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回転揺動型磁気浮上ポンプにおける流体-構造-磁場連成解析

Research Project

Project/Area Number 18656057
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

磯山 隆  The University of Tokyo, 大学院・医学系研究科, 講師 (20302789)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 阿部 裕輔  東京大学, 大学院・医学系研究科, 准教授 (90193010)
鎮西 恒雄  東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (20197643)
望月 修一  大阪工業大学, 工学部, 准教授 (00345042)
斎藤 逸郎  東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教員(特任助教) (80334225)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords流体解析 / 循環器 / シミュレーション / 血液ポンプ / 人工心臓 / 流体工学
Research Abstract

人工心臓に用いる血液ポンプの究極の目標は、埋め込み後に交換の必要なく半永久的に使用できることである。我々は特殊な形状のローターディスクを用いる独自のポンプ原理を発想し、実用化モデルの開発を実施している。
研究初年度は解析の第1段階として、回転揺動型磁気浮上ポンプ(rotary undulation pump)の原型となる揺動型ポンプ(波動ポンプ)の数値流体解析を実施し、ディスクの運動による血液ポンプ室の形状の変化を微小時刻(タイムステップ)ごとの異なるメッシュを準備することで、ディスクの運動として表現した。解析は物理量をインターポレーションすることで解析の連続性を維持し、非定常計算で解析を実施した。また、回転揺動型磁気浮上ポンプの計測評価のための光ファイバー距離センシングシステムを構築し、浮上するディスクとハウジングの距離計測を実現した。また、解析の第2段階としてディスクとハウジングとのクリアランスの最適値を算出した。
研究最終年度は、解析の第3段階として、血液ポンプとして重要な特性である溶血(血液損傷)をシミュレーションにより予測し、定性的にもっとも溶血の少ないポンプ設計を提案した。流体解析にはANSYS社CFXを用いた。研究の最終段階として、シミュレーションによる溶血特性の予測と、実際に試作したポンプによる溶血試験との比較を実施し定性的一致を得ることができ、現実のポンプ設計パラメータとして側面クリアランス0.5mm、上下面クリアランス0.6mmという最適設計値を提案することができた。以上の解析と実証実験により、数値流体解析による揺動型血液ポンプ設計が有用であることを確認することができた。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2007

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Fundamental study to develop a fiber-optic gap sensor for a rotary undulation pump2007

    • Author(s)
      N Mitsumune
    • Journal Title

      J Artif Organs 10

      Pages: 231-235

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of mechanical circulatory support devices at the University of Tokyo2007

    • Author(s)
      Y Abe
    • Journal Title

      J Artif Organs 10

      Pages: 60-70

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Computational fluid dynamics analysis of undulation blood pump2007

    • Author(s)
      T Isoyama
    • Organizer
      第45回日本人工臓器学会大会-第2回国際人工臓器学術大会
    • Place of Presentation
      大阪、日本
    • Year and Date
      2007-10-30
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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