有关环氧乙烷气体检测仪校准方法的研究

陈炜诗

摘要：在对环氧乙烷气体进行检测的过程中，检测仪在多个方面存在着误差，因此，需要采用科学合理的校准方法，使环氧乙烷气体的检测数值能够时刻处于正常范围内。基于此，本文首先对环氧乙烷及其检测仪的特性进行分析，并对检测仪的校准方法与示值误差标准不确定度的测定进行研究，以供参考。

关键词：环氧乙烷；气体检测仪；检测仪校准

引言：环氧乙烷气体是医疗器械行业中所应用到的重要物质，其通常被应用于灭菌环节。环氧乙烷本身具有易燃、易爆的特性，在医疗器械的灭菌过程中，如果环氧乙烷气体检测仪出现了误差，造成其密度过高或过低的情况，则会严重影响生产安全。因此，需要采用科学合理的校准方式，以防止误差过大的问题出现。

1. 环氧乙烷及其检测仪的特性

环氧乙烷本身属于环醚性质的物质，其具有杂环的结构特征，沸点为零上10.4摄氏度，密度为0.9。如果人体吸入了过多的环氧乙烷气体，则会产生胸闷气短、头痛等症状，如果长时间对其接触，则会导致神经系统出现紊乱症状。当环氧乙烷气体流入到空气中，会激发其易爆的特性，如果周围环境温度较高，则会立刻发生爆炸。通常来说，环氧乙烷气体在空气中发生爆炸的最低浓度为3%。在国家发布的职业卫生标准中，工作环境下，环氧乙烷气体的最大接触量为每立方米1毫克。环氧乙烷具有十分活泼的化学性质，其能够与许多物质发生化学反应，例如，环氧乙烷在接触到某些化合物时，能够进行开环加成反应。基于这个特性，环氧乙烷气体主要被应用于杀菌过程中，尤其在医疗器械的灭菌方面，环氧乙烷已经成为国家规定的标准灭菌方法，并注明了最高残留量。例如，在口罩的生产方面，2016年发布的《防护型口罩技术规范》与2010年发布的《医用口罩技术规范》中明确规定了口罩中环氧乙烷的最高残留量为每克/10微克。

在新冠感染的特殊时期中，医疗器械的生产量得到了较大的提升，其中，口罩的产量得到了显著的增长，使得对医疗器械的生产过程中，对环氧乙烷气体的浓度检测十分重要。通常使用环氧乙烷气体检测仪开展相关工作，其能够做到第一时间的浓度测量，从而能够最大程度上避免生产中的安全性问题。在量值溯源方面，虽然国家缺少相关技术的标准，但是在行业内已经形成了统一规范[1]。

2. 环氧乙烷气体检测仪的校准方法

环氧乙烷气体检测仪具有如下特性：第一，当测量范围在每摩尔10微摩尔以内时，示值误差为每摩尔1微摩尔；当测量范围在每摩尔10微摩尔以外时，示值误差为10%。第二，检测仪的重复性要小于等于2%。第三，泵式检测仪的响应时间要小于等于30秒；扩散型检测仪的响应时间要小于等于一分钟，并保证出现问题时，具有正常的报警功能。第四，量程漂移为满量程5%左右，零点漂移为满量程3%左右。在校准时，首先要对示值与标准值之间的关系进行确认，其次，要根据上一步的结果，对测量结果与示值的关系进行确认，保证测量精度[2]。

2.1示值误差的校准

在示值误差的校准方面，首先要将仪器按照说明书中的规定进行通电，并预热，当这一过程稳定之后，要通入零点气体，对仪器的零点进行校准，之后再将通入满量程八成浓度左右的标准气体，对仪器的示值进行校准。其次，将环氧乙烷气体通入不同浓度的标准气体中，分别为满量程的两成、五成、八成，当示值不再变化时，对结果进行记录，并分别对测量范围在每摩尔10微摩尔以内示值的误差以及测量范围在每摩尔10微摩尔以外示值的误差进行计算，记录测量结果。

