医療用人工呼吸器および噴霧器のためのピエゾテクノロジー

COVID-19との闘い

嚢胞性線維症、ぜんそく、慢性閉塞性肺疾患(COPD)などの慢性呼吸器系疾患のほか、気管支炎、インフルエンザ、COVID-19に関連する肺病には、幅広い薬物療法が必要です。回復期または薬物治療において、患者の命を救い、臨床症状を改善するために、医療用人工呼吸器を使用することができます。医療用噴霧器を使用して、肺に深く吸入できるように薬品を気化させることにより、肺疾患の治療を行うことができます。

人工呼吸器に求められる正確さと信頼性

医療用人工呼吸器は通常の肺の機能を果たし、コントロールされた空気の吸入と排出、酸素供給により、肺の機能が著しく損なわれた患者の自発的な呼吸の代わりの役割を果たします。これらは、さまざまな疾病によって引き起こされる重度の呼吸器不全や呼吸欠損の場合に使用されます。これらのシステムは、手術中や集中治療時に麻酔と一緒に使用されます。医療用人工呼吸器を使用した集中治療においては、信頼性と精度が重要になります。高度な人工呼吸器などの非常に反応が速い自動システムには、圧電コンポーネントなどの非常に動的な要素が必要です。

ピエゾバルブによる酸素供給のコントロール

人工呼吸器は、肺に空気が送り込まれるように適切な圧力をかけながら、患者に空気と酸素の混合物を供給します。ピエゾテクノロジーを用いて、高速から低速までの流量を持つバルブ機能を実装することができます。ピエゾアクチュエータはバルブを直接切り替えるか、体積変位のためのフレキシブルチューブや閉鎖スプリングに対して機能します。圧電バルブは、数ミリメートルの変位を持つ>> PICMA®多層ベンディングアクチュエータを使用して、非常にコンパクトな設計で製造することができます。

ピエゾアクチュエータは非常にエネルギー消費量が少ないため、電池を使用する可動式人工呼吸器に最適です。比例技術を用いたピエゾバルブの優れたコントロール特性により、非常に高速で動的なバルブの動作が可能になります。また、ピエゾバルブは非常に静かな動作が可能であるため、集中治療など、騒音が望ましくない環境においても、永続的に使用するのに適しています。

ピエゾトランスデューサーでの非接触型のフロー管理

気体の流れのコントロールと監視は、医療用人工呼吸器の主な機能です。連続的に空気を送るだけでなく、流量中の液滴を検出することもでき、人工呼吸器の動作を適応させることもできます。  実行時測定では、ディスクやプレートなどの圧電コンポーネントは、気体の流れの速度と流量を高い信頼性で決定するために、超音波トランスデューサーで使用することができます。さらに、液体室の外からの液体を非接触方式で監視することもできるため、汚染を防止するときに、医療機器での使用に特に適しています。超音波フローセンサーは、設計に応じて、人工呼吸器の固定式装置内や呼吸マスクで使用されます。

ピエゾ式噴霧器が備えている多くの利点

呼吸器系疾患の治療には、伝統的にジェット噴霧器により投与される薬品が必要とされています。これらの装置では、吸入溶液が微細な液滴に圧縮されます。もう一つのソリューションは、超音波トランスデューサーとして機能する>>ピエゾリング、ディスク、またはプレートを使用し、膜噴霧器でピエゾテクノロジーに基づいて液滴を生成することです。ここでは、数千のミクロンサイズの穴を持つステンレス鋼製の膜を高周波振動に励起し、特に均一なエアゾールを生成します。コンパクトな設計とフレキシブルな動作モードにより、大きな力、加速、超音波動作周波数が得られます。

膜噴霧器:ピエゾによる効率的なエアゾール生成

ピエゾによるエアゾール生成では、よりターゲットを絞って高品質の薬品が適用されるため、革新的な治療コンセプトが広がり、副作用のリスクが大幅に低減されます。圧電セラミックでは結晶効果に基づいて変位が生成されるため、摩擦も摩耗も発生せず、メンテナンスも不要です。圧電エアゾール発生器のもう一つの利点は、専門的な洗浄に適していることです。患者にとって重要なことは、膜噴霧器は従来のシステムと比べて、非常に短時間で薬液を霧状にできることです。動作中、圧電コンポーネントはほとんど無音で、エネルギー消費量が少ないため、可動式の人工呼吸器に最適です。そのため、特に、頻繁に吸入を必要とする慢性呼吸器系疾患の患者の場合にクオリティオブライフが大幅に向上します。


圧電セラミックを超えて:PIセラミックによる組み立て技術

ピエゾを超音波トランスデューサーに統合する場合でも、ピエゾを膜または隔膜に接着する場合でも、PIセラミックにはピエゾ要素の製造以上のことができます。テストやパッケージ化における豊富なノウハウに基づいて、私たちは>>圧電コンポーネントの接着や接触のほか、トランスデューサー全体の組み立てにおいても、お客様をサポートします。




この著者について

Annemarie Oesterle

Segment Marketing Manager Medical Technology, PI Ceramic GmbH

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