呼吸机测试仪范文（精选4篇）
呼吸机测试仪 第1篇
1 呼吸机主机性能检测
呼吸机主机性能检测主要包括呼吸机电气安全测试及通气性能检测。
(1) 电气安全测试:主要是完成在正常、电源地线开路和电源极性颠倒等情况下机壳对地漏电流的测试。电气安全测试按照浙江省质量控制标准每年做一次, 且有记录, 并根据呼吸机使用年限, 适当增加检测频率。
(2) 呼吸机通气性能检测:包括通气性能的静态测试 (Static Testing) 与动态测试 (Dynamic Testing) 。
(1) 性能测试仪器:我院使用的是FLUKE公司的VT plus气流分析仪, 其压力动态测量范围 (0~20) ±0.05k Pa、流量动态测量范围 (0.5~180) L/min±2.5%, 可以检测呼吸机的流量 (吸气流速F、潮气量VT、分钟通气量VMin) 、压力 (气道峰压PPeak、平台压PPause、平均气道压力PAirway、PEEP) 、时间 (呼吸频率f、吸气时间Tinsp、上升时间Trise、吸呼比I:E) 三类参数。有的还可以测量气源压力和流量, 带屏幕或配电脑的还可以分析吸气波形 (方波、正弦、加速、减速波) , 附带电化学氧传感器测量氧浓度功能的 (需标准气定标) , 还可以测量呼吸机输出气体的氧浓度, 但对流量触发水平VTrig.-Level、压力触发水平PTrig.-Level、同步响应时间TTrig. (触发延时) 等参数测试尚无法完成, 也不能分析通气模式, 报警功能的检查也需要手动完成。
(2) 通气性能的静态测试:其静态指标是指在标准模拟肺下测得的各项通气参数的范围和允差指标, 但也包括许多环境和振动试验的条件、测试方法及参数等, 医院里没有办法或没有必要像产品鉴定时那样对每一项指标都进行检测, 只能对一些与通气功能有关的指标进行检测, 通常厂家在技术资料里也给出了这些指标, 参数的允差也是性能测试时判断该项参数是否符合临床要求的最大允许误差极限, 根据厂家给出的这些静态指标进行的测试叫性能符合性测试, 可在一定程度上反映呼吸机的基本性能, 通常适合于简单的质量控制、科室呼吸机使用前的常规检查 (OVP) 或性能状况良好的新呼吸机的测试, 但对安装后的验收测试、旧机器和故障维修后的测试或年度周期检定的测试, 则需连接动态模拟肺和测试仪进行动态性能测试。呼吸机通气性能静态测试参数如表1所示。
(3) 通气性能的动态测试:不仅从安全和质量控制角度, 从临床角度也需要对呼吸机进行动态测试, 因为上呼吸机的病人胸肺参数是不同的, 即使同一个病人在病情发展的不同阶段也是变化的, 用标准模拟肺只能模拟一项气道阻力和顺应性, 不能全面反映呼吸机性能的动态指标, 即使在定容模式下, 通气量的设定值与实际输出值也是不一样的, 而且随R和C改变而改变, 虽然采用了比例积分微分 (PID) 流量伺服和补偿控制技术使其能对各种病人保证通气量, 但也只能是在一定的通气范围内。经实际测试分析, 多数呼吸机在C=50 (m L/cm H2O) , R=20 (cm H2O/L/s) 和C=20 (m L/cm H2O) , R=50 (cm H2O/L/s) 的模拟肺参数下, 通气量要减小5%~20%, 这对病人来说是很不利的, 尤其是便携呼吸机和气体传输部分老化的旧呼吸机, 使用前更有必要实测其动态通气性能。测量时, 先把模拟肺参数C调至最大, R调至最小, 分别设定呼吸机的流量参数 (定容模式) 和压力参数 (定压模式) , 再调整模拟肺参数, 分别测得呼吸机实际输出流量和压力的改变情况, 这样可以画出流量—压力曲线, 其斜率是呼吸机的等效内阻。定容通气时, 呼吸机等效内阻越大越好, 定压通气时, 等效内阻越小越好, 以此来评价呼吸机动态特性。测试仪和动态模拟肺的另外一个用处是可以帮助医护人员培训呼吸机的操作, 从而避免了在病人身上练习和调试机器;在给病人上呼吸机前, 也可以用其模拟病人胸肺系统的状况试调出合适的机械通气参数。
为了推行呼吸机的性能测试, 有必要争取将之列入国家医学计量强检项目和自主开发呼吸机性能测试仪和动态模拟肺, 从而为其质量控制提供计量保障打下基础, 为国内医工部门呼吸机选型装备、维修提供检测依据、方法和技术手段。
2 呼吸机外围设备的质量控制
呼吸机不仅系统主机质量控制重要, 其外围设备如湿化器、压缩机甚至是气体分析仪的质量控制也非常重要。据不完全维修统计, 仅电源、气源和湿化器等外围设备的故障发生率约占70%, 这同样严重影响了呼吸机系统的性能。
