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

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．

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．