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1、目录1、引言 52、透析机原理 63、透析机的作用 74、透析机的发展历程及前景 84.1发展历程 84.1.1萌芽期 84.1.2飞跃期84.1.3现状 114.2发展前景 125、透析机的结构组成135.1液路部分 135.1.1温度控制系统 135.1.2除气系统 135.1.3透析液配比及电导度检测系统 135.1.4超滤系统 135.1.5漏血探测部分 155.2血路部分 155.2.1血泵 155.2.2肝素泵 155.2.3气泡探测器 156、透析机的设计简述166.1单片机的外围设备接口模块 166.1.1下载模块 166.1.2A/D转换模块 176.1.3串行通信模块 18
2、6.1.4电源模块 196.2可编程逻辑器件(PCD)197、遇到的瓶颈207.1进口设备充斥国内医院207.1.1上海为进口品集中地 217.1.2广东为出口生力军 217.2研发高端产品刻不容缓218、综述229、参考文献23血液透析机1：引言慢性肾衰竭(CRF)1不是一种独立的疾病，而是各种原因引起的肾脏损害进展恶化达终末期的综合表现。当肾功能损伤至只有正常人10%左右时，出现一系列综合征的有较长的病程。按患者肾功能损害程度，将慢性肾衰竭病程分为：肾功能不全代偿期、肾功能不全失代偿期（又称氮质血症期）、肾功能衰竭期、终末期又称尿毒症期。慢性肾衰竭的临床通常表现为:多患有各种肾小球肾炎，肾
3、盂肾炎，高血压，糖尿病及痛风病等病史。早期常有恶心、呕吐、头痛乏力和夜尿多。逐渐出现少尿、浮肿或血压高、多数病人口中有异味、口腔粘膜溃疡鼻出血或消化道出血，同时还可有注意力不集中、反应迟钝、肢体麻木、嗜睡或躁动不安等神经精神症状。严重者大小便失禁甚至昏迷、有胸闷气短心前区不适者可能会并发尿毒症性心肌病咳嗽，咯痰，咯血；夜间不能平卧者暗示着并发肺水肿或尿毒症性肺炎；少数病人会患有胸闷持续性心前区疼痛或伴有不同程度发热，可能为心包积液：如皮肤瘙痒骨痛或肌肉抽搐甚至行走不便，提示并发继发性甲旁亢或肾性骨病；病人易罹患各种感染，如呼吸道感染泌尿道感染或皮肤感染等。目前，慢性肾衰竭的发病率在世界范围内呈
4、持续增高趋势。2007年，全球肾病患者已超过5亿，其中，慢性肾病已经成为全球性公共健康问题。2000年，美国有37万尿毒症患者，至2010年，预计将达到68万人。前不久，世界卫生组织（WHO）发表研究报告指出，目前，全球至少有190多万慢性肾衰竭病人。我国作为人口大国，有十三亿人，近几年慢性肾衰竭患者人群也在不断增加，估计有肾功能衰竭病人约20-30万。目前，治疗肾功能衰竭病人的方法有三种：肾移植、腹膜透析和血液透析。虽然肾移植和腹膜透析技术不断发展，但血液透析仍占据着不可替代的位置，它是慢性肾衰竭患者赖以生存的主要治疗方法，也为急性肾衰患者完全或部分恢复肾功能创造了条件2。现阶段，全球至少有
5、190多万慢性肾衰竭病人，这意味着肾衰竭业已成为一种常见病和多发病。尤其是糖尿病和高血压等病种所引起的慢性肾衰竭已占慢性肾衰竭病人总数的73%。而且有统计数字表明，全球慢性肾衰竭发病率仍在继续上升中。肾透析是目前治疗慢性肾衰竭的唯一有效手段。这使得肾透析机市场发展空间非常大。本文针对用于血液透析的医疗设备血液透析机（下面简称透析机），从五个方面：透析机的原理、透析机的意义与用途、透析机的发展现状及前景、透析机的结构组成和透析机的设计简述，对其进行系统的介绍，以期读者能对透析机有着较清楚全面的了解。2：透析机的原理血液透析机主要是用于慢性肾功能衰竭患者维持生命的治疗设备，也是急性肾功能衰竭、高血
6、容量引起的急性左心衰竭和肺水肿、重度药物和药物中毒等必须的急救医疗设备。它是集计算机、电子、机械、流体力学、生物化学、光学、声学等于一体的体外循环系统。其实现血液透析净化的基本路径是基于血液与透析液之间的溶液弥散、超滤和渗透作用。透析3指半透膜（血液透析为人工肾脏内的人造半透膜，腹膜透析则叫腹膜）两侧的溶液通过弥散、渗透及超滤作用，速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。此半透膜上有很多孔洞，可让小分子（如废物、毒物、电解质）和水分通过，但过大的物质（如：血球、细菌）则无法通过此半透膜。血液透析通过血液与透析液之间的溶液弥散
