磁気浮上型体内埋込人工心臓ポンプの実用化を目指した小型化・高機能化に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15390425
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武輪 能明 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (20332405) ; 増澤 徹 茨城大学, 工学部, 教授 (40199691) ; 巽 英介 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (00216996) ; 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) ; 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)
• Keywords: 磁気浮上 / 遠心ポンプ / 補助人工心臓 / 数値流体解析

Research Abstract

プロトタイプ機として,径方向に磁気力で吸引制御することで磁気浮上・回転制御を行う小型磁気浮上型遠心ポンプの設計,製作を行った.また,ローレンツ力を用いた傾き制御を磁気浮上モータに追加することで傾きの安定化を図った.磁気回路シミュレーションを行い,ステータとロータの外径を60mm,78mm,磁気浮上コイル,モータコイル,傾き制御用コイルの巻数をそれぞれ170巻き,70巻き,200巻きと決定した.ステータとロータ間の径方向のギャップを1.5,mmとすることで,ロータとステータを厚さ0.5mmの樹脂カバーに封入した後も,0.5mmの血液流路幅を確保する設計とした.製作したプロトタイプ機は12Nの径方向の磁気吸弓力,0.1Nmの傾き制御トルクが発生可能であった.ポンプ性能は最大回転数2000rpm,最大流量11.3l/min,最大揚程250mmHgと補助人工心臓に十分応用可能な性能を示した.同時に,入力エネルギー最小とする磁気浮上系の最適化設計手法の開発を行った.また,血液ポンプ内部流れの数値流体解析によってインペラ形状に関する検討を行った.特にインペラに作用する流体力は直接計測することが困難であるが,磁気浮上所要電力に大きく影響するため非常に重要な設計要素である.今年度は計算も出るの確立と主としてインペラシュラウドの影響について検討し,インペラ翼形状の改良を行った.来年度はその結果をもとに,高効率磁気浮上系の開発を行う.

Research Products

• [Publications] 小沼弘幸, 増澤徹, 大島郁也, 近藤良, 岡田養二: "実用化にむけた磁気浮上型人工心臓の開発"平成15年度茨城大学第2回SVBL成果報告会. 66-67 (2004)
• [Publications] 野津英孝, 小沼弘幸, 増澤徹, 岡田養二, 築谷朋典, 妙中義之: "ラジアル型磁気浮上人工心臓の改良に関する研究"人と福祉を支える技術フォーラム. A7 (2004)