2003 年(nián) JJF1107-2003《測量人體溫度的(de)紅(hóng)外體溫計(jì)校準(zhǔn)規(guī)範》頒(bān)布實施,2008 年 GB/T21417.1- 2008《醫用(yòng)紅外(wài)體溫計 第1 部分:耳腔式》頒布實施,2016 年JJF1577-2016 《紅(hóng)外(wài)耳溫計(jì)型式評價大綱(gāng)》頒(bān)布實施,2019 年 JJG1164-2019《紅外耳溫(wēn)計檢定規程》頒布實施(shī),共(gòng)同構成了耳溫計檢定(dìng)、校準(zhǔn)、計量器具型式評價(jià)試驗(yàn)和產(chǎn)品檢驗的(de)技術文(wén)件體係。
本文從檢定項目和檢定(dìng)裝置等方麵,詳細解釋檢定規程(chéng)具(jù)體條款製定過程中對若幹(gàn)技術問題的處理方法。
耳溫計直接的測量結(jié)果就是(shì)耳道溫度(dù)。輸出測量(liàng)結果時(shí),數(shù)據處理單元(yuán)將對(duì)測量(liàng)目標(耳道和鼓膜組合體)的發射率偏離 1 進行數學修正。但(dàn)長期以來人們習慣(guàn)采用腋下(xià)溫度(dù)或口腔溫度表征人體(tǐ)溫度,製(zhì)造商可(kě)能對(duì)測量結果(guǒ)的輸出方式再次(cì)進行調整,將測量結果(guǒ)顯示為“腋下(xià)溫(wēn)度”、“口腔溫(wēn)度” 或其他(tā)的(de)人(rén)體部位對(duì)應(yīng)的溫度。在這種調(diào)整中,耳溫計的(de)數(shù)據處理單元將引入人體不同(tóng)部位的(de)溫度差異(yì)修正(zhèng)。目前這種修正(zhèng)沒(méi)有(yǒu)標(biāo)準數學模型可采用(yòng), 通常由耳溫計製造商(shāng)通過試驗(yàn)方法獲(huò)得或引用相關文獻數據,不同(tóng)產品的修(xiū)正模(mó)型存在較大差異(yì)。基於耳溫計產品的這種工(gōng)作方式,GB/T21417.1-2008 中對耳溫計準確度的管理(lǐ)采(cǎi)用了“實驗室(shì)驗證”和“臨床驗證”兩(liǎng)類檢驗相結合的方式(shì),即實驗室條(tiáo)件下(xià)檢驗耳溫計在(zài)不同(tóng)溫濕(shī)度(dù)環(huán)境、機械環境下(xià)的(de)“實驗室誤差”和在臨床條件下檢驗“臨床(chuáng)重複性(xìng)”和“臨(lín)床偏差”。實驗室條件對(duì)耳溫計的檢驗數據反映的是耳溫計作為測量儀器(qì)的基本特(tè)性。在耳溫計產品(pǐn)說明書(shū)標示的“準(zhǔn)確(què)度(dù)為 ±0.2℃,使(shǐ)用環境為 16℃ ~35℃,濕(shī)度≤ 85%RH”,應(yīng)理(lǐ)解為在環境(jìng)為(wéi)16℃ ~35℃和環境濕度≤ 85%RH 的條(tiáo)件下,耳(ěr)溫計的單次測量的實驗室誤差均滿足 ±0.2℃。
在 JJG1164-2019 中, 將(jiāng)“ 實(shí)驗室誤差” 作為檢(jiǎn)定項目,並要求在 35℃ ~42℃範圍內,耳溫計的實驗(yàn)室誤差應不超過 ±0.2℃,這一計量特性要求與 GB/T21417.1 保(bǎo)持一致,同時考慮了醫療機(jī)構對(duì)耳(ěr)溫計性(xìng)能的期望。被檢耳溫計在任一檢(jiǎn)定(dìng)溫度點(diǎn)的任何單次測量(liàng)獲得的實驗誤差均滿足 ±0.2℃要求時(shí),被檢耳溫計合(hé)格。這個合格判定(dìng)方法與 JJF1577- 2016 和 GB/T21417.1 保持一致。
