vtioВестник трансплантологии и искусственных органовRussian Journal of Transplantology and Artificial Organs1995-1191Academician V.I.Shumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs", Ministry of Health of the Russian Federation10.15825/1995-1191-2018-3-32-39vtio-909Research ArticleТрансплантация сердца и вспомогательное кровообращениеHeart Transplantation and Assisted CirculationРазработка центробежного насоса канального типаDevelopment of the channel type centrifugal pumpКулешовА. П.KuleshovA. P.ИткинГ. П.ItkinG. P.

Адрес: 123182, Москва, ул. Щукинская, д. 1. Тел. (499) 190-60-34

Address: 1, Shchukinskaya st., Moscow, 123182, Russian Federation. Тel. (499) 190-60-34.

georgeitkin@mail.ruБайбиковА. С.BaybikovA. S.ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава РоссииРоссияV.I. Shumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian FederationRussian FederationФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России Московский физико-технический институт, кафедра физики живых системРоссияV.I. Shumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation Moscow Institute of Physics and Technology, Department of physics of living systemsRussian Federation2018160920182033239Copyright © Кулешов А.П., Иткин Г.П., Байбиков А.С., 20182018Кулешов А.П., Иткин Г.П., Байбиков А.С.Kuleshov A.P., Itkin G.P., Baybikov A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.transpl.ru/vtio/article/view/909

На основе 3-мерного компьютерного моделирования разработан макет центробежного насоса (ЦН) канального типа. Произведены расчеты геометрических параметров проточного тракта  колеса вращения с оптимизацией потока жидкости в диапазоне номинального режима насоса  (расход 5 л/мин, перепад давления 100 мм рт. ст.). Дополнительно рассматривались условия  работы насоса в режиме ЭКМО при высоких перепадах давления в 200–300 мм рт. ст. и  скорости вращения ротора в диапазоне 3500 об/мин. При расчетах основными условиями было  создание новой модели ЦН канального типа с допустимыми порогами сдвигового  напряжения (не более 150 Па) и сведением к минимуму зон стагнации и рециркуляции потока. Полученные данные явились также  результатом использования в конструкции ротора каналов постоянного сечения,  сформированными по логарифмической кривой, обеспечивающими минимальную турбулентность  за счет минимального выходного угла потока. Основные характеристики изготовленного макета полностью соответствуют расчетным данным.

A channel centrifugal pump has been developed which have calculated parameters during the nominal operating mode based on 3-dimensional computer simulation  (flow rate 5 l/min, pressure drop 100 mm). In addition, pump’s operating conditions in ECMO mode are considered at high pressure drops of 200–300 mm Hg with a  speed of rotor up to 3500 rpm. Simulation result was a creation of a new channel- type centrifugal pump with shear stress that do not exceed the allowable threshold  of 150 Pa, and also minimizing stagnation and flow recirculation zones. The  obtained data were also the result of use design of rotor with constant cross-section channels formed along a logarithmic curve and ensuring minimum turbulence due to the minimum outlet angle of the flow.

