人工心臓用磁気浮上・駆動系の小型化・高効率化に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555062
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 増澤 徹 茨城大学, 工学部, 教授 (40199691)
• 研究分担者: 小西 義昭 日機装株式会社, 研究開発本部, 参事(研究職) ; 山根 隆志 産業技術総合研究所, 人間福祉医工学研究部門, 副部門長(研究職) (10358278) ; 岡田 養二 茨城大学, 工学部, 教授 (90007774) ; 妙中 義之 国立循環器病センター, 研究所, 部長(研究職) (00142183)
• キーワード: 人工心臓 / 磁気浮上 / ターボポンプ / 補助人工心臓

研究概要

本研究の目的は,年オーダーの耐久性を有する小型補助人工心臓の実現のために,ターボポンプの磁気浮上・駆動系の小型化,高効率化を図ることである.本年度は磁気浮上型ターボポンプの駆動系の更なる高度化を図るために,昨年度開発した5軸制御用アキシャル型磁気浮上モータの改良,軸流ポンプ用専用小型磁気軸受の設計を行った.本アキシャル型磁気浮上モータではロータを上部ステータ,下部ステータ二つのステータで挟み込むことでロータの磁気浮上,回転制御を行う.上部ステータに設置した永久磁石で静的吸引力を発生するとともに,ロータの径方向に張り出したコイルで磁気浮上ロータの径方向位置制御を行う.また,下部ステータに設置した制御用コイルで軸方向位置と傾きを制御する.昨年度開発したモータは最大回転数が1100rpmと低く,人工心臓としての使用回転域まで回転させることができなかった.上部ステータに組み込んだ永久磁石の磁力が弱く,十分な磁気吸引力が発生できないことが本点の主原因であることが判明した.そこで,今年度は開発モータの3次元磁場解析を行い,上部ステータの永久磁石形状の最適化および径方向支持用電磁石の再設計を行った.その結果,最大,3200rpmまで磁気浮上・回転可能な5軸制御磁気浮上モータの開発が行えた.軸流ポンプ用専用小型磁気軸受の開発においては,3次元磁場解析をもとに軸方向に吸引,位置制御を行う磁気軸受の設計を行った.その結果,最大外径40mm,軸流ポンプインペラ部直径18mm,最大発生吸引力8Nの小型磁気軸受の設計が行えた.

研究成果

• [文献書誌] Masuzawa T, Onuma H, Kin SJ, Okada Y: "Magnetically suspended centrifugal blood pump with a self-bearing motor"ASAIO Journal. 48・4. 437-442 (2002)
• [文献書誌] Onuma H, Masuzawa T, Matsuda K, Okada Y: "Magnetically levitated centrifugal blood pump with radially suspended self-bearing motor"Proceedings of The eighth international symposium on Magnetic Bearings. 3-8 (2002)
• [文献書誌] Kato T, Masuzawa T, Okada Y: "Magnetically levitated rotaly artificial heart eith axial suspension motor"Proceedings of The eighth international symposium on Magnetic Bearings. 9-14 (2002)
• [文献書誌] Ohmori K, Kim S J, Masuzawa T, Okada Y: "Design of an axial-type self-bearing motor for small axial pump"Proceedings of The eighth international symposium on Magnetic Bearings. 15-20 (2002)