血液灌流器的现状与发展

血液灌流器的现状与发展

徐为公

血液灌流是血液净化的重要组成部分，临床上在药物中毒、毒物中毒清除上方便、直接、快捷是首选方法。血液灌流器是开展血液灌流必不可少的关键医疗器械。为了加深对血液灌流器的了解，就血液灌流器的结构、吸附剂、膜材料主要技术指标，血液灌流器的性价比及各种不同型号的灌流器临床上如何选用等有关问题和大家谈谈个人看法。

炭肾名称的由来

在教科书上，国外产品说明书上，一般叫血液灌流器，血液灌注器，血液净化器，炭肾是我厂按照中国人的习惯起的中国名字。人工肾机也叫透析机；人工肾也叫透析器，炭肾是人工肾的姊妹篇，能起到肾脏的部分功能。炭是山、灰、炭，活性炭的炭，不是石加炭，碳元素的碳，一些厂家，经销商经常把炭肾的炭字误写成碳。

炭肾的分类

一、按使用次数，可分为一次性使用和重复性使用两类。

1 一次性使用灌流器外壳为塑料，内装已处理包膜吸附剂，密封，并已消毒，打开包装，即可使用，操作简单，使用安全、方便，一次性使用，不能重复，目前临床上绝大多数使用一次性灌流器。

2 重复性使用灌流器外壳为玻璃或不锈钢，内装已处理包膜吸附剂，两端有60～80目的不锈钢网，防止吸附剂颗粒脱落进入血液，装量一般在100～200g，用121℃，30分钟高压蒸汽消毒。缺点，操作较繁杂，时间较长，延误抢救，重复使用易交叉感染，现临床上基本不用。

二、按照吸附方法，可分为广谱吸附、特异吸附、免疫吸附。

1 广谱吸附，吸附剂孔径分布广，一般从10?～1000 ?，集中分布在10?～300?，

比表面积1000m2/g以上。一般只有活性炭具备这种功能，用活性炭制作的炭肾叫广谱型的。

2 特异吸附，专吸附一些特异性的物质。

a) 吸附剂的孔径与被吸附的特异性物质的直径相匹配，一般用大孔径吸附树脂。

b) 吸附剂与被吸附的特异物质靠静电作用而结合，一般用大孔径阴离子或阴离子树脂。

如用肝素沉淀的方法，分离血脂中，过量肝素被阴离子柱吸附。

3 免疫吸附，将特定的高度专一性的抗原或抗体物质与吸附材料制成吸附剂，通过抗原抗体的免疫反应，从血液中除去与免疫有关的致病因子的一种治疗方法。

如系统性红斑狼疮吸附柱，虽能吸附部分狼疮因子，但不能降到正常值；其次，当配体游离溶出时，会引起严重的血清病。故现在仍处于研究阶段，没有商品出售。

炭肾的形状

在国内能见到的炭肾，一般为梭形、圆柱形、圆锥形三种，三种形状在临床使用上差异并不大，只要长径比大于2.5:1，内部阻力不超4kPa；梭形和圆柱形，没有方向，而圆锥形一般只能从圆一端进入，从锥一端出。日本、瑞典，采用梭形和圆柱形，美国采用圆锥形，我厂的产品YTS-200、YTS-150、YTS-100、YTS-60均为圆柱形。

炭肾的结构

炭肾的形状差异很大，但都具备以下四部分：

一、罐体：装吸附剂。

二、网子：截留炭粒和微粒。

三、血嘴：和血路管相连接。

四、吸附剂：清除毒物。

1、炭肾的罐体

①罐体的材质：

a)聚丙烯

b)聚碳酸脂

因为高分子塑料中只有这二种材料耐受121℃高温灭菌，透明性较好，易大批量生产。

②连接方式：

a)超声焊：美国、瑞典

b)涡流焊：日本

c)旋紧式：日本、爱尔

炭肾应耐受－15℃～50℃温度；耐受100kPa正压；耐受121℃20min高温灭菌或耐受射线灭菌；不变形、不变脆，不漏气、不漏血，连接方式也是炭肾科技含量的重要标志，国内有一些厂家不掌握高新的焊接技术，采用粘接的方法，大家知道，胶一般都有毒，炭有极强的吸附性，粘接是不可取的。

