鹽霧環境對心電圖機關鍵性能參數的影響*

許一航 李巖峰 袁 蕾 王 朝 戴 丹*

鹽霧環境對心電圖機關鍵性能參數的影響*

許一航①李巖峰②袁 蕾①王 朝②戴 丹②*

目的：通過分析研究鹽霧環境對心電圖機關鍵性能參數的影響，為提升海上醫療保障能力提供可靠依據。方法：在分析鹽霧對衛生裝備表面及內部電路板和器件的腐蝕機制基礎上，利用4組不同鹽濃度恒定應力的加速腐蝕試驗，分析心電圖機關鍵性能參數與鹽霧濃度的變化關系。結果：隨著鹽霧濃度的增加，心電圖機的技術性能和安全性能有所下降。結論：本研究數據可為提高艦載衛生裝備環境適應性提供一定的參考，對降低海上救治平臺醫療設備的故障率，充分發揮海上救治平臺的救治能力有著重要意義。

鹽霧試驗；心電圖機；腐蝕機制；氯化鈉濃度

［First-author’s address］ The Third Military Medical University， Chongqing 400038， China.

海上救治平臺用于承載醫療人員與醫療裝備，在海上實施醫療救治任務，擔負海上災害和突發事件救援的醫療保障，在我國對外交往和海上應急救援中的作用巨大［1-2］。然而，海洋環境復雜多變，對海上救治平臺所使用的各類醫療衛生裝備存在較大的影響。海洋環境對各種設備的危害性取決于鹽霧、濕度、霉菌和溫度的共同作用，其中鹽霧的影響極大，這種惡劣的自然環境必然會對海上救治平臺衛生裝備產生不良影響［2-3］。因此，研究當前衛生裝備在海洋環境中的可靠性，了解鹽霧環境對衛生裝備作用的規律，對改進艦載衛生裝備性能，提高其對環境的適應性和使用可靠性非常重要［4-5］。心電圖機是衛生裝備的典型代表，在海上救治平臺極其常見，且地位重要。而由于海洋環境的特殊性，使其容易發生故障，危害性除經濟損失外更嚴重的是可能導致危害傷病員的生命［6］。

本研究利用鹽霧試驗模擬海洋大氣中的鹽霧環境，對心電圖機進行人工加速腐蝕試驗，分析研究鹽霧環境對心電圖機關鍵性能參數的影響，為進一步研究海洋環境對海上救治平臺醫療衛生裝備的影響提供依據。從而為提升海上救治平臺醫療保障能力，降低艦載醫療設備的故障率奠定基礎。

1 鹽霧腐蝕機制

大氣中鹽霧的出現與分布和氣候環境條件及地理位置有著密切的關系。海洋環境中的鹽霧，其組成與海水相似，對設備的腐蝕主要是其中的大量氯離子［7-9］。對金屬的腐蝕是以電化學方式進行，其機制基于原電池腐蝕。

1.1 鹽霧的電化學腐蝕過程

（1）在電極的陽極上，金屬由于負電性強（標準電極電位低）容易失去電子而變為金屬陽離子，并以水化離子的形式進入溶液，同時將相當的電子留在金屬（Me）中（公式1）。

（2）在電極的陰極上，留在陰極金屬中的剩余電子，被氧去極化，還原并吸收電子，成為氫氧根離子（公式2）。

（3）在電解液中，氯化鈉解離而生成鈉離子（Na+）氯離子（Cl-），部分氯離子、金屬離子和氫氧根離子反應成金屬腐蝕物（公式3）。

1.2 鹽霧對金屬的腐蝕作用

除鹽霧作為一種電解質加速微電池腐蝕過程外，還因為鹽霧溶液中主要腐蝕介質為氯離子，容易穿過金屬表面氧化層，進入金屬內部，結果使氯離子排擠并取代氧化物中的氧而在吸附點上形成可溶性的氯化物，導致這些區域上的保護膜出現小孔，破壞了金屬的鈍化，加速了金屬腐蝕。

2 試驗樣品和方法

2.1 試驗樣品、分組和預處理

試驗樣品選取4臺同一型號為ECG-1206、性能參數相近的三道數字心電圖機（日本光電），分為4組。擦拭樣品機，保持清潔；根據國家計量檢定規程JJG1041-2008“數字心電圖機檢定規程”對其耐極化電壓、噪聲及共模抑制比等關鍵性能參數進行測量；考慮到鹽霧可能對心電圖機內部電路造成短路、腐蝕等影響，根據國家醫藥行業標準YY1139-2000“單道和多道心電圖機”測量輸入阻抗；根據國家標準GB9706.1-2007“醫用電氣設備第一部分：安全通用要求”，對患者漏電流和電介質強度等安全性能進行檢測。

2.2 試驗方法及步驟

（1）試驗方法采用國家軍用標準GJB150.1A-2009“軍用裝備實驗室環境試驗方法第11部分：鹽霧試驗”的相關規定，基本技術參數范圍：溫度（35±2）℃，鹽濃度的pH值為6.5～7.2，鹽霧的沉降率保持在1～3 ml/（80 cm2·h），樣品擺放為水平方向，持續時間使用交替進行的24 h噴鹽霧和24 h干燥兩種狀態，共96 h（2個噴霧濕潤階段和2個干燥階段）［10］。

（2）清除表面污物，在箱內35 ℃預熱2 h，4組不同的是ωNaCl分別為0.7%、1.5%、3%和5%，試驗周期為96 h，共兩個周期；周期結束后取出試樣，溫度為15～35 ℃，相對濕度為≤50%，干燥24 h。