(1) 电源的质量控制:一些医院因供电条件不好或认识不足, 给呼吸机配了稳压器。根据我们的经验, 通常呼吸机对电源的要求是不高的, 一般在180~260V的电压范围均可, 配稳压器后, 反而25%以上的故障出在稳压器上, 后经对全院电源环境连续监测, 得出不必配稳压器的结论, 撤掉稳压器后, 因电源而引发的故障至今未出现过。如果空气源依靠压缩机单机供气, 供电不稳会影响压缩机的工作, 此时最好也不要配稳压器, 应下功夫改造电源 (安装隔离变压器或者采用UPS供电) 。
(2) 气源的质量控制:呼吸机气源条件的优化是非常重要的, 如果正压空气不洁、除水效果不好或空气、氧气气源压力偏低、明显不平衡或断气是呼吸机长期稳定运行的最大隐患。早期人们为了降低床边压缩机的噪声而采用膜片式压缩机, 因膜片的寿命非常短, 致使压缩机故障率非常高, 后来更新为活塞式压缩机, 电源线路上无保险管, 但有过热保护装置, 如果通风口滤网每周均清洗并定期更换压缩泵进气口过滤器或海绵, 可平均无故障运行5000h (换一次活塞环后, 可以再运行约5000h) , 这样故障率会明显降低, 如果全部改为中心供双气, 空气压缩机组采用性能优良的产品, 能较好地除水、过滤和稳压输出, 有自动切换和备用机组及良好的监测功能, 可使因气源而引发的故障趋于零。如果气源条件无法短时间内优化, 应该在呼吸机空气入口处加装气水分离器, 可以减少一部分故障和保护主机贵重的传感器元件的损坏。如果呼吸机空气入口处的微孔铜塞因灰尘腻住, 需要及时更换, 否则只要压缩空气管路里有一滴水进入, 立即会因阻力增大而发生气源故障及报警, 而且会使呼吸机输出O2浓度高于设定的达10%以上, 这在呼吸机没有吸气氧浓度监测的情况下是非常危险的。
(3) 湿化器的质量控制: (1) 湿化器性能要求。湿化器的构造必须使病人、操作者和周围环境都无危险, 且必须具有相当坚固和抗腐蚀性的能力, 以承受可能遇到的机械应力、热、冷、麻醉气体、湿度、消毒, 而不会降低其安全可靠性。自动控温湿化器水温范围至少为37~65℃, 且可调, 控温允差±5℃;湿化器在发生故障引起超温时, 必须有报警或保护装置。所以, 湿化器维修检测主要测试其控温性能, 一般采用铂电阻温度计 (不确定度为0.1℃) 检测和定标比较方便。 (2) 湿化器的维护方法。湿化罐部分在每个病人用前要清洗、消毒一次, 消毒时各接头之间要分解开, 同时更换滤纸, 长期使用的可每周消毒湿化罐和更换滤纸一次, 以保证湿化效果。如长期不更换或忘记装滤纸, 湿化器会出现低温报警, 此时要更换滤纸, 且需关掉电源后再重新开机。温度传感器探头要在病人管道转接接头内插牢, 接到Y型头附近的吸气端 (不要接在吸呼公共端, 如此可以防止病人呼出气体干扰温度监测和控温功能) , 且旋转匹配接头使测温头尽量在管道内上方头朝下的方位, 以防水蒸气聚集影响测温。湿化器进出口有明显标记, 一般湿化罐侧方为呼吸机混合气体出口, 中心位置为湿化气体出口, 应避免将湿化器接到呼气回路上或反接。对于靠气流跨水湿化的如反接, 会把水压到病人回路, 对于不跨水的反接会使湿化效果大大降低, 影响吸痰和肺泡气体交换。
3 结束语
呼吸机应用管理和质量控制是个系统工程问题, 涉及到临床、医学工程部门、医疗管理部门和医院管理制度等方方面面, 既需要有专业的呼吸治疗师和高水平的临床工程师作技术支持, 也需要在医疗制度、装备保障、安全管理和人员培训方面予以重视。希望通过本文的抛砖引玉, 激发读者。
参考文献
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呼吸机测试仪 第2篇
近年来, 消防员在深入建筑物内部执行火情侦查、内攻和搜救任务过程中因迷失、受伤、被困等原因导致所佩戴的自给正压式空气呼吸器 (以下简称空气呼吸器) 气瓶中空气耗尽, 引发窒息或烟气吸入, 造成消防指战员死亡的事件不断发生。例如, 2013年1月1日, 浙江某地在扑救一起大跨度、钢结构厂房火灾中, 3名战斗员在撤退过程中迷失方向, 因空气耗尽全部牺牲[1]。2013年10月11日, 北京某地在扑救一起大型商场火灾中, 2名指挥员进入火场侦查, 在迷失方向后被坍塌的楼板砸伤, 空气耗尽后全部牺牲[2]。
