多參數(shù)監(jiān)護儀檢定裝置不確定度評定

1概述

1.1檢定依據(jù)

《多參數(shù)監(jiān)護儀》(JJG2263一2029)檢定規(guī)程。

1.2環(huán)境條件

實驗室溫度為(20±3)℃,相對濕度不大于70%,無振動和電磁干擾。

1.3檢定標(biāo)準(zhǔn)器具

名稱:生命體征模擬儀:型號:Prosim8p:廠家:FLUKE:編號:3225022。

該器具的最大允許誤差如表2所示。

1.4被檢對象

名稱:多參數(shù)監(jiān)護儀:型號:eMP10:廠家:深圳邁瑞:編號: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)護儀連接,在監(jiān)護儀的Ⅱ?qū)?lián)上進行心電電壓示值誤差檢定,監(jiān)護儀增益為10mm/mV,標(biāo)準(zhǔn)器輸出電壓為1.0mV、頻率為2.0Hz的

方波信號到監(jiān)護儀。

(2)用醫(yī)用膠管和三通把被檢監(jiān)護儀、袖帶(袖帶扎在一個金屬圓柱體上)、生命體征模擬儀連接起來組成檢定系統(tǒng),檢定時將監(jiān)護儀調(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,讀取監(jiān)護儀示值與生命體征模擬儀示值,被檢監(jiān)護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,C02標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度為5.0%體積百分比,采用C02標(biāo)準(zhǔn)氣體、呼吸率發(fā)生裝置和被檢多參數(shù)監(jiān)護儀的C02模塊搭建好檢定系統(tǒng),記錄監(jiān)護儀讀取的測量結(jié)果,通過氣壓計顯示的大氣壓計算出C02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:6V為電壓測量誤差(%):Vi為監(jiān)護儀心電電壓測量結(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。

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

根據(jù)公式:

由于單次測量為報出結(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0.5mm,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,在該測量點不確定度Urel=1.2%,億=2,按B類評定,Vo的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

在1mV測量點,Vo=1mV,10次測量平均值得Vi=0.977mV,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。

2.4擴展不確定度

2.5驗證

由于MPEV=10%,Ure1≤MPEV,所以符合要求。

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:Ap為靜態(tài)壓力示值誤差:p為監(jiān)護儀靜態(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類方法進行評定。以240mmHg檢定點做詳細(xì)評定,連續(xù)測量10次,測量結(jié)果:241、240、241、241、240、241、241、

241、240、241mmHg。

單次實驗標(biāo)準(zhǔn)差:

實際情況中,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)護儀分辨率不確定度。儀器的最小分辨率刻度為1mmHg,屬均勻分布,采用B類方法進行評定:

因為監(jiān)護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)=0.58mmHg。

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定,因此采用B類方法進行評定。

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

3.3合成不確定度的評定

不確定度分別來源于監(jiān)護儀分辨率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。

3.4擴展不確定度

取包含因子k=2,則相對擴展不確定度為:

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:AD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)護儀的測量重復(fù)性及分辨率。

測量重復(fù)性可以通過重復(fù)測量得到,采用A類方法進行評定。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(對應(yīng)38mmHg,大氣壓為760mmHg的條件下)進行檢定,呼吸率測量點為20次/min,記錄監(jiān)護儀顯示的呼末二氧化碳濃度,在重復(fù)性條件下進行10次測量,測量結(jié)果如表5所示。

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

呼末二氧化碳濃度測量重復(fù)性引入的相對不確定度分量為(n=3):

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

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的準(zhǔn)確度等級[5]。

實驗室氣壓計顯示的大氣壓為769.661mmHg,可以計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)程中對氣壓計準(zhǔn)確度等級的要求是0.1,由此帶來的不確定度分量為:

因此,

4.3合成不確定度的評定

不確定度分別來源于監(jiān)護儀重復(fù)性u(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。

4.4擴展不確定度

取包含因子k=2,則相對擴展不確定度為:

5結(jié)語

以上為多參數(shù)監(jiān)護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。每一位分析者對各分量的理解不同,分析過程會存在差異,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,對環(huán)境影響因素的認(rèn)識不恰如其分或?qū)Νh(huán)境條件的控制不夠完善,對儀表的讀數(shù)存在人為誤差等,都會影響到測量結(jié)果。本文通過認(rèn)真研究分析,為各位一線技術(shù)工作者提供了該項目分析方法的可靠依據(jù)。