Mikroantriebe Leistungsfähige Antriebselemente aus piezoelektrischen Materialien

Autor / Redakteur: Birgit Schulze / Reinhard Kluger

Piezoelemente und Piezoaktoren erzeugen die benötigten Linearbewegungen sehr präzise und ohne Umweg und lassen sich obendrein perfekt an die jeweilige Applikationsumgebung anpassen. In wachsender Zahl lassen sich auch mobile Lösungen verwirklichen.

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Piezostapelaktoren in klassischer und Multilayer-Bauweise haben sich bereits in zahlreichen Anwendungsbereichen bewährt.
Piezostapelaktoren in klassischer und Multilayer-Bauweise haben sich bereits in zahlreichen Anwendungsbereichen bewährt.
( Archiv: Vogel Business Media )

Piezokeramische Aktoren und Antriebe haben viele Eigenschaften, die sie für zahlreiche der in der Medizintechnik üblichen Verfahren geeignet machen. Sie sind schnell, kompakt, prinzipiell vakuumkompatibel und magnetisch nicht zu beeinflussen. Ihre Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer sowie der geringe Energiebedarf machen sie hier zu einem idealen Antrieb. Größe und Kraft wie auch Aktorhub und Positionsauflösung variieren je nach Anforderung. Im praktischen Einsatz kommen aber noch weitere positive Eigenschaften zum Tragen. Piezoaktoren sind wartungsfrei, weil sie keine im klassischen Sinn bewegten Teile haben. Da die Bewegung auf kristallinen Festkörpereffekten beruht, gibt es keine rotierenden oder reibenden Mechaniken. Aktive keramische Komponenten wie piezokeramische Sensoren und Aktoren werden heute bereits häufig in der Medizintechnik eingesetzt, z.B. als Ultraschallerzeuger in der Zahnheilkunde oder zur Laserstrahl-Steuerung in der Augen- und Hautheilkunde bzw. in der Kosmetik. Die Firma PI Ceramic, Lederhose, bietet eine umfangreiche Produktpalette piezoelektrischer Komponenten in verschiedensten, auch kundenspezifischen Formen sowie Piezoaktoren mit und ohne Vorspannung in unterschiedlichen Größen, die sich bereits in zahlreichen Anwendungsbereichen bewährt haben.

Effiziente Aerosolerzeugung mit Piezoelementen

Zur Therapie von Atemwegserkrankungen werden die Medikamente häufig durch Vernebler direkt verabreicht. Klassischerweise zerstäubt dabei Druckluft die Inhalationslösung in feinste Tröpfchen. Eine alternative Methode ist die Erzeugung feinster Tröpfchen mit Hilfe der Piezotechnologie. Speziell geformte Piezoscheiben wirken hier als Ultraschallwandler und regen eine mit mehreren tausend Löchern versehene Edelstahlmembran zu Ultraschallschwingungen mit über 100 Kilohertz an. Dadurch werden besonders homogene Aerosole erzeugt. Dies bringt Vorteile für die präzise Dosierung – die hochwertigen Medikamente können gezielter verabreicht werden, was den Zugang zu neuen Therapiekonzepten ermöglicht. Auch das Risiko von Nebenwirkungen wird dadurch reduziert. Außerdem verringert die Piezotechnologie die benötigte Zeit für die Verneblung von Medikamenten um bis zu 50% verglichen mit konventionellen Systemen, was gerade für Patienten mit chronischen Atemwegserkrankungen einen Zugewinn an Lebensqualität bedeutet.

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Auch die speziellen Hygieneanforderungen, die der Einsatz in der Medizintechnik mit sich bringt, meistert die Piezokeramik; die Aerosolerzeuger sind für die professionelle Sterilisation in Autoklaven geeignet. Der Ultraschallbetrieb ist für den Menschen geräuschlos, und der geringe Energiebedarf der Piezokomponente ermöglicht auch den Batteriebetrieb.

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