表題番号：2006B-129 日付：2007/03/07
研究課題冷却システムを備えた血液ポンプ用メカニカルシールの潤滑特性
研究者所属（当時） 資格 氏名
（代表者） 理工学術院 教授 富岡　淳
研究成果概要
　冷却システムを備えた血液ポンプ用メカニカルシールの潤滑特性を検討するために，インペラを取り外したシールしゅう動面のみを検討できる実験装置を開発した．それを用いて，しゅう動面での摩擦損失トルク，温度変化，漏れの観点から，人工心臓用メカニカルシールのしゅう動面の表面粗さが軸シール特性に及ぼす影響について検討した．実験には，表面粗さRa=0.009µm，Ra=0.088µmおよびRa=0.170µmの3種類を用いた．得られた結論を以下に示す．
（１）Ra=0.009µmのシートリングでは，しゅう動面間が非常に狭くなるため流体摩擦の影響が大きく，摩擦損失トルクおよび温度上昇が大きかった．一方，Ra=0.170µmのシートリングでは，局所的な混合潤滑も影響により，摩擦損失トルクおよび温度上昇が大きくなった．Ra=0.088µmのシートリングでは，すべての実験条件において摩擦トルクが最も小さくなり，トルク特性の観点からみれば現在使用されているRa=0.088µmのシートリングが最も優れていた．
（２）シールしゅう動面の温度変化を計測する手法を確立し，しゅう動面の温度特性を検討した結果，温度特性はトルク特性とよく似た傾向を示し，温度変化はRa=0.088µmのシートリングで最も低くなった．また，そのときの温度変化は0.3K以下に抑えられた．よって，温度特性の観点からみれば現在使用されているRa=0.088µmのシートリングが最も優れていた．
（３）Ra=0.009µmのシートリングを使用した場合，しゅう動面間が非常に狭くなり，シール面に対して両サイドの圧力差の影響を受けにくくなり，血液漏れ量および血液中へのクーリングウォータの漏れ量をともに少なく抑えることができた．漏れ量は，密封溶液漏れ量，クーリングウォータ漏れ量ともに0.03 ml/3hであった．そのため，漏れ量の観点からは現在使用されているRa=0.088µmのシートリングよりも，Ra=0.009µmのシートリングのほうが優れていた．