血液透析机

血液透析机
一、血液透析机的市场背景分析：
血液透析指的是把血液中的一些废物通过半透膜除去，是一种安全、易行、应用广泛的血液净化方法。

近年来血液透析病人数量急剧上升，据相关数据显示我国血液透析病人数量增长率为20%左右，配合庞大的人口基数，造成我国血液透析机的需求缺口很大。

针对中国透析机市场的强劲需求，不仅本国血透企业加快了发展步伐，外资品牌也启动了一系列在华投资项目。

主要是通过合作和直接在华建厂两种方式来满足中国市场对透析机的需求。

例如威高和日机装的合作；东丽和尼洛普在华投资兴建新工厂等。

目前市场上的透析设备中外资品牌占据了主导地位：主要有Baxter、Asahi—Kasei、Nikkiso、Bbraun、Fresenius、Gambro、Nipro、Toray等；国内品牌主要有威高（与日机装合作）、山外山、多泰和暨华等，其中山外山和暨华生产的血液透析机已经成功进入国外市场，并已实现批量出口。

在价格上，由于欧美和日本等国具有技术上的垄断优势，产品在中国市场上定价较高，一般在40-50万元/台；近年来我国自主品牌山外山成功打破被国外企业垄断的血液透析技术，研发出能与国外高端血透机媲美的产品，直接导致了国外品牌价格的大幅度下降，下降幅度达50%左右，为20万元/台。

市场主流品牌血透机：
品牌生产国主流机型特点
金宝瑞典AK95s 国内医院主流品牌，技术、售后很好
尼普洛日本单人透析机治疗尿毒症以及各类药物中毒效果好
百特美国Meridian型透析仪屏幕宽大、背景颜色独特、为临床操作提供了丰富的信息和可靠的认知度
贝朗德国Dialog型独特的彩色触摸屏控制、图式化显示，信息量大
费森透析德国4008B、4008S 满足各类晚期肾衰病人血透治疗及新的技术指标的需要
山外山中国SWS型超纯透析液供给功能，提高患者的生存质量
随着血透机的发展，同时还发展出专门生产血透耗材的厂家，其中具有代表性的有：公司名称生产地产品
广州贝恩医疗设备有
限公司
广州血液透析用血路
北京联合捷然医疗器
械科技公司
北京透析用水和透析粉
常州市朗生医疗器械工程有限公司常州空心纤维透析器、血液滤过
器、血浆分离器等
上海强健医疗器械有
限公司和宁波天益医
疗器械有限公司合作
上海循环血路、一次性采血针
关于透析设备我国透析治疗开始于70年代，现在已经发展的较为普遍。

03年以前我国的透析设备全部依靠进口，2003年，广东暨华成功研制出我国第一台国产血液透析机—JH2000，改写了透析设备只能进口的现状。

二、血液透析机的原理
1、透析的原理
透析是指半透膜两侧的溶液通过弥散、渗透及超滤作用，即溶质由浓度高的一侧向浓度低的一侧流动，而水分子由渗透压低的一侧向渗透压高的一侧流动的过程，最终达到动态平衡。

血液透析通过血液与透析液之间的溶液弥散和超滤来达到治疗目的。

因此透析过程也就是溶质进行弥散和滤过过程。

血液透析包括溶质的移动和水的移动，即血液和透析液在透析器(人工肾)内借半透膜接触和浓度梯度进行物质换使血液中的代谢废物和过多的电解质向透析液移动，透析液中的钙离子、碱基等向血液中移动。

