血透机超滤原理分析

李朝伟王振洲贺建林

血透机超滤原理分析

李朝伟①王振洲①贺建林①

介绍血透机的主要功能及超滤的基本概念，以金宝血透机超滤单元和贝朗血透机平衡腔及超滤泵系统的工作原理分析血透机超滤脱水的实现方法。

超滤；超滤单元；平衡腔；超滤泵；工作原理

当前治疗慢性肾功能衰竭患者的重要方法之一是透析疗法，主要靠血透机（又称人工肾机）来完成。国内临床广泛应用的血透机主要以进口产品为主，如瑞典金宝、德国贝朗、费森尤斯、美国百特以及日本东丽等。

1 血透机的主要功能和工作原理

血透机的主要功能为清毒、脱水以及纠正电解质和酸碱失衡。它主要由透析器和血液循环系统所组成，自动生成温度、压力、离子浓度、PH值、流量、生物品质等参数均符合要求的透析液，将患者的待处理血液从体内引出，通过透析器与患者血液进行成分交换，在处理后输回患者体内，维持患者血液离子成分的正常浓度，并在整个过程中确保患者的安全。

2 超滤的基本原理

血透机脱水功能的准确与否,是透析患者关心的一个重要指标，因为患者通过上下机体重的对比就能清楚的知道，脱水主要靠超滤作用来实现。

超滤（Ultrafiltration）技术是一种膜滤法，也称为错流过滤（Cross Filtration）。其基本原理是在常温下以一定压力和流量，利用不对称微孔结构和半透膜介质，依靠膜两侧的压力梯度（跨膜压TMP）作为推动力，以错流方式进行过滤，使溶剂及小分子物质通过，大分子物质和微粒子如蛋白质、水溶性高聚物、细菌等被滤膜阻留，从而达到分离、分级、纯化、浓缩目的的一种新型膜分离技术。

血透机通过透析器的半透膜截留体液中细胞成分和蛋白质等分子量相对较高的物质，而分离水和电解质等小分子物质，将其清除体外的过程，主要的目的是清除患者体内过多的水分。

3 血透机超滤作用的实现方法

本文主要以代表性的金宝血透机超滤单元和贝朗血透机平衡腔及超滤泵系统的工作原理来分析血透机超滤脱水的实现方法。

3.1 金宝血透机超滤作用的实现方法

金宝血透机超滤作用是通过超滤单元（UFCell）来实现，它还负责开机自检和透析中流量的控制。因此超滤单元是金宝血透机的核心部件，下面具体介绍它的基本工作原理，如图1。

图1

超滤单元通过磁电原理平衡流速反馈式容量来控制流量和计算超滤。超滤单元的主要部件为一个容量测量体，此容量测量体包括两个形状相同的管路，输送液体来往透析器。管路装置于固体铁氧磁心内，周围包着电磁铁线圈。当电流经过铁线圈，就会产生电磁场。当含有电解质的液体流经磁场，其所在的管路便会产生低电压，由每条管路内的铂电极来测量电压，通过电压值的大小来计算单位时间内通过的透析液容量，从而进一步确定透析液的流量。

容量测量体的第一条管路测量通往透析器的透析液流量，第二条管路测量回流透析器的透析液流量。两者之间的差量就是脱水超滤量。

由于超滤单元的机械部件在工作时为固定不动的，因此一般不会造成透析液泄漏和部件磨损。并且容量测量体每秒测量800次左右，所测数据实时传向超滤控制系统。超滤单元在血透机开机自检和透析状态中每半小时都要做一次容量测量体灵敏度自检调校。以上特点保证了超滤单元流量控制的连续、稳定和准确，使患者的脱水曲线趋于平滑。

3.2 贝朗血透机超滤作用的实现方法

贝朗血透机超滤作用是通过平衡腔系统和超滤泵系统来实现，如图2。

图2

平衡腔系统主要由2个腔体单元和8个电磁阀组成。腔体单元中各有一块弹性膜分隔，形成ABCD4个腔室，每个腔室的容量为30 ml。腔膜通过滑杆与位移传感器相连。平衡腔系统通过8个电磁阀的开启和关闭实现对流量的准确控制，然后由腔膜位移传感器提供信息反馈。平衡腔充排1次由2个步骤同时完成。在每一个充排循环周期内, 腔膜一侧流入的新鲜透析液与另一侧流出的废弃透析液体积相等,这样由平衡腔、透析器和人体组成的透析系统,即使从血液到透析液有跨膜压,也不能排除人体内多余的水份，达到脱水的作用。为了能够准确地排除患者体内多余的水份, 贝朗血透机在平衡腔废液侧并联一超滤泵, 由陶瓷柱塞泵、无刷直流电机和单向轴套等组成,它的精度由陶瓷泵体的稳定性来保证。透析中可以根据患者的治疗方案设定泵速,而设定每分钟脱水量,由于平衡腔进出平衡零超滤的特点,超滤泵所抽出的废弃透析液量,只能由血液侧相同体积的水份跨过透析膜来补充,从而实现准确的超滤脱水。

贝朗血透机设计了治疗前平衡腔系统检漏,超滤泵转速确认以及透析状态中超滤泵转速实时监测等功能,从而确保血透机超滤脱水的稳定和准确。

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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

李朝伟,男，(1979- ),硕士研究生，工程师。成都军区昆明总医院，从事医疗设备维修和管理。

①成都军区昆明总医院 云南 昆明 650032