血液透析中电导率精确测量的技术保证
血液透析中电导率精确测量的技术保证
方帅;崔宏恩
【摘 要】目的:探讨血液透析中电导率精确测量的几项技术保证,以保障患者的安全.方法:针对电导率在血液透析过程中的重要性,分析电导率监测的现状及电导率检测仪的应用,提出血液透析中电导率精确测量的技术保证.结果:电导率的电解质分析验证、电导率检测仪的校准、合适的温度补偿、克服电极极化和可溶性气体的影响是实现电导率精确测量的关键.结论:血液透析中电导率的精确测量需要一系列的技术支持和保证,只有确保其精准可靠,才能为患者的生命健康保驾护航.
【期刊名称】《医疗卫生装备》
【年(卷),期】2018(039)007
【总页数】4页(P57-60)
【关键词】血液透析;电导率;温度补偿;校准
【作 者】方帅;崔宏恩
电导率仪的使用【作者单位】江苏省计量科学研究院,南京210023;江苏省计量科学研究院,南京210023
【正文语种】中 文
【中图分类】R318.6;TH772.1
0 引言
血液透析是最常用的肾脏替代方法，它可替代正常肾脏的部分排泄功能，是抢救急、慢性肾功能衰竭的最有效的途径之一[1]。血液透析装置是临床上急慢性肾衰竭患者进行血液透析维持生命的重要医疗设备，在我国使用发展至今已有40余年，是医院肾病科血液透析中心必备的医疗设备。目前我国大医院配备的该项设备无论从数量还是质量上均已接近国际水平，在二级医院一般装备有20～80台，发达地区的三甲综合医院普遍装备都在100台以上。
血液透析装置作为一种在医疗机构高强度使用且量大面广的临床血液净化设备，其质量好
坏、各控制参数准确与否不仅影响患者的效果，还直接关系到广大患者的生命财产安全，成为医生、患者普遍关心的热点问题[2]。血液透析过程中透析液和血液在透析器内借助半透膜进行物质交换，使血液中过多的电解质和一些代谢废物向透析液转移，并通过超滤作用清除血液中多余的水分，维持人体的正常生理机能。根据透析的原理，透析液浓度在透析过程中起着至关重要的作用。电阻率的倒数为电导率，用来表示透析液的导电能力，从而间接反映透析液电解质的浓度[3]。因此，在血液透析过程中为保证患者效果和生命安全，对电导率进行监测是非常有必要的。
1 血液透析中电导率的重要性
透析液浓度的准确性和稳定性是患者达到充分透析的保证，对于血液透析机透析液浓度是否合适，目前常用连续监测其电导率的方法来控制。电导率代表了被测物的导电能力，表示各种离子的总和。临床血液透析机按照电导率预置值，以一定的比例抽取A、B液，在机器内部添加定量的反渗水，混合成透析液。然后利用血液透析机内部电导率传感器来监测，并反馈信息。如果在设定范围内就输送至透析器使用，如果超出设定范围就不经过透析器，从旁路排出，并发出报警信号。
电导率准确与否将直接关系到患者的效果和生命安全。假如电导率过高，患者会因为钠离子浓度过高引起血压升高，导致高钠血症，造成患者细胞内脱水，出现口渴、头晕等症状，严重时会导致昏迷；反之，假如透析液电导率过低，患者将因低钠引起血压降低，出现恶心、呕吐、头痛、急性溶血、呼吸困难等症状，严重时会出现抽搐、昏迷甚至死亡。因此精确控制透析液的电导率是透析的关键[4-6]。
2 血液透析机电导率监测的现状
目前，国内各级医院血液透析中心使用的血液透析机基本都带有电导率实时监测功能，如FRESENIUS、GAMBRO、B|BRAUN等品牌，方便医护人员了解患者透析过程中透析液的电导率情况，并根据临床需求进行调整。但是随着我国经济的飞速发展，尤其是国家新农合、医保等相关新政的逐步惠及，越来越多的尿毒症、肾衰竭患者得到透析，透析机使用也越来越频繁，不堪重负。尽管各大医院都在不断购买血液透析机，却仍不能遏制血液透析机高频次、高强度使用的趋势。这种情况导致血液透析机内部电导率传感器易产生漂移，使监测数据有较大偏差，给临床血液透析带来风险。
3 电导率检测仪的应用
目前，常用电导率检测仪（即电导率传感器）检测电导率来对血液透析机进行质量控制，其检测时间短、操作方便，可满足大多数血液透析机电导率的检测和验证。
根据测量原理与方法的不同，可以把电导率传感器分为电极型电导率传感器、电感型电导率传感器以及超声波电导率传感器。通常电极型电导率传感器测量范围为0～20 000 μS/cm，具有测量精度高、使用方便的优点。电磁型电导率传感器一般用于测量5 000 μS/cm以上的溶液电导率值，具有极强的耐腐蚀性和抗污染能力，适用于高电导率液体的测量。目前血液透析机检测仪中的电导率传感器均采用电极型电导率传感器[7-8]。电极型电导率传感器根据电解质导电原理采用电阻测量法对电导率实现测量，其电导率测量电极在测量过程中表现为一个复杂的电化学系统，其主要结构如图1所示，测量时将测量电极插入待测溶液，通过测量溶液电阻值间接得到溶液电导率。
