- 2019-08-16 -

呼吸机作为一种在临床上广泛使用的急救、治疗设备，其质量优劣特别是计量指标的准确与否直接关系到被救治病人的治疗效果与生命安全。按照ISO14971《医用装置风险管理》中规定的风险分析方法评估出呼吸机的安全风险系数分值远远高于高频电刀、除颤仪等其他医疗设备。为保证呼吸机日常的安全使用及量值准确，对其定期开展计量校准是行之有效的方法。呼吸机质量检测仪(也称呼吸机测试仪、气流分析仪)是用于校准呼吸机的专用医学计量质控设备，目前在医院日常质保及计量技术机构的计量校准中均大量使用。中国计量科学研究院已研制完成呼吸机质量检测仪校准装置，并以该装置为基础开展呼吸机质量检测仪的计量校准。

一、流量校准中应注意的问题

目前使用最广泛的呼吸机质量检测仪有美国FLUKE公司生产的VT PLUS型、瑞士imtmedical公司生产的PF-300型。这两种检测仪均采用压差法流量传感器利用节流压差原理测量气路中的气体流量。压差法流量传感器工作原理如图1所示，传感器气路中设置有节流器(孔板)，通过测量气体流经节流器前后的压力差就可间接得到气体的流量。    

                    图1  压差法流量传感器工作原理图

气路中流经节流器前后气体压力差可利用式(1)计算:

式中:c₁、c₂——节流器几何参数常量；ρ——气密度；η——气体黏滞系数。从式(1)可以看出，气体压力差与气体的密度、黏滞系数以及传感器节流器几何尺寸有关。其中气体的密度、黏滞系数又决定于气体类型等因素，故校准呼吸机质量检测仪时，检测仪中环境修正模式的选择是否合适，气体类型等参数设置是否正确，均会对流量的校准结果准确性产生影响。

1.环境修正模式的影响

根据理想气体状态方程可知，一定质量的气体，其体积、压强和温度之间有一定关系，因此校准呼吸机质量检测仪时，环境温度、湿度、大气压力等会对流量校准结果产生影响。为保证呼吸机质量检测仪测量流量数据的准确，仪器内均设有环境修正模式选项，通过正确设置参数可以将环境条件对仪器流量结果的影响减到最小。目前常见的环境修正模式有:

ATP:自动温度、压力修正模式，即按照当前环境温度和大气压力值修正仪器流量测量结果。根据气体湿度情况还可以分为ATPD(干燥气体)和ATPS(饱和湿气体)。

BTPS:温度为37℃、环境大气压、饱和湿气体修正模式。

STPD₀:温度为0℃、压力为101.325kP、干燥气体修正模式，该修正模式在有些仪器中也显示为“0/1013”。

以上各修正模式间有如下换算关系:

式中:Q_BTPS——BTPS修正模式下流量值；Q_ATPS——ATPS修正模式下流量值；p——环境大气压力值；p_H2O——水蒸气压力分量；t——环境温度值；Q_STPD0——STPD₀修正模式下流量值；q_ATPD——ATPD修正模式下流量值。

为分析校准呼吸机质量检测仪时，仪器不同环境修正模式设置对校准结果的影响，我们在相同环境条件下(0℃、压力为101.325kP、干燥空气)分别在不同环境修正模式下校准一台VT PLUS型呼吸机质量检测仪和一台PF-300型呼吸机质量检测仪流量数据。具体数据如表1、表2所示。

表1  VT PLUS相同环境条件不同环境修正模式下流量校准值(单位:L/min)

表2  PF-300相同环境条件不同环境修正模式下流量校准值(单位:L/min)

从表1、表2中数据可以看出，校准呼吸机质量检测仪流量参数时，校准数据受检测仪环境修正模式设置影响。当环境修正模式设置符合实际校准环境条件时，检测仪流量测量值与流量标准值接近；当环境修正模式设置不符合实际校准环境条件时，检测仪流量测量值与流量标准值存在较大偏差，此偏差随校准点流量值的增大而增大。因此，在校准呼吸机质量检测仪流量参数时，必须正确设置检测仪环境修正模式。

