王明剛，毛英軍，魏 立，郭姝宸，陳 磊，陳 燚

艦船環(huán)境對呼吸機(jī)性能檢測的影響

王明剛，毛英軍，魏 立，郭姝宸，陳 磊，陳 燚

目的：研究艦船環(huán)境參數(shù)對呼吸機(jī)性能檢測的影響，為開展艦載呼吸機(jī)現(xiàn)場質(zhì)量檢測提供依據(jù)。方法：采用現(xiàn)場運(yùn)行試驗(yàn)方法，分別在高溫、濕熱、顛振和電磁干擾環(huán)境條件下，對呼吸機(jī)通氣參數(shù)進(jìn)行檢測，將檢測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的檢測數(shù)據(jù)對比，對照分析氣候條件、機(jī)械條件和電磁干擾對呼吸機(jī)質(zhì)量檢測的影響規(guī)律。結(jié)果：高溫和濕熱條件下，潮氣量和吸入氧的體積分?jǐn)?shù)的測量值偏高，潮氣量的最大輸出誤差超出允許值；顛振對吸氣壓力水平和呼氣末正壓的測量值有一定影響；電磁干擾對檢測結(jié)果無明顯影響。結(jié)論：艦船環(huán)境對呼吸機(jī)部分性能有一定影響，必須加強(qiáng)艦載呼吸機(jī)現(xiàn)場檢測技術(shù)的研究。

呼吸機(jī)；艦船環(huán)境；現(xiàn)場檢測

0 引言

呼吸機(jī)是常用的急救和生命支持設(shè)備，也是臨床應(yīng)用風(fēng)險等級最高的醫(yī)療設(shè)備之一，應(yīng)用ISO 14971《醫(yī)用裝置風(fēng)險管理標(biāo)準(zhǔn)》的風(fēng)險分析方法，呼吸機(jī)的風(fēng)險系數(shù)分值達(dá)12分，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他醫(yī)療設(shè)備，因此，開展呼吸機(jī)質(zhì)量控制是保證傷病員治療安全的重要手段。目前，全軍醫(yī)院、療養(yǎng)院已全面開展呼吸機(jī)的質(zhì)量安全控制工作，但在艦艇部隊(duì)還沒有普及，特別是艦船現(xiàn)場環(huán)境下的呼吸機(jī)性能檢測尚處于研究探索階段。

艦載呼吸機(jī)是指裝配于醫(yī)院船、衛(wèi)生運(yùn)輸船、醫(yī)療救護(hù)艇、航母及其他戰(zhàn)輔船上的呼吸機(jī)。為保證航行安全，這些呼吸機(jī)都固定在艙室，拆裝不便；艦船錨地距離有檢測能力和檢測標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室較遠(yuǎn)，儀器運(yùn)輸困難；呼吸機(jī)的使用環(huán)境惡劣，盡管在標(biāo)準(zhǔn)條件下校準(zhǔn)時已證明儀器是合格的，但在實(shí)際使用時可能超過其最大允許誤差，存在誤判的風(fēng)險。這些客觀因素要求艦載呼吸機(jī)的性能檢測必須在艦船現(xiàn)場環(huán)境下進(jìn)行。

艦載呼吸機(jī)的現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境涉及海洋水文環(huán)境、氣象環(huán)境、艦艇內(nèi)部環(huán)境和電磁環(huán)境等多維戰(zhàn)場環(huán)境[1]，影響因素包括艦船的環(huán)境溫度、濕度、噪聲、振動、電源、電磁干擾等，而檢測儀器一般要求在規(guī)定的環(huán)境條件下，即符合環(huán)境條件的實(shí)驗(yàn)室里工作，艦載呼吸機(jī)的現(xiàn)場環(huán)境與檢測儀器要求的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件參數(shù)差異見表1[2-4]。