（3）鹽霧試驗結束后，對各組試驗樣品的關鍵性能參數和安全性能進行測量。

3 鹽霧試驗結果

3.1 心電圖機性能參數測試結果

各組關鍵性能參數的檢測，比較實驗前后其關鍵性能參數變化情況，可見耐極化電壓下幅度最大允許相對偏差和噪聲隨著NaCl濃度的升高而增大，共模抑制比和輸入阻抗隨著NaCl濃度的升高而減小。由此可見，隨著鹽霧濃度的增加心電圖機的性能明顯下降。根據國家計量檢定規程JJG1041-2008“數字心電圖機檢定規程”和國家醫藥行業標準YY1139-2000“單道和多道心電圖機”的相關規定，耐極化電壓下幅度最大允許相對偏差為±5%，噪聲≤20μV，共模抑制比各導聯≥89 dB，輸入阻抗≥2.5 mΩ［11-12］。試驗結果表明，當NaCl濃度水平為5%時，各關鍵性能參數已經不在規定范圍之內，見表1。

由表1數據得到的心電圖機各主要性能參數鹽霧試驗前后隨NaCl濃度的變化趨勢圖（如圖1所示）。

表1 心電圖機鹽霧試驗前后性能參數測試結果

表2 各組心電圖機電氣安全性能檢測結果

圖1 心電圖機各主要性能參數隨鹽霧濃度的變化示圖

圖1顯示，耐極化電壓下幅度最大允許相對偏差、噪聲與鹽霧濃度大致呈正相關，共模抑制比、輸入阻抗和鹽霧濃度大致呈負相關。在鹽霧濃度較高時，各關鍵性能參數變化較明顯。

3.2 心電圖機電氣安全性能檢測結果

本試驗提示，隨著鹽霧濃度升高，一旦鹽霧侵入心電圖機內部，心電圖機電路板可能產生短路、腐蝕等問題，進而影響關鍵性能參數。同時研究其電氣安全性，根據國家標準GB9706.1-2007“醫用電氣設備第一部分：安全通用要求”相關規定，患者漏電流容許值為5 mA，電介質強度為無閃絡、無擊穿［13］。各組心電圖機電氣安全性能檢測結果見表2，在高鹽霧濃度下試驗后的心電圖機安全性受到很大影響。

4 結論

本研究通過心電圖機樣本在不同鹽度下的鹽霧環境腐蝕試驗，分析了心電圖機關鍵性能參數的變化，試驗結果表明，隨著鹽霧濃度的增加心電圖機的技術性能和安全性能均有所下降。試驗過程中顯示，當鹽霧濃度升高之后，各項關鍵性能參數下降很明顯，其可能與試驗樣品腐蝕速度有關［8］。海洋環境下的鹽霧等因素所造成腐蝕性環境，對心電圖機具有很強的破壞性，尤其當鹽粒沉積到表面及內部電路板和器件上會迅速加以腐蝕，進而嚴重影響心電圖機在艦載環境下的使用可靠性。在執行“和諧使命-2013”任務前對各醫療設備的運行情況進行監測中，并出現心電圖機發生故障不能正常使用的情況［14-15］。

本研究可對艦載衛生裝備的鹽霧防護提供參考。在艦載衛生裝備中可選擇耐腐蝕材料做裝備的外殼，利用三防涂料形成外保護層，裝備表面盡可能減少對外暴露的縫隙與孔洞等措施，避免鹽霧侵入衛生裝備的內部，以減少對內部電路板的腐蝕?，F代海上醫療衛生裝備的發展趨勢要適應多種保障需求，增強裝備耐受海洋惡劣環境的適應性能是亟待應對的技術問題［16-18］。而不斷提高艦載衛生裝備環境適應性，降低海上救治平臺衛生裝備的故障率，方能更加充分地發揮海上救治平臺救治能力，為海上救治平臺的發展夯實基礎。

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Effects of salt spray on the key performance parameters of electrocardiograph

XU Yihang， LI Yan-feng， YUAN Lei， et al// China Medical Equipment，2016，13（4）：28-31.

Objective： Through analysis and study of effects of salt spray on the key performance parameters of electrocardiograph， reliable evidence are provided for enhancing the marine medical security ability. Methods： On the basis of analyzing how the salt spray corrodes the surface and the inside electron circuit boards and components of medical equipment， and by four salt spray tests with different salt concentrations and constant stress， this paper has analyzed the relations between the key performance parameters of electrocardiograph and salt concentration. Results：With the increase of salt concentration， the technical and safety performance of electrocardiograph are declined. Conclusion： This paper is intended to serve as a reference for enhancing the environment adaptability of the shipborne medical equipment. It attaches great importance to reducing the failure rate of the medical equipment on the marine medical platform. It also makes the platform work at full capacity.

Salt spray test； Electrocardiograph； Corrosion mechanism； NaCl concentration

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.04.010

1672-8270（2016）04-0028-04

R197.39

A

2015-10-13

全軍醫學科技青年培育項目（10QNP124）“海上醫療救治平臺衛生裝備技術保障方案研究”

①第三軍醫大學生物醫學工程系 重慶 400038

②總后衛生部藥品儀器檢驗所 北京 100071

*通訊作者：WFL3067@163.com

許一航，男，（1992- ），本科在讀。第三軍醫大學生物醫學工程系，從事海上救治平臺醫療設備技術保障方向研究。