对遇险消防员迅速实施二次救援是目前减少消防员火场伤亡的重要措施。如果消防员在迷失、受伤、被困或空气呼吸器低压装置起鸣后能延长空气呼吸器气瓶中空气的使用时间, 就能为二次救援赢得极其宝贵的时间, 为成功获救创造条件[3]。
R式呼吸法 (Reilly Emergency Breathing Technique, R-EBT) 是一种有效地延长空气呼吸器使用时间的呼吸方法, 能够为消防员等待外部救援赢得宝贵的时间[4]。但我国公安消防部队灭火救援业务训练大纲中并未列入此项内容, 基层消防官兵从未开展过相关训练。因此, 有必要加强R式呼吸法训练及相关制度的研究, 规范消防员火场避险行动程序, 系统化地开展实战化专项训练, 切实提高火场遇险消防员的生存机率。
1 R式呼吸法
1.1 R式呼吸法的产生
R式呼吸法是由美国新泽西州瑞支伍德 (Ridgewood) 市消防局教官Kevin J.Reilly于2008年发明的一种空气呼吸器延时技术 (Emergency Breathing Technique) , 其目的在于延长空气呼吸器的使用时间、为遇险消防员等待外部救援力量的二次救援赢得时间。
当前, 消防员使用最为普遍的是气瓶容量为6.8 L的空气呼吸器, 标称使用时间为60min (气瓶压力为30MPa) 。但是, 在深入着火建筑物内部执行侦察、内攻、搜救等任务时, 使用时间一般仅为 (15~20) min, 低压报警装置起鸣 (气瓶压力为5.5MPa) 后使用时间仅有3min。如果发生迷失、受伤、被困等意外或空气呼吸器低压报警装置起鸣时, 消防员将面临着空气耗尽的危险, 导致没有足够的时间从着火建筑物内部撤出。这时, 最理智的做法不是左冲右突地寻找可能的出口, 而是尽可能地采取措施、最大限度地延长空气呼吸器的使用时间、等待火场外部救援力量的救援。
美国消防协会 (National Fire Protection Association, NFPA) 自1978年开始追踪建筑火灾扑救过程中非心脏病原因引发的消防员死亡案例。研究发现, 因空气呼吸器气瓶中空气耗尽导致窒息或烟气吸入是引发死亡的首要原因[5]。因此, 美国消防协会专门制订《NFPA1404消防部门呼吸防护训练标准》 (NFPA 1404 Standard for Fire Service Respiratory Protection Training) , 明确要求消防员必须熟练掌握空气呼吸器延时技术, 能够在危急情况下延长气瓶中空气的使用时间[6]。
1.2 R式呼吸法的普及
目前, 康涅狄格州、新泽西州、罗德岛州和纽约等地消防部门已将R式呼吸法纳入消防员“火场生存技能”课程培训大纲, 并制定下发了空气呼吸器管理标准化程序 (Standard Operation Procedure, SOP) , 要求消防员在扑救建筑火灾时必须树立“空气就是生命”的基本理念, 如果遭遇迷失、受伤、被困等危急情况而依靠自身的力量无法脱险时、或空气呼吸器低压报警装置起鸣时, 应立即向指挥员汇报自己的情况和位置, 在指挥员安排已处于待命状态的救援预备组 (Rapid Intervention Team, RIT) 展开救援的同时, 遇险消防员则俯卧状伏于地面, 使用R式呼吸法尽量延长气瓶的使用时间[7]。
1.3 R式呼吸法的操作
R式呼吸法的基本步骤是:第一步, 按照正常呼吸深度均匀吸气;第二步, 缓慢地呼气, 将呼出的气流与鼻腔发生磨擦, 发出轻微的“哼-”音, 尽可能将鼻腔内气体完全排出;然后开始下一次呼吸。通常情况下, 消防员自由呼吸时呼吸频率为 (10~15) 次/min, 即一次完整呼吸的持续时间为 (4~6) s。使用R式呼吸法时每次呼吸的间隔时间可达到12 s左右。同时, R式呼吸法在呼气过程中有效地综合了心理调节训练的方法, 可以在某种程度上地帮助消防员恢复平静, 降低心率, 减轻心理压力和呼吸负荷, 达到延长空气呼吸器使用时间的目的。
R式呼吸法作为一种简便易行的空气呼吸器延时技术, 其延时程度受多种因素的影响, 除环境温度、气压、空气呼吸器自身的性能等外部因素外, 与使用者自身关系密切, 包括:
(1) 劳动强度。劳动强度越大, 耗氧量越大, 呼吸频率越快, 对延时效果影响越大。
(2) 身体情况。身体素质越好, 安静时呼吸频率越低, 最大耗氧量越大, 延时效果越好。
(3) 心理素质。过度的兴奋、害怕、紧张或其他情感因素将影响呼吸频率, 并影响延时效果。
(4) 空气呼吸器的使用经验。使用经验越丰富, 面罩与面部的贴合性越好, 对呼吸方式的调控能力越强, 延时效果越好。
(5) 接受培训程度。使用者经过R式呼吸法的专门培训并在各种条件下有意识地进行练习, 则心理稳定性更好, 熟悉程度更高, 延时效果更好[5]。
2 R式呼吸法实地测试
2.1 样本选取
随机选取6名武警学院消防指挥系学员, 年龄20~24岁, 平均身高171cm, 平均体重68kg。受试者系统练习R式呼吸法, 直至佩戴空气呼吸器后使用R式呼吸法每次呼吸间隔时间不低于8s。
2.2 测试过程
2.2.1 自由呼吸方式下空气使用时间测试
将跑步机调至速度为6km/h、坡度为0, 并在整个测试过程中保持不变。
气瓶压力为11MPa。受试者着全套灭火防护装备, 佩戴空气呼吸器, 调整好面罩, 跨立于跑步机上。受试者可自行选择其感觉最舒适的呼吸方式。
空气呼吸器低压报警装置起鸣 (气瓶压力为5.5MPa) 时, 受试者离开跑步机, 俯卧状伏于地面, 直至气瓶中空气耗尽, 即面罩贴在脸上, 记录空气呼吸器报警前、后空气的使用时间 (T1、T2) 。
2.2.2 采用R式呼吸法空气使用时间测试
气瓶压力为11MPa。受试者佩戴空气呼吸器, 调整好面罩, 重新回到跑步机上, 使用R式呼吸法, 以6km/h的速度行走。空气呼吸器低压报警装置起鸣时, 受试者离开跑步机, 俯卧状伏于地面, 直至气瓶中空气耗尽, 记录空气呼吸器报警前、后空气的使用时间 (T'1、T'2) 。测试结果见表1。
2.3 数据分析
1) 无论受试者采用何种呼吸方式, 俯卧状伏于地面较之以6km/h的速度快步行走能更有效地延长空气的使用时间。
速度为6km/h是国内外进行消防员生理机能测试时经常使用的测试速度, 代表了一种较为安全可控的现场环境, 受试者在该速度下的生理负荷相当于中等劳动强度。俯卧状是人体代谢率最低、心理负荷最轻的一种姿态, 是消防员保持平静、保存体力的最佳选择之一。
T1与T'1代表受试者在遭遇迷失、受伤、被困等意外情况时, 快步行走以寻找新的出口时5.5MPa空气的使用时间。T2与T'2代表受试者俯卧状伏于地面、等待救援时5.5MPa空气的使用时间。无论受试者自由呼吸或采用R式呼吸法, 俯卧状伏于地面、等待救援较之快步行走、寻找自救出口更能延长空气的使用时间, 平均可延长3.12min和7.61min, 延长程度达36.46%和72.64% (见表2) 。
2) 无论受试者在跑步机上以6km/h的速度快步行走, 还是俯卧状伏于地面, 采用R式呼吸法均可有效地延长空气的使用时间。
在跑步机上以6km/h的速度快步行走时, 受试者自由呼吸和采用R式呼吸法5.5MPa空气的平均使用时间分别为8.58min和10.51min, 后者平均可延长1.93min, 延长程度达18.44%;俯卧状伏于地面时, 受试者自由呼吸和采用R式呼吸法5.5MPa空气的平均使用时间为11.70min和18.12min, 后者平均可延长6.42min, 延长程度达55.62%, 如图1。
3) 采用R式呼吸法俯卧状伏于地面较之自由呼吸方式下快步行走能更有效地延长空气呼吸器的使用时间。
自由呼吸方式下快步行走去寻找可能的出口时, 5.5MPa空气的平均使用时间为8.58min;使用R式呼吸法俯卧状伏于地面时, 5.5MPa空气平均使用时间为18.12min;平均可延长9.54min, 延长程度达111.07%。
3 R式呼吸法应用分析
测试证明, R式呼吸法是一种有效地延长空气呼吸器使用时间的呼吸方法。但是, R式呼吸法必须反复练习才能运用自如, 而且它只是在一定程度上延长了空气呼吸器的使用时间, 如果没有外部救援力量提供及时、准确的二次救援, 遇险消防员仍无法脱离险境。美国罗莱莫托市消防局局长莫里斯在对诸多救援预备组的救援记录进行统计后发现, 一个训练有素的救援预备组平均可以在 (18~21) min内找到被困消防员, 然后使用所携带的气瓶为其提供洁净的空气。而消防员经过系统培训后, 在空气呼吸器报警后气瓶的使用时间可达到23min以上[8]。因此, 若要R式呼吸法真正取得实效, 必须从制度和训练各个层面精心设计、逐步落实, 才能真正提高消防员火场遇险时的生存机率。
3.1 完善和落实二次救援制度
《公安消防部队作战训练安全要则》已明确要求, 在危险复杂环境中侦察、搜救时, 应按照等量备份 (two in, two out) 的原则设置救援预备组, 用于意外情况下的对遇险消防员的救援或为救援受困公众提供必要的增援[9]。但是, 由于基层警力不足, 二次救援制度并未全面贯彻落实。应进一步完善和落实二次救援制度, 统一救援预备组的装备配备和行动规程, 当消防员深入建筑物内部执行火情侦察、内攻灭火、人员搜救任务时, 由抢险救援攻坚组成员组成救援预备组, 人数不少于进入火场内部消防员的数量;由安全员记录进入火场各小组人员的姓名、承担任务、空气呼吸器的气瓶压力和进入时间, 密切追踪各小组人员的行进路线, 保证至少每2min联络一次, 发现异常或失去联系立即向指挥员报告;救援预备组除携带常规救援工具外, 必须携带备用气瓶和面罩, 充分利用水带、安全绳等救援线索, 按照标准化的行动规程, 迅速、有效地展开救援;在救援预备组进入火场营救遇险消防员的同时, 必须安排新一组的救援预备组在火场外着装待命[10]。
3.2 将R式呼吸法列入《训练大纲》
《公安消防部队灭火救援业务训练大纲》 (简称《训练大纲》) 是指导公安消防部队进行灭火救援业务训练的纲领性文件, 规定着各级、各类消防人员的训练内容和考核标准。目前, 使用空气呼吸器进行的呼吸防护训练仅限于空气呼吸器的原地佩戴以及以掌握不同负荷状态下空气呼吸器的使用时间为目的的测试性训练[11]。应深刻分析近年来消防官兵作战伤亡的案例, 充分重视火场生存技能和空气呼吸器延时技术的重要性, 将R式呼吸法作为火场生存的基本技能纳入训练大纲, 严格规定各级、各类人员 (新兵、士官、警官) 的训练内容和考核标准。各支队根据辖区建筑火灾的特点, 制定详细的训练计划, 规定不同阶段的参训人员、训练内容和训练时间, 保证落实《训练大纲》的要求。
3.3 规范消防员火灾避险行动
在紧急情况下寻找逃生出口是人的本能, 但火灾的危险性和复杂性、空气呼吸器使用时间的限制决定了消防员必须理智地避险, 才能增大火场生存机率。应规范消防员的火场避险行动, 新兵入伍时就要求其树立“救援团队”的概念, 在危急情况下, 不应盲目地、出于本能地进行“自救”, 而应在指挥员的统一指挥下, 作为被救者“等待救援”, 以最大限度地提高自身的生存机率, 避免“救援团队”受损;要求消防员如果遭遇迷失、受伤、被困等危急情况而依靠自身的力量无法脱险时、或空气呼吸器低压报警装置越鸣时, 应立即向指挥员汇报自己的情况和位置, 就近寻找无着火、倒塌等危险的相对安全的空间, 启动自身佩戴的个人报警装置 (Personal A-larm Service System, PASS) , 打开手电筒, 俯卧状伏于地面, 摒弃杂念, 使用R式呼吸法尽量延长气瓶的使用时间, 为救援预备组的二次救援赢得时间。
3.4 开展系统化的实战训练
美国托莱多市消防局副局长约翰科尔曼指出:训练的价值在于允许犯错误而不必为此付出代价;消防员不可能在火场完成只训练过1 h的操作技术, 特别是这一训练是在几个月前进行且此后再也没有练习过[12]。在危急情况下使用延时技术延长空气呼吸器的使用时间应是消防员必备的火场生存技能, 但必须经过在各自情景下反复练习, 才能熟练掌握、运用自如。应制定系统的训练方案, 开展以灭火救援案例导入为背景的实战化训练, 充分结合辖区中队的作战任务特点, 利用各类高层、地下、大跨度及结构复杂的建筑物模拟各种危急场景, 每个月至少安排一次训练。在遇险消防员练习使用R式呼吸法的同时, 救援预备组携带所需装备展开搜救训练。通过高频率的实战化训练, 强化“救援团队”和“等待救援”的理念, 提高消防员心理稳定性, 延长空气呼吸器的使用时间, 提升二次救援能力和火场生存能力, 最大可能地保证消防官兵的职业安全。
摘要：对遇险消防员迅速实施二次救援是目前减少消防员火场伤亡的重要措施。当遭遇迷失、受伤、被困等意外而依靠自身的力量无法脱险、或空气呼吸器低压报警装置起鸣时, 消防员如果能延长空气呼吸器的使用时间, 就能够为外部救援力量的二次救援提供宝贵的时间, 为成功获救创造条件。测试采用自由呼吸和R式呼吸法两种呼吸方式下、在跑步机上以6km/h的速度快步行走和俯卧状伏于地面两种运动状态下5.5MPa空气的使用时间。结果证明, 采用R式呼吸法较之自由呼吸时空气的使用时间更长, 采用R式呼吸法俯卧状伏于地面能更有效地延长空气的使用时间。为了提高火场遇险消防员的生存机率, 应将R式呼吸法作为消防员基本生存技能纳入灭火救援业务训练大纲, 规范消防员火场避险行动程序, 并系统化地开展实战化专项训练。
关键词：消防员,空气呼吸器,R式呼吸法
参考文献
