Pompa infusionale, come funziona e quale micromotore richiede

La pompa infusionale è un dispositivo medico utilizzato per iniettare fluidi nel corpo di un paziente in modo controllato. Tali fluidi possono essere somministrati in quantità grandi o piccole e per fornire sostanze nutritive o farmaci, come insulina o altri ormoni, antibiotici, farmaci chemioterapici e analgesici. 

Progettata sia per un uso stazionario (quando il paziente è allettato) sia per poter essere trasportata o indossata, la pompa infusionale può essere alimentata elettricamente o meccanicamente.  

I diversi modelli di pompa infusionale  

Considerato lo scopo, ovvero la somministrazione di fluidi a scopo medicinale, la pompa infusionale non ha una funzione di aspirazione, ma eroga volumi predefiniti di soluzioni. Questa attività è regolata da sensori che tengono sotto controllo il fluido che viene infuso, per mantenere a un valore costante la velocità di flusso. Tali sensori possono anche attivare un allarme qualora il flusso non possa essere tenuto alla velocità stabilita (come può accadere se il deflussore è piegato o il serbatoio è vuoto). 

Esistono diversi modelli di pompe che hanno funzionalità differenti. Per esempio, in una pompa a siringa, il fluido viene trattenuto nel serbatoio di una siringa e un pistone mobile controlla l’erogazione del fluido stesso. In una pompa elastomerica, invece, il fluido è trattenuto in un serbatoio costituito da un palloncino estensibile. La pressione dalle pareti elastiche del palloncino guida l’erogazione del fluido.  

Nel caso di una pompa peristaltica, una serie di rulli schiaccia un tratto di tubo flessibile, spingendo il fluido in avanti. In una pompa multicanale, i fluidi possono essere erogati da più serbatoi a più velocità. 

Tipicamente, una pompa infusionale viene alimentata tramite la rete elettrica o un accumulatore e consente di programmare l’erogazione. È possibile impostare sia la quantità di liquido da somministrare sia la velocità di infusione (in ml/h o cm3/h).  

modelli più evoluti permettono anche di adattare il dosaggio e la concentrazione dei farmaci dell’infusione a certe caratteristiche del paziente, come il peso. Diverse pompe infusionali dispongono poi di un display che consente di verificare la quantità infusa e quella rimanente.  

L’importanza della miniaturizzazione 

Apparecchiature mediche come le pompe infusionali richiedono un’affidabilità estremamente elevata. Quindi, durante la fase di progettazione, è importante tenere conto del sistema completo: la pompa stessa, il motore, il driver e il feedback. Per una pompa infusionale la miniaturizzazione è un elemento fondamentale, soprattutto nel caso di apparecchiature portatili.  

Inoltre, siccome l’uso per la somministrazione di fluidi prevede spesso tempi lunghi, il paziente non deve essere infastidito dal rumore della pompa stessa. Per questo motivo, le pompe alimentate a batteria necessitano di un micromotore molto efficiente e silenzioso

I micromotori utilizzati nelle pompe infusionali devono rispondere a requisiti molto specifici, come la capacità di fornire una precisa coppia e di spostarsi di un angolo definito in un certo periodo di tempo. Inoltre, devono essere silenziosi, più piccoli possibile e molto efficienti

Oggi i progettisti possono scegliere tra tre tecnologie principali di micromotore: senza ferro DC montato su un riduttore e un encoder, brushless con riduttore (e talvolta encoder) oppure passo-passo.  

I perché di un micromotore coreless 

Soprattutto se portatile o indossabile, una pompa infusionale alimentata a batteria necessita di un micromotore con un basso consumo di corrente. Nonostante ciò, deve sapere anche sviluppare un’importante coppia o forza lavoro per offrire la massima efficienza in ingombri ridotti. Per questo motivo, i micromotori più adatti sono i cosiddetti coreless, che permettono, a parità di dimensioni rispetto ai modelli con nucleo di ferrite, di sviluppare coppie più importanti con una notevole riduzione del consumo di corrente.  

Questo consente di avere un ciclo di vita della batteria più lungo, garantendo al paziente una durata di utilizzo maggiore del dispositivo. 

Il micromotore coreless ha inoltre una dimensione più piccola rispetto al micromotore core. Ne consegue un minor peso, un ingombro più limitato e la minore necessità di esasperare la meccanica. Inoltre, avendo una forza di attrazione tra il nucleo ferroso e i magneti permanenti (cogging) molto alta, un micromotore core non permette un movimento lineare e armonioso. Un micromotore coreless, al contrario, ha un’ondulazione della coppia molto contenuta, il che si traduce in un’erogazione regolare della pompa anche a velocità molto basse. Il design senza ferro riduce anche l’inerzia e la massa del rotore consentendo una maggiore precisione di controllo della pompa

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