血液透析療法是針對腎衰竭患者進(jìn)行的新療法,。目前，血液透析療法也是國內(nèi)外應(yīng)用最廣的治療腎衰竭的方法,，但因其治療對象多為危重患者,，而且治療過程風(fēng)險高，出現(xiàn)任何一個小故障都有可能引起嚴(yán)重的醫(yī)療事故,，所以血液透析裝置的安全防護(hù)要求極高,。本文根據(jù)血液透析裝置的特性，從電氣安全和功能安全兩個方面分析其安全防護(hù)的要求,。
一,、電氣安全要求
血液透析裝置主要由電源部件、加熱器,、電動機(jī),、溫度傳感器、壓力傳感器,、電導(dǎo)率傳感器等部件組成,，按GB9706.1-1995的要求，涉及的電氣安全內(nèi)容很廣,，但容易對患者造成危害主要還是兩個方面：防電擊和泄漏電流,。本節(jié)利用一個具體的產(chǎn)品絕緣圖，對有關(guān)患者防電擊和泄漏電流這兩個關(guān)鍵問題進(jìn)行描述,。 圖1 典型血液透析裝置絕緣圖（figure 1 Typical insulation of haemodialysis equipment）
1,、應(yīng)用部分類型的確定
血液透析裝置在進(jìn)行治療時，裝置通過透析液和血液接觸,，按常規(guī)的醫(yī)用電氣裝置設(shè)計理念,，直接用于心臟或與血液接觸的應(yīng)用部分，應(yīng)把應(yīng)用部分設(shè)計成CF型,，但所有的血液透析裝置的應(yīng)用部分均是B型,，這是它的特殊結(jié)構(gòu)決定了的，現(xiàn)階段還沒有能力設(shè)計為CF型結(jié)構(gòu),。
按照應(yīng)用部分的定義,，裝置的功能運(yùn)轉(zhuǎn)時必須與患者接觸的部件。在透析裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時,，透析液是通過半透膜和血液進(jìn)行物質(zhì)的交換,，半透膜是起不到任何的隔離作用，所以,，整個透析液運(yùn)轉(zhuǎn)部分都應(yīng)看作是應(yīng)用部分,，這就包括了透析液配制系統(tǒng)、溫度傳感器,、透析液壓力傳感器,、電導(dǎo)率傳感器和加熱器等。其中加熱器是保護(hù)接地部件,，就決定了血液透析裝置能提供基本的防電擊能力,，并且對漏電流有特定的保護(hù)作用，所以血液透析裝置的應(yīng)用部分為B型應(yīng)用部分,。
2,、各電氣部分間的防電擊分析
圖1所示，從外部電源到患者過程中，有四種途徑穿越各種絕緣到達(dá)應(yīng)用部分,。一是從網(wǎng)電源經(jīng)中間電路,，再穿越各種傳感器和透析液接觸；二是從網(wǎng)電源通過加熱器和透析液接觸,；三是電池（電池可以看作特定的電網(wǎng)電源）通過中間電路跨越各種傳感器和透析液接觸,；四是外部各種不確定的電源可能會通過SIP/SOP接口，跨越中間電路和傳感器與透析液接觸,。以下對圖1所示的A至G點(diǎn)分別對上述四種途徑進(jìn)行分析,。
a) 網(wǎng)電源經(jīng)中間電路對患者的影響
從圖1中可以看出，網(wǎng)電源是經(jīng)過A部分隔離和G部分絕緣高阻抗與患者接觸的,。A部分代表裝置網(wǎng)電源的初,、次級，這兩部分之間要求要達(dá)到雙重絕緣,，因為這部分如果被擊穿,，網(wǎng)電源直接加到中間電路和各個傳感器中，可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的危險,。另外,，G部分使用半導(dǎo)體傳感器，利用PN結(jié)的特性,，實現(xiàn)絕緣高阻抗的隔離方式,，起到一定限制漏電流的作用，但由于半導(dǎo)體的不可靠,，容易擊穿,，不能作為高完善性元器件，因此GB9706.1-1995在17章規(guī)定,，如果應(yīng)用部分與其他帶電部件之間的絕緣是依靠半導(dǎo)體器件結(jié)的絕緣性能,，則必須每次短接一個結(jié)以模擬關(guān)鍵結(jié)的擊穿，來檢驗單一故障狀態(tài)時的漏電流和患者輔助電流是否超過容許值,。
