李朝偉王振洲賀建林

血透機超濾原理分析

李朝偉①王振洲①賀建林①

介紹血透機的主要功能及超濾的基本概念，以金寶血透機超濾單元和貝朗血透機平衡腔及超濾泵系統(tǒng)的工作原理分析血透機超濾脫水的實現(xiàn)方法。

超濾；超濾單元；平衡腔；超濾泵；工作原理

當前治療慢性腎功能衰竭患者的重要方法之一是透析療法，主要靠血透機（又稱人工腎機）來完成。國內臨床廣泛應用的血透機主要以進口產品為主，如瑞典金寶、德國貝朗、費森尤斯、美國百特以及日本東麗等。

1 血透機的主要功能和工作原理

血透機的主要功能為清毒、脫水以及糾正電解質和酸堿失衡。它主要由透析器和血液循環(huán)系統(tǒng)所組成，自動生成溫度、壓力、離子濃度、PH值、流量、生物品質等參數(shù)均符合要求的透析液，將患者的待處理血液從體內引出，通過透析器與患者血液進行成分交換，在處理后輸回患者體內，維持患者血液離子成分的正常濃度，并在整個過程中確?；颊叩陌踩?/p>

2 超濾的基本原理

血透機脫水功能的準確與否,是透析患者關心的一個重要指標，因為患者通過上下機體重的對比就能清楚的知道，脫水主要靠超濾作用來實現(xiàn)。

超濾（Ultrafiltration）技術是一種膜濾法，也稱為錯流過濾（Cross Filtration）。其基本原理是在常溫下以一定壓力和流量，利用不對稱微孔結構和半透膜介質，依靠膜兩側的壓力梯度（跨膜壓TMP）作為推動力，以錯流方式進行過濾，使溶劑及小分子物質通過，大分子物質和微粒子如蛋白質、水溶性高聚物、細菌等被濾膜阻留，從而達到分離、分級、純化、濃縮目的的一種新型膜分離技術。

血透機通過透析器的半透膜截留體液中細胞成分和蛋白質等分子量相對較高的物質，而分離水和電解質等小分子物質，將其清除體外的過程，主要的目的是清除患者體內過多的水分。

3 血透機超濾作用的實現(xiàn)方法

本文主要以代表性的金寶血透機超濾單元和貝朗血透機平衡腔及超濾泵系統(tǒng)的工作原理來分析血透機超濾脫水的實現(xiàn)方法。

3.1 金寶血透機超濾作用的實現(xiàn)方法

金寶血透機超濾作用是通過超濾單元（UFCell）來實現(xiàn)，它還負責開機自檢和透析中流量的控制。因此超濾單元是金寶血透機的核心部件，下面具體介紹它的基本工作原理，如圖1。

圖1

超濾單元通過磁電原理平衡流速反饋式容量來控制流量和計算超濾。超濾單元的主要部件為一個容量測量體，此容量測量體包括兩個形狀相同的管路，輸送液體來往透析器。管路裝置于固體鐵氧磁心內，周圍包著電磁鐵線圈。當電流經過鐵線圈，就會產生電磁場。當含有電解質的液體流經磁場，其所在的管路便會產生低電壓，由每條管路內的鉑電極來測量電壓，通過電壓值的大小來計算單位時間內通過的透析液容量，從而進一步確定透析液的流量。

容量測量體的第一條管路測量通往透析器的透析液流量，第二條管路測量回流透析器的透析液流量。兩者之間的差量就是脫水超濾量。

由于超濾單元的機械部件在工作時為固定不動的，因此一般不會造成透析液泄漏和部件磨損。并且容量測量體每秒測量800次左右，所測數(shù)據(jù)實時傳向超濾控制系統(tǒng)。超濾單元在血透機開機自檢和透析狀態(tài)中每半小時都要做一次容量測量體靈敏度自檢調校。以上特點保證了超濾單元流量控制的連續(xù)、穩(wěn)定和準確，使患者的脫水曲線趨于平滑。

3.2 貝朗血透機超濾作用的實現(xiàn)方法

貝朗血透機超濾作用是通過平衡腔系統(tǒng)和超濾泵系統(tǒng)來實現(xiàn)，如圖2。

圖2

平衡腔系統(tǒng)主要由2個腔體單元和8個電磁閥組成。腔體單元中各有一塊彈性膜分隔，形成ABCD4個腔室，每個腔室的容量為30 ml。腔膜通過滑桿與位移傳感器相連。平衡腔系統(tǒng)通過8個電磁閥的開啟和關閉實現(xiàn)對流量的準確控制，然后由腔膜位移傳感器提供信息反饋。平衡腔充排1次由2個步驟同時完成。在每一個充排循環(huán)周期內, 腔膜一側流入的新鮮透析液與另一側流出的廢棄透析液體積相等,這樣由平衡腔、透析器和人體組成的透析系統(tǒng),即使從血液到透析液有跨膜壓,也不能排除人體內多余的水份，達到脫水的作用。為了能夠準確地排除患者體內多余的水份, 貝朗血透機在平衡腔廢液側并聯(lián)一超濾泵, 由陶瓷柱塞泵、無刷直流電機和單向軸套等組成,它的精度由陶瓷泵體的穩(wěn)定性來保證。透析中可以根據(jù)患者的治療方案設定泵速,而設定每分鐘脫水量,由于平衡腔進出平衡零超濾的特點,超濾泵所抽出的廢棄透析液量,只能由血液側相同體積的水份跨過透析膜來補充,從而實現(xiàn)準確的超濾脫水。

貝朗血透機設計了治療前平衡腔系統(tǒng)檢漏,超濾泵轉速確認以及透析狀態(tài)中超濾泵轉速實時監(jiān)測等功能,從而確保血透機超濾脫水的穩(wěn)定和準確。

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Analysis of ultrafiltration principle of hemodialysis machine

LI Chao-wei,WANG Zhen-zhou, HE Jian-lin// China Medical Equipment,2011,8(4):74-75.

This article introduced the major function and the basic concept of ultrafiltration of hemodialysis machine. Meanwhile, the realization of ultrafiltratioin was conducted through elaborating the working principle of Gambro- hemodialysis machine’s ultrafiltration unit and B/BRAUN-hemodialysis machine’s balance chamber and ultrafiltration pump.

Ultrafiltration; Ultrafiltration unit; Balance chamber; Ultrafiltration pump; Working principle

Kunming General Hospital of Chengdu Command,Kunming 650032, China.

1672-8270(2011)04-0074-02

R 197

B

2011-01-19

李朝偉,男，(1979- ),碩士研究生，工程師。成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院，從事醫(yī)療設備維修和管理。

①成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院 云南 昆明 650032