Record Details

Optimization of Implantable Axial Pump to Increase Efficiency of Mechanical Circulatory Support

Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title Optimization of Implantable Axial Pump to Increase Efficiency of Mechanical Circulatory Support
Оптимизация имплантируемого осевого насоса для повышения эффективности механической поддержки кровообращения
 
Creator S. Gautier V.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation;
A. Kuleshov P.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation;
A. Efimov E.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation;
I. Agapov I.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation;
G. Itkin P.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation;
Moscow Institute of Physics and Technology (State University), Department of physics of living systems
С. Готье В.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России;
Кафедра трансплантологии и искусственных органов ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет)
А. Кулешов П.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России;
А. Ефимов Е.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России;
И. Агапов И.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России;
Г. Иткин П.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России;
Кафедра живых систем Московского физико-технического института
(государственный университет)
 
Subject mechanical support of blood circulation;axial pump;3D mathematical model;flow-pressure characteristics;efficiency;impeller;shear stress;hemolysis
механическая поддержка кровообращения;осевой насос;трехмерная математическая модель;расходно-напорные характеристики;КПД;рабочее колесо;сдвиговое напряжение;гемолиз
 
Description Aim. To optimize implantable axial pump to increase hydraulic efficiency and reduce blood hemolysis. Materials and methods. In this article the basic geometric parameters of impeller’s geometry (the blade’s angle, the blade’s length and the twist angle’s ratio) were investigated and optimized using methods of computer hydrodynamics. The calculations were carried out for the optimum operation of the pump at the speed of 8000 rpm. Results. The main parameters of impeller’s geometric were determined which made it possible to increase efficiency of the pump by an average of 7.5% (depending on the pump operation mode) and pressure drop of 8% on average. The value of shear stress in the flow region obtained as a result of the calculations did not exceed 147 Pa admissible from the point of view of blood hemolysis.
Цель. Провести оптимизацию имплантируемого осевого насоса для повышения гидравлической эффективности и снижения гемолиза крови. Материалы и методы. С использованием методов вычислительной гидродинамики проведен расчет и оптимизация основных геометрических параметров геометрии рабочего колеса (угол лопаток на входе насоса, длина лопатки и коэффициент угла закрутки). Расчеты проводились для оптимального режима работы насоса при скорости вращения 8000 об/мин. Результаты. В результате проведенных исследований были определены параметры рабочего колеса, которые позволили повысить КПД насоса в среднем на 7,5% (в зависимости от режима работы насоса) и перепад давления в среднем на 8%. Значение сдвигового напряжения в проточной области, полученное в результате расчетов, не превышало 147 Па, что допустимо с точки зрения гемолиза крови.
 
Publisher V.I.Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs
 
Contributor —
—
 
Date 2017-06-22
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://journal.transpl.ru/vtio/article/view/753
10.15825/1995-1191-2017-2-61-68
 
Source Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs; Том 19, № 2 (2017); 61-68
Вестник трансплантологии и искусственных органов; Том 19, № 2 (2017); 61-68
2412-6160
1995-1191
10.15825/1995-1191-2017-2
 
Language rus
 
Relation http://journal.transpl.ru/vtio/article/view/753/630
Versteeg HK, Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics:the finite volume method. 2nd ed. Harlow, UK: Pearson Education, 2007. 518.
Burgreen GW, Loree II HM, Bourque K, Dague C, Poirier VL, Farrar D et al. Computational fluid dynamics analysis of a maglev centrifugal left ventricular assist device. Artif. Organs. 2004; 28: 874–880. doi: 10.1111/j.1525-1594.2004.07384.x.
Chua LP, Song G, Yu SCM, Lim TM. Computational fluid dynamic of gap flow in a biocentrifugal blood pump. Artif. Organs. 2005; 29: 620–628. doi: 10.1111/j.1525-1594.2005.29099.x.
Chua LP, Song G, Lim TM, Zhou T. Numerical analysis of the inner flow field of a biocentrifugal blood pump. Artif. Organs. 2006; 30: 467–477. doi: 10.1111/j.1525-1594.2006.00243.х.
Zhang J, Koert A, Gellman B, Gempp TM, Dasse KA, Gilbert RJ et al. Optimization of a miniature maglev ventricular assist device for pediatric circulatory support. АSAIO J. 2007; 53: 23–31. doi: 10.1097/01.mat.0000247043.18115.f7.
Zhu X, Zhang M, Zhang G, Liu H. Numerical investigation on hydrodynamics and biocompatibility of a magnetically suspended axial blood pump. ASAIO J. 2006; 52: 624–629. doi: 10.1097/01.mat.0000242161.50276.1e.
Chua LP, Su B, Tau ML, Zhou T. Numerical simulation of an axial blood pump. Artif. Organs. 2007; 31: 560–570. doi: 10.1111/j.1525-1594.2007.00422.x.
Throckmorton AL, Lim DS, McCulloch MA, Jiang W, Song X, Allaire PE, Wood HG, Olsen DB. Computational design and experimental performance testing of an axialflow pediatric ventricular assist device. ASAIO J. 2005; 51 (5): 629–635. doi: 10.1097/01.mat.0000177541.53513.a8.
Kido K, Hoshi H, Watanabe N, Kataoka H, Ohuchi K, Asama J et al. Computational fluid dynamics analysis of the pediatric tiny centrifugal blood pump (TinyPump). Artif. Organs. 2006; 30: 392–399. doi: 10.1111/j.1525-1594.2007.00422.x.
Yu H, Janiga G, Thévenin D. Computational Fluid Dynamics-Based Design Optimization Method for Archimedes Screw Blood Pumps. Artif. Organs. 2016; 40 (4): 341–352. doi: 10.1111/j.1525-1594.2006.00231.x.
Thamsen B, Blümel B, Schaller J, Paschereit CO, Affeld K, Goubergrits L, Ulrich Kertzscher U. Numerical Analysis of Blood Damage Potential of the HeartMate II and HeartWare HVAD Rotary Blood Pumps. Artif. Organs. 2015; 39 (8): 651–659. doi: 10.15825/1995-1191-2014-3-76-84.
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).