Systemarchitektur: ein kompaktes, pulsierendes Kunstherz
Die aktuelle Entwicklungsarchitektur kombiniert eine pulsatile Kammer für den Körperkreislauf mit einer kleineren Pulskammer und einer Dauerflusspumpe für den Lungenkreislauf. Neu ist die Kombination als Gesamtsystem. Maße und Werte sind in Entwicklung und werden hier nur als Richtung angegeben.
Nicht-klinische / Benchtop-Forschung. Kein zugelassenes Medizinprodukt.
Zielrichtung
Wohin die Entwicklung zielt — jeweils mit Status
Validiert ist bislang keiner dieser Punkte.
| Thema | Zielrichtung | Status |
|---|---|---|
| Förderbereich | von Ruhe bis körperliche Belastung, mit Reserve | Zielwert |
| Druck Körperkreislauf | Reserve für Belastungsspitzen, Druck nur bei Bedarf | Zielwert |
| Druck Lungenkreislauf | Niederdruck, begrenzt und geregelt | Zielwert |
| Größe und Form | am menschlichen Herzen orientiert; passt in den Herzbeutel der großen Mehrheit der Erwachsenen | Zielwert |
| Kindervariante | kleineres Modell mit geringerem Auswurf | Geplant |
| Membran | mehrere hundert Millionen Lastwechsel | Zielwert |
| Implantierbarkeit | Akku, Elektronik und Energieübertragung außerhalb des Herzbeutels | Aktueller Stand |
Modul 1
Kammer für den Körperkreislauf
Die Kammer für den Körperkreislauf übernimmt den pulsierenden Auswurf in den Körperkreislauf. Blutraum und Antrieb bleiben durch die Membran getrennt; im Blutraum ist keine Wellen- oder Kolbendichtung vorgesehen. Volumen und Geometrie werden in Varianten untersucht.
Die Antriebsforschung beschreibt die Seite Antrieb, die Membran ist Thema der Membranforschung.
Modul 2
Pulmonale Unterstützung: Pulskammer plus Dauerfluss
Der Lungenkreislauf arbeitet mit deutlich niedrigerem Druck. Zwei Elemente teilen sich deshalb die Aufgabe:
- Pulskammer — erhält einen pulsierenden Anteil im Lungenkreislauf.
- Dauerflusspumpe — liefert den Grundfluss bei niedrigem Druck; sie läuft dauerhaft und wird geregelt.
Untersucht werden verschiedene Größenverhältnisse der Kammern. Welcher Pulsanteil nützlich ist, bleibt eine offene Forschungsfrage — siehe offene Forschungsfragen.
Modul 3
Ventile und Klappen
Jede Kammer benötigt einen Einlass und einen Auslass — im Zwei-Kammer-Modell also mindestens vier Klappenfunktionen. Biologische und künstliche Klappen wurden als Optionen diskutiert; eine konkrete Klappenplattform ist noch nicht ausgewählt. Die Übernahme patienteneigener Klappen ist kein festgelegtes Designmerkmal.
Werkstoffe
Untersuchte Werkstoffe
| Bauteil | Kandidaten | Status |
|---|---|---|
| Gehäuse, hochbelastete Strukturen | Ti-6Al-4V | In Untersuchung |
| Technische und isolierende Teile | PEEK | In Untersuchung |
| Membran / Elastomer | PU, PCU, BPU, Silikon, EPDM — als Mehrlagenmembran | In Untersuchung |
| Gehäusewand | dünnwandiges Titan, lokal verstärkt an Kraftpfaden und Anschlusszonen | In Untersuchung |
Energie
Energieversorgung
Akku, Ladeelektronik und Steuerung werden außerhalb des Herzbeutels implantiert — dort ist der Platz knapp, einige Zentimeter Leitung sind unkritisch.
| Baustein | Konzept | Status |
|---|---|---|
| Energieübertragung | transkutan (TET), redundant ausgelegt | In Untersuchung |
| Energiespeicher | implantierter Akku mit Reserve | In Untersuchung |
| Notstrom | separater Anschluss | In Untersuchung |
| Leistungsbedarf | wird für die aktuelle Architektur neu berechnet | Offen |
Sensorik
Sensorik und Regelung
Druck- und Flusssignale an mehreren Stellen sollen genutzt werden, um Auswurf, Füllung und pulmonalen Grundfluss an den Bedarf anzupassen:
- Druck: venöser Rückstrom, Lungenkreislauf vor und nach der Pumpe, Kammern, Körperkreislauf
- Fluss: venöser Rückstrom, Lungenkreislauf, Körperkreislauf
Die Flüsse beider Kreisläufe werden über mehrere Schläge gegeneinander bilanziert, statt auf jeden einzelnen Schlag zu reagieren. Wie Sensorwidersprüche erkannt werden sollen, steht unter Sicherheit & Redundanz.