7、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交换，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。该通过血液透析能实现人体肾脏的部分功能(但不能替代肾脏的内分泌和新陈代谢功能)。如图1所示：钙离子、碱基等代谢废物、过多的电解质、毒物血液透析液半透膜图1在血液透析过程中，病人的血液是通过透析器在体外进行循环的。透析器有两个一块薄膜分离开的内室，其中的一个注入血液，另一个注入透
8、析液。其中薄膜是半透明的，只能让水分和特定的大小溶质通过，而体外环境是受血液透析机的监控，血液也同时配置透析液。当治疗病人开始时，病人的血液含有多余的液体和废物，为了清除多余的液体，便需要利用透析器中的薄膜两边的压力梯度，这个梯度促使水分通过超滤过程离开血液穿过薄膜进入透析液，在整个治疗过程中，超滤出来的液体容量应该与多余的液体量相符，这样即可以使血容量得到调整，而血液中的废物也被清除；超滤及溶质清除一般是同时进行的。血液透析机在治疗病人时，血液的动脉端经血泵驱动引出，经肝素泵缓慢推注肝素持续抗凝，血路部分直接对体外循环的血液进行监控。在透析的过程中主机的监护系统进行实时监测静脉压、系统压、透
9、析液温度、漏血、液位、气泡等的变化，当发生异常情况，即发出声光报警并停止血泵工作。血液透析机实现了肾脏功能替代，通过把体外遁环路径与患者的循环系统相连来完成。3：透析机的作用血液透析机可以帮助病人度过逆性尿毒症危险期，维持终末期尿毒症患者的生命，或为肾移植做准备。现代的血液透析还被拓展用于药物中毒、戒毒、心力衷竭等各系统疾患中4。它将病人体内部分血液通过体外血液管路和透析液同时以相反方向引入透析器内进行透析，在浓度和压力梯度的作用下进行跨膜运动，使病人血液中代谢积累的尿素、肌肝等废物交换至透析液中，而透析液中的碳酸氢盐、葡萄糖等机体所需物质交换补充到血液中，然后再使血液返回人体内。透析装置在人
10、体外进行血液透析，部分代替了受损肾脏的功能，可以达到清除人体体内新陈代谢废物，纠正水、电解质紊乱和酸碱失衡的治疗目的5。4：透析机的发展历程及前景4.1发展历程人们对透析机的探索早在1913年就开始了，但直到上世纪60年代才开始进入临床使用。在短短几十年时间内，透析机就经历了三次重大飞跃，并日趋成熟。现今透析机市场呈现万花齐放，百家争鸣的勃勃生机。4.1.1萌芽期人们对透析机的研究早在1913年就出现了，ABEL等人就研制成功了人工肾，他们用粘胶膜做成管状透析装置，该装置可有效地排除体内的尿素及化合物。1951年，人工肾得到了进一步的改进。1952年，Merrill Richer Hambur
11、ger和Kollff制成效能更好的单纯管型与多绕管型人工肾。此时，人们积累了相当多的研究经验，但透析机还是局限于研究室。六十年代，透析机才开始步入临床使用，出现了平板型(Kill型)和多层平板型透析器，人们对透析机能进行了探索，并提出了“中分子”学说与长期血透的可能性的理论。此后，人们针对透析器耗血量较大，而透析面积太小的缺点，进行一系列改进，也取得了一定效果。1976年，美国CordisDow公司研制出中空纤维透析器，并第一次应用于临床试验获得成功。70年代的透析器，向中空纤维化，小型化，家庭化及随用型方向发展，出现了血透、血滤等各种复合疗法3。4.1.2飞跃期4在接下来的短短的几十年来，透
12、析机的发展经历了三次显着地飞跃:从平板式机向压力式机飞跃;从压力超滤式向容量超滤式飞跃;从容量超滤式向系统控制飞跃。1)压力超滤式透析机6 这是通过调节透析膜上的跨膜压(TMP)来进行脱水，机器工作时通过负压泵给透析膜外(透析液侧)施加负压(Po)，而膜内(血侧)的静脉压(Pv)为正值，P0与PV差值即TMP值。这种压力控制型血透机当血液侧静脉压发生波动时，机器可自动调节膜外透析液侧的压力以保证TMP稳定。某些压力控制型血透机可在前板上预先设定脱水量或速度，此时血透机将根据设定的脱水量自动调节其跨膜压，使脱水达到标准状态。由于病人动静脉压值不稳定，TMP活动，误差较大。为监测脱水是否准确，在机器与透析器连接处的透析液的进、出口处装有流量传感器，以测量进、出透析器的液量，流出量减去流人量即脱水量。若流量传感器的精确度不高，可造成超滤值误差较大7，此型80年代末已渐就被淘汰，美国BAXTER SPS-450型、COBE CENTRY I-型、瑞典GAMBRO AK-10型及日本NIKKSOBN-1 1型透析机即属压力控制型。2)容量超滤式透析机6 此机型在压力超滤的基础上，加入容量超滤。容量超滤的原理是以容积的出入量之差确定病人的超滤量，因容量超滤控制精确，所以在一般治疗中得到广泛应用。德国BBROWN血