③爱尔炭肾罐体特点：

a)他山之石可以攻玉，博采世界各国炭肾之精华，经过潜心研制和技术创新，研制成了一次性使用炭肾的新罐体，获国家实用新型专利。

b)采用旋紧式，不需专用焊机，可大批量生产。大压盖采用夹壁墙式的设计，密封性能好；小帽采用止逆装置，防止缓扣；血嘴和血路管采用螺扣连接，不易脱落；滤网采用框式锦纶网；血嘴及小帽采用内藏式，防止碰损。

c)中筒阳膜采用油缸整体抽芯，保证通道光滑没有接口。

2、网子、血嘴

网子有板式网、锦纶网两种，我厂采用框式锦纶网，70目－100目，截留效果好，除瑞典金宝为板式网，其余多为锦纶网。血嘴，一种直叉式，一种旋叉式，除瑞典金宝和我厂，多为直叉式，缺点，一旦凝血或动脉端阻力大，易造成崩开，我厂现

为旋叉式，能与国内外所有的人工肾机及血路管相匹配。

3、吸附剂

a)吸附树脂：高分子合成，比表面积一般500～700m2/g。比表面积只是活性炭的二分之一至三分之一。孔径分布窄，吸附谱窄，做特异吸附有一定的优势，目前开发的中分子吸附柱吸附剂为大孔吸附树脂。

b)活性炭：是一种有一定的孔结构（有一定比例大孔、中孔，有发达的微孔集团），很高比表面积的吸附剂。其比表面积一般在1000m2/g，根据工艺要求有比表面积高达3000m2/g以上、孔径分布广，总孔容高，属广谱型的吸附剂。常由果壳、木材，煤、石油副产品、树脂等材料，成形后，经氧化、炭化、活化而制成，有不规则形状，粉末状、柱状、珠状几种，只有石油炭、树脂炭、子母囊炭可以用于血液灌流。以珠状石油炭为最好，柱状石油炭次之。如防毒面具用的，处理污水，水净化器用的大部分都是煤质柱状活性炭，果壳炭，我国年产量在2000吨－5000吨的厂家不少。山西新华化工厂50年代苏联援建，我国最早最大的活性炭厂家，内设我国唯一一个活性炭研究所，我国虽有多家大专院校、科研院所从事血液灌流级活性炭的研究，但只有少数一、二家能在实验室做一点样品，一次10～20克，不能批量生产，一直依赖进口。我厂十几年以来，一直进口日本吴羽株式会社MU－AZ 活性炭，但到97年4月份，日方以高科技产品不准出口，卡我们脖子，使国内的厂家纷纷停产，其它国家也是只卖产品，不卖原料，我厂几年前已着手国产血液灌流级活性炭的研究，这种炭是活性炭中要求最高，难度最大的，重金属含量在百万分之五以下，灰分3％以下，比表面积1000～1500m2/g，平均孔径在１8?～２２?，总孔容0.6～0.8cm3/g，微孔容0.45cm3/g，中孔容0.35cm3/g。孔径分布１0 ? ～1000?，集中分布在10 ?～300 ?，300?以上仍有一定的大孔，表面光滑、强度高、微粉脱落少，亲水性好，只有活性炭达到了以上这些要求，再加上先进的工艺，严格的操作才能生产出性能优良的炭肾，满足临床上使用。

我厂和中国防化院联合研制的血液灌流级活性炭 LWG-1 CAC已达工业化生产，经过国家医药局济南所检测，化学性能：重金属含量；生物性能：异常毒性、溶血、无菌、无热原，均达到国家有关标准。制成品炭肾，经国家医药局广州检测中心全检，合格。从此结束了我国不能生产血液灌流级活性炭的历史，中国防化院，是我国军队从事活性炭研究、开发的最权威的机构。LWG是三个姓的缩写，－1是一型，C.柱状，A.活性，C.炭。血液灌流级活性炭从材质分有三种：

