傾斜スケール磁気粒子流体の生体適合化による先進医工学への新展開

通过梯度尺度磁粒子流体的生物相容性实现先进医学工程的新发展

• 批准号: 18656055
• 负责人: 西山 秀哉
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18656055/
• 关键词: 機能性流体; 複雑流体; MR流体; レオロジー特性; 磁気微粒子; MRシール; 流動場制御; 医工学応用

工業用バルブや医療用シール等のMR流体流動システム設計のための基礎資料を提供することを目的として、磁場下にある最新の商用MR流体の詳細なレオロジー特性とオリジナルな可視化実験、圧力流れ場における矩形流路内流動構造の経時変化の実験解析、さらには、矩形流路内流量遮断特性から磁気機能性および流動制御特性を明らかにした。その結果、以下の結論を得た。1.MR流体の流動曲線や降伏応力の再現性を確認するために、回転粘度計のMR流体試料と接触する回転スピンドルの頂角、円板ギャップ表面粗さによるレオロジー特性への影響を詳細に明らかにした。静的な降伏応力はずり速度が小さい場合、表面粗さがあると滑面に比して大きく、強磁場下でせん断力は平板ギャップが大きいと増加する。これは、棒状クラスター端面と回転スピンドル表面との摩擦力やすべりが影響していると考えられる。2.圧力流れ場における流路内MR流体シールを破壊するためのピストン移動速度を0.5〜5mm/sに大きく変化させるために、平成18年度に製作したMRシールシステムを試作改良した。3.磁場下でピストン駆動速度を変化させた場合のMR流体流路の最上流部、シール下端部の圧力の経時変化により、シール形成による流動遮断、シール崩壊および流動、さらには、シール再形成のシナリオをリアルタイムで明らかにした。いずれのピストン駆動速度においても、印加磁場強度の増加と共にシール耐圧が増加し、その増加率は印加磁場強度の二乗にほぼ比例する。また、ピストン駆動速度の増加に対しても、シール耐圧は著しく増加する。これは、ピストン駆動速度の増加に伴い、磁場作用近傍のシール上流部で強磁性微粒子密度が局所的に増加することにより、より強固なクラスターが形成されたためと考えられる。

Basic data for MR fluid flow system design for industrial and medical applications are provided. Detailed flow characteristics of the latest commercial MR fluids under magnetic fields are visualized. Time analysis of flow structures in rectangular flow paths under pressure flow fields is performed. Flow interruption characteristics in rectangular flow path: magnetic functional characteristics and flow control characteristics The results and conclusions below were obtained. 1. In order to confirm the reproducibility of the flow curve and yield force of the MR fluid, the influence of the MR fluid sample of the viscometer on the mechanical characteristics of the MR fluid sample and the top angle of the contact pin, the surface roughness of the shutter plate and the shutter tip is explained in detail. Static voltage drop force is small in speed, surface roughness is large in slip surface, and high in magnetic field. The friction between the rod and the end surface of the rod affects the friction between the rod and the end surface. 2. The MR fluid system in the pressure flow field was improved by increasing the moving speed from 0.5 mm/s to 5mm/s. 3. The pressure variation in the uppermost and lower portions of the MR fluid flow path in the case of a change in velocity under a magnetic field causes the flow to be interrupted, and the flow to be regenerated. The increase in the magnetic field strength, the increase in the pressure resistance, the increase in the magnetic field strength, and the increase in the ratio of the magnetic field strength to the magnetic field strength. The speed of rotation increases, and the pressure increases. The increase in ferromagnetic particle density in the vicinity of the magnetic field

项目成果

磁場下におけるMR流体の流動構造と流動制御特性

磁场下磁流变流体的流动结构及流动控制特性

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本機械学会2006年度年次大会講演論文集 Vol.2
• 作者: 岡田 和志、大平 文和;他;山口健;Hideya Nishiyama;西山 秀哉
• 通讯作者: 西山 秀哉

Evaluation of Sealing Characteristics in MR Fluid Channel Flow Relating to Magneto-Rheological Properties

与磁流变性能相关的 MR 流体通道流动密封特性评估

• 发表时间: 2008
• 期刊: AIP Conference Proceedings, Complex Systems 982
• 作者: 岡田 和志、大平 文和;他;山口健;Hideya Nishiyama
• 通讯作者: Hideya Nishiyama

MR流体の複雑流動構造を考慮した流量制御特性

考虑磁流变流体复杂流动结构的流量控制特性

• 发表时间: 2006
• 期刊: 平成18年度磁性流体連合講演会講演論文集
• 作者: W. Shyy;Y. Liang;J. Tang;H;Liu. Trizila;B. Stanford;L. Bernal;C. Cesnik;P. Friedmann and P. lfju;山口健;西山 秀哉;Takeshi Yamaguchi;西山 秀哉
• 通讯作者: 西山 秀哉

MR流体のレオロジー特性と流動遮断性能

MR流体的流变特性和流动中断性能

• 发表时间: 2007
• 作者: H.Aono;H.Liu;水木 琴絵
• 通讯作者: 水木 琴絵

圧力流れ場におけるMR流体の流動構造と流動制御特性

压力流场中磁流变流体的流动结构及流动控制特性

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本機械学会第84期流体工学部門講演会講演論文集 No.06-21(CD-ROM)
• 作者: W. Shyy;Y. Liang;J. Tang;H;Liu. Trizila;B. Stanford;L. Bernal;C. Cesnik;P. Friedmann and P. lfju;山口健;西山 秀哉
• 通讯作者: 西山 秀哉