多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀檢定裝置不確定度評(píng)定

鄭冬梅

（崇左市計(jì)量測試研究所，廣西 崇左 532200）

1 概述

1.1 檢定依據(jù)

《多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀》（JJG 1163—2019）檢定規(guī)程。

1.2 環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)室溫度為（20±3）℃，相對(duì)濕度不大于70%，無振動(dòng)和電磁干擾。

1.3 檢定標(biāo)準(zhǔn)器具

名稱：生命體征模擬儀；型號(hào)：ProSim8p；廠家：FLUKE；編號(hào)：3225012。

該器具的最大允許誤差如表1所示。

表1 器具最大允許誤差[1]

1.4 被檢對(duì)象

名稱：多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀；型號(hào)：eMP10；廠家：深圳邁瑞；編號(hào)：AC7-03004706。

1.5 檢定方法

按規(guī)程要求，具體檢定方法如下：

（1）生命體征模擬儀與監(jiān)護(hù)儀連接，在監(jiān)護(hù)儀的Ⅱ?qū)?lián)上進(jìn)行心電電壓示值誤差檢定，監(jiān)護(hù)儀增益為10 mm/mV，標(biāo)準(zhǔn)器輸出電壓為1.0 mV、頻率為2.0 Hz的方波信號(hào)到監(jiān)護(hù)儀。

（2）用醫(yī)用膠管和三通把被檢監(jiān)護(hù)儀、袖帶（袖帶扎在一個(gè)金屬圓柱體上）、生命體征模擬儀連接起來組成檢定系統(tǒng)，檢定時(shí)將監(jiān)護(hù)儀調(diào)節(jié)至靜態(tài)壓力測試模式，由生命體征模擬儀輸出標(biāo)準(zhǔn)壓力值至需要的測量點(diǎn)，讀取監(jiān)護(hù)儀示值與生命體征模擬儀示值，被檢監(jiān)護(hù)儀示值減去生命體征模擬儀示值即為所得的示值誤差[2]。

（3）標(biāo)準(zhǔn)器呼吸率發(fā)生裝置的呼吸率設(shè)置為20次/min，CO2標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度為5.0%體積百分比，采用CO2標(biāo)準(zhǔn)氣體、呼吸率發(fā)生裝置和被檢多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的CO2模塊搭建好檢定系統(tǒng)，記錄監(jiān)護(hù)儀讀取的測量結(jié)果，通過氣壓計(jì)顯示的大氣壓計(jì)算出CO2濃度標(biāo)準(zhǔn)值，二者之差為二氧化碳濃度示值誤差。

2 心電電壓示值誤差測量結(jié)果不確定度

2.1 建立數(shù)學(xué)模型

式中：δV為電壓測量誤差（%）；Vi為監(jiān)護(hù)儀心電電壓測量結(jié)果（mV）；Vo為生命體征模擬儀輸出心電電壓值（mV）。

由于各輸入量之間不相關(guān)，即r（Vi，Vo）=0，則合成不確定度可以表示為：

2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的計(jì)算

2.2.1輸入量Vi的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Vi）

主要來源：被檢監(jiān)護(hù)儀的電壓測量重復(fù)性和鋼直尺分辨率引入的不確定度分量[3]。

（1）測量點(diǎn)：被檢監(jiān)護(hù)儀增益為10 mm/mV，標(biāo)準(zhǔn)器輸出電壓為1.0 mV、頻率為2.0 Hz的方波信號(hào)到監(jiān)護(hù)儀，在重復(fù)性條件下進(jìn)行10次測量，采用A類方法進(jìn)行評(píng)定，測量結(jié)果如表2所示。

表2 輸入量Vi測量結(jié)果

根據(jù)公式：

由于單次測量為報(bào)出結(jié)果，電壓幅度測量重復(fù)性引入的不確定度分量為：

（2）鋼直尺的分度值為0.5 mm，因此由鋼直尺分辨率引入的不確定度分量為：

由于應(yīng)在u1（Vi）和u2（Vi）中取較大者，因此可以只納入鋼直尺分辨率引入的不確定度：

2.2.2 輸入量Vo的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Vo）

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)結(jié)果，在該測量點(diǎn)不確定度Urel=1.2%，k=2，按B類評(píng)定，Vo的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

在1 mV測量點(diǎn)，Vo=1 mV，10次測量平均值得Vi=0.977 mV，所以靈敏系數(shù)為：

2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

不確定度分別來源于鋼直尺分辨率u（Vi）和標(biāo)準(zhǔn)器u（Vo），其具體數(shù)值及靈敏系數(shù)如表3所示。

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

2.4 擴(kuò)展不確定度

2.5 驗(yàn)證

3 靜態(tài)壓力示值誤差測量結(jié)果不確定度

3.1 建立數(shù)學(xué)模型

式中：Δp為靜態(tài)壓力示值誤差；p為監(jiān)護(hù)儀靜態(tài)壓力示值；po為無創(chuàng)血壓模擬儀輸出壓力值。

由于各輸入量之間不相關(guān)，即r（p，po）=0，則合成不確定度可以表示為：

3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的計(jì)算

3.2.1 輸入量p的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（p）

輸入量p不確定度的來源是監(jiān)護(hù)儀的測量重復(fù)性及分辨率。

（1）測量重復(fù)性可通過重復(fù)測量得到，采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。以240 mmHg檢定點(diǎn)做詳細(xì)評(píng)定，連續(xù)測量10次，測量結(jié)果：241、240、241、241、240、241、241、241、240、241 mmHg。

