Win­zige Kathe­ter­pum­pen kön­nen den geschwäch­ten Herz­mus­kel auf engs­tem Raum beim Blut­trans­fer unter­stüt­zen. Die TU-Wien ent­wi­ckelte nun eine Methode für höhe­res Dreh­mo­ment zur Leistungssteigerung. 

Manch­mal braucht das Herz ein biss­chen Hilfe. Wenn seine Pump­leis­tung nicht mehr aus­reicht, wer­den Kathe­ter­pum­pen ein­set­zen, die das Blut direkt aus dem Ven­tri­kel des Her­zens ansau­gen und wei­ter­pum­pen. Tech­nisch und räum­lich her­aus­for­dernd ist, dass dabei eine Seite der Pumpe direkt in Kon­takt mit dem Blut kom­men muss, die­ses aber trotz­dem nicht in den Motor gelangt. 

Zucker­lö­sung hemmt Blutströme
Eine Mög­lich­keit zur Lösung ist die Pumpe in zwei kmplett getrennte Berei­che zu tei­len. In die­sem Fall muss die Dreh­be­we­gung des Motors mit­tels Magnet­fel­der durch eine für das Blut undurch­dring­li­che Trenn­wand hin­durch und ent­spre­chend magne­tisch auf den ande­ren Teil der Pumpe über­tra­gen wer­den. Die TU-Wien ent­wi­ckelte nun eine spe­zi­elle Magnet­kupp­lung, die diese Über­tra­gung der Dreh­be­we­gung auf engs­tem Raum ermög­licht und erreichte ein um 30 Pro­zent höhe­res Dreh­mo­ment als mit bis­he­ri­gen Kopplungsvarianten. 

„Es gibt Herz­ka­the­ter­pum­pen, aus denen per­ma­nent eine Zucker­lö­sung strömt, um das Blut am Her­ein­strö­men in den Motor zu hin­dern“, erläu­tert Chris­toph Jan­ec­zek vom Insti­tut für Kon­struk­ti­ons­wis­sen­schaf­ten und Pro­dukt­ent­wick­lung der TU Wien. „Die weit­aus ele­gan­tere Lösung ist, den Motor­teil vom Blut her­me­tisch zu tren­nen. Dann muss man das Dreh­mo­ment des Antriebs­strangs durch ein Magnet­feld in den ande­ren Teil der Pumpe über­tra­gen“, so Janecek.

Axiale und radiale Kopplungen
Magnet­kupp­lun­gen gibt es in vie­len tech­ni­schen Berei­chen und in unter­schied­li­chen geo­me­tri­schen Aus­füh­run­gen. Wer­den meh­rere magne­ti­sche Pole pas­send ange­ord­net, bewirkt die Dre­hung des einen Teils dann berüh­rungs­los eine Dre­hung des ande­ren Teils. Aller­dings kommt es dabei zu einer magne­ti­schen Anzie­hung der bei­den Teile ent­lang der Achse, wodurch der Motor der Herz­pumpe zusätz­lich belas­tet wird. Außer­dem kann auf diese Weise nur ein recht klei­nes Dreh­mo­ment über­tra­gen werden.

Bei ande­ren Magnet­kupp­lun­gen umfasst der eine Teil der Kopp­lung den ande­ren von außen und damit las­sen sich dann grö­ßere Dreh­mo­mente über­tra­gen. Aller­dings ist hier der Platz­be­darf deut­lich grö­ßer. „Wir muss­ten einen Weg fin­den, die Vor­teile die­ser bei­den Vari­an­ten zu ver­ei­nen und das ist uns mit einer neuen, ganz ein­fa­chen geo­me­tri­schen Struk­tur gelun­gen, die wir auch bereits paten­tiert haben“, sagt Chris­toph Janeczek.

Klein aber trotz­dem stark
Ein ent­schei­den­des Ele­ment der neuen Kopp­lung ist die ein­fa­che aber höchst effek­tive Umman­te­lung aus Bime­tall mit­tels zweier Per­ma­ment­ma­gnete. Das Erfolgs­kri­te­rium ist dabei die Geo­me­trie der Kopp­lung, die nun sowohl axiale als auch radiale Anteile hat. Dadurch kann die Pumpe auf nur fünf bis maxi­mal sechs Mil­li­me­ter minia­tu­ri­siert wer­den – und trotz­dem bleibt sie stark genug. In pra­xis­be­zo­ge­nen Expe­ri­men­ten gelang sodann der Nach­weis, dass die neue Magnet­kopp­lung ein um 30 Pro­zent höhe­res Dreh­mo­ment über­tra­gen kann als her­kömm­li­che Kopp­lun­gen der­sel­ben Größe.

„Der­zeit suchen wir nach Indus­trie­part­nern, damit unsere Pumpe den Weg aus dem Uni­ver­si­täts­la­bor in die Ope­ra­ti­ons­säle fin­det. Außer­dem könn­ten bestehende Herz­pum­pen durch diese Tech­no­lo­gie wei­ter minia­tu­ri­siert wer­den“, unter­streicht Jan­ec­zek. Der­zeit wird außer­dem unter­sucht, inwie­weit die Tech­no­lo­gie auch in ande­ren medi­zi­ni­schen Berei­chen nutz­bar ist, etwa zur Unter­stüt­zung der Lunge. „Wir hof­fen, dass unsere Idee mög­lichst bald Men­schen, die an einer Herz­in­suf­fi­zi­enz lei­den, unter­stüt­zen kann“, resü­miert TU-For­scher Janeczek.