醫(yī)用氧氣計(jì)量器的研究與應(yīng)用

宮蕾

煙臺(tái)市計(jì)量所 山東煙臺(tái) 264003

吸氧是手術(shù)患者、急危重癥患者重要的治療手段之一，在臨床上應(yīng)用非常廣泛。醫(yī)用氧氣計(jì)量器是患者從供氧站吸氧時(shí)的計(jì)量器具。長(zhǎng)期以來(lái)，醫(yī)院一直使用浮子式流量計(jì)，其缺點(diǎn)是：①計(jì)量不準(zhǔn)確，流量隨供氧站壓力的變化而變化。②流量顯示不直觀。③只能測(cè)量實(shí)時(shí)流量，不能記錄累積數(shù)量。④不能自動(dòng)記錄吸氧開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、總時(shí)間等。因此，在治療中由于給氧時(shí)間與流量無(wú)客觀記錄，病歷中無(wú)法記錄客觀數(shù)據(jù)，既不利于醫(yī)生了解醫(yī)囑執(zhí)行情況，也不利于吸氧的收費(fèi)，甚至出現(xiàn)患者或家屬對(duì)吸氧收費(fèi)產(chǎn)生疑問(wèn)而導(dǎo)致醫(yī)療糾紛。對(duì)此，部分專家或科研單位對(duì)醫(yī)用氧氣計(jì)量器進(jìn)行了改進(jìn)或智能化設(shè)計(jì)[1]。

1 供氧終端氧氣計(jì)量器的研制

研制了“數(shù)顯式醫(yī)用氧氣流量/ 時(shí)間計(jì)量器”，應(yīng)用于患者臨床吸氧計(jì)量。該計(jì)量器包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有：供氧裝置、電磁閥、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、流量傳感器、氧氣輸出管道及濕化瓶、A/D 轉(zhuǎn)換器、鍵盤按鈕、蜂鳴器、單片機(jī)、LCD 顯示器、熱敏打印機(jī)、面罩或鼻導(dǎo)管等。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括：患者信息設(shè)置程序、時(shí)間參數(shù)計(jì)量程序、中斷吸氧處理程序、電磁閥控制程序、氧流量計(jì)算程序、吸氧總量累計(jì)程序、顯示程序、數(shù)據(jù)打印程序。數(shù)顯式醫(yī)用氧流量/ 時(shí)間計(jì)量器的主要特點(diǎn)：①采用微小氣體流量測(cè)定元件，計(jì)量準(zhǔn)確。②采用數(shù)字式顯示裝置，示值準(zhǔn)確。③采用單片機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)醫(yī)囑對(duì)給氧流量、給氧時(shí)間及給氧總量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，最大限度地實(shí)現(xiàn)計(jì)量準(zhǔn)確，提高供氧站的使用效率及準(zhǔn)確率，為保證治療的有效性提供了技術(shù)保障。④計(jì)量器采用雙路一體式設(shè)計(jì)，即通過(guò)對(duì)不同氣體通路的設(shè)計(jì)，在一臺(tái)計(jì)量器上，可以顯示相鄰兩個(gè)患者的吸氧參數(shù)，從而節(jié)約配置成本（根據(jù)臨床需要，也可以只開(kāi)啟一個(gè)通道，用于一個(gè)患者的吸氧）。⑤信息能顯示、能打印、能保存，具有很大的臨床應(yīng)用價(jià)值。研制的“病員吸氧用氧氣用量計(jì)” 是通過(guò)在原有珠式流量計(jì)的柱體兩側(cè)，利用其管體透明、流量珠子遮光的特性，附加紅外線電檢測(cè)裝置檢測(cè)流量珠子的位置，并將流量細(xì)分，轉(zhuǎn)換為數(shù)字流量值，并由單片機(jī)程序，將流量按時(shí)間積算，得到氧氣用量，同時(shí)實(shí)時(shí)產(chǎn)生吸氧起止時(shí)鍵盤中斷程序三部分組成。這種單片機(jī)便攜式氧氣用量計(jì)，數(shù)字顯示患者的吸氧耗用量、吸氧時(shí)間、吸氧流量、吸氧起止時(shí)刻等參數(shù)，操作簡(jiǎn)便、使用靈活、價(jià)格低廉。研制的“智能吸氧裝置”，由氧氣瓶或其它供氧設(shè)備、步進(jìn)電機(jī)（控制氧氣流量）、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、加濕器、濕度控制器、流量計(jì)、流量傳感器（監(jiān)視氧氣流量）、A/D 轉(zhuǎn)換器、功能按鍵、蜂嗚器、交直流電源變換器、直流變壓器、單片機(jī)AT89S51、儲(chǔ)氣囊、觸動(dòng)開(kāi)關(guān)、面罩等組成。本智能吸氧裝置系統(tǒng)可在幾十毫秒內(nèi)完成對(duì)各物理量的采集、數(shù)據(jù)的分析處理和控制的輸出工作，實(shí)時(shí)監(jiān)控氧氣濃度、氧氣流量和濕度，監(jiān)視患者呼吸狀態(tài)。設(shè)計(jì)的“醫(yī)用氧氣流量計(jì)量器”，有調(diào)節(jié)閥的入氣口與一個(gè)密封氣室連接，在密封氣室內(nèi)放置有壓力傳感器，壓力傳感器通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換器與一個(gè)單片機(jī)連接，單片機(jī)的輸出端連接一個(gè)顯示器，在密封氣室壁上設(shè)有限流孔作為氧氣的輸出端[2]。限流孔設(shè)有多個(gè)孔徑，孔徑的大小約0．1-10mm。顯示器設(shè)有瞬時(shí)流量顯示器和累計(jì)流量顯示器。壓力傳感器與A/D 轉(zhuǎn)換器之間設(shè)有鎖緊環(huán)。本設(shè)計(jì)精度高、體積小、操作簡(jiǎn)便，對(duì)氧氣的流量計(jì)量準(zhǔn)確，減少了患者和醫(yī)院之間由于計(jì)量不準(zhǔn)確而引發(fā)的爭(zhēng)議。

