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熱電素子を用いた伝熱制御に関する研究

Research Project

Project/Area Number 04J03208
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

伊吹 竜太  東北大学, 流体科学研究所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords熱電素子 / 形状記憶合金 / 人工補助心筋 / 補助人工心筋
Research Abstract

前年度、研究において開発した熱電素子を用いた運動素子は高い仕事効率や、1Hz以上での反復動作を行うことが可能であるという長所を有する。この特徴を生かし、補助人工心筋への適応をめざして研究を行っている。本年度においては、実際の適応を想定した場合に、構造の単純さや頑強さは素子そのものの信頼性を高めるという考え方のもと、新構造を有する運動素子の提案、試作ならびにその基本的力学的性能について測定ならびに評価を行った。
新構造は、形状記憶合金(Shape Memory Alloy, SMA)のワイヤー数本をベースとなる母材に張ったパッチ型のアクチュエータである。このアクチュエータの動作は、SMAのワイヤーに電流を流すことで屈曲し、また自然冷却によりSMAを冷却し伸張する。心臓に張り付けたアクチュエータの屈曲伸張動作を心周期にあわせ、心臓マッサージの要領で弱った心臓の補助するという使用方法を想定している。
人体への熱負荷低減を考慮した断熱材でSMAワイヤーを覆った単純構造を有するアクチュエータでは0.5Hzの動作速度を実現し、昨年度製作したアクチュエータの5倍高い仕事効率で動作することが確認した。
また、変位の増加を目的としてバネ板にSMAワイヤーを張り付け屈曲伸張動作するアクチュエータの開発も行った。このアクチュエータでは最大変形力700gf、最大変位20mmを確認している。さらに改善の余地があり、より大きな変位の発生が期待できることが分かっている。
このアクチュエータについてその性能を評価するため山羊を用いた動物実験を行い、アクチュエータが発生する動作を心室もしくは心房の動作に伝達し、効率良く血液を駆出するため、アクチュエータの装着方法について検討する必要があることを確認した。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2005 2004

All Journal Article (2 results)

  • [Journal Article] Fatigue measurement of a shape memory Ti-Ni-Cu wire used as artificial heart muscle2005

    • Author(s)
      Ryuta IBUKI, Gerard GUENIN, Michel MORIN, Shigenao MARUYAMA
    • Journal Title

      Journal of Advanced Science Vol.17,No.1&2

      Pages: 38-41

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 熱電運動素子を用いた完全埋め込み型人工心筋の開発2004

    • Author(s)
      伊吹竜太, 円山重直, 酒井清吾, Masud Behnia
    • Journal Title

      Thermal Science and Engineering Vol.12,No.3

      Pages: 27-34

    • NAID

      10013067885

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-04-01   Modified: 2024-03-26  

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