2.2重复性的计算

在重复性的计算方面，首先，为了使仪器的示值处于零刻度状态，应在仪器中通入零点气体，之后，在仪器中通入满量程五成左右浓度的标准气体，并进行重复测量，本文进行了5次重复测量，重复性的表示方式为一次测量过程中相对的偏差值。

2.3仪器响应时间的校准

关于仪器响应时间的校准方式，首先，在检测仪中通入零点气体，使仪器的示值回到零刻度状态。其次，在仪器中通入满量程五成左右浓度的标准气体，当检测仪显示的示值处于稳定状态后，对示值进行读取与记录。再次，停止通入标准气体，当示值回归到零刻度状态后，再次通入相同浓度的标准气体，即满量程五成左右，并在通入气体的同时对秒表进行启动，当检测仪的示值处于上述稳定状态下示值的90%之后，按下秒表的停止键，并对秒表的示值进行读取并记录。最后，重复进行上述操作并记录示值，通常情况下重复三次即可，并对秒表示值进行平均数的计算，将计算结果作为检测仪的响应时间。

2.4报警示值的校准

对于报警示值的校准方式，如果环氧乙烷气体检测仪能够通过光和声音等进行示警，可以先在检测仪中通入高浓度的氮气或洁净程度高的空气，使检测仪的示值回归到零刻度状态。之后，在检测仪中通入标准气体，浓度为警报值1.5倍。检测仪开始报警时，对当前示值进行读取并记录。最后，对以上操作进行多次测量，以三次为宜，并将多次测量的结果进行平均值的计算，将计算结果作为警报的示值，警报的示值与设定的报警示值的差值即为检测仪进行警报的误差值。

2.5量程漂移的校准

关于检测仪量程漂移的校准方式，首先，在检测仪中通入高浓度的氮气或洁净程度高的空气，使检测仪的示值回归到零刻度的状态，当示值稳定后，对示值进行读取并记录。之后，在检测仪中通入满量程八成左右浓度的标准气体，待示值稳定后，对示值进行读取并记录。如果为便携型检测仪，则需要将仪器连续工作一小时，并以每15分钟为节点，通入高浓度的氮气或洁净程度高的空气，待示值稳定后，对示值进行读取并记录，之后通入满量程八成左右的标准气体，待示值稳定后，对其读取并记录。如果为固定型检测仪，则需要将仪器连续工作四小时，并将节点值设置为每小时，进行与便携型检测仪相同的操作。

2.6示值误差标准不确定度的测定

测量的标准为氮气中环氧乙烷标准气体的相对扩展不确定度为2%，在测量过程方面，首先对检测仪进行预热，待稳定时，首先通入零点气体进行零点校准，之后通入满量程八成左右的标准气体对示值进行校准。其次，分别通入浓度在满量程两成、五成、八成左右的标准气体，并对稳定的示值进行记录，再次重复测量取平均值。在对标准不确定度进行测量时，要确保检测仪处于正常工作状态，之后通入不同浓度的标准气体开展测量工作，并进行多次测量，通过多结果进行最终确认。

结论：总而言之，对于检测仪而言，其主要体现在稳定、准确、统一等方面。其中，稳定指的是仪器的漂移，准确指的是示值的误差，统一指的是重复性。因此，本文基于环氧乙烷气体与检测仪的特性，对环氧乙烷气体检测仪的校准方法进行了分析，并对不确定度的测定进行了分析，使相关仪器能够进行更为准确的测量。

参考文献：

[1]李涛,王建山,刘海静. 口罩中环氧乙烷残留量快速检测试剂盒的研制及应用[J]. 分析试验室,2022,41(11):1312-1316.

[2]王利莎. 防护产品灭菌及残留环氧乙烷的检测[J]. 纺织检测与标准,2021,7(06):5-8.