2 供氧系統(tǒng)氧氣計(jì)量器的研制

醫(yī)院患者輸氧系統(tǒng)已廣泛采用管道集中輸氧，輸氧量尚無(wú)適當(dāng)?shù)臏y(cè)量手段，天津大學(xué)研制的氧氣流量測(cè)量系統(tǒng)填補(bǔ)了這一空白。技術(shù)原理及工藝流程：采用浮子式流量測(cè)量原理、無(wú)電式檢測(cè)探頭、單片計(jì)算機(jī)技術(shù)。準(zhǔn)確度：2．5%-4．0%，最小傳感器測(cè)量范圍：2-10L/min。研制了一套集病區(qū)氧氣流量測(cè)量、遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、流量數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)計(jì)費(fèi)結(jié)算、打印報(bào)表等功能為一體的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用氣體質(zhì)量流量計(jì)作為計(jì)量裝置，運(yùn)用PLC（電力線通信）技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表，通過(guò)后臺(tái)管理軟件實(shí)現(xiàn)醫(yī)用氣體分區(qū)計(jì)量的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、計(jì)費(fèi)管理及數(shù)據(jù)分析[3]。

3 檢測(cè)設(shè)備與方法

3.1 檢測(cè)設(shè)備

我區(qū)的軍隊(duì)醫(yī)學(xué)計(jì)量二級(jí)站、三級(jí)站均采用全軍生物力學(xué)醫(yī)用熱學(xué)計(jì)量測(cè)試研究總站自行研制、開(kāi)發(fā)的FBM-3 型氧氣流量計(jì)檢定儀（以下簡(jiǎn)稱“檢定儀”）。該檢定儀適用于醫(yī)院各種類型浮標(biāo)式氧氣吸入器的檢定或檢測(cè)，同時(shí)也可作為標(biāo)準(zhǔn)器用于其他場(chǎng)所的氧氣流量計(jì)檢測(cè)或標(biāo)定。

3.2 檢測(cè)方法

主要依據(jù)JJG913-1996《浮標(biāo)式氧氣吸入器檢定規(guī)程》，同時(shí)還充分考慮了醫(yī)院浮標(biāo)式氧氣吸入器的實(shí)際使用情況。

3.3 檢定項(xiàng)目

①外觀檢查：吸入器的零部件裝配是否牢固；吸入器濕化瓶的透明程度以及是否有裂紋；吸入器的流量計(jì)是否透明，是否影響讀數(shù)，玻璃管的內(nèi)壁是否清潔；浮標(biāo)上下移動(dòng)是否靈活、運(yùn)動(dòng)是否平穩(wěn)；流量調(diào)節(jié)閥松緊是否適宜等。

②工作壓力檢查：吸入器高壓部分壓力不低于10MPa，當(dāng)氧氣流量為10L/min 時(shí)，壓力表指示壓力應(yīng)在0．2-0．3MPa。

③密封性檢查：吸入器在高壓部分承受工作壓力不低于10MPa 和低壓部分不低于0．2MPa 時(shí)，保壓20s，吸入器各連接部位涂以無(wú)脂皂水進(jìn)行觀察，不應(yīng)出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。

④吸入器流量計(jì)檢定：流量計(jì)1、5、10L/min 三個(gè)點(diǎn)的示值誤差不應(yīng)超過(guò)±4%。

⑤安全閥排氣壓力檢查：可選項(xiàng)。

⑥濕化瓶耐壓強(qiáng)度檢查：濕化瓶在0．35MPa±0．05MPa 的壓力作用下不應(yīng)破裂。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)兩年來(lái)的檢定工作，對(duì)我區(qū)醫(yī)用氧氣流量計(jì)有了一些較為直觀地認(rèn)識(shí)，對(duì)一些廠家的產(chǎn)品質(zhì)量有了一定的了解。通過(guò)檢定工作，既拓寬了醫(yī)院醫(yī)學(xué)計(jì)量室的職能作用，為醫(yī)院選擇供貨商提供了依據(jù)，又避免了不合格的醫(yī)用氧氣流量計(jì)流入臨床，減少了醫(yī)療事故、醫(yī)患糾紛的發(fā)生，這是計(jì)量工作的又一無(wú)形效益的體現(xiàn)。