Pompa infuzyjna lub strzykawkowa to jedno z nielicznych urządzeń bateryjnych, których awarię mierzy się ryzykiem dla pacjenta, a nie niedogodnością. Niezależnie od tego, czy napędza palcowy mechanizm perystaltyczny, czy śrubę napędową strzykawki, jej wewnętrzna bateria musi podtrzymywać precyzyjne podawanie leku podczas transportu pacjenta, zaniku sieci i przewożeń od łóżka na obrazowanie. Ten pierwszy artykuł trzyczęściowej serii rozkłada elektryczny profil obciążenia pompy, przekłada kliniczne wymagania czasu rezerwy na budżety prądu baterii i pokazuje, dlaczego profil obciążenia — a nie pojemność znamionowa z karty katalogowej — jest właściwym punktem startu projektowania pakietu. Opiera się na normie szczegółowej IEC 60601-2-24 dla pomp infuzyjnych oraz publicznie dostępnych specyfikacjach urządzeń i zamówień.
Nowoczesna pompa infuzyjna zawiera cztery obciążenia funkcjonalne: blok mikrokontrolera i czujników, stale aktywny podczas terapii; podświetlany wyświetlacz i klawiaturę; silnik prądu stałego z przekładnią lub silnik krokowy, przesuwający mechanizm dyskretnymi przyrostami; oraz elementy bezpieczeństwa — alarm okluzji, detektor pęcherzyków powietrza, sygnalizator dźwiękowy i moduł bezprzewodowy. Silnik jest obciążeniem dominującym i najbardziej dynamicznym. Zamiast obracać się w sposób ciągły, większość pomp podaje małe bolusy w cyklu pracy ustalonym przez przepływ: przy 1 ml/h pompa strzykawkowa może impulsować silnik raz na kilka sekund, a przy 1200 ml/h pracuje niemal bez przerwy. Każdy impuls niesie prąd rozruchowy wielokrotnie przewyższający prąd roboczy, gdy przekładnia pokonuje tarcie statyczne i przywieranie strzykawki.
Obronioną specyfikację baterii buduje się przez sumowanie zmierzonych bloków obciążenia, a nie szacunki:
IEC 60601-2-24 reguluje szczegółowe wymagania bezpieczeństwa i działania dla pomp infuzyjnych i sterowników (w tym dokładność przepływu, zwykle podawaną na ±2 %), a IEC 60601-1 wymaga przewidywalnego zachowania przy niskim stanie zasilania wewnętrznego. Liczbowy cel wytrzymałości baterii wyznacza producent, a wzmacniają go specyfikacje zamówień szpitalnych, niezwykle pouczające dla inżynierów. Opublikowane specyfikacje przetargów publicznych powszechnie wymagają wewnętrznej baterii wielokrotnego ładowania zapewniającej co najmniej 5 godzin infuzji przy 10 ml/h ze strzykawką 50 ml; karty katalogowe komercyjnych pomp strzykawkowych podają na przykład 4 godziny przy „wyznaczonej średniej szybkości” 25 ml/h, do której odnosi się IEC 60601-2-24, podczas gdy urządzenia z większymi głównymi pakietami litowymi wskazują około 12 godzin przy 5 ml/h i 25 °C dla nowego, w pełni naładowanego pakietu. Te trzy punkty ilustrują zasadę, że podany czas pracy nie ma sensu bez powiązanego przepływu, temperatury, wieku i stanu naładowania.
Łańcuch wymiarowania jest prosty, ale należy go przeprowadzić dla najgorszego przypadku. Po pierwsze, zdefiniować misję: na przykład 5 godzin podawania przy zadeklarowanej szybkości referencyjnej plus margines bezpieczeństwa na alarmy i łączność, kończąc powyżej progu słabej baterii, a nie przy zerze. Po drugie, przeliczyć każdy blok obciążenia na energię przez cykl pracy, całkując impulsy silnika zamiast zakładać prąd ciągły. Po trzecie, zredukować dla realnego świata: pojemność w chłodnej temperaturze pokojowej, po setkach cykli (koniec życia typowo definiuje się na 80 % pojemności znamionowej) i przy spadku napięcia od rozruchu silnika. Po czwarte, zweryfikować pomiarem na rzeczywistej pompie w całym zakresie przepływów — nieliniową zależność między przepływem a czasem pracy, widoczną na animowanym wykresie powyżej, trudno wyprowadzić z jednego punktu karty katalogowej.
Profil obciążenia wyjaśnia, dlaczego wodorek niklu pozostaje wyborem najwyższej klasy dla pomp infuzyjnych trzy dekady po wprowadzeniu: jego płaska krzywa rozładowania 1,2 V stabilnie utrzymuje szynę zasilania przez miliony małych impulsów silnika, toleruje płytki, nieregularny schemat ładowania i rozładowywania urządzenia, które wraca na stację, gdy nie jest używane, a jego wodna chemia nie może wejść w niekontrolowany wzrost temperatury obok pacjenta. Klasyczne pakiety NiMH do infuzji to zwykle konfiguracje sześciu ogniw 7,2 V około 2000 mAh — chemia stosowana w szeroko wdrożonych platformach pomp strzykawkowych — z większymi pakietami dziesięciu ogniw 12 V w urządzeniach o większej mocy. Część B tej serii porównuje ilościowo NiMH z jonami litu i ogniwami pierwotnymi, a część C prowadzi ścieżkę walidacji przez IEC 60601-1, IEC 62133-1 i badania transportowe.
Weijiang Power projektuje i wytwarza dopasowane ogniwa NiMH oraz niestandardowe pakiety baterii do pomp infuzyjnych i strzykawkowych — wąska klasyfikacja rezystancji wewnętrznej, aby przetrwać rozruch silnika, zgrzewane wyprowadzenia, wbudowane NTC i elementy ochronne, oraz dokumentacja zgodna z IEC 62133-1 i UN 38.3. Prześlij nam zmierzony ślad prądu swojej pompy, docelowe godziny rezerwy przy zadeklarowanym przepływie i przestrzeń mechaniczną, a nasi inżynierowie zwymiarują i zweryfikują pakiet wokół rzeczywistego profilu misji, a nie liczby pojemności znamionowej.
