人工心臓用磁気浮上・駆動系の小型化・高効率化に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555062
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 増澤 徹 茨城大学, 工学部, 助教授 (40199691)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小西 義昭 日機装株式会社, 研究開発本部, 参事 ; 山根 隆志 機械技術研究所, バイオミメティンク研究室, 室長 ; 岡田 養二 茨城大学, 工学部, 教授 (90007774) ; 妙中 義之 国立循環器病センター, 研究所, 部長 (00142183)
• Keywords: 人工心臓 / 磁気浮上 / ターボポンプ / 補助人工心臓

Research Abstract

本研究の目的は,年オーダーの耐久性を有する小型補助人工心臓の実現のために,ターボポンプの磁気浮上・駆動系の小型化,高効率化を図ることである.本年度は磁気浮上型ターボポンプの駆動系の高度化を図るために、ラジアル型浮上モータ、アキシャル型浮上モータの試作、改良を行った。両モータ共に有限要素法を用いた磁場解析を行い、小型化に起因する磁気飽和の減少および磁気吸引力の増加等の磁気回路の最適化を図った。ラジアル型浮上モータは径方向に磁気吸引力を発生させ扁平ロータを浮上させる方式であり、小型化のためにアウターロータ構造を採用した。磁場解析の結果より、ステータおよびロータの寸法の決定を行った。直径50mm、厚さ16mmの磁気浮上・回転用ステータおよび内径52mm、外径64mmのロータを作製した。最大トルク0.03Nm、最大浮上回転数3000rpm、最大効率60%であることを確認した。アキシャル型浮上モータでは、直径63mm、厚み26mmの傾き制御用ステータ、直径55mm、厚み30mmの浮上回転制御用ステータ、直径59mm、厚み10mmのロータを作成した。ロータは傾き制御用および浮上回転制御用ステータに挟まれる構造で軸方向に磁気浮上支持される。本モータの最大トルクは0.06Nm、最大浮上回転数は3400rpm、最大効率70%であることを確認した。ターボポンプに関しては直径64mmのオープンインペラ型遠心ポンプ、直径59mmのクローズドインペラ型遠心ポンプと直径15mmの軸流ポンプを開発しそれぞれ人工心臓としてのポンプ特性を有していることを確認した。今後、モータの改良、小型化を図り、ターボポンプと組み合わせ小型磁気浮上人工心臓の実現を図る。

Research Products

• [Publications] Seung-Jong KIM, 他3名: "Design of an axial-type self-bearing motor for axial pump"日本機械学会[No.00-6]Dynamics and Design Conference 2000 CD-ROM論文集. 00-6. (2000)
• [Publications] Masnzawa T, 他2名: "Ultradurable and compact rotary blood pump with a magnetically sspended impeller in radial direction"Artificial Organs. 25・5(掲載決定). (2001)