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48,80 €
ISBN 978-3-8440-1636-9
Paperback
184 Seiten
51 Abbildungen
269 g
21 x 14,8 cm
Deutsch
Dissertation
Januar 2013
Thomas Finocchiaro
Untersuchung eines Linearantriