鹽霧環(huán)境對(duì)心電圖機(jī)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(duì)心電圖機(jī)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(duì)心電圖機(jī)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(duì)衛(wèi)生裝備表面及內(nèi)部電路板和器件的腐蝕機(jī)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(yàn)，分析心電圖機(jī)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(jī)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(duì)降低海上救治平臺(tái)醫(yī)療設(shè)備的故障率，充分發(fā)揮海上救治平臺(tái)的救治能力有著重要意義。

鹽霧試驗(yàn)；心電圖機(jī)；腐蝕機(jī)制；氯化鈉濃度

［First-author’s address］ The Third Military Medical University， Chongqing 400038， China.

海上救治平臺(tái)用于承載醫(yī)療人員與醫(yī)療裝備，在海上實(shí)施醫(yī)療救治任務(wù)，擔(dān)負(fù)海上災(zāi)害和突發(fā)事件救援的醫(yī)療保障，在我國對(duì)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(duì)海上救治平臺(tái)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(duì)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(huì)對(duì)海上救治平臺(tái)衛(wèi)生裝備產(chǎn)生不良影響［2-3］。因此，研究當(dāng)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(duì)衛(wèi)生裝備作用的規(guī)律，對(duì)改進(jìn)艦載衛(wèi)生裝備性能，提高其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性和使用可靠性非常重要［4-5］。心電圖機(jī)是衛(wèi)生裝備的典型代表，在海上救治平臺(tái)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(jì)損失外更嚴(yán)重的是可能導(dǎo)致危害傷病員的生命［6］。

本研究利用鹽霧試驗(yàn)?zāi)M海洋大氣中的鹽霧環(huán)境，對(duì)心電圖機(jī)進(jìn)行人工加速腐蝕試驗(yàn)，分析研究鹽霧環(huán)境對(duì)心電圖機(jī)關(guān)鍵性能參數(shù)的影響，為進(jìn)一步研究海洋環(huán)境對(duì)海上救治平臺(tái)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(tái)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(jī)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(duì)設(shè)備的腐蝕主要是其中的大量氯離子［7-9］。對(duì)金屬的腐蝕是以電化學(xué)方式進(jìn)行，其機(jī)制基于原電池腐蝕。

1.1 鹽霧的電化學(xué)腐蝕過程

（1）在電極的陽極上，金屬由于負(fù)電性強(qiáng)（標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)入溶液，同時(shí)將相當(dāng)?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(duì)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?yàn)辂}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(jìn)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(diǎn)上形成可溶性的氯化物，導(dǎo)致這些區(qū)域上的保護(hù)膜出現(xiàn)小孔，破壞了金屬的鈍化，加速了金屬腐蝕。

2 試驗(yàn)樣品和方法

2.1 試驗(yàn)樣品、分組和預(yù)處理

試驗(yàn)樣品選取4臺(tái)同一型號(hào)為ECG-1206、性能參數(shù)相近的三道數(shù)字心電圖機(jī)（日本光電），分為4組。擦拭樣品機(jī)，保持清潔；根據(jù)國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG1041-2008“數(shù)字心電圖機(jī)檢定規(guī)程”對(duì)其耐極化電壓、噪聲及共模抑制比等關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行測量；考慮到鹽霧可能對(duì)心電圖機(jī)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(biāo)準(zhǔn)YY1139-2000“單道和多道心電圖機(jī)”測量輸入阻抗；根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB9706.1-2007“醫(yī)用電氣設(shè)備第一部分：安全通用要求”，對(duì)患者漏電流和電介質(zhì)強(qiáng)度等安全性能進(jìn)行檢測。

2.2 試驗(yàn)方法及步驟

（1）試驗(yàn)方法采用國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB150.1A-2009“軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法第11部分：鹽霧試驗(yàn)”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(shí)間使用交替進(jìn)行的24 h噴鹽霧和24 h干燥兩種狀態(tài)，共96 h（2個(gè)噴霧濕潤階段和2個(gè)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(yàn)周期為96 h，共兩個(gè)周期；周期結(jié)束后取出試樣，溫度為15～35 ℃，相對(duì)濕度為≤50%，干燥24 h。

（3）鹽霧試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)各組試驗(yàn)樣品的關(guān)鍵性能參數(shù)和安全性能進(jìn)行測量。

3 鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

3.1 心電圖機(jī)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(jī)的性能明顯下降。根據(jù)國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG1041-2008“數(shù)字心電圖機(jī)檢定規(guī)程”和國家醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY1139-2000“單道和多道心電圖機(jī)”的相關(guān)規(guī)定，耐極化電壓下幅度最大允許相對(duì)偏差為±5%，噪聲≤20μV，共模抑制比各導(dǎo)聯(lián)≥89 dB，輸入阻抗≥2.5 mΩ［11-12］。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)NaCl濃度水平為5%時(shí)，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(jī)各主要性能參數(shù)鹽霧試驗(yàn)前后隨NaCl濃度的變化趨勢圖（如圖1所示）。

表1 心電圖機(jī)鹽霧試驗(yàn)前后性能參數(shù)測試結(jié)果

表2 各組心電圖機(jī)電氣安全性能檢測結(jié)果

圖1 心電圖機(jī)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(duì)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(fù)相關(guān)。在鹽霧濃度較高時(shí)，各關(guān)鍵性能參數(shù)變化較明顯。

3.2 心電圖機(jī)電氣安全性能檢測結(jié)果

本試驗(yàn)提示，隨著鹽霧濃度升高，一旦鹽霧侵入心電圖機(jī)內(nèi)部，心電圖機(jī)電路板可能產(chǎn)生短路、腐蝕等問題，進(jìn)而影響關(guān)鍵性能參數(shù)。同時(shí)研究其電氣安全性，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度為無閃絡(luò)、無擊穿［13］。各組心電圖機(jī)電氣安全性能檢測結(jié)果見表2，在高鹽霧濃度下試驗(yàn)后的心電圖機(jī)安全性受到很大影響。

4 結(jié)論

本研究通過心電圖機(jī)樣本在不同鹽度下的鹽霧環(huán)境腐蝕試驗(yàn)，分析了心電圖機(jī)關(guān)鍵性能參數(shù)的變化，試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著鹽霧濃度的增加心電圖機(jī)的技術(shù)性能和安全性能均有所下降。試驗(yàn)過程中顯示，當(dāng)鹽霧濃度升高之后，各項(xiàng)關(guān)鍵性能參數(shù)下降很明顯，其可能與試驗(yàn)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(duì)心電圖機(jī)具有很強(qiáng)的破壞性，尤其當(dāng)鹽粒沉積到表面及內(nèi)部電路板和器件上會(huì)迅速加以腐蝕，進(jìn)而嚴(yán)重影響心電圖機(jī)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(duì)各醫(yī)療設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測中，并出現(xiàn)心電圖機(jī)發(fā)生故障不能正常使用的情況［14-15］。

本研究可對(duì)艦載衛(wèi)生裝備的鹽霧防護(hù)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(hù)層，裝備表面盡可能減少對(duì)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(duì)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(qiáng)裝備耐受海洋惡劣環(huán)境的適應(yīng)性能是亟待應(yīng)對(duì)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(tái)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(tái)救治能力，為海上救治平臺(tái)的發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

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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(xué)科技青年培育項(xiàng)目（10QNP124）“海上醫(yī)療救治平臺(tái)衛(wèi)生裝備技術(shù)保障方案研究”

①第三軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系 重慶 400038

②總后衛(wèi)生部藥品儀器檢驗(yàn)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(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系，從事海上救治平臺(tái)醫(yī)療設(shè)備技術(shù)保障方向研究。