2.气体类型的影响

由式(1)可知，检测仪流量测量值与被测量气体的黏滞系数有关，而气体的黏滞系数由气体的成分类型决定。目前在用的呼吸机质量检测仪中均可以设置测量气体类型，通常气体类型包括:氮气、氧气、空气、二氧化碳等。为分析校准呼吸机质量检测仪时，仪器不同气体类型设置对校准结果的影响，我们在相同环境条件下(0℃、压力为101.325kP、干燥空气)，分别将检测仪气体类型设置为不同气体校准一台VT PLUS型呼吸机质量检测仪和一台PF-300型呼吸机质量检测仪流量数据。具体数据如表3、表4所示。
    

表3  相同校准条件下，VT PLUS设置为不同气体类型时流量校准结果(单位:L/min)

表4  相同校准条件下，PF-300设置为不同气体类型时流量校准结果(单位:L/min)

从表3、表4中数据可以看出，校准呼吸机质量检测仪流量参数时，校准数据受检测仪气体类型设置影响。当气体类型设置符合实际校准条件时，检测仪流量测量值与流量标准值最接近；当检测仪气体类型设置不正确时，检测仪流量测量值与流量标准值均存在较大偏差。因此，在校准呼吸机质量检测仪流量参数时，必须正确设置检测仪气体类型。

3.过滤器的影响

呼吸机质量检测仪测量流量时，为保护流量传感器避免气流中杂质颗粒阻塞节流器筛网，厂家通常要求在仪器气路进气端安装过滤器。厂家在检测仪出厂前标定流量传感器时，气路中仪器进气端也安装有过滤器。过滤器为消耗品，其通气特性会随使用时间及过滤气体洁净程度改变。为分析校准呼吸机质量检测仪时，检测仪气路进气端是否安装过滤器、过滤器通气特性优劣对校准结果的影响，我们在相同环境条件下(0℃、压力为101.325kP、干空气、测量气体为空气)，分别采用不同气路连接方式(仪器进气端不安装过滤器、仪器进气端安装原厂新过滤器、仪器进气端安装已长时间使用旧过滤器)，校准同一台PF-300型呼吸机质量检测仪流量数据。具体数据如表5所示。
    

表5  PF-300连接不同过滤器时流量校准数据(单位:L/min)

从表5中数据可以看出，校准呼吸机质量检测仪流量参数时，检测仪进气端是否安装过滤器、过滤器通气特性优劣均会对校准数据产生影响。因此，在校准呼吸机质量检测仪流量参数时，一定要注意在检测仪进气端安装通气特性良好的原厂过滤器，这样才能保证流量校准数据的准确。
    

二、氧浓度校准中应注意的问题

呼吸机质量检测仪测量氧浓度采用电化学传感器(俗称氧电池)。该传感器工作原理是利用传感器中的电化学物质与环境中氧分子发生化学反应产生电流，通过测量该电流值的强弱间接得到环境中氧分子的浓度。电化学传感器具有响应时间短、测量准确度高、体积小等优点。但由于电化学物质与氧分子发生的化学反应不可逆，随着传感器中的电化学物质的消耗减少，传感器测量氧浓度的能力不断下降，会影响氧浓度测量准确度。表6所列为对本试验室保存一台呼吸机质量检测仪氧浓度传感器连续6个月校准数据。
    

表6  同一台校准仪连续6个月氧浓度校准数据

从表6中数据可以看出，呼吸机质量检测仪氧浓度校准数据会随时间(传感器中电化学物质的消耗)逐渐降低。

因此，在校准呼吸机质量检测仪氧浓度参数时，为保证数据准确，对于已过使用寿命(通常厂家建议传感器的使用寿命为1年)的传感器，要先更换新的传感器再使用标准气体校准其氧浓度参数。

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