醫(yī)用氣體壓縮式霧化器的檢測方法

/ 上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

醫(yī)用霧化器廣泛用于治療各種上下呼吸系統(tǒng)疾病。相對于傳統(tǒng)的服藥治療，其將藥液霧化成微小顆粒，藥物通過呼吸吸入的方式進(jìn)入呼吸道和肺部沉積，從而達(dá)到無痛、迅速有效治療的目的。

醫(yī)用霧化器主要分為超聲波霧化器和氣體壓縮式霧化器。相對于超聲霧化器，氣體壓縮式霧化器其霧化量較小，不會對患者呼吸道造成損傷，且霧化吸入時的速度較快，會使較多的霧滴在患者咽部沉積，治療效果更好。如今，超聲霧化器在臨床使用中正逐漸被氣體壓縮式霧化器所取代。

醫(yī)用氣體壓縮式霧化器的計量特性如何，直接影響患者的治療效果，甚至人身健康。因此，建立一套切實可行的檢測方法有著積極的現(xiàn)實意義。

1 工作原理

氣體壓縮式霧化器利用壓縮空氣通過細(xì)小管口形成高速氣流，產(chǎn)生的負(fù)壓帶動藥液一起噴射到阻礙物上，在高速撞擊下向周圍飛濺使液滴變成霧狀微粒從出氣管噴出。

2 多參數(shù)分析

醫(yī)用氣體壓縮式霧化器是一個集多個技術(shù)參數(shù)于一體的醫(yī)療儀器，其自身的功能決定了霧化率是最重要的技術(shù)指標(biāo)，它決定了霧化器功效的好壞，而過大的霧化率會傷害患者呼吸道，甚至導(dǎo)致呼吸道堵塞引起窒息。因此，霧化器的最大霧化率必須小于其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、使用說明書（或銘牌）上的規(guī)定。

其次，氣體壓縮式霧化器一般會伴隨壓縮泵工作產(chǎn)生噪聲。當(dāng)噪聲超過一定的聽閾值時，會讓患者產(chǎn)生心煩、焦躁等不適反應(yīng)，特別是臨床上對嬰幼兒進(jìn)行藥物霧化時，患兒反應(yīng)尤為明顯。由于患兒對噪聲的不安恐懼，往往會使得霧化治療無法順利進(jìn)行。因此，噪聲也是氣體壓縮式霧化器不可忽視的重要技術(shù)指標(biāo)，其噪聲值不得超過60 dB。

3 檢測項目及方法

3.1 外觀檢查

醫(yī)用氣體壓縮式霧化器外觀不能有影響檢測的缺陷，接口、緊固件、管路等各部件工作正常。

3.2 最大霧化率

通過量筒量出適量蒸餾水或生活飲用水注入霧化罐，水溫為(20±5) ℃，水量按使用說明書或產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。若霧化罐有霧化率、風(fēng)量控制功能檔，則把它們調(diào)至最大。開機(jī)時用秒表記錄時間，霧化5 min后停機(jī)，用量筒量出霧化罐中的剩余水量，按式（1）計算最大霧化率：

式中：S—— 霧化率，mL/min；

B0—— 霧化罐內(nèi)預(yù)充水量，mL；

B—— 霧化罐內(nèi)霧化5 min后剩余水量，mL

3.3 噪聲

將聲級計和霧化器置于工作臺上，若有霧化率、風(fēng)量控制檔則設(shè)置為最大。在霧化器正常工作時，分別在距離霧化器1 m處的前、后、左、右四個方位測試噪聲級。

4 可靠性分析

由于醫(yī)用氣體壓縮式霧化器不同于帶指示的計量器具，只能定量分析其技術(shù)指標(biāo)是否在合格的范圍內(nèi)。而數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠可以通過選用合適的標(biāo)準(zhǔn)器，重復(fù)測量得到保證。本試驗使用的標(biāo)準(zhǔn)器如表1所示。

表1 試驗所用標(biāo)準(zhǔn)器

5 最大霧化率的不確定度評定

5.1 測量模型

式中：S—— 霧化器的霧化率；

V—— 霧化器T分鐘后霧化的量；

T—— 試驗所需的時間

5.2 不確定度預(yù)估和來源

1）測量重復(fù)性引起的不確定度分量，可以通過多次獨立重復(fù)性測量，采用A類評定方法求出。

2）儀器的不確定度，由量筒、秒表測量不準(zhǔn)引入的不確定度分量，按B類方法評定。

3）環(huán)境溫度引起的不確定度（若測量環(huán)境條件符合規(guī)程要求，可以忽略環(huán)境溫度引起的不確定度）。

5.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

霧化率只涉及輸入量V和T的商，可以采用合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的簡化方法計算輸出量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。對于這種形式，采用相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行評定比較方便。霧化率的相對不確定度：

5.3.1 體積V的不確定度評定

式中：V—— 霧化器T分鐘后霧化的量；

V初—— 初始液體的容量；

V末——T分鐘后液體的容量

1）多次獨立重復(fù)性測量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uA(V初)

通過對量筒的重復(fù)實驗可以估算定容變動產(chǎn)生的不確定度。液體的體積與其密度的乘積等于其質(zhì)量，同一液體的密度為常數(shù)，因此可以對典型的A級50 mL量筒定容10次，并稱量求取其標(biāo)準(zhǔn)偏差來評價其容量配置的重復(fù)性。

其中，

式中：mi—— 第i次定容液體的質(zhì)量；

ρ—— 液體的密度；

—— 定容10次液體質(zhì)量的平均值

2）量筒允差引起的不確定度評定uB1(V初)

