Lehrstühle
Medizintechnik, Strömungsmechanik, Kardiotechnik — mit vorhandenem Kreislaufprüfstand.
Gesucht: Laborzugang für die nächste Validierungsstufe.
Drei Module sind gefertigt, ein Kreislaufprüfstand läuft und hat gefördert. Der nächste Schritt braucht eine Umgebung, die privat nicht herstellbar ist — und Partner, die mit Blut, Kreislauf und Messtechnik umgehen können.
SEIT 2017PRÜFSTAND IN BETRIEB15,6 L/MIN
Projektstand
Drei Module existieren als gefertigte Hardware: die pulsatile Membrankammer für den Körperkreislauf, die Mikroaxialpumpe für den Lungenkreislauf und die Pulskammer. Gefertigt wurde additiv, aus Normteilen und in Handarbeit.
Ein Kreislaufprüfstand ist aufgebaut und in Betrieb. Er hat Fluid bei blutähnlicher Viskosität gefördert.
Die Sensorik ist verbaut und in Betrieb: Volumenstrom, Druck und Oxygenierung, beidseitig und jeweils vor und nach dem Eingang, zusätzlich Vor- und Nachlast. Sie ist die Voraussetzung für die Bilanzregelung zwischen Körper- und Lungenkreislauf.
Energiespeicher, Batteriemanagement und induktive Ladung liegen als Konzept und Auslegung vor, nicht als Hardware.
Seit 2017 sind sechs bis fünfzehn Konstruktionsstände entstanden. Die Arbeit erfolgt nebenberuflich mit 15 bis 30 Stunden pro Woche.
Das Konzept wurde in früheren Phasen fachlich mit Prof. Dr. Christoph Bode, ehemaligem Ärztlichen Direktor der Klinik für Kardiologie und Angiologie am Universitätsklinikum Freiburg, diskutiert.
Auslegung und Regelbereich
Beide Kammern hängen an einem Antrieb, das Volumenverhältnis ist damit geometrisch festgelegt. Geregelt wird über Hub, Frequenz und die stufenlose Dauerpumpe.
| Größe | Wert |
|---|---|
| Körperkammer, maximaler Ausstoß | 130 ml |
| Pulskammer Lungenkreislauf | 30 ml |
| Dauerpumpe Lungenkreislauf | 0–12 l/min, stufenlos |
| Schlagfrequenz | 40–150 /min |
| Systemleistung bei vollem Hub | 15,6 l/min bei 120 /min |
| Systemleistung bei reduziertem Hub | bis 16,5 l/min bei 150 /min |
| Regelverhältnis | über 10 : 1 |
Körper- und Lungenkreislauf liegen in Reihe und müssen dasselbe Volumen fördern. Da die Kammern gekoppelt sind, ergibt sich die nötige Dauerpumpenleistung zwangsläufig aus Hub minus Pulskammervolumen mal Frequenz. Bei vollem Hub erreicht die Dauerpumpe bei 120 Schlägen ihre Grenze — das ist der Auslegungspunkt.
Was gemessen ist — und was nicht
Diese Trennung ist bewusst und wird konsequent durchgehalten. Sämtliche Kennwerte im technischen Dossier sind Auslegungsgrößen, keine validierten Messergebnisse.
| Größe | Status |
|---|---|
| Druck | am Prüfstand gemessen |
| Temperatur | am Prüfstand gemessen |
| Laufzeit und Dauerlauf | am Prüfstand gemessen |
| Volumenstrom | rechnerisch ermittelt — nicht gemessen |
| Arterieller Mitteldruck | aus Systole und Diastole berechnet |
| Förderung bei Blutviskosität | erreicht, mit Modellfluid |
| Hämolyse und Blutverträglichkeit | offen — kein Blutversuch durchgeführt |
| Strömungssimulation (CFD) | nicht durchgeführt |
| Struktursimulation (FEM) | nicht durchgeführt |
| Normkonforme Prüfung | offen |
Warum pulsatil
Heutige Unterstützungssysteme arbeiten überwiegend mit Rotationspumpen bei 20.000 bis 50.000 Umdrehungen pro Minute. Verminderte Pulsatilität ist dort verknüpft mit erworbenem von-Willebrand-Syndrom, Blutungen aus arteriovenösen Malformationen und Aorteninsuffizienz; Ursache ist die Zerstörung hochmolekularer von-Willebrand-Multimere durch Scherbelastung.
Diese Verdrängerpumpe arbeitet bei rund 2 Hz — vier Größenordnungen weniger Zyklen und entsprechend geringere Scherbelastung. Das ist eine konstruktive Begründung, keine Wirksamkeitsbehauptung.