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呼吸机测试仪 第3篇
1 空气呼吸器供气性能测试研究方法
1.1 研究对象和试验者
试验测试选取我国消防部队配备和使用最为普遍的正压式空气呼吸器,气瓶容积为6.8L,气瓶额定最大工作压力为30 MPa。选取军校在校学员40人为试验者,这些人员具备消防装备的使用知识,入学前绝大多数为消防部队一线战斗员,具备消防员的基本身体条件和专业技能,具有一定的灭火救援战斗经验,测试时试验者身体健康状况良好。
1.2 测试方案制定
空气呼吸器性能测试方案主要分为平地测试和攀爬楼梯、扶梯测试两大类,试验者佩戴空气呼吸器,进行穿着战斗服行进、穿着密闭防化服行进、负重、救人等测试,所用测试装备质量如表1所示,具体测试内容如下。
1.2.1 佩戴空气呼吸器平地行进测试
对消防员佩戴空气呼吸器平地行进测试,主要用于测试灾害事故现场消防员在穿着战斗服和密闭防化服情况下平地行进时的空气呼吸器供气性能。
(1)穿着战斗服佩戴空气呼吸器平地行进。模拟一般灾害事故现场消防员佩戴空气呼吸器平地行进的情景,平地行进既模拟了消防员在地面的活动,也模拟了消防员在建筑内部某楼层或隧道、地铁等内部较平坦地面的活动。
(2)穿着密闭防化服佩戴空气呼吸器平地行进。模拟化学灾害事故现场消防员佩戴空气呼吸器平地行进的情景,测试内容与上一个测试方案类似。
(3)穿着战斗服佩戴空气呼吸器平地负重行进。模拟一般灾害事故现场消防员佩戴空气呼吸器平地负重行进的情景,平地负重行进(应佩戴1支消防水枪、手持2盘消防水带)既模拟了消防员在地面铺设水带线路进行灭火救援准备的活动,也模拟了消防员在建筑内部某楼层或隧道、地铁等内部较平坦地面准备水带线路铺设时的活动。
1.2.2 攀爬楼梯、扶梯测试
对消防员佩戴空气呼吸器攀爬楼梯、扶梯进行测试,主要用于测试灾害事故现场消防员在穿着战斗服和密闭防化服情况下攀爬楼梯和扶梯上、下楼时的空气呼吸器供气性能。
(1)穿着战斗服佩戴空气呼吸器攀爬楼梯。模拟一般灾害事故现场消防员佩戴空气呼吸器上、下楼梯的情景;模拟消防员在多层、高层建筑内部穿着战斗服攀爬楼梯上、下楼层的作业活动。
(2)穿着密闭防化服佩戴空气呼吸器攀爬化工装置扶梯。模拟化学灾害事故现场消防员穿着密闭式防化服佩戴空气呼吸器上、下化工装置扶梯的情景,测试内容与上一个测试方案类似。
(3)穿着战斗服佩戴空气呼吸器负重攀爬楼梯。模拟一般灾害事故现场消防员佩戴空气呼吸器负重上、下楼梯的情景;模拟消防员在多层、高层建筑内部穿着战斗服负重(佩戴1支消防水枪、手持2盘消防水带)攀爬楼梯上、下楼层铺设水带线路进行灭火救援准备的活动。
(4)穿着密闭防化服佩戴空气呼吸器负重攀爬化工装置扶梯。模拟化学灾害事故现场消防员穿着密闭式防化服佩戴空气呼吸器负重上、下化工装置扶梯的情景;模拟消防员在化工装置负重(手提1箱堵漏器材箱)攀爬扶梯上、下楼的作业活动。
1.2.3 救助行动测试
对消防员佩戴空气呼吸器救人进行测试,主要用于估算灾害事故现场消防员在单人救人和两人合力救人时的空气呼吸器供气性能。
(1)穿着战斗服佩戴空气呼吸器搀扶救人。模拟灾害事故现场消防员佩戴空气呼吸器平地搀扶救人的情景;模拟消防员穿着战斗服在平地和建筑内部搀扶的活动,此两种形式为消防员单人救助的常见形式。
(2)穿着战斗服佩戴空气呼吸器两人合力救人。模拟灾害事故现场消防员佩戴空气呼吸器平地两人合抬救人和担架救人的情景;模拟消防员在平地和建筑内部两人合力救人的活动,此两种形式为消防员两人合力救助的常见形式,测试内容与上一个测试方案类似,测试时分别同时对两名消防员进行测试。
1.3 数据处理原理
空气呼吸器气瓶中的气源使用的是压缩空气,是将环境中的空气预先加压充装入气瓶内,使用时通过泄压装置将压缩空气压力降低到人正常呼吸压力后供人员使用。按照理想气体状态方程,在温度近似相等的条件下,可以按等温变化原理,压力容器中压力和气量与标准大气压下的压力与气量间的关系式,如式(1)所示。
式中:Va为标准大气压下气体体积;P表为气瓶压力;V容为气瓶容积;Pa为标准大气压,约为0.1 MPa。
某作业活动耗气率关系式,如式(2)所示。
式中:dV为标准大气压下气体耗气率;ΔV为标准大气压下气体耗气量;L为作业距离;n为攀爬楼层数。
某空气呼吸器可供某作业活动最大估计量关系,如式(3)所示。
式中:Vamax为标准大气压下气体最大估计量;k为修正系数。
