CN215083022U - 血液透析机检测仪流量校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种血液透析机检测仪流量校准装置，包括水箱、溢流管、稳压水泵、储水箱、截止阀、流量调节阀、标准流量计、背压管、换向器、称量容器、电子天平、回水管、上水管、密度计；水箱与溢流管相连，溢流管上设有截止阀；标准流量计和被校检测仪流量传感器串联连接；水平管道末端经背压管连接换向器，换向器两路出口分别与称量容器和一个回水管连接，称量容器固定在电子天平上，底部连接另一个回水管；储水箱连接稳压水泵，并经上水管与水箱相连；流量计和电子天平处分别设有压力和温度传感器；密度计用于测量储水箱中的液体密度。本装置能实现对血液透析机检测仪流量参数进行校准和对标准流量计进行标定。

Description

血液透析机检测仪流量校准装置

技术领域

本实用新型属于流量计量和医疗计量检测领域，特别是一种血液透析机检测仪流量校准装置。

背景技术

血液透析机是进行血液透析的主要装置，其结构组成包括精密的流量、电导率、温度、压力等测量控制部分和报警系统，同时还为病人的血液循环提供动力。血液透析机在血液透析过程中起到了决定性的作用，是临床使用风险较高的设备，其安全性、可靠性十分重要，计量指标直接影响患者的生命安全。

为保证血液透析机的量值准确，需使用血液透析机检测仪对血液透析机的流量、温度、压力、电导率和PH值等参数进行定期校准。而血液透析机检测仪作为一种计量校准设备，自身的参数也需要进行溯源，才能保证其量值的准确可靠。血液透析机检测仪的校准依据JJF 1541-2015《血液透析装置检测仪》国家计量校准规范，对于其流量参数，校准规范规定使用测量范围(200～1000)ml/min、准确度±0.5％、介质为液体的标准流量计最大允许误差±0.5％的液体循环系统中进行校准，但目前尚没有专门用于血液透析机检测仪流量参数溯源的液体小流量标准装置和液体循环系统。

标准流量计可在现有的流量计类型中选择测量范围和准确度符合要求的产品，而最大允许误差±0.5％的液体循环系统该如何搭建，其技术指标如何确认满足要求，目前市场上尚未有成熟的装置和系统。

使用标准流量计对被校的血液透析机检测仪的流量传感器进行校准时，具体方法是将标准流量计和被校检测仪串联在液体流量装置的管道上，在相同的流量下比较其流量值的大小。但在常规的液体流量装置上进行这种校准会产生明显的缺点。因血液透析机检测仪的测量范围一般不超过1000ml/min，常规的液体流量标准装置很少达到这么低的流量范围，即使能达到，也大多处于装置整体流量范围的测量下限，其测量准确度难以保证；同时，因使用血液透析机检测仪对血液透析机进行流量检测同样是将检测仪的流量探头和血液透析机进行串联，在相同的流量下进行示值误差的校准。血液透析机作为进行血液透析的医疗设备，在使用时对卫生安全的要求极高，检测仪的流量探头直接与其相连，也须进行相应的卫生处理，而用以校准检测仪的标准流量计，为了满足溯源要求，需将其送到更高一级的流量标准装置进行定期周检，必然会与其他工业用途的流量装置或流量计接触，使用的液体介质也会含有各种杂质，从而间接对检测仪造成污染，最终可能影响到血液透析机的卫生安全和计量性能。因此，常规的液体流量标准装置并不适用于血液透析机检测仪流量参数的校准和量值溯源。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一套血液透析机检测仪流量校准装置，以对血液透析机检测仪的流量参数进行校准，并能实现对标准流量计进行标定，是测量血液透析机检测仪流量参数的专用流量校准装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种血液透析机检测仪流量校准装置，包括高位水箱、溢流管、稳压水泵、储水箱、截止阀、流量调节阀、标准流量计、背压管、换向器、称量容器、电子天平、回水管、上水管、密度计、温度传感器和压力传感器；

所述高位水箱与垂直的溢流管相连，溢流管上设有截止阀，用于开关流量；所述储水箱与稳压水泵相连，稳压水泵通过上水管与高位水箱相连；所述溢流管在试验台平面由垂直方向转为水平管道，水平管道上连接标准流量计；所述标准流量计上游设有压力传感器，用于测量管道介质压力，下游设有温度传感器，用于测量管道介质温度；所述标准流量计下游管道安装被校检测仪流量传感器，被校检测仪流量传感器上游和下游分别设有压力传感器和温度传感器；水平管道末端与竖直的背压管相连，所述背压管出口连接换向器，换向器出口分两路，一路与一个回水管连接，另一路与称量容器连接；所述称量容器固定安装在电子天平上，底部通过开关阀门连接另一个回水管；两个回水管均与储水箱连接；所述密度计用于测量储水箱中的液体介质密度。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)通过高位水箱和溢流管，可实现稳定的液体流量；通过溢流管高度计算，达到本装置最大流量2000L/min的要求，实现满足校准功能的液体循环系统，通过过滤器对循环液体进行过滤消毒，满足血液透析机检测仪使用的卫生要求。

