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Patient Monitor and its Application

  • Patient monitor usually is a highly intelligent device,which includes mainframe, display, keyboard, recorderand varies sensors & cables.
  • It integrates functions of measuring, recording and alarming together, which are very important and helpful for patient status analysis.
  • It can measure and record patient’s vital signs of ECG, blood pressure, respiration, temperature, and SpO2 in real time, continuously and non-invasively.
  • It can be widely used in many clinical sites such asoperating room, emergency department, ICU/CCU, etc..
 
 
 

About Pluse Oximeter

 

1. The importance of Oxygen to the human body

  • Oxygen was inspired and get into blood via gases exchange in lung
  • emoglobins ( Hb) were oxygenated and brought the oxygen to the organs cells
  • Hb + O2 = HbO2 (Oxygenation)
  • Arterial blood contains more HbO2 and Venous blood contains less HbO2

2. What is SpO2?

A blood-oxygen saturation reading indicates the percentage of hemoglobin molecules in the arterial blood which are saturated with oxygen. Readings vary from 0 to 100%. Normal readings in a healthy adult, however, range from 94% to 100%.

Blood oxygen saturation = HbO2/(HbO2+Hb)
SaO2--- Arterial blood oxygen saturation
SvO2--- Venous blood oxygen saturation
SpO2--- Pulse oxygen saturation, equals to SaO2
When arterial oxyhemoglobin saturation is measured by an arterial blood gas it is referred to as SaO2. When arterial oxyhemoglobin saturation is measured non-invasively by pulse oximeter, it is referred to as SpO2

 
 
 

History of Pulse Oximeter

  • Oximetry measurements can be traced to the early 1930’s when German investigators used pectrophotometers to research light transmission through human skin. In 1934, one investigator reported measuring oxygen saturation in blood flowing through closed vessels in animals
  • In 1964, a San Francisco surgeon developed a self-calibrating, 8- wavelength oximeter that was marketed by Hewlett Packard in the 1970’s.
  • This system was used in clinical environments but was very large, weighing approximately 35 lbs., and had a bulky, clumsy earpiece.
  • The unit was also very expensive (approximately $10,000.00). However, it did allow for continuous noninvasive monitoring of arterial oxygenation
  • In the early 1970’s, Takuo Aoyagi (Japanese), found that light transmitted through the ear exhibited pulsatile variations. He recognized that it might be able to use the pulsating changes in the light transmission through the ear to measure arterial oxygen saturation.
  • He then went on to develop a pulse oximeter and applied for a Japanese patent.
  • At the same time, another Japanese researcher with Minolta was working on the same concept and applied for a patent a month later. This patent was denied in Japan but approved in the U.S.
  • In the late 1970’s, the Biox Corporation in Colorado made significant advances in pulse oximetry, 2-wavelength measurements. They first introduced the use of Light Emitting Diodes (LED’s) for the red and infrared light sources.
  • Ohmeda Corporation purchased Biox, and in the 1980’s, along with Nellcor, and Novametrix, ontinued to make significant advances in size reduction, cost, and development of multiple site probes
  • Today there are many manufacturers of pulse oximeters. All offer a variety of different oximeter boxes with SpO2 and pulse rate readings, waveform displays, alarms, etc.
  • While the boxes and the displays may differ, they use a similar method of measuring oxyhemoglobin saturation by two wavelengths of light in the red and infrared range.
  • While the two-wavelength method is used to start the SpO2 measurement process, the way the signals are processed after that point, play a major role on how accurate the readings will be, especially through motion and low perfusion.
  • During the late 1990’s and into the next decade, ‘new generation’ pulse oximeters have been introduced that have elevated the accuracy of pulse oximeter readings significantly.
 
 
 

現代監護儀的工作原理和使用特點

   醫用監護儀是各類醫用電子儀器中應用極為普遍的一種,它通常被配置於醫院的CCUICU病房和手朮室、搶救室及其它一些需要長時間的監測病人生理參數的場合。它既可單獨使用,也可與其它監護儀及中央監護儀一起聯網構成監護系統。
  早期的監護儀由於技術的限制,只能對模擬心電信號進行顯示、報警和記錄,功能比較單一,實用性較差。然而,近二十年來隨著電子技術和計算機技術的發展,監護儀無論在功能上還是操作方式上都發生了巨大的變化。現代監護儀不僅實現了同時監測多種生理參數,而且實現了信號採集、分析、處理和控制的智能化。它使醫生能更全面、及時、準確的掌握患者病情的變化情況,為制定治療方案和進行應急處理提供重要依據。
現代醫用監護儀可用以下框圖來概括,主要由四個部分組成:信號採集,模擬處理、數字處理、信息輸出。這四部分的功能可以簡要描述如下:

1
.信號採集:通過電極和傳感器拾取人體生理參數信號,並將光、壓力等其它信號轉化為電信號。

2
.模擬處理:通過模擬電路對採集的信號進行阻抗匹配、過濾、放大等處理。

3
.數字處理:這一部分是現代監護儀的的核心部分,主要由模數轉換器、微處理機、存儲器等組成。其中由模數轉換器把人體生理參數的模擬信號轉化為數字信號,由存儲器存儲操作程序、設置信息和臨時數據(如波形、文字、趨勢等),微處理機則接收來自控制面板的控制信息,執行程序,對數字信號進行運算、分析和存儲,並控制輸出,同時協調、檢測整機各個部分的工作。

4
.信息輸出:顯示波形、文字、圖形,啟動報警和打印記錄。

與早期監護儀相比,現代監護儀的監測功能已從心電監護擴展到血壓、呼吸、脈搏、體溫、血氧飽和度、心輸出向量、pH值等多種生理參數的測量。信息輸出的內容也從單一的波形顯示轉變為波形、數據、字符、圖形相結合;既可實時、連續監測,又能凍結、記憶、回放;即可顯示單次測量的數據和波形,又能進行特定時間段的趨勢統計;尤其是隨著計算機應用水平的提高,軟、硬件的配合使用,建立在一定的數理模型基礎上,現代監護儀對疾病的自動分析和診斷功能也在大大增強。

   此外,現代監護儀的報警系統的智能化程度也在進一步提高。在原有的根據所設定的報警界限進行聲音、視覺報警的功能的基礎上,它還具有自動指示報警項目、啟動記錄的功能。而且,由於記憶功能的存在,報警啟動的心電波形記錄不僅包括了報警后的心電波形,也包括了報警前一時刻的心電波形,使產生報警的原因更完整地記錄下來,從而具有了更高的參考價值。

   所有這些變化,都使現代監護儀在臨床醫療工作中的實用性大大提高了。

伴隨著工作原理上的日趨完善,高科技含量的增加以及製造工藝水平的提高也給現代監護儀的使用帶來了新特點,對監護儀使用人員也提出了更高的要求。

   首先是程序化的操作模式。由於現代監護儀採用了微機數字處理技術,幾乎所有的工作均由屏幕上的光標指示配合控制面板上的按鍵啟動相應的程序來執行。隨機型的不同,不同機器的操作方式也略有差別,有的是使用面板上獨立的按鍵來分別啟動固定的工作、顯示窗口和調整設置;也有的機型採用了軟、硬鍵的配合使用的方式,即每一個按鍵會根據監測對象的不同而具有不同的功能。還有的機型採用了飛梭單鍵的調控方式,即包括顯示內容選擇、參數設置在內的所有工作均由一個旋轉式的按鍵來完成。程序化的操作方式雖然簡便但並不簡單,使用人員必須在認真閱讀和理解隨機所附的操作手冊之後才能真正掌握。

   其次是理論含量增加。正是由於現代監護儀擴展了對人體生理參數的監測範圍,它的輸出信息也隨之增加了。因為每一種生理參數的輸出信息都包含了波形、字符、數字、圖形等不同的表達形式,而每種表達形式又轉達著特定的含義,所以要達到預期的監測目的,使用者必須十分熟悉這些信息所代表的理論含義,
才能輸入正確的設置,並準確的理解輸出的結果。
   最後要談的是交互性增強。所謂交互性就是指人機對話的功能,也就是機器在人的干預下執行一系列的工作,並產生相應的反饋。現代監護儀中由使用者進行一些功能、參數的設定便是這種交互性的體現。它包括了顯示方式選擇、報警界限調整、趨勢間期設定、病人檔案建立、以及其它一些分析診斷項目的設置等內容,給予使用者以極大的靈活性,使之可以根據患者的實際情況來調整儀器的工作狀態,以便起到最有效的醫療輔助作用。交互性也是所有現代化醫療儀器共有的特征之一。

   由以上對現代監護儀的工作原理和使用特點的簡略介紹可以看出,現代高科技成果的應用是監護儀提高實用化、智能化程度的基礎。現代監護儀的使用不僅可以提高護理工作的效率,更重要的是,它為更全面、更準確的掌握患者病情,提高醫療服務質量.

 

高頻電刀原理

      利用電能加到人體組織上,使組織內的水分蒸發,以致組織分離或者凝固,這是利用電能代替傳統刀切的基本構想。但因為人體的神經系統及肌肉傳動系統都是以電能來推動的,在使用電的時候便會干擾到人體,輕則肌肉收縮,重則影響維生系統正常運作,甚至有致命的危險。其實人體神經系統及肌肉傳動系統對電的反應速度有限,只要高于每秒100000週期(100kHz)就不會有影響,所以電刀主機可使用高頻交流電,考慮到安全係數高頻電刀主機建議輸出頻率在300kHz2000kHz之間,這樣的輸出電流便不會影響人體的神經系統,而恰當控制高頻電流的輸出便能達到電切及電凝的效果。
    高頻電刀手朮分為單極和雙極,電能量本身是通過電子的移動產生電流而成,它必定要產生迴路;雙極是把主機輸出的兩個極放到同一個儀器上,產生迴路;而單極是把主機輸出的兩個極放到不同的地方(如下圖示),電流從醫生的手柄電極進入病人身體,通過人體后在敷肌板回收成完成整迴路。至於切割點的控制,是由迴路中的電流密度而定,敷肌板部分屬於回收電流,不應對身體產生作用,故可採用大麵積導電體來降低電流密度,以達到安全範圍,手柄電極是工作點,用金屬導體製成小接觸面積電極,把電流密度提高到可應用範圍。


     至於高頻電刀的功能主要分為電切及電凝兩種,亦有同時存在兩種不同程度特性的混合型。電切是以持續高能量加到細胞中,使細胞中的水份子在短時間內大量汽化,將細胞爆破,宏觀便達到電切效果(如下左圖),令組織分離。電凝是以間斷低能量加到細胞中,使細胞中的水份升溫蒸發出細胞,細胞因失去水份而收縮成痂,宏觀來說,細胞及細胞間的收縮會把被切斷的血管亦收縮止血,達到電凝效果。

