구동부를 포함한 원심혈액펌프 성능 측정 장치 개발

20081774 김동현 / 20081841 조재열20091814 김지훈 / 20091838 윤지수

Team Name : BTD

Contents

1. Motivation

2. Design

3. Device Introduction

4. Result

5. Conclusion

6. Future Plan

7. Reference

Motivation (1/2)

Motivation (2/2)

• 보건복지부 주관 한국형 혈액펌프 개발

“ Centrifugal blood pump designed for smart cardiopulmonary circulatory assist device”

1st Stage 2nd Stage

1st year 2nd year 3rd year 4th year 5th year

Prototype of blood pump and blood

heat exchanger

Modification and

confirmation of prototype for clinical

trials

Modification and

downsizing based on animal-

experiments

Design amendment

based on clinical trials

Performance evaluation

and optimization

개발될 혈액펌프 Prototype 의 정확한 역학적 성능 측정

Design (1/2) - Parameters

Design (2/2) - Schematic Design

Motor Pump

Flow-rateSensor

PressureSensor

PressureSensor

Tank

DAQ

Graph&

Monitor

Signal

Flow

Device Introduction

Contents

8

Flowmeter

Flow meter & throttle valve

Water tank

Servomotor

Intet & outlet valve

Pressure sensor

Pressure gauge

Mount

Servomotor0~6000 rpmMount

Pressure gauge(Analogue) 0~5 barPressure sensor(Digital) 0~2 bar

Flow meter & throttle valve

(Analogue) 1~18 L/min

Flowmeter (Digital) 0.3~10 L/min

Device Introduction

Patent Research - Mount

• 혈액펌프 구동기 및 이를 구비하는 혈액펌프 시스템(2008, 선경 외 8 명 , 한국 특허 정보원 )

- 볼트로 구동부와 펌프 간격 조절 - 가압 펌프로 일정 간격 유지

Manufacturing (1/3) - Mount

Manufacturing (2/3) - Positioning

1. To measure precise pressure

2. Velocity profile should be uniform

3. Measuring at fully developed flow(after entrance region)

Manufacturing (3/3) – DAQ

Result (1/3) – Demonstration Video

Result (2/3) - Experiment Data

CAPIOX by Terumo, USA

Max. Pressure : 800 mmHg

Max. RPM : 3000 rpm

Max. flow rate : 8L/min

발열과 Cavitation 발생이 적어가장 널리 쓰이는 혈액 펌프

Result (3/3) - Experiment Data

개발사에서 제시한 성능곡선 실제 측정한 성능곡선

ECMO 작동조건

Conclusion

• 혈액펌프 개발사에서 제시한 펌프성능과 비교

- 수렴하는 Pressure 값의 오차율 5% 이내

- 최대 박출량과 최대 동작압력 조건 충족

- ECMO 작동조건에서의 오차율

5% 이내

- 1500, 2000RPM 구간의 경우 Linear interpolation 으로

근사

(ECMO 작동 조건 :최소 4L/min 400mmHg 이상 )

Pressure

Pressure

Future Plan

• 진동 소음 저감 방안

• 동작 속도 응답 오차 검증 방안 필요 (Encoder 개량 등의 방법을 이용한 )

• Flowrate 측정 범위 개선 필요 ( 현재 2000rpm 에서 4L/min 미만 )

• 다양한 혈액 펌프 실험으로 범용성 확대 ( 표본 부족 )

Reference

[1] Eduardo Bock, Adriana Ribeiro, 2008, “New Centrifugal Blood Pump With Dual Impeller and Double Pivot Bearing System : Wear Evaluation in Bearing System, Performances Tests, and Preliminary Hemolysis Tests” Artif Organs, Vol. 32, pp. 229-333

[2] Takami Y, 2006, “In vitro study to estimate particle release from a centrifugal blood pump”, Artif Orgnas, Vol.30, pp. 371-392

[3] Andrade AJP, Biscegli JF, Souza JE, Ohashi Y, Nose Y, 1997, “Flow visualization studies to improve the spiral pump design, Artif Organs, Vol. 21, pp. 680-702

[4] Dong-Wook Kim and Yoshinori Mitamura, 2000, “A Study on Hemolysis Characteristics of Intra-cardiac Axial Flow Blood Pump” J. of KOSOMBE, Vol. 21, pp. 353~362

[5] Kenji Araki, Hirofumi Anai, Mitsuo Oshikawa, Kunihide Nakamura and Toshio Onisuka, “In Vitro Performance of a Centrifugal, a Mixed Flow and an Axial Flow Blood Pump” Artificial Organs, Vol. 22(5), pp. 366~370

[6] Stepanoff, A. J., 1993, Centrifugal and Axial Flow Pumps, Krieger Publishing Company, Florida.

[7] D. W. Kim, Y.Mitamura, 1998, “A Study of in-vitro Performances of the Intracardiac Axial Flow Pump”, J. of KOSOMBE, Vol. 19, No. 1, pp. 33-38

Merry Christmas & Happy New Year

Thank you!

Appendix A대한 기계학회 논문집 B 권 제 37 원 제 6 호

“ 유체의 점성이 원심펌프 성능에 미치는 영향” , 김노형 , 2013

Appendix B식품의약품안전청

“ 의료용 보조 순환장치 평가 가이드라인” , 2010