2 测试结果及分析
2.1 气瓶连续作业条件下的最长供气时间
通过试验测试,空气呼吸器连续作业条件下的最长供气时间与行进速度的规律如图1所示,试验者随着测试行进速度的增加,气瓶最长供气时间不断减小,6.8L气瓶的最长供气时间在静止条件下平均可达135.6min,随着试验者行进速度的增加,最长供气时间数值快速减小,在行进速度增加到2.74 m/s时,气瓶平均最长供气时间已经降低到22.1min。从图1关系曲线分析得出,在正常行进速度(1.5m/s)下,气瓶最长供气时间只有50min左右。
单位时间耗气量与行进速度的关系,如图2 所示。随着测试行进速度的增加,试验者单位时间耗气量不断增大,单位时间耗气量在静止条件下最小,平均仅有0.22MPa/min,随着行进速度的增加,单位时间耗气量逐渐增大,并且增大的幅度不断增加,在行进速度达到2.74m/s时,单位时间耗气量已经达到1.36 MPa/min。从图2关系曲线分析得出,在正常行进速度(1.5m/s)下,单位时间耗气量大约0.6 MPa/min。经测试计算,穿着密闭防化服平地行进速度在0.88~1.70m/s范围内,平地负重行进速度在1.30~2.69m/s范围内,单位时间耗气量与行进速度的关系与图2有近似的规律。
2.2 不同作业条件下的实际供气数据
在不同作业条件下,通过试验测试,平地行进时,在速度基本相同的情况下,试验者的单位时间耗气量随着负重量的增加而增大,负重(25.7kg)行进时,单位时间耗气量是平地行进数值的1.25倍,穿着密闭防化服行进时的单位时间耗气量与负重(25.7kg)行进基本相当;合抬救人与担架救人虽然形式有所差别,但承受质量大体相当(合抬救人中伤者体质量平均为70.3kg,担架救人中假人与担架总质量为69kg),在同等行进速度条件下,单位时间耗气量也基本相同(相差1.9%);搀扶式(单腿受伤,只能一只脚着地,平均体重71.5kg)救人测试中测试出的单位时间耗气量与合抬救人和担架救人数值相差较小,具体数据如图3所示。
2.3 平地行进与攀爬数据比较
平地行进与攀爬楼梯是消防员作业的两种主要方式,通过试验测试,在同等距离(平地行进80m,攀爬8层楼梯行进路程80 m)的条件下,平地行进与攀爬楼梯数据,如图4、图5所示。试验者攀爬楼梯上楼单位时间耗气量是平地行进的2.72倍,下楼梯单位时间耗气量是平地行进的1.87倍,综合计算攀爬楼梯单位时间耗气量是平地行进的2.3倍;负重攀爬楼梯上楼单位时间耗气量是平地负重行进的2.31倍,负重下楼单位时间耗气量是平地负重行进的1.58倍,综合计算攀爬楼梯时单位时间耗气量是平地行进的1.94倍。
负重(25.7kg)平地行进单位时间耗气量是平地行进数值的1.58倍,行进时间差别较小(相差3%),攀爬楼梯单位时间耗气量差别更小(仅相差1%),但作业时间相差较大,下楼与上楼相比用时较短,单位时间耗气量较少,负重攀爬楼梯上楼用时是攀爬楼梯上楼用时的1.43倍,负重攀爬下楼用时是攀爬下楼用时的1.21倍,综合计算负重攀爬楼梯是攀爬楼梯用时的1.33倍。尽管负重量存在差异,经试验测试,攀爬扶梯与攀爬楼梯对比,在攀爬时间略长的条件下单位时间耗气量仍大于攀爬楼梯对应数值。
2.4 不同因素对供气性能的影响
心理因素也是影响使用者呼吸频率快慢的重要因素,在实战中战斗员普遍较平时紧张,导致心率升高,较平时会有显著变化。通过测试,在同等距离(平地行进80m,攀爬8层楼梯行进路程80m)的条件下,平地行进与攀爬楼梯时试验者心率变化程度相比较关系,如图6所示。以平地测试前心率测量均值为基础值(设为1),平地和攀爬楼梯测试结束时的心率值均大于1;平地行进与攀爬楼梯相比,攀爬测试结束时心率数值均高于平地测试对应数值,综合计算,平地行进和攀爬楼梯结束后心率值分别增加3% 和28%,负重后测试分别增加18% 和32%,数据表明负重后心率值增加程度均有所增大。
3 结论
结合灾害事故现场消防员实战条件,对空气呼吸器在不同作业条件下的供气性能进行了实验测试,通过测试得出以下结论。
(1)空气呼吸器(气瓶6.8L)供气时间随使用者作业条件、行进速度、紧张等多因素变化,静止条件下使用供气时间最长,随着试验者行进速度、作业量、紧张程度的增大,供气时间快速减少,正常行进速度(1.5m/s)下试验者的单位时间耗气量约为0.6 MPa/min,在速度大于1.5m/s行进速度时气瓶连续供气时间将低于50min。