表1 呼吸機(jī)檢測環(huán)境條件參數(shù)對照

從表1可以看出，兩者環(huán)境條件相差較大，環(huán)境的差異性必然會對艦載呼吸機(jī)的質(zhì)量檢測產(chǎn)生影響[5]。本文通過在不同艦船環(huán)境條件下，對呼吸機(jī)通氣參數(shù)進(jìn)行檢測，將檢測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的檢測數(shù)據(jù)對比，從中總結(jié)氣候條件、機(jī)械條件和電磁干擾對呼吸機(jī)質(zhì)量檢測的影響規(guī)律，并就如何克服這些影響進(jìn)行探討。

1 材料和方法

1.1 儀器

檢測儀器采用美國福祿克公司的VT Plus HF氣流檢測儀；模擬肺采用DRAEGER公司的1 L夾板肺；檢測對象為西門子公司的Servoi呼吸機(jī)。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)環(huán)境

在GJB 4.1—1983《艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)總則》中，規(guī)定了艦船電子設(shè)備應(yīng)做的環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目，由于本次試驗(yàn)研究的是檢測儀器所受到的現(xiàn)場環(huán)境的實(shí)時影響，不必考慮長期持續(xù)及突發(fā)因素的影響，因此，本研究僅需對高溫、濕熱、顛振和電磁干擾等環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)，本研究共分為5組環(huán)境[6-8]。

（1）標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。溫度（23±2）℃，大氣壓強(qiáng)96～104 kPa，相對濕度（50±2）%RH，無振動和干擾。

（2）高溫環(huán)境。溫度（40±2）℃，大氣壓強(qiáng)96～104 kPa，相對濕度（60±2）%RH，周圍無影響檢定系統(tǒng)正常工作的機(jī)械振動和電磁干擾。

（3）濕熱環(huán)境。溫度（40±2）℃，大氣壓強(qiáng)96～104 kPa，相對濕度（90±3）%RH，周圍無影響檢定系統(tǒng)正常工作的機(jī)械振動和電磁干擾。

（4）顛振環(huán)境。溫度（23±2）℃，大氣壓強(qiáng)96～104 kPa，相對濕度（60±2）%RH，海況3～4級，浪高2～3 m，有振動，無干擾。

（5）電磁環(huán)境。溫度（23±2）℃，大氣壓強(qiáng)96～104 kPa，相對濕度（60±2）%RH，無振動，有明顯干擾。

1.2.2 試驗(yàn)方法

呼吸機(jī)的通氣參數(shù)檢測主要有潮氣量、呼吸頻率、吸呼比、吸氣壓力水平、呼氣末正壓（PEEP）、吸入氧的體積分?jǐn)?shù)和安全報警等項(xiàng)目，現(xiàn)代呼吸機(jī)的時間控制設(shè)計十分精確，吸呼比的測量可以省略[9-10]，而安全報警功能與檢測儀器無關(guān)，因此，設(shè)計了以下5個試驗(yàn)：（1）潮氣量檢測環(huán)境試驗(yàn)；（2）呼吸頻率檢測環(huán)境試驗(yàn)；（3）吸氣壓力水平檢測環(huán)境試驗(yàn)；（4）呼氣末正壓（PEEP）檢測環(huán)境試驗(yàn)；（5）吸入氧的體積分?jǐn)?shù)檢測環(huán)境試驗(yàn)。

1.3 評價依據(jù)

本次研究引用的標(biāo)準(zhǔn)：

（1）GJB 4《艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)》；

（3）GJB 150《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》；

（3）GB/T 14170—2009《醫(yī)用電器環(huán)境要求及實(shí)驗(yàn)方法》；

（4）IEC 60601-2-12:2001 Medical electrical equipment—Part 2-12:Particular requirements for the safetyof lung ventilators—Critical care ventilators；

（5）中國人民解放軍總后勤部衛(wèi)生部頒布的《呼吸機(jī)質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)范（試行）》；