a)石油炭――利用石油胶、沥青成形，氧化，炭化，活化。

b)树脂炭――合成树脂，经氧化、炭化、活化制成的炭。

c)子母囊炭――天然果壳制成300目粉状，利用微囊技术制成明胶子母囊炭。

三种炭比较：

日本、瑞典的炭肾都是采用石油炭，优点较多，比表面积大1000～1500米2/g，总孔容、孔结构易达到要求，收率高（30％左右），成本低。

树脂炭，美国、俄罗斯有一些生产，比表面积小700米2/g左右，孔结构，大孔少，中大分子吸附能力差，强度高，收率低（18－20％），成本高。

子母囊炭，我国上海制药工业研究院，85年研制，在我国不能生产血液灌流级活性炭时，做为替代品，经济型起了一定的作用。缺点：微粉脱落多一点，排气困难，比表面积小，700米2/g左右，中分子吸附性差，遇水膨胀，不耐浸泡,适合做成干式。

从形状上分：

a)珠状：石油炭粒径： 0.45mm～1mm

树脂炭粒径： 0.45mm～1mm

子母囊炭粒径： 2mm～3mm

b)柱状：石油炭粒径： 0.9mm～1.2mm

长度： 2mm～10mm

珠状和柱状活性炭比较：

珠状：强度大，表面光滑好，微粉脱落少，与血液接触面积大（是柱状的3倍）。

柱状：与珠状相比差一点。

中科院山西煤化所与我厂合作，已研制医用沥青基球形活性炭项目，主要技术指标已达到日本MU-AZ炭的水平，已通过国家863项目验收。2002年我厂又与中国防化院在柱状石油炭的基础上，利用不同比重溶液液相成球原理，研制球形石油炭，现小试已完成，有望在不久的将来，珠状石油炭在我国将能批量生产。

4、膜材料

吸附剂与血液直接接触会引起有效成份如红细胞、白细胞及血小板的破坏，同时微粉脱落有引起微栓塞的危险。70年代初，加拿大麦吉尔大学的张明瑞教授率先用白蛋白火棉胶包裹活性炭用于血液灌流，吸附剂表面更加光滑，提高了血液相容性，防止了微粉脱落，吸附性能并无明显变化。此后，在各国学者共同努力下，开发了许多新包膜材料和新包膜方法，对提高血液相容性，推动血液灌流起了重要作用。目前，血液灌流器采用的膜材料如日本、瑞典为醋酸纤维素，膜的厚度3～5μm，国产多为改性聚乙烯醇，膜厚度3～5μm，只有少数厂家选用火棉胶膜，膜厚度在0.02～0.05μm。醋酸纤维素为天然高分子，改性聚乙烯醇为合成高分子，两种膜的主要性能差异不大，溶剂易清除，对人体无害。火棉胶膜血液相容性差一点，膜比较薄，血小板下降较多，溶剂中的乙醚不易清除，对人体有害。包膜方法很多，但以浸吸包膜，低温干燥成膜的方法为好。随科技水平的不断提高血液相容性更好，具有一定特异性的膜材料，将会在微囊技术中得到应用。

