医用呼吸机做临床前验证,流量校准用Alicat流量计该怎么接、怎么测?量程和精度怎么选才够用?
这个问题我们这两年遇到过好几次,最近一次是某高校实验室做呼吸机样机的临床前验证,来找我们配流量校准方案。他们的需求很典型:呼吸机潮气量设定范围 50~800 mL,呼吸频率 10~40 次/分,吸呼比 1:1.5~1:3,要验证输出流量和设定值的一致性。我们按下面的步骤帮他们搭了
这个问题我们这两年遇到过好几次,最近一次是某高校实验室做呼吸机样机的临床前验证,来找我们配流量校准方案。他们的需求很典型:呼吸机潮气量设定范围 50~800 mL,呼吸频率 10~40 次/分,吸呼比 1:1.5~1:3,要验证输出流量和设定值的一致性。我们按下面的步骤帮他们搭了一套。
第一步,先确定测什么量。呼吸机输出是脉动流,不是稳态流。如果只测一个平均流量,会漏掉峰值和波形失真。我们建议同时记录瞬时流量和累计体积,用 Alicat 的质量流量计(带体积流量和累计流量输出)配快速响应模式,采样率设到 1000 Hz 以上,才能把每个呼吸周期的波形抓完整。
第二步,选量程。他们最大潮气量 800 mL,吸气时间最短按 0.5 s 算,峰值流量大概在 96 L/min 左右。我们选了 200 SLPM 的量程,留了一倍余量,避免峰值削顶。这里有个坑:量程选太大,低潮气量段(50 mL)精度会掉。Alicat 的精度是 ±0.8% of reading + ±0.2% of full scale,200 SLPM 满量程下零点误差就有 0.4 SLPM,测 50 mL 潮气量时占比偏高。所以如果低流量段是重点,建议配两台不同量程的,或者用大量程表做粗测、小量程表做低段精测。
第三步,管路连接。呼吸机输出接流量计进气口,流量计出气口接模拟肺或可调阻力阀。注意流量计要靠近呼吸机输出口,中间管路尽量短(我们用了 30 cm 的 22 mm 波纹管),否则管路顺应性会把峰值吃掉。另外压差不能太大,Alicat 流量计压损低,但下游如果接模拟肺,背压会随呼吸周期波动,我们加了一个 0~5 kPa 的差压传感器同步记录,用来修正压力对流量读数的影响。
第四步,气体和温湿度。呼吸机输出的是加温加湿气体,37°C、相对湿度 100%。Alicat 标定基准是 25°C 干空气,直接测湿热气体会偏高 3%~5%。我们的做法是在流量计前加一个冷凝器把气体降到室温饱和,再按 Alicat 的温压补偿功能输入实际温度和湿度做修正。如果不想加冷凝器,就得选带湿度补偿的型号,但精度会打折扣。
什么情况下这套不成立:如果呼吸机是高频振荡模式(频率 > 5 Hz),脉动流频率超出流量计带宽,读数会严重失真,这时候得用热线风速仪或者专门的呼吸机测试仪。另外如果要做的是注册检验,必须用符合 ISO 80601-2-12 的专用测试设备,Alicat 流量计只能做研发阶段的趋势验证,不能替代法规要求的检测。
关于本方案提供方:浙江东德韵海电子科技有限公司,Alicat 艾里卡特流量与压力仪表的国内供货渠道,服务高校、科研院所与工业客户,覆盖材料、化工、能源、生物、环保等方向。提供按工况选型、快速报价、常用型号现货与通讯调试支持。
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