檢定時環境溫度控(kòng)製在 18℃~ 28℃範圍(wéi)內, 與依據 JJF1107-2003 進行耳溫計(jì)校準時(shí)控(kòng)製的環境溫度(dù)相同。依據 JJF1577-2016 進行耳溫計的新產品型(xíng)式(shì)評價或依據 GB/T21417.1-2008 開展產品檢(jiǎn)驗時,則應在(zài)環境溫度下(xià)限、環境(jìng)溫度上限和濕熱環境條件下(xià)分(fèn)別檢(jiǎn)驗(yàn)耳溫計(jì)的實驗室誤差。
各標(biāo)準和各廠商(shāng)的最大允(yǔn)許誤差不統一。JJG1164-2019 規(guī)定(dìng)的最大允許誤差是(shì)根(gēn)據國家標(biāo)準對醫用耳(ěr)溫計應用提出的統一要求。其合格與否是對這一應(yīng)用要求的符合性(xìng)判定,而(ér)非采用具體產品最大允許誤(wù)差的判定。
實驗室(shì)誤差定義(yì)為測試(shì)模式下,紅外(wài)耳溫(wēn)計示值與黑體溫度之差。測試模式也稱為校準模式,是耳溫計的一種(zhǒng)特定的工作狀態或(huò)方(fāng)式,在該模式下耳(ěr)溫(wēn)計輸出結果(guǒ)未(wèi)包含人(rén)體部位溫度修(xiū)正。實驗室誤差必須在測試模式下進行,測試(shì)模式的設置方法在產品(pǐn)說明(míng)書(shū)中(zhōng)有明確描述。當產品說明(míng)書中沒有相(xiàng)關信息時,應谘(zī)詢製造商獲得準確的校準(zhǔn)模式設定方法。
JJG1164-2019 規定耳溫計檢定裝置由耳溫計黑體空腔、液體恒(héng)溫槽、標準溫度計及配套電測儀表組成。黑體(tǐ)空腔處於液體(tǐ)恒溫槽(cáo)工作區,通過(guò)對(duì)液體恒溫槽(cáo)工作區工質的(de)溫(wēn)度控製實現黑體(tǐ)空(kōng)腔的溫度控製。黑體空(kōng)腔溫度使用標準器測(cè)量的(de)液體(tǐ)工質溫度來表征。裝置結(jié)構如圖 1 所示。
耳溫計黑體空腔是檢定裝置的關鍵組(zǔ)件,在(zài)JJG1164-2019 附(fù)錄 A 中給出了標準(zhǔn)耳溫計黑體空腔(型(xíng)號(hào) NIM G2)結構(gòu)、尺寸和明確的製作(zuò)工藝(yì)要求。黑體(tǐ)空(kōng)腔(8 ~ 14)μm 波長範圍發(fā)射率(lǜ)應不低(dī)於0.999,開(kāi)口(kǒu)直徑為(8 ~ 10)mm。美國標準 ASTM E1965-98(2016)《間歇(xiē)測定病人體溫用紅(hóng)外(wài)溫(wēn)度計標準(zhǔn)規 範》(Standard Specification for Infrared Thermometers for Intermittent Determination of Patient Temperature) 和歐洲標(biāo)準 EN 12470-5 Final (E) 2003《醫用溫度計 - 第(dì) 5 部分:紅外耳(ěr)溫計性能要求(qiú) 》(Clinical thermometer-part 5:Performance of infra-red ear thermometers with maximum device) 也發布了耳溫計黑體(tǐ)空腔(qiāng)的結構尺(chǐ)寸及工藝要求,如圖 2 所(suǒ)示,這兩款耳溫計空腔在我國耳溫計生(shēng)產企(qǐ)業和計量技(jì)術機構都(dōu)有應用。受(shòu)空腔發射率(lǜ)直接(jiē)測(cè)量水平不理(lǐ)想的限製(zhì),規程製定中采用亮度溫度比對實驗確定 NIM G2 空(kōng)腔與和 ASTM 和(hé) EN 標準推薦的(de)空腔三者間的差異,用以驗證 NIM G2 空腔(qiāng)技術要求(qiú)的合理性。試驗數據表(biǎo)明,采用 ASTM 空腔和NIM G2 空腔複(fù)現的(de)亮度溫度沒有差異。