KBKanzler Biologicals
ENDE

Präklinische Validierungsakte

Forschung und Validierung

Entwicklungsfragen vor medizinischen Aussagen. Diese Seite dokumentiert, was am modularen Kunstherzkonzept geprüft werden muss, bevor belastbare präklinische Aussagen möglich wären.

Prüfmatrix

Risiko, Methode und offener Nachweis werden bewusst getrennt.

FeldRisikoMethodeOffener Nachweis
HämokompatibilitätHämolyse, Thromben, Plättchenaktivierung.Blut-/Ersatzfluidkreisläufe, Mikroskopie, Ablagerungen, Marker.Langzeitnachweis im zusammengesetzten Blutpfad.
Pulmonale PulsatilitätZu wenig Pulsatilität oder schädliche Druckpeaks.Druckwellen, Pulsvolumen, Frequenz und Compliance-Tests.Nützliche Pulsform ohne unsichere Peaks.
Thermische SicherheitErwärmung durch Pumpe, BMS oder Laden.Thermokarten, Lastzyklen und Gewebephantom-Tests.Temperaturgrenzen bei Dauerbetrieb.
SensorplausibilitätFalsche Reaktion durch Drift oder Verschmutzung.Fehlerinjektion und Cross-Sensor-Logik.Regeln für Widersprüche zwischen Druck, Flow, Drehzahl und Temperatur.

R-01 bis R-18

Spezifische Forschungscluster

Jeder Cluster ist ein eigenes Validierungsproblem, kein wiederholter Platzhalter.

R-01Hämokompatibilität

Hämokompatibilität

Blutkontakt ist das zentrale biologische Risiko. Membranoberfläche, Pumpkammer, Ventilpfade und Mikroaxialpumpenpfad müssen als zusammengesetzter hydraulischer Pfad geprüft werden, nicht nur als Einzelmaterialien. Die Druckplatte ist nicht blutberührt und darf nicht so beschrieben werden.

Zu prüfen sind Hämolyse, Thrombozytenaktivierung, Thrombusablagerung, Proteinbelag und Veränderungen nach Dauerbetrieb. Die Geometrie muss auf Hochscherbereiche und schlecht gespülte Taschen untersucht werden.

Offener Validierungsnachweis: Marker, Kreislaufbedingungen, Expositionszeit und Grenzwerte definieren, bevor Blutverträglichkeit behauptet wird.
R-02Scherkräfte

Scherkräfte

Scherung ist kein Einzelwert. Sie hängt von Rotorspalten, Ventiljets, Membranverformung, Querschnittssprüngen und Bypassabzweigen ab. Kurze hohe Scherimpulse und längere moderate Belastung sind beide relevant.

CFD kann zeigen, wo Scherung wahrscheinlich ist, aber Prüfstand und Hämolysemarker müssen bestätigen, ob diese Zonen tatsächlich Schaden erzeugen.

Offener Validierungsnachweis: CFD-Scherkarten mit gemessener Hämolyse und Druck-Flow-Daten verbinden.
R-03Verweilzeit und Stagnation

Verweilzeit und Stagnation

Verweilzeit beschreibt, wie lange Blut in wenig bewegten Bereichen bleibt. Risikozonen sind Kammerkanten, Membranrandbereiche, Ventiltaschen, Bypassäste und die teilweise gefüllte Pulskammer.

Guter Durchschnittsflow kann Stagnation verstecken. PIV oder Farbstofftests sollten zeigen, ob jeder Zyklus das Volumen erneuert und ob Bypassäste gespült werden.

Offener Validierungsnachweis: Washout-Verhalten für Normal-, Puls- und Bypasszustände zeigen.
R-04Thromboserisiko

Thromboserisiko

Thromboserisiko entsteht aus Oberfläche, Scherhistorie, Stagnation und Fremdkörperreaktion. Es lässt sich nicht durch eine einzelne Materialwahl erledigen.

Der Validierungsplan sollte Oberflächen nach Betrieb inspizieren, Ablagerungen nach Position dokumentieren und Ergebnisse über Flowzustände, Temperaturen und antikoagulierte Testbedingungen vergleichen.

