درباره دستگاه دیالیز به همراه بلوک دیاگرام

بررسی سیستم کنترلی دستگاه دیالیز نوع HDF  و HF

علی آقایی فر ، زهره عظیمی

در شکل زیر بلوک دیاگرام دستگاه دیالیز بخش مربوط به فلوی آن دیده می شود ، در ادامه به توضیح عملکرد این قسمت ها و زیر مجموعه های آن دو نحوه کنترل فشار مایع دیالیز و به تبع آن مقدار آبگیری از خون می پردازیم.

در این سیستم قصد بر این است که مقدار مشخصی آب از بدن بیمار گرفته شود. که مقدار آبگیری به فشار ماده دیالیزی که از غشاء نفوذپذیر فیلتر عبور می کند، بستگی دارد. این فشار و نیز سرعت جریان مایع دیالیز توسط پمپ ایجاد می شود.

با مانیتور کردن غلظت ماده می توان معیاری برای فشار آن پیدا کرد. و این می تواند یک سیگنال کنترلی برای تنظیم و رسیدن به مقدار فشار دلخواه برای آبگیری تعیین شده باشد.

در مورد سیستم هشدار دهنده بایستی این نکته را عنوان کنیم که تمام هشدار دهنده ها از طریق رله به هم به صورت سری متصل شده اند.

عدم عملکرد نرمال یکی از آنها فرضاً نشت خون و یا وجود حباب هوا سبب باز شدن اتصال و قطع شدن مسیر و توقف ادامه فرآیند خواهد شد.

جزییات این مسیر در شکل فوق آمده است که به توضیح آن می پیدازیم:

در بلوک 18 و 19 یک سلول هدایتی قرار گرفته است، این سلول برای اندازه گیری مقدار یون نمک موجود در آب است. در صورتی که آب زیادی از مایع دیالیز گرفته شده باشد به دلیل افزایش غلظت نمک ها، رسانایی بیشتر شده و سیگنال کنترلی پیامی را جهت کاهش فشار به پمپ ارسال می کند (در شکل فوق شیر شماره 10 نمادی از پمپ فشار است) تا مایع دیالیزی با فشار کمتری وارد بلوک اولترافیلترشن شود و چنانچه آب کمتری از ماده دیالیز دفع شده باشد رسانایی کاهش می یابد و سیگنال الکتریکی به شیر اعمال می شود و سبب افزایش فشار میشود. با افزایش فشار آب بیشتری از طریق غشاء انتشار می یابد. بلوک 19 هم که مربوط به اندازه گیری دما است و ارتباط مستقیمی با سیستم کنترلی پمپ ندارد. و شیر کاهش فشار 17 جهت تنظیم فشار بر روی مقدار دلخواه است. فلوی خون و مقدار آب خارج شده بستگی به خود بیمار دیالیزی دارد.

در زیر تصویری از یک Conductivity Cell قرار داده شده است. در این سلول یک جریان الکتریکی بسیار کم از مایع عبور کرده و مقاومت الکتریکی مایع اندازه گیری می شود و از این طریق میزان رسانایی آن بدست خواهد آمد.

حال که با روند کنترل آشنا شدیم، به بررسی چگونگی تولید سیگنال کنترلی اعمالی به شیر کنترل فشار می پردازیم :

سیگنال تولید شده از طریق سنسور سلول هدایتی وارد یک مدار پل می شود. همانطور که می دانیم مدار پل می تواند حساسیت بالایی داشته باشد و برای بررسی تعادل سیستم گزینه مناسبی است. خطای تولید شده از مدار پل که ناشی از عدم تعادل پل است تقویت می شود و سپس توسط یک سنسور فاز تشخیص و ثبت می گردد. علت اندازه گیری فاز خطا در این است که آیا مقدار سیگنال تولیدی از سنسور سلول هدایتی بیشتر از مقدار تنظیم شده (Set Point) است یا کمتر. به عبارت دیگر این چنین می توان بررسی کرد که میزان رسانایی از میزان نرمال تعیین شده بیشتر است و یا کمتر. این مراحل در بلوک های شماره 22 و 23 انجام می گیرد.

در بلوک Set Point 23 مشخص می شود و همچنین در این قسمت یک سنسور فاز داریم. مقادیر حاصله از مراحل قبل، با سیگنال خروجی از بلوک 25 وارد تقویت کننده چاپر می شود. تقویت کننده چاپر برای تقویت سیگنال هایی به کار می رود که بسیار ضعیف هستند و فرکانس آنها نیز پایین می باشد. البته به دلیل وجود خازن های کوپلینگ در این تقویت کننده، آفست هیچ گونه تاثیری بر سیگنال خروجی نخواهد داشت. و همین خاصیت نهایی سبب استفاده از این نوع تقویت کننده شده است.

خروجی تقویت کننده سیگنال کنترلی تنظیم موتور را فراهم می کند. این سیگنال با عبور از بلوک های 26 و a26 (بخش تغذیه مدار) به حد مناسبی برای موتور می رسد. حال سیگنال خروجی از موتور برای تنظیم شیر 10 که جهت کنترل فشار است استفاده می شود. در این حین از سیگنال خروجی موتور به بلوک 25 فیدبک داریم. این بلوک یک پل تعادلی شامل پتانسیومتر است، که جهت تنظیم ولتاژ است برای رسانایی دلخواه قرار  داده شده است و در نقش فیدبک مدار عمل می کند.

ایده: سیستم کنترلی HDF می تواند بر مبنای Biofeedback طراحی و ساخته شود. یک سیستم MIMO با فید بک هایی از Blood volume (BV) & total weight less(TWL) &Dialysis conductivity (DC) میتواند مفید باشد.