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体内埋込み人工腎臓用１自由度制御型磁気浮上遠心ポンプの研究

植入式人工肾一自由度控制磁悬浮离心泵的研究

基本信息

批准号：
21K03841
负责人：
張暁友
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nippon Institute 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-21K03841/
关键词：
磁気軸受遠心ポンプ人工腎臓電磁アクチュエータ磁気浮上

项目摘要

現在日本には約33万人，世界中に約200万人以上の腎臓病患者が血液透析治療を受けている．患者の生活の質を向上させるために，本研究では，磁気浮上の非接触支持による無摩擦・無摩耗の特徴を生かし，コンパクトかつ省エネルギー，１自由度制御型磁気浮上遠心ポンプの開発を目的としている．本年度では，１自由度制御型磁気軸受を設計して試作した．試作した磁気軸受の寸法は径90mm，高さ120mm，質量は1.51kgであり，ロータの長さは94mm，最大直径はΦ66mm，質量は0.37kgである．ロータの制御および非回転，回転時の振動を評価するため，５本の渦電流変位センサを配置した．設計した磁気軸受のコントローラには積分器および分母1次分子1次のレギュレータが含まれている．また，電磁石の応答性を改善するため，電流フィードバックループを適用している．設計したコントロータを1自由度制御型磁気軸受に適用し，１自由度制御による完全非接触浮上を確認できた．制御開始後，ロータがおよそ0.2s以内に安定に浮上でき，その電流も一定範囲内に収まった．また，径方向と傾き方向において，ロータが減衰振動しており，約1.5s後に定常状態となっている．さらに，ロータが浮上した状態で，圧縮空気で回転させ，その後圧縮空気を停止して測定した，約2500rpmにおいての径方向の振動の両振幅は0.177mmとなり，傾き方向は0.414度となった．また，インペラを回転させるためのモータの構造と駆動原理を検討して，磁場解析を行い，コイルと磁石の寸法を探索してモータを設計した．

About 330,000 people in Japan and more than 2 million people worldwide are receiving hemodialysis treatment. The quality of life of patients is improved. In this study, the characteristics of friction-free and friction-free non-contact support on magnetic float are developed. The characteristics of friction-free and friction-free non-contact support on magnetic float are developed. This year, the design of 1-degree of freedom magnetic axis is tested. The diameter of the magnetic axis is 90mm, the height is 120mm, the mass is 1.51 kg, the length is 94mm, the maximum diameter is Φ66mm, and the mass is 0.37 kg. 5. The control of eddy currents is non-resonant. The design of the magnetic axis is based on the integrator, denominator, first order numerator, first order numerator, and second order numerator. The electromagnetics have improved their responsiveness. 1-DOF control magnetic axis is applicable to design After the start of the control, the current will float within 0.2s, and the current will float within a certain range. In the radial direction, the direction of inclination, the damping vibration, about 1.5 seconds later, the steady state. The vibration amplitude in the radial direction at about 2500rpm is 0.177 mm and the inclination direction is 0.414 degrees. The structure and motion principle of the magnet are discussed. The magnetic field analysis is carried out. The size of the magnet is explored.