(2)在紧急状态下进行负重行进、攀爬楼梯等作业时,经测试平均气瓶最长供气时间只有40min左右。消防员在灾害事故现场进行作业时一般强度都较高,负重后作业气瓶最长供气时间会更短,实战中消防员作业时间普遍较长,为保护自身安全,提高处置效率,在不影响正常作业前提下,应配置备用气瓶或备用气源。
(3)救人是消防部队进行抢险救援工作的首要任务,无论是单兵救助还是两人合力救助,负重量增大后,消防员单位时间耗气量增长显著,试验测试中3种救人条件下的单位时间耗气量数值均大于1 MPa/min,气瓶满气状态下连续供气时间均不足30min。
(4)平地和攀爬楼梯是消防部队作业的主要方式,两者对比,同等条件下消防员攀爬楼梯用时更长,单位时间耗气量更大,气瓶最长供气时间更短。为便于实战估算,同等距离攀爬楼梯单位时间耗气量可以参照平地行进数值2倍计算。
消防员在灾害事故现场使用空气呼吸器进行作业时的实际情况比较复杂,多种作业形式穿插其中,同一消防员往往从事侦查、破拆、救人、灭火等多种作业形式,加之现场情况各异,笔者研究的测试方法所得出的结果能否对实战提供良好的数据参考还需进一步验证。
参考文献
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呼吸机测试仪 第4篇
为此,我们基于热力学第一定律(恒压条件热能传递)研制开发一套热能转化测试装置,实现医用呼吸道湿化器测试系统模块化,以解决比焓无法直接测量的问题,同时还可整合多种测试模块,实现湿化器动静态温度测试、湿化输出量测试等功能。
1 系统组成
本测试系统由6个模块组成,分别为:静态温度测试模块,动态温度测试模块,湿化系统输出量测试模块,患者口显示温度精度测试模块,预热时间测试模块,比焓测试模块(图1)。
2 实现
本测试系统通过空气压缩机驱动湿化器正常工作,使湿化器模拟配合呼吸机使用时的空气流通,采集温度数据输送至单片机系统进行比较分析,取可用数值进行配比计算,计算结果可反馈至控制系统调节湿化器的流量,取得各种不同条件下热能输出数据(图2)。
2.1 静态温度测试
测试医用呼吸道湿化器水罐内的温度,即本系统中T4传感器所测温度。
2.2 动态温度测试
测试各种组合条件下的患者连接端口温度,即本测试系统中T6、T7传感器所测温度。
2.3 湿化系统输出量测试
为了保证上呼吸道被旁路后仍有理想的呼吸通道湿化效果,湿化器需提供额外可损失的热量和湿气,因此对湿化器的输出量加以最小限制。此项测试考察最不利条件下湿化器的输出能力,测试连接见图3。
2.4 患者口显示温度精度测试
测试患者口气体温度的显示值与实际被测温度的误差。
2.5 预热时间测试
测试湿化器到达设定温度所需的时间。
2.6 比焓测试
(1)采样输入数据:湿化罐出口处温度t1和患者口温度td。(2)流量信号开关量输出。见图4。
YY0786-2010《医用呼吸道湿化器呼吸湿化系统的专用要求》附录CC.1给出了比焓的具体计算过程,不再赘述。本测试系统的比焓测试模块涵盖了YY0786-2010中规定的测试条件组合,依次根据下列条件进行设定:(1)湿化系统在无气流情况下工作较长时间后,忽然增加流速。在无气流情况下打开湿化系统,并保持30 min,然后调整气流至随机文件中规定的最低持续流速。再用随机文件中规定的最高持续流速进行重复测试。(2)湿化系统稳定工作后,短时中断气流,同时保持湿化系统开启。湿化系统开机后先以随机文件推荐的最低流速进行工作,直至被测气体温度达到设定温度(预热)。关闭气流3 min。调整流速至随机文件中规定的最低持续流速。再按照随机文件规定的平均流速和最高持续流速进行重复测试。(3)流速在随机文件中推荐的限度内大范围变化。先打开湿化系统并以随机文件推荐的最低流速进行工作,直至被测气体温度达到设定温度(预热)。调整气流至随机文件规定的最高持续流速。重复这个测试,在最高持续流速状态下稳定后调整至最低持续流速。
3 总结
本测试系统依据YY0786-2010《医用呼吸道湿化器呼吸湿化系统的专用要求》设计,可方便快捷地进行湿化器多个参数的测试,实现了试验数据的自动采集、记录、计算,最终可显示存储测试结果,联机打印,极大地提高了医用呼吸道湿化器相关项目的测试效率。
参考文献
[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.YY 0786-2010医用呼吸道湿化器呼吸湿化系统的专用要求[S].北京:中国标准出版社,2012.