單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

實(shí)際情況中，也是以單次測量值作為測量結(jié)果，則輸入量p的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（2）監(jiān)護(hù)儀分辨率不確定度。儀器的最小分辨率刻度為1 mmHg，屬均勻分布，采用B類方法進(jìn)行評(píng)定：

因?yàn)楸O(jiān)護(hù)儀分辨率引入的不確定度大于測量重復(fù)性引入的不確定度，所以輸入量p的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（p）=u2（p）=0.58 mmHg。

3.2.2 輸入量po的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（po）

輸入量po的不確定度主要來源于標(biāo)準(zhǔn)器不確定度，可根據(jù)證書給出的定值不確定度來評(píng)定，因此采用B類方法進(jìn)行評(píng)定。

標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)結(jié)果靜態(tài)壓力不確定度U=0.10 kPa（0.75 mmHg），故：

3.3 合成不確定度的評(píng)定

不確定度分別來源于監(jiān)護(hù)儀分辨率u（p）和標(biāo)準(zhǔn)器u（po），其具體數(shù)值及靈敏系數(shù)如表4所示。

表4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

3.4 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則相對(duì)擴(kuò)展不確定度為：

4 呼末二氧化碳濃度示值誤差測量結(jié)果不確定度

4.1 建立數(shù)學(xué)模型

式中：ΔD為呼末二氧化碳濃度示值誤差；D為呼末二氧化碳濃度測量結(jié)果；Do為呼末二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)值。

由于各輸入量之間不相關(guān)，即r（D，Do）=0，則合成不確定度可以表示為：

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的計(jì)算

4.2.1 輸入量D的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（D）

輸入量D不確定度的來源是監(jiān)護(hù)儀的測量重復(fù)性及分辨率[4]。

測量重復(fù)性可以通過重復(fù)測量得到，采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。按檢定規(guī)程，采用二氧化碳濃度為5.0%體積百分比的標(biāo)準(zhǔn)氣體（對(duì)應(yīng)38 mmHg，大氣壓為760 mmHg的條件下）進(jìn)行檢定，呼吸率測量點(diǎn)為20次/min，記錄監(jiān)護(hù)儀顯示的呼末二氧化碳濃度，在重復(fù)性條件下進(jìn)行10次測量，測量結(jié)果如表5所示。

表5 輸入量D測量結(jié)果 單位：mmHg

測量平均值為38.19 mmHg，利用貝塞爾公式可得單次測量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為：

呼末二氧化碳濃度測量重復(fù)性引入的相對(duì)不確定度分量為（n=3）：

多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的呼末二氧化碳顯示分辨率為0.1 mmHg，其引入的不確定度分量為：

故u（D）=max{ua（D），ub（D）}=0.37 mmHg。

4.2.2 輸入量Do的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Do）

主要來源：示值最大允許誤差以及氣壓計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)[5]。

實(shí)驗(yàn)室氣壓計(jì)顯示的大氣壓為769.661 mmHg，可以計(jì)算得到呼末二氧化碳濃度標(biāo)準(zhǔn)值為：

根據(jù)規(guī)程中要求，二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度最大允許誤差為±2%，按照均勻分布，此不確定度分量為：

規(guī)程中對(duì)氣壓計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)的要求是0.1，由此帶來的不確定度分量為：

4.3 合成不確定度的評(píng)定

不確定度分別來源于監(jiān)護(hù)儀重復(fù)性u(píng)（D）和標(biāo)準(zhǔn)器u（Do），其具體數(shù)值及靈敏系數(shù)如表6所示。

表6 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

4.4 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則相對(duì)擴(kuò)展不確定度為：

5 結(jié)語

以上為多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀心電電壓示值誤差、靜態(tài)壓力示值誤差、呼末二氧化碳濃度示值誤差的不確定度分析，其不確定度均符合開展檢定項(xiàng)目需求。不確定度的分析，建立數(shù)學(xué)模型是關(guān)鍵，然后再根據(jù)數(shù)學(xué)模型確定測量不確定度的來源。每一位分析者對(duì)各分量的理解不同，分析過程會(huì)存在差異，因此不確定度的分析沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，比如在測量過程中，對(duì)環(huán)境影響因素的認(rèn)識(shí)不恰如其分或?qū)Νh(huán)境條件的控制不夠完善，對(duì)儀表的讀數(shù)存在人為誤差等，都會(huì)影響到測量結(jié)果。本文通過認(rèn)真研究分析，為各位一線技術(shù)工作者提供了該項(xiàng)目分析方法的可靠依據(jù)。