Zajištění detekce nebezpečného výskytu vzduchových bublin a překročení dovoleného tlaku v IV setu v infuzních zařízeních

Transkript

1 Zajištění detekce nebezpečného výskytu vzduchových bublin a překročení dovoleného tlaku v IV setu v infuzních zařízeních Mgr. Zavadil L., Ing. Hoppe V., Malinek J. SEV Litovel s.r.o. Palackého 34, Litovel Česká republika zavadil@sev-litovel.cz, valter.hoppe@sev-litovel.cz Článek je věnován metodám zajištění detekce nebezpečného výstupu infuzních zařízení. Infuzní pumpy, narozdíl od gravitačního podávání infuze, jsou schopny vytvořit až nebezpečný výstupní tlak infuzního roztoku. Z tohoto důvodu povinně obsahují měřicí obvody výstupního tlaku, a také detekční obvody nebezpečného výskytu vzduchových bublin v IV setu. 1 Úvod Infuzní pumpy, narozdíl od gravitačního podávání infuze, jsou schopny vytvořit až nebezpečný výstupní tlak infuzního roztoku. Z tohoto důvodu povinně obsahují měřicí obvody výstupního tlaku, a také detekční obvody nebezpečného výskytu vzduchových bublin v IV setu. Na výstupu okluzní dráhy peristaltického čerpadla infuzní pumpy vyráběnou společností SEV Litovel, s.r.o. je umístěno tenzometrické tlakové čidlo a čidlo bublin. Tlakové čidlo zajišťuje kontrolu tlakových poměrů uvnitř hadice IV setu, dále je zde umístěno čidlo bublin, které detekuje pomocí ultrazvuku přítomnost vzduchových bublin v hadičce setu. Během vývoje inovačních možností infuzní pumpy vznikla potřeba řešit problematiku nestejnoměrného dávkování v extrémních provozních režimech. Tlakové čidlo, které doposud mělo výhradně kontrolní funkci bude v budoucnu snímat tlakové poměry uvnitř hadice setu a na základě rychle se měnících tlakových poměrů předávat impulsy dynamickému řídícímu systému pumpy. Z tohoto důvodu bylo nutno nejprve proměřit linearitu celého systému senzor-zesilovač, a to několika způsoby, dynamickým i statickým. Dále se objevil problém s detektorem bublin. Přestože pro většinu použitých setů pracoval spolehlivě, vyskytly se případy tendence detektoru bublin k vyvolávání chybných alarmů. 2 Popis principu měření tlaku senzorem Honeywell Micro-Switch a ultrazvukového detektoru bublin. Senzory tlaku se vyznačují precizní, spolehlivou křivkou snímaného tlaku ve všech režimech výrobcem povolených programů. Senzor charakterizuje osvědčenou snímací technologii, která je zabezpečena specializovaným čidlem, jehož základem je mikro-piezorezistor vyrobený přesnými obráběcími stroji z křemíku. Malý výkon tohoto uspořádání je kompenzován Wheatstonovým můstkem a obvody navrženými tak, aby poskytovaly základní stabilitu milivoltového výstupu. Výstup ze senzoru pracuje na principu změny odporu křemíku závislému na zvětšení tlaku na základě příslušné síly. Senzor je v podstatě jakýsi plunžr z antikorozní oceli, přímo spojen silikonovým materiálem s křemíkovým čidlem. 51-1

2 Stupeň odporových změn je přímo úměrný k příslušné síle. Tyto změny v odporovém obvodu mají za následek odpovídající změnu napětí výstupních hodnot. Senzor s obvody vytváří patentovanou stavebnicovou konstrukci. Použití technologie inovovaného eleastomeru a zkonstruovaná forma z umělé hmoty umožňuje nosnost kg. Antikorozní ocelový plunžr poskytne znamenitou mechanickou stabilitu a je přizpůsobivý k různým druhům aplikací. Různé elektrické zapojení umožňuje připojit konektory na desky s plošnými spoji s různými způsoby uložení. Senzory dodává výrobce v různých variantách s různými druhy nosného držáku, stejně jako ve variantách pro specifické použití uživatelem. Při instalaci senzoru je třeba dbát na správný směr snímané síly. Péče by měla být věnována větracím otvorům. Nevhodné umístění větracích otvorů může mít za následek tepelnou nestabilitu senzoru. Mechanický převodník síly na senzor musí být proveden vyhovujícím způsobem. Užití tuhého, nehybného táhla může mít za následek nepřesnosti na výstupu. Infuzní pumpa 2P SEV Litovel používá přímého kontaktu tlakového čidla s hadicí setu, což eliminuje nepřesnosti způsobené převodním mechanismem. Obr. 1. Modul snímače maximálního dovoleného tlaku a snímače bublin Ve vstupní vodící drážce hadičky do čerpadla je umístěna brzda zabraňující vtahování hadičky. Držák hadiček, který obě drážky překrývá, zamezuje vysmeknutí hadičky z přístroje. V držáku hadiček je umístěn vnitřní detektor tlaku Honeywell Micro Switch a detektor bublin, viz obr. 1. Ultrazvukový detektor výskytu vzduchových bublin pracuje na principu prostupnosti prostředí pro ultrazvuk mezi vysílačem a přijímačem ultrazvuku. V klidovém stavu je prostředí mezi vysílačem a přijímačem shodné (hadička je zaplněna infuzní kapalinou). V případě vzduchové bubliny v hadičce v oblasti mezi vysílačem a přijímačem dojde k porušení této rovnováhy, následkem čehož je vyvolán alarm. Detektor reaguje na bublinu o objemu 0,15 ml (přednastaveno). Pro správnou funkci čidel je nezbytné, aby byla hadička v držáku zajištěna dvířky se západkou. Správné založení indikuje zhasnutí trvale svítící červené LED na externím detektoru kapek (při novém zadání). Při provozu tato červená LED indikuje blikáním poruchu. 3. Problematika použití setů od různých výrobců. Při provozu infuzních pump bylo pozorováno, že některé sety mají tendenci k falešně pozitivním alarmům přítomnosti bublin v hadici IV setu. Bližší analýzou bylo zjištěno, že přítomnost falešně pozitivních alarmů se liší v závislosti na použitém setu. Běžně používaný set typu IS-103 nevykazoval tendenci k falešně pozitivním alarmům přítomnosti bublin v 51-2

