特集記事
人工肺開発における流れの解析と最適化
2013 年 33 巻 131 号 p. 13-18
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2013 年 33 巻 131 号 p. 13-18
中空糸膜を使用した膜型人工肺内部の流体解析および最適化を行い，人工肺内部の流れの様子を検討した．最適化に関しては，Robust設計の手法の一つである多目的遺伝アルゴリズムを用いて高性能化のために3つの目的関数を設定し，処理を行った．目的関数は，流れを均一にすること，低流速の部位を最小にすること，小型にすることとした。基準となる人工肺モデルから，最適化を進め約1000世代分の計算を行った。計算では，パレート最適解が得られその中から適切と思われるものを選択し，実際に試作を行った。血液を使用した評価の結果，最適化を行ったものは，初期形状のものに比較して小型化が行え，酸素移動量で18．4％，炭酸ガス移動量で４０％以上の改善が図られた。解析の結果，中空糸膜（ガス交換膜）束に如何に均一に血液を導くかが重要であることが判り，その形状の方向性を得ることができた。
