System wspomagania pracy serca napędzany przez śruby kulowe NSK

W przypadku aparatury medycznej, w szczególności tej zapewniającej podtrzymywanie pracy serca, nie istnieje margines błędu - urządzenia muszą być sprawne przez cały okres eksploatacji. Stąd dla firmy Berlin Heart GmbH, producenta innowacyjnych mechanicznych urządzeń podtrzymujących pracę serca, jakość zastosowanej technologii ma znaczenie pierwszorzędne.

Urządzenie EXCOR^® VAD emuluje działanie ludzkiego serca.

W serii urządzeń EXCOR^® pneumatyczna pompa membranowa wspiera funkcje serca lub nawet całkowicie zastępuje jego pracę, a w wersji przenośnej rozwiązania EXCOR^® zewnętrzne sztuczne serce jest napędzane przez miniaturowe śruby kulowe zaprojektowane i wyprodukowane przez firmę NSK. To zaawansowane, mobilne urządzenie dokładnie odwzorowuje funkcje i pracę ludzkiego serca, dlatego w żadnym wypadku śruby kulowe nie mogą zawieść. Ludzkie serce to niezwykła maszyna, zapewniająca przepływ krwi o wielkości od 3 do 4,5 l/min, adaptacyjne sterowanie prędkością pracy od 50 do 200 cykli /min oraz zwykle więcej niż 100 000 cykli pracy na dzień. Niestety jednak, u niektórych ludzi serce nie jest w stanie funkcjonować we właściwy sposób, dlatego też firmy takie jak Berlin Heart stale rozwijają nowoczesne systemy wspomagające pracę serca - znane w branży pod nazwą VAD (Ventricular Assist Devices, urządzenia wspomagające czynność komór serca).

Założona w 1996 r. firma Berlin Heart GmbH jest jedynym producentem systemów VAD w Europie i jedynym producentem na świecie, który oferuje tę technologię zarówno dla dorosłych, jak i dzieci.  Najmłodszy pacjent, który został utrzymany przy życiu do momentu, gdy można było przeprowadzić transplantację serca, miał tylko osiem dni, kiedy otrzymał urządzenie VAD.
Mobilna jednostka napędowa EXCOR jest produkowana w Berlinie i wykorzystywana w wielu krajach na świecie.

Berlin Heart produkuje systemy VAD, które można implantować lub pozostawiać na zewnątrz ciała pacjenta. W tym drugim przypadku w ciele pacjenta umieszcza się kaniule (wenflony) i łączy się je z zewnętrzną pneumatyczną pompą membranową. W mobilnym systemie VAD EXCOR miniaturowa śruba kulowa NSK porusza się od 60 do 130 razy na minutę, wykonując pojedynczy skok/suw do 55,5 mm, i wypycha określoną ilość powietrza do membrany, która oddziela ją od kaniuli włączonej do obiegu krwi pacjenta.

W trakcie projektowania mobilnego system VAD ECXOR głównym wymaganiem decydującym o wyborze śruby kulowej była żywotność wału, wyjaśnia Nedim Arslan, menedżer departamentu inżynierii w firmie Berlin Heart. « Miniaturowe śruby kulowe NSK osiągnęły imponujący okres eksploatacji wynoszący około 120 mln cykli, co było zdecydowanie najwyższą wartością w naszych testach porównawczych.»

Aby zapewnić całkowitą pewność i spokój, co trzy miesiące (czyli co około 10 mln cykli) jednostka śrub kulowych przechodzi usługę konserwacyjną w Berlin Heart, obejmującą czyszczenie oraz smarowanie wałów, a także inne czynności i zadania. Biorąc to pod uwagę, firma NSK wprowadziła już na etapie projektowania specjalne modyfikacje geometryczne śrub kulowych , które znacznie ułatwiają czynności konserwacyjne.
Widok otwartego systemu napędowego pompy. Śruba kulowa NSK znajduje się w środku jednostki (niewidoczna).

Kolejnym zagadnieniem projektowym było określenie optymalnego typu smaru wykorzystywanego przez jednostkę napędową.  Fakt, że miniaturowe wały o średnicy 8 mm osiągają temperatury w granicach od 70 do 80°C może wydawać się zaskakujący, biorąc pod uwagę, że serwomotory napędzające pompy krwi mają bardzo niską przewodność - ale jednocześnie jest to wskaźnik pokazujący jak dużemu obciążeniu poddawany jest system napędowy.  Z tego powodu bardzo ważne było zastosowanie takiego smaru, który jest w stanie spełniać swoje funkcje i nie ulegać degradacji w podwyższonych temperaturach.

Bardzo dokładnie wykończone miniaturowe śruby kulowe o klasie precyzji C3 tworzą podstawę systemu wałów NSK wykorzystywanych obecnie przez Berlin Heart w mobilnym systemie VAD EXCOR. Wały są produkowane zgodnie z wymaganiami klienta i można je uważać za produkty «szyte na miarę». Gotowe do instalacji części są dostarczane w postaci kompletnych modułów napędowych z odpowiednim zespołem łożyskowym.
Tylko indywidualnie zaprojektowane miniaturowe śruby kulowe NSK są w stanie spełnić surowe wymagania jednostek napędowych EXCOR.

Spółka Berlin Heart ma prawie 20-letnie doświadczenie z zewnętrznymi systemami podtrzymywania pracy serca i wspiera obecnie ponad 3800 pacjentów. Firma NSK, jako dostawca śrub kulowych, stała się zaufanym partnerem technologicznym, a obecnie obie firmy współpracują blisko przy licznych okazjach w celu przezwyciężania specyficznych wyzwań konstrukcyjnych i inżynieryjnych.

  Zapytaj o więcej informacji…