磁気浮上・流体機械システム融合による小児用人工心臓用磁気浮上モータの超小型化

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K18036
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 長 真啓 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (30735105)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 磁気浮上モータ / 5軸制御 / 小児用人工心臓 / 小型化 / インペラダイナミクス

研究成果の概要

小児心不全治療には対外設置型拍動流式補助人工心臓に頼らざるを得ず，優れた血液適合性を有する体内植え込み可能な連続流式補助人工心臓が切望される．本課題では，ダブルステータ構造を有するアキシャル型5軸制御磁気浮上モータを用いた連続流式小児用人工心臓を提案し，血液ポンプ駆動時の流体粘性や流体力を積極的に活用した磁気浮上系のインペラダイナミクスを構築して磁気浮上モータの超小型化に挑戦した．具体的に，外径22mm，高さ35mmのモータで運動システム同定を行った．磁気支持力の理論計算，三次元磁場解析を基に外径20mm，高さ34.6mmまでモータを小型化し，非接触ポンプ駆動に十分な支持力とトルクを確認した．

自由記述の分野

機械力学・制御

研究成果の学術的意義や社会的意義

体格の小さな小児の体内植え込みに供せる連続流式補助人工心臓の研究開発における技術的障壁は，高い耐久性と血液適合性を有するインペラ支持機構（軸受機構）の実現と超小型化である．本研究で開発した磁気浮上モータは，インペラ姿勢のすべてを能動的に完全非接触で支持可能な特徴を有する．本課題を通し，10 ccサイズの磁気浮上モータを用いて，ポンプの非接触駆動の実現可能性を示すことができた．人工心臓用磁気浮上モータの小型化に関する限界と課題を追求することで，世界に先駆けて体内植え込み型の小児用人工心臓の早期実現へ貢献することができる．