盐雾环境对心电图机关键性能参数的影响*

许一航 李岩峰 袁 蕾 王 朝 戴 丹*

盐雾环境对心电图机关键性能参数的影响*

许一航①李岩峰②袁 蕾①王 朝②戴 丹②*

目的：通过分析研究盐雾环境对心电图机关键性能参数的影响，为提升海上医疗保障能力提供可靠依据。方法：在分析盐雾对卫生装备表面及内部电路板和器件的腐蚀机制基础上，利用4组不同盐浓度恒定应力的加速腐蚀试验，分析心电图机关键性能参数与盐雾浓度的变化关系。结果：随着盐雾浓度的增加，心电图机的技术性能和安全性能有所下降。结论：本研究数据可为提高舰载卫生装备环境适应性提供一定的参考，对降低海上救治平台医疗设备的故障率，充分发挥海上救治平台的救治能力有着重要意义。

盐雾试验；心电图机；腐蚀机制；氯化钠浓度

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

海上救治平台用于承载医疗人员与医疗装备，在海上实施医疗救治任务，担负海上灾害和突发事件救援的医疗保障，在我国对外交往和海上应急救援中的作用巨大［1-2］。然而，海洋环境复杂多变，对海上救治平台所使用的各类医疗卫生装备存在较大的影响。海洋环境对各种设备的危害性取决于盐雾、湿度、霉菌和温度的共同作用，其中盐雾的影响极大，这种恶劣的自然环境必然会对海上救治平台卫生装备产生不良影响［2-3］。因此，研究当前卫生装备在海洋环境中的可靠性，了解盐雾环境对卫生装备作用的规律，对改进舰载卫生装备性能，提高其对环境的适应性和使用可靠性非常重要［4-5］。心电图机是卫生装备的典型代表，在海上救治平台极其常见，且地位重要。而由于海洋环境的特殊性，使其容易发生故障，危害性除经济损失外更严重的是可能导致危害伤病员的生命［6］。

本研究利用盐雾试验模拟海洋大气中的盐雾环境，对心电图机进行人工加速腐蚀试验，分析研究盐雾环境对心电图机关键性能参数的影响，为进一步研究海洋环境对海上救治平台医疗卫生装备的影响提供依据。从而为提升海上救治平台医疗保障能力，降低舰载医疗设备的故障率奠定基础。

1 盐雾腐蚀机制

大气中盐雾的出现与分布和气候环境条件及地理位置有着密切的关系。海洋环境中的盐雾，其组成与海水相似，对设备的腐蚀主要是其中的大量氯离子［7-9］。对金属的腐蚀是以电化学方式进行，其机制基于原电池腐蚀。

1.1 盐雾的电化学腐蚀过程

（1）在电极的阳极上，金属由于负电性强（标准电极电位低）容易失去电子而变为金属阳离子，并以水化离子的形式进入溶液，同时将相当的电子留在金属（Me）中（公式1）。

（2）在电极的阴极上，留在阴极金属中的剩余电子，被氧去极化，还原并吸收电子，成为氢氧根离子（公式2）。

（3）在电解液中，氯化钠解离而生成钠离子（Na+）氯离子（Cl-），部分氯离子、金属离子和氢氧根离子反应成金属腐蚀物（公式3）。

1.2 盐雾对金属的腐蚀作用

除盐雾作为一种电解质加速微电池腐蚀过程外，还因为盐雾溶液中主要腐蚀介质为氯离子，容易穿过金属表面氧化层，进入金属内部，结果使氯离子排挤并取代氧化物中的氧而在吸附点上形成可溶性的氯化物，导致这些区域上的保护膜出现小孔，破坏了金属的钝化，加速了金属腐蚀。

2 试验样品和方法

2.1 试验样品、分组和预处理

试验样品选取4台同一型号为ECG-1206、性能参数相近的三道数字心电图机（日本光电），分为4组。擦拭样品机，保持清洁；根据国家计量检定规程JJG1041-2008“数字心电图机检定规程”对其耐极化电压、噪声及共模抑制比等关键性能参数进行测量；考虑到盐雾可能对心电图机内部电路造成短路、腐蚀等影响，根据国家医药行业标准YY1139-2000“单道和多道心电图机”测量输入阻抗；根据国家标准GB9706.1-2007“医用电气设备第一部分：安全通用要求”，对患者漏电流和电介质强度等安全性能进行检测。

