2015 Fiscal Year Annual Research Report
世界最小を目指した小児用人工心臓用5軸制御磁気浮上モータの超小型化に関する研究
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26889012
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
長 真啓 茨城大学, 工学部, 助教 (30735105)
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2014-08-29 – 2016-03-31
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| Keywords | 人工心臓 / 磁気浮上モータ / ロータダイナミクス / ５軸制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
既開発小児用磁気浮上人工心臓試作機のポンプ駆動時におけるロータダイナミクスを参照して流体影響を考慮しつつ，三次元磁場解析を用いて小児用人工心臓用の5軸制御磁気浮上モータの形状，コイル巻き数，永久磁石形状・極数の最適化を行った．既開発5軸制御磁気浮上モータ（外径28 mm，高さ41 mm，体積25 cc）を外径22 mm，高さ33 mm，体積13 ccまで超小型化した．本デバイスサイズは米国で研究開発されているPediatric Jarvik2000と同等な体積であり，小児心疾患者に埋め込み可能なサイズである．開発した磁気浮上モータの発生磁気支持力の静特性評価を行い，開発モータが浮上ロータ姿勢の5軸を磁気支持するに十分な支持力を発生可能であることを確認した．また，発生回転トルクとモータ効率評価を行い，使用想定回転数の4000 rpmにおいて，ポンプ揚程100 mmHg，流量1.5 L/min発生に必要な回転トルク2 mNmを発生可能であった．モータ動作点におけるエネルギ効率は18 %であった．モータのエネルギ効率を上げるために，モータステータコア材料の検討が必要であることが分かった．静特性評価の結果をもとにロータ姿勢の5軸制御システムを構築し，ロータ磁気浮上回転時の動特性評価を行った．浮上ロータを水中で磁気浮上させ，回転数5000 rpmまでの非接触高速回転を実現した．磁気浮上回転時の浮上ロータの5軸の振動振幅は血液流路間隙と比べて十分小さかった．本結果より，開発した磁気浮上モータを用いた超小型な完全非接触式小児用補助人工心臓の実現可能性を示すことができた．今後，加振機等を用いた磁気浮上モータ動特性評価，専用ポンプ製作，ポンプ性能評価を行い，世界最小の磁気浮上型小児用人工心臓の実現を目指す．
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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