多参数监护仪检定装置不确定度评定

1概述

1.1检定依据

《多参数监护仪》(JJG2263一2029)检定规程。

1.2环境条件

实验室温度为(20±3)℃,相对湿度不大于70%,无振动和电磁干扰。

1.3检定标准器具

名称:生命体征模拟仪:型号:Prosim8p:厂家:FLUKE:编号:3225022。

该器具的最大允许误差如表2所示。

1.4被检对象

名称:多参数监护仪:型号:eMP10:厂家:深圳迈瑞:编号:AC7-03004706。

1.5检定方法

按规程要求,具体检定方法如下:

(1)生命体征模拟仪与监护仪连接,在监护仪的Ⅱ导联上进行心电电压示值误差检定,监护仪增益为10mm/mV,标准器输出电压为1.0mV、频率为2.0Hz的

方波信号到监护仪。

(2)用医用胶管和三通把被检监护仪、袖带(袖带扎在一个金属圆柱体上)、生命体征模拟仪连接起来组成检定系统,检定时将监护仪调节至静态压力测试模式,由生命体征模拟仪输出标准压力值至需要的测量点,读取监护仪示值与生命体征模拟仪示值,被检监护仪示值减去生命体征模拟仪示值即为所得的示值误差[2]。

(3)标准器呼吸率发生装置的呼吸率设置为20次/min,C02标准气体浓度为5.0%体积百分比,采用C02标准气体、呼吸率发生装置和被检多参数监护仪的C02模块搭建好检定系统,记录监护仪读取的测量结果,通过气压计显示的大气压计算出C02浓度标准值,二者之差为二氧化碳浓度示值误差。

2心电电压示值误差测量结果不确定度

2.1建立数学模型

式中:6V为电压测量误差(%):Vi为监护仪心电电压测量结果(mV):Vo为生命体征模拟仪输出心电电压值(mV)。

由于各输入量之间不相关,即r(Vi,Vo)=0,则合成不确定度可以表示为:

2.2标准不确定度分量的计算

2.2.1输入量Vi的标准不确定度u(Vi)

主要来源:被检监护仪的电压测量重复性和钢直尺分辨率引入的不确定度分量。

(1)测量点:被检监护仪增益为10mm/mV,标准器输出电压为1.0mV、频率为2.0Hz的方波信号到监护仪,在重复性条件下进行10次测量,采用A类方法进行评定,测量结果如表2所示。

根据公式:

由于单次测量为报出结果,电压幅度测量重复性引入的不确定度分量为:

(2)钢直尺的分度值为0.5mm,因此由钢直尺分辨率引入的不确定度分量为:

由于应在u1(Vi)和u2(Vi)中取较大者,因此可以只纳入钢直尺分辨率引入的不确定度:

2.2.2输入量Vo的标准不确定度u(Vo)

根据标准器校准结果,在该测量点不确定度Urel=1.2%,亿=2,按B类评定,Vo的标准不确定度为:

在1mV测量点,Vo=1mV,10次测量平均值得Vi=0.977mV,所以灵敏系数为:

2.3合成标准不确定度

不确定度分别来源于钢直尺分辨率u(Vi)和标准器u(Vo),其具体数值及灵敏系数如表3所示。

2.4扩展不确定度

2.5验证

由于MPEV=10%,Ure1≤MPEV,所以符合要求。

3静态压力示值误差测量结果不确定度

3.1建立数学模型

式中:Ap为静态压力示值误差:p为监护仪静态压力示值:po为无创血压模拟仪输出压力值。

由于各输入量之间不相关,即r(p,po)=0,则合成不确定度可以表示为:

3.2标准不确定度分量的计算

3.2.1输入量p的标准不确定度u(p)

输入量p不确定度的来源是监护仪的测量重复性及分辨率。

(1)测量重复性可通过重复测量得到,采用A类方法进行评定。以240mmHg检定点做详细评定,连续测量10次,测量结果:241、240、241、241、240、241、241、

241、240、241mmHg。

单次实验标准差:

实际情况中,也是以单次测量值作为测量结果,则输入量p的标准不确定度为:

(2)监护仪分辨率不确定度。仪器的最小分辨率刻度为1mmHg,属均匀分布,采用B类方法进行评定:

因为监护仪分辨率引入的不确定度大于测量重复性引入的不确定度,所以输入量p的标准不确定度u(p)=u2(p)=0.58mmHg。

3.2.2输入量po的标准不确定度u(po)

输入量po的不确定度主要来源于标准器不确定度,可根据证书给出的定值不确定度来评定,因此采用B类方法进行评定。

标准器校准结果静态压力不确定度U=0.10kPa(0.75mmHg),故:

3.3合成不确定度的评定

不确定度分别来源于监护仪分辨率u(p)和标准器u(po),其具体数值及灵敏系数如表4所示。

3.4扩展不确定度

取包含因子k=2,则相对扩展不确定度为:

4呼末二氧化碳浓度示值误差测量结果不确定度

4.1建立数学模型

式中:AD为呼末二氧化碳浓度示值误差:D为呼末二氧化碳浓度测量结果:Do为呼末二氧化碳标准值。

由于各输入量之间不相关,即r(D,Do)=0,则合成不确定度可以表示为:

4.2标准不确定度分量的计算

4.2.1输入量D的标准不确定度u(D)

输入量D不确定度的来源是监护仪的测量重复性及分辨率。

测量重复性可以通过重复测量得到,采用A类方法进行评定。按检定规程,采用二氧化碳浓度为5.0%体积百分比的标准气体(对应38mmHg,大气压为760mmHg的条件下)进行检定,呼吸率测量点为20次/min,记录监护仪显示的呼末二氧化碳浓度,在重复性条件下进行10次测量,测量结果如表5所示。

测量平均值为38.19mmHg,利用贝塞尔公式可得单次测量结果的实验标准差为:

呼末二氧化碳浓度测量重复性引入的相对不确定度分量为(n=3):

多参数监护仪的呼末二氧化碳显示分辨率为0.1mmHg,其引入的不确定度分量为:

4.2.2输入量Do的标准不确定度u(Do)

主要来源:示值最大允许误差以及气压计的准确度等级[5]。

实验室气压计显示的大气压为769.661mmHg,可以计算得到呼末二氧化碳浓度标准值为:

根据规程中要求,二氧化碳标准气体浓度最大允许误差为±2%,按照均匀分布,此不确定度分量为:

规程中对气压计准确度等级的要求是0.1,由此带来的不确定度分量为:

因此,

4.3合成不确定度的评定

不确定度分别来源于监护仪重复性u(D)和标准器u(Do),其具体数值及灵敏系数如表6所示。

4.4扩展不确定度

取包含因子k=2,则相对扩展不确定度为:

5结语

以上为多参数监护仪心电电压示值误差、静态压力示值误差、呼末二氧化碳浓度示值误差的不确定度分析,其不确定度均符合开展检定项目需求。不确定度的分析,建立数学模型是关键,然后再根据数学模型确定测量不确定度的来源。每一位分析者对各分量的理解不同,分析过程会存在差异,因此不确定度的分析没有标准答案,比如在测量过程中,对环境影响因素的认识不恰如其分或对环境条件的控制不够完善,对仪表的读数存在人为误差等,都会影响到测量结果。本文通过认真研究分析,为各位一线技术工作者提供了该项目分析方法的可靠依据。