血液透析机除气系统工作原理及除气泵故障维修

张萌 张承武 肖小兵 鲍胜文 牛占云 王树刚 河南驼人医疗器械集团有限公司 （河南 长垣 453400）

内容提要： 血液透析技术被广泛应用在治疗肾功能衰竭等疾病上，利用空心纤维透析器对患者血液进行弥散、渗透等作用，来对患者进行治疗。在血液透析机工作过程中如果透析液存在空气会对患者生命造成严重威胁，除气系统可以保证完全除去血液透析机水路系统中的气体，文章介绍了血液透析机除气系统的工作原理，又介绍了在实际的维修工作中，由除气系统核心零部件除气泵发生故障而引起的血液透析机故障报警以及相关的故障处理。

血液透析机按照一定的比例将水和浓缩液以及碳酸氢盐混合制备成合格的透析液，在空心纤维透析器中利用半透膜使患者血液中的废物毒素和透析液中的钠钾钙离子通过物理作用进行交换，来对患者进行治疗。合格的透析液在血液透析机制备的过程中会存在一定的气体，如果不及时处理透析液中的气体，气体会通过透析膜并且附着于透析膜表面，降低透析膜废物清除的效果，也会影响透析液的流量和压力，这样会影响患者血液透析的结果，甚至有可能会引起血液空气栓塞而威胁患者生命[1]。

血液透析技术已经被广泛地用在治疗肾功能衰竭疾病上，目前我国医院科室使用的比较多的是由德国费森尤斯公司生产的血液透析机。本文主要研究对象是德国费森尤斯4008系列的血液透析机水路系统中的除气系统，分析除气系统的工作原理以及在实际使用过程中因为除气系统重要零部件损坏而造成的故障以及相关的处理方法。

1.除气系统工作原理分析

血液透析机水路系统中的除气系统主要的部件包括除气泵、空气分离室、除气孔等。血液透析机除气系统的工作简图如图1所示。

图1. 除气系统简图

除气泵和排气孔主要作用是使除气系统中产生负压。在透析机水路系统中气体和液体会达到一种气液平衡的状态，由于除气泵开启，使水路系统管路内产生负压，空气分离室里的压力也会随之降低，空气分离室中原本溶解于液体中的气体会因为过饱和而发生逸出，同时在液体管路中有排气孔，排气孔的管径比正常的管道通路的直径要小，当除气泵工作时，空气分离室下游呈负压，使排气孔上游的液体速度加快，但是经过排气孔时，水流的速度大于排气孔孔径的排水速度，所以会在排气孔和空气分离室之间的管道上形成负压，使液体中的气体膨胀变大，进入到空气分离室后，空气和水的密度不同以及除气泵工作使空气分离室中形成的负压，使气体从水中分离出来，排到空气分离室的上方。

注射用水经过加热棒室加热后，流入到除气室时，由于负压的作用以及空气和水的密度的不同，气体在空气分离室里面膨胀成较大气泡上浮，最终会在空气分离室的顶端聚集，气体从空气分离室的上方进入带有加压阀的管道，加压阀具有一定的压力，当空气分离室聚集的空气到达一定程度时，会顶开加压阀，气体会经过加压阀进入到加热器模块，然后经由加热器模块排入大气。已经除去气体的水从空气分离室的下端出液口流出，经由管路流动与浓缩液和碳酸氢盐混合并流入平衡室，制备电导率合格的透析液。在除气系统的工作流程中，为了增强除气效果，可以先把水加热，同时使系统处于负压状态，使气体膨胀更加易于分离。

2.除气泵故障分析与处理方法

除气泵是整个血液透析机除气系统中重要零部件，在除气系统中起到非常重要的作用，除气泵工作会使系统里面呈现负压状态，从而分离溶液中溶解的气体，由于水中存在一定的空气，并且配置浓缩液的同时也会产生气体，所以除气泵使用的效率非常高，所以导致除气泵的故障发生率也较高，本文列举本公司血液透析站在平时血液透析机使用的过程中，由除气泵损坏而引起的故障报警的事例。

在机器开机自检、预冲的过程中，机器出现报警，并且报警显示信息为Flow Alarm，同时不论是自检还是预冲状态下都无法继续进行下去。当出现Flow Alarm报警时，查技术手册和相关资料，首先排除掉管路发生扭曲导致的报警，其次考虑到的是液体管路是否发生堵塞[2]。首先，进入校准模式下，血透机会自动进行填充程序，但还是会出现Flow Alarm报警信息；接着，检查电磁阀，进入诊断模式，检查各个电磁阀是否正常，测试得出电磁阀均有动作产生；同时，在诊断模式下检查各个压力测量点的压力值，检查过程中发现除气泵前的压力测量点测出来的压力值只有0.26bar，比正常情况下的压力测量点偏低，初步判断是除气泵的问题导致的报警。尝试更换下除气泵，更换完成确认部件连接好后，打开机器再次进入到校准模式，此时检查除气泵前的压力值，压力数值显示为0.8bar，此处的压力值恢复正常，血液透析机不再出现Flow Alarm报警提示。把出故障的除气泵拆开做检查分析，发现泵头上的磁环破裂，其余部件完好无损，更换下新的磁环，把除气泵安装至原水路位置，运行机器进入校准模式，测量除气泵前压力值，发现恢复正常。

在消毒过程中，机器出现报警，显示信息为Flow Alarm，按冲洗键无反应，也不能继续进行消毒程序，报警会一直持续。长时间未操作会提示Rinse Failure故障。把机器强制关机，重启机器后屏幕报警显示Rinse Failured故障，并且自检程序也不能继续进行。另外，在消毒过程中还出现过另外一种情况，即消毒过程中频繁出现Upper Flow Alarm报警，但出现报警后可以操作机器，消毒完成后进入自检也可以通过，并且可以进入到血液透析模式。在机器进入到消毒模式下出现的报警，首先检查消毒液的类型和供给是否正常，注射水的压力值是否符合要求，经检查排除消毒液和注射水的问题。然后检查电磁阀，进入维修模式，在校准程序下，检查电磁阀是否产生动作，经检查发现电磁阀均无故障。接着检查水路中的液位传感器，均有信号传出，暂时排除电磁阀和传感器发生故障的情况。再接着检查水路的压力测量点[3]。结果发现，除气泵前压力测量点测得的压力值偏小，不符合正常的压力值，并且用手触摸除气泵，发现除气泵的转动非常微弱，所以直接把除气泵和流量泵对换，安装后进行测量发现压力测量值恢复正常，可以判断出是除气泵的问题导致机器在消毒过程中发生的故障。对除气泵拆解分析后，发现是除气泵的电机碳刷磨损严重，更换电机碳刷后，测试除气泵恢复正常。

3.小结

除气泵是血液透析机除气系统中的重要部件，由于除气泵经常使用，所以除气泵的故障率比较高，费森尤斯公司生产的4008系列的血液透析机中除气泵是靠两个啮合的齿轮来进行液体的抽吸和排出，齿轮转动是依靠磁环来带动的，磁环转动是依靠电机来实现的，所以在本公司血站血液透析机的维修经验中，需要额外注意的是除气泵的泵头的磁环以及除气泵电机的碳刷，因为这是造成本公司血透机除气泵出故障最多的因素。所以在除气泵在长期高速运转的使用后需要格外注意除气泵的工作状态。介绍了本公司在血透机实际工作中发生故障的排查办法，以及除气泵发生故障的解决办法，同时希望本次维修经验可以对同行在后续的维修工作中有些帮助。