Una pompa per infusione o a siringa è uno dei pochi dispositivi a batteria il cui guasto si misura in rischio per il paziente anziché in disagio. Che azioni un meccanismo peristaltico a dita o una vite madre della siringa, la sua batteria interna deve sostenere una somministrazione precisa del farmaco durante il trasporto del paziente, un'interruzione di rete e gli spostamenti dal letto all'imaging. Questo primo articolo di una serie in tre parti seziona il profilo di carico elettrico della pompa, traduce i requisiti clinici di autonomia in budget di corrente della batteria e mostra perché il profilo di carico — e non la capacità nominale su una scheda tecnica — è il corretto punto di partenza per progettare il pacco. Si basa sulla norma particolare IEC 60601-2-24 per le pompe per infusione e su specifiche pubbliche di dispositivi e approvvigionamento.
Una moderna pompa per infusione contiene quattro carichi funzionali: un blocco microcontrollore e sensori sempre acceso durante la terapia; un display retroilluminato e una tastiera; un motore DC con riduttore o passo-passo che fa avanzare il meccanismo a incrementi discreti; ed elementi di sicurezza — allarme occlusione, rilevatore d'aria in linea, segnalatore acustico e modulo wireless. Il motore è il carico dominante e più dinamico. Invece di girare in continuo, la maggior parte delle pompe eroga piccoli boli con un ciclo di lavoro fissato dalla portata: a 1 ml/h una pompa a siringa può pulsare il motore una volta ogni diversi secondi, mentre a 1200 ml/h funziona quasi in continuo. Ogni impulso porta una corrente di spunto all'avviamento pari a più volte la corrente di marcia, quando il treno di ingranaggi vince l'attrito statico e l'aderenza della siringa.
Una specifica di batteria difendibile si costruisce sommando blocchi di carico misurati, non stime:
La IEC 60601-2-24 disciplina i requisiti particolari di sicurezza e prestazioni per pompe per infusione e controller (compresa l'accuratezza di flusso, comunemente specificata a più/meno 2 %), mentre la IEC 60601-1 richiede un comportamento prevedibile quando l'alimentazione interna si abbassa. L'obiettivo numerico di durata della batteria è fissato dal costruttore e rafforzato dalle specifiche di approvvigionamento ospedaliere, insolitamente informative per gli ingegneri. I capitolati di gara pubblici pubblicati richiedono comunemente una batteria ricaricabile interna che fornisca almeno 5 ore di infusione a 10 ml/h con una siringa da 50 ml; le schede tecniche di pompe a siringa commerciali citano, per esempio, 4 ore alla «portata media designata» di 25 ml/h richiamata dalla IEC 60601-2-24, mentre i dispositivi con pacchi principali al litio più grandi indicano circa 12 ore a 5 ml/h e 25 °C per un pacco nuovo completamente carico. Questi tre dati illustrano la regola che un'autonomia dichiarata è priva di senso senza portata, temperatura, età e stato di carica associati.
La catena di dimensionamento è diretta ma deve essere eseguita nel caso peggiore. Primo, definire la missione: per esempio 5 ore di somministrazione alla portata di riferimento dichiarata più un margine di sicurezza per allarmi e wireless, terminando sopra la soglia di batteria scarica anziché a vuoto. Secondo, convertire ogni blocco di carico in energia usando il suo ciclo di lavoro, integrando gli impulsi del motore invece di assumere corrente continua. Terzo, declassare per il mondo reale: capacità a temperatura ambiente fresca, dopo centinaia di cicli (la fine vita è tipicamente definita all'80 % della capacità nominale) e sotto la caduta di tensione dello spunto del motore. Quarto, verificare con misura sulla pompa reale su tutto l'intervallo di portate — la relazione non lineare tra portata e autonomia, visibile nel grafico animato sopra, non può essere ricavata da un singolo punto della scheda tecnica.
Il profilo di carico spiega perché il nichel-idruro metallico resti una scelta di primo livello per le pompe per infusione a tre decenni dall'introduzione: la sua curva di scarica piatta a 1,2 V mantiene la linea di alimentazione stabilmente attraverso milioni di piccoli impulsi motore, tollera lo schema di carica-scarica superficiale e irregolare di un dispositivo agganciato alla dock quando non in uso, e la sua chimica acquosa non può entrare in runaway termico accanto a un paziente. I classici pacchi NiMH per infusione sono comunemente configurazioni a sei celle da 7,2 V intorno ai 2000 mAh — la chimica usata in piattaforme di pompe a siringa ampiamente diffuse — con pacchi più grandi a dieci celle da 12 V nei dispositivi a potenza superiore. La parte B di questa serie confronta quantitativamente il NiMH con il litio-ione e le celle primarie, e la parte C percorre il tragitto di validazione attraverso IEC 60601-1, IEC 62133-1 e prove di trasporto.
Weijiang Power progetta e produce celle NiMH abbinate e pacchi batteria personalizzati per pompe per infusione e a siringa — stretta classificazione per resistenza interna per sopravvivere allo spunto del motore, linguette saldate, NTC integrato ed elementi di protezione, e documentazione secondo IEC 62133-1 e UN 38.3. Inviateci la traccia di corrente misurata della vostra pompa, le ore di backup desiderate alla portata dichiarata e l'ingombro meccanico, e i nostri ingegneri dimensioneranno e valideranno un pacco intorno al profilo reale di missione anziché a un valore di capacità nominale.