2.2 试验方法及步骤

（1）试验方法采用国家军用标准GJB150.1A-2009“军用装备实验室环境试验方法第11部分：盐雾试验”的相关规定，基本技术参数范围：温度（35±2）℃，盐浓度的pH值为6.5～7.2，盐雾的沉降率保持在1～3 ml/（80 cm2·h），样品摆放为水平方向，持续时间使用交替进行的24 h喷盐雾和24 h干燥两种状态，共96 h（2个喷雾湿润阶段和2个干燥阶段）［10］。

（2）清除表面污物，在箱内35 ℃预热2 h，4组不同的是ωNaCl分别为0.7%、1.5%、3%和5%，试验周期为96 h，共两个周期；周期结束后取出试样，温度为15～35 ℃，相对湿度为≤50%，干燥24 h。

（3）盐雾试验结束后，对各组试验样品的关键性能参数和安全性能进行测量。

3 盐雾试验结果

3.1 心电图机性能参数测试结果

各组关键性能参数的检测，比较实验前后其关键性能参数变化情况，可见耐极化电压下幅度最大允许相对偏差和噪声随着NaCl浓度的升高而增大，共模抑制比和输入阻抗随着NaCl浓度的升高而减小。由此可见，随着盐雾浓度的增加心电图机的性能明显下降。根据国家计量检定规程JJG1041-2008“数字心电图机检定规程”和国家医药行业标准YY1139-2000“单道和多道心电图机”的相关规定，耐极化电压下幅度最大允许相对偏差为±5%，噪声≤20µV，共模抑制比各导联≥89 dB，输入阻抗≥2.5 mΩ［11-12］。试验结果表明，当NaCl浓度水平为5%时，各关键性能参数已经不在规定范围之内，见表1。

由表1数据得到的心电图机各主要性能参数盐雾试验前后随NaCl浓度的变化趋势图（如图1所示）。

表1 心电图机盐雾试验前后性能参数测试结果

表2 各组心电图机电气安全性能检测结果

图1 心电图机各主要性能参数随盐雾浓度的变化示图

图1显示，耐极化电压下幅度最大允许相对偏差、噪声与盐雾浓度大致呈正相关，共模抑制比、输入阻抗和盐雾浓度大致呈负相关。在盐雾浓度较高时，各关键性能参数变化较明显。

3.2 心电图机电气安全性能检测结果

本试验提示，随着盐雾浓度升高，一旦盐雾侵入心电图机内部，心电图机电路板可能产生短路、腐蚀等问题，进而影响关键性能参数。同时研究其电气安全性，根据国家标准GB9706.1-2007“医用电气设备第一部分：安全通用要求”相关规定，患者漏电流容许值为5 mA，电介质强度为无闪络、无击穿［13］。各组心电图机电气安全性能检测结果见表2，在高盐雾浓度下试验后的心电图机安全性受到很大影响。

4 结论

本研究通过心电图机样本在不同盐度下的盐雾环境腐蚀试验，分析了心电图机关键性能参数的变化，试验结果表明，随着盐雾浓度的增加心电图机的技术性能和安全性能均有所下降。试验过程中显示，当盐雾浓度升高之后，各项关键性能参数下降很明显，其可能与试验样品腐蚀速度有关［8］。海洋环境下的盐雾等因素所造成腐蚀性环境，对心电图机具有很强的破坏性，尤其当盐粒沉积到表面及内部电路板和器件上会迅速加以腐蚀，进而严重影响心电图机在舰载环境下的使用可靠性。在执行“和谐使命-2013”任务前对各医疗设备的运行情况进行监测中，并出现心电图机发生故障不能正常使用的情况［14-15］。

本研究可对舰载卫生装备的盐雾防护提供参考。在舰载卫生装备中可选择耐腐蚀材料做装备的外壳，利用三防涂料形成外保护层，装备表面尽可能减少对外暴露的缝隙与孔洞等措施，避免盐雾侵入卫生装备的内部，以减少对内部电路板的腐蚀。现代海上医疗卫生装备的发展趋势要适应多种保障需求，增强装备耐受海洋恶劣环境的适应性能是亟待应对的技术问题［16-18］。而不断提高舰载卫生装备环境适应性，降低海上救治平台卫生装备的故障率，方能更加充分地发挥海上救治平台救治能力，为海上救治平台的发展夯实基础。

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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

全军医学科技青年培育项目（10QNP124）“海上医疗救治平台卫生装备技术保障方案研究”

①第三军医大学生物医学工程系 重庆 400038

②总后卫生部药品仪器检验所 北京 100071

*通讯作者：WFL3067@163.com

许一航，男，（1992- ），本科在读。第三军医大学生物医学工程系，从事海上救治平台医疗设备技术保障方向研究。