365606338

Opracowanie konstrukcji osiowej pompy wspomagania serca

szerokim zakresie, obejmującym wartości wymagane zwykle od urządzeń służących wspomaganiu lewej komory serca.

Wyróżnikiem pompy w stosunku do innych powszechnie już stosowanych urządzeń LVAD (skrót od anglojęzycznego terminu Left Ventricle Assist Device) jest ukształtowanie elementów generujących przepływ krwi oraz konfiguracja składników układu napędowego i łożyskującego jej wirnik. Pompa umożliwia uzyskanie przepływu krwi, charakteryzującego się wydatkiem objętościowym obejmującym w zakres 3-5 dm³/min oraz przyrostem ciśnienia rzędu 10 kPa, przy zredukowanej, w stosunku do stosowanych już pomp osiowych, prędkości obrotowej wirnika. Badania eksperymentalne opracowanej w Centrum Techniki Okrętowej S.A. pompy osiowej przeprowadzone z wykorzystaniem wodnego roztworu gliceryny jako czynnika roboczego wykazały jej przydatność do wspomagania serca przy prędkości obrotowej wirnika nie przekraczającej 6000 obr/min, podczas gdy typowe wartości prędkości obrotowych pomp osiowych o wirnikach ukształtowanych w formie masywnej cylindrycznej piasty z nawiniętymi na nią łopatkami o stosunkowo niewielkiej wysokości należą do przedziału 8000-10000 obr/min. Dla pomp o mniejszych średnicach wirnika, właściwych dla zastosowań pediatrycznych, wymagane jest niekiedy uzyskiwanie wartości jeszcze wyższych, tj. 12000-14000 obr/min. Tak wysokie wartości prędkości obrotowej wirników przekładają się na podwyższone ryzyko hemolizy i limitują możliwości zastosowania pomp w leczeniu.

Wirnik w zaprojektowanej, wytworzonej i przebadanej już w kontakcie z krwią w warunkach in vitro pompie, dzięki swojemu ukształtowaniu stwarza możliwość zastosowania do jej napędu bezszczotkowego silnika prądu stałego o komutacji elektronicznej. To właśnie ukształtowanie wirnika pozwala zredukować dystans pomiędzy elektromagnesami stojana silnika a magnesami stałymi rotora w stosunku do innych stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych. Geometria wirnika daje projektantowi swobodę w lokalizacji i kształtowaniu magnesów stałych silnika oraz sprzyja formowaniu się łożyska hydrodynamicznego centrującego obracający się wirnik w osi kanału przepływowego pompy.

Pompa posiada zatem cechy charakterystyczne dla III generacji pomp wirnikowych do wspomagania lewej komory serca, co oznacza, że wyposażona jest zarówno w bezkontaktowy napęd jak i układ zawieszenia wirnika. Należy jednak zauważyć, że opracowana w ramach PPSS pompa posiada szereg cech, które w istotny sposób odróżniają ją od pozostałych konstrukcji III generacji. Najistotniejszymi wyróżnikami pompy są: uzyskanie wewnątrz bryły wirnika objętości zdolnej pomieścić stosunkowo masywne magnesy segmentowe, przemieszczające się w niewielkiej odległości od wieńca elektromagnesów stojana układu napędowego oraz zastosowanie w wirniku łopatek pozbawionych wierzchołków. Umieszczenie magnesów segmentowych w niewielkiej odległości od cewek stojana umożliwia skuteczne wykorzystanie zdolności silnika do bezkontaktowego łożyskowania wirnika w kierunku osiowym. Pompę na tle innych rozwiązań wyróżnia zatem możliwość takiego skonfigurowania wirnika, stojana i układów kierownic, by jej prawidłowe działanie nie wymagało zastosowania odrębnych w stosunku do silnika łożysk magnetycznych. Utrzymywanie wirnika w położeniu centralnym w kanale przepływowym uzyskuje się dzięki cienkiej

388