Page 96 - 《中国医疗器械杂志》2025年第2期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2025 年 第49卷 第2期

设 计 与 制 造

和7%的标准CO 气体，对比工装设定值和系统测
2
量值，可得到呼吸率测量范围。测试结果如表2所示。

表2 流量与呼吸率测试结果
Tab.2 Test results of flow and respiration rate
稳定流量范围 误差 呼吸率范围 误差
/（mL/min） /（mL/min） /（次/分） /（次/分）
(a) 呼吸节律工装 (b) 数字流量计 30~200 ±5 ≤150 ±1
(a) Respiratory rhythm tooling (b) Digital flow meter
市面上的微流式产品流量值一般为50 mL/min。
对比可知，本文所提系统采用的调控方法能实现更
小的稳定流量值，且呼吸率计算结果同样满足设计
要求。

4.3.2 测量准确性
根据标准201.12.1.101提出的CO 气体测量准确
2
[10]
(c) 标准CO 2 气体 (d) 恒温试验箱 性要求 ，在30 mL/min的流量下，依次向系统通
(c) Standard CO 2 gas (d) Constant temperature test chamber
入体积分数为0%（空气）、3%、7%、12%、15%、
图13 测试环境 20%的CO 气体，平衡气为氮气（N ），记录10次
Fig.13 Test environment 2 2
测量结果的均值。测试结果如表3所示。
4.2 电气性能测试
表3 准确性测试结果
系统的电源芯片供电电压和噪声水平影响有源 Tab.3 Accuracy test results
[9]
芯片的工作性能及模拟信号的噪声水平 。根据图2 标准气体 测量结果最大 标准准确性 是否满足
所示的系统电源架构，对系统所有关键电源网络节 浓度(%) 偏差绝对值(%) 要求(%) 标准
0 0 ±0.43 是
点进行测试评估，取5次测试的平均电压作为实测
3 0.12 ±0.67 是
值，结果如表1所示。 是
7 0.21 ±0.99

表1 关键电源网络节点测试数据 12 0.33 ±1.39 是
Tab.1 Key power network nodes testing 15 0.51 ±1.63 是
电源网络节点 目标值/V实测值/V误差(%)纹波峰峰值/mV 20 0.79 ±2.03 是

模拟电源 5.0 5.009 0.18 6 由此可见，在CO 体积分数为0~20%的范围
2
红外光源 5.7 5.707 0.1 11 内，本系统的测量偏差在±1%以内，且不同浓度
红外传感器 1.25 1.256 0.48 5
差压传感器 3.3 3.311 0.33 18 CO 测量准确性的测试结果均优于标准要求，满足
2
抽气泵与电磁阀 5.0 5.072 1.44 83 设计要求。

其他数字器件 3.3 3.352 1.58 87 4.3.3 测量准确性漂移

可见，对于红外光源、红外传感器等对电源噪 根据标准201.12.1.101.2提出的测量准确性漂移
[10]
声较为敏感的电路部分，电压误差均在0.5%以内， 要求 ，在30 mL/min的流量下，向系统持续通入
纹波峰峰值均在20 mV以内，电源性能表现良好； 体积分数为7%的CO 气体，每3 h记录一次数据，
2
共采集3次，观察测量结果的漂移情况。测试结果
其他数字器件对电源噪声的敏感度相对较低，为兼
顾成本，本文适当放宽了对这类器件的电源设计要 如表4所示。

求，最终结果同样满足需求。 表4 准确性漂移测试结果（%）

Tab.4 Accuracy drift test results (%)
4.3 系统性能测试

标准气体 不同时间下的测量值 最大 标准
4.3.1 流量与呼吸率 浓度 0 h 3 h 6 h 偏差 要求
采用SIERRA SmartTrak100数字流量计、呼吸
7 7.26 7.30 7.31 0.31 ±0.99
节律工装对系统的可控稳定流量范围和呼吸率测
量范围进行测试。将气路连通数字流量计，在恒 可见，测试结果符合标准要求，表明本系统在
定的环境条件下，可测得不同气泵抽气速率下的 长时间工作状态下具有较好的测量稳定性。

流量数据；将气路连通呼吸节律工装，设置工装 4.3.4 上升时间与系统总响应时间
以不同的呼吸率交替通入体积分数为0%（空气） 上升时间和系统总响应时间与系统外部滤水采

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