Für den Lungenkreislauf ist Pulsatilität ebenfalls belegt relevant: In der Fontan- und Glenn-Zirkulation, in der die Lunge ohne Pulsation durchströmt wird, sind gestörte Endothelfunktion, verminderte Stickstoffmonoxid-Verfügbarkeit und steigender pulmonaler Gefäßwiderstand beschrieben.
Was konkret gesucht wird
Der nächste Entwicklungsschritt ist eine Messreihe mit Tierblut: Verhalten unter realer Viskosität und Zellbelastung statt unter Modellfluid. Dafür fehlen Laborzugang und Messumgebung.
- Zugang zu einem Kreislaufprüfstand oder Perfusionslabor
- Möglichkeit, mit Tierblut zu arbeiten — Antikoagulation, Kühlkette, fachgerechte Entsorgung
- zeitaufgelöste Flussmessung, um Druck und Fluss gemeinsam auswerten zu können
- fachliche Begleitung bei Hämokompatibilität und Strömungsmesstechnik
- perspektivisch Strömungssimulation und normkonforme Prüfung
Bei vorhandenem Zugang ist ein Zeithorizont von sechs bis achtzehn Monaten bis zu belastbaren Daten realistisch.
Drei offene Fragen, an denen sich mitarbeiten lässt
Alle drei sind abgegrenzt, am vorhandenen Prüfstand bearbeitbar und in der Literatur nicht abschließend beantwortet.
- Bei welchem Auswurfprofil erreicht ein 30-ml-Stoß maximale hämodynamische Überschussenergie, ohne den pulmonalarteriellen Mitteldruck über 20 mmHg zu heben? Der Lungenkreislauf lässt nur wenige mmHg Spielraum, bevor aus Nutzen Schaden wird.
- Ab welchem Stoßvolumen ist pulmonale Pulsatilität physiologisch wirksam? Ein Schwellenwert ist in der Literatur nicht definiert. Als Vergleichsgröße dient die pulsatile Herz-Lungen-Maschine mit rund 5.000 ergs/cm³ beim Patienten.
- Welche Rampenbegrenzung hält die Leistungsregelung außerhalb der Barorezeptor-Zeitkonstante, ohne die Bedarfsanpassung zu verzögern? Pumpe und Körper sind zwei Regler an derselben Strecke; überlappende Zeitkonstanten führen zum Aufschaukeln.
An wen sich das richtet
Promovierende
Wer eine abgegrenzte, praktisch bearbeitbare Fragestellung für die eigene Arbeit sucht.
Kardiotechnik und Perfusion
Praktiker mit täglicher Erfahrung in extrakorporalem Kreislauf, Pumpen und Blut.
Hersteller
Medizintechnikunternehmen mit eigener Entwicklungs- und Prüfinfrastruktur.
Was das Projekt einbringt
Acht Jahre Vorarbeit. Konstruktion, Auslegung, gefertigte Module, verbaute Sensorik und ein laufender Prüfstand. Ein Partner steigt nicht bei null ein, sondern an einem Punkt, an dem die Mechanik nachweislich arbeitet.
Ko-Autorschaft. Ergebnisse aus gemeinsamer Arbeit werden gemeinsam veröffentlicht.
Freie Nutzung der Ergebnisse. Das Projekt verfolgt kein Erwerbsinteresse. Ziel ist eine Technik, die Menschen erreicht — nicht ein geschütztes Portfolio.
Offene Punkte, ausdrücklich benannt
Was fehlt, steht hier, damit niemand es erst herausfragen muss:
- Keine Strömungs- oder Struktursimulation durchgeführt
- Keine Arbeit nach ISO 14971, IEC 60601 oder ISO 5840 bisher
- Der Volumenstrom ist rechnerisch ermittelt und nicht validiert
- Keine zeitaufgelöste Flussmessung, damit keine Energiebetrachtung der Pulsatilität
- Keine Blutversuche, keine Hämolysedaten
- Bauform der Lungenpumpe nicht festgelegt
- Energiespeicher, Batteriemanagement und induktive Ladung existieren nur auf dem Papier
- Keine institutionelle Anbindung, keine Drittmittel
Dieses Vorhaben ist ein präklinisches Forschungs- und Entwicklungsprojekt. Es ist kein zugelassenes Medizinprodukt, es findet keine klinische Anwendung statt, und es wird keine medizinische Beratung erteilt.
Kontakt
Für fachliche Anfragen genügt eine direkte Nachricht an info@kanzlerbiologicals.com. Für alles Weitere steht das Kontaktformular bereit.
Willkommen sind auch Rückmeldungen, die dem Projekt widersprechen. Ein begründeter Einwand ist wertvoller als Zustimmung.