輸液ポンプやシリンジポンプは、故障の代償が「不便」ではなく「患者リスク」で測られる数少ない電池駆動機器の一つです。指状の蠕動機構を動かすにせよ、シリンジの親ねじを動かすにせよ、内蔵電池は患者搬送、停電、ベッドサイドから画像検査室への移動の間、正確な薬液投与を維持しなければなりません。本三部作の第1回では、ポンプの電気的負荷プロファイルを分解し、臨床的なバックアップ時間要件を電池の電流予算に置き換え、なぜデータシートの公称容量ではなく負荷プロファイルこそがパック設計の正しい出発点なのかを示します。輸液ポンプに関する個別規格 IEC 60601-2-24 と、公開されている機器および調達仕様に基づきます。
最新の輸液ポンプには四つの機能的負荷があります。治療中ずっと動作し続けるマイコンとセンサーのブロック、バックライト付きディスプレイとキーパッド、機構を離散的な増分で前進させる減速機付きDCモーターまたはステッピングモーター、そして安全要素——閉塞アラーム、気泡検出、音響報知、無線モジュール——です。モーターが支配的かつ最も動的な負荷です。連続回転するのではなく、ほとんどのポンプは流量で決まるデューティ比で小さなボーラスを送り出します。1 ml/hではシリンジポンプが数秒に一度モーターをパルス駆動する一方、1200 ml/hではほぼ連続回転します。各パルスには、減速機列が静止摩擦とシリンジの凝着を打ち勝つ際、運転電流の数倍に達する起動突入電流が伴います。
妥当な電池仕様は、推定ではなく、測定した負荷ブロックを足し合わせて構築します：
IEC 60601-2-24 は輸液ポンプとコントローラの個別安全・性能要件（流量精度、多くは±2%で規定）を定め、IEC 60601-1 は内部電力低下時の予測可能な挙動を求めます。電池持続時間の数値目標はメーカーが設定し、技術者にとって極めて参考になる病院の調達仕様がそれを補強します。公開された政府調達の仕様では一般に、内蔵充電池が「50 mlシリンジで10 ml/h、最低5時間」の輸液を提供することを求めています。市販シリンジポンプのデータシートでは例えば、IEC 60601-2-24 が参照する25 ml/hの「指定された平均速度」で4時間と記載し、より大型のリチウム主パックを持つ機器は、新品の満充電パックで5 ml/h、25 ℃にて約12時間とうたいます。この三つの例は、記載された稼働時間には対応する流量、温度、経年、充電状態が不可欠であるという規則を示しています。
サイジングの連鎖は単純ですが、最悪条件で行う必要があります。第一にミッションを定義します——例えば宣言された基準流量で5時間の投与に加え、アラームと無線の安全余裕を見込み、空ではなく低電池しきい値より上で終える。第二に、各負荷ブロックをデューティ比でエネルギーに換算し、連続電流を仮定するのではなくモーターパルスを積分します。第三に実世界向けに減額します——涼しい室温での容量、数百サイクル後（寿命末期は公称容量の80%で定義されるのが典型）、モーター突入時の電圧降下を考慮します。第四に、実機の全流量範囲で測定により検証します——上のアニメーション図に見られる流量と稼働時間の非線形関係は、データシートの一点からは導けません。
この負荷プロファイルが、登場から30年を経てもNiMHが輸液ポンプの第一級の選択肢であり続ける理由を説明します。平坦な1.2V放電曲線が何百万回もの小さなモーターパルスを通じて電源レールを安定に保ち、使わないときはドックに戻される機器の浅く不規則な充放電パターンに耐え、水系の化学種は患者のそばで熱暴走に至ることがありません。古典的な輸液用NiMHパックは、広く配備されたシリンジポンプのプラットフォームで使われる6セル7.2V約2000 mAh構成が一般的で、より高出力の機器では10セル12Vの大型パックを用います。本シリーズのPart BではNiMHをリチウムイオンや一次電池と定量比較し、Part CではIEC 60601-1、IEC 62133-1、輸送試験を通じた検証の道筋をたどります。
Weijiang Power は、輸液ポンプ・シリンジポンプ向けに、マッチングしたNiMHセルと特注電池パックを設計・製造しています。モーター突入に耐えるための内部抵抗の厳しい選別、溶接タブ、内蔵NTCと保護素子、IEC 62133-1 および UN 38.3 に準拠したドキュメントを備えます。ポンプの実測電流トレース、宣言流量での目標バックアップ時間、機械的な実装スペースをお送りいただければ、当社エンジニアが公称容量の数値ではなく実際のミッションプロファイルに基づいてパックをサイジングし検証します。
