| 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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| 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・工学研究科, 教授 (70002110)
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| 研究分担者 |
岡本 英治 北海道東海大学, 工学部, 助教授 (30240633)
西村 生哉 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00228214)
村林 俊 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30200306)
仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90101138)
四津 良平 慶応大学, 医学部, 教授 (30129738)
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| キーワード | 人工心臓 / 血液ポンプ / 動圧軸受 / 磁気シール / 数値流体解析 |
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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:ポンプ形状の生成、有限要素の格子生成、グリッドファイルの作成、流れの解析および解析結果の評価、の一連の作業を行なえるプログラムを開発した。解析結果に基づく溶血予測値を目標関数として最適化アルゴリズムを適用することにより、低溶血の定常流型血液ポンプ開発の効率向上が期待できる。
(2)ポンプ内流れと溶血、血栓との関係の解明:赤血球に作用する剪断応力とその応力場に曝される時間の関係式を溶血モデルとし、このモデルに数値解析により得られたポンプ流れ場内の物理量を適用することにより、形状の異なるポンプの溶血量の予測を行なった。その結果、溶血試験結果と解析による溶血量予測値との間には比較的よい相関がみられた。
(3)磁性流体内蔵の動圧軸受モータの開発:ハードディスクに使用されている小型、高速回転の可能な動圧軸受モータを用いて、インペラに十分な動力の伝達が行われることを確認した。動圧軸受モータの軸方向、半径方向の非接触での安定性の実現のため、磁性流体シールの応用をおこなった。血液ポンプ圧力負荷、モータ回転条件での水中シール耐久試験を行っている。平成15年2月末の時点で、開始後300日以上の耐久性を確認し、現在も継続中である。
(4)ポンプ制御システムの研究:一般化した(無次元化)モータ電流とポンプ流量の関係式、およびポンプ差圧-ポンプ流量の関係式を求めた。この関係式を用いて、流量および差圧の予測を行った。予測値と実測値に良い相関が得られた。ウォルシュ-フーリエ変換によりモータ電流波形の周波数解析を行い、高調波成分のパワースペクトルと基本波成分のパワースペクトルの比(WDI)から、異常状態(ポンプ逆流、流量路狭窄)の検出が可能であることを示した.
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