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遠心型血液ポンプインペラに作用する非定常流体力の解析

研究課題

研究課題/領域番号 15360103
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関国立循環器病センター(研究所)

研究代表者

築谷 朋典  国立循環器病センター(研究所), 人工臓器部, 室長 (00311449)

研究分担者 妙中 義之  国立循環器病センター(研究所), 人工臓器部, 部長 (00142183)
辻本 良信  大阪大学, 基礎工学部, 教授 (50112024)
巽 英介  国立循環器病センター(研究所), 研究評価室, 室長 (00216996)
本間 章彦  国立循環器病センター(研究所), 人工臓器部, 室員 (20287428)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
8,400千円 (直接経費: 8,400千円)
2005年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2004年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2003年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
キーワード遠心ポンプ / ロータダイナミック流体力 / 人工心臓 / 非定常流 / ふれまわり / 流体力 / インペラ / 軸受 / 補助人工心臓 / ふれまわり運動 / 回転比
研究概要

本研究では,補助人工心臓として用いられる超小型遠心ポンプに関して,ロータダイナミック流体力を解析することによりインペラの不安定現象に関する検討を加え,同様のポンプ設計における指針の確立を目指したものである.当研究施設で過去に開発した永久磁石カップリングを持つ遠心血液ポンプを対象として,さまざまな条件下でのインペラの変位を測定した.その結果,インペラの平均支持位置は流量が増加するにつれてポンプ出口近傍に移動すること,インペラは回転周波数の0.5-0.7倍程度の速さでふれまわり運動をすること,またこの周波数は主に軸受周囲を通過する漏れ流れの影響を強く受けることが明らかとなり,ポンプの抗血栓性のみならずインペラの不安定現象に対しても漏れ流れが重要な因子であることが明らかとなった.さらに,補助人工心臓としての実用的な運転条件として,外部より拍動流あるは流量の急閉塞をともなうような非定常流量の条件に関しても同様の計測を行い,本ポンプの場合には非定常流量がふれまわり運動に及ぼす影響はほとんどなく,定常状態を想定した設計でも問題ないことが明らかとなった.またロータダイナミック流体力測定装置に実機の7.5倍相似拡大モデルを装着しインペラ羽根車に作用する流体力を測定した.その結果,本ポンプのようなシュラウドのないフルオープン羽根にも不安定流体力が作用することが判明した.この不安定領域はふれまわり角速度比が0.7-0.8近傍で安定領域へと遷移することも明らかとなった.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (9件)

  • [雑誌論文] ふれまわり運動下で遠心型血液ポンプ羽根車に作用するロータダイナミック流体力2006

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆起, Romain Prunieres, 堀口祐憲, 築谷朋典, 妙中義之, 辻本良信
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編 (掲載予定)

    • NAID

      110006165274

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The Rotodynamic Forces on an Artificial Heart Pump Impeller in Whirling Motion2006

    • 著者名/発表者名
      Suzuki T, Prunieres R, Horiguchi H, Tsukiya T, Taenaka Y, Tsujimoto Y
    • 雑誌名

      Journal of the Japanese Society of the Mechanical Engineering, Series B (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Whirling Motion of the Impeller of a Centrifugal Pump as a Ventricular Assist Device2006

    • 著者名/発表者名
      Tsukiya T, Taenaka Y, Tsujimoto Y, Horiguchi H
    • 雑誌名

      Proc.The 3^<rd> International Symposium on Stability Control of Rotating Machinery

      ページ: 660-667

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] ふれまわり運動中の遠心型血液ポンプ羽根車に作用する非定常流体力の測定2006

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆起, 友松健一, 堀口祐憲, 辻本良信, 築谷朋典
    • 雑誌名

      第53回ターボ機会協会総会講演会論文集

      ページ: 70-73

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Rotordynamic Problems in Centrifugal Pumps-From Rocket Turbopumps to Blood Pumps2006

    • 著者名/発表者名
      Tsujimoto Y, Tsukiya T, Horiguchi H.
    • 雑誌名

      HEFAT 2005, 4^<th> International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Whirling Motion of the Impeller of a Centrifugal Pump as a Ventricular Assist Device2005

    • 著者名/発表者名
      Tsukiya T, Taenaka Y, Horiguchi H, Tsujimoto Y
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Symposium on Stability Control of Rotary Machinery -3

      ページ: 660-667

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Rotordynamic Problems in Centrifugal Pumps -from Rocket Turbopumps to Blood Pumps-2005

    • 著者名/発表者名
      Tsujimoto Y, Tsukiya T, Horiguchi H
    • 雑誌名

      Proceedings of the 4th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics (CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Rotordynamic Problems in Centrifugal Pumps - from Rocket Turbopumps to Blood Pumps2005

    • 著者名/発表者名
      Tsujimoto Y, Tsukiya T, Horiguchi H
    • 雑誌名

      Proceedings of the 4th Interantional Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, Keynote-4

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 遠心型血液ポンプのインペラに作用する流体力におよぼすふれまわり現象の影響2004

    • 著者名/発表者名
      築谷朋典, 妙中義之, 北村惣一郎, 上窪真由子, 堀口祐憲, 辻本良信
    • 雑誌名

      日本機械学会流体工学部門講演会講演概要集 04-25

      ページ: 268-268

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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