Приборы: как насосы перемещают жидкость и что они чувствуют

Определить тип насоса перед вами, объяснить, как его привод перемещает жидкость, и сказать, что измеряет каждый его датчик и чего он обнаружить не может.

Одна задача, несколько машин

Любое инфузионное устройство решает одну задачу: вводит пациенту назначенный объём жидкости с назначенной скоростью, а если что-то идёт не так — останавливается и подаёт тревогу. Типы различаются тем, откуда берётся жидкость, чем её толкают и насколько малым и ровным должен быть поток. Прежде чем вскрывать насос, определите его тип: от этого зависит, с каким механизмом, каким расходником и какими датчиками вы имеете дело.

В больнице вы встретите пять семейств. Электроника, аккумуляторы и тревоги у них похожи, а механика и типовые неисправности разные.

• Объёмные (волюметрические) насосы, инфузоматы: берут жидкость из пакета или флакона через специальную инфузионную систему и проталкивают её перистальтическим или кассетным механизмом. Для растворов, антибиотиков, питания и многих препаратов.
• Шприцевые насосы (перфузоры, шприцевые дозаторы): толкают поршень шприца ходовым винтом. Для малых объёмов и низких ровных скоростей: седация, инотропы, инсулин, неонатология.
• PCA-насосы (контролируемая пациентом анальгезия): обычно шприцевой или кассетный насос с кнопкой для пациента, временем блокировки и запираемым резервуаром с препаратом, чтобы пациент сам мог ввести ограниченную дозу анальгетика.
• Энтеральные насосы: вводят питание в желудочно-кишечный тракт, а не в вену. Требования к точности ниже, но густые смеси и сахарный налёт тяжелы для механизма, а разъёмы специально сделаны несовместимыми с внутривенными.
• Носимые (амбулаторные) насосы: маленькие, на аккумуляторе, пациент носит их с собой для домашней химиотерапии, обезболивания или длительных инфузий. Маленькие механизмы, сильная зависимость от аккумулятора и от обращения пациента.

Приводы: перистальтика, кассета, ходовой винт

Линейный перистальтический насос по очереди прижимает ряд пальцев (толкателей) к участку трубки инфузионной системы, уложенному в канал за дверцей. Пальцы образуют волну, которая толкает зажатую жидкость вперёд; хотя бы один палец всегда пережимает трубку, поэтому насос работает ещё и как клапан. Пальцы двигает кулачковый вал от шагового двигателя. Роторные перистальтические насосы делают то же роликами на роторе, это частый вариант в энтеральных насосах. Точность зависит от трубки: её внутренний диаметр, толщина стенки и упругость определяют, сколько жидкости переносит одна волна. Поэтому объёмный насос точен только с той системой, которую валидировал производитель, а старая, сплющенная трубка недодаёт.

Кассетный насос работает с жёсткой пластиковой камерой в расходнике, которую поршень насоса наполняет и опорожняет через маленькие клапаны. Объём за ход задан кассетой, а не мягкой трубкой, поэтому главное здесь — кассета и её посадка.

Шприцевой насос держит корпус шприца в ложементе с прижимом и толкает поршень кареткой (толкателем, приводной головкой). Каретка движется по ходовому винту, который вращает шаговый двигатель через редуктор; полугайка входит в зацепление с винтом и выводится рычагом, чтобы каретку можно было сдвинуть рукой. Введённый объём зависит от хода каретки и от внутреннего диаметра шприца, поэтому насос должен точно знать, какой шприц установлен. На очень низких скоростях от трения резинового поршня и люфтов механизма зависит, как быстро начнётся поток и насколько он будет ровным.

Каким бы ни был механизм, двигатель управляется шагами, и объём насос вычисляет по шагам. Жидкость, которая из него выходит, он не измеряет. Помните об этом: насос может показывать идеальную скорость и при этом вводить неправильный объём, потому что система, шприц или механизм не такие, как предполагает программа.

Датчики: что они измеряют и что пропускают

Насос защищает пациента небольшим набором датчиков. Нужно знать, что каждый из них на самом деле измеряет: многие «ложные тревоги» — это правильно сработавший датчик на физическую проблему, которую пользователь не видит.

У этих датчиков два важных ограничения. Во-первых, они видят то, что происходит рядом с насосом, а не у пациента: отсоединившаяся магистраль или катетер, вышедший из вены, могут почти не изменить давление. Во-вторых, датчик, который уплыл или загрязнён, может молча отказать в опасную сторону, поэтому проверки работоспособности в уроке 3 подтверждают, что каждая тревога действительно срабатывает.

