Study on magnetic driven dynamic bearing system for right heart ventricular assist device

右心室辅助装置磁力驱动动力轴承系统研究

基本信息

批准号：
21K03886
负责人：
鈴木隆起
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kobe City College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03886/
关键词：
非接触駆動動圧軸受軸振動非定常流体力右心補助人工心臓

项目摘要

本研究では，将来的な右心補助人工心臓を実現すべく，小型・シンプル・低コストの要件を満たす新しい非接触磁気駆動動圧軸受システムの確立を目指した検討を実施している．具体的には，磁気駆動部における吸着力や磁石個数が羽根車の非接触安定性に及ぼす影響の解明，数値流体解析および磁場解析を用いた羽根車の非接触駆動メカニズムの解明，血液成分への影響の検討が全体の目的となる．本年度は，昨年度に引き続き，「磁気駆動部における吸着力や磁石個数が羽根車の非接触安定性におよぼす影響の解明」を主な目的に，磁気駆動部の吸着力が羽根車の運動形態や非接触安定性に及ぼす影響を調べている．昨年度は，これまでの円柱磁石10個から，C型磁石の4個に変更して，主に材質に対して，ネオジムN45とN52について，検討したところ，N52の場合は，安定的な運転が可能となる範囲を明らかにした．本年度は，N52に対して，磁石厚さ等を変更し，安定的に運転できる範囲を調査した．また，地場解析により，磁力等の検討を行った．その結果，次のことが明らかになった．磁石の個数が10個から4個にした場合，トルクが大きく減少し，磁石厚さが小さい場合では，隙間幅が大きくなるにつれてポンプ性能を維持できないことを確認した．また，4個磁石では吸引力に関係なく，すべての条件において自転周波数の約0.5倍に周波数成分を持つ振動が観察された．一方10個磁石では，4個磁石同様の振動は確認されなかった．吸引力の大きさは，羽根車の運動に影響を及ぼし，大きくなるにつれて安定して駆動することを確認した．磁石の個数と吸引力の変化は羽根車の運動に影響を与えることを確認し，4個磁石の中では最大厚さ2.7mmの条件が最も実用化に向いていることを確認した．

在本研究中，我们正在进行一项研究，旨在建立一种新型非接触式磁驱动动压轴承系统，满足小尺寸、简单和低成本的要求，以实现未来的右心室辅助装置。具体来说，我们将阐明磁力驱动单元中的吸附力和磁体数量对叶轮非接触稳定性的影响，利用计算流体分析和磁场分析阐明叶轮的非接触驱动机理，以及研究对血液成分的影响的总体目的是检查延续去年，今年的主要目的是“阐明磁力驱动部分磁体的吸引力和数量对叶轮非接触稳定性的影响”，我们旨在澄清吸引力的影响我们正在研究磁力驱动部分对叶轮运动形式的影响。去年，我们从以前的10个圆柱形磁铁改为4个C形磁铁，主要从材料方面检查了N45和N52。我们发现N52提供稳定运行的范围已经明确。今年，我们调查了N52通过改变磁铁厚度等可以实现稳定运行的范围。我们还通过现场分析研究了磁力等。结果，揭示了以下内容。已证实，当磁体数量从 10 个增加到 4 个时，扭矩显着下降，并且当磁体厚度较小时，随着间隙宽度的增加，泵性能无法保持。此外，对于四个磁体，无论吸引力如何，在所有条件下都观察到频率分量约为旋转频率 0.5 倍的振动。另一方面，对于10个磁体，没有观察到与4个磁体相同的振动。我们证实吸力的大小会影响叶轮的运动，并且随着吸力的增加，叶轮变得更加稳定。经证实，磁铁数量和吸引力的变化会影响叶轮的运动，并证实在四个磁铁中，最大厚度为2.7毫米的条件最适合实际使用。