2022 Fiscal Year Research-status Report
Study on magnetic driven dynamic bearing system for right heart ventricular assist device
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21K03886
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| Research Institution | Kobe City College of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 隆起 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00570631)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
築谷 朋典 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (00311449)
堀口 祐憲 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (60314837)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 非接触駆動 / 動圧軸受 / 軸振動 / 非定常流体力 / 右心補助人工心臓 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，将来的な右心補助人工心臓を実現すべく，小型・シンプル・低コストの要件を満たす新しい非接触磁気駆動動圧軸受システムの確立を目指した検討を実施している．
具体的には，磁気駆動部における吸着力や磁石個数が羽根車の非接触安定性に及ぼす影響の解明，数値流体解析および磁場解析を用いた羽根車の非接触駆動メカニズムの解明，血液成分への影響の検討が全体の目的となる．
本年度は，昨年度に引き続き，「磁気駆動部における吸着力や磁石個数が羽根車の非接触安定性におよぼす影響の解明」を主な目的に，磁気駆動部の吸着力が羽根車の運動形態や非接触安定性に及ぼす影響を調べている．昨年度は，これまでの円柱磁石10個から，C型磁石の4個に変更して，主に材質に対して，ネオジムN45とN52について，検討したところ，N52の場合は，安定的な運転が可能となる範囲を明らかにした．
本年度は，N52に対して，磁石厚さ等を変更し，安定的に運転できる範囲を調査した．また，地場解析により，磁力等の検討を行った．その結果，次のことが明らかになった．磁石の個数が10個から4個にした場合，トルクが大きく減少し，磁石厚さが小さい場合では，隙間幅が大きくなるにつれてポンプ性能を維持できないことを確認した．また，4個磁石では吸引力に関係なく，すべての条件において自転周波数の約0.5倍に周波数成分を持つ振動が観察された．一方10個磁石では，4個磁石同様の振動は確認されなかった． 吸引力の大きさは，羽根車の運動に影響を及ぼし，大きくなるにつれて安定して駆動することを確認した．磁石の個数と吸引力の変化は羽根車の運動に影響を与えることを確認し，4個磁石の中では最大厚さ2.7mmの条件が最も実用化に向いていることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の実験計画において，実験による検討と数値解析によるメカニズム解明の検討を計画していたが，約70%程度の達成状況となっている．
実験においては，実験装置の故障等による復旧に必要な電子部品の調達に予想外の時間を要してしまったのが大きな原因となる．
一方，数値解析による検討においては，磁場解析をメインに実施し，磁力等の確認はできたが，流体解析においては，昨年度に引き続き，定性的な傾向はこれまで把握できているものの，定量的な評価の裏付けが達成できていない状況であり，今後，更なる検討が必要不可欠となっている．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究においては，本年度が最終年となる．これまで，10個および4個の磁石を使用して検討を行っていたが，4個の磁石における不安定性が確認されたため，中間条件として6個の磁石の実験を急遽追加した．期間前半においては，6個の磁石に対して，これまでと同様の実験を行い，羽根車の安定性について明らかにする．
加えて，これまで実施した磁石形状の中からもっとも安定的な条件において，期間後半に，実際の血液を使用した溶血実験を行う予定であり，本結果により，溶血性能が確保されれば，本研究の当初の目的のひとつは達成となる．
一方，もうひとつの目的として，流体解析や磁場解析を用いた，羽根車の非接触駆動メカニズムの解明がある．これまで，磁場解析については，順調に実施できている．本年度は，特に流体解析に力を入れることで，メカニズム解明を目指している．
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| Causes of Carryover |
当初予定していた実験装置に関する物品の購入を行う予定であったが，所有する物品等で代替できることが明らかになったため，次年度使用額が生じた．生じた金額は，本年度計画する溶血試験実施時の外部機関への詳細評価解析を行うために使用する予定である．
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