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JJG1164-2019《紅外耳溫計檢定規程》權威解讀

文章錄入：上海奔爍咨詢 | 文章來源：上海奔爍咨詢 | 添加時間：2020-3-6

      紅外耳溫計（簡稱“耳溫計”）為輻射測溫儀表。使用時，耳溫計探頭插入被測人體耳道，位于探頭末端（或前端，因耳溫計產品的光路設計而異）的探測器通過測量鼓膜及耳道的熱輻射來測定人體溫度。測量過程中，探測器與被測目標（耳道和鼓膜）之間存在熱交換，但不需要與被測目標達到熱平衡，測量時間一般只有（2~5）s，相對于傳統的玻璃體溫計和采用熱敏電阻作為傳感元件的電子體溫計，測量過程時間短是一個顯著優點。在醫療機構或公共場合使用的耳溫計使用一次性探頭保護罩以避免被測對象之間交叉感染。耳溫計在國內市場出現始于 2000 年，在2003 年的SARS 疫情防控中得到廣泛應用并持續普及。
      2003 年 JJF1107-2003《測量人體溫度的紅外體溫計校準規范》頒布實施，2008 年 GB/T21417.1- 2008《醫用紅外體溫計 第1 部分：耳腔式》頒布實施，2016 年JJF1577-2016 《紅外耳溫計型式評價大綱》頒布實施，2019 年 JJG1164-2019《紅外耳溫計檢定規程》頒布實施，共同構成了耳溫計檢定、校準、計量器具型式評價試驗和產品檢驗的技術文件體系。
      本文從檢定項目和檢定裝置等方面，詳細解釋檢定規程具體條款制定過程中對若干技術問題的處理方法。
      一、檢定項目
      耳溫計直接的測量結果就是耳道溫度。輸出測量結果時，數據處理單元將對測量目標（耳道和鼓膜組合體）的發射率偏離 1 進行數學修正。但長期以來人們習慣采用腋下溫度或口腔溫度表征人體溫度，制造商可能對測量結果的輸出方式再次進行調整，將測量結果顯示為“腋下溫度”、“口腔溫度” 或其他的人體部位對應的溫度。在這種調整中，耳溫計的數據處理單元將引入人體不同部位的溫度差異修正。目前這種修正沒有標準數學模型可采用， 通常由耳溫計制造商通過試驗方法獲得或引用相關文獻數據，不同產品的修正模型存在較大差異。基于耳溫計產品的這種工作方式，GB/T21417.1-2008 中對耳溫計準確度的管理采用了“實驗室驗證”和“臨床驗證”兩類檢驗相結合的方式，即實驗室條件下檢驗耳溫計在不同溫濕度環境、機械環境下的“實驗室誤差”和在臨床條件下檢驗“臨床重復性”和“臨床偏差”。實驗室條件對耳溫計的檢驗數據反映的是耳溫計作為測量儀器的基本特性。在耳溫計產品說明書標示的“準確度為 ±0.2℃，使用環境為 16℃ ~35℃，濕度≤ 85%RH”，應理解為在環境為16℃ ~35℃和環境濕度≤ 85%RH 的條件下，耳溫計的單次測量的實驗室誤差均滿足 ±0.2℃。
      在 JJG1164-2019 中， 將“ 實驗室誤差” 作為檢定項目，并要求在 35℃ ~42℃范圍內，耳溫計的實驗室誤差應不超過 ±0.2℃，這一計量特性要求與 GB/T21417.1 保持一致，同時考慮了醫療機構對耳溫計性能的期望。被檢耳溫計在任一檢定溫度點的任何單次測量獲得的實驗誤差均滿足 ±0.2℃要求時，被檢耳溫計合格。這個合格判定方法與 JJF1577- 2016 和 GB/T21417.1 保持一致。
      檢定時環境溫度控制在 18℃～ 28℃范圍內， 與依據 JJF1107-2003 進行耳溫計校準時控制的環境溫度相同。依據 JJF1577-2016 進行耳溫計的新產品型式評價或依據 GB/T21417.1-2008 開展產品檢驗時，則應在環境溫度下限、環境溫度上限和濕熱環境條件下分別檢驗耳溫計的實驗室誤差。
      各標準和各廠商的最大允許誤差不統一。JJG1164-2019 規定的最大允許誤差是根據國家標準對醫用耳溫計應用提出的統一要求。其合格與否是對這一應用要求的符合性判定，而非采用具體產品最大允許誤差的判定。
      實驗室誤差定義為測試模式下，紅外耳溫計示值與黑體溫度之差。測試模式也稱為校準模式，是耳溫計的一種特定的工作狀態或方式，在該模式下耳溫計輸出結果未包含人體部位溫度修正。實驗室誤差必須在測試模式下進行，測試模式的設置方法在產品說明書中有明確描述。當產品說明書中沒有相關信息時，應咨詢制造商獲得準確的校準模式設定方法。
      二、檢定裝置
      JJG1164-2019 規定耳溫計檢定裝置由耳溫計黑體空腔、液體恒溫槽、標準溫度計及配套電測儀表組成。黑體空腔處于液體恒溫槽工作區，通過對液體恒溫槽工作區工質的溫度控制實現黑體空腔的溫度控制。黑體空腔溫度使用標準器測量的液體工質溫度來表征。裝置結構如圖 1 所示。

