Hifuデバイスでは、なぜトランスデューサーチャンバーを脱イオン水とPeフィルムで満たす必要があるのですか？重要な安全性の洞察

HIFUトランスデューサーチャンバーの構成は、特定のアコースティックおよび熱的課題を解決するために設計されています。 チャンバーを脱イオン水で満たす必要があるのは、人間の組織のアコースティック特性に適合する純粋で非導電性の媒体を作成すると同時に、デバイスの内部電子機器を冷却するためです。ポリエチレン（PE）フィルムは、この液体環境を密閉するために必要です。なぜなら、PEフィルムは音響的に透明であり、高強度の波が歪みやエネルギー損失なしに患者に通過できるようにするためです。

コアの要点 この設計は、アコースティックエネルギーの伝達を最適化すると同時に、機器と患者の両方を保護します。脱イオン水は熱安定剤およびインピーダンス整合剤として機能し、PEフィルムは超音波に対する目に見えないバリアとして機能し、集束ビームが正確かつ効果的であることを保証します。

脱イオン水の重要な役割

アコースティック伝送の最大化

高強度焦点式超音波（HIFU）デバイスの主な目的は、トランスデューサーから体へ最小限の損失でエネルギーを伝達することです。脱イオン水は、その音響インピーダンスが人間の組織のそれと密接に一致するため使用されます。

このインピーダンス整合は、デバイスと皮膚の界面での反射損失を最小限に抑えるために不可欠です。トランスデューサー内の媒体が組織密度と大きく異なると、エネルギーの多くはターゲット領域に浸透するのではなく跳ね返ってしまいます。

電気安全の確保

HIFUトランスデューサーは、高電圧電子部品、特にPZT（圧電）素子を使用して動作します。通常の水にはミネラルやイオンが含まれており、これらは電気を通すため、デバイスのショートの深刻なリスクをもたらします。

脱イオン水は非導電性です。 イオンや不純物を除去することにより、水は電気アークを防ぐ安全な誘電環境を作成し、サブマージされたコンポーネントがアクティブな間でもデバイスが安全に動作することを保証します。

熱制御と安定性

高周波音波の生成は、PZT素子内でかなりの熱を発生させます。アクティブな冷却がないと、これらの素子は過熱し、性能低下や故障につながります。

循環する脱イオン水は、非常に効率的な冷却剤として機能します。この熱を放散することにより、水は音響ビームの安定性を維持し、治療全体でエネルギー伝達が一貫して予測可能であることを保証します。

ポリエチレン（PE）フィルムの機能

音響透明性

チャンバー内の水を患者に伝えるためには、シーリング材が音波に対して効果的に見えない必要があります。ポリエチレン（PE）フィルムは、音響的に透明であるため使用されます。

この特性により、フィルムは超音波を吸収または反射しません。これにより、集束エネルギーが干渉なしに皮膚に向かって放射され、ビームの意図された形状と強度が維持されます。

耐久性のある封じ込め

チャンバーには、水を封じ込めるのに十分な強度がありながら、治療領域に適合するのに十分な柔軟性のあるシールが必要です。PEフィルムは、耐久性があり漏れのないバリアを提供します。

水のチャンバーの完全性を維持し、空気の泡が入らないようにします。空気は超音波伝播の敵です。微細な泡でさえビームを散乱させ、治療を妨げる可能性があります。

運用上のトレードオフの理解

不純物のリスク

脱イオン水は理想的な媒体ですが、その純度は永続的ではありません。時間の経過とともに、チャンバー内の材料が水にイオンを溶出させ、導電率を徐々に増加させる可能性があります。

水の品質が低下すると、電気的障害のリスクが増加します。さらに、不純物は音響散乱を引き起こし、焦点の精度を低下させ、治療の安全性プロファイルを変化させる可能性があります。

材料の劣化

PEフィルムは、高周波振動と熱変動による継続的なストレスにさらされています。耐久性がありますが、破壊されないわけではありません。

フィルムが劣化したり、しわになったりすると、皮膚表面にエネルギー蓄積を引き起こす可能性があります。これは、ビーム形状の「安全アシスト」機能を損ない、深部組織治療ではなく表皮の火傷につながる可能性があります。

パフォーマンスと安全性の確保

HIFU機器の効果と寿命を最大化するために、オペレーターはこれらの消耗品の完全性を優先する必要があります。

機器の安全性に重点を置く場合： 冷却水の抵抗率を定期的に確認し、非導電性を維持してPZT素子を保護してください。
患者の快適さに重点を置く場合： 使用前にPEフィルムの表面を検査してください。泡やしわはビームを歪ませ、表面の熱感覚を増加させる可能性があります。
治療効果に重点を置く場合： 熱安定性とビームの一貫性を維持するために、水循環システムが正しく機能していることを確認してください。

脱イオン水とPEフィルムの相乗効果は、安全で一貫したHIFUエネルギー伝達の基盤です。

概要表：

コンポーネント	主な機能	なぜ重要なのか
脱イオン水	インピーダンス整合	人間の組織密度に一致させ、エネルギー反射を最小限に抑えます。
脱イオン水	熱冷却	PZT素子からの熱を放散し、デバイスの故障を防ぎます。
脱イオン水	電気絶縁	非導電性により、ショートやアークを防ぎます。
PEフィルム	音響透明性	超音波がエネルギー損失なしに通過できるようにします。
PEフィルム	液体封じ込め	チャンバーを密閉し、ビームを散乱させる空気の泡を防ぎます。

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参考文献

Jacek Calik, Natalia Sauer. Healing Process after High-Intensity Focused Ultrasound Treatment of Benign Skin Lesions: Dermoscopic Analysis and Treatment Guidelines. DOI: 10.3390/jcm13040931

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Belislaser ナレッジベース .