TPU注塑成型工藝


TPU模塑成型工藝有多種方法:包括有注塑、吹塑、壓縮成型、擠出成型等,其中以注塑最為常用。注塑的功能是將TPU加工成所要求的制件,分成預塑、注射和機出三個階段的不連續過程。注射擊機分柱塞式和螺杆式兩種,推薦使用螺杆式注射機,因為它有提供均勻的速度、塑化和熔融。

1、  注射機的設計

注射機料筒襯以銅鋁合金,螺杆鍍鉻防止磨損。螺杆長徑比L/D=16~20為好,至少15;壓縮比2.5/1~3.0/1。給料段長度0.5L,壓縮段0.3L,計量段0.2L。應將止逆環裝在靠近螺杆頂端的地方,防止反流並保持最大壓力。

加工TPU宜用自流噴嘴,出口為倒錐形,噴嘴口徑4mm以上,小於主流道套環入口0.68mm,噴嘴應裝有可控加熱帶以防止材料凝固。

從經濟角度考慮,注射量應為額定量的40%~80%。螺杆轉速20~50r/min。

2、  模具設計

模具設計就注意以下幾點:

(1)模塑TPU制件的收縮率

收縮受原料的硬度、制件的厚度、形狀、成型溫度和模具溫度等模塑條件的影響。通常收縮率範圍為0.005~0.020cm/cm。例如,100×10×2mm的長方形試片,在長度方向澆口,流動方向上收縮,硬度75A比60D大2~3倍。TPU硬度、製作厚度對收縮率的影響見圖1。可見TPU硬度在78A~90A之間時,制件收縮率隨厚度增加而下降;硬度在95A~74D時制件收縮率隨厚度增加而略有增加。


(2)流道和冷料穴


主流道是模具中連接注射機噴嘴至分流道或型腔的一段通道,直徑應向內擴大,呈2o以上的角度,以便於流道贅物脫模。分流道是多槽模中連接主流道和各個型腔的通道,在塑模上的排列應呈對稱和等距分布。流道可為圓形、半圓形、長方形,直徑以6~9mm為宜。流道表面必須像模腔一樣拋光,以減少流動阻力,並提供較快的充模速度。

冷料穴是設在主流道末端的一個空穴,用以捕集噴嘴端部兩次注射之間所產生的冷料,從而防止分流道或澆口堵塞。冷料混入型腔,制品容易產生內應力。冷料穴直徑8~10mm,深度約6mm。

(3)澆口和排氣口

澆口是接通主流道或分流道與型腔的通道。其截面積通常小於流道,是流道系統中最小的部分,長度宜短。澆口形狀為矩形或圓形,尺寸隨制品厚度增中,制品厚度4mm以下,直徑1mm;厚度4~8mm,直徑1.4mm;厚度8mm以上,直徑為2.0~2.7mm。澆口位置一般選在制品最厚的而又不影響外觀和使用的地方,與模具壁成直角,以防止縮孔,避免旋紋。

排氣品是在模具中開設的一種槽形出氣口,用以防止進入模具的熔料捲入氣體,將型腔的氣體排出模具。否則將會使制品帶有氣孔、熔接不良、充模不滿,甚至因空氣受壓縮產生高溫而將制品燒傷,制件產生內應力等。排氣口可設在型腔內熔料流動的盡頭或在塑模分型面上,為0.15mm深、6mm寬的澆槽。

必須注意模具溫度儘量控制均勻,以免制件翹曲和扭變。

8)注射缺陷原因及處理

缺陷           產生原因          解決辦法
氣泡           背壓低            增加背壓
               材料潮濕          徹底乾燥
               螺杆轉速太高      降低螺杆轉速
               材料過熱          降低料筒溫度
               注射速度過快      降低注射速度

缺陷              產生原因          解決辦法
毛邊              材料過熱          降低料筒溫度
                  注射壓力太高      降低注射壓力
                  模具緊固壓力低    提高緊固壓力

國際醫療器械認証體系對中國相關產品進出口貿易的影響

       隨著世界公眾健康意識的不斷增強,人口老齡化等發展趨勢,推進了全球對高品質醫療產品的需求。電子成像和診斷儀器,如超頻率音響掃描儀,X光機,醫學磁共振成像設備(MRI),病人監控器,心電圖機(ECG)和血壓計及外科治療儀器包括電動外科激光器械和TENS等也是醫院和其它醫療組織所需求的醫療設備。

大多數政府都已針對本國使用的醫療器械制訂了相應的法規,以保護民眾的安全。醫療器械要進入北美,歐洲或亞洲不同國家的市場,法規要求各不相同。

以下這些醫療器械標準已被許多國家廣氾採用,包括:
 

安全 IEC 60601-1 標準,適用普通醫療和牙科設備

  IEC 61010 標準,適用體外診斷醫療器械或清潔器和消毒設備

     電磁兼容性 IEC 60601-1-2 電磁要求;放射性 (EMI)和免疫性(EMS)

     生物兼容性 ISO 10993-1, 生物學評估 

     風險分析 ISO 14971, 風險管理應用 

     軟件確認 IEC 60601-1-4,可編程的器械

    質量系統 ISO 13485, QSR, ISO 9001

在醫療企業領域歐盟的CE認証是最為重要的行業認証體系,我們在對全球醫藥器械准入狀況做全面分析后,在後面章節里將專門介紹有關歐盟CE認証的方方面面的知識和程序及重點商品的認証過程和注意事項。

  一、全球醫療器械管理規定的分析比較

(一)  北美

  美國:食品和藥物管理局(FDA)是監督和管理獲准向消費者進行銷售的食物,藥物,化妝品和醫療器械的法定機構。器械及放射線健康中心(CDRH),作為FDA的一個分支,專管醫療器械。其對醫療器械按不同等級進行不同程度的監管 (醫療器械分為I級,II級或III級,I級作為低風險範疇,而III級屬高風險範疇):

I級  只需一般管理。適用於所有醫療器械,並管理器械列名和設立登記,質量系統註冊[QSR,前名為醫療器械報告(MDR)], 優良的生產實踐(GMP) 和由外國製造商指定的美國代理機構或官方聯絡處。

II級 特殊管理;必須獲得 [510(k)] 或稱上市通告

III級 特殊管理;必須獲得上市許可 [PMA] 

在加拿大方面,加拿大醫療器械認証認可機構(CMDCAS)要求醫療器械廠商提前獲得經CMDCAS認可的第三方機構,如UL的質量體系審查,証明其質量系統符合CMDCAS的ISO13485/ISO13488標準 。對CMDCAS認証的瞭解對於完成FDA 的質量系統註冊(QSR)非常有幫助,因為如上所述的QSR是以ISO 9001和 ISO 13485標準為基礎的。

大多數屬於I級或II級的醫療器械,需要獲得510(k)或稱上市通告,只有低風險的I級器械,可以豁免510(k)。

FDA 要求準備上市的醫療器械必須具有和已被肯定的器械(指已獲准在市場銷售的器械)等同的安全性和效力。因此製造商需提供報告說明其產品與市場上同類產品的詳細比較情況。

製造商有責任獲取和驗証已被肯定的器械的相關信息,比如目錄,使用說明書和510(k)其它要求的資料信息。

通常,有三種情況需要申請510(k):
傳統審核,適用於推介新器械,申請時需遞交適用的性能報告。
特殊審核,適用於依照設計控製程序作了較小修改的器械。
簡化審核,由製造商提交,製造商必須確保並聲明其產品符合現有FDA認可的標準。

FDA 510(k) 審查

從2002年10月1日起,審查需直接向FDA繳納用戶費。經過FDA的初次審查,申請人將收到FDA出示的產品缺陷報告或聲明,這個過程通常需時90天。經過改正和/或其它資料的補充后,FDA隨後還將再進行為期90天的複審。

要縮短510(k)審查的週期,並減少工作量,第三方510(k)審查是完成審核的另一選擇。如您選擇諸如UL這樣的第三方評審機構,那麼整個審查可在四週內完成.

********美國UL/ FDA 的認証要求

(1)什麼是NRTL ? 

  NRTL 是 “National Recognized Testing Laboratory” 的縮寫, 意思是 “(美國)國家認可測試實驗室”。 由美國職業安全與健康管理委員會(Occupational Safety and Health Administration 簡稱OSHA)統一審核。 凡是符合NRTL 認可程序的實驗室都具有產品認証資格。

 (2)UL 簡介

  UL 是美國安全檢定實驗室公司(Underwriteries Laboratories Inc)的縮寫。成立于1894年, 他是一家非以營利為目的的產品安全測試認証機構。 全球有 50多間實驗室, 約有6000員工。 每年有成千上萬的產品通過UL認証 並使用UL標誌, 目前UL共有近800多套標準, 其中75%被美國國家標準化組織(ANSI: American National Standard Institute)採用。

UL安全認証分三種:認可,列名,分級,三種方式標誌不一樣

UL列名服務,是UL安全認証中最廣為人知的服務。產品上的UL列名標誌,代表生產商讓UL按美國認可的安全標準測試了樣品, 在合理及可預見的情況下,樣品不會引起火災,漏電及有關危險。

認可元件服務是測試零部件或非成品,這些元件將會用在UL列名產品中。UL的認可元件服務涵蓋數以百萬計塑膠,電線及線路板,以至各種不同成品,或甚至較大型的元件如摩托車或電源。

UL 分級產品是根據不同性質、指定的危險範圍、或特定的情況來測試。一般來說,分級產品多數是建筑材料或工業儀器。

分級產品包括工業或商業用產品,測試時都有指定性質,包括易燃性,危險情況性能或政府要 求的特別規格 。 詳細資料可參考 http://www.ul.com/ 

(3)FDA(DHHS)簡介

 FDA 是Food and Drug Administration (美國食品與藥物管理局)的縮寫。該機構下屬很多部門分別管轄不同產品。 其中有個部門叫CDRH (Center of Device and Radiological Health)(產品輻射安全中心)專門控制含輻射類產品進口美國及美國市場上的銷售。 這類產品包括醫療儀器設備和大眾消費類產品等。 其中, 大眾消費類電子產品包括:
1.激光類(例如 CD/VCD/DVD影碟機,激光筆, 激光水平尺等等);
2.X-射線類(例如 電視機,電腦顯示器等含有 CRT陰極顯像管的產品);
3.微波類(例如 微波爐 等);

