醫用氧氣計量器的研究與應用

宮蕾

煙臺市計量所 山東煙臺 264003

吸氧是手術患者、急危重癥患者重要的治療手段之一，在臨床上應用非常廣泛。醫用氧氣計量器是患者從供氧站吸氧時的計量器具。長期以來，醫院一直使用浮子式流量計，其缺點是：①計量不準確，流量隨供氧站壓力的變化而變化。②流量顯示不直觀。③只能測量實時流量，不能記錄累積數量。④不能自動記錄吸氧開始時間、結束時間、總時間等。因此，在治療中由于給氧時間與流量無客觀記錄，病歷中無法記錄客觀數據，既不利于醫生了解醫囑執行情況，也不利于吸氧的收費，甚至出現患者或家屬對吸氧收費產生疑問而導致醫療糾紛。對此，部分專家或科研單位對醫用氧氣計量器進行了改進或智能化設計[1]。

1 供氧終端氧氣計量器的研制

研制了“數顯式醫用氧氣流量/ 時間計量器”，應用于患者臨床吸氧計量。該計量器包括硬件系統和軟件系統兩大部分。硬件系統總體結構設計有：供氧裝置、電磁閥、手動調節閥、流量傳感器、氧氣輸出管道及濕化瓶、A/D 轉換器、鍵盤按鈕、蜂鳴器、單片機、LCD 顯示器、熱敏打印機、面罩或鼻導管等。軟件系統設計主要包括：患者信息設置程序、時間參數計量程序、中斷吸氧處理程序、電磁閥控制程序、氧流量計算程序、吸氧總量累計程序、顯示程序、數據打印程序。數顯式醫用氧流量/ 時間計量器的主要特點：①采用微小氣體流量測定元件，計量準確。②采用數字式顯示裝置，示值準確。③采用單片機開環控制系統，能夠根據醫囑對給氧流量、給氧時間及給氧總量進行統計顯示，最大限度地實現計量準確，提高供氧站的使用效率及準確率，為保證治療的有效性提供了技術保障。④計量器采用雙路一體式設計，即通過對不同氣體通路的設計，在一臺計量器上，可以顯示相鄰兩個患者的吸氧參數，從而節約配置成本（根據臨床需要，也可以只開啟一個通道，用于一個患者的吸氧）。⑤信息能顯示、能打印、能保存，具有很大的臨床應用價值。研制的“病員吸氧用氧氣用量計” 是通過在原有珠式流量計的柱體兩側，利用其管體透明、流量珠子遮光的特性，附加紅外線電檢測裝置檢測流量珠子的位置，并將流量細分，轉換為數字流量值，并由單片機程序，將流量按時間積算，得到氧氣用量，同時實時產生吸氧起止時鍵盤中斷程序三部分組成。這種單片機便攜式氧氣用量計，數字顯示患者的吸氧耗用量、吸氧時間、吸氧流量、吸氧起止時刻等參數，操作簡便、使用靈活、價格低廉。研制的“智能吸氧裝置”，由氧氣瓶或其它供氧設備、步進電機（控制氧氣流量）、步進電機驅動器、加濕器、濕度控制器、流量計、流量傳感器（監視氧氣流量）、A/D 轉換器、功能按鍵、蜂嗚器、交直流電源變換器、直流變壓器、單片機AT89S51、儲氣囊、觸動開關、面罩等組成。本智能吸氧裝置系統可在幾十毫秒內完成對各物理量的采集、數據的分析處理和控制的輸出工作，實時監控氧氣濃度、氧氣流量和濕度，監視患者呼吸狀態。設計的“醫用氧氣流量計量器”，有調節閥的入氣口與一個密封氣室連接，在密封氣室內放置有壓力傳感器，壓力傳感器通過A/D 轉換器與一個單片機連接，單片機的輸出端連接一個顯示器，在密封氣室壁上設有限流孔作為氧氣的輸出端[2]。限流孔設有多個孔徑，孔徑的大小約0．1-10mm。顯示器設有瞬時流量顯示器和累計流量顯示器。壓力傳感器與A/D 轉換器之間設有鎖緊環。本設計精度高、體積小、操作簡便，對氧氣的流量計量準確，減少了患者和醫院之間由于計量不準確而引發的爭議。

2 供氧系統氧氣計量器的研制

醫院患者輸氧系統已廣泛采用管道集中輸氧，輸氧量尚無適當的測量手段，天津大學研制的氧氣流量測量系統填補了這一空白。技術原理及工藝流程：采用浮子式流量測量原理、無電式檢測探頭、單片計算機技術。準確度：2．5%-4．0%，最小傳感器測量范圍：2-10L/min。研制了一套集病區氧氣流量測量、遠程自動抄表、流量數據處理、自動計費結算、打印報表等功能為一體的系統。該系統采用氣體質量流量計作為計量裝置，運用PLC（電力線通信）技術實現遠程集中抄表，通過后臺管理軟件實現醫用氣體分區計量的遠程自動抄表、計費管理及數據分析[3]。

3 檢測設備與方法

3.1 檢測設備

我區的軍隊醫學計量二級站、三級站均采用全軍生物力學醫用熱學計量測試研究總站自行研制、開發的FBM-3 型氧氣流量計檢定儀（以下簡稱“檢定儀”）。該檢定儀適用于醫院各種類型浮標式氧氣吸入器的檢定或檢測，同時也可作為標準器用于其他場所的氧氣流量計檢測或標定。

3.2 檢測方法

主要依據JJG913-1996《浮標式氧氣吸入器檢定規程》，同時還充分考慮了醫院浮標式氧氣吸入器的實際使用情況。

3.3 檢定項目

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；吸入器的流量計是否透明，是否影響讀數，玻璃管的內壁是否清潔；浮標上下移動是否靈活、運動是否平穩；流量調節閥松緊是否適宜等。

②工作壓力檢查：吸入器高壓部分壓力不低于10MPa，當氧氣流量為10L/min 時，壓力表指示壓力應在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，保壓20s，吸入器各連接部位涂以無脂皂水進行觀察，不應出現漏氣現象。

④吸入器流量計檢定：流量計1、5、10L/min 三個點的示值誤差不應超過±4%。

⑤安全閥排氣壓力檢查：可選項。

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

4 結語

通過兩年來的檢定工作，對我區醫用氧氣流量計有了一些較為直觀地認識，對一些廠家的產品質量有了一定的了解。通過檢定工作，既拓寬了醫院醫學計量室的職能作用，為醫院選擇供貨商提供了依據，又避免了不合格的醫用氧氣流量計流入臨床，減少了醫療事故、醫患糾紛的發生，這是計量工作的又一無形效益的體現。