| 研究課題/領域番号 |
14380386
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
医用生体工学・生体材料学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
三田村 好矩 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (70002110)
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| 研究分担者 |
村林 俊 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (30200306)
西村 生哉 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (00228214)
岡本 英治 北海道東海大学, 工学部, 助教授 (30240633)
四津 良平 慶応大学, 医学部, 教授 (30129738)
山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578)
仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90101138)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
16,700千円 (直接経費: 16,700千円)
2005年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2004年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2003年度: 4,900千円 (直接経費: 4,900千円)
2002年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
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| キーワード | 人工心臓 / 血液ポンプ / 動圧軸受 / 磁性流体シール / 数値流体解析 / 磁気シール |
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| 研究概要 |
1.CAD/CAM/CAEシステムによる軸流型血液ポンプの設計、製作
動圧軸受モータを用いる軸流型血液ポンプを開発した。動圧軸受、磁性流体シールおよびブラシレスDCモータを用いることにより、制御系を必要とせず、機械的に非接触に羽根車を駆動することができる。開発した血液ポンプは、循環を維持するのに十分な流量(5L/min、差圧100mmHg)を拍出し、溶血量も臨床的に許容される範囲(N.I.H.<0.02)にある。
2.ポンプ内流れと溶血、血栓との関係の解明
ポンプ内の流れの解析結果に基づいて、溶血量を予測する方法を提案した。赤血球が流跡線に沿って移動するとし、せん断応力およびその印加時間履歴に基づいて溶血量を予測した。血液を用いた実験との比較により、よい相関があることを明らかにした。
3.磁性流体内蔵の動圧軸受モータの開発
磁性流体を作動液体とする動圧軸受の設計、製作を行い、ポンプに組み込んだ。また、モータ軸を非接触的にシールする液体中で長期使用可能な磁性流体シールを開発した。シール耐圧は400mmHg以上。60日間正常に動作した。また、磁性流体の流出量は1μL以下であること、使用した磁性流体の細胞毒性がないことを明らかにし、生体適合性を示した。
4.ポンプ制御システムの研究
モータ消費電力および回転数より、ポンプ流量およびポンプ差圧を推定する方法を提案した。実験の結果、±10%の誤差で流量および差圧を推定できることを示した。
Walsh関数を用いてモータ電流波形のひずみ度を求め、ポンプ逆流および流入路狭窄を自動的に検出する方法を提案した。
5.動物実験
ヤギの左心室-大動脈間に軸流型ポンプを植込む実験を行い、2日間生存させた。開発した軸流ポンプで循環維持ができることを確認した。
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