b) 網(wǎng)電源經(jīng)加熱器對患者的影響
從圖1中可以看出,，網(wǎng)電源是經(jīng)過加熱器直接對透析液進(jìn)行加熱（B點(diǎn)），加熱棒的絕緣填充材料一般為氧化鎂,，絕緣等級要求達(dá)到基本絕緣,，但其填充材料一般都可以達(dá)到雙重絕緣。所以網(wǎng)電源經(jīng)加熱器和透析液到患者間的絕緣也是足夠的,。
c) 電池對患者的影響
從圖1中可以看出,，電池屬于中間電路的一部分，被看作是特定電源,。電池是通過傳感器與應(yīng)用部分進(jìn)行隔離,，傳感器的分析見a）,。通常由電池產(chǎn)生的漏電流都比較小，試驗室更注重對電池自身的安全考核,，如短路,、過充、過放,、反極性等故障試驗,。因為上述故障都很有可能會造成電池著火甚至是爆炸的危險,。
d) 外來電壓對患者的影響
裝置通過SIP/SOP接口與外部裝置進(jìn)行信號傳輸,，這一連接構(gòu)成了醫(yī)用電氣系統(tǒng)，其安全應(yīng)符合GB9706.15的要求,。若制造商對SIP/SOP無明確的聲明,，考慮到外接裝置的安全因素是不可控制的，最壞的情況就是和透析裝置通信的外部裝置因電源隔離強(qiáng)度不足,，在單一故障狀態(tài)下網(wǎng)電源直接加到SIP/SOP接口,，因此，SIP/SOP接口和中間電路/患者電路之間應(yīng)有隔離,，這個隔離要求的參考電壓為網(wǎng)電壓,，因為這種情況是在單一故障時才會發(fā)生，所以要求達(dá)到基本絕緣的程度就足夠了,。
3,、患者漏電流的要求
因為裝置的應(yīng)用部分直接和人體血液接觸，患者漏電流流經(jīng)體外循環(huán)血路,，這個電流會引起室顫,、心泵衰竭或組織壞死等嚴(yán)重后果。裝置在斷地故障的情況下,，患者漏電流會急劇增大,，達(dá)到裝置正常時對地漏電流的數(shù)值，所以產(chǎn)品在設(shè)計時,，應(yīng)盡量限制對地漏電流,。
二、功能安全的防護(hù)
裝置是對患者的治療是在有創(chuàng)的方式下進(jìn)行的,，當(dāng)安全防護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時就可能會引起生命危險,，這就要求有完全獨(dú)立于控制系統(tǒng)的安全防護(hù)系統(tǒng)。要滿足這個獨(dú)立的防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，裝置必須要實現(xiàn)雙系統(tǒng),、雙CPU結(jié)構(gòu)，并且安全防護(hù)用傳感器也必須獨(dú)立于控制用傳感器,。以下是血液透析裝置必須具備的安全防護(hù)
1,、透析液和置換液超溫防護(hù)
透析液溫度超過41℃時會對血液產(chǎn)生溶血反應(yīng),，為了把超溫風(fēng)險降到最低，國家規(guī)定了透析裝置必須具有獨(dú)立于任何溫度控制系統(tǒng)之外的防護(hù)系統(tǒng),，也就是說,，除了控制溫度的傳感器之外，還必須有獨(dú)立的溫度防護(hù)系統(tǒng),。一般情況,，溫度控制傳感器的控溫范圍不會超過40℃，而溫度防護(hù)系統(tǒng)的超溫報警為41℃,。在裝置正常工作的時候是不可能發(fā)生超溫報警,，也即我們在裝置正常使用的時候是不可能檢測到超溫報警的，為了檢驗超溫報警,，一般把控溫傳感器和保護(hù)傳感器分隔開來,，也就是說，讓控溫傳感器失靈,，令加熱器不斷地加熱,，當(dāng)透析液溫度超過設(shè)定值時，必須觸發(fā)其溫度防護(hù)系統(tǒng),，實現(xiàn)以下的報警動作：觸發(fā)聲,、光報警和阻止透析液流向透析器。