从而清除患者血液中的代谢废物和毒物；调整水和电解质平衡；调整酸碱平衡。

具有人体肾脏的部分功能血液透析机。

（但不能替代肾脏的内分泌和新陈代谢功能）。

半透膜
溶质弥散、渗透、超滤
2、血液透析机的工作原理
血液透析机大致可以分为血液监护警报系统和透析液供给系统两部分。

血液监护警报系统包括血泵、肝素泵、动静脉压监测和空气监测等；透析液供给系统包括温度控制系统、配液系统、除气系统、电导率监测系统、超滤监测和漏血监测等部分组成。

其工作原理是：透析用浓缩液和透析用水经过透析液供给系统配制成合格的透析液，通过血液透析器，与血液监护警报系统引出的病人血液进行溶质弥散、渗透和超滤作用；作用后的病人血液通过血液监护警报系统返回病人体内，同时透析用后的液体作为废液由透析液供给系统排出；不断循环往复，从而达到治疗的目的，完成整个透析过程。

透析液
钙、碱基等
代谢废物、过多的
电解质、毒物
血液
透析液
三、血液透析仪的结构及其功能
1、血液监护警报系统部分
（1）血泵
用来推动血液循环以维持血液透析治疗的顺利进行。

通常来说，血泵部分往往具有转速检测功能，用来监测病人的血流情况，而血流又与各种毒素的清除有关，因此血泵转轮与凹槽间距设定一定要精确，并需要经常调整，根据血路泵管的情况，一般将间距设定为3.2~ 3.3mm，不可太松，否则会造成血流检测不准；也不可太紧，如果太紧会造成管路破裂，发生事故。

（2）肝素泵
肝素泵相当于临床上应用的微量注射泵，用以持续向病人血液中注射肝素。

由于病人的血液在体外循环与空气接触，很容易发生凝血现象，使用肝素泵防止发生凝血。

（3）动静脉压监测
动脉压监测用来监测透析器内血栓、凝固和压力的变化。

当血流不足时，动脉压就会降低；当透析器内有凝血和血栓形成时，动脉压就会升高；静脉压监测用来监测管路血液回流的压力。

当透析器凝血或血栓形成、血流不足以及静脉血回流针头脱落时，静脉压就会下降；如果血路回流管扭曲堵塞或回流针头发生堵塞时，静脉压就会升高。

以上情况发生时，机器会自动报警。

（4）空气监测(Air Detector)
用来监测血液流路以及静脉滴壶中的空气气泡。

一般用超声波探测的原理，为了避免病人发生空气栓塞而设置。

当监测到有空气气泡时，检测系统会驱动动、静脉血路夹来阻断血流，防止危险的发生。

2、透析液供给系统部分
（1）温度控制系统
包括加热和温度检测两部分，在正常透析时，一般将符合治疗标准的反渗透水加热至36~40℃，与浓缩液混合后由温度传感器检测温度，进而控制加温使得透析液温度与设定的温度符合，一般透析液温度控制在37℃左右，根据病人情况可适当调节。

具有热消毒的机器，在进行热消毒时加热温度可以达到100℃。

（2）配液系统
配制合格的透析液，以碳酸盐透析为例，其混合比例为：A液∶B液∶纯水=1∶1.83∶34。

目前很多机器都采用陶瓷泵进行配比，通过调整转速快慢来达到配制透析液的精确性。

（3）除气系统
在水和浓缩液中存在一定的空气，配制透析液过程中由于碳酸盐的存在也会有气体的生成，这些气泡在透析液中有可能引起血液空气栓塞、降低废物的清除率、影响透析液的流量和压力、进而影响电导率浓度等情况的发生，因而需要除去透析液中的空气。

除气时利用负压原理，一般除气压设为-600mmHg左右，但在高原地区要适当降低负压，如兰州、昆明等地设为-500mmHg即可。

（4）电导率监测系统
一般碳酸盐透析功能的血液透析机往往配置有2~3个电导率监测模块，首先检测A液的浓度，如果A液浓度达到要求再吸B液，然后检出的电导率就是透析液的实际电导率。

电导率监测模块监测到的电导率值传到CPU电路，与设定电导率相比较，进而控制浓缩液配制系统，使其配制出符合要求的透析液。

通常测定透析液中阳离子浓度范围为13.0~15.0ms/cm，透析液浓度维持在13.8~14.2之间。

（5）超滤(Ultrafiltration)监测系统
利用跨膜压(Trans-membranous Press，TMP)的压力控制或容量控制来达到超滤、去除血液中水分的目的。