炭肾生产工艺流程

活性炭筛分水磨酸处理碱处理乙醇浸提包膜装罐冲洗灭菌检验入库

1．从原料到制成炭肾需经过三十多道工序。

2．经过水煮、酸处理、碱处理、乙醇浸提等300余次一系列的处理，打通孔通道，除去微粒。

3．每只炭肾用纯化水近100kg。

炭肾的主要技术指标

1材料

1.1容器材质:医用聚丙烯

1.2膜材料:TM-6 高分子材料

2.化学性能

2.1重金属：炭肾的供试液重金属总量应不超过5μg/ml，镉的含量应不超过0.1μg/ml。

2.2酸碱度：空白液与炭肾的供试液pH值之差应不超过2.0。

2.3色泽：炭肾的供试液应无色透明。

3生物性能包括：

3.1炭肾中与血液相接触的材料应无急性全身毒性。

3.2炭肾中与血液相接触的材料应无溶血反应。

3.3炭肾中与血液相接触的材料应无细胞毒性。

3.4炭肾中与血液相接触的材料应无皮内刺激。

3.5炭肾中与血液相接触的材料应无致敏反应。

3.6炭肾应无菌。

3.7炭肾应无热原。

4物理机械性能包括：

4.1炭肾的外壳应半透明，表面光滑，无裂痕、气泡。

4.2炭肾内腔应承受的压力为100kPa，密封性能良好，应无泄漏现象。4.3炭肾在－10℃～＋50℃温度范围内不应有变形和破裂。

5炭肾吸附剂的吸附性能包括：

5.1肌酐吸附率不低于80％。

5.2维生素B12吸附率不低于60％。

6使用性能包括：

6.1炭肾洗脱液中微粒数每1ml中15μm～25μm不得超过10个，大于25μm 的微粒数不得超过2个。

6.2炭肾内部阻力不大于4kPa。

6.3炭肾血室容积≤50ml～≤120ml。

炭肾的型号

1、按照国际惯例炭肾活性炭的装量克数，即炭肾型号。例如:YTS-200即：Y ——一次性，T ——炭，S ——肾,200 —— 200g。

2、根据所选用炭的产地、品种、性能的不同，装量一般从50g～300g，比表面积1000～1500米2/g，总的比表面积从5万～30万米2，若超过30万米2，在提高吸附性的同时牺牲部分血液相容性。

3、吸附剂为树脂时，装量的毫升数，即血液灌流器的型号。

如装量200毫升大孔径吸附树脂，型号为200型。

血液灌流器性价对比表

吸附树脂：高分子合成，比表面积500～700m2/g，是活性炭的1/3～1/2。孔径分布窄。吸附谱窄，制成特异性吸附有优势。活性炭：表面光滑，性能稳定，血液相容性好，微粉脱落少。比表面积大，为1000～1500m2/g，吸附性强；孔径分布广，从10?～1000?，集中分布在10?～300?，吸附谱广。

临床如何选用

1、根据患者个体重量，服药品种，药量，时间长短，中毒的程度选用，重症的选用装量多的，轻的选用装量少一点的。

2、症状明显好转，还需再次灌流，可选用100、60型。

3、经济上特别困难，可适当选用装量少的。

4、儿童可选择装量少一点的，如60型。

从血液灌流器性价对比表可以看出，爱尔炭肾型号齐全；血液相容性好；对中、小分子物质吸附率均较高；采用蒸汽灭菌，安全彻底；罐体设计科学合理；主要技术指标达到了瑞典金宝炭肾水平；价格仅为进口的1/3；性能价格比最佳。

血液灌流器的发展

目前，市场上销售的血液灌流器基本上都是广谱型的，我国的科技工作者和生产厂家经过二十多年不懈的努力，基本上掌握广谱型血液灌流器的关键技术，所需的原辅材料实现了国产化，但是由于生产规模小，又是专供式的生产方式，成本高，又没选择性，对降低成本，进一步提高质量存在一定的困难。

针对血液灌流临床上存在的主要症状，凝血、血压下降、致热源反应，我们将从活性炭、膜材料及临床应用上多方攻关，争取早日有所突破。

随着科学技术的不断发展，新材料、新技术不断出现，血液灌流器将由广谱型、向特异型、免疫吸附型发展，随着患者承受能力的提高，由目前的全血吸附，向血浆吸附发展。目前，特异吸附和免疫吸附我国还处于研制阶段，而日本旭医疗株式会社生产的TR-350、TR-250适用于重症肌无力、格林?巴利综合症、多发性硬化症、慢性炎症性脱髓性多发根神经炎，选择吸附血浆中的抗乙酰胆碱抗体及免疫复合物；PH-350、PH-250适用于恶性类风湿性关节炎，系统性红斑狼疮等疾病，选择吸附血浆中的免疫复合体、类风湿因子、抗DNA抗体等；BR-350适用于暴发性肝炎术后肝衰竭，选择吸附血浆中的胆红素、胆汁酸，最利于降低黄疸。以上这三种

吸附柱有宣传材料、有报价，很少有商品出售，要买必须成套购买，一套1万多元，如高胆红素患者要做灌流，一周一次，连做三次，下来需4～5万元，除了有钱的、有权的，老百姓哪里做得起。日本人知道中国人目前不能生产，才要高价，我厂做为灌流器生产的骨干厂家，有责任有义务，加快新产品开发的步伐，开发中分子吸附柱，缓解肾衰患者透析症状，提高生存质量，在癌症患者的介入治疗上提供一种新的方法，快速清除体内余量药物，解除化疗带来的不良反应；开发胆红素吸附柱，提供一种非生物人工肝，造福我国的广大肝病患者。