Development of high frequency oscillation ventilation motor using linear oscillatory actuator

使用线性振动执行器开发高频振动通风电机

• 批准号: 20K20252
• 负责人: 島峰 徹也
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokyo University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20252/
• 关键词: アクチュエータ; リニア振動アクチュエータ; LOA; HFOV; 高頻度振動換気; VCM; ボイスコイルモータ; 単巻線形LOA

本研究では，高頻度振動換気(HFOV)人工呼吸器の部品の中でも多くの体積を占めるモータの小型化を対象とした。リニア振動アクチュエータ(LOA)は，構造が大変簡単で，HFOVの基本動作であるピストン部の往復動作が変換機構なしで得られるため，システムが簡単となり信頼性が向上するなどの特徴を有するアクチュエータである。HFOV人工呼吸器用アクチュエータとして構造が簡単な単巻線形LOAに着目し，小型化のための開発を行った。今年度は現行で臨床使用しているボイスコイルモータ(VCM)の性能を確認するために，回路内圧，流量，1回換気量を測定する実験システムを構築した。VCMの先にはPistonを装着し，HFOV用純正人工呼吸器リユース回路の口元Yピース部分にimtメディカル社製フローアナライザPF-300を装着，フローアナライザの先には新生児用テストラング(コンプライアンス0.60mL/cmH2O(計算値)，抵抗75cmH2O/L/s(計算値)，容量50mL)を装着した。フローアナライザPF-300の設定は，湿度0%，実測している大気圧(1004mbar)とガス温度(24.5℃)によって換気量を計算するATPD(Ambient Temperature and Pressure Dry)とし，HFOV駆動中の回路内圧，流量，1回換気量をサンプリング200Hzでそれぞれ測定した。HFOV用人工呼吸器の換気設定はModeをHFO，1回換気量10mL～60mL，換気回数15Hz，平均気道内圧0cmH2Oとした。この実験システムにより，15Hzの安定した回路内圧，流量，1回換気量が測定でき，有用性を示すことができた。次年度は単巻線形LOAの実験システムにてモータの有用性を確認する。

This study aims to reduce the size of the components of high frequency vibration transducer (HFOV) respirator. The structure of LOA is very simple. The basic motion of HFOV is simple. The reciprocating motion of HFOV is simple. The characteristics of LOA are simple. The HFOV artificial respirator is used to simplify the structure of the linear LOA, and the development of miniaturization is underway. This year's current clinical use of VCM performance confirmation, loop pressure, flow rate, 1 loop conversion measurement of the status quo VCM is installed with Piston first, HFOV is installed with PF-300 in the mouth element Y part of the pure artificial respirator circuit, and the new baby is installed with PF-300 first (0.60mL/cmH2O (calculated value), resistance 75cmH2O/L/s(calculated value), capacity 50mL). The PF-300 is set to humidity 0%, measured at Ambient pressure (1004mbar) and temperature (24.5℃), calculated at ambient Temperature and Pressure Dry (ATPD), measured at loop pressure during HFOV operation, measured at flow rate, calculated at 200Hz. The ventilation setting of the artificial respirator for HFOV is as follows: HFO, 1 return ventilation volume: 10mL~60mL, ventilation cycle: 15Hz, average internal pressure: 0cmH2O. For this purpose, the voltage in the stable circuit of 15Hz, the flow rate, the commutation amount and the usefulness are measured. This year, the usefulness of the line LOA was confirmed.

项目成果

Development of High Frequency Oscillatory Ventilation Motor Using Linear Oscillatory Actuator

使用线性振动执行器开发高频振动通风电机

• DOI: 10.14243/jsaem.29.302
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics
• 作者: SHIMAMINE Tetsuya;KASAI Ryosuke;KANO Takashi;KAMIJO Fuminori;OGINO Minoru;HINATA Nae;TANAKA Kohei;SHINOHARA Kazuhiko;WATADA Masaya
• 通讯作者: WATADA Masaya

リニア振動アクチュエータを用いた高頻度振動換気モータの開発

使用线性振动致动器开发高频振动通风电机

• 发表时间: 2020
• 作者: 島峰 徹也;笠井 亮佑;加納 敬;上條 史記;荻野 稔;日向 奈惠;田仲 浩平;篠原 一彦;和多田 雅哉
• 通讯作者: 和多田 雅哉