| 研究課題/領域番号 |
18300155
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| 研究機関 | 東京電機大学 |
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研究代表者 |
福井 康裕 東京電機大学, 理工学部, 教授 (60112877)
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| 研究分担者 |
舟久保 昭夫 東京電機大学, 理工学部, 教授 (00307670)
福長 一義 杏林大学, 保建学部, 助教 (30366405)
矢口 俊之 東京電機大学, 理工学部, 助手 (70385483)
樋上 哲哉 札幌医科大学, 医学部, 教授 (60335429)
住倉 博仁 東京電機大学, フロンティア共同研究センター, 助手 (20433998)
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| キーワード | 人工心臓 / 補助人工心臓 / 軸流血液ポンプ / 流体動圧軸受 / インペラ / 数値流体解析 / ポンプ特性 / 溶血試験 |
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| 研究概要 |
1. 2次モデルの試作
補助人工心臓に必要な性能をより低回転数にて実現するため、インペラの直径を増加させた2次モデルの開発を行った。数値流体解析の結果を元に設計し、光造型機を用いて直径16mm 全長30mmのインペラを試作した。またインペラの改良に伴い、動圧軸受の改良を行った。また、モータ効率の向上を目的とし、軸流ポンプ用モータを新規に設計、開発を行った。試作したモータは直径45mm、高さ12mmであった。モータ特性の評価を行った結果、電圧25V、回転数約8,500rpmにて30mNmのトルクを達成可能であった。最大効率は72.2%であり、効率の改善が確認された。
各要素を組み込み試作した2次モデルは、全長143mm、直径50mm、重量203g、容積176mlであった。2次モデルにて閉ループ模擬循環回路を用いたin vitro評価試験を行った結果、左心補助条件である圧揚程100mmHg、流量5L/minを回転数7,500rpmにて達成した。昨年度試作したポンプと比べ、低回転数にて左心補助条件を達成可能であり、ポンプ性能の向上が確認された。
2. 動圧軸受評価装置の作製および羽根形状の最適化に関する検討
上記2次モデルの試作と並行して、動圧軸受の負荷容量、溶血性能などを評価するため、評価装置の作製を行った。作製した評価装置を用いて動圧軸受の負荷容量を計測したところ、理論値と比べて定量的な誤差は大きいが定性的には類似した特性が確認された。今後、装置の制度の向上と動圧軸受の諸特性の検討を行っていく予定である。
また、数値流体解析と多目的遺伝アルゴリズムを用いたインペラ形状の最適化に関し検討を行った。最適化の結果、揚程の増加、せん断応力の低下が確認され、最適化の有用性が示唆された。今後、in vitro実験を行い、羽根形状に関しより詳細な検討を行う予定である。
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