FRESENIOUS4008系列血透机TMP传感组件工作机理及性能分析

阳建华，何 燕，龙 田，程志刚

(川北医学院附属医院 ，四川 南充637000)

FRESENIOUS4008系列血透机TMP传感组件工作机理及性能分析

阳建华，何 燕，龙 田，程志刚

(川北医学院附属医院 ，四川 南充637000)

本文根据FRESENIOUS4008系列血透机的临床应用要求，结合机内液汽路、电路的构成,采用图示的方法来分析和研究TMP传感组件的工作原理，并总结出该组件的基本性能，以更好对其组件改良。

血透机； TMP传感组件；透析液

Abstract:According to the clinical application demand of FRESENIOUS 4008 hemodialysis system,and combining with its liquid&stream line and and circuit,this paper analyzes the working principle of TMP transducer,and summarizes its basic functions,thus to make better amelioration to the components.

Key words:hemodialysis system;TMP transducer; dialysate

FRESENIOUS4008系列血透机之TMP传感组件是一个重要的安全参数检测部件，对正确反映透析压力、病人血流状况、安全范围报警至关重要，分析和研究该TMP传感组件的基本性能以更好地改进开发该组件。

1 相关液汽路结构

FRESENIOUS4008系列血透机治疗过程中的跨膜压（TMP）监测用的压力感应组件（以下简称TMP传感组件）安置于透析液（A、B、RO三者的混合液）与超滤液（从患者血液里超滤脱出多于的水和部份毒素等）必须经过的水路管中，以直接将该管路中的液体压力转换成能让机内LP633板（信号输入板）接收处理的模拟电信号，通过LP633的处理及LP631（控制CPU板）及 LP632（监视CPU板）的共同作用通过计算后将其压力情况反映在机器监视面板上。TMP传感组件之感应头TMPD安装在与机内88B腔紧密相连的管路中。88B腔是一个次级空气分离腔，它与漏血探测器BLD的出端、空气分离泵ASP的吸入端、填充阀V1（通过滤芯）、流量泵CD21及减压调节阀V4、液平感应器LD相连；经过TMPD与消毒剂感应器SDV、超滤泵CD22（通过滤芯）等直接相连通。图1是88B腔局部水路图：

图1中F1、F2、F3是液体过滤芯；V1是一个填充阀，ASP是一个空气分离泵，它们受LD探测情况控制并联动；P1端液体沿键头方向从88B腔往外流向。与排出阀和循环阀相连。LD是液位传感器；BLD是漏血探测器；P2端的液体流向沿键头方向从外部往88B腔流动，CD21是流量泵；V4是一个缓冲调节阀，用以调节流量泵压力；P3端的液体是通过流量泵压力沿键头方向注入平衡腔废液阀。TMPD是TMP传感组件之感应头，SDV是电导度阀，用以探测消毒剂有无通过；V3是消毒剂阀；CD22是超滤泵；P4端液体从CD22射出到排出阀；P5端接消毒剂桶。

图 1 88B腔局部水路图

TMPD是TMP传感组件的一部份，它安装于水路中，通过其引出的3芯线缆连接到该TMP传感组件的处理PCB板，后输至LP633板上继续处理。

2 相关电路结构

机内接口电路（位于LP633板上）原理如图2所示：

图 2 机内接口电路

TMP传感组件的变送处理PCB原理如图3所示：

图 3 PIN1-PIN4与机内接口电路

TMP传感组件的变送处理PCB原理图中板的PIN1-PIN4与机内接口电路（位于LP633板上）原理上的PIN1-PIN4分别对应连接。

3 工作机理及基本性能分析

要作TMP传感组件的工作原理和基本性能分析，就必须根据FRESENIOUS4008系列血透机的临床应用要求和出厂设计的液汽路结构及电路结构的原理来分析。

3.1 FRESENIOUS4008系列血透机临床应用要求

在临床应用上主要为患者提供HD（B型机）和HD、HDF、HF（S型机）等治疗功能，亦可进行HP（Hemoperfusion血灌）、PS(Plasma Separation血浆分离)等治疗功能，基本是以双针透析为主 ，既可进行醋酸盐（A浓缩液）透析，亦可进行碳酸盐（B浓缩液）透析，A、B与RO水按程序化混合比例设定，Na离子含量在125～150mmol范围内调整，透析液流量按3级可变（300、500、800mL/min），一般状态下以500mL/min的透析液流量为主，并可自由选择清洗消毒程序，一般以PGM2热消毒程序为常用，并以C液为主用的消毒浓缩液，在消毒过程中管路流体最高达近90℃。