跨膜压增大，相应超滤量在时间确定的情况下也会增大。

由于大部分血液透析病人肾脏功能衰竭或完全丧失，无法排除体内水分，因此超滤系统在血液透析机中非常重要。

目前市场上血液透析机的超滤控制系统可以分为流量传感器系统和平衡腔两类，Gambro公司使用的是前者，而其它大部分使用是后者，各有优缺点，都是通过比较通过透析器前后的流量差异来计算超滤量的，都比较准确。

还有一种超滤检测方法，那就是称重控制！目前只有多泰在使用。

（6）漏血监测(Blood Leakage)系统
血液透析过程中有时会发生透析器破膜现象，这时就会发生漏血，为了检测漏血的发生，一般血液透析机利用光学原理检测透析液中的血红素，其检测灵敏度为0.25~0.35ml血红素/1升透析液，在透析过程中如果有沉淀或过脏，易发生假报警，这就需要操作人员及时清除漏血检测部位的脏物。

血液透析的原理
溶质转运
1. 弥散：是HD时清除溶质的主要机制。

溶质依靠浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧转运，此现象称为弥散。

溶质的弥散转运能源来自溶质的分子或微粒自身的不规则运动（布朗运动）。

2. 对流：溶质伴随溶剂一起通过半透膜的移动，称为对流。

溶质和溶剂一起移动，是摩擦力作用的结果。

不受溶质分子量和其浓度梯度差的影响，跨膜的动力是膜两侧的静水压差，即所谓溶质牵引作用。

3. 吸附：是通过正负电荷的相互作用或范德华力和透析膜表明的亲水性基团选择性吸附某些蛋白质、毒物及药物（如β2-微球蛋白、补体、炎性介质、内毒素等）。

所有透析膜表面均带负电荷，膜表明负电荷量决定了吸附带有异种电荷蛋白的量。

在血透过程中，血液中某些异常升高的蛋白质、毒物和药物等选择性地吸附于透析膜表明，使这些致病物质被清除，从而达到治疗的目的。

水的转运
1. 超滤定义：液体在静水压力梯度或渗透压梯度作用下通过半透膜的运动称为超滤。

透析时，超滤是指水分从血液侧向透析液侧移动；反之，如果水分从透析液侧向血液侧移动，则称为反超滤。

2. 影响超滤的因素
（1）净水压力梯度：主要来自透析液侧的负压，也可来自血液侧的正压。

（2）渗透压梯度：水分通过半透膜从低浓度侧向高浓度侧移动，称为渗透。

其动力是渗透压梯度。

当两种溶液被半透膜隔开，且溶液中溶质的颗粒数量不等时，水分向溶质颗粒多的一侧流动，在水分流动的同时也牵引可以透过半透膜的溶质移动。

水分移动后，将使膜两侧的溶质浓度相等，渗透超滤也停止。

血透时，透析液与血浆基本等渗，因而超滤并不依赖渗透压梯度，而主要由静水压力梯度决定。

（3）跨膜压力：是指血液侧正压和透析液侧负压的绝对值之和。

血液侧正压一般用
静脉回路侧除泡器内的静脉压来表示。

（4）超滤系数：是指在单位跨膜压下，水通过透析膜的流量，反映了透析器的水通过能力。

不同超滤系数值透析器，在相同跨膜压下水的清除量不同。

2血液透析设备
血液透析的设备包括血液透析机、水处理及透析器、共同组成血液透析系统
血液透析系统组成
1、血液透析机：是血液净化治疗中应用最广泛的一种治疗仪器，是一个较为复杂的机电一体化设备，由透析液供给监控装置及体外循环监控装置组成。

它包括血泵，是驱动血液体外循环的动力；透析液配置系统；联机配置合适电解质浓度的透析液；容量控制系统，保证进出透析器的液体量达到预定的平衡目标；及各种安全监测系统，包括压力监控、空气监控及漏血监控等。