• Датчик давления на выходе (со стороны пациента): датчик силы или тензодатчик, прижатый к трубке или мембране кассеты, либо датчик силы в каретке шприцевого насоса. Видит рост давления при перекрытой или перегнутой магистрали. Порог тревоги окклюзии часто выбирается в пределах, заданных производителем.
• Датчик давления на входе (в объёмных насосах): видит спадание трубки, когда пакет пуст, роликовый зажим закрыт или игла-шип забита.
• Детектор воздуха в магистрали: обычно ультразвуковые излучатель и приёмник поперёк трубки ниже механизма. Жидкость хорошо проводит ультразвук, воздух — нет. Некоторые насосы считают отдельные пузырьки и суммируют мелкие пузырьки за время.
• Датчики дверцы и установки системы: подтверждают, что дверца закрыта и система или кассета на месте; часто элемент системы при этом же задействует зажим против свободного тока.
• Определение размера шприца: датчик на прижиме корпуса, обычно датчик положения, например линейный потенциометр (конструкция зависит от модели), измеряет диаметр корпуса; насос сравнивает его с выбранными или распознанными маркой и объёмом шприца.
• Датчики захвата поршня: подтверждают, что фланец поршня удерживается лапками каретки, и шприц не может опорожниться сам под действием силы тяжести или разрежения.
• Датчик положения каретки: сообщает насосу, насколько продвинулся поршень и, значит, когда шприц почти пуст.
• Датчик капель (в некоторых объёмных насосах и регуляторах): оптический датчик на капельной камере, подтверждает поток и обнаруживает пустую ёмкость.

Библиотеки препаратов и системы снижения ошибок дозирования на уровне понятий

Большинство современных насосов могут хранить библиотеку препаратов — набор данных, который готовит больничная аптека: препараты, концентрации и пределы для каждого клинического отделения. Систему, которая её использует, называют DERS (dose error reduction software, ПО снижения ошибок дозирования), в рекламе — «умный насос». Когда медсестра выбирает препарат из библиотеки, насос сверяет введённую скорость или дозу с мягкими пределами (их пользователь может превысить с подтверждением) и жёсткими (их превысить нельзя).

Для инженера сейчас важны три вещи. Библиотека — это клиническое содержание, им владеют аптека и клинические службы, а не инженеры. Загружают и обновляют её программой производителя, часто по сети или через док-станцию. И она защищает пациента, только если персонал действительно выбирает препарат, а не программирует «базовую инфузию» без пределов. Подробно о вашей роли — в уроке 5.

Питание, вызов медсестры и док-станции

Насосы работают от сети через встроенный или внешний блок питания и имеют аккумулятор, чтобы ехать вместе с пациентом и переживать отключения питания. В старых насосах ставили никель-металлгидридные батареи, в большинстве нынешних — литий-ионные; стареют и те и другие, и прогноз времени работы на экране по мере износа становится ненадёжным. Многие аккумуляторные блоки содержат собственную схему контроля, которую насос считывает. Аккумуляторам посвящён урок 4.

Многие насосы можно подключить к системе вызова медсестры, чтобы тревога приходила и на пост, и установить в док-станцию или стойку. Стойка может питать насосы, объединять несколько насосов на одной штанге, передавать данные в сеть и выводить тревоги централизованно. Неисправный контакт дока, погнутый штырь или отсутствующий кабель вызова медсестры дают жалобы, похожие на неисправность насоса, хотя причина в стойке или в стене.

Ваши границы на Уровне 1

На этом уровне вы осматриваете, чистите, проверяете, меняете детали, которые производитель разрешает менять пользователю или сервису, и документируете. Регулировки механизма и калибровки датчиков (размера шприца, давления, детектора воздуха, положения каретки) выполняются только по процедуре производителя, указанными им инструментами и ПО, обученным человеком. Вы никогда не меняете пороги датчиков и защиты, чтобы убрать тревогу, и не пользуетесь сервисными паролями и ПО, на которые у вас нет права. Общая электробезопасность, электроника и метод поиска неисправностей разобраны в курсах esafety, electronics и fault-finding-method; этот курс опирается на них.

Чек-лист на объекте

• Определите семейство насоса до вскрытия: объёмный, шприцевой, PCA, энтеральный или носимый.
• Найдите у производителя список разрешённых систем и шприцев для этой модели.
• Знайте, какие датчики есть у модели и где они стоят.
• Попросите расходник, с которым возникла жалоба.
• Посмотрите журнал событий до того, как что-то менять.
• Калибровки и регулировки механизма оставьте процедуре производителя.

Проверьте себя