根據美國聯邦條例Cod of Federal Regulation(簡稱CFR) Title 21, Chapter I, Subchapter J – Radiological Health 規定,凡是含輻射的電子產品進入美國市場都必須向FDA 提交報告&審核,併發放市場准入號碼(accession number). 這些產品出口到美國在填寫海關申報表(Form 2877)時, 需要填寫該Accession Number. 否則不可以入關。

詳細資料可參考http://www.fda.gov

加拿大:CSA 認証

CSA是加拿大標準協會(Canadian Standards Association)的縮寫。她在北美市場也是較大的測試認証機構之一,同時也是美國NRTL(國家認可測試實驗室),與UL之間有互認協議,推出c-CSA-us 標誌,獲得該認証的產品可以進入美國市場。  

 (二)歐洲

所有進入歐盟市場的產品,企業必須具有表示自我符合聲明的CE標誌,以說明產品符合歐盟制定的相關指令。醫療器械需要滿足的指令有《有源植入性醫療器械指令》(AIMDD, 90/385/EEC)、《醫療器械指令》(MDD,93/42/EEC)和體外診斷器械指令(IVDD, 98/79/EC)。

醫療器械指令(MDD)

MDD指令適用於大多數進入歐盟銷售的醫療設備。它根據不同的要求共分為6個等級,供認証機構評估。
 
 設計階段
 生產階段
 
I級
 自我符合聲明
 自我符合聲明
 
I級 (測量功能)
 自我符合聲明
 申報機構
 
I級 (滅菌)
 自我符合聲明
 申報機構
 
IIa級
 自我符合聲明
 申報機構
 
IIb級
 申報機構
 申報機構
 
III級
 申報機構
 申報機構
 
認証機構的統一評估包括根據指令規定的基本要求評審技術文件、根據標準EN 46001 或 EN/ISO 13485評審質量體系。

由於美國、加拿大和歐洲普遍以ISO 9001, EN 46001或 ISO 13485作為質量保証體系的要求,故建議質量保証體系的建立均以這些標準為基礎。

體外診斷醫療器械指令(IVDD)

IVDD的要求與MDD相似,可按以下分類申請:(如圖)
 
 設計階段
 生產階段
 
基本指令
 自我符合聲明
 自我符合聲明
 
自我測試指令
 申報機構
 自我符合聲明
 
‘A’列指令
 申報機構
 申報機構
 
‘B’列指令
 申報機構
 申報機構
 
   北歐四國: Nordic認証

  北歐四國包括:挪威,丹麥, 芬蘭, 瑞典。 這四個國家的測試與認証機構分別為 Nemko (挪威), Demko(丹麥), Fimeko(芬蘭), Semko(瑞典). 四個認証機構有個互認協議。出口北歐的產品只要由這四個認証結構之一受理測試&審核后,即可申請四份証書。 目前,Demko被美國最大的測試認証機構UL所購買; Semko被ITS 購買。但業務認可繼續進行。

 (三)亞洲

亞洲的醫療設備市場是發展潛力最大的市場之一,隨著生活質量和保健意識的提高,亞洲的消費者比以前更願意在保健產品上消費。

醫療設備在日本、中國和韓國擁有最大的消費市場。僅日本,2001年醫療設備的銷售額高達230億美元。

日本

日本的保健體系和美國的完全不同。日本政府制定了嚴格的產品認証流程,新進入日本市場的外國醫療設備產品都必須嚴格遵守。為了進入日本市場,醫療產品廠商必須首先獲得兩種由日本厚生省(MHLW)頒發的文件——營業執照和上市許可証。

外國廠商必須委托一個在日本已取得營業執照的代理商。國外企業和日本國內的代理商同時負責適用於其產品的進口程序和文件、GMP標準和售后監督的認証工作。

在日本,產品根據不同風險程度(由低到高)分為3類。UL根據日本國內標準如JIS T1001 和 JIS T1002為客戶提供“類型測試(Type Testing)”服務。

日本的PSE ? 

根據日本電氣法規最新規定,自2001年4月1日起,凡A類產品共112種產品屬於強制認証產品,日本進口商進口該類電器產品時,必須向日本經濟貿易工業部(Minister of Economy, Trade and Industry) 即日本經濟貿易工業部提交測試報告和証書,測試報告和証書必須是由METI認可過的實驗室出具的; B 類產品有340種屬於非強制認証產品, 可以由申請商自行測試或由第三方實驗室測試並出具報告,類似于歐洲的CE. 

中國
中國的國家藥品監督管理局(SDA)相當于FDA的角色,負責進口醫療器械的註冊和監督工作。除此之外,中國政府的其它代理機構有權調整對某些醫療器械管理的相關規定。國家藥監局管理出入關時的檢驗檢疫工作,如為醫用X光機、透析器、血液淨化裝置、心電圖機、植入式心臟起搏器和超聲儀器簽發安全許可証。

隨著WTO的加入,中國開始對進口及國內產品實行強制性認証。為符合標準化的要求,相應的醫療器械規章制度也面臨著重大的變化。這些變化中包括了對產品的分類、產品安全要求的評估方法、認証標誌和認証費用的全面標準化。從2003年8月1日起(原定于2003年5月1日),中國國家認証認可監督委員會將對一些高風險醫療設備實行強制性認証,即CCC認証,正式取代原來的中國電子設備安全認証合格証書,即CCEE認証和中國進口商品安全質量許可証,即CCIB認証。在中國,製造商可直接申請CCC認証或由授權代理機構辦理。

醫療器械是我國醫藥保健品中第二大進出口商品。據統計,2004年醫療器械進出口總額為60.60億美元,與2003年相比增長28.31%。其中進口額為32.83億美元,同比增長22.98%;出口額為27.77億美元,同比增長35.25%。由國外進口的醫療器械產品主要流向高端市場。

但最近傳出消息稱,國內醫療器械市場將面臨新的變數。近日,在北京舉行的國際醫療儀器設備展覽會上,中國醫學裝備協會祕書長白知鵬透露,近期,我國對於醫療機構購買醫療器械方面將出台相應的政策進行限制和管理。

據白知鵬介紹,中國醫學裝備協會在2004年對國內144家醫療機構進行了調查。調查結果顯示,目前國內醫療機構對醫療器械的利用率極低。其中,在大多數醫療機構中,醫療器械的使用率僅達到50%,還有很多醫療機構對醫療器械的使用率甚至不足40%。

根據這一調研結果,由中國醫學裝備協會制定的全國綜合醫院、傳染病醫院和農村、鄉鎮衛生院配備醫療裝備基本標準已經制定完成。據悉,目前這一標準已經遞交有關部門進行審議。據白知鵬介紹,該管理標準將在近期舉行第三次論証活動,相信很快將被有關部門採納,並正式對外頒布。

業內人士指出,如果這一政策得以頒布,國內醫療器械市場上的銷售額將會在一定時期內受到限制而有所降低,從規範醫院設備合理配置的角度看,高端產品的需求量將迅速減少。但是,規範醫院對大型醫療器械採購標準,對於醫療市場的長遠發展會起到很大的推動作用。隨著市場規範程度的提高,市場需求將會在一定時期內逐漸恢復到原有水平。

韓國

凡在韓國銷售的醫療器械,根據其《藥品管理法》,必須獲得韓國食品藥品管理局(KFDA)頒發的境內產品生產和銷售許可証。韓國食品藥品管理局直接受政府保健福利部(MOHW)管理。目前,國外製造商獲得銷售許可的唯一途徑是通過韓國境內的進口商來申請。許可証具體可分為以下几級:

 I 級– 上市通告

 II 級– 上市許可証(包括型號測試)

 III 類– 上市許可証(包括型號測試和安全性能評估)

 II類和III類醫療器械進口商須向KFDA提交相關產品技術資料,相當于向FDA申請上市通告和/或上市許可証時所需提供的資料。對於一些III類產品,要求進行安全和性能測試,有時還需要臨床跟蹤。法律規定,生產許可申請必須在從資料提交日起55天內完成複審。近來,韓國接受了第三方審核的概念,現在經KFDA認可的實體可以完成II類產品生產許可的複審工作,但一些放射性儀器除外。

III類產品必須由KFDA認可並具有試驗能力的試驗室進行“類型測試”,這一規定與日本申請上市許可証時的“類型測試”相類似。測試必須完成對產品安全、電磁兼容性(EMC)和性能的測定。所有這些測定工作必須在“類型測試”階段完成。並且在產品的技術資料中應當有按照國際標準的測試方法和產品規格的詳細說明。國外製造商可用國際電工委員會(IEC)的CB測試報告或符合優良實驗實踐(GLP)的實驗室出具的測試報告。

新的醫療器械使用法已於2003年5月間頒布,取代原先的《藥品管理法》,對醫療器械的相關管理作了規定。新法非常接近FDA管理制度。主要包括IDE(器械測試免除,Investigation Device Exemption)和國外製造商直接認可等法律規定。

UL的端對端解決方案

UL的全球化服務理念將滿足您產品對世界級醫療安全的需求。

UL屬於FDA認可的第三方複審機構。可以對絕大部分中低風險的I類和II類器械進行510(k)審查。UL完成510(k)審查和可執行文件的審核,並據此向FDA申請批准。

UL 英國分公司 (UL International (UK) Ltd.)是經醫療器械指令(MDD)完全授信機構,有權評定所有現有的醫療器械和非消毒性的組件。

韓國的EK 認証 

      以前韓國政府監管的型式認証系統已經被新的安全認証系統代替, 新的認証工作由幾個民營企業來承擔, 他們是KTL, KETI, ESAK. 新修訂的電器安全法規ACT 6019于1999年9月7日頒布. 新修訂的電器安全法規在加強生產和電器使用的安全控制方面作了改良, 也使安全標準更國際化, 以便將來能多國互認. 新的電器安全法規于2000年7月1日正式實施. 