      耳溫計黑體空腔是檢定裝置的關鍵組件，在JJG1164-2019 附錄 A 中給出了標準耳溫計黑體空腔（型號 NIM G2）結構、尺寸和明確的制作工藝要求。黑體空腔（8 ～ 14）μm 波長范圍發射率應不低于0.999，開口直徑為（8 ～ 10）mm。美國標準 ASTM E1965-98（2016）《間歇測定病人體溫用紅外溫度計標準規 范》（Standard Specification for Infrared Thermometers for Intermittent Determination of Patient Temperature） 和歐洲標準 EN 12470-5 Final （E） 2003《醫用溫度計 - 第 5 部分：紅外耳溫計性能要求 》（Clinical thermometer-part 5：Performance of infra-red ear thermometers with maximum device) 也發布了耳溫計黑體空腔的結構尺寸及工藝要求，如圖 2 所示，這兩款耳溫計空腔在我國耳溫計生產企業和計量技術機構都有應用。受空腔發射率直接測量水平不理想的限制，規程制定中采用亮度溫度比對實驗確定 NIM G2 空腔與和 ASTM 和 EN 標準推薦的空腔三者間的差異，用以驗證 NIM G2 空腔技術要求的合理性。試驗數據表明，采用 ASTM 空腔和NIM G2 空腔復現的亮度溫度沒有差異。與 ASTM 空腔相比，NIM G2 空腔的尺寸小，空腔底部圓錐頂角角度（120°）相對于 ASTM 空腔的 36.4°更容易加工，材料成本低和加工難度小是 NIM G2 空腔的優點。EN 空腔復現亮度溫度比 NIM G2 低 0.01℃。雖然0.01℃在數值上與亮溫比較器的顯示分辨力相當， 但結合比對實驗的重復性考慮，EN 空腔發射率偏低概率比較高，建議謹慎采用 EN 空腔設計。在計量標準考核中，可采用裝置亮溫比較方法驗證裝置復現量值能力，建議在計量標準復查考核周期中間開展一次亮溫比對能力驗證。       液槽工作區域的尺寸應能容納耳溫計黑體空腔并保證標準溫度計浸沒深度不小于 200mm。液槽的溫度穩定性不超過 0.010℃ /10min，溫度均勻性優于 0.020℃。恒溫液槽的測試方法可參考恒溫槽技術性能測試規范，但在測量時使用溫度計的選擇上需要特別注意，對于工作區域上表面與恒溫液槽液面距離較小（比如 3cm）的情況下，應采取適宜的溫度傳感器，并采取措施減小溫度計套管或導線熱損失對溫度計測量結果的影響。
      檢定裝置采用二等及以上等級的標準鉑電阻溫度計作為標準溫度計，主要原因為標準鉑電阻溫度計優異的穩定性、成熟的檢定技術，以及在多數省級計量技術機構都具備二等標準鉑電阻溫度計的檢定能力，相對完善成熟的量值溯源體系能夠實現主標準器的穩定可靠溯源。
      電測儀表用于測量標準鉑電阻溫度計的電阻值。JJG1164-2019 中提出電測儀表四線制電阻測量功能的最大允許誤差折算成溫度不超過 ±0.010℃。這個數值是考慮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表的技術指標提出的。
       綜上所述，JJG1164-2019 提供了明確的耳溫計檢定裝置實現方案。采用這樣的技術處理是為了提高裝置各性能參數評價可行性，充分利用現有成熟計量器具以及量值溯源體系中完善環節保證量值溯源的可靠性。JJG1164-2019 規定的耳溫計檢定裝置復現量值的擴展不確定度約為 0.04℃。與 JJF1107-2003 相比，JJG1164-2019 對計量標準的計量特性要求更為嚴格和明確，可滿足 JJF1107-2003、JJF1577-2016 和 GB/T21417.1-2008 對標準器的相關要求。
      三、實驗室誤差的合格判定
      在檢定溫度點 35 ℃、37 ℃和 41.5 ℃，每個檢定溫度點的三次測量實驗室誤差不超過 ±0.2 ℃，實驗室誤差項目合格，即 9 次測量的實驗室誤差均合格，該檢定項目合格。

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