2016 Fiscal Year Annual Research Report
Design aimed at minimizing the leakage amount of the mechanical seal for blood sealing
| Project/Area Number |
26420087
|
|---|
| Research Institution | Waseda University |
|---|
Principal Investigator |
富岡 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40217526)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮永 宜典 関東学院大学, 理工学部, 准教授 (00547060)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | トライボロジー / メカニカルシール / 血液 / 人工心臓 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，血液シール下特有の潤滑特性を解明することで，人工心臓用メカニカルシールのしゅう動面からのもれ量を最少化する設計指針を得ることを目的とした．特に本年度は，前年度までに得られた成果を基にして，しゅう動面における双方向もれ特性を実験と理論の両面から明らかにした．
実験的研究においては，しゅう動面には血液と冷却水であるクーリングウォータが混在しているため，このメカニカルシールでは血液からクーリングウォータ側へのもれ量とクーリングウォータから血液側へのもれ量の双方向のもれが存在する．そのそれぞれのもれ量をイオンクロマトグラフィを用いた実験により定量的に把握した．次に，血液シール下特有の付着性生物の有無や摩耗特性を明らかにした．実験前後のしゅう動面のSEMによる表面観察および表面分析を行い，血液シール下特有の生成物や摩耗特性を明らかにした．
理論的研究においては，まずしゅう動面における血液の存在割合を明らかにした．具体的には，しゅう動面での血液とクーリングウォータを完全混合状態と完全分離状態の2通りに仮定し，血液の見かけの粘度と接触が摩擦損失トルクに寄与することを利用してその割合を推定した．さらに，漏れ量を定量的に理論的に予測するために，平行なしゅう動面間における新しい平均流モデルを確立した．
最後に，実験的検討と理論的検討を比較することによって，本研究の最終目的である人工心臓用メカニカルシールのしゅう動面からのもれ量最少化の設計を行った．そのために．ここまでに得られた結果を総合的に判断して行なった．そのため，前年度までに実施した研究すべてにおいて表面粗さをパラメータともれ量に着目し，その影響を明らかにしながら行った．
さらに，ここまでに得られた研究成果を取りまとめ．その成果の発表を行った．
|