Offener Validierungsnachweis: Ablagerungsorte kartieren und mit Geometrie und Flowzustand verknüpfen.
R-05Pulmonale Pulsatilität

Pulmonale Pulsatilität

Die Lungenpumpe liefert kontinuierlichen Grundfluss. Die Pulskammer ergänzt Druck- und Flussimpulse und kann bei Bypass als Puffer wirken. Entscheidend ist nicht, dass Pulse entstehen, sondern welcher Pulsbereich nützlich und nicht schädlich ist.

Tests müssen Frequenz, Volumen, Anstiegszeit, Abfallzeit und nachgeschaltete Compliance variieren. Die Pulskammer darf keine brutalen Peaks erzeugen, nur damit die Kurve physiologisch aussieht.

Offener Validierungsnachweis: Sichere Bereiche für Pulsamplitude, Frequenz und Volumen definieren.
R-06Membranermüdung

Membranermüdung

Die systemische Membran wird zyklisch durch die Druckplatte belastet. Ermüdung kann an geklemmten Rändern, hoher Krümmung oder wiederholten Kontaktzonen starten.

Dauerprüfung muss Zykluszahl, Drucklast, Temperatur, Membraninspektion und Leckagekontrolle enthalten. Kurze Demonstrationen sind kein Haltbarkeitsnachweis.

Offener Validierungsnachweis: Zykluslebensdauer unter realistischen Drucklasten zeigen.
R-07Ventillebensdauer und Timing

Ventillebensdauer und Timing

Einlass- und Auslassventile bestimmen Füllung, Auswurf und Rückfluss. Kleine Timingfehler können Regurgitation, hohe Scherung oder unvollständige Entleerung erzeugen.

Prüfstände sollten Öffnungsdruck, Schließverhalten, Leckage, Teilblockade und Ablagerungseinfluss nach wiederholtem Betrieb erfassen.

Offener Validierungsnachweis: Ventiltiming und Leckage nach Dauerzyklen verifizieren.
R-08Rotor und Lager

Rotor und Lager

Die Mikroaxialpumpe ist klein, aber Rotor- und Lagerverhalten entscheiden Wärme, Vibration, Hämolyse und Zuverlässigkeit. Ein normales Drehzahlsignal beweist keinen normalen Flow.

Geprüft werden müssen Drehzahl-Flow-Druck-Plausibilität, Temperaturanstieg, Blockadereaktion, Vibration und Lagerverschleiß.

Offener Validierungsnachweis: Sicheres Verhalten zeigen, wenn Drehzahl und gemessener Flow widersprechen.
R-09Partikelmanagement

Partikelmanagement

Mechanische Antriebe, Lager, Dichtungen und Führungen können Partikel erzeugen. Blutpfad und geschmierter Antriebsbereich müssen getrennt bleiben.

Filter- oder Magnetkonzepte bleiben Konzepte, bis Partikelgröße, Material und Abscheidegrad gemessen sind.

Offener Validierungsnachweis: Partikelentstehung und Rückhaltung nach mechanischer Dauerprüfung messen.
R-10Thermische Sicherheit

Thermische Sicherheit

Wärme kann aus Pumpe, Motorantrieb, Steuerung, Akku, BMS und induktivem Laden kommen. In einem implantierbaren Gehäuse ist Wärmeabgabe begrenzt.

Thermische Tests müssen Dauerpumpenlast, intermittierende Antriebsspitzen, Laden und gewebeähnliche Randbedingungen kombinieren.

Offener Validierungsnachweis: Temperaturkarten bei kombiniertem Betrieb und Laden erstellen.
R-11Akku und BMS

Akku und BMS

Das Energiesystem hat Dauerlasten und Spitzenlasten. Kontinuierliche Lungenförderung belastet anders als kraftintensiver systemischer Auswurf. Das BMS muss Normal- und Fehlerzustände schützen.

Zu prüfen sind Zellüberwachung, Überstrom, Tiefentladung, Balancing, thermische Abschaltung, Reservemodus und Alterung.