新加坡PSB認証 
 
  新加坡標準生產力與改革委員會(簡稱Spring Singapore)是被新加坡貿易與工業部制定的產品安全署, 主管消費者保護(產品安全要求)登記方案(簡稱CPS方案)。

2002年4月1日起, 消費者保護法規第1991號,由消費者保護條規第2002號代替。 新條規要求, 產品安全的符合性應該基於第三方認証機構的測試評估。 目前有45大類產品屬於控制類強制認証產品

 (四)澳洲

     澳洲的RCM認証 

      澳洲和新西蘭是兩個人口較稀少的國家,目前人口只有2300萬人口, 但消費能力非常強。

被人們普遍認識的SAA (Standards Association of Australia) 其實是一個標準研究所,主管標準的制定和修訂。 他的標誌也並不是澳洲產品認証標誌。

正確的標誌分為產品安全 和 EMC (C-tick )標誌。

  澳洲的產品安全 檢測由國家認可的實驗室 --- NATA (National Association of Testing Authorities) 實驗室, 或CB會員實驗室測試, 將測試報告提交各州的認証受理機構申請証書。 目前,有資格受理認証申請的機構有7家(包括新西蘭):1)Department of Fair Trading, New South Wales (NSW)

2) Department of Mines and Energy, Queensland

3) The Office of the Chief Electrical Inspector, Victoria

4) Office of Energy Policy, South Australia

5) Office of Energy, Western Australia

6) Office of Electricity, Standards and Safety, Tasmania

7) Ministry of Commerce, New Zealand


   經過以上其中之一認証受理機構頒發証書後, 打上認証公司縮寫代碼和登記証號 即為”安全標示”,例如 “N12345”, 表示由NSW 頒發的証書, 登記號為“12345”電子電器產品進入澳洲,除安全標示外,還應該有EMC標誌 即c-tick 標誌。目的是保護無線電通訊頻段的資源,它規定的實施制度有點類似于歐洲的EMC指令. 因此,可以由生產商/進口商進行自我聲明。但是,在申請 C-tick 標誌之前,必須要按相關CISPR標準進行測試。並要由澳洲進口商背書&提交報告。 澳洲 ACA(Australian Commication Authority ) 統一受理,發放登記號碼。

二、       歐盟醫療器械CE認証介紹

(一)  歐盟對廣氾產品要求CE認証的介紹
“CE”標誌是一種安全認証標誌,被視為製造商打開並進入歐洲市場的護照。凡是貼有“CE”標誌的產品就可在歐盟各成員國內銷售,無須符合每個成員國的要求,從而實現了商品在歐盟成員國範圍內的自由流通。 在歐盟市場“CE”標誌屬強制性認証標誌,不論是歐盟內部企業生產的產品,還是其他國家生產的產品,要想在歐盟市場上自由流通,就必須加貼“CE”標誌,以表明產品符合歐盟《技術協調與標準化新方法》指令的基本要求。這是歐盟法律對產品提出的一種強制性要求。 CE兩字,是從法語“Communate Europpene”縮寫而成,是歐洲共同體的意思。歐洲共同體後來演變成了歐洲聯盟(簡稱歐盟)。 近年來,在歐洲經濟區(歐洲聯盟、歐洲自由貿易協會成員國,瑞士除外)市場上銷售的商品中,CE標誌的使用越來越多,CE標誌加貼的商品表示其符合安全、衛生、環保和消費者保護等一系列歐洲指令所要表達的要求。 在過去,歐共體國家對進口和銷售的產品要求各異,根據一國標準製造的商品到別國極可能不能上市,作為消除貿易壁壘之努力的一部分,CE應運而生。因此,CE代表歐洲統一(CONFORMITE EUROPEENNE)。事實上,CE還是歐共體許多國家語種中的"歐共體"這一詞組的縮寫,原來用英語詞組EUROPEAN COMMUNITY縮寫為EC,后因歐共體在法文是COMMUNATE EUROPEIA,意大利文為COMUNITA EUROPEA,葡萄牙文為COMUNIDADE EUROPEIA,西班牙文為COMUNIDADE EUROPE等,故改EC為CE。當然,也不妨把CE視為CONFORMITY WITH EUROPEAN (DEMAND)(符合歐洲(要求))。 CE標誌的意義在於:用CE縮略詞為符號表示加貼CE標誌的產品符合有關歐洲指令規定的主要要求(Essential Requirements),並用以証實該產品已通過了相應的合格評定程序和/或製造商的合格聲明,真正成為產品被允許進入歐共體市場銷售的通行証。有關指令要求加貼CE標誌的工業產品,沒有CE標誌的,不得上市銷售,已加貼CE標誌進入市場的產品,發現不符合安全要求的,要責令從市場收回,持續違反指令有關CE標誌規定的,將被限制或禁止進入歐盟市場或被迫退出市場。

(二)歐盟對涉及醫療器械類產品要求CE認証的介紹

歐盟對要求進行CE認証的產品範圍很廣,但涉及醫療器械的主要有4類:

(1)人身保護設備CE認証
(2)有源植入式醫療設備CE認証
 (3)體外診斷醫療設備CE認証
(4)體外醫療設備CE認証

 (三)關於CE認証的具體要求
******產品加貼CE標誌意義何在 ?
CE標誌的意義在於:表示加貼CE標誌的產品 已通過相應的合格評定程序和/或製造商的合格聲明,符合歐盟有關指令規定,並以此作為該產品被允許進入歐共體市場銷售通行証。 

******如何使用CE標誌 ?
當按下列方式對產品進行測試,並判斷產品是否符合相關統一標準的: A. 第三方實驗室; B. 自家實驗室; C. 工程評估。同時製作DOC (Declaration of Conformity),即可使用CE標誌。“CE” 標誌最小尺寸: 5mm

“CE” 標誌一般加貼在產品上,如果位置太小,可顯示在包裝及說明書中
 ******如何宣告產品符合CE ? 
 73/23/EEC LVD低電壓指令和89/336/EEC EMC電磁兼容指令要求分別作安全和電磁兼容方面的測試和報告才能宣告符合CE. (LVD+EMC=CE)

LVD低電壓指令73/23/EEC

-在1973年,歐洲共同體制定&通過了低電壓指令(Council Directive 73/23/EEC, Low Voltage Directive) 簡稱LVD; 又于1993年加上附件(Amendment)93/68/EEC, 並將施行日期延長至1995年1月1日。指令規定所有電器產品在額定範圍內列入受控制,必須遵守該指令之條款,該指令在1997年1月1日正式強制施行。

- 額定電壓在50V – 1000 Vac 或 75 – 1500Vdc 的電氣產品都應符合LVD低電壓指令。

 EMC電磁兼容指令89/336/EEC

在1989年五月三日,歐洲共同體制定&通過了電磁兼容指令(Council Directive 89/336/EEC, Electromagnetic Compactity Directive) 簡稱EMC指令; 又于1991, 1992, 1993年多次修訂。修訂版作為附屬指令91/263/EEC, 92/31/EEC, 93/68/EEC。該指令規定,所有進入歐洲市場的電子電器產品都必須符合相關電磁兼容方面的要求,按相關EN標準進行測試並保留報告。

(四)一般咨詢認証公司辦理       CE認証流程圖

(五)介紹具體商品“ 伽瑪刀”的CE認証過程

 產品要順利通過CE認証,需要做好三方面的工作。其一,收集與認証產品有關的歐盟技術法規和歐盟(EN)標準,通過消化、吸收、納入企業產品標準。其二,企業嚴格按照以上產品標準組織生產,也就是把上述技術法規和EN標準的要求,貫徹到企業產品的設計開發和生產製造的全過程。第三,企業必須按照ISO9000+ISO13485標準建和維護質量體系,並取得ISO9000+ISO13485認証。

伽瑪刀CE認証應遵循的歐盟技術法規和EN標準

對於目前歐盟已發布的18類工業產品指令,從這些指令的結構看,它們可分為垂直指令和水平指令。垂直指令是以具體產品為對象,如醫療器械指令;水平指令適用於各種產品系列,如電磁兼容性指令,它適用於全部電器及電子零部件產品。

對於伽瑪刀,適用的指令有第十四項、第一項和第五項,即:93/42/EEC醫療器械指令、73/23/EEC低電壓(LVD)指令和89/336/EEC電磁兼容性(EMC)指令。支持這些指令的歐盟標準是:(1)EN60601-1醫用電氣設備第一部分:安全通用要求;(2)EN60601-1-1醫用電氣設備第一部分:安全通用要求及第一號修正;(3)EN60601-2-11醫用電氣設備第二部分:γ射束治療設備安全專用要求;(4)EN60601-1-2醫用電氣設備第一部分:安全通用要求1.2節並行標準電磁兼容性——要求和測試。其中第(1)、(2)、(3)項標準是伽瑪刀低電壓(LVD)測試的依據:第(4)項標準是伽瑪刀電磁兼容性(EMC)測試的依據。

伽瑪刀CE認証程序、內容

歐盟把醫療器械產品分為四類,即:第Ⅰ類、第Ⅱa類、第Ⅱb類、第Ⅲ類。第Ⅰ類產品要加貼CE標誌,可採取自行宣告的方式。即廠商編製產品的技術文件檔案,同時自行按有關EN標準對產品進行測試或委托有能力的試驗室進行測試合格。第Ⅱa類、第Ⅱb類、第Ⅲ類產品要加貼CE標誌,則必須由歐盟指定的驗証機構驗証。歐盟還規定,這几類產品獲得CE認証的先決條件是製造廠需能過ISO9000+ISO13485質量體系認証,取得ISO9000+ISO13485質量體系認証証書,且証書的頒發單位應為歐盟認可的認証機構。ISO9000+ISO13485質量體系認証和CE認証可同時進行,但CE証書必須待ISO9000+ISO13485質量體系認証通過後,方可予以頒發。

按照歐盟對產品的分類伽瑪刀屬於第Ⅱb類,其CE認証程序和內容如下:
1)企業向認証機構提出認証申請,並填寫認証詢價單交認証機構;
2)認証機構向申請認証企業提出報價單,企業簽字確認即完成合約;
3)企業向認証機構提交ISO9000+ISO13485質量體系文件即質量手冊和程序文件,供認証機構進行體系文件審核;質量體系審核前,企業應有至少三個月的質量體系運行記錄,並完成1-2次內部質量體系審核。

4)認証機構發出認証產品測試通知單給認証機構認可的試驗室,試驗室將對申請認証的產品進行低電壓(LVD)測試和電磁兼容性(EMC)測試。測試中若出現不合格,由企業改下后重新測試,直到測試合格為止。測試結束,試驗室出具試驗報告。

5)企業編寫申請認証產品的技術文件檔案(簡稱TCF文件)。上述試驗報告也作為TCF文件內容之一。TCF文件是申請CE認証的製造商向CE認証機構提交的一份重要文件,它是認証機構審核發証的重要依據。編製TCF文件必須全部使用英文。TCF文件包括七個方面的內容:①簡介:②產品的規格敘述;③設計之主要檔案內容;④風險分析及評估;⑤測試報告及臨床診斷資料;⑥文件設計的管制;⑦產品申請的聲明宣言。

6)認証機構對企業的ISO9000+ISO13485質量體系和TCF文件進行初審。初審后認証機構將指出質量體系和TCF文件中存在的問題,企業應據此完善質量體系和TCF文件。

