金宝AK200S型血液透析机除气系统特殊故障快速检修及设计缺陷改良

陈沉

南方医科大学第三附属医院设备器材科 （广东广州 510000）

金宝AK200S型血液透析机是较早进入我国市场的一款机型，至今仍在国内许多透析中心广泛使用。仪器性能好坏直接关系到患者的治疗效果和生命安全，因此，仪器在设计时非常严格，各参数允许的误差值很小，且设计师非常重视仪器的安全可靠性。仪器在治疗前的自检会对每个部件进行测试，当检测到部件有异常时，仪器会报错且无法通过自检[1-2]。除气系统是血液透析机的重要组成部分，其作用是降低透析液中的气体所占比例，保证透析治疗更加精准。现使用排查法解决金宝AK200S机型除气系统故障，并针对部件设计缺陷提出改良建议。

1 故障现象及初步分析

仪器自检到“Degassing level regulate”步骤时，报错误代码 FCN 5.06 001。

仪器自检时，除气室的液位应连续5 min保持在35～65 mm高度[3]，不满足此条件则触发以上故障代码，按照以往的处理经验和查阅相关维修文献资料，常见的故障原因为：（1）浓缩液太旧或浓度不准；（2）除气室或连接至水箱顶部管路堵塞；（3）除气泵故障[4-5]。

2 故障检修过程与排除

2.1 检查浓缩液

检修时，首先查看机器外部A、B浓缩液管吸入透析液是否正常[6]，再检查透析液桶内是否存在气泡（气泡吸入除气室后会造成液位降低，继而引发报警）；肉眼观察发现A、B液桶内正常，为了确保用最简单快捷的方式解决故障，仍更换了新的A、B液，若故障依旧无法排除，需进入下一步骤。

2.2 检修除气室

拆机检查与除气系统工作相关的水路（图1），发现位于除气泵后方的除气室的液面很高，并且从顶部管路溢出回到水箱，同时肉眼观察除气泵的进水流，发现水中的气泡流速很快，综合以上现象，可判断除气泵此时的水流量比正常状态下要快，导致除气室的进水速度远大于用水速度，液面过高，同时否定了该故障是由除气室或是顶部管路堵塞引起，将检修重点转移到除气泵上。

图1 金宝AK200S型血液透析机除气系统水路

2.3 检修除气泵

正常状态时，进入除气室的水流在除气泵前的负压环境、限流口及膨胀室的三重作用下，使气体从水中分离出来，进入除气泵的水流即会夹杂大量肉眼可见的气泡，进入除气室后气体浮至腔体上方，腔内的气体会由除气室顶部管路排到水箱，而不含气泡的液体则留在腔体提供给后面水路使用，从而实现透析液中的气体清除。除气泵的泵前负压反映了其运转情况，对除气室液位有决定性作用，进入维修菜单的overview界面下FM项，观察到除气泵的压力传感器压力为 -588 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），与标准压力值-580 mmHg[4]相差不大，属于正常工况范围。至此，我们可以推断该故障起因不是以往常见的，需要对存在异常的除气系统所有关联水路进行更细致的排查。

2.4 特殊故障的排除过程

如图2，当向前端管路检修到位于膨胀室下方的循环阀时，发现阀体的传动拨片较平时有异常松动，此时将检修范围再一步缩小，将故障起因聚焦在循环阀上。循环阀是一个三通阀，该阀的作用是当除气不彻底或除气室进水流大导致液面过高时，循环阀让那部分液体从除气室底部的循环水路回到循环阀并重新进入除气泵，其原理是通过与电机转轴上连接的偏心轮旋转，转动角度大小来控制阀体拨片开合大小。主水路打开得多，循环水路相对打开得少，进入除气室的液体更多来自水箱水路；主水路打开得少，则循环水路相对打开得多，会有更多液体重新汇入主水路，从而实现更彻底的除气及控制除气室液面。我们分析阀体拨片松动的原因可能为：（1）阀体内部与拨片连接部分断裂；（2）电机故障；（3）电机与拨片之间的传动部分故障。

图2 循环阀结构

为节约时间，我们首先不考虑拆卸循环阀检修，应先从外部现象判断故障，用手指轻轻掰动拨片，进入除气泵的水流速度下降，除气室的液面缓慢降低，证明拨片可以有效控制阀体，两者之间的连接无断裂；用手触摸电机外壳，电机工作转动时外壳震动的触感与正常时几乎无差异；观察传动部分，电机在转动时偏心轮无法转动，用手顺时针方向旋转偏心轮到尽头，发现偏心轮与电机转子间有个直径约3 mm的空心凹槽。由于我们之前未维修过循环阀，对该部件的结构不熟悉，但根据维修经验推断此处应该是有一颗螺栓用于紧固偏心轮和电机转子，螺栓脱落后导致电机转子传动失效；偏心轮旋转的最大角度是270°，顺时针转到尽头时凹槽口面朝操作人员且与地面平行，逆时针旋转270°至尽头时凹槽口正好垂直向下，设备在每次消毒完毕后，电机都会默认控制偏心轮旋转到逆时针的尽头位置；紧固螺栓极有可能是长期工作产生松动，偏心轮转到此位置后掉落，通过仔细搜寻，位于偏心轮下方，靠近加热器的水箱盖顶处发现一颗细小螺栓，规格为M3×4无头六角螺栓，用公制1.5 mm内六角扳手将螺栓拧回凹槽，固定好传动部分，重新开机测试，设备工作正常。

3 总结与改良建议

很多透析中心机位紧张，设备长期处于满负荷运行状态，由于设备不能及时修复导致患者无法得到及时有效的治疗，进而对透析治疗排班和医院社会形象造成负面影响，因此，如何高效快速检修设备对于血液透析机维修人员至关重要。当循环泵出现故障时，未与电机转子紧固的偏心轮无法转动，金宝AK200S机型的人体工学设计只允许维修人员从机器正前方进行维修操作，同时循环阀安装的位置高度视角只能看到偏心轮的前方及上方，故此时螺栓孔的开口朝向会被偏心轮遮住，故障点不容易被发现[7]；对于不熟悉结构的维修人员，需要花费很长时间排除故障，即使找到故障点，掉落的螺栓体积非常小，机器内部管道部件错综复杂，对人的视觉干扰很大，不易被肉眼发现，将给视觉搜寻带来很大难度[8]，甚至螺栓掉到机器里面的部件缝隙深处而丢失。

本研究除了分享维修经验，也针对循环阀的这一设计缺陷提出改良建议，参照图3，可以考虑在偏心轮下方空间3 cm的距离处加装一个比偏心轮横剖面积略大的托盘，托盘放置在支架上，支架则安装固定在循环阀附近的机器框架上，托盘可从支架上抽出，方便取出托盘内物件，此设计也为拆卸循环阀腾出必要的操作空间，保证维修人员实现快速检修。当螺栓脱落时，维修人员很容易发现掉落在托盘上的螺栓，不必将时间消耗在搜寻螺栓上，这种规格的螺栓在血液透析机日常维修中很少使用，也不必因丢失螺栓而为该零件专门设立备件库，或者花费时间采购零件。

图3 经过改良的循环阀结构设想