患者の生活を改善する効果的なポンプシステム

体内に埋め込めるポンプシステムは医療分野で多くの疾患に使用されており、腹水の患者にも用いられています。多くの場合、腹水の症状は重 度の疾患が原因で引き起こされます。腹部に貯まる水分の量を調整するための能動的な埋め込み機器がSequana Medical社によって開発されました。このデバイスにはマクソンのECモータが使用されており、シームレスで規則的なポンプ動作を担っています。

腹水とは、腹腔に大量の水分が貯留する状態のことを言います。腹水の原因の8割は、肝硬変などによる肝機能障害であると言われていますが、 心筋の衰弱、腎臓病、がん疾患によって腹水の症状が出ることもあります。た いていは薬物治療と特別な食事療法によって余分な水分を体外に排出することができます。しかし、欧州と米国で合わせて毎年数千人に上る患者には、 この治療法だけではそれほど効果は得られません。腹水の患者の腹部には、1日あたり最高2リットルまでの水分が貯まります。貯 まった水分は定期的に腹水穿刺することでしか取り除くことができず、非常に大きい負担が患者にかかります。

 

このような腹水患者の生活をより快適にするため、スイスの医療技術会社、Sequana Medical社はALFApumpシステムを開発しました。このシステムは腹部に貯まった水分の量を監視し、必 要に応じて余分な水分を腹部から患者の膀胱に移送して、膀胱から尿と一緒に放出する仕組みになっています。3 つの部分から成るこのシステムの主要部品は、腹腔と膀胱へつながる2本のカテーテルが付いたALFApumpインプラントです。そして、A LFApumpインプラントのバッテリの充電および通信のユニットとして、充電器付きSmartChargerがあります。こ のポンプのリチウムイオンバッテリは、数日間の連続駆動が可能です。ポンプには多くのエネルギーが必要とされるため( 1日あたりの平均ポンプ量は0.9リットル)、バッテリは定期的に充電しなければなりません。バッテリの充電は、患 者の皮膚を通してワイヤレス方式で行われます。

 

インプラントを監視するため、このシステムのもうひとつ別のコンポーネントとしてノートパソコンも使用します。医 者はノートパソコンに搭載された専用通信ソフトウェアを使って各患者のインプラントをプログラムして、ポ ンプで膀胱に送る1日あたりの水分量を正確に指定することができます。さらに、自 動的に記録された患者データをワイヤレス接続によって呼び出すこともできます。

 

素材に対する高い要件
皮膚の脂肪層と腹膜の間に埋め込まれるALFApumpインプラントには、素材として生体適合性ポリマーであるPEEK( ポリエーテルエーテルケトン)が使用されています。人体内の特別な環境条件では、プラスチックを使用すると気密密閉性を確保できないため、特 別仕様のモータと電子回路が必要になります。この場合、長期の耐湿負荷および高い塩濃度に対する素材の性質を考慮しなければなりません。また、最 大40度の一定した温度環境下に耐えうる必要もあります。インプラントは水分が侵入しないように完全に密閉され、電 子回路はさらにコーティングで保護されており、モータとしてはブラシレスモータが用いられます。

 

この複雑な電子回路は、モータのローレベル制御、ポンプ動作の制御、センサ信号の評価、SmartChargerとの通信、バ ッテリ管理を行い、ギアポンプは、水分に含まれる空気(手術後など)も水分と同じように移送する働きをします。厳 しい公差を守ることは非常に重要で、そのためには通常運転時でも高トルクが必要になります。また、腹 腔に貯まった水分には血漿からの大量のフィブリンとタンパク質が含まれており、動作環境はさらに困難になります。こ れらの物質は凝集しやすいためポンプ動作の妨げとなるおそれがあり、最悪のケースではポンプが閉塞します。このようなことが起こらないように、ポ ンプには短時間の空運転を一定周期(インターバル調整可能)で行います。

 

医療技術に求められる高精度ドライブ
ALFApumpのポンプギアは、これまで述べてきたような特別な要件に合わせてカスタマイズされたmaxon EC 13モータによって駆動されます。モータには位置フィードバック用のホールセンサが装備されており、回転数が低いとき、あ るいは高負荷トルクの際、モータの制御ユニットはホールセンサを利用して確実で安定した機能性を確保します。こ のオートクレーブ対応モータには特別なステータコーティングが施されており、シャフトには生体適合性材料が使用されています。また、シ ャフトの形状も今回特別に設計されました。EC 13のコンパクトなデザイン、運転時の低騒音と低振動、低熱放射を特徴とするこのドライブは、医 療技術分野に最適な製品です。

 © maxon motor ag

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