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Scarabaeusherz

Funktionsmodell - Rapid Prototyping

Die Konzeptstudie Scarabaeusherz hat das Ziel, Rotationskolbenmaschinen auf deren Eignung als vollständig implantierbares Kunstherz zu untersuchen. Dazu wurde aus der Vielzahl der möglichen Bauarten diejenige ermittelt, die den Anforderungen an ein Kunstherz am besten gerecht werden kann. Diese Bauart sieht dem bekannten Wankelmotor aus der Automobilindustrie sehr ähnlich, weist allerdings verschiedene Charakteristiken auf. Durch Funktionsumkehr kann die Rotationskolbenmaschine als Blutpumpe eingesetzt werden. Der Kolbenläufer wird dazu elektrisch angetrieben und fördert nach dem Verdrängerprinzip Blut in beide Kreislaufsysteme des Körpers.

 

Funktionsmodelle im Kreislaufsimulator

Aufgrund des aktiven Füllprinzips der Pumpkammern ist der Fördervolumenstrom nur von der Drehzahl des Kolbenläufers abhängig und wird durch die anliegenden Druckverhältnisse an den Ein- und Auslässen kaum beeinflusst. Zudem kann eine physiologische Blutströmung mit Pulsatilität durch die exzentrische Bewegung des Kolbenläufers nachgeahmt werden. Trotz dieser Bewegung ist die gesamte Anordnung vollständig auswuchtbar, sodass Vibrationen vermieden werden können. Durch ein entsprechendes Design gibt der Kolbenläufer die Ein- und Auslässe nur einzeln und zu aufeinander abgestimmten Zeitabschnitten frei. Deshalb kann auf künstliche Herzklappen verzichtet werden um die Richtung des Blutstroms festzulegen.

Wesentliche Herausforderung für den Einsatz als Blutpumpe ist die hermetische Dichtung der mechanischen Komponenten von den blutseitigen Pumpkammern. Diese finden sich im Antriebsstrang und der Kolbenläuferlagerung. Gegenwärtig werden technische Lösungen zu dieser Fragestellung erarbeitet und evaluiert.

Prinzipskizze der Verschaltung im Kreislaufsystem

Das Projekt Scarabaeusherz wird in Kooperation mit der Klinik für Thorax- Herz- und Gefäßchirurgie des Uniklinikums RWTH Aachen durchgeführt. Die technische Ausarbeitung fügt sich in den traditionellen Schwerpunkt des Lehr- und Forschungsgebiets Cardiovascular Engineering, der vorklinischen Entwicklung innovativer Pumpkonzepte, ein.

Contact

Johannes Wappenschmidt, M.Sc.

Tel.: +49 241 80 88764

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