7)認証機構對企業的ISO9000+ISO13485質量體系和TCF文件進行正式審核。

8)正式審核通過後,認証機構將與企業簽訂框架協議,明確取得CE証書後各方應遵循原則和產品使用CE標誌的範圍,以及用投訴的處理辦法。然後頒發ISO9000+ISO13485質量體系認証証書和CE標誌証書。

一般來說,從企業申請認証到認証機構頒發証書大約需要半年到一年的時間。

脈搏血氧飽和度監測的進展及其正確性評價
1  發展簡史和應用現狀
1.1  發展簡史  Takuo Aoyagj利用光吸收曲線法測定心輸出量的過程 中,產生了研製脈搏血氧飽和度儀的想法[1],他採用Wood法,先在耳垂加壓使其 缺血,並測其傳導光線,然後去除耳垂加壓以恢復其血流,再測其傳導光線。此時,第一個 耳垂值是入射光強度,第二個值是透過光強度,計算兩者的比值就是血液的光密度。研製中 利用動脈搏動振幅又可測得氧飽和度,並據此得出兩個觀點:①通過搏動可顯示動脈血顏色 ,從而不致受靜脈血的影響,探測頭可以放在任何部位;②無需對組織加壓使局部缺血,而 是通過簡單地轉換探頭位置達到測定的目的。所選用的波長是受干擾最小的630nm和900nm。 1974年世界上第一台脈搏血氧飽和度(SpO2)儀OLV5100問世。1982年,Nellcor研製 出一種性能更好的脈搏血氧飽和度儀N-100,並形成了一種標準模式,系利用發光兩極管作 為光源、硅管作為光傳感器、微型計算機進行信息處理,從而使脈搏血氧飽和度儀進入了新 時代。
1.2  應用現狀  脈搏血氧飽和度儀在 、手朮以及PACU和ICU大量臨 床應用資料表明,及時評價血氧飽和度和/或亞飽和度狀態,瞭解機體氧合功能,儘早 發現低氧血症,足以提高 和重危病人的安全性;儘早探知SpO2下降可有效預防或減少 圍朮期和急症期的意外 。由此促使SpO2儀在臨床上得到廣氾應用。據統計,單獨應用 SpO2儀可減少40%的 意外,如果與CO2監測儀並用則可減少91%的 意外[2 ]。此外,可發現某些臨床化驗和治療也難以預料的危險。因此,SpO2作為一種無創、 反應快速、可靠的連續監測指標,已得到公認,目前已推廣到小儿病人的呼吸循環功能監測, 特別對新生儿、早產儿的高氧血或低氧血症的辨認尤其敏感。新生儿抗氧化能力弱,常可出 現慢性肺疾病,早產儿更易致視網膜病;在自主呼吸受到抑制時,容易導致呼吸停止[13]。因此,連續監測SpO2不僅可及時發現低氧血症,正確評價新生儿的氣道處理與復 甦效果,更可以設置SpO2高限報警以提供高氧血症預報,從而可為NICU新生儿的監護和治 療提供重要信息[16]。鑒於小儿的解剖和生理與成人有別,特點是血容量、潮氣量 和其他生理參數的安全範圍都相對窄小[9],在NICU中利用SpO2就可以正確評價 小儿病人的氧合情況,可指導呼吸機的使用與撤離,提供可靠的依據[19]。在其他 領域中,SpO2監測也能發揮重要作用,例如評估橈動脈與尺動脈、或足背動脈與頸后動脈 的側支循環血流,可減少手或足血循環障礙併發症,也可評價斷肢再植的血供狀況。將SpO 2安置在犬直腸表面以測定直腸表面氧合狀況,可判斷腸吻合后的腸功能狀況。在康復病 房中應用SpO2儀可觀察患者運動后的氧合狀態。SpO2用於急診室監測患者呼吸暫停、紫 紺和缺氧的嚴重程度,可決定進一步的搶救措施。Baker等利用SpO2儀和放射性同位素法 同時測定先心病患者的左向右分流狀況,結果証實在心室分流水平上兩者的相關性好(r=0.8 6),而心房水平上兩者的分流相關性較差(r=0.64)。
2  監測原理及其應用侷限性
2.1  基本原理
2.1.1  SpO2是根據血紅蛋白(Hb)具有光吸收的特性設計而成。SpO 2儀包括光電感應器、微處理機和顯示部分三個主要部件。其基本原理是:①HbO2與Hb 對兩個波長的光吸收特性不一樣;②兩個波長的光吸收作用都必須有脈搏波部分參與。根據 Beer定律,溶質濃度與通過溶質的光傳導強度有關,如果將一個已知的溶質程序設計,置入 已知容積透明容器的純溶液里,通過測定已知波長的入射光強度和透過光強度,就可計算出 溶質濃度:A = log(lin/lout) = ECD。[注:lin=入射光強度;lout=透過光強度;光 密度A是消光係數E、濃度C和傳導路程D的產物]。當傳導路程(△D)和lout(△l)發生變化 時,光密度的變化如下:△A =log[lout/(lout-△l)]= EC△D[10]。由於存 在散射,E值可能出現變化。在散射物質中,光線在傳導過程中可能有較多的丟失,這取決 于光學結構中的很多因素,由此使公式A變得很複雜。相反,公式△A的入射光強度和透過光 強度由於同時消散,由此可給SpO2讀數提供高精確度的條件,這也是SpO2讀數高精確性 的原理[21]。
2.1.2  HbO2與Hb的分子可吸收不同波長的光線:HbO2吸收可見光 ,波長為660nm,而Hb吸收紅外線,波長為940nm。根據分光光度計比色原理,一定量的光線 傳到分光光度計探頭,光源和探頭之間隨著動脈搏動性組織而吸收不同的光量(無搏動的皮 膚和骨骼則無吸收光量的作用)。搏動性組織吸收的光量轉變為電信號,傳入血氧飽和度儀 ,通過模擬計算機以及數字微處理機,將光強度數據轉換為搏動性的SpO2百分比值。
2.1.3  SpO2儀在光傳導的途徑上,除動脈血血紅蛋白可吸收光外, 其它組織(如皮膚、軟組織、靜脈血和毛細血管血液)也可吸收光。當入射光經過手指或耳 垂時,光可被搏動性血液及其它組織同時吸收,但是兩者的光強度是不同的:搏動性動脈血 吸收的光強度(AC)隨著動脈壓力波的變化而改變,而其它組織吸收的光強度(DC)不隨搏動 和時間而改變,且保持相對穩定。動脈床搏動性膨脹,使光傳導路程增大,因而光吸收作用 增強,形成AC。利用光電感應器可測知穿過手指或耳廓的透過光強度,在搏動時測得的光強 度較小,與每兩次搏動之間測得的光強度比較,其減少的數值就是搏動性動脈血所吸收的光 強度。據此,就可計算出在兩個波長中的光吸收比率(R)。R=(AC 660/DC 660)/(AC 940/DC  940)。R與SpO2呈負相關,在標準曲線上可得出相應的SpO2值。當R為1時,SpO2值大 約為85%。標準曲線是根據正常志願者的數據建立,並儲存於微處理機內。各種計算步驟通 過微機處理后,顯示在屏幕上。
2.2  SpO2儀在使用上的侷限性  鑒於工程技術上和生理學方面尚存 在某些不足,因此SpO2儀在實際使用上尚存在某些侷限性[8]。
2.2.1  血紅蛋白異常  該儀器只適用於測定HbO2和Hb。如果血液中 出現某些病理情況,例如MetHb和COHb濃度異常增高時,SpO2的讀數就會出現錯誤。HbO 2只在波長660nm時被吸收,在波長940nm時不被吸收,但可以吸收增高的COHb。這樣R值就增 大,從而可出現SpO2降低的假象。動物實驗表明,COHb與SpO2的關係是:SpO2=(HbO 2+0.9 COHb)/總Hb×100%。又如在波長660nm時,吸收MetHb與吸收Hb幾乎相等,但在波 長940nm時同樣可吸收MetHb。隨著MetHb濃度增高,而SpO2無改變時,由於MetHb在兩個波 長中都被吸收,因此R值趨於固定為1,即使MetHb處於高水平,患者的SpO2仍應>85%, 如果SpO2<85%應視為錯誤的假象。
2.2.2  靜脈內染料  在搏動性血液中的任何物質(例如亞甲藍几靛胭脂 靜脈注射)都可被660nm和940nm光吸收,因此可影響SpO2的正確性。例如動物靜脈注射亞 甲藍實驗顯示,SpO2呈快速顯著下降,而實際的SaO2並沒有減少。又如靜脈注射吲哚花 青綠可使SpO2出現假性下降,但幅度較小;靜脈注射靛藍二磺鈉則對SpO2似乎毫無影響 。
2.2.3  外周脈搏減弱  危重病人的血流動力學波動較大,在低灌注和 末梢血管阻力大時,SpO2信號將消失或精確度降低。由於脈搏幅度減小,SpO2儀對外光 源(如室內熒光燈)呈敏感狀態,由此可影響SpO2值。
2.2.4  活動性偽差  病人活動時對信號的吸收會發生很大的波動,是 最難以消除的偽差因素,尤其在恢復室或ICU使用時,幾乎可使SpO2失去應有的價值。
2.2.5  靜脈搏動  SpO2監測儀是以動脈血流搏動的光吸收率為依據 ,但靜脈血流的光吸收也有搏動成分,由此可影響SpO2值,在靜脈充血時SpO2讀數往往 偏低。
2.2.6  半影效應  如果傳感器沒有正確放在手指或耳垂上,傳 感器的光束通過組織就會擦邊而過,由此可產生"半影效應",信號減少,噪音比加大,Sp O2值低於正常。因此當SpO2傳感器光源偏離正確位置時,對低氧血症病人實際SpO2值 的評估可能偏高或偏低,由此可產生誤導。
2.2.7  氧離曲線  氧離曲線指出,SaO2與PaO2在一定範圍內呈線 型相關,當PaO2>13.3kPa(100mmHg)時,氧離曲線呈平坦;全身 及機械通氣時FiO2 常>0.3,如果病人的肺功能正常,PaO2可達23.94kPa(180mmHg),此時SpO2測定為100% ;即使PaO2降至13.3kPa(100mmHg),SpO2值仍不會改變。當FiO2=1.0時,PaO2即 使下降39.9~66.5kPa(300~500mmHg),SpO2仍為100%。因此,在高氧分壓下,SpO 2不 能準確反映PaO2,因系與氧離曲線特性所決定。另一方面,病情改變使氧離曲線左移或右 移時,也可影響SaO2與PaO2的相關性。
3  新技術的進展
3.1  多種波長反射性脈搏血氧飽和度儀[11]
3.1.1  現用的光反射性脈搏血氧飽和度儀的主要原理是通過傳感器局 限性地從體表低密度血管分布區域記錄相對較弱的光體積描記圖(PPGs)。如果設計一種能在 身體不同部位探測到足夠強的反射光體積描記圖,並利用特殊的運算處理較弱的和經常受干 擾的PPGs,這樣光反射性脈搏血氧飽和度儀的本質可得到完全改變。現用的光傳感器是由一 個單獨的光探測器,以及檢測經皮膚的反射光和一對紅光和紅外線的發光雙極體(LEDs)組成 。此類傳感器依賴於探頭接觸的解剖組織結構的位置,如果傳感器的位置與組織之間發生變 異,就會導致很大的誤差。為捕捉到大部分的反向散射波,光探測器必須能探測到從中心區 域發射的光,據此就設計出一種新型的光反射傳感器,包括三個LEDs和兩個連續光探測環, 對稱性、等距離地排列在LEDs的中心位置。這種新配置與現用的傳統光探測器相比,能更全 面地探測到光體積描記圖。多個光探測器的結構雖然複雜些,但可加強搜集遠離光探測儀區 域的額外反向散射波的能力。
