マイクロ エア ポンプの主なコンポーネントには、ダイヤフラム、ピストン、バルブ、シール、ガス経路、ハウジングが含まれます。各部品には、材料に対する異なる性能要件があります。
(1) ダイヤフラム
要求性能：高弾性、耐疲労性、良好な気密性、耐薬品性。
推奨素材:
シリコーンゴム: 優れた柔軟性、耐高温性 (200 度以上)、強力な化学的不活性性があり、医療グレードの用途に適しています。
フッ素ゴム（バイトン/FKM）：耐摩耗性、耐油性に優れ、長期使用に適します。
ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）コーティング：ダイヤフラムの表面にPTFEコーティングを施すことにより、耐薬品性と気密性を向上させ、摩擦を低減します。
(2) ピストン
性能要件: 高硬度、低摩擦、強力な耐摩耗性、寸法安定性。
推奨素材:
アルミナやジルコニアセラミックスなどのセラミックス材料は、硬度や耐摩耗性が非常に高く、摩擦係数が低いため、長時間の使用に適しています。
エンジニアリングプラスチック (POM/PEEK) :
POM (ポリホルムアルデヒド) : 摩擦係数が低く、寸法安定性に優れ、低～中荷重用途に適しています。
PEEK (ポリエーテル エーテル ケトン) : 高温耐性と耐食性があり、高強度のシナリオに適しています。
金属材料:
ステンレス鋼 (例: 316L) : 優れた耐食性があり、医療グレードの高強度シナリオに適しています。
アルミニウム合金: 軽量でポータブル機器に適していますが、酸化防止コーティングを施す必要があります。
(3) バルブ
性能要件: 高応答性、耐摩耗性、耐疲労性、シール性。
推奨素材:
シリコーンまたはフッ素ゴム：柔軟性が高く、弁体用途に適しており、高速応答が得られます。
PEEK またはポリテトラフルオロエチレン (PTFE) : 化学的腐食や高温に強い、精密スプール用。
金属材料（ステンレス鋼またはチタン合金）：高精度、高強度のバルブボディに適しています。
(4) シール
性能要件: 強力な気密性、耐摩耗性、耐化学腐食性、長寿命。
推奨素材:
フッ素ゴム（FKM/バイトン）：高温高圧環境に適しています。
EPDM (EPDM) : 耐老化性と化学的不活性性に優れ、酸素との接触に適しています。
医療グレードのシリコーン: 柔らかく、化学的に不活性。
(5) ガスルートとパイプライン
性能要件: 耐薬品性、滑らかな内壁、低ガス耐性、健康と安全。
推奨素材:
ポリエチレン(PE)/ポリプロピレン(PP)：軽量で耐薬品性に強い。
ポリウレタン(PU) : 柔らかくパイプの曲げ加工に適しています。
ステンレス鋼またはアルミニウム合金: 高強度または高圧ガスライン用。
(6) シェル
性能要件: 耐衝撃性、耐食性、遮音性、高温および低温耐性。
推奨素材:
高機能プラスチック (ABS や PC-ABS 合金など) : 耐衝撃性に優れ、軽量設計に適しています。
アルミニウム合金：軽量で放熱性に優れています。
ステンレス鋼: 高強度の用途に適していますが、重量が比較的重いです。
2. 主要な性能と材料のマッチング
(1) 高い耐摩耗性
マテリアルソリューション:
ピストン部品はセラミックやPEEKなどの高性能エンジニアリングプラスチックで作られています。
バルブには高弾性フッ素ゴムを使用しており、バルブディスクやシートの摩耗を軽減します。
(2) 気密性
マテリアルソリューション:
ガス透過性の低い材質（PTFEコーティングダイヤフラムやフッ素ゴムシールなど）を使用してください。
加工精度の確保と材料の表面処理によりガス漏れを低減します。
(3) 耐薬品性
マテリアルソリューション:
洗浄剤や消毒剤が触れる部分にはシリコーン、フッ素ゴム、PTFEなどを使用しています。
ピストンやバルブ本体の部品には耐食性の金属（316Lステンレス鋼やチタン合金など）を使用してください。
(4) 生物学的適合性
マテリアルソリューション:
ガスと接触するすべての材料は医学的に認定されている必要があります (USP クラス VI など)。
患者の呼吸ガスとの長期接触に適した材料の表面に有害な析出物がないことを確認してください。
3. 先端材料技術の応用
(1) コーティング技術
低摩擦コーティング：ピストンやダイヤフラムなどの主要部品の表面にPTFEまたはDLC（ダイヤモンド・ライク・コーティング）をコーティングし、摩擦を低減し、寿命を向上させます。
抗菌コーティング: 病原体伝播のリスクを軽減するために、シェルまたはガス経路の素材に抗菌コーティングを追加できます。
(2) 複合材料
ダイアフラムとシールに多層複合構造を使用:
** 内側の柔軟な素材 (シリコンなど) ** が弾力性を提供します。
** 高強度素材 (ナイロン繊維など) の外層 ** 耐久性が向上しました。
4. 材料の試験と検証
(1) 性能試験
高温および低温テスト: 材料の性能が -20 度から 50 度の範囲内で安定していることを確認します。
気密試験：高圧下におけるダイアフラムやシールのガス漏れを検出します。
(2) 寿命試験
疲労試験: 長期の動作条件をシミュレートして、材料の耐疲労性を検証します。
化学試験: さまざまな消毒環境における材料の安定性を評価します。
(3) 医師の証明
材料は人体に無害であることを保証するために、ISO 10993 生体適合性テストに合格する必要があります。