（6）JJF 1234—2010《呼吸機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范》。

2 結(jié)果

在不同環(huán)境下，按照所設(shè)計測試方法進(jìn)行分組試驗(yàn)，檢測結(jié)果統(tǒng)計如下。

2.1 潮氣量檢測結(jié)果

被測氣體為氧氣，氣流分析儀的氣體修正模式為ATP；呼吸機(jī)設(shè)置為容量控制模式，呼吸頻率f=15次/min，吸呼比I∶E=1∶2，吸入氧的體積分?jǐn)?shù)FiO2=40%，分別記錄潮氣量設(shè)定為200、400、600、800、1 000 mL時的測量值，所得結(jié)果見表2。

表2 潮氣量檢測數(shù)據(jù)

試驗(yàn)結(jié)果顯示，與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境對比，高溫和濕熱環(huán)境會使潮氣量的測量結(jié)果偏高，最大輸出誤差發(fā)生在潮氣量設(shè)定值200 mL處，誤差大于允許值，振動對潮氣量的測量有一定影響，但無統(tǒng)計學(xué)意義，電磁干擾無明顯影響。

2.2 呼吸頻率檢測結(jié)果

呼吸頻率測量值與設(shè)定值完全相同，環(huán)境對其檢測無影響，不再贅述。

2.3 吸氣壓力水平檢測結(jié)果

被測氣體為氧氣，氣流分析儀的氣體修正模式設(shè)為ATP；呼吸機(jī)設(shè)置為壓力控制模式，呼吸頻率f=20次/min，吸呼比 I∶E=1∶2，PEEP=0 cmH2O（1 cmH2O=98 Pa），吸入氧的體積分?jǐn)?shù)FiO2=40%，分別記錄吸氣壓力設(shè)定為10、15、20、25、30 cmH2O時的測量值，所得結(jié)果見表3。

表3 吸氣壓力水平檢測數(shù)據(jù)

試驗(yàn)結(jié)果顯示，與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境對比，在高溫、濕熱和振動環(huán)境下，吸氣壓力水平的測量值出現(xiàn)一定偏差，但輸出誤差在允許值范圍內(nèi)，電磁干擾無明顯影響。

2.4 呼氣末正壓（PEEP）檢測結(jié)果

被測氣體為氧氣，氣流分析儀的氣體修正模式設(shè)為ATP；呼吸機(jī)設(shè)置為壓力控制模式，呼吸頻率f= 20次/min，吸呼比I∶E=1∶2，吸氣壓力水平為20cmH2O，吸入氧的體積分?jǐn)?shù)FiO2=40%，分別記錄PEEP設(shè)定為2、5、10、15、20 cmH2O時的測量值，所得結(jié)果見表4。

表4 呼氣末正壓檢測數(shù)據(jù)

試驗(yàn)結(jié)果顯示，與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境對比，在高溫、濕熱和振動環(huán)境下，PEEP的測量值出現(xiàn)一定偏差，但輸出誤差在允許值范圍內(nèi)，電磁干擾無明顯影響。

2.5 吸入氧的體積分?jǐn)?shù)（FiO2）檢測結(jié)果

被測氣體為氧氣，氣流分析儀的氣體修正模式設(shè)為ATP；呼吸機(jī)設(shè)置為壓力控制模式，呼吸頻率f= 15次/min，吸呼比I∶E=1∶2，PEEP=2 cmH2O，分別記錄FiO2為21%、40%、60%、80%、100%時的測量值，所得結(jié)果見表5。

表5 吸入氧體積分?jǐn)?shù)檢測數(shù)據(jù)

試驗(yàn)結(jié)果顯示，與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境對比，高溫和濕熱環(huán)境使FiO2的測量結(jié)果偏高，輸出誤差在允許值范圍內(nèi)，振動和電磁干擾對測量結(jié)果無明顯影響。

