可動式薬物ポンプは、疼痛治療、腫瘍学、非経口栄養または代謝性疾患などの多くの疾患に対する外来治療の不可欠な部分となっています。 それらは患者に可動性を与え、したがってより良い生活の質を与えます。 同時に、患者は入院または外来のいずれかで診療所でケアを受ける必要がないため、治療費が削減されます。 しかし、今日一般的に使用されているモバイル薬物ポンプには改善の余地があります。 ポンプドライブとしてのPI（Physik Instrumente）のピエゾ超音波モーターは、ここで興味深い展望を開くことができます。

モバイルドラッグポンプの場合、バルーンポンプは、軽量で使いやすく、患者にとって使いやすいため、まず考えられます。 しかし、それらは実行時の大きな偏差で機能し、注入量を文書化することは困難です。 しかし、「移動」患者は通常診療所の外にいるため、治療過程を正確に追跡することが非常に重要です。 医師は治療を成功させるために正確な情報を必要とします。 必要なのは、診療所外での正確な文書化も可能にするポンプシステムです。

現在、このような場合、per動ポンプが最適な薬剤ですが、重量が大きく、サイズが大きいため、患者を厳しく制限しているため、実際には移動できません。 ただし、正確な計測とプログラム可能な配信量が可能です。 治療に応じて、大量、少量、またはそれ以上の期間を投与することはできません。 異なる容量のポンプリザーバーに接続できるため、大量注入も可能です。 per動ポンプは、連続フロー（基礎レート）を提供するため、さまざまなタイプの薬剤に適しています。 ただし、同様に、いつでも配置できる特別な注射（ボーラスレート）を投与することもできます。 さらに、調剤された薬の量と治療の経過を評価し、たとえば保険会社に対してそれを証明するために、すべてのプロセスを文書化することができます。

モビリティとドキュメント

可動性とは別に、per動ポンプは必要なすべての要件を兼ね備えています。 したがって、ユーザーの移動の自由をできるだけ制限しないために、それらは可能な限り小さい寸法で、軽くて静かでなければなりません。 同様に重要なのは、長いサービス間隔でバッテリーを長く信頼性の高い、低摩耗動作に保つための低エネルギー消費です。 これに関連して、per動ポンプで一般的に使用されるドライブを詳しく見ることは有益です。

頻繁に使用される小型の歯車変換電気モーターは、ポンプの原理に必要な大きな力またはトルクを生成します。 しかし、それらも遅いです。 メカニカルマイクロギアは、遊びなく動作することはめったになく、その上に摩耗しやすくなっています。 したがって、メンテナンス間隔が短いと労力とコストがかかるため、このようなソリューションは本当に信頼できるとは言えません。

そのため、ギアレスダイレクトドライブを使用する人でさえ、残念ながら、通常は不利な点があります。 per動ポンプの技術設計に応じて、利用できる力やトルクは比較的わずかです。 次に、より大きなドライブを選択する必要があり、その結果、ポンプのサイズに影響する可能性があります。 さらに、ダイレクトドライブは反応しますが、ギア機構がないためセルフロックしません。 したがって、ポンプが作動していないときに位置を安定させるには、ポンプに通電する必要があります。 動作サイクルが短い場合、つまり、薬物の持続時間が短く、「非動作時間」が長い場合、バッテリー寿命に壊滅的な影響を及ぼします。 したがって、モーターは機械的にブロックする必要があり、これも労力に関連しています。 そのため、モバイルドラッグポンプの代替駆動ソリューションを検討する理由はたくさんあります。

モビリティを高めるコンパクトドライブ

たとえば、ピエゾベースの超音波ドライブは、ここで新しい視点を開くことができます。 彼らは非常にコンパクトで、耐摩耗性と自動ロックです。 そのため、転倒や打撃でも、マシンのスイッチをオフにしても位置を保持します。 それらの機能原理、フラットなデザイン、および個々の適応オプションのおかげで、モバイルドラッグポンプに簡単に統合でき、実質的にノイズのない動作が可能です。

コンパクトなピエゾドライブの仕組みは簡単に理解できます。ピエゾセラミックアクチュエータの超音波振動は、ローターに沿って直線運動に変換され、機械構造の可動部を駆動します。 ドライブのコアはモノリシックピエゾセラミック（固定子）で、片側が2つの電極で分割されています。 任意で、左または右の電極は、数百キロヘルツの範囲の圧電セラミック素子の高周波固有振動に励起され、それによって運動の方向を決定します。 したがって、圧電セラミックの結合要素は、急速な直線運動に励起されます。 ローターと接触すると、スライドやターンテーブルなどの投与機構の可動部を前後に動かすマイクロパルスが発生します。 各振動サイクルは、力学を数ナノメートル移動させます。 全体的に、これは理論的に無制限の範囲で均一な動きをもたらします。

さまざまな構造を実現できます

これらのドライブは、実際にはピエゾアクチュエータと取り付けられた移動ディスクまたは直線軸のみで構成されるため、非常にコンパクトです。 ドライバーの電子機器はチップとして統合できるため、スペースをほとんど占有しません。 歯車などの機械部品はほとんどないため、このソリューションは非常に摩耗が少なく、信頼性も高くなります。 モデルに応じて、数度から毎秒数回転までの幅広い速度で、または1未満から数100 mm / sまでの線形ソリューションで、投与が可能です。 コントロールの位置フィードバックは、正確な文書化に利用できます。

このような駆動式モバイルドラッグポンプの構造は次のとおりです。モーターは圧電リングで構成されています。 このアクチュエータは非常に興奮しているため、いわゆる進行波が生成されます。 ピエゾリングの上部と下部にある薄い酸化アルミニウムリングは、振動を吸収します。 ローターで使用される3つのカップリング要素の助けを借りて、記録された振動は、プレストレストローターに伝達され、回転運動に変換されます。 リング状の圧電超音波ドライブは、ここでディスクを移動します。 これは、特殊な形状のおかげで、さまざまな量の薬物を投与できるように設計されています。

ピエゾ超音波ドライブを使用しますが、他の構造も実行可能です。 圧電アクチュエータは、例えば横方向に配置することもでき、リングを回すこともでき、その場合、その開口部にさらなるコンポーネントを配置することができる。 このように設計された薬剤ポンプは、特に小さく、軽く、静かです。 さらに、異なる治療法や投与量に関して高い柔軟性を提供します。 さらに多くの患者が、将来、非入院患者または外来患者の治療から利益を得ることができるでしょう。

医療技術用のピエゾドライブ