2,、超濾防護(hù)
超濾是血液透析裝置的重要指標(biāo)之一,，當(dāng)超濾系統(tǒng)出現(xiàn)較大的誤差，時間過長量的不斷積累會引起患者生命危險,，裝置必須具有的防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立于任何超濾控制系統(tǒng)之外,，防止裝置的輸出偏離控制參數(shù)的設(shè)定值而產(chǎn)生安全方面的危險。當(dāng)裝置的輸出偏離控制參數(shù)的設(shè)定值時,，防護(hù)系統(tǒng)的動作必須觸發(fā)聲和光的報警,。
3、血壓報警
血壓如果超出設(shè)定范圍并且持續(xù)時間超過設(shè)定之延時時,，血液透析裝置必須停止血泵運(yùn)轉(zhuǎn),，關(guān)閉靜脈夾，并發(fā)出聲光報警,。檢驗的重點(diǎn)是血壓報警的精度及其實現(xiàn)的動作,。靜脈夾用電磁或液壓作動力，通過夾住體外血路管子而阻斷血流,。
4,、空氣報警
空氣探測是建立在超聲波原理基礎(chǔ)上。超聲波在液體和固體內(nèi)的傳播速度比在氣體內(nèi)快,，當(dāng)靜脈回路氣泡流過空氣探測器時,，超聲接收傳感器得到一個比正常值小的電壓降,，并由CPU進(jìn)行處理?？諝馓綔y的方法有兩種：一是探測氣泡的存在,，當(dāng)有≥200μl的氣泡經(jīng)過探測器時，探測器必須動作,；另一種是液面探測器,，這種防護(hù)方法是當(dāng)有氣泡經(jīng)過除氣裝置時，可以把氣泡除去,，但如果除氣裝置因為空氣較多而導(dǎo)致液面下降超過探測器時,，就必須動作。在檢測過程中主要是檢驗報警器對氣泡大小和速度的靈敏度,，當(dāng)氣泡比較小而血的流速比較快的時候,，經(jīng)常出現(xiàn)空氣探測器“失靈”狀態(tài),，所以在檢驗氣泡報警的時候,，應(yīng)該把血泵的轉(zhuǎn)速調(diào)到最快，單個氣泡在限值的最小值時進(jìn)行測量,。
空氣進(jìn)入的防護(hù)動作必須包括以下條件：觸發(fā)聲和光報警,、停止血泵運(yùn)轉(zhuǎn)、中斷任何置換液的流動,、夾住靜脈回流管和把超濾降到最小,。
5、漏血防護(hù)
體外失血有幾種可能的原因,，一是管路脫落或破裂,，血液失血到外界，這種情況會造致靜脈壓過低報警,；一是凝血報警,，這種可能是因為血泵停轉(zhuǎn)或者因為血液本身機(jī)制引起的；還有一種最常見的失血是漏血,，這主要是發(fā)生破膜故障,，導(dǎo)致血液流向透析液。裝置的漏血
防護(hù)都是因漏血造成的結(jié)果來實現(xiàn)報警的,，檢測時可以人為模擬漏血來測量漏血防護(hù)系統(tǒng)的靈敏度,。
漏血檢測器由一個光源和光敏電阻構(gòu)成，利用測量廢液管路里的透光強(qiáng)度來實現(xiàn),。光束穿過廢液照射到光敏電阻上,，如果廢液里混有血液，則透光減弱,，光電效應(yīng)改變后引發(fā)報警,。觸發(fā)漏血報警時,，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出聲光報警，同時停止血泵,，并中斷任何置換液流動,，把超濾降到最小值。