3 討論

3.1 檢測儀器的選型

正確選擇檢測儀器，可有效減少現(xiàn)場環(huán)境對結(jié)果的影響。目前，市場上推廣使用的呼吸機(jī)檢測設(shè)備主要有美國福祿克公司的VT-PLUS HF Gas Flow Analyzer和QA-VTM Ventilator Tester、美國TSI公司的4080、中國測試技術(shù)研究院研制的NTVT-A呼吸機(jī)檢測儀、瑞士imtmedical公司的 Flow Analyser PF-300，這些儀器的壓力測量、溫度測量、氧濃度測量原理基本相同，但其流量測量原理完全不同。

（1）VT-PLUS HF、PF-300采用壓差傳感器，通過測試壓差來測量氣體流量，涉及的物理量有氣體的動態(tài)黏滯系數(shù)、氣體的密度、流量管的幾何參數(shù)。

（2）QA-VTM采用超聲流量傳感器，利用超聲波在不同流速氣流中的速度不同的基本原理來測量氣體的流量。

（3）NTVT-A采用質(zhì)量流量計測試氣體的流量，將同步測量的壓力和溫度進(jìn)行對應(yīng)，計算出環(huán)境條件和標(biāo)準(zhǔn)條件下的氣體體積與流量。

測量原理的不同決定了檢測儀對環(huán)境的適應(yīng)能力不同，由于超聲流量傳感器對噪聲敏感、質(zhì)量流量計受振動影響大，因此，本次研究美國福祿克公司的VT Plus HF氣流分析儀。

VT-PLUS HF氣流分析儀流量測量采用的是節(jié)流壓差原理。通過網(wǎng)篩節(jié)流件前后的壓力差測量間接得到氣體流量，壓差計算公式為

ΔP=c1·η·Q+c2·ρ·Q2

式中：c1、c2為孔板的幾何尺寸；ρ為氣體密度單位為kg/m3；η為氣體黏性，單位為Pa·s；Q為氣體流量，單位為L/min。

可以看出，壓差的測量與氣體的密度、黏性和節(jié)流孔徑有關(guān)，而氣體的密度、黏性又與溫度、濕度、大氣壓、氣體種類等因素有關(guān)。因此，在對溫度、濕度、大氣壓進(jìn)行補(bǔ)償后，VT-PLUS HF氣流分析儀可用于檢測艦載呼吸機(jī)。

3.2 現(xiàn)場檢測工作程序

現(xiàn)場檢測有別于常規(guī)檢測，必須詳細(xì)制定檢測前準(zhǔn)備、檢測實(shí)施和檢測后數(shù)據(jù)處理的方案和程序。

接到現(xiàn)場檢測任務(wù)后，組織檢測組成員對檢測任務(wù)進(jìn)行分析，編制檢測方案，協(xié)調(diào)具體日程，確定檢測人員，準(zhǔn)備要攜帶的儀器設(shè)備。檢測負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)對拿到現(xiàn)場的所有檢測儀器在使用前進(jìn)行功能檢查，保證良好狀態(tài)；所攜帶的檢測器具，必須配置設(shè)備運(yùn)輸箱，運(yùn)輸過程中做好防振、防潮、防塵工作，有特殊要求的儀器，要嚴(yán)格按使用說明書的規(guī)定執(zhí)行。

到達(dá)現(xiàn)場后，應(yīng)對現(xiàn)場工作環(huán)境（溫度、濕度、氣壓、振動、噪聲、電源等）設(shè)施進(jìn)行檢查，環(huán)境條件對檢測質(zhì)量有影響時，現(xiàn)場檢測負(fù)責(zé)人應(yīng)首先安排對校驗(yàn)環(huán)境條件是否達(dá)到要求進(jìn)行評價，當(dāng)確認(rèn)環(huán)境和各種條件已滿足檢測要求后，即可組織實(shí)施現(xiàn)場檢測，并將環(huán)境條件記錄下來。在現(xiàn)場環(huán)境條件符合的情況下，對帶到現(xiàn)場的檢測設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢查，確認(rèn)工作狀態(tài)良好后，才能開始檢測工作，檢測人員應(yīng)認(rèn)真記錄檢測數(shù)據(jù)。

