2004 Fiscal Year Annual Research Report
遠心型血液ポンプインペラに作用する非定常流体力の解析
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15360103
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| Research Institution | National Cardiovascular Center Research Institute |
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Principal Investigator |
築谷 朋典 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室員 (00311449)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
妙中 義之 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 部長 (00142183)
辻本 良信 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (50112024)
巽 英介 国立循環器病センター研究所, 研究評価室, 室長 (00216996)
本間 章彦 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室員 (20287428)
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| Keywords | 遠心ポンプ / 人工心臓 / インペラ / ふれまわり / 流体力 / 軸受 |
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| Research Abstract |
本年度の研究においては、以下の研究成果を得ることができた。
まず、ふれ回り周波数を任意の値に設定することが可能な流体力計測装置の実装を完了した。この装置に対象となる血液ポンプの拡大相似模型を装着し主に羽根部分に作用する非定常流体力の測定を半径方向と接線方向に分解して計測することが可能であった。計測した結果では、ふれ回り運動のインペラ回転に対する角速度比の変化に伴って流体力が大きく変化することが示され、比が0〜0.7の場合には、ふれ回り運動を助長する方向に接線方向流体力が作用することが示された。
また、昨年度に血液ポンプ実機を用いて得られたインペラの偏心やふれ回り運動の特性に関する主要因を調べるために、インペラ軸中央部の貫通孔を閉塞したモデルを作成し、血栓の形成を嫌う血液ポンプには特徴的である漏れ流れによる影響を調べた。貫通孔がない場合には、ふれ回り運動のインペラ回転に対する角速度比は流量、回転数によらずほぼ0.5で一定していた。貫通孔がある場合には0.7-0.5の範囲で流量とともに減少傾向にあったことから、羽根を通過した後に軸受け部隙間に流入する流体のもつ旋回速度成分の影響が大きいことが示唆された。
本血液ポンプではボリュートのないケーシングを用いていることによるインペラの偏心量が大きいことが示されたため、ポンプの改良策としてケーシングを対称流路とした場合の挙動を計測により調べた。その結果、ふれ回り運動に関してはほぼ同じ傾向であったがインペラの偏心は著しく改善された。
これらの結果より、ふれ回り運動に関してはインペラのみではなく軸受部分に作用する流体力の影響が無視できないと考えられた。次年度では、軸受部分も考慮した流体力のデータ取得を行うとともにポンプ改良の指針を確立する。
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