Offener Validierungsnachweis: Reserveverhalten bei Zellimbalance, Alterung und Hochlast definieren.
R-12Induktives Laden

Induktives Laden

Das 3-Spulen-Konzept soll Kopplungstoleranz und Wärmekontrolle verbessern, muss das aber messen. Fehlpositionierung kann elektrische Übertragung in ein Wärmeproblem verwandeln.

Tests sollten Abstand, seitlichen Versatz, Winkel, übertragene Leistung und Ladedauer mit Gewebephantomen variieren.

Offener Validierungsnachweis: Sichere Ladefenster und Abschaltkriterien definieren.
R-13Sensorplausibilität

Sensorplausibilität

Einzelsensoren können ausfallen, driften oder verschmutzen. Die Steuerung muss Druck, Flow, Drehzahl, Temperatur, Ventilzustand und Kammerdruck vergleichen, statt einem Wert zu glauben.

Widersprüche wie hohe Drehzahl bei niedrigem Flow, steigender Druck bei fallendem Flow oder unveränderter Druck nach Ventilkommando brauchen definierte Reaktionen.

Offener Validierungsnachweis: Plausibilitätsregeln für widersprüchliche Sensorzustände schreiben und testen.
R-14Fehlerlogik

Fehlerlogik

Die Fehlerarchitektur darf nicht direkt von Normalbetrieb in Panik springen. Sie braucht Stufen: Leistung reduzieren, Bypass 1, Bypass 2, Alarm und konservativer Zustand.

Fehlerinjektion muss blockierten Auslass, niedrige Einlassfüllung, klemmendes Ventil, Sensordrift, Pumpenerwärmung und Pulskammerüberdruck enthalten.

Offener Validierungsnachweis: Gestufte Übergänge unter definierter Fehlerinjektion verifizieren.
R-15CFD

CFD

CFD hilft, mögliche Hochscher-, Rezirkulations- und Druckverlustzonen zu finden. Sie ist kein Endbeweis, weil Ergebnis und Aussage von Netz, Randbedingungen und Wandbewegung abhängen.

Der beste Nutzen von CFD ist, PIV und Prüfstandssensorik gezielt zu platzieren. Simulationsergebnisse müssen als Simulation gekennzeichnet bleiben.

Offener Validierungsnachweis: CFD-Vorhersagen mit Messdaten verbinden, nicht als Beweis behandeln.
R-16PIV und Strömungsvisualisierung

PIV und Strömungsvisualisierung

PIV, Farbstofftests oder transparente Modelle können Toträume und Jets sichtbar machen, die Durchschnittssensoren übersehen. Besonders wichtig sind Ventile, Membranränder, Bypassabzweige und Pumpeneinlässe.

Methode, Fluidmodell, Bildrate, Geometrie und Betriebszustand müssen dokumentiert werden, damit das Ergebnis wiederholbar bleibt.

Offener Validierungsnachweis: Strömungsfelder für Normal-, Puls- und Bypassbetrieb zeigen.
R-17Prüfstandstests

Prüfstandstests

Prüfstände müssen Druck, Flow, Compliance, Widerstand, Temperatur, Drehzahl, Ventilzustand, Partikel und Hämolysemarker koppeln. Ein freundlicher Einzelbetriebspunkt reicht nicht.

Akzeptanzkriterien müssen vor der Interpretation feststehen. Sonst können Daten im Nachhinein überhöht werden.

Offener Validierungsnachweis: Pass/fail-Kriterien vor Validierungstests definieren.
R-18Regulatorischer Nachweispfad

Regulatorischer Nachweispfad

Der Weg zu irgendeinem Medizinprodukte-Claim würde Materialvalidierung, Sterilisationsstrategie, Biokompatibilität, Hämokompatibilität, elektrische Sicherheit, Softwarevalidierung, Risikomanagement und Langzeitdaten verlangen.

Keine Seite darf klinische Nutzung oder Zulassung andeuten, bevor diese Schritte existieren. Forschung muss Konzept, Simulation, Prüfstandsbeobachtung und validierte Evidenz trennen.

Offener Validierungsnachweis: Nachvollziehbarkeit von Gefahr zu Kontrolle zu Verifikationsnachweis halten.