與 ASTM 空腔相比,NIM G2 空(kōng)腔的尺寸小(xiǎo),空(kōng)腔底部(bù)圓錐頂角角度(dù)(120°)相對於 ASTM 空(kōng)腔的 36.4°更容易加工(gōng),材料成本(běn)低(dī)和加工難度小是 NIM G2 空腔的(de)優點。EN 空腔複現亮(liàng)度溫(wēn)度(dù)比 NIM G2 低 0.01℃。雖(suī)然0.01℃在數值上(shàng)與亮溫比(bǐ)較器的顯示分辨力相當, 但結合比對實驗的重(chóng)複性考慮,EN 空腔發射(shè)率偏低概率比較高,建議謹慎采用 EN 空腔(qiāng)設(shè)計。在計量標準考核中,可采(cǎi)用裝置亮溫比較(jiào)方(fāng)法驗(yàn)證裝(zhuāng)置複現量值(zhí)能力,建議在計量(liàng)標準複查考核周期中間開展(zhǎn)一次亮(liàng)溫比對能力驗證。
液槽工作(zuò)區域的尺寸應能容納耳溫(wēn)計(jì)黑體空腔並(bìng)保證標準溫度計(jì)浸沒深度不小於 200mm。液槽的溫(wēn)度穩定(dìng)性不超過 0.010℃ /10min,溫(wēn)度均勻性(xìng)優於 0.020℃。恒(héng)溫液槽的(de)測(cè)試(shì)方法可參考恒溫槽(cáo)技術性能測試規範,但(dàn)在測量時使用(yòng)溫度計的選擇上需要特(tè)別注意,對(duì)於工作區域上表(biǎo)麵與恒溫液槽(cáo)液麵距離較小(比如 3cm)的情況(kuàng)下,應(yīng)采(cǎi)取適宜的(de)溫度傳感器,並采取措施(shī)減(jiǎn)小溫度計(jì)套管或導線熱損失對溫度計測量(liàng)結果的影響。
檢(jiǎn)定(dìng)裝(zhuāng)置采用(yòng)二等及(jí)以上等級的標(biāo)準鉑電阻溫度計作為標(biāo)準溫度計,主要原因為標準鉑(bó)電阻溫度計優(yōu)異(yì)的(de)穩定性、成(chéng)熟的檢定技術(shù),以及在多數省級計量技術機(jī)構都具備二等標準鉑(bó)電阻溫度計的檢定能力,相對(duì)完善成熟的量值溯源體係能(néng)夠實現主標準(zhǔn)器(qì)的穩(wěn)定可靠溯(sù)源。
電測儀表(biǎo)用於(yú)測量(liàng)標準鉑電阻溫(wēn)度計的電阻值。JJG1164-2019 中提出電(diàn)測儀表四線製(zhì)電阻(zǔ)測量功能的(de)最大允許誤差折算成溫度不超過 ±0.010℃。這(zhè)個數值是(shì)考慮(lǜ)了標準溫度計的測量不確定度的實際需要和八位半商用數字(zì)表的(de)技術指標提出的。
綜上所述,JJG1164-2019 提(tí)供(gòng)了明確的耳溫計檢定裝置實現方案。采用這樣(yàng)的技術處理是為了提高裝置各(gè)性能參數評價可行(háng)性,充分(fèn)利用現(xiàn)有成熟計量器(qì)具(jù)以及(jí)量值溯源體係中完(wán)善環節保證(zhèng)量值(zhí)溯源的(de)可靠性(xìng)。JJG1164-2019 規定的耳溫計檢(jiǎn)定裝置複現量值的擴展不(bú)確(què)定度約為 0.04℃。與(yǔ) JJF1107-2003 相比(bǐ),JJG1164-2019 對計(jì)量標準的計量特性要(yào)求更為(wéi)嚴格和(hé)明確,可滿(mǎn)足 JJF1107-2003、JJF1577-2016 和(hé) GB/T21417.1-2008 對標準(zhǔn)器的(de)相關要求(qiú)。
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權威專家解讀JJG1162-2019《醫用電子(zǐ)體溫計檢定(dìng)規程》
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本文刊發於《中國計量》雜誌(zhì)2020年第3期 作者:中國計量科學研究院 柏成玉