3.1.2  脈搏氧飽和度的讀數與傳感器的正確使用有直接關係。身體不 同部位的組織血容量變化與皮膚表面的血管數量和分布有關。另外,傳感器與皮膚接觸會影 響皮膚表面的血液分布和光散射的效果。多波長的新型傳感器具有獨特的幾何學結構,改進 辨別光射的能力,排除人為移動或高敏性所致的相對較弱的光體積描記圖,由此可提高氧飽 和度讀數的精確性,也是將來用於臨床監測新生儿和胎儿SpO2的重要儀器。
3.2  Masimo信號萃取技術
3.2.1  Masimo信號萃取技術與傳統方法不同。今已認識到:壓力相對 較低的靜脈血對病人活動時所產生干擾影響相當敏感。以手指為例,血管床內的靜脈血在病 人活動時很容易發生變化,而形成生理信息所在頻帶內的明顯噪聲。另外,靜脈血是一種很 強的光吸收劑,因此,當病人活動時,靜脈血對總光強度可產生明顯噪聲源影響。如果能測 定噪聲基準,就可以採用自調諧噪聲消除器來處理相應于靜脈血噪聲源的影響。
3.2.2  在生理信號中可檢測到紅光強度Ird與紅外線強度Iir,分別由 有用信號部分(Srd,Sir)及無用信號部分(Nrd,Nir)組成。在氧飽和度儀中通常理解為:這 兩個有用信號部分(Srd,S1r)彼此間成正比,其比值即為動脈光強度比ra。因此,從紅光 產生的生理信號中,減去紅外線產生的生理信號與動脈光強度之比的乘積,其結果就包含僅 有噪聲部分的基準信號,即為噪聲基準信號N'。氧飽和度選通轉換(DST)技術,能夠將相應 于動脈氧飽和度的光強度比(ra)與相應于靜脈氧飽和度估計值的光強度比(rv)區分開來 ,隨後計算出這兩個光強度比(ra和rv)。由光強度比的每一個選定值,計算出相應的基 准信號,再由自調諧噪聲消除器進行處理。
3.2.3  Masimo萃取技術的過程可歸納為:①對相應于氧飽和度1%到1 00%的每一個光強度比進行掃描;②通過每一個光強度比計算基準信號;③對每一個基準信 號測定自調諧噪聲消除器的輸出功率;④在DST圖上確定相應于動脈氧飽和度的"峰"(最大 SpO2值)。Masimo SET氧飽和度儀利用Masimo萃取技術,不需要先提取或決定生理信息中 離散的動脈氧飽和度數據,就可以計算出動脈氧飽和度值,並與心率的計算無關。它的另一 個優點是:數據尚未清晰時就可以啟動。因此,即使在開機前病人已有活動,仍然能夠監 測出動脈氧飽和度和心率。
3.3  CO氧飽和度的檢測進展[23]
3.3.1  CO氧飽和度是指氧飽和度儀測得的COHb(碳氧血紅蛋白)和MetHb (正鐵血紅蛋白)值。其設置包括光源、含有試管的溶血設備、光纖維和分光計,使光集中在 試管上的透鏡。其光源只需照射很短的時間,在試管前面還設置了熱吸收層以盡可能減少熱 量吸收,這樣可避免樣本加熱。試管還有一個窄的0.1mm缺口。溶血器通過超聲波(頻率為30 kHz)可分離細胞后的血漿混合液,這樣可削減光散射而得到較高的準確性。為了去除樣本中 的氣泡,可給予1個大氣壓加壓。光射經過試管以後,經由光纖維傳導至分光計,直接通向 一個凹型電極並通向由128個排列成的電極管組。
3.3.2  血球蛋白是可吸收光的有色蛋白質。各血球蛋白通過不同方式 吸收光線,用Beer定律可得知其明確的濃度,即單個化合物所測得的吸光率與該化合物濃度 和經由樣本的光線波長成正比。每個化合物的數學表達式是:
Ayλ=εyλCy/
Ayλ=化合物y在波長為λ時的吸光率
εyλ=化合物y在波長為λ時的消光係數(一個化合物特有的恆定值)
Cy=化合物y的濃度
/=光線的波長
吸光率是疊加的,所以y種化合物和n條波長的總的表達式可寫為:
Aλntotal=ΣεyλnCy/
根據多波長的檢測原理,增多的波長提供了一個連續的光譜,使氧飽和度儀測定COHb和MetH b成為可能,並且可更精確地測定氧飽和度值。另外可以去除干擾物質如含硫血紅蛋白和胎 儿血紅蛋白,使測定血膽紅素值成為可能。這樣就可提供更高性能的脈搏血氧飽和度(SpO 2)儀,提供更有價值的監測依據。
4  安全性和正確性評價
4.1  安全標準評價  美國材料實驗協會(ASTM)最早發展並制定統一的 脈搏血氧飽和度儀的檢測標準,正確公平地評估其安全性能。其中有四個主要問題可說明現 今由複雜軟件操縱的脈搏血氧飽和度儀在安全標準評價中的複雜性[4]。
4.1.1  病人模擬裝置評估脈搏血氧飽和度儀的性能  病人模擬裝置用 于評價醫療設備的性能是一種非常理想的方法。為了有效評估脈搏血氧飽和度儀的性能,病 人模擬裝置必須能夠代替以自願者驗血為根據的校準研究。此研究技術是取動脈血樣通過去 飽和狀態,來測定真實的血氧飽和度值。它必須再現血-組織-皮膚與電子探頭之間的相互 影響。臨床上模擬光子軌道做了從紅光和紅外線放射器到達光探測器的途徑研究。但有許多 因素會影響光子軌道,包括皮膚、放射器和光探測器材料和幾何學排列。因此,有效的病人 模擬硬件要求進行大量研究,以達到能演示不同探頭和監護儀的正確性能,能正確檢測其安 全標準。
4.1.2  防止病人活動的研究  一項全國性調查結果表明,臨床醫生中 有90%曾獲得錯誤SpO2值的經驗,認為病人活動和低灌注是導致錯誤的主要因素。因此, 校準者如何估計運動的有限標準就顯得尤為重要。用模擬病人裝置能否測試和評價氧飽和度 儀在病人活動時的性能?如果此法有效,又如何能獲取再現病人活動幅度的波形?人為因素運 動的出現是否會降低準確性,而臨床能接受的下降值又是多少? 顯然,為解決人為的運動因 素對安全標準的影響,還需要做許多工作。
4.1.3  探頭表面的安全溫度限制  根據脈搏血氧飽和度儀的國際檢測 標準,確認允許與病人接觸的最高表面溫度為41℃。
4.1.4  預設的低SpO2值限制  預設的低SpO2值下限為80%或更高 。過去的脈搏氧飽和度儀往往受到錯誤的高報警率影響,導致超過80%的報警會被監護人員 所忽視,這樣就同樣會促使監護人員對真實報警的忽視。1992年ASIM提出預設低SpO2值的 下限標準為80%,從而理順了錯誤報警次數與生理變化之間的關係。近代脈搏血氧飽和度儀 由於應用了軟件技術,錯誤報警的發生得到減少。目前臨床評價病人安全性的預設低SpO2 值下限可以為85%~90%,但對SpO2值下限提高到90%則仍有爭議,認為不必要的報警次 數可能會增加。
4.1.5  以上羅列了有關評價脈搏血氧飽和度儀安全標準的四個主要問 題,足以提示如果SpO2只用單一的測試方法,可能會出現不安全的產品進入臨床,也可能 導致安全的產品被不合理地驅逐出市場。當然,如何理順安全性與危險程度之間的關係,以 及制定完全可靠的安全標準,還需要繼續研究。
4.2  對以往報道SpO2臨床實踐的評價 對其評價正確性一直存在爭議 ,主要涉及研究對象樣本量小、試驗條件不同以及誤差類型缺乏一致性。最近一項多中心研 究,彙集到大量圍朮期病人連續監測的SpO2參數,記錄了 誘導前、手朮中和朮后復甦 室或監護室三個階段各5min的穩態SpO2值,同時與CO氧飽和度儀測定的SaO2值輸入數據 進行分析比較,証實何種SpO2是正確信號,明確臨床誤差的重要來源,由此給提高SpO2 的正確性提供重要依據[7]。
4.2.1  研究目的  通常認為因病人活動、體表低灌注、電刀干擾或靜 脈壓力波可引起低信號-噪音比,是臨床SpO2誤差的主要來源。由於氧飽和度儀依賴於立 體光體積描記圖波形,任何對波形成份AC和DC識別的失敗都會導致讀數為零的報警。為解決 此項問題,設計出集中的光體積描記圖波形信號和新的運算法則,故已有新進展。在本文作 者的研究中,只選擇穩態下的SpO2值,目的在於研究不明顯的不正確因素來源,而這些因 素更容易被機器或其使用者所忽略。多變量分析顯示有四個變量(血紅蛋白水平、手指厚度 、膚色和體表溫度)與SpO2值的不正確性有關。
4.2.2  研究結果-血紅蛋白水平、手指厚度、膚色和體表溫度  脈搏 血氧飽和度儀容易經常被忽視的另一主要缺點在應用光度計原理在生物組織上的設計。SpO 2的原理很簡單,建立在氧合Hgb和還原Hgb吸收不同光譜的基礎上。然而,生物組織是以 散射光線為主而不是吸收光線。光譜的散射效應是脈率氧飽和度儀的發光雙極體,依賴於透 射組織的吸收效應而發生不同程度的變化。鑒於存在這個情況,脈率氧飽和度儀需要有一個 校準過程,一般取健康自願者亞飽和狀態的血樣,用多波長CO氧飽和度儀測定Hgb飽和度值 ,再通過特定的運算將信號轉換為SpO2值。由於校準信息和病人異常血球蛋白水平不一致 ,僅利用兩種波長則不能分析異常血紅蛋白的存在,這就可能是系統性錯誤的來源。同樣, 校準樣本與病人透射組織成分不同,也會影響SpO2值的正確性。皮膚溫度可影響SpO2值 的正確性,手指尖血流分布與SpO2值有很好的相關性。指尖血流的改變可能改變光體積描 記圖AC/DC的相關性,也可能改變透射組織的血容量,從而影響SpO2值的準確性。依此類 推,手指厚度也是影響SpO2值準確性的決定因素。膚色也是影響SpO2值正確性的因素, 膚色深者SpO2值偏高。SpO2值在正常水平時,受局部缺血的影響小,受亞飽和狀態的偏 差影響增大;當飽和度水平低於70%時,SpO2儀將無法校準,SpO2值的正確性將完全喪 失。
5  未來展望
自從脈搏血氧飽和度(SpO2)理論建立以來,SpO2值監測具有正確、安全、無創、有效 、操作簡單、價格適中等優點,得到臨床普遍歡迎和廣氾應用,己是手朮室、監護室的基本 監測手段之一,也用於臨床研究、評價和診斷等領域,為臨床醫學做出了重大貢獻。但是, 由於工程學和生理學存在一定的侷限性,評價SpO2值的正確性和安全標準仍然是重 要的研究課題。近年研究建立的多種波長光度測定理論與實踐,將打破目前利用紅光和紅外 線兩種波長的侷限性,使測定血COHb和MetHb值成為可能,從而可減少因COHb和MetHb濃度異 常病理狀態所引起的SpO2讀數錯誤。Masimo信號萃取技術等的發展,將打破技術上的侷限 性,使由於病人活動、低灌注、靜脈血壓力波、外界光線干擾等所造成的低信號-噪音比環 境可以減少,使SpO2讀數偏低或錯誤報警的誤差得到減少。實驗室研究病人模擬裝置尚有 待于成功,屆時就可利用志願者血樣分析研究亞飽和狀態的侷限性,並為確立其它安全標準 和評價性能提供有效的模型。上述所有監測技術的進展,最終將大大提高SpO2儀的正確性 、安全性和性能,使其能更有效地應用於成人和小儿的臨床監測,同時可提供多變而有價值 的臨床信息。此外,對記錄小儿多導睡眠描記圖、評估側支循環障礙、觀察腸吻合后腸功能 情況、測定先心病患者左向右分流狀態等領域,都將發揮其重要作用。
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Masimo SET 脈搏血氧傳感器

