鹽霧環(huán)境對心電圖機關(guān)鍵性能參數(shù)的影響*

許一航 李巖峰 袁 蕾 王 朝 戴 丹*

鹽霧環(huán)境對心電圖機關(guān)鍵性能參數(shù)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(huán)境對心電圖機關(guān)鍵性能參數(shù)的影響，為提升海上醫(yī)療保障能力提供可靠依據(jù)。方法：在分析鹽霧對衛(wèi)生裝備表面及內(nèi)部電路板和器件的腐蝕機制基礎(chǔ)上，利用4組不同鹽濃度恒定應(yīng)力的加速腐蝕試驗，分析心電圖機關(guān)鍵性能參數(shù)與鹽霧濃度的變化關(guān)系。結(jié)果：隨著鹽霧濃度的增加，心電圖機的技術(shù)性能和安全性能有所下降。結(jié)論：本研究數(shù)據(jù)可為提高艦載衛(wèi)生裝備環(huán)境適應(yīng)性提供一定的參考，對降低海上救治平臺醫(yī)療設(shè)備的故障率，充分發(fā)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(yī)療人員與醫(yī)療裝備，在海上實施醫(yī)療救治任務(wù)，擔負海上災(zāi)害和突發(fā)事件救援的醫(yī)療保障，在我國對外交往和海上應(yīng)急救援中的作用巨大［1-2］。然而，海洋環(huán)境復(fù)雜多變，對海上救治平臺所使用的各類醫(yī)療衛(wèi)生裝備存在較大的影響。海洋環(huán)境對各種設(shè)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(huán)境必然會對海上救治平臺衛(wèi)生裝備產(chǎn)生不良影響［2-3］。因此，研究當前衛(wèi)生裝備在海洋環(huán)境中的可靠性，了解鹽霧環(huán)境對衛(wèi)生裝備作用的規(guī)律，對改進艦載衛(wèi)生裝備性能，提高其對環(huán)境的適應(yīng)性和使用可靠性非常重要［4-5］。心電圖機是衛(wèi)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(huán)境的特殊性，使其容易發(fā)生故障，危害性除經(jīng)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?zāi)M海洋大氣中的鹽霧環(huán)境，對心電圖機進行人工加速腐蝕試驗，分析研究鹽霧環(huán)境對心電圖機關(guān)鍵性能參數(shù)的影響，為進一步研究海洋環(huán)境對海上救治平臺醫(yī)療衛(wèi)生裝備的影響提供依據(jù)。從而為提升海上救治平臺醫(yī)療保障能力，降低艦載醫(yī)療設(shè)備的故障率奠定基礎(chǔ)。

1 鹽霧腐蝕機制

大氣中鹽霧的出現(xiàn)與分布和氣候環(huán)境條件及地理位置有著密切的關(guān)系。海洋環(huán)境中的鹽霧，其組成與海水相似，對設(shè)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?yōu)榻饘訇栯x子，并以水化離子的形式進入溶液，同時將相當?shù)碾娮恿粼诮饘伲∕e）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(yīng)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(zhì)加速微電池腐蝕過程外，還因為鹽霧溶液中主要腐蝕介質(zhì)為氯離子，容易穿過金屬表面氧化層，進入金屬內(nèi)部，結(jié)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(qū)域上的保護膜出現(xiàn)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(yù)處理

試驗樣品選取4臺同一型號為ECG-1206、性能參數(shù)相近的三道數(shù)字心電圖機（日本光電），分為4組。擦拭樣品機，保持清潔；根據(jù)國家計量檢定規(guī)程JJG1041-2008“數(shù)字心電圖機檢定規(guī)程”對其耐極化電壓、噪聲及共模抑制比等關(guān)鍵性能參數(shù)進行測量；考慮到鹽霧可能對心電圖機內(nèi)部電路造成短路、腐蝕等影響，根據(jù)國家醫(yī)藥行業(yè)標準YY1139-2000“單道和多道心電圖機”測量輸入阻抗；根據(jù)國家標準GB9706.1-2007“醫(yī)用電氣設(shè)備第一部分：安全通用要求”，對患者漏電流和電介質(zhì)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(huán)境試驗方法第11部分：鹽霧試驗”的相關(guān)規(guī)定，基本技術(shù)參數(shù)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(xù)時間使用交替進行的24 h噴鹽霧和24 h干燥兩種狀態(tài)，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(nèi)35 ℃預(yù)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(jié)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(jié)束后，對各組試驗樣品的關(guān)鍵性能參數(shù)和安全性能進行測量。

3 鹽霧試驗結(jié)果

3.1 心電圖機性能參數(shù)測試結(jié)果

各組關(guān)鍵性能參數(shù)的檢測，比較實驗前后其關(guān)鍵性能參數(shù)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(jù)國家計量檢定規(guī)程JJG1041-2008“數(shù)字心電圖機檢定規(guī)程”和國家醫(yī)藥行業(yè)標準YY1139-2000“單道和多道心電圖機”的相關(guān)規(guī)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(lián)≥89 dB，輸入阻抗≥2.5 mΩ［11-12］。試驗結(jié)果表明，當NaCl濃度水平為5%時，各關(guān)鍵性能參數(shù)已經(jīng)不在規(guī)定范圍之內(nèi)，見表1。

由表1數(shù)據(jù)得到的心電圖機各主要性能參數(shù)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(shù)測試結(jié)果

表2 各組心電圖機電氣安全性能檢測結(jié)果

圖1 心電圖機各主要性能參數(shù)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(guān)，共模抑制比、輸入阻抗和鹽霧濃度大致呈負相關(guān)。在鹽霧濃度較高時，各關(guān)鍵性能參數(shù)變化較明顯。

