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血液透析所使用的半透膜厚度为10-20微米，膜上的孔径平均为3纳米，所以只允许分子量为1.5万以下的小分子和部分中分子物质通过，而分子量大于3.5万的大分子物质不能通过。因此，蛋白质、致热原、病毒、细菌以及血细胞等都是不可透出的；尿的成分中大部分是水，要想用人工肾替代肾脏就必须从血液中排出大量的水分，人工肾只能利用渗透压和超滤压来达到清除过多的水分之目的。
现在所使用的人工肾即医院血液透析纯水设备都具备上述这些功能，从而对血液的质和量进行调节，使之近于生理状态。