現(xiàn)場檢測工作結(jié)束后，應(yīng)對所有使用過的儀器進(jìn)行檢查，確定所有儀器無任何異常，檢測結(jié)果有效；若在儀器使用后的檢查過程中發(fā)現(xiàn)異常，分析原因，確定能否彌補(bǔ)，若不能彌補(bǔ)，宣布本次檢測結(jié)果無效。

3.3 零點(diǎn)漂移

VT-PLUS HF氣流分析儀開機(jī)后要預(yù)熱5 min，對艦船環(huán)境預(yù)熱時間更長，以防止調(diào)零產(chǎn)生的溫漂，同時，在檢測過程中，如遇溫度變化較大，必須重新調(diào)零。

4 結(jié)語

艦船現(xiàn)場環(huán)境不完全符合檢測儀器工作的基本

（????）（????）環(huán)境條件，雖然可根據(jù)實(shí)際條件進(jìn)行一定程度的溫度和濕度補(bǔ)償，但卻不能消除氣候條件劇烈變化所帶來的瞬態(tài)影響，同時，也無法克服機(jī)械振動和電磁干擾的影響，造成不確定度的改變。因此，必須加強(qiáng)艦船現(xiàn)場檢測技術(shù)的研究，包括檢測儀器選型、現(xiàn)場檢測程序、檢測數(shù)據(jù)修正、檢測結(jié)果評價等環(huán)節(jié)，使衛(wèi)生裝備的質(zhì)量檢測從陸地走向海上，由常規(guī)環(huán)境延伸到復(fù)雜的艦船環(huán)境。

[1]傅征.軍隊(duì)衛(wèi)生裝備學(xué)[M].北京：人民軍醫(yī)出版社，2004：900-911.

[2]GJB 4.1—1983 艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)總則[S].北京：國防科學(xué)技術(shù)委員會，1983.

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（收稿：2014-04-27 修回：2014-09-20）

Influence of ship environment on ventilator performance testing

WANG Ming-gang,MAO Ying-jun,WEI Li,GUO Shu-chen,CHEN Lei,CHEN Yi
（The 401st Hospital of the PLA,Qingdao 266071,Shandong Province,China）

ObjectiveTo enhance the quality control of shipborne ventilator and analyze the influence of shipborne environmentalon ventilatorperformance testing.MethodsUnderhigh temperature,damp heat,bumping and electromagnetic interference environment conditions,using the field test method,the ventilation parameters was detected. Comparing the test results between laboratory environment and ship environment,the influence of climatic conditions, mechanical and electromagnetic interference on the ventilator quality detection were studied.ResultsUnder high temperature and humid conditions,measurements of the tidal volume and FiO2were increased slightly,and the maximum output error of the tidal volume was beyond the allowed value;vibration had certain influence on the measurement on inspiratory pressure level and PEEP;electromagnetic interference had no obvious influence on the test results.Conclusion Ship enviroment has a certain effect on part performance of the ventilator，and field testing technique of shipborne ventilator must be strengthened.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（1）：32-34，57]

ventilator;ship environment;field testing

R197.39；R318.6

A

1003-8868（2015）01-0032-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.01.032

全軍軍事醫(yī)學(xué)計量科研專項(xiàng)課題（2011-JL2-013）

王明剛（1968—），男，副主任技師，主要從事衛(wèi)生裝備管理、軍隊(duì)衛(wèi)生勤務(wù)等方面的研究工作，E-mail：wmgang@sina.com。

266071山東青島，解放軍401醫(yī)院（王明剛，毛英軍，魏 立，郭姝宸，陳 磊，陳 燚）