多参数监护仪检定装置不确定度评定

郑冬梅

（崇左市计量测试研究所，广西 崇左 532200）

1 概述

1.1 检定依据

《多参数监护仪》（JJG 1163—2019）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：3225012。

该器具的最大允许误差如表1所示。

表1 器具最大允许误差[1]

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10 mm/mV，标准器输出电压为1.0 mV、频率为2.0 Hz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，CO2标准气体浓度为5.0%体积百分比，采用CO2标准气体、呼吸率发生装置和被检多参数监护仪的CO2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CO2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：δV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[3]。

（1）测量点：被检监护仪增益为10 mm/mV，标准器输出电压为1.0 mV、频率为2.0 Hz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。

表2 输入量Vi测量结果

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0.5 mm，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%，k=2，按B类评定，Vo的标准不确定度为：

在1 mV测量点，Vo=1 mV，10次测量平均值得Vi=0.977 mV，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。

表3 标准不确定度一览表

2.4 扩展不确定度

2.5 验证

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：Δp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240 mmHg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、241 mmHg。

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1 mmHg，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）=0.58 mmHg。

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=0.10 kPa（0.75 mmHg），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。

表4 标准不确定度一览表

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：ΔD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[4]。

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38 mmHg，大气压为760 mmHg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。

表5 输入量D测量结果 单位：mmHg

测量平均值为38.19 mmHg，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0.1 mmHg，其引入的不确定度分量为：

故u（D）=max{ua（D），ub（D）}=0.37 mmHg。

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769.661 mmHg，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：

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。

表6 标准不确定度一览表

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。