Antriebselemente

Kugelgewindetriebe zur Unterstützung des Herzens

18. August 2020, 10:07 Uhr   |  Jens-Uwe Gühring (August Steinmeyer)

Kugelgewindetriebe zur Unterstützung des Herzens
© Steinmeyer

In extrakorporalen Herzpumpen dienen die Miniatur-Kugelgewindetriebe für den nötigen Antrieb.

August Steinemyer liefert Antriebstechnik für Herzpumpen

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind laut einer Studie des Robert Koch Instituts die führende Todesursache in Deutschland. Bei einer Schädigung des kardiovaskulären Systems kann der Einsatz einer Herzpumpe nicht nur Menschenleben retten, sondern den Patienten unter Umständen sogar zu einer besseren Lebensqualität durch den Aufenthalt außerhalb des Krankenhauses verhelfen. In jüngerer Vergangenheit kamen zunehmend voll implantierbare Pumpen auf den Markt. Allerdings sind diese recht kostenintensiv in der Entwicklung und Produktion. Hinzu kommt, dass sie sich nicht für alle Patienten eignen, da nicht immer ein solch invasiver Eingriff möglich ist. 

Die Kombination aus einem implantierten Ballon mit einer externen, portablen Pumpe stellt hingegen eine zuverlässige und weniger invasive Alternative dar, die bei wesentlich mehr Patienten und Erkrankungen zum Einsatz kommen kann. Der Ballon wird dabei in die Hauptschlagader eingeführt und ist über einen Katheter mit der portablen Antriebseinheit außerhalb des Körpers verbunden. Im Herzrhythmus wird der Ballon ausgedehnt und wieder zusammengeschrumpft. Druck und Unterdruck beim Auf- und Abpumpen entlasten das Herz, es muss nicht mehr so viel Kraft aufbringen, um das Blut weiter zu transportieren. 

Miniatur-Kugelgewindetriebe für Herzpumpen

Kugelgewindetriebe für die Medizintechnik verfügen in der Regel über eine Spindelgröße zwischen 3 und 16 mm.
© Steinmeyer

Kugelgewindetriebe für die Medizintechnik verfügen in der Regel über eine Spindelgröße zwischen 3 und 16 mm.

Daher wählte ein Hersteller portabler Pumpen einen Miniatur-Kugelgewindetrieb aus dem Portfolio von August Steinmeyer als Antriebsmechanismus und kombinierte ihn mit einem speziell entwickelten Metallbalg als Druckkammer. Die kleinen Kugelgewindetriebe bieten nicht nur eine hohe Schubdichte, sie ermöglichen zudem sowohl vorwärts als auch rückwärts eine hohe lineare Beschleunigung. Ihr Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent erlaubt den Einsatz von Kleinmotoren und sorgt für einen niedrigen Stromverbrauch.

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Noch bessere Oberflächenqualität dank optiSLITE

In der Medizintechnik ist es besonders wichtig, dass die Antriebstechnik nicht nur platzsparend verbaut werden kann, sondern auch rund um die Uhr zuverlässig funktioniert – vor allem natürlich, wenn es um die funktionale Unterstützung des menschlichen Herzens geht. Daher spielt hier neben einer hohen Genauigkeit und großen Laufruhe vor allem die 100-prozentige Verlässlichkeit der verbauten Komponenten eine entscheidende Rolle. Die Qualität der Miniatur-Kugelgewindetriebe ist ausschlaggebend für die Präzision und Ausfallsicherheit des Antriebsmechanismus zur Druckregelung der Blutpumpe. Diese konnten durch das hauseigenen »optiSLITE-Verfahren« verbessert werden.

Das Verfahren wurde speziell für Miniatur-Kugelgewindetriebe entwickelt. Es entfernt mikroskopisch kleine Unregelmäßigkeiten auf der Laufbahnoberfläche des Spindelgewindes und reduziert die Oberflächenrauheit der Spindel im Vergleich zu Standardspindeln um 60 Prozent. Der Materialtraganteil nimmt gleichzeitig um 70 Prozent zu. Die plateauartige Oberfläche der optiSLITE-Kugelgewindetriebe ermöglicht einen sauberen, glatten Lauf und verbesserte Schmiereigenschaften. Daraus resultieren deutlich optimierte Laufeigenschaften, ein reduzierter Geräuschpegel bei hohen Drehzahlen und eine höhere Gleichmäßigkeit des Leerlaufdrehmoments über die gesamte Spindellänge. So ist neben einer langen Lebensdauer auch eine besonders energieeffiziente Auslegung der Antriebe möglich.

Intelligente Zukunftssysteme

Während sich die tragbare Herzpumpe derzeit in späten klinischen Studien befindet, denken andere Hersteller bereits über neue Modelle nach: Die Ballonkatheter sollen zukünftig auch intelligent werden. Ausgestattet mit flexiblen Sensoren und der entsprechenden Elektronik könnten sie bei der Erfassung und Sammlung von körpereigenen Daten helfen – was für die Therapie kardiovaskulärer Erkrankungen besonders hilfreich ist. 

Links

Quellen

[1] J. Gühring: Zuverlässige Antriebe für Herzpumpen. medical design 3/2020, S. 42 – 44 (Hier geht’s zum ePaper)

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