全自動在線血液透析水處理機具體設(shè)計

全自動在線血液透析水處理機的整體設(shè)計是利用單片機微控制單元(micro control unit，MCU)控制血液透析機的制水和消毒過程，利用各種傳感器對水質(zhì)的化學(xué)和生物指標(biāo)進行監(jiān)測，并利用觸摸屏作為人機交互界面，使整個控制過程非常友好和方便。

1、日常制水

在經(jīng)過砂罐、樹脂罐和碳罐過濾和軟化處理之后將軟化水注入容積約為200L的集水器中備用，其目的是為了防止在供水系統(tǒng)缺水后系統(tǒng)仍然繼續(xù)工作而造成高壓泵空轉(zhuǎn)引發(fā)事故。該設(shè)計與世界較為先進的瑞典金寶和德國勞爾的透析制水系統(tǒng)均為開路的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)產(chǎn)生的二級反滲水進入病房給血液透析機供水后，剩余的反滲水直接排光，其目的是當(dāng)少量患者進行血液透析時反滲水需求量小，而供水量卻為整個病房，將會產(chǎn)生大量的浪費。

全自動在線血液透析水處理機的設(shè)計是將用剩余的反滲水重新打回前端的集水箱，重新進入系統(tǒng)，進行兩次反滲透處理，其設(shè)計可極大節(jié)約用水，每日用水量為原用水量的1/4。由于反滲水的水質(zhì)化學(xué)生物指標(biāo)優(yōu)于生活用自來水，因此系統(tǒng)運行一段時間后前端水質(zhì)會越來越好，對反滲膜的使用時間大有益處，該設(shè)計在化學(xué)消毒時同樣有益處。

該設(shè)計的缺陷是在反滲水不斷循環(huán)的過程中，由于與管壁的摩擦生熱，溫度會持續(xù)上升，使反滲水溫度超過標(biāo)準(zhǔn)(≤30℃)。為此，本研究設(shè)計制水系統(tǒng)中的各個傳感器可發(fā)揮作用，當(dāng)溫度超過＞30℃時由溫度傳感器發(fā)出信號告知MCU，MCU控制水路電磁閥直接強行排水直到溫度下降至標(biāo)準(zhǔn)溫度，再重新開始新的循環(huán)。集水器儲水完成以后，通過MCU的控制進行反滲透，經(jīng)過兩次反滲透得到合適的血液透析用水，其整個過程中系統(tǒng)需要對水質(zhì)進行濃水電導(dǎo)度、純水電導(dǎo)度、純水的壓力、溫度、余氯、pH值和內(nèi)毒素含量監(jiān)測。

(1)濃水電導(dǎo)度。指膜前未處理水的電導(dǎo)度，通常維持在300～400 uS/cm，當(dāng)前端水質(zhì)出現(xiàn)污染，濃水電導(dǎo)度上升，過高的電導(dǎo)度會對反滲膜造成一定的損傷。

(2)純水電導(dǎo)度。指經(jīng)過兩次反滲后產(chǎn)生的反滲水的電導(dǎo)度，這是反滲水的重要化學(xué)指標(biāo)，關(guān)系到反滲水中電解質(zhì)含量的多少(衛(wèi)生部規(guī)定一般≤5uS/cm)。

(3)純水壓力。是出水端的壓力，按照病房不同的治療床數(shù)，調(diào)節(jié)合適的水壓，由于現(xiàn)階段血液透析機監(jiān)測供水情況是依據(jù)水壓進行檢測，故合適的水壓才不會造成后端的血液透析機出現(xiàn)供水不足的現(xiàn)象，也不會由于壓力過大，造成滲透。

(4)溫度。指整個水處理中水的溫度，反滲水溫度≤30 ℃，否則會對患者造成損傷。而且目前國內(nèi)血液透析管路一般使用PPC管，在高溫下PPC管會出現(xiàn)軟化的情況。

(5)余氯。由于生活用水是依靠氯氣進行消毒，所以余氯是指反滲水中的游離氯和化合氯，一般是指水中的氯胺化合物。余氯對人體危害極大，微量的化合氯就會引起患者缺血。國家標(biāo)準(zhǔn)反滲水中的余氯≤0.5 ppm。一般自來水中的余氯含量很少，經(jīng)過碳罐吸附，均能達到衛(wèi)生部頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。

(6)pH值。指反滲水的酸堿性，由于反滲膜的陽離子脫出率達到99.9%，再加上16kPa的壓力，會將空氣中的CO2壓到水中，產(chǎn)生了CO3-2，所以反滲水呈現(xiàn)偏酸性。衛(wèi)生部血液凈化標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程規(guī)定pH值為5.8～6.3。

(7)內(nèi)毒素。細(xì)菌繁殖新陳代謝所產(chǎn)生的一種脂多糖，進入人體后會引起人體免疫反應(yīng)，其表現(xiàn)是發(fā)熱，故又叫做發(fā)熱源。水處理設(shè)備管路長時間使用會滋生微生物而產(chǎn)生內(nèi)毒素，內(nèi)毒素直徑很小可以通過半透膜進入人體，因此血液透析治療室需定期進行內(nèi)毒素檢測(臨床一般使用凝膠法進行檢測)。水處理機利用MCU的控制，自動完成凝膠法利用感光元件進行檢測，衛(wèi)生部血液凈化標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程規(guī)定內(nèi)毒素＜2EU/ml。

2、化學(xué)消毒

水處理設(shè)備長期使用管路會滋生細(xì)菌和病菌，對患者造成嚴(yán)重傷害的物質(zhì)，因此必須定期進行消毒。化學(xué)消毒時應(yīng)先將管路中充滿反滲水，然后在消毒桶中加入一定量的化學(xué)消毒劑，稀釋后在整個管路中進行循環(huán)一段時間之后靜止浸泡，以加強消毒功能，最后將消毒水排放并用清水不斷沖洗。在沖洗的過程中利用傳感器檢測余氯和pH值兩個指標(biāo)，由于化學(xué)消毒使用次氯酸鈉，消毒效果非常好，但是次氯酸鈉會產(chǎn)生大量的余氯，因此化學(xué)消毒后要進行長時間的沖洗，直到余氯含量和pH值達到標(biāo)準(zhǔn)。完成整個消毒過程后打印生成消毒報告，其程序流程如圖2所示。

3、熱消毒

化學(xué)消毒會有大量消毒劑殘留，故日常消毒采用熱消毒，其效果基本與化學(xué)消毒相同，但是由于RO膜不耐熱，熱消毒只在膜后進行。先將加熱桶注滿反滲水，然后用加熱管進行加熱到指定溫度(80℃)，到達溫度后用此桶水進行循環(huán)熱消毒。在熱消毒過程中需不斷檢測桶中水位是否下降。由于病房管路CPPC管和使用的血液透析機進水橡皮管受熱會有微微變形，水壓增大后容易引發(fā)滲透，其后果嚴(yán)重，當(dāng)水處理系統(tǒng)MCU通過傳感器發(fā)現(xiàn)水位下降后會自動關(guān)閉消毒程序。在熱消毒一段時間后用清水沖洗，完成整個消毒過程后打印生成消毒報告。

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