механическая поддержка кровообращенияканальный насосцентробежный насосрабочее колесоспиральный отводдиффузорmechanical support of blood circulationchannel pumpcentrifugal pumpimpellerspiral branch.ReferencesThamsen B, Blümel B, Schaller J, Paschereit CO, Affeld K, Goubergrits L, 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: 10.1111/aor.12542.Thamsen B, Blümel B, Schaller J, Paschereit CO, Affeld K, Goubergrits L, 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: 10.1111/aor.12542.Taskin ME, Fraser KH, Zhang T, Gellman B, Fleischli A, Dasse KA, Griffith BP. Computational сharacterization of flow and hemolytic performance of the UltraMag Blood Pump for circulatory support. Artificial Organs. 2010; 34 (12): 1099–1113.Taskin ME, Fraser KH, Zhang T, Gellman B, Fleischli A, Dasse KA, Griffith BP. Computational сharacterization of flow and hemolytic performance of the UltraMag Blood Pump for circulatory support. Artificial Organs. 2010; 34 (12): 1099–1113.Koert A, Gellman B, Gempp T, Dasse K, Gilbert R et al. Optimization of a miniature Maglev ventricular assist device for pediatric circulatory support. ASAIO J. 2007; 53: 23– 31.Koert A, Gellman B, Gempp T, Dasse K, Gilbert R et al. Optimization of a miniature Maglev ventricular assist device for pediatric circulatory support. ASAIO J. 2007; 53: 23– 31.Burgreen G, Loree H, Bourque K, Dague C, Poirier V, Farrar D et al. Computational fluid dynamics analysis of a maglev centrifugal left ventricular assist device. Artif. Organs. 2004; 28: 874–880.Burgreen G, Loree H, Bourque K, Dague C, Poirier V, Farrar D et al. Computational fluid dynamics analysis of a maglev centrifugal left ventricular assist device. Artif. Organs. 2004; 28: 874–880.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.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.Mizunuma H, Nakajima R. Experimental study on the shear stress distributions in a centrifugal blood pump. Artif. Organs. 2007; 31: 550–559.Mizunuma H, Nakajima R. Experimental study on the shear stress distributions in a centrifugal blood pump. Artif. Organs. 2007; 31: 550–559.Nishida M, Yamane T, Tsukamoto Y, Ito K, Konishi T, Masuzawa T et al. Shear evaluation by quantitative flow visualization near the casing surface of a centrifugal blood pump. JSME International Journal. 2002; 45: 981–988.Nishida M, Yamane T, Tsukamoto Y, Ito K, Konishi T, Masuzawa T et al. Shear evaluation by quantitative flow visualization near the casing surface of a centrifugal blood pump. JSME International Journal. 2002; 45: 981–988.Miyazoe Y, Sawairi T, Ito K, Konishi Y, Yamane T, Nishida M et al. Computational fluid dynamics analysis to establish the design process of a centrifugal blood pump: second report. Artif. Organs. 1999; 23: 762–768.Miyazoe Y, Sawairi T, Ito K, Konishi Y, Yamane T, Nishida M et al. Computational fluid dynamics analysis to establish the design process of a centrifugal blood pump: second report. Artif. Organs. 1999; 23: 762–768.Miyazoe Y, Sawairi T, Ito K, Konishi Y, Yamane T, Nishida M et al. Computational fluid dynamic analyses to establish design process of centrifugal blood pumps. Artif. Organs. 1998; 22: 381–385.Miyazoe Y, Sawairi T, Ito K, Konishi Y, Yamane T, Nishida M et al. Computational fluid dynamic analyses to establish design process of centrifugal blood pumps. Artif. Organs. 1998; 22: 381–385.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.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.Ломакин АА. Центробежные и осевые насосы. 2-е изд., перераб. и доп. М.–Л.: Машиностроение, 1966: 364. Lomakin AA. Centrifugal and axial pumps. 2-nd ed. M.: Mechanical Engineering, 1966: 364.Ломакин АА. Центробежные и осевые насосы. 2-е изд., перераб. и доп. М.–Л.: Машиностроение, 1966: 364. Lomakin AA. Centrifugal and axial pumps. 2-nd ed. M.: Mechanical Engineering, 1966: 364.Машин АН. Расчет и проектирование спирального отвода и полуспирального подвода центробежного насоса. Учебное пособие. М.: МЭИ, 1980: 43. Mashin AN. Calculation and design of the spiral branch and semi-helical approach of the centrifugal pump. Tutorial. M.: MEI, 1980: 43.Машин АН. Расчет и проектирование спирального отвода и полуспирального подвода центробежного насоса. Учебное пособие. М.: МЭИ, 1980: 43. Mashin AN. Calculation and design of the spiral branch and semi-helical approach of the centrifugal pump. Tutorial. M.: MEI, 1980: 43.Готье СВ, Попцов ВН, Спирина ЕА. Экстракорпоральная мембранная оксигенаци кардиохирургии и трансплантологии. М.: Триада, 2013: 272. Gautier SV, Popcov VN, Spirina EA. Exstracorporeal membrane oxygenation. M.: Triada, 2013: 272.Готье СВ, Попцов ВН, Спирина ЕА. Экстракорпоральная мембранная оксигенаци кардиохирургии и трансплантологии. М.: Триада, 2013: 272. Gautier SV, Popcov VN, Spirina EA. Exstracorporeal membrane oxygenation. M.: Triada, 2013: 272.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.