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全球呼吸器需求孔急 台「呼吸器國家隊」Can Help

COVID-19(新冠肺炎)分輕症、中症、重症,臨床表現包含發燒、乾咳、倦怠、呼吸急促、肌肉痛、頭痛、喉嚨痛、腹瀉、嗅覺或味覺喪失或異常,也因此全球興起了醫療用呼吸器的需求。對此,工業技術研究院國家度量衡標準實驗室量測技術發展中心副執行長藍玉屏表示,呼吸器的流量設計、壓力校正、使用方法,都有一定的標準,也需要定期維護。

呼吸器需要藉由呼吸器分析儀校正,而呼吸器分析儀也需要實驗室的絕對標準來校正。蔡騰輝攝

正確、長時間治療 有賴呼吸器流量和壓力標準調校

為了幫呼吸困難的病患交換氣體,讓動脈血中含有適當氧氣進行新陳代謝,同時將二氧化碳排出體外,呼吸器控制氣體流量與壓力,搭配閥件,進以切換作動時序、呼吸頻率、潮氣容積,進而輔助患者呼吸,更重要的是越來越多系統能同時監測使用者的吸入氧氣濃度,完成細膩治療的目的。

目前呼吸器使用呼吸器分析儀(Ventilator Tester)進行確效,確保提升呼吸器臨床診斷的準確度,才能改善氣體交換效率與降低併發症狀,藍玉屏表示,也因此公正準確的實驗室校正呼吸器分析儀,就是用來確保呼吸器提供正確計量的氧氣、空氣流量進入肺部。

工業技術研究院量測技術發展中心企畫與推廣組產業策略推動部經理王仁杰分析,因應疫情發展,政府已籌組「呼吸器國家隊」,國家度量衡標準實驗室(NML)同時協助建置完成可使用純氧或空氣,進行校正呼吸器分析儀的流量標準系統,讓各界能在使用時,更有完整的計量標準供追溯,最終確保每一台呼吸器分析儀的準確度落於±1%的標準內。

工業技術研究院國家度量衡標準實驗室量測技術發展中心同仁,示範呼吸器分析儀校正流程。蔡騰輝攝

呼吸器應用原理與流量校正

藉由微電腦系統控制的呼吸器,搭配兩段流量、四段壓力來調控病人所需的呼吸量,關鍵參數包括時間、流量、壓力、潮氣容積。計算上,「每分鐘通氣量」等於「呼吸頻率」乘以「潮氣容積」。呼吸器的調校需要使用呼吸器分析儀,準確性需求約為±1%;正壓呼吸器的壓力工作範圍約5~55cmH2O,相當於0.5~5.5kPa。

國家度量衡標準實驗室(NML)為當地原級流量最高標準,而低壓氣體流量校正系統的工作標準件校正範圍為0.002~300L/min,不確定度0.10~0.13%,分別追溯至兩套原級標準系統,F06管式校正器及F12壓力容積溫度時間校正器。

壓力校正系統的工作標準件校正範圍在0.001~700kPa,不確定度0.25~32Pa,分別追溯至3套壓力標準系統,P01汞柱壓力量測系統、P06雷射干涉式微壓原級標準系統、P04氣壓量測系統。

流量校正系統採用標準流量計法,工作標準件為音速噴嘴或層流式流量計,與被校件(以呼吸器分析儀為例)串聯校正,計算「標準值」與「器示值」即得「器差」。這壓力校正系統使用「比較校正法」,利用高壓鋼瓶為壓力源,搭配「工作標準件」控制壓力,將此壓力施於待校件(以呼吸器分析儀為例),比較標準值與器示值即得「器差」。

呼吸器流量校正追溯鏈(圖一)。工研院

呼吸器壓力校正追溯鏈(圖二)。工研院

延伸閱讀:疫情推升呼吸器需求 微型化與使用者介面愈發關鍵

蔡騰輝

DIGITIMES電子時報智慧醫療主編蔡騰輝Mark Tsai
專注研究智慧醫療產品技術服務導入場域時,所遇到的困難癥結與如何克服要點。
精通中英德語,熱愛挑戰與Swing Dance。
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