根据电极数量的不同，电导率传感器可分为2电极传感器、4电极传感器等，其中4电极传感器常用来测量中、高电导率介质，如溶液相分离过程；2电极传感器常用于低电导率介质的测量。血液透析机透析液电导率范围一般在12.5～15.5 mS/cm，故采用2电极传感器。
电导率传感器在使用时需注意使溶液完全浸没内、外电极，不能有空气或气泡，否则将会
出现测量结果异常或者测量数据不停变化，无法稳定的情况。
在检测过程中，血液透析机透析液管路的进、出液端也有区别，一般Fresenius透析液管路出液口为红，接透析器或检测仪传感器进液端，其他品牌如GAMBRO、B|BRAUN、TORAY等与之相反。
电导率传感器与血液透析机透析液管路的接法也有要求，透析液出液口应该接A端，进液口接B端（如图2所示），这样才能保证传感器内部充满透析液，内外电极完全浸没于透析液中。读取检测数据前还应轻轻摇晃传感器，排除传感器内壁上的微小气泡，并等待电导率数据稳定后读数。如果按如图3所示接透析液，传感器电极端将会形成空气或较大的气泡，导致电导率测量结果不准或异常。
图1 电极型电导率传感器结构图
图2 传感器进出液口正确接法
图3 传感器进出液口错误接法
4 电导率精确测量的技术保证
4.1 电导率的电解质分析验证
透析液浓度的准确性是血液透析的基础。透析液的成分与人体内环境相似，主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+4种阳离子，Cl-和碱基2种阴离子，血液透析机通过监测透析液的电导率（单位为mS/cm），间接获得透析液的浓度值。医学上一般采用mmol/L来表示离子的浓度，两者之间的转换并非简单的线性关系，但在透析液的浓度范围内，可以较为简单地把电导率“mS/cm”的值乘以 10，作为浓度“mmol/L”的值[9]。因此，临床上常用血液透析机配比好的透析液做电解质分析来验证其电导率监测数据的准确性，这种分析检测得到的电导率数值比较可靠，但其检测时间较长，检测成本较高，不能满足大批量的血液透析机检测，只能以抽查的方式对少数血液透析机进行检测。
4.2 电导率检测仪的校准
参考JJG 376—2007《电导率仪检定规程》提供的方法，用标准交流电阻箱输出标准电导率值来测量电导率检测仪的示值误差[10]。输入的等效电阻值与电导率显示值的关系按公式（1）进行计算：
式中，RX为等效电阻，单位为kΩ；J为电极常数，单位为cm-1；KL为电导率理论值，单位为μS/cm。
一般校准3～5点，对于多挡的电导率检测仪，每挡至少校准3点。每点分别记录电导率检测仪的示值，计算其引用误差，取最大值作为电导率检测仪的引用误差。校准电导率检测仪全量程范围的电阻值和内部回路的同时，校准电阻回路的适用范围。
此外电导率检测仪作为传递电导率量值的主要仪器应定期送上一级计量技术机构检定或校准比对，及时发现其异常情况，如果存在较大偏差需要校准的，应先校准温度后再校准电导率。只有电导率检测仪本身准确性可靠，才能保证其测量的精确。
目前，还有一种电导率传感器的校准是采用氯化钾电导率标准物质[11]，国内有23种电导率的一级和二级标准物质可用，国际上有ASTM D1125 Solution C、ASTM D1125 Solution D、NIST SRM 3191、NIST SRM 3191、NIST SRM 3191等电导率标准物质可用。氯化钾分子量为74.56 g/mol，不同浓度的氯化钾溶液代表不同的电导率，详见表1。
表1 氯化钾浓度与电导率的对照序号氯化钾浓度/（mol·L-1）1 0.001 2 0.005 3 0.01 4 0.02 5 0.05 6 0.1 7 1电导率/（mS·cm-1）0.147 0.717 8 1.413 2.767 6.668 12.88 111.8
另外，可使用一个参比电导率系统，比较电导率检测仪测得的电导率值和参比电导率值进行校准[12]。
4.3 电导率的温度补偿
电解质在水中的离解度及离子的迁移速度与电导率的大小密切相关，而电解质的离解度及迁移速度又受溶液的温度影响。温度升高，溶液的电导率增加，反之，则电导率减小。为了克服温度对电导率测量的影响，使不同溶液在不同温度下的电导率具有可比性，在测量电导率时，以25℃作为标准温度，当溶液温度不为25℃时就进行温度补偿，补偿至25℃时的电导率[13]，计算公式如下：

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