3.2 液汽路结构及电路结构的原理分析

为确保机器的安全运行，在每一非电源故障下开机及任一清洗程序后必须进行循环压力恒定测试，而在每一治疗前必须启动保护系统自动测试。判断循环压力恒定测试结果正常与否的关键在于TMP传感组件输出结果的准确。由于一般将TMPD安装于流量泵驱动的管路内，所以流过TMPD的流速一般以500mL/min为主，该流量也是注入平衡腔废液区而使流过TMPD量呈脉冲性，这个周期频率就是平衡腔的工作切换率，即16～17次/min。

为使TMPD感应准确，考虑到流过之混合液体（C或A、B与RO混合及人体废液等）的特性，其感应膜片必须耐高温、耐酸碱、防杂质粘结，其接触流体密闭区域必须压力无突变，流体无蓄积，安装流向要呈上下方向。流过TMPD之液体应没有过快的散热，以保持温度的相对稳定性，所以常用非金属材料（如ABS工程塑料）或不锈钢材料（加以绝热层保护）来封装。这些性能要求均是为了TMP传感组件的稳定可靠。

TMP传感组件处理PCB原理图3中green点（接113K电阻脚位）是TMPD压力感应输出电压，white点 和brown点是两个电源点，给感应芯片提供相对稳定的电压源，998的可调是用于零点调节，PIN1、PIN3是两个有效的输出电压，用于在LP633板上接口电路的差分输入，而PIN2脚是为TMP传感组件提供一个单方向的恒流电源。

LP633板上的机内接口电路中，通过运放LM358A和BC847B三极管的作用，通过PIN2脚端和AGND端间的所有负载均会获得恒定大小的单方向的直流电流，P3可调能改变这个恒流值的大小，从而起到改变TMPD输出增益调节。P-detadj脚位是来自CPU1板上软件存储、数字电位器的作用输出，其与PIN1值、PIN3值共同作用产生Pout输出，为后续监测报警提供有用的数据。

由于BC847B为板上贴片，输出功率不大，所以通过上述电路原理计算和实测得出TMP传感组件用电电流不能大于6mADC，对选用TMPD中的扩散硅电阻大小、感应系数有一定的要求。

根据FRESENIOUS4008系列血透机内部空间布局，容积受限，TMPD机械尺寸不能超过长62mm、宽38mm、高40mm，其封装要防水漏耐水浸且能保证感应腔能透气防潮；其引出的三芯缆线要密封固好不透水，缆线表面耐液体腐蚀。TMP传感组件之处理PCB尺寸长25mm，宽不大于12mm，厚不大于4mm。

综上所述，TMP传感组件使用在FRESENIOUS4008系列血透机工作环境下，它的感压范围在-0.9bar～+2bar,其输出11.6mV/V/bar且线性平滑，具有零点和增益调节，是一个典型的压力变送器。

[1] 姜远海,等.医用传感器[M].北京:科学出版社,2008.

[2] 谢东.医用压力传感器原理及其应用[J].医疗设备信息, 2001(6):28.

[3] 张稳.Fresenius血液透析机平衡腔系统工作原理及故障分析[J].中国医疗设备,2009(4):50-52.

[4] 刘吉来.模拟电子技术[M].北京:机械工业出版社,2005.

Working Principle and Basic Function Analysis of the TMP Transducer in FRESENIOUS 4008 Hemodialysis System

YANG Jian-hua,HE Yan,LONG Tian, CHENG Zhi-gang
(Affilited Hospital of North Sichuan Medical College,Nanchong Sichuan 637000,China)

TP212.3

B

1674-1633(2010)01-0050-02

2009-05-20

2009-09-25

本文作者：阳建华，高级工程师，四川医学会医学工程专业委员会委员，卫生部医院管理研究所临床医学工程研究基地特聘专家。

作者邮箱：yjh_nc@sohu.com