Antriebstechnik
Trieb fürs Herz
Ein menschliches Herz arbeitet im 24/7-Betrieb – und es darf nicht ausfallen. Das gilt natürlich auch für Unterstützungssysteme.
Drei bis viereinhalb Liter Fördervolumen pro Minute im Ruhezustand, adaptive Regelung mit Taktraten von 50 bis 200 Zyklen in der Minute und über 100.000 Arbeitszyklen pro Tag: Das menschliche Herz ist eine bemerkenswerte Maschine. Leider gibt es Menschen, bei denen das Herz seine Aufgabe nicht oder nur unzureichend erfüllt. Für sie hat Berlin Heart Herzunterstützungssysteme oder VADs (Ventricular Assist Devices) entwickelt. Der jüngste Patient, der erfolgreich bis zur Herztransplantation unterstützt wurde, war erst acht Tage alt, als er ein VAD-System erhielt.
Bei den mobilen »EXCOR«-VADs wird der Blutkreislauf des Patienten über Kanülen mit Druckluftmembranpumpen verbunden, die sich außerhalb des Körpers befinden. Ein Miniatur-Kugelgewindetrieb von NSK führt 60- bis 130mal pro Minute einen Hub von bis zu 55,5 mm aus und drückt damit eine definierte Menge Luft gegen die Membran, auf deren anderer Seite sich die Kanülen und mit ihnen der Blutkreislauf des Patienten befinden.
Bei der Auswahl des Antriebssystems war die Lebensdauer das entscheidende Kriterium. Nedim Arslan, Abteilungsleiter Konstruktion bei Berlin Heart: »Die NSK-Antriebe haben in unserem Benchmark-Test eine Lebensdauer von rund 120 Millionen Zyklen erreicht – das war mit Abstand der beste Wert.«
Um höchste Betriebssicherheit zu erreichen, erfolgt alle drei Monate – nach rund zehn Millionen Zyklen – eine Wartung der Antriebseinheiten bei Berlin Heart, während der u.a. die Spindel gereinigt und gefettet wird. Erleichtert wird der Service durch Modifikationen an der Geometrie des Kugelgewindetriebs, die NSK vorgenommen hat.
Auch die Auswahl des Fettes wurde bei der Projektierung des Antriebs berücksichtigt. Trotz der geringen Leistung der Servomotoren erreicht die Miniaturspindel mit 8 mm Durchmesser im Betrieb Temperaturen von +70 °C bis +80 °C. Das Fett wurde auf dieses hohe Temperaturniveau abgestimmt. Basis des Spindelsystems ist ein Kugelgewindetrieb in geschliffener Ausführung mit Genauigkeitsklasse C3. Die Spindeln werden gemäß Kundenanforderung gefertigt. NSK liefert den Antrieb als einbaufertiges Modul mit passend aufgebauter Lagereinheit.