2、水处理系统：由于一次透析中患者血液要隔着透析膜接触大量透析液(120L),而城市自来水含各种微量元素特别是重金属元素，同时还含一些消毒剂、内毒素及细菌，与血液接触将导致这些物质进入体内。

因此自来水需依次经过滤、除铁、软化、活性炭、反渗透处理，只有反渗水方可作为浓缩透析液的稀释用水。

而对自来水进行一系列处理的装置即为水处理系统。

3、透析器：也称“人工肾”，由一根根化学材料制成的空心纤维组成，而每根空心纤维上分布着无数小孔。

透析时血液经空心纤维内而透析液经空心纤维外反向流过，血液/
透析液中的一些小分子的溶质及水分即通过空心纤维上的小孔进行交换，交换的最终结果是血液中的尿毒症毒素及一些电解质、多余的水分进入透析液中被清除，透析液中一些碳酸氢根及电解质进入血液中。

从而达到清除毒素、水分、维持酸碱平衡及内环境稳定的目的。

整个空心纤维的总面积即交换面积决定了小分子物质的通过能力，而膜孔径的大小决定了中大分子的通过能力。

4、透析液：透析液由含电解质及碱基的透析浓缩液与反渗水按比例稀释后得到，最终形成与血液电解质浓度接近的溶液，以维持正常电解质水平，同时通过较高的碱基浓度提供碱基给机体，以纠正患者存在的酸中毒。

常用的透析液碱基主要为碳酸氢盐，还含少量醋酸[1]。

透析器介绍
血液透析（Dialysis）是利用半透膜的原理，将患者的血液与透析液同时引进透析器，两者在透析膜的两侧呈反方向流动，借助膜两侧的溶质梯度、渗透梯度和水压梯度。

以达到清除毒素和体内潴留过多的水分，同时补充体内所需的物质。

并维持电解质和酸碱平衡的目的。

透析器主要由支撑结构和透析膜组成。

根据支撑结构膜的形状及相互配置关系，历史上先后出现过的透析器基本上可分为三类：平板型、蟠管型和空心纤维型。

其中空心纤维型透析器是目前临床使用最多、效果最好的一类透析器。

决定透析器性能最重要的部件是透析膜。

一、透析膜的分类及结构特征
透析膜是透析器最重要的部分，透析膜材料是影响血液透析治疗效果的关键因素，目前，临床常用的透析膜可分为三类：1.未修饰的纤维素膜；2.改性或再生纤维素膜；3.合成膜。

三类膜在生物相容性、水通透性、尿毒症毒素清除等方面均有较大的区别。

二、透析膜的综合评价标准
1.清除率和超滤系数
清除率和超滤系数是透析器的两个主要功，也是评价透析膜质量的关键指标，清除率是指穿过血液透析器或血液滤过器的纯溶质。

常用小分子物质如尿素，肌酐；中分子物质如维生素B12，β2-微球蛋白作为评价透析器清除率的指标。

一般低通量透析器尿素清除率180-190ml/min，肌酐清除率160-172 ml/min，维生素B12清除率60-80 ml/min，几乎不清除β2-微球蛋白。

高通量透析器尿素清除率185-192ml/min，肌酐清除率172-180ml/min，维生素B12清除率118-135 ml/min，β2-微球蛋白透析后下降率为40-60％。

超滤系数：透析膜对水的清除能力，其大小决定脱水量，单位为ml/h.mmHg。

低通量透析器超滤系数为4.2-8.0ml/
h.mmHg。

高通量透析器超滤系数为20-55ml/ h.mmHg。

2.生物相容性（Biocompatibility）
透析膜的生物相容性包括许多方面，它的概念还没有明确的定义，补体激活的能力曾被作为判断透析膜生物相容性的主要标准，有人认为生物相容性好的膜是“最小程度的引起接触透析膜的病人发生炎症反应的膜”，也有人认为应是“对补体无激活能力的表面”。

