FRESENIOUS4008系列血透機TMP傳感組件工作機理及性能分析

陽建華，何 燕，龍 田，程志剛

(川北醫學院附屬醫院 ，四川 南充637000)

FRESENIOUS4008系列血透機TMP傳感組件工作機理及性能分析

陽建華，何 燕，龍 田，程志剛

(川北醫學院附屬醫院 ，四川 南充637000)

本文根據FRESENIOUS4008系列血透機的臨床應用要求，結合機內液汽路、電路的構成,采用圖示的方法來分析和研究TMP傳感組件的工作原理，并總結出該組件的基本性能，以更好對其組件改良。

血透機； TMP傳感組件；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系列血透機之TMP傳感組件是一個重要的安全參數檢測部件，對正確反映透析壓力、病人血流狀況、安全范圍報警至關重要，分析和研究該TMP傳感組件的基本性能以更好地改進開發該組件。

1 相關液汽路結構

FRESENIOUS4008系列血透機治療過程中的跨膜壓（TMP）監測用的壓力感應組件（以下簡稱TMP傳感組件）安置于透析液（A、B、RO三者的混合液）與超濾液（從患者血液里超濾脫出多于的水和部份毒素等）必須經過的水路管中，以直接將該管路中的液體壓力轉換成能讓機內LP633板（信號輸入板）接收處理的模擬電信號，通過LP633的處理及LP631（控制CPU板）及 LP632（監視CPU板）的共同作用通過計算后將其壓力情況反映在機器監視面板上。TMP傳感組件之感應頭TMPD安裝在與機內88B腔緊密相連的管路中。88B腔是一個次級空氣分離腔，它與漏血探測器BLD的出端、空氣分離泵ASP的吸入端、填充閥V1（通過濾芯）、流量泵CD21及減壓調節閥V4、液平感應器LD相連；經過TMPD與消毒劑感應器SDV、超濾泵CD22（通過濾芯）等直接相連通。圖1是88B腔局部水路圖：

圖1中F1、F2、F3是液體過濾芯；V1是一個填充閥，ASP是一個空氣分離泵，它們受LD探測情況控制并聯動；P1端液體沿鍵頭方向從88B腔往外流向。與排出閥和循環閥相連。LD是液位傳感器；BLD是漏血探測器；P2端的液體流向沿鍵頭方向從外部往88B腔流動，CD21是流量泵；V4是一個緩沖調節閥，用以調節流量泵壓力；P3端的液體是通過流量泵壓力沿鍵頭方向注入平衡腔廢液閥。TMPD是TMP傳感組件之感應頭，SDV是電導度閥，用以探測消毒劑有無通過；V3是消毒劑閥；CD22是超濾泵；P4端液體從CD22射出到排出閥；P5端接消毒劑桶。

圖 1 88B腔局部水路圖

TMPD是TMP傳感組件的一部份，它安裝于水路中，通過其引出的3芯線纜連接到該TMP傳感組件的處理PCB板，后輸至LP633板上繼續處理。

2 相關電路結構

機內接口電路（位于LP633板上）原理如圖2所示：

圖 2 機內接口電路

TMP傳感組件的變送處理PCB原理如圖3所示：

圖 3 PIN1-PIN4與機內接口電路

TMP傳感組件的變送處理PCB原理圖中板的PIN1-PIN4與機內接口電路（位于LP633板上）原理上的PIN1-PIN4分別對應連接。

3 工作機理及基本性能分析

要作TMP傳感組件的工作原理和基本性能分析，就必須根據FRESENIOUS4008系列血透機的臨床應用要求和出廠設計的液汽路結構及電路結構的原理來分析。

3.1 FRESENIOUS4008系列血透機臨床應用要求

在臨床應用上主要為患者提供HD（B型機）和HD、HDF、HF（S型機）等治療功能，亦可進行HP（Hemoperfusion血灌）、PS(Plasma Separation血漿分離)等治療功能，基本是以雙針透析為主 ，既可進行醋酸鹽（A濃縮液）透析，亦可進行碳酸鹽（B濃縮液）透析，A、B與RO水按程序化混合比例設定，Na離子含量在125～150mmol范圍內調整，透析液流量按3級可變（300、500、800mL/min），一般狀態下以500mL/min的透析液流量為主，并可自由選擇清洗消毒程序，一般以PGM2熱消毒程序為常用，并以C液為主用的消毒濃縮液，在消毒過程中管路流體最高達近90℃。

3.2 液汽路結構及電路結構的原理分析

為確保機器的安全運行，在每一非電源故障下開機及任一清洗程序后必須進行循環壓力恒定測試，而在每一治療前必須啟動保護系統自動測試。判斷循環壓力恒定測試結果正常與否的關鍵在于TMP傳感組件輸出結果的準確。由于一般將TMPD安裝于流量泵驅動的管路內，所以流過TMPD的流速一般以500mL/min為主，該流量也是注入平衡腔廢液區而使流過TMPD量呈脈沖性，這個周期頻率就是平衡腔的工作切換率，即16～17次/min。

為使TMPD感應準確，考慮到流過之混合液體（C或A、B與RO混合及人體廢液等）的特性，其感應膜片必須耐高溫、耐酸堿、防雜質粘結，其接觸流體密閉區域必須壓力無突變，流體無蓄積，安裝流向要呈上下方向。流過TMPD之液體應沒有過快的散熱，以保持溫度的相對穩定性，所以常用非金屬材料（如ABS工程塑料）或不銹鋼材料（加以絕熱層保護）來封裝。這些性能要求均是為了TMP傳感組件的穩定可靠。

TMP傳感組件處理PCB原理圖3中green點（接113K電阻腳位）是TMPD壓力感應輸出電壓，white點 和brown點是兩個電源點，給感應芯片提供相對穩定的電壓源，998的可調是用于零點調節，PIN1、PIN3是兩個有效的輸出電壓，用于在LP633板上接口電路的差分輸入，而PIN2腳是為TMP傳感組件提供一個單方向的恒流電源。

LP633板上的機內接口電路中，通過運放LM358A和BC847B三極管的作用，通過PIN2腳端和AGND端間的所有負載均會獲得恒定大小的單方向的直流電流，P3可調能改變這個恒流值的大小，從而起到改變TMPD輸出增益調節。P-detadj腳位是來自CPU1板上軟件存儲、數字電位器的作用輸出，其與PIN1值、PIN3值共同作用產生Pout輸出，為后續監測報警提供有用的數據。

由于BC847B為板上貼片，輸出功率不大，所以通過上述電路原理計算和實測得出TMP傳感組件用電電流不能大于6mADC，對選用TMPD中的擴散硅電阻大小、感應系數有一定的要求。

根據FRESENIOUS4008系列血透機內部空間布局，容積受限，TMPD機械尺寸不能超過長62mm、寬38mm、高40mm，其封裝要防水漏耐水浸且能保證感應腔能透氣防潮；其引出的三芯纜線要密封固好不透水，纜線表面耐液體腐蝕。TMP傳感組件之處理PCB尺寸長25mm，寬不大于12mm，厚不大于4mm。

綜上所述，TMP傳感組件使用在FRESENIOUS4008系列血透機工作環境下，它的感壓范圍在-0.9bar～+2bar,其輸出11.6mV/V/bar且線性平滑，具有零點和增益調節，是一個典型的壓力變送器。

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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：陽建華，高級工程師，四川醫學會醫學工程專業委員會委員，衛生部醫院管理研究所臨床醫學工程研究基地特聘專家。

作者郵箱：yjh_nc@sohu.com