3 hadici setu. Naproti tomu některými zákazníky jen občas používaný set výrobce Braun vykazoval takové množství falešně pozitivních alarmů, že jeho použití na infuzní pumpě 2P bylo téměř nemožné. Bylo tedy zřejmé, že původcem falešně pozitivních alarmů je rozdílná elasticita hadic setů různých výrobců. Skutečnost, že detektor bublin reaguje na různou elasticitu hadic byla zapříčiněna nedostatečným přítlakem hadice setu k detektoru. Jednoduchou úpravou dvířek držáku hadic setu byl upraven správný přítlak hadice setu k detektoru bublin. Úprava dvířek spočívala v prodloužení části dotýkající se hadičky setu jak je patrné na obr.2. S úpravou Obr.2. Úprava dvířek držáku hadic. 4 Navržené opatření a jeho kontrola Pro ověření správnosti této konstrukční úpravy jsme provedli kontrolní měření, jehož cílem bylo ukázat jestli provedená úprava přinesla výsledek. Porovnávací hodnotou byla změna napětí na detektoru. Protože set IS 103 před úpravou nespouštěl žádné falešně pozitivní alarmy, bylo provedeno měření s tímto setem, a porovnáno se setem Braun, který v tomto směru byl absolutně nejhorší. Měření bylo provedeno pomocí kontrolního programu infuzní pumpy 2P a výsledná hodnota byla násobena konstantou 0,02, což dle návodu výrobce odpovídá naměřenému napětí. 51-3

4 Po úpravě n. Set IS 103 Braun IS 103 Braun Totéž měření přepočítané na napětí pomocí konstanty 0,02. Po úpravě n. Set IS 103 Braun IS 103 Braun (V) (V) (V) (V) 1 2,24 0,08 3,90 2,76 2 1,44 0, ,52 3 2,54 0,14 3, ,40 0,10 3,90 3,60 5 2,42 0,20 3,90 2,98 6 2,20 0,18 3,90 2,75 7 2,08 0,14 3,90 2,80 8 2,60 0,14 3,90 3,40 9 2,84 0,12 3,90 3, ,02 0,18 3,90 3,10 Měření bylo provedeno s destilovanou vodou. Ještě před úpravou dvířek byla nastavena hranice spuštění alarmu pro detekci vzduchu na hodnotu 0,2, což v přepočtu na napětí znamená, že alarm byl spuštěn tehdy, pokud hodnota napětí na detektoru bublin klesne pod 0,004 V. 5. Zhodnocení V tomto článku byla prezentována metoda měření tlaku v IV setu a detekce výskytu nežádoucích vzduchových bublin. Rovněž zde byla provedena diskuze věnovaná implementací tlakového snímače a adaptaci metody měření vzduchových bublin pro různé IV sety. Výsledky měření jednoznačně dokazují oprávněnost provedené úpravy dvířek držáku hadic setu. Na základě naměřených výsledků bylo možno posunout hranici detekce vzduchu 51-4

5 na hodnotu 25. Pokud tuto hodnotu přepočítáme na napětí, bude hodnota signalizující spuštění alarmu 0,5V. Zvýšení hodnoty napětí pro spouštění alarmu je lépe zpracovatelné vyhodnocovacím systémem než dřívější hodnota 0,004 V. Další provoz infuzní pumpy 2P s různými sety již nepřináší žádné komplikace. Zákazníci běžně používají druhy setu, které jsou pro ně z různých důvodů výhodné. Literatura: [1] Zavadil, L., Hoppe, V.. Závislost výstupního tlaku na napětí u tlakového čidla Honeywell Micro Switch. Elektrorevue - Internetový časopis ( ISSN , 2005, roč. 2005, č. 51, s.1-6. [2] Rotační peristalt. čerpadlo s přesným, zejména mechanickým lineárním dávkovačem. Patentový spis CZ [3] Peristaltické rotační čerpadlo s přesným dávkováním. Patentový spis CZ [4] Zavadil L., Dušek J., Hoppe V. Zpřesnění dávek peristaltického čerpadla v režimu nízkých dávek pomocí experimentálně získaných tabulek korekcí. ELEKTROREVUE. 2007/54. p ISSN ISSN [5] Zavadil, L., Dušek, J., Hoppe, V., Mencl, J., Kuhn, V.. Vlastnosti peristaltického čerpadla v režimu nízkých dávek při použití v infuzních zařízeních - Internetový časopis ( ISSN , 2006, roč. 2006, č. 57, s.1-6 V článku jsou uvedeny poznatky, které byly získány při řešení grantu AVČR 1ET