透析液pH值和電導率測量儀的設計與試驗.pdf

1、腎臟是人體的主要器官，通過排泄功能清除體內(nèi)代謝產(chǎn)物及某些廢物、毒物等，同時經(jīng)重吸收功能保留水分及其它有用的物質(zhì)，以調(diào)節(jié)水、電解質(zhì)平衡及維持酸堿平衡。腎臟疾病是常見病、多發(fā)病且患病人數(shù)眾多，通常由于腎臟血流供應不足、腎臟因某種因素阻塞造成功能受損或受毒物的傷害，引起急性腎功能衰竭。由于長期的腎臟病變，隨著時間和疾病的惡化，腎功能逐漸下降，造成慢性腎功能衰竭的發(fā)生，最終導致尿毒癥。近年來，血液透析作為治療急慢性腎功能衰竭的有效方法，已在臨床

2、上得到廣泛應用。通過血液透析治療，緩解病情維持人體細胞的正常生理功能，清除毒素和減少腦血管事件的發(fā)生，預防并發(fā)多臟器的衰竭來降低致殘率和死亡率，促進患者回歸社會。
　　 在血液透析過程中，血液隔著透析膜與透析液的溶質(zhì)進行交換，達到清除代謝廢物、糾正水電解質(zhì)和調(diào)節(jié)酸堿平衡的目的。因此透析液直接影響血液透析患者的臨床狀況及預后，作用十分關(guān)鍵。目前在血液透析過程中伴隨并發(fā)癥的發(fā)生，是患者治療過程中不容忽視的問題，常見的有低血壓、高血壓

3、和失衡綜合征等。通過透析液對患者的電解質(zhì)、酸堿及血壓控制等影響的研究，根據(jù)患者的臨床癥狀情況進行調(diào)整，實現(xiàn)個體化透析，降低患者血液透析并發(fā)癥的發(fā)生，減輕治療過程中的痛苦、提高生活質(zhì)量具有重要意義。同時血液透析通過監(jiān)測和控制透析液的pH值來達到糾正患者體內(nèi)電解質(zhì)的平衡，當pH監(jiān)測不準時，引起沉淀和酸、堿中毒等，達不到治療的目的而貽誤病情，甚至還會危及到病人生命。通過監(jiān)測透析液的pH值，減少透析液對血透機及透析效果的不良影響。
　　

4、 隨著個體化透析的發(fā)展，可以根據(jù)患者的各種病情的需要，制定適合個體化患者的透析治療，因此對透析液濃度的測量要求也越來越高。目前血液透析機上的透析液電導率主要采用電極電導率測量法，由于電極的極化效應和電容效應的影響測量精度不高、誤差較大，同時測量的電路較復雜，影響了實時性。而透析液的pH值測量由于pH電極的高電阻、易受外界環(huán)境的干擾等，嚴重影響測量精度。因此本課題研制了一種透析液pH和電導率測量儀，提出一種頻率可調(diào)的雙極性脈沖方法應用于透

5、析液電導率的測量，極大地減弱極化效應和電容效應對測量的影響，并對現(xiàn)行的電導率溫度補償公式進行了改進。同時采用兩點校正法對pH值進行標定，利用能斯特斜率的溫度補償方法，提高pH值測量的準確度，從而實現(xiàn)對透析液濃度快速而準確的測量，滿足血液透析機對透析液濃度的檢測要求。本文從硬件和軟件上設計了透析液pH和電導率測量儀，并進行了相關(guān)的試驗和分析。
　　 本文重點介紹了三個方面。
　　 第一個方面是介紹了pH值和電導率的測量原理

6、及測量儀的硬件設計。首先分析了pH值和電導率測量的原理和要解決的問題，在此基礎(chǔ)上提出了相應的解決方法。然后根據(jù)測量儀的功能，采用模塊化進行詳細的電路設計，主要分為主控系統(tǒng)、電導率測量模塊、pH值測量模塊以及溫度測量模塊四個部分的模塊設計。
　　 第二方面是測量儀的軟件設計。軟件設計主要包括:軟件總體架構(gòu)的設計、系統(tǒng)的軟件設計、數(shù)字濾波程序的設計和采用軟件編程實現(xiàn)的電導率溫度補償。軟件設計是在硬件設計的基礎(chǔ)上展開，分析各模塊功能，

7、設計出相應的軟件流程圖，然后進行程序的編寫。
　　 第三方面是對設計的測量儀進行了相關(guān)的標定試驗和驗證試驗，采用SPSS Statistics 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行T檢驗，并進行了相關(guān)分析。分別對pH值和電導率進行了標定試驗，確定測量儀的靜態(tài)性能參數(shù)。測量儀樣機在實際的透析液中進行相關(guān)的試驗。通過對pH的驗證試驗進行獨立T檢驗分析，pH值的測量值與標準值之間沒有顯著性差異，且具有很高的一致性。說明測量儀可以準確地測量透析液的p