(2)通过使用0.5级的电磁流量计作为标准流量计，用以对检测仪流量传感器进行校准，满足对血液透析机检测仪流量参数的校准要求。

(3)通过选用高精度电子天平为主标准器，搭建质量法液体流量装置，装置整体测量范围为(100～2000)mL/min，扩展不确定度优于0.16％(k＝2)，可以对0.5级电磁流量计进行标定，实现标准流量计在当前装置上的溯源，保证血液透析机检测仪校准的卫生安全。

(4)一套校准装置可满足两套校准方式，一套使用电子天平对标准流量计进行标定，另一套使用电磁流量计对检测仪流量传感器进行校准。每次开机后，自动先进行标准流量计的自校标定，确认其示值准确，并将标定结果作为校准检测仪流量传感器时的修正值；两套校准方式既可以连续进行，也可以分别独立运行。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型中高位水箱溢流结构俯视示意图。

图3为本实用新型中高位水箱溢流结构侧视示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1，本实施例中的血液透析机检测仪流量校准装置，包括高位水箱1、溢流管2、稳压水泵3、储水箱4、截止阀5、流量调节阀6、标准流量计7、背压管8、换向器9、称量容器10、电子天平11、回水管12、上水管13、密度计14、过滤器15、温度传感器和压力传感器；

结合图2、图3，所述高位水箱1固定安装在实验室高处，水箱1上部设有溢流槽1-1和溢流口1-2，溢流口1-2连接溢流管2；储水箱4中的液体介质经过滤器15，由稳压水泵3抽入高位水箱1，高位水箱1内液位超过溢流槽1-1上端位置后溢出至溢流口1-2，从溢流口1-2流出至溢流管2，顺着垂直的溢流管2流向水平的测量管道，经过标准流量计7和被校检测仪流量传感器，流经背压管8，至换向器9，由换向器9控制流入称量容器10或流入回水管12，流入称量容器10的液体介质在校准结束后也经过另一个回水管12回到储水箱4，完成液体循环。

溢流口的高度由计算确定：

h＝Δh+h_f+h_j+h_b

式中：h为溢流口高度，即从试验台平面往上到水箱溢流口位置的高度；Δh为达到设计流量所需的流体液面高度；h_f为管道沿程损失高度；h_j为管道中由于弯头、阀门等造成的局部水头损失高度；h_b为背压管高度。所述高位水箱1的溢流口高度，经水力学计算不小于2米，测量管道直径为10mm，可以实现装置最大流量为2000L/min的测量要求。

所述标准流量计7为0.5级的电磁流量计，公称通径为DN10mm，满足(100～2000)ml/min测量范围、不同液体介质的流量测量。

所述电子天平11的称量范围为(5～6200)g，准确度为II级，检定分度值为e＝1g，电子天平11上固定安装称量容器10。

所述溢流管2上设有截止阀5，用于管道上流体开关；测量管道下游设有流量调节阀6，用于调节校准流量点；背压管8的设计可排出管道中的空气，背压管8设有截止阀5，用于校准过程中满管状态下停止流体流动，便于进行密封性检查和流量计输出信号清零。测量管道上设有管道接头，可连接流量计，也可直接连通管道。

所述血液透析机检测仪流量校准装置具体工作过程如下。

先进行电磁流量计的标定，确认电磁流量计的示值误差符合要求后，再进入校准流程，进行被校检测仪流量传感器的校准。

首先用密度计14测量储水箱4中液体介质密度；打开管道中的所有阀门，换向器9出口设置在回水管12一侧；打开稳压水泵3，将液体介质从储水箱4抽入高位水箱1，当达到溢流高度后，液体介质流入溢流管2，并经背压管8、换向器9和回水管12流回储水箱4；运行一段时间，排出管道内空气，使介质充满管道；

关闭溢流管2和背压管8的截止阀5，保持1分钟，检查管道密封性，确认无泄漏，进行下一步。

进行标准流量计7的标定时，测量管道中只安装电磁流量计，被校检测仪流量传感器处的管道直接连通。运行稳定后，调节流量调节阀6，设置校准流量点，控制起始时间，控制换向器9开向称量容器10一侧，介质流入称量容器10，采集电磁流量计的信号，采集电磁流量计和称量容器10处介质的温度和压力。达到设定时间后，控制换向器9开向回水管12一侧，采集电子天平11显示的质量值。将电子天平11测得的液体质量值换算到电磁流量计处温度压力状态下的流量值，并与电磁流量计输出的流量值进行比较，计算该流量点下流量计的示值误差：

式中：E₁为该校准点下电磁流量计的示值误差；Q₁为电磁流量计的流量值；Q_s为电子天平11称量值换算到流量计处状态的流量值，按下式计算：

Q_s＝V_s·[1-β(T_s-T_m)]·[1+κ(p_s-P_m)]