醫療和護理的一大進步 
“我被自己所看到的事實征服了。我採用各種運動和低弱脈搏的伎倆均沒有能夠擊敗Masimo SET脈搏血氧定量儀。這項技術給我的印象非常深刻,而且能夠運用於各種血氧定量儀中,唯一能與之相比的恐怕就是Dolby了”。

John Severinghaus, 醫學博士
舊金山,加利弗尼亞大學
學名譽教授
用以進行檢測的標準TM
(The Standard To Be Measured By ™)Masimo 公司生產的Masimo SET 脈搏血氧定量儀經証實是準確而可靠的,使用這一技術有助于做出正確的臨床決定,從而改善對病人的醫療和護理。

傳統的脈搏血氧定量儀與Masimo SET 技術的比較
■ 傳統的脈搏血氧定量法的報警中有90%是錯誤的。1
■ Masimo SET脈搏血氧定量法的報警中90%是正確的。
■ Masimo SET脈搏血氧定量法能夠準確地檢測到需要進行臨床干預的真實事件。
■ Masimo SET脈搏血氧定量法基本上能夠根除虛假報警。
■ 對病人生理狀態的準確跟蹤能夠改善病人的醫護效果。

1  Wiklund et al,Journal of Clinical Anesthesia,vol.6,May-June 1994
2  Malviya S,Reynolds PI,Voepel-Lewis T,Siewert M,Watson D,Tait AR,Tremper,Anesthesia and Analgesia2000;90(6):1336-1340
使用新型的脈搏血氧定量儀拯救生命的一個實例。
一個左心發育不良呼吸困難的孩子渾身極為蒼白,口唇青紫,他的臨床症狀越來越糟……
在正在進行的復甦治療中,幾種傳統的脈搏血氧定量儀都沒有能成功記錄數據。而Masimo SET脈搏血氧定量儀在隨後的2個小時的復甦和穩定過程中卻顯示了真實的血氧飽和度以及與心電圖記錄一致的心率……
這個孩子被置於機械的通風裝置中,病情被控制了…..
8天以後,這個孩子接受了心臟移植,現在已康復了。
“若不是當初穩定地提高了SpO2水平,那麼對這個孩子的復甦努力就會付之失敗。這一個新生命顯然是被Masimo SET脈搏血氧定量儀拯救的。”

Mitchell R.Goldstein,MD, FAAP, Neonatal Intensive Care,Vol.12 No.1,Jan/Feb 1999
 病例報告
我已在儿童醫院工作了15年,可以毫無疑問地說,我們第一次發現,我們所看到的讀數是準確無誤而且簡明扼要的。這個定量儀的型號是升級的HUGE,無論你待測的信號是強還是弱。我們正用一輛病人轉運車轉運一個新生儿去新生儿重症監護病房。為了這次轉運,我們用了一個帶有常規血氧定量儀的多參數探測儀。將新生儿搬上病人轉運車的后廂絕不是一個輕鬆的過程。在探測儀上常規脈搏血氧定量儀的讀數很不準確。信號太糟糕了。在病人轉運車里我們還放了一台Masimo的Radicals,所以我放置了Masimo的傳感器,並同時保留傳統的脈搏血氧定量儀。Radical自始至終保持著強信號和準確的讀數。而傳統的脈搏血氧定量儀只有在我們坐在紅燈旁並保持不動的姿勢很長一段時間才出現描記。在轉運過程中和我們一起的註冊護士對病人轉運車內Radical的準確性非常驚訝。她關掉了多參數探測儀並最終完全依靠Masimo的Radical,且持續到最後沒有發生任何意外。我想你們會對這個故事感興趣的!我們現在用Masimo血氧定量儀裝備了我們每一個轉運設備。Y. Harrison.呼吸醫療及護理協調專員
靈敏度—脈搏血氧定量儀檢測真實去飽和數值的能力。
特異性—脈搏血氧定量儀不產生偽報警的機會。

運動和低灌注的志願者研究
血氧飽和      血氧飽和
血氧定量儀            度檢測靈敏度  度檢測特異性
Masimo SET                99%          97%
Nellcor N-395(OXISMART XL)  70%          73%
Datex 3900                 60%          52%
Novametrix MARS           40%          42%
Nellcor N-295(OXISMART)   39%          53%
Barker SJ. 2001年1月在 學年會的技術學會上的報告。

重症監護失敗和準確度研究
虛擬條件      Ohmeda 3740          ABG
SpO2        SpO2           SaO2
失敗的 SpO2           0%        100%        99%
失敗的 SpO2           0%         98%        99%
失敗的 SpO2           0%              98%        97%
失敗的 PR(*)      89%         92%        93%
失敗的 SpO2  “低質量信號”    99%        99%
失敗的 SpO2  “低質量信號”    99%        97%
失敗的 SpO2    “低質量信號” “脈搏搜索”  “**”
高 SpO2           100%        88%        91%

(*)脈搏心率和心電圖描記心率之間缺乏相關性,造成對血氧飽和度檢測準確性的疑問。
(**)在獲取動脈血氣標本前病人已
Rostow S, Durbin C,Evaluation of Masimo SET Pulse Oximetry in Patients in Whom Conventional Oximetry Fails to Provide Reliable Monitoring,Respiratory Care2000;45(8):985

儿童重症監護中靈敏度研究
                             Nellcor     Nellcor
                     Masimo SET  OXISMART  N-200
未檢出的真實低氧血症  2(1%)    14(7%)    15(8%)                         1           4           15
未檢出的心動過緩症    4(7%)    37(69%)   17(31%)
Bohnhorst B,Peter CS,Poets CF,Pulse Oximeters ’Reliability in Detecting Hypoxemia and Bradycardia:Comparison Between a
Convention and Two New Generation Oximeters,Critical Care Medicine2000;28(5):1565-1568
7178A- 10/ 01
©2001 Masimo 公司。保留一切權利。Masimo、SET、和   是Masimo 公司註冊的聯邦商標。
Masimo Corporation 2852 Kelvin Avenue Irvine CA 92614 USA
Tel +1 949-250-9688 Fax +1 949-250-9686 Toll Free 877-4-MASIMO www.MASIMO.com

