血透機(jī)超濾原理分析

李朝偉王振洲賀建林

血透機(jī)超濾原理分析

李朝偉①王振洲①賀建林①

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

超濾；超濾單元；平衡腔；超濾泵；工作原理

當(dāng)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(jī)（又稱人工腎機(jī)）來(lái)完成。國(guó)內(nèi)臨床廣泛應(yīng)用的血透機(jī)主要以進(jìn)口產(chǎn)品為主，如瑞典金寶、德國(guó)貝朗、費(fèi)森尤斯、美國(guó)百特以及日本東麗等。

1 血透機(jī)的主要功能和工作原理

血透機(jī)的主要功能為清毒、脫水以及糾正電解質(zhì)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(dòng)生成溫度、壓力、離子濃度、PH值、流量、生物品質(zhì)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(nèi)引出，通過透析器與患者血液進(jìn)行成分交換，在處理后輸回患者體內(nèi)，維持患者血液離子成分的正常濃度，并在整個(gè)過程中確保患者的安全。

2 超濾的基本原理

血透機(jī)脫水功能的準(zhǔn)確與否,是透析患者關(guān)心的一個(gè)重要指標(biāo)，因?yàn)榛颊咄ㄟ^上下機(jī)體重的對(duì)比就能清楚的知道，脫水主要靠超濾作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。

超濾（Ultrafiltration）技術(shù)是一種膜濾法，也稱為錯(cuò)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(duì)稱微孔結(jié)構(gòu)和半透膜介質(zhì)，依靠膜兩側(cè)的壓力梯度（跨膜壓TMP）作為推動(dòng)力，以錯(cuò)流方式進(jìn)行過濾，使溶劑及小分子物質(zhì)通過，大分子物質(zhì)和微粒子如蛋白質(zhì)、水溶性高聚物、細(xì)菌等被濾膜阻留，從而達(dá)到分離、分級(jí)、純化、濃縮目的的一種新型膜分離技術(shù)。

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

3 血透機(jī)超濾作用的實(shí)現(xiàn)方法

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

3.1 金寶血透機(jī)超濾作用的實(shí)現(xiàn)方法

金寶血透機(jī)超濾作用是通過超濾單元（UFCell）來(lái)實(shí)現(xiàn)，它還負(fù)責(zé)開機(jī)自檢和透析中流量的控制。因此超濾單元是金寶血透機(jī)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(lái)控制流量和計(jì)算超濾。超濾單元的主要部件為一個(gè)容量測(cè)量體，此容量測(cè)量體包括兩個(gè)形狀相同的管路，輸送液體來(lái)往透析器。管路裝置于固體鐵氧磁心內(nèi)，周圍包著電磁鐵線圈。當(dāng)電流經(jīng)過鐵線圈，就會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)。當(dāng)含有電解質(zhì)的液體流經(jīng)磁場(chǎng)，其所在的管路便會(huì)產(chǎn)生低電壓，由每條管路內(nèi)的鉑電極來(lái)測(cè)量電壓，通過電壓值的大小來(lái)計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)通過的透析液容量，從而進(jìn)一步確定透析液的流量。

容量測(cè)量體的第一條管路測(cè)量通往透析器的透析液流量，第二條管路測(cè)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(jī)械部件在工作時(shí)為固定不動(dòng)的，因此一般不會(huì)造成透析液泄漏和部件磨損。并且容量測(cè)量體每秒測(cè)量800次左右，所測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳向超濾控制系統(tǒng)。超濾單元在血透機(jī)開機(jī)自檢和透析狀態(tài)中每半小時(shí)都要做一次容量測(cè)量體靈敏度自檢調(diào)校。以上特點(diǎn)保證了超濾單元流量控制的連續(xù)、穩(wěn)定和準(zhǔn)確，使患者的脫水曲線趨于平滑。

3.2 貝朗血透機(jī)超濾作用的實(shí)現(xiàn)方法

貝朗血透機(jī)超濾作用是通過平衡腔系統(tǒng)和超濾泵系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2。

圖2

平衡腔系統(tǒng)主要由2個(gè)腔體單元和8個(gè)電磁閥組成。腔體單元中各有一塊彈性膜分隔，形成ABCD4個(gè)腔室，每個(gè)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(gè)電磁閥的開啟和關(guān)閉實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的準(zhǔn)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(gè)步驟同時(shí)完成。在每一個(gè)充排循環(huán)周期內(nèi), 腔膜一側(cè)流入的新鮮透析液與另一側(cè)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(nèi)多余的水份，達(dá)到脫水的作用。為了能夠準(zhǔn)確地排除患者體內(nèi)多余的水份, 貝朗血透機(jī)在平衡腔廢液側(cè)并聯(lián)一超濾泵, 由陶瓷柱塞泵、無(wú)刷直流電機(jī)和單向軸套等組成,它的精度由陶瓷泵體的穩(wěn)定性來(lái)保證。透析中可以根據(jù)患者的治療方案設(shè)定泵速,而設(shè)定每分鐘脫水量,由于平衡腔進(jìn)出平衡零超濾的特點(diǎn),超濾泵所抽出的廢棄透析液量,只能由血液側(cè)相同體積的水份跨過透析膜來(lái)補(bǔ)充,從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的超濾脫水。

貝朗血透機(jī)設(shè)計(jì)了治療前平衡腔系統(tǒng)檢漏,超濾泵轉(zhuǎn)速確認(rèn)以及透析狀態(tài)中超濾泵轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等功能,從而確保血透機(jī)超濾脫水的穩(wěn)定和準(zhǔn)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(shè)備維修和管理。

①成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院 云南 昆明 650032