Bơm truyền dịch hoặc bơm tiêm điện là một trong số ít thiết bị dùng pin mà sự cố được đo bằng rủi ro cho bệnh nhân thay vì sự bất tiện. Dù dẫn động cơ cấu nhu động ngón tay hay trục vít của bơm tiêm, pin tích hợp của nó phải duy trì việc cấp thuốc chính xác trong quá trình vận chuyển bệnh nhân, mất điện lưới và di chuyển từ giường bệnh sang khu chẩn đoán hình ảnh. Bài viết đầu tiên trong loạt ba phần này mổ xẻ đặc tính tải điện của bơm, chuyển các yêu cầu thời gian dự phòng lâm sàng thành ngân sách dòng pin và cho thấy vì sao đặc tính tải — chứ không phải dung lượng danh định trên bảng thông số — mới là điểm khởi đầu đúng để thiết kế bộ pin. Bài dựa trên tiêu chuẩn riêng IEC 60601-2-24 cho bơm truyền dịch và các đặc tả thiết bị, đấu thầu công khai.
Một bơm truyền dịch hiện đại chứa bốn loại tải chức năng: khối vi điều khiển và cảm biến luôn bật trong suốt liệu trình; màn hình có đèn nền và bàn phím; động cơ DC giảm tốc hoặc động cơ bước đẩy cơ cấu tiến theo từng bước rời rạc; và các yếu tố an toàn — báo tắc, phát hiện bọt khí, còi báo âm thanh và mô-đun không dây. Động cơ là tải chủ đạo và biến động mạnh nhất. Thay vì quay liên tục, hầu hết bơm cấp các bolus nhỏ theo chu kỳ làm việc do tốc độ dòng quy định: ở 1 ml/h, bơm tiêm điện có thể xung động cơ vài giây một lần, trong khi ở 1200 ml/h động cơ gần như chạy liên tục. Mỗi xung kèm dòng khởi động cao gấp nhiều lần dòng chạy, khi cụm bánh răng vượt qua ma sát tĩnh và lực dính của bơm tiêm.
Một đặc tả pin vững chắc được xây dựng bằng cách cộng các khối tải đo được, không phải ước lượng:
IEC 60601-2-24 quy định các yêu cầu an toàn và hiệu năng riêng cho bơm truyền dịch và bộ điều khiển (bao gồm độ chính xác lưu lượng, thường quy định ở mức ±2%), trong khi IEC 60601-1 yêu cầu hành vi dự đoán được khi nguồn nội suy giảm. Mục tiêu số về độ bền pin do nhà sản xuất đặt và được các đặc tả đấu thầu bệnh viện củng cố, vốn cực kỳ hữu ích cho kỹ sư. Các đặc tả đấu thầu công khai đã phát hành thường yêu cầu pin sạc tích hợp cung cấp ít nhất 5 giờ truyền dịch ở 10 ml/h với bơm tiêm 50 ml; bảng thông số của các bơm tiêm điện thương mại ví dụ nêu 4 giờ ở «tốc độ trung bình chỉ định» 25 ml/h được IEC 60601-2-24 tham chiếu, trong khi thiết bị có bộ pin chính lithium lớn hơn ghi khoảng 12 giờ ở 5 ml/h và 25 °C cho bộ pin mới sạc đầy. Ba điểm này minh họa quy tắc rằng thời gian chạy công bố vô nghĩa nếu thiếu tốc độ dòng, nhiệt độ, tuổi và trạng thái sạc đi kèm.
Chuỗi tính toán kích thước đơn giản nhưng phải thực hiện cho trường hợp xấu nhất. Thứ nhất, xác định nhiệm vụ: ví dụ 5 giờ cấp phát ở tốc độ tham chiếu công bố cộng biên an toàn cho báo động và không dây, kết thúc trên ngưỡng pin yếu thay vì cạn kiệt. Thứ hai, chuyển từng khối tải thành năng lượng qua chu kỳ làm việc, tích phân các xung động cơ thay vì giả định dòng liên tục. Thứ ba, giảm định mức cho thế giới thực: dung lượng ở nhiệt độ phòng mát, sau hàng trăm chu kỳ (cuối đời thường được định nghĩa là 80% dung lượng danh định) và dưới mức sụt áp do dòng khởi động động cơ. Thứ tư, xác minh bằng đo đạc trên bơm thật trong toàn dải tốc độ dòng — quan hệ phi tuyến giữa tốc độ dòng và thời gian chạy, thấy trong biểu đồ hoạt họa ở trên, không thể suy ra từ một điểm bảng thông số.
Đặc tính tải giải thích vì sao nickel-kim loại hydru vẫn là lựa chọn hàng đầu cho bơm truyền dịch ba thập kỷ sau khi ra mắt: đường cong xả phẳng 1,2 V duy trì đường nguồn ổn định qua hàng triệu xung động cơ nhỏ, chịu được kiểu nạp-xả nông, không đều của thiết bị được đặt về đế sạc khi không dùng, và hóa chất gốc nước không thể đi vào trạng thái mất kiểm soát nhiệt bên cạnh bệnh nhân. Các bộ NiMH truyền dịch kinh điển thường là cấu hình sáu tế bào 7,2 V khoảng 2000 mAh — loại hóa học dùng trên các nền tảng bơm tiêm điện triển khai rộng — với bộ mười tế bào 12 V lớn hơn ở thiết bị công suất cao hơn. Phần B của loạt so sánh định lượng NiMH với lithium-ion và pin sơ cấp, phần C đi qua lộ trình xác minh theo IEC 60601-1, IEC 62133-1 và thử nghiệm vận chuyển.
Weijiang Power thiết kế và sản xuất các tế bào NiMH được ghép nối và bộ pin tùy chỉnh cho bơm truyền dịch, bơm tiêm điện — phân loại chặt theo điện trở trong để chịu dòng khởi động động cơ, tab hàn, tích hợp NTC và phần tử bảo vệ, cùng tài liệu theo IEC 62133-1 và UN 38.3. Gửi cho chúng tôi dạng sóng dòng đo được của bơm, số giờ dự phòng mục tiêu ở tốc độ dòng công bố và không gian cơ khí, các kỹ sư của chúng tôi sẽ tính và xác minh bộ pin dựa trên đặc tính nhiệm vụ thực tế thay vì con số dung lượng danh định.