3.2 心電圖機電氣安全性能檢測結(jié)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(nèi)部，心電圖機電路板可能產(chǎn)生短路、腐蝕等問題，進而影響關(guān)鍵性能參數(shù)。同時研究其電氣安全性，根據(jù)國家標準GB9706.1-2007“醫(yī)用電氣設(shè)備第一部分：安全通用要求”相關(guān)規(guī)定，患者漏電流容許值為5 mA，電介質(zhì)強度為無閃絡(luò)、無擊穿［13］。各組心電圖機電氣安全性能檢測結(jié)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(jié)論

本研究通過心電圖機樣本在不同鹽度下的鹽霧環(huán)境腐蝕試驗，分析了心電圖機關(guān)鍵性能參數(shù)的變化，試驗結(jié)果表明，隨著鹽霧濃度的增加心電圖機的技術(shù)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(guān)鍵性能參數(shù)下降很明顯，其可能與試驗樣品腐蝕速度有關(guān)［8］。海洋環(huán)境下的鹽霧等因素所造成腐蝕性環(huán)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(nèi)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(huán)境下的使用可靠性。在執(zhí)行“和諧使命-2013”任務(wù)前對各醫(yī)療設(shè)備的運行情況進行監(jiān)測中，并出現(xiàn)心電圖機發(fā)生故障不能正常使用的情況［14-15］。

本研究可對艦載衛(wèi)生裝備的鹽霧防護提供參考。在艦載衛(wèi)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(wèi)生裝備的內(nèi)部，以減少對內(nèi)部電路板的腐蝕?，F(xiàn)代海上醫(yī)療衛(wèi)生裝備的發(fā)展趨勢要適應(yīng)多種保障需求，增強裝備耐受海洋惡劣環(huán)境的適應(yīng)性能是亟待應(yīng)對的技術(shù)問題［16-18］。而不斷提高艦載衛(wèi)生裝備環(huán)境適應(yīng)性，降低海上救治平臺衛(wèi)生裝備的故障率，方能更加充分地發(fā)揮海上救治平臺救治能力，為海上救治平臺的發(fā)展夯實基礎(chǔ)。

［1］管柏林.“和諧使命-2010”任務(wù)的實踐與啟示［J］.中華航海醫(yī)學與高氣壓醫(yī)學雜志，2011，18（1）：1-3.

［2］劉海博，袁蕾，李振彪，等.海上救治平臺醫(yī)療設(shè)備保障效能分析［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2015，12（6）：15-18.

［3］魯遠曙，左衛(wèi).東南沿海氣候條件對電子設(shè)備的影響及環(huán)境適應(yīng)性對策［J］.環(huán)境監(jiān)測與分析，2004，1（3）：46-51.

［4］任景梅.海上軍用產(chǎn)品的腐蝕及其防腐措施［J］.環(huán)境技術(shù)，1995（5）：23-25.

［5］張喜.船用自動化儀表在高鹽霧環(huán)境下的抗腐蝕能力及應(yīng)用［J］.機械研究與應(yīng)用，2013，26（5）：99-101.

［6］王明剛，毛英軍，魏立，等.環(huán)境因素對艦載衛(wèi)生裝備性能影響的研究［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2014，35（7）：85-87.

［7］電子科學院主編.電子設(shè)備三防技術(shù)手冊［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2000：25-26.

［8］董言治，周曉東，沈同圣，等.艦船設(shè)備鹽霧防護及實驗技術(shù)研究進展［J］.腐蝕科學與防護技術(shù)，2004，16（1）：29-32.

［9］梁成浩.金屬腐蝕學導論［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1999：126.

［10］鄧國華，夏越美，劉鳳吉，等.GJB150.1A-2009.軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第11部分：鹽霧試驗［S］.廣州：信息產(chǎn)業(yè)部電子第五研究所，2009：1-6.

［11］寧銓，王懷都，孫巖峰，等.JJG543-2008.心電圖機檢定規(guī)程［S］.內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古自治區(qū)計量測試研究院，2008：1-12.

［12］許金茆，馬奎庭.YY1139-2000.單道和多道心電圖機［S］.上海：上海醫(yī)療器械高技術(shù)公司，2000：1-14.

［13］俞西萍，何駿，何愛琴，等.GB9706.1-2007.醫(yī)用電氣設(shè)備第一部分：安全通用要求［S］.上海：上海市醫(yī)療器械檢測所，2007：31-40.

［14］戴丹，王朝，王之，等.醫(yī)院船船載醫(yī)療設(shè)備故障情況統(tǒng)計與分析［J］.中國醫(yī)學裝備，2014，11（2）：98-99.

［15］王之，戴丹，郭瑞，等.醫(yī)院船衛(wèi)生裝備技術(shù)保障現(xiàn)狀與對策［J］.中國醫(yī)學裝備，2014，11（4）：73-75.

［16］欒振濤，王曉波，韓敏，等.海上醫(yī)療衛(wèi)生裝備的現(xiàn)狀與探討［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2011，32（12）：82-83.

［17］戴丹，王之，廣永恒，等.GE Cardioserv除顫監(jiān)護儀質(zhì)量控制與應(yīng)用［J］.中國醫(yī)學裝備，2014，11（3）：36-38.

［18］尹輝，劉軼寧，余潤澤，等.海上醫(yī)療衛(wèi)生裝備的管理方法［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2011，32（12）：86-87.

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(yī)學科技青年培育項目（10QNP124）“海上醫(yī)療救治平臺衛(wèi)生裝備技術(shù)保障方案研究”

①第三軍醫(yī)大學生物醫(yī)學工程系 重慶 400038

②總后衛(wèi)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(yī)大學生物醫(yī)學工程系，從事海上救治平臺醫(yī)療設(shè)備技術(shù)保障方向研究。