| 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)
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| 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。そのために,ラジアル型,アキシャル型磁気浮上モータの小型化,高効率化,軸流ポンプ用超小型5軸制御型磁気浮上モータの研究開発を行った.
ラジアル型浮上モータは径方向に磁気吸引力を発生させ扁平ロータを浮上させる方式である.本モータを用い最大回転数2400rpm,最大発生揚程310mmHg,最大流量10L/minの磁気浮上遠心ポンプの開発に成功した.血液適合性試験結果は13mg/dlと低く,磁気浮上ポンプが非常に良好な血液適合性を有していることを実証した.
アキシャル型浮上モータは,ロータを上下のステータで挟む構造で軸方向に磁気浮上支持する.5軸制御方式のモータを開発した.その結果,最大,3200rpmまで磁気浮上・回転可能な5軸制御型磁気浮上モータの開発が行え,軸流ポンプ用5軸制御型小型磁気浮上モータ開発のための要素技術の蓄積が行えた.
5軸制御型小型磁気浮上モータでは軸流ポンプの磁気浮上インペラの両端に磁気軸受をそれぞれ配置する構造を採った.開発した小型磁気浮上モータは長さ92mm,最大直径48mmである.回転数10,000rpmにおいて人工心臓に使用可能な10mNm以上のトルクが発生可能であることを確認した.最大回転数は16,000rpmであり,浮上インペラの軸方向,径方向の回転時最大振動振幅は0.135mm,0.252mmと,高性能な磁気浮上・回転特性を実現した.補助人工心臓としての使用域である回転数8000rpm,負荷トルク4mNmにおける総消費電力は12Wであり,十分に体内に埋め込める消費電力,効率であることも確認した.
以上の研究結果より,人工心臓専用の小型,高効率の磁気浮上・駆動系の研究開発に関して十分な研究成果を上げることができた.
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