Optimierung eines miniaturisierten Magnetlagers und seines Herstellungsverfahrens für eine serienreife Fertigung (OptiMag)

Problemstellung:
Implantierbare Herzunterstützungssysteme helfen Patienten mit schwerer Herzinsuffizienz. Sie werden eingesetzt, um das geschwächte Herz zu unterstützen bis die Transplantation eines Spenderherzens möglich wird oder sich das Herz – in seltenen Fällen – regeneriert hat. Zunehmend verbleiben die Blutpumpen über viele Jahre im Patienten. Weltweit stellt die Blutpumpentechnik ein sehr hohes Wachstumspotenzial von zukünftig circa 35 v. H. auf ca. 1,3 Mrd. Euro dar. Berlin Heart, als Vorreiter auf dem Gebiet implantierbarer Blutpumpen, hat erstmals eine vollständig magnetisch gelagerte Blutpumpe entwickelt und eingesetzt. Durch die magnetische Lagerung, bei der zwischen Wandung und blutförderndem Rotor kein Kon-takt besteht, werden Blutschädigungen sehr gering gehalten und ein Verschleiß der Pumpe vollständig vermieden. Dadurch kann die Pumpe über einen langen Zeitraum im Patienten verbleiben und dabei helfen, die Zeit bis zur Transplantation möglichst komplikationsarm zu überbrücken. Um ein größeres Patientenspektrum versorgen zu können, soll eine miniaturi-sierte Pumpe entwickelt werden. Die innovative Magnetlagerung stellt das Herzstück dieser neuesten Blutpumpe dar und muss bei höchsten Anforderungen ebenfalls stark verkleinert werden.

Zielstellung:
Das KMU-innovativ-Projekt OptiMag zielt auf die Entwicklung des miniaturisierten Magnet-lagers sowie eines dafür geeigneten Produktionsprozesses ab, mit dem bis zu 5.000 Stück pro Jahr hergestellt werden können. Mit dem zu entwickelten Verfahren soll das Magnetlager so präzise ausgelegt, dimensioniert und gefertigt werden, dass es den hohen Anforderungen an die Qualität und Sicherheit für implantierbare Blutpumpen genügt. Dafür werden neuartige Fertigungstechnologien zur Kontrolle und Optimierung der Permanentmagnete in der Pumpe sowie der Integration der Lager entwickelt und an die medizintechnischen Anforderungen angepasst.

Vorgehensweise:
Bei der notwendigen Miniaturisierung für das Herzunterstützungssystem muss das neue Magnetlager mit weniger als einem Kubikzentimeter für das permanentmagnetische Material auskommen. Die Lagereigenschaften, wie Rundlauf und Steifigkeit, müssen sichergestellt bzw. möglichst deutlich verbessert werden. Die notwendige Miniaturisierung der eingesetzten Positionssensorik stellt eine zusätzliche Herausforderung dar. Die Forderung nach ge-ringstmöglicher Blutschädigung erfordert große Abstände in den magnetischen Lagern und einen minimalen Wärmeeintrag durch die Regelung der Lager.

Anwendungspotential und erwartete Ergebnisse:
Die Entwicklung der miniaturisierten Blutpumpe bedeutet einen signifikanten Fortschritt für den Einsatz implantierbarer Herzunterstützungssysteme, da erstmals auch kleine Patienten – bspw. Jugendliche – versorgt werden können. Das magnetische Lager stellt hierbei die Kernkomponente für das einzigartige Pumpendesign und dessen Miniaturisierung dar. Unter Berücksichtigung des zukünftigen Wachstums, wird eine Erhöhung des Marktanteils von in Deutschland produzierten Blutpumpen auf 15 v. H. angestrebt.

• Berlin Heart GmbH