生物相容性是判定透析膜的主要指标。

目前临床上判断相容性的主要指标是检查透析15分钟后白细胞、血小板计数、血氧分压、补体C3a、C5a水平等的变化。

3.其它
透析器功能的综合判定还有其它的一些指标、譬如顺应性、血流阻力、破膜率、残余血量、预充容量、抗凝率等。

三、透析膜材料研究进展及展望
透析膜的设计应根据透析器的评价标准，主要考虑两方面的因素：1.膜的传递特性；2.膜表面性质。

膜的传递特性决定了溶质的清除率和对液体的去除率。

膜的表面性质决定了血液和膜之间相互作用的特性及程度，包括蛋白质的吸附、血栓症、补体激活和免疫反应等。

当前的研究主要是通过共价、接枝、聚合等方法改进膜材料的结构、调节膜表面的微观不均匀性、改善膜表面的亲水性、减少透析膜对凝血及氧化应激的影响、从而提高膜的透析充分性和生物相容性、减少并发症的发生。

透析膜表面的亲水性与溶质清除及膜材料的吸附性能有密切关系。

研究结果表明：在透析膜内层加亲水凝胶，对中小分子毒素的清除率均明显增加;将聚砜膜主链与乙烯乙二醇的侧链接枝形成PSf -g-PEG，亲水但不可溶，显示了较强的蛋白吸附和细胞附着功能；将2甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱-丁基异丁烯酸固化在醋酸纤维素膜上，通过控制湿纺过程，可生成CA/PMB30、CA/ PMB80和CA/ PMB30-80透析膜，该类透析膜具有较高的溶质清除率和水通透性，血液和细胞相容性好，可用于血浆置换和血液滤过。

透析膜作为一种异体物质，始终不同于人体血管内皮细胞，与血液相接触，不可避免会引起机体的反应，提高透析膜的生物相容性，是当今国内外研究的热点和方向之一。

理想的生物相容性膜应与人体的血管内皮性能极为接近，无毒性、无抗原性、不激活补体、白细胞和单核细胞，无细胞因子的释放，对凝血系统也没有影响。

将某些具有抗凝作用的物质固化在透析膜材料上，可抑制血液凝固，提高膜的生物相容性，还可降低肝素用量，并有可能实现无肝素化透析。

研究结果显示：将肝素聚合在聚丙烯腈-聚乙烯亚胺膜上，透析效果良好，并可减少透析期间的过敏反应;固化壳聚糖和肝素共价物的聚丙烯腈透析膜也显示了良好的血液相容性，并可抑制铜绿假单孢菌的活性，降低了细胞毒性反应。

将肝素共价结合到聚
醚砜表面，既保持了聚醚砜的力学性能，又能提高透析膜的抗凝血性能。

在醋酸纤维膜上共价固化亚油酸膜，或将共价结合到聚丙烯酸的亚油酸嫁接到聚砜膜表面，都可以有更好的组织相容性和抗凝血效果。

高通量、高效、生物相容性好，仍将是今后透析膜发展的主要方向。

随着高分子材料和纳米技术的不断发展，与人类血管内皮接近的透析膜在不久的将来肯定会出现。

同时，也应注意到，透析膜本身并不是孤立存在的，应与其他条件如透析用药、透析液成分、透析方法等一起考虑，才会有更好的临床应用价值。

透析器使用的空心纤维膜是聚砜类空心纤维膜。

该膜具有较高的抗破坏性能；膜的微孔尺寸容易控制，适用范围较广；化学稳定性较高；可耐多种试剂和r射线消毒；玻璃化温度（Tg）较高，也可使用高温蒸汽消毒；膜的内外表面光滑，不易损伤血液中的有形物；易冲洗；残血小；有优良的血液相容性和抗凝血性；对肌酐、尿素等物质有优良的透过性。

由聚砜类空心纤维膜组装成的血液透析器，经环氧乙烷气体或r射线灭菌，产品无致热原。

可用于因多种原因引起的急慢性肾功能衰竭患者的一次性医疗用品，也可用于抢救严重创伤的伤员及中毒病人。