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2022 年度 実績報告書

生体流体機能を積極的に活用した超小型磁気浮上式小児用人工心臓の実現

研究課題

研究課題/領域番号 20K14677
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), 講師 (30735105)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード磁気浮上モータ / 補助人工心臓 / 小児 / 省エネルギー化 / 血液ポンプ / チタン / 磁性材料 / 巻き線
研究実績の概要

チタン製ポンプ試験機を用いた機器対外設置での慢性動物試験における、インペラ支持性能、循環補助性能、血液適合性を評価した。また、磁気浮上モータの改良として、更なる消費電力削減のために磁気浮上モータの磁性材料の検討、および機器植え込みでの慢性動物試験実施に向けたモータ駆動方法の検討を進めた。
機器対外設置でのチタン製ポンプにおける慢性動物試験では、ミニブタの循環補助を行いながら非接触インペラ支持を実現した。また、ポンプ起因の血栓形成は認められず、ポンプ発熱による血液適合性への悪影響は見られなかった。
積層ケイ素鋼板を用いたモータステータを開発し、モータ発生支持力・トルクの基礎特性を検証した。積層ケイ素鋼板モータでは、機開発の圧紛磁心モータと支持力が同等であったものの、発生回転トルクが約12%増加することを確認した。また、圧紛磁心モータを用いた際と同様の磁気支持性能を発揮しながら、ポンプ駆動時のすべての動作点で0.5W以上の消費電力を低減可能であることを確認し、消費電力削減の効果を実証した。
機器の体内植込みを見据えてドライブラインの小径化、駆動装置の簡素化の実現可能性を検証した。従来機では、突極ごとに独立した統合型巻き線に単相アンプを用いて励磁するのに対し、軸方向位置・回転制御と径方向位置・傾き角度制御のための巻き線をそれぞれ配置する分割巻き線方式を採用した。分割巻き線方式でも統合巻き線と同等の非接触インペラ支持性能が発揮可能であり、従来機の配線数を半減可能であることを確認した。一方で、各制御巻き線の巻き数が減少することから、統合巻き線と同等の起磁力を発生させるために必要な電流が増加することで、統合巻き線方式よりも入力電力が約1.4倍に増加した。今後は、二種類の巻き線の巻き数比を最適化して低消費電力駆動を目指す。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] 小児用補助人工心臓用5軸制御セルフベアリングモータの駆動系簡素化の検討2023

    • 著者名/発表者名
      長真啓、増澤徹、北山文矢、西中知博、巽英介
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌

      巻: ー ページ: 1-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 小児用補助人工心臓のための磁気浮上型遠心式血液ポンプの性能評価2023

    • 著者名/発表者名
      長真啓、増澤徹、西中知博、築谷朋典、水野敏秀、梅木昭秀、巽英介
    • 学会等名
      第51回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
  • [学会発表] 革新的磁気浮上技術を応用した体内植込み型小児用補助人工心臓の研究開発2022

    • 著者名/発表者名
      長真啓、増澤徹、西中知博、築谷朋典、水野敏秀、片桐伸将、巽英介、柳園宜紀、一ノ瀬高紀
    • 学会等名
      第50回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
  • [学会発表] 体内埋込み型磁気浮上式小児用補助人工心臓の動物実験に向けた改良2022

    • 著者名/発表者名
      長真啓、増澤徹、西中知博、築谷朋典、巽英介
    • 学会等名
      SEAD34
  • [学会発表] 磁気浮上型遠心式小児用補助人工心臓の異なるボリュート形状におけるインペラ磁気支持性能2022

    • 著者名/発表者名
      長真啓, 増澤徹, 築谷朋典, 西中知博, 巽英介
    • 学会等名
      Dynamics and Design Conference 2022
  • [学会発表] 小児用補助人工心臓用5軸制御セルフベアリングモータの駆動系簡素化の検討2022

    • 著者名/発表者名
      長真啓、増澤徹、北山文矢、西中知博、巽英介
    • 学会等名
      第31回 MAGDAコンファレンス
  • [学会発表] 磁気浮上型小児用補助人工心臓の右心補助人工心臓ポンプへの応用の検討2022

    • 著者名/発表者名
      長真啓, 増澤徹, 築谷朋典, 西中知博, 巽英介
    • 学会等名
      日本定常流ポンプ研究会学術集会2022
  • [学会発表] Continuous Flow Centrifugal Pediatric Ventricular Assist Device with an Innovative Compact Magnetically Levitated Motor2022

    • 著者名/発表者名
      長真啓、増澤徹、西中知博、築谷朋典、水野敏秀、梅木明秀、巽英介、柳園宜紀、一ノ瀬高紀
    • 学会等名
      第60回日本人工臓器学会大会
  • [学会発表] 小型磁気浮上モータを用いた小児用補助人工心臓の研究開発2022

    • 著者名/発表者名
      長真啓、増澤徹、西中知博、築谷朋典、水野敏秀、梅木明秀、巽英介、柳園宜紀、一ノ瀬高紀
    • 学会等名
      第60回日本人工臓器学会大会

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公開日: 2023-12-25  

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