式中：β为液体介质在校准状态下的体膨胀系数；T_s、T_m分别为电子天平11处和电磁流量计处的液体温度；κ为液体介质在校准状态下的压缩系数；p_s、p_m分别为电子天平11处和电磁流量计处的液体压力；V_s为电子天平11测得的液体实际体积，按下式计算：

式中：M为电子天平11显示的质量值；ρ为液体密度，由密度计14测得；c为浮力修正系数，计算公式为

其中ρ₀为环境大气密度。

一次标定结束后，打开称量容器10底部阀门，排空称量容器10中液体，并将电子天平11和电磁流量计的信号清零，开始下一次标定。每个流量点按以上过程重复3次测量，在流量计测量范围内选择均匀分布的3个流量点，取各点误差最大值作为电磁流量计的示值误差，并判断是否满足±0.5％的要求。也可根据实际需要设置电磁流量计的测量点和测量次数。

电磁流量计标定完成后，将其误差值代入，开始进行血液透析机检测仪的流量传感器校准。将被校检测仪流量传感器安装在电磁流量计下游的测量管道上，并进行密封性检查。控制换向器9出口保持在回水管12一侧。调节流量调节阀6，设置校准流量点，运行稳定后，控制起止时间，采集校准时间内的电磁流量计信号，读取被校检测仪的流量示值，计算被校检测仪流量传感器的示值误差：

式中：E′_m为该校准点下被校检测仪流量传感器的示值误差修正值；Qm为被校检测仪流量传感器显示的流量值；Q′₁为电磁流量计显示流量值的修正值，Q′₁＝Q₁(1+E)，其中Q₁为电磁流量计显示的流量值，E为电磁流量计标定后的示值误差。

当电磁流量计出现故障或无法正常使用时，也可以直接使用电子天平11对被校检测仪流量传感器进行校准，与电磁流量计的标定过程相同。

本装置可采用两套校准方式：使用标准流量计7对被校检测仪流量传感器17进行校准时，控制换向器9出口一直处于回流管12方向，控制测量的起止时间，采集测量时间内流量计的流量值并进行误差计算。使用电子天平11为标准器对标准流量计7进行标定时，控制换向器9的开关方向和测量起止时间，采集测量时间内标准流量计7的流量信号、电子天平示值、温度和压力传感器信号以及密度计测量示值，并进行误差计算。

Claims (7)

1.一种血液透析机检测仪流量校准装置，其特征在于，包括高位水箱(1)、溢流管(2)、稳压水泵(3)、储水箱(4)、截止阀(5)、流量调节阀(6)、标准流量计(7)、背压管(8)、换向器(9)、称量容器(10)、电子天平(11)、回水管(12)、上水管(13)、密度计(14)、温度传感器和压力传感器；

所述高位水箱(1)与垂直的溢流管(2)相连，溢流管(2)上设有截止阀(5)，用于开关流量；所述储水箱(4)与稳压水泵(3)相连，稳压水泵(3)通过上水管(13)与高位水箱(1)相连；所述溢流管(2)在试验台平面由垂直方向转为水平管道，水平管道上连接标准流量计(7)；所述标准流量计(7)上游设有压力传感器，用于测量管道介质压力，下游设有温度传感器，用于测量管道介质温度；所述标准流量计(7)下游管道安装被校检测仪流量传感器(17)，被校检测仪流量传感器(17)上游和下游分别设有压力传感器和温度传感器；水平管道末端与竖直的背压管(8)相连，所述背压管(8)出口连接换向器(9)，换向器(9)出口分为两路，一路与一个回水管(12)连接，另一路与称量容器(10)连接；所述称量容器(10)固定安装在电子天平(11)上，底部有开关阀门连接另一个回水管(12)；两个回水管(12)均与储水箱(4)连接；所述密度计(14)用于测量储水箱(4)中的液体介质密度。

2.根据权利要求1所述的血液透析机检测仪流量校准装置，其特征在于，所述储水箱(4)经过滤器(15)与稳压水泵(3)相连，用于对液体介质进行过滤清洁。

3.根据权利要求1所述的血液透析机检测仪流量校准装置，其特征在于，所述水箱(1)上设有溢流槽，溢流槽开有溢流口，溢流口与溢流管(2)相连。

4.根据权利要求1所述的血液透析机检测仪流量校准装置，其特征在于，所述标准流量计(7)选用准确度等级为0.5级的电磁流量计。

5.根据权利要求1所述的血液透析机检测仪流量校准装置，其特征在于，所述电子天平(11)选用称量范围为5～6200g、准确度为II级、检定分度值为e＝1g的电子天平。

6.根据权利要求3所述的血液透析机检测仪流量校准装置，其特征在于，所述溢流口的高度h满足：h＝Δh+h_f+h_j+h_b

其中Δh为达到设计流量所需的流体液面高度；h_f为管道沿程损失高度；h_j为管道中局部水头损失高度；h_b为背压管高度。

7.根据权利要求3所述的血液透析机检测仪流量校准装置，其特征在于，所述水箱(1)的溢流口高度不小于2米。

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