如何選擇屏蔽外殼

 
1 引言
  我們應能確切確定何種電子外殼最于適合電子產品的特殊需要,或者是可能導致不期望有的結果。一個產品的耐用性、可靠性、屏蔽效能以及新產品的市場佔有率都取決于機殼。換句話說,就是這種外殼對電子器件的保護、維護、屏蔽到底有多好?
2 NEMA標準與EIA標準的比較
  由於要力求符合電子工業協會(EIA)標準和國際電氣製造業協會(ENMA)標準這兩個標準,就增加了外殼製造商選擇工藝的複雜性。可想而知,兩種標準有不同的技術規範,每一種滿足不同的需要。因此,首要的問題就是:“它們之間有什麼不同,外殼購買者怎麼知道哪一個更適用?”
  NEMA為各種電子設備機殼的設計找出了一種簡便的方法,使得它們可以滿足美國保險商實驗所(UL)規範。工程師們已研製出了一種全焊接的五面外殼,另一方面正好作為門。控制面板裝在後面,電子設備直接安裝在它上面。門的設計要保証機械電源關斷時很可靠,以防止在使用高壓時出現不希望有的通路。研製在這方面所取得的進步得到了附加的效果,如外殼可防灰塵、防潮、防油霧、防雨,甚至防水淹。
  EIA研製的外殼符合一整套不同的技術要求。其重點是符合併結合不同的產品需求及改變需求。電子設備製造商發現,他們擔負不起專用機殼的時間和成本。現在,新的電子產品的生命週期很短,同時還要努力用最短的時間將新產品投放市場,這些都影響了這種願望。
3 EIA屏蔽外殼的優勢
  EIA製造者標準提供了一個有效的解決方案。現在,甚至提供定製業務的大電子公司,為了趕上最後的期限,也轉向使用EIA標準機殼。
  使用EIA標準機殼,製造商或系統工程師能夠詳細說明需求。不論需要安裝19英吋、24英吋還是30英吋寬的電子設備,都可以找到標準,並且EIA機殼生產企業還編製了產品目錄,這樣就解決了上述問題。一些附件,包括有機玻璃門、抽屜、腳輪、弔環、電線插頭的模具、接地母線以及工作架子在內,都是標準的。
4 易損的電子系統
  外殼具有的另外一些複雜性是需要保護內部和週圍設備免受電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)。這不只是簡單的的干擾,EMI和RFI可能危害到關鍵的通信設備、計算機以及指揮和控制系統的成功運作。靈敏的計算機設備抗不住由汽油發動機點火以及其他電子設備產生的輻射。可以由接近敏感系統的電源線和電纜,或者直接由系統電路接收這些電磁輻射,產生與EMI/RFI相連的不希望有的響應。
  在大功率電機對電源線產生瞬態干擾時,或者雜散信號出現在傳輸線連接的系統時,再就是內部系統有開關電源時,都可能出現傳導干擾。
  設備的敏感度,或者說系統對環境中電磁能量的響應程度以及干擾源的特性最終 決定因素是環境中的信號是否轉化成有害的EMI/RFI;一些系統對EMI/RFI不敏感,這與它的電路設計或者工作參數有關,如頻率、幅度及靈敏度。系統的預期功能與如何評價其靈敏系統有害;而對於靈敏度低的系統,即使是高電平的EMI/RFI也不受影響。
  現在,遇到EMI和RFI問題的電子系統不僅越來越複雜、數量越來越多,而且在小空間中密度也增加了。在軍事裝備中,常常在有限的空間緊密地安裝著許多電子系統,如飛機或艦艇上。還有,當把很多的電子系統裝在工廠或汽車里,類似的問題也會出現。因為在有限空間內將敏感系統與干擾源隔離是很困難的,所以上述這些環境的EMI/RFI的控制就成了問題。
  在數字系統中,由於同時存在不需要的信號輻射體和易受干擾的設備,所以問題就非常難辦。在計算機和利用微處理器的設備內部,數據快速傳輸和處理產生的信號有很高的重複頻率和脈衝上升時間,因此高頻諧波非常顯著。短導線和電纜以及印製電路上的導體都是有效的輻射體,金屬殼上的小開口,在其尺寸大於信號的半波長時,也是有效的輻射源。
  不論是減少輻射以滿足FCC標準,還是減少干擾對敏感設備的影響,其抑制EMI/RFI的方法都是類似的。抑制EMI/RFI有很多種方法,其中最重要的一處是用金屬殼屏蔽電子系統。
  在選擇抑制方法時,工程師必須判斷什麼是可以控制的,在這些點當中實現對EMI/RFI的抑制有多少是可能的。例如,工廠的數據採集和控制系統的設計師對客戶的這些設備中使用的其他電子設備的設計或選擇沒有作用的。另一方面,機殼內子部件間的互連電纜的規範、電纜的屏蔽和布線及其屏蔽效能是由設計師控制的問題。另外,在實現中,這些控制技術可提供很好的適應性。
5 機殼屏蔽
  從電磁屏蔽的角度來看,理想的屏蔽機殼應用很厚的金屬板,它具有連續的結構,並沒有接縫和開口。而實際上,設計一個很好的屏蔽機殼必須與所要求的相一致,不但要有進入內部進行維護和修理的通道,有人的因素,還要有控制按鈕和連接器以及儀表和指示器的觀察窗口,並且還要使機殼內電子設備的熱量容易散出。
  具有堅固的結構和在接縫和拐角處有高電導連續性的金屬材料能獲得很好屏蔽,它在使用中可能出現的各種機械應力下保持屏蔽效果不變。分開導電面的接縫絕不能是絕緣的或者有很高的阻抗,例如,可能出現塗油漆、腐蝕、氧化物或者是連接力不適當。不同導電材料必須在電學上與防止通過電化學作用而形成高阻嚙合截面相兼容。(參見表1)  

 
表1 金屬的兼容性
 
每一金屬組相互重疊,使得有可能使用相鄰組的材料,以避免電學作用
第一組(金屬分組)
金 ·鉑 ·金/鉑合金 ·銠 ·石墨 ·鈀 ·銀 ·銀合金 ·鈦
第二組(金屬分組)
銠 ·石墨 ·鈀 ·銀 ·銀合金 ·鈦 ·鎳 ·蒙乃爾 ·鈷 ·鎳鈷合金 ·AISI300系列鋼 ·A286鋼
第三組(金屬分組)
鈦 ·鎳 ·蒙乃爾 ·鈷 ·鎳和鈷合金 ·鎳銅合金 ·銅·青銅 ·黃銅 ·銅合金 ·鈹銅 ·銀焊料 ·商品黃銅和青銅 
·含鉛黃銅和青銅 ·海軍紅銅 ·400系列不鏽鋼 ·鉻板·鎢·鉬
第四組(金屬分組)
·含黃銅和青銅 ·海軍黃銅 ·AISI431、440、410、416、420、AM355和PH硬化的鋼 ·鉻板 ·鎢 ·鉑 ·錫-錮 ·錫鉛焊料
·鉛 ·2000和7000系列鋁 ·合金鋼和碳鋼
第五組(金屬分組)
鍍鉻鎢 ·鉬 ·AISI410、416鋼、合金鋼和碳鋼 ·錫 ·錮 ·錫鉛焊料 ·鉛 ·鋁 ·所有鋁合金 ·鎘 ·鋅 ·電鍍鋼 ·鋅基鑄件
第六組(金屬分組)
·鎂 ·錫
 
    可用不鏽鋼建造具有很高可靠性的EMI/RFI屏蔽機殼。當設備處於機械應力下時,防頃斜拐角有助于機殼保持機械性能的完整性和屏蔽效能。安裝在凹槽上的板子,它的連續導電性和屏蔽效能由鈹銅合金的彈性屏蔽墊圈來保証。通常,兩個位於下面框架後面的不鏽鋼螺栓用來接地。
  由於使用了導電的密封墊圈,所以當機殼上的門關閉時,在電磁方面通常是可靠的。普通的墊圈有金屬絲網,滲透或塗覆有導電微粒的橡膠或乙烯樹脂的管子和鈹銅彈性指簧。
  金屬絲網和管子的設計要求提供門閉合方向的力或壓力。這些力可以壓緊墊圈,並保証獲得的屏蔽效能。沿墊圈長度的屏蔽特性與沿其長度的閉合力一樣也是均勻的。墊圈在一段時期以後會出現壓縮永久形變,這可使其效能進一步減弱。
  另一方面,鈹銅指簧襯墊在使用時將對門有磨損,為了保証屏蔽效能,要求很小的接觸壓力。這些襯墊的壓縮永久形變經過一段時間后不會出現。另外,一個吸引人的方面是襯墊與不鏽鋼在電學上兼容,不吸收潮氣並抑制黴菌生長,不會受大氣、臭氧、紫外線和核輻射或溶液的作用,並且不能剝落或破裂成能造成短路的小導電碎片。
  大型機殼上的防彎曲門可以設計為當門與凹槽閉和時,能與鈹銅簧片屏蔽帶相摩擦閉合。所有的墊片都連接在機殼的凹槽框架上,這樣就消除了門和麵板為了安裝電器設備而移動或為了維護而打開時對它們造成的損害。
6 其它的考慮
  不論是工程師還是購買者都希望更多的屏蔽完整性、多個產品系列和遵守標準。機殼的生產公司要提供詳盡目錄和完整的技術信息。還應提供免費的技術服務。在重要的項目上,還應包括賣方的工程師(最好是主管工程師或高級工程師)對設備進行實驗。顧客自選的顏色,即使只有單個機殼也不應額外收費。對於暢銷的標準產品,運輸時間最多五天,還可以要求提供任何標準的顏色組合的產品。重要的客戶甚至可以有特殊的顏色要求。
7 質量控制
  任何一個好的賣方都應有一個強有力、有經驗的主管人員進行編寫的質量控制計劃,以使在有問題產品到達客戶的碼頭之前就能採取行動。要驗証對於外殼廠商來說QC(質量控制)如何重要,以及QC管理者報告該向誰索取,是設備主管,是運行副總經理,還是總經理?什麼是QC主管需要驗証的最終問題,並且是怎樣解決的?是否有可驗証QC問題的工廠或辦公室的規程?是否有簡單定義的QC問題,如坏材料或不良工藝?或是否有影響最終客戶使用的任何問題?
  如果沒有有知識的、能夠迅速反應的實地銷售人員,世界上最好的工廠也是沒有用的。這些人員可以在招聘的幾天(有些時間甚至是几小時)內獲得。他們不僅是能解決屬於屏蔽機殼的問題,而且還要解決運輸中的損坏或是安裝的錯誤。在產生問題的情況下,不論是誰導致的問題,廠商都應該在幾天內替換相應的部件。在改正之前永遠不要去突出過錯。
  廠商無論如何要準確遵守到貨的日期。沒人能夠控制任何事情。然而,一個好的屏蔽機殼廠商是樂於管理好自己的工廠的,並當產品有不能按時交付的危險時,將空運最好部件給用戶。這些服務是主動的,並沒有附加的收費。這些都是任何一個好的屏蔽供應商的標準服務。
  如果機殼廠商做到了上面的所有的方面,那麼他就是最好廠之一。如果計劃要維持長期的關係,例如把公司作為原始設備製造廠家(OEM),還應再做一件事:編製一份D&B報告。公司的財政是否穩定?是不是說話算數(即作為一個獨立的公司而不是屬於一個大公司的產品製造商,它可以直接決定做什麼,什麼時間做)?當需求增加時是否有可操縱的現金,同時當需求減少時是否有相應迅速度緊縮開支的靈活性?並且為了長期的OEM的關係,是否能不受潛在的勞動力問題和工廠停產的困擾。
8 小結
  屏蔽採購者決不能僅僅滿足于解決屏蔽效能、生產線或服務的方面。一個好的生產廠要設計出符合客戶特殊要求的屏蔽室。另一方面,當可能已經有瞭解決方法時,為什麼還要重新設計呢?屏蔽室供應商的設計人員是寶貴的資料。他們的工作應是獨立的,並且可以解決客戶的重要問題,並能節約時間和資金。
 


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