50 mL量筒經(jīng)檢定或校準(zhǔn)，符合其技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)量筒檢定規(guī)程JJG 196-2006《常用玻璃量具》，量筒的允差為 ±0.25 mL，則區(qū)間半寬a1= 0.25 mL。

在沒有給出置信水平或分布的情況下，假設(shè)其服從三角分布（量筒分度線寬度≤0.4 mm，讀取示值時，靠近分度線中點的數(shù)值比接近兩邊界的多）。包含因子其標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1(V)為

3）溫度系數(shù)引起的不確定度評定uB2(V初)

根據(jù)JJG 196-2006規(guī)定，檢定或校準(zhǔn)是在室溫20 ℃環(huán)境條件下進(jìn)行的，設(shè)實驗在(20±4) ℃條件下進(jìn)行。因為水的體積膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于玻璃，因此只需考慮前者即可。水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，產(chǎn)生的體積變化為±（50×4×2.1×10-4）=±0.004 2 mL，則區(qū)間半寬a2= 0. 004 2 mL，設(shè)為均勻分布，包含因子其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

4）體積V初的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定uC(V初)

因為體積V測量的3個不確定度分量uA(V初)、uB1(V初)和uB2(V初)互不相關(guān)，其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

5）V末不確定度評定

V末的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定方法與V初的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定方法相同，因此，V末的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

6）V不確定度評定

V初和V末是用同一個量筒測量的，是相關(guān)量。但是，V是V初和V末的差值，其系統(tǒng)偏差被抵消，是負(fù)相關(guān)。因此，此處采用互不相關(guān)的合成規(guī)則進(jìn)行合成。采用相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度表示：

表2 50 mL量筒定容10次的示值

5.3.2 時間T的不確定度評定

式中：T—— 試驗所需的時間；

T測—— 秒表示值

1）多次獨立重復(fù)性測量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uA(T測)

2）秒表允差引起的不確定度評定uB(T測)

已知電子秒表在量程0～10 min時，最大允許誤差 ±0.07 s，則區(qū)間半寬為a3= 0.07 s，認(rèn)為在區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，取包含因子其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

3）時間T的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定uc(T)

其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

5.3.3 霧化器的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5.3.4 霧化率的擴(kuò)展不確定度

6 噪聲的不確定度評定

6.1 測量模型

式中：Z—— 霧化器正常工作時的噪聲；

Z測—— 聲級計的示值

6.2 不確定度預(yù)估和來源

1）測量重復(fù)性引起的不確定度分量，可以通過多次獨立重復(fù)性測量，采用A類評定方法求出。

2）儀器的不確定度，由測量不準(zhǔn)引入的不確定度分量，按B類方法評定。

3）聲級計示值可讀性（分辨力）引起的不確定度分量，按B類方法評定。

表3 秒表測量10次5 min的示值

6.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

6.3.1 聲級計多次獨立重復(fù)性測量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uA(Z測)

表4 霧化器噪聲Z測進(jìn)行10次獨立重復(fù)測量

6.3.2 由聲級計測量不準(zhǔn)引入的不確定度分量，按B類方法評定

已知聲級計最大允差：±1 dB (k= 2)，則區(qū)間半寬a4= 1 dB，認(rèn)為在區(qū)間內(nèi)是均勻分布的，取包含因子則標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1(Z測)為

6.3.3 數(shù)字聲級計的分辨力引起的不確定度評定

已知數(shù)字聲級計的分辨力為0.1 dB，則區(qū)間半寬a5= 0.1，認(rèn)為在區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，取包含因子其標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB2(Z測)為

6.3.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

分析考察不確定度分量uA(Z測)，uB1(Z測)，uB2(Z測)可知，相互獨立，互不相關(guān)。因此，Z測的合成不確定度uC(Z測)，可以采用方和根方法合成：

6.3.5 擴(kuò)展不確定度的評定

7 結(jié)語

目前，醫(yī)用氣體壓縮式霧化器的檢測只能參照國際建議和超聲霧化器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，尚未有針對醫(yī)用氣體壓縮式霧化器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或校準(zhǔn)規(guī)范。本文意在提供一種可行的檢測方法，為判斷醫(yī)用氣體壓縮式霧化器的技術(shù)參數(shù)是否準(zhǔn)確可靠提供參考。隨著空氣污染加劇，呼吸道系統(tǒng)疾病患者日益增多，醫(yī)用氣體壓縮式霧化器作為治療呼吸道系統(tǒng)疾病的重要醫(yī)療器具，制定相關(guān)規(guī)范，開展周期檢測或校準(zhǔn)勢在必行。

[1]張登平，郭舉.壓力式霧化器特性的研究[J].云南化工，2008，35（6）：39-41.

[2]沈蘇靜，湯黎明，凌剛.空氣壓縮霧化器取代超聲霧化器將成為必然趨勢[J].醫(yī)療設(shè)備信息，2002（12）：21-22.

[3]陳聰，郝素麗.醫(yī)用霧化器的工作原理及主要技術(shù)要求[J].中國醫(yī)療器械信息，2015（7）：57-61.

[4]國家質(zhì)檢總局計量司.測量不確定度評定與表示指南[M].中國質(zhì)檢出版社，2013.

[5]陸曄.醫(yī)用電動吸引器校準(zhǔn)方法[J].安徽科技，2016（2）：28-29.

[6]何浩書. 醫(yī)用壓縮式霧化器計量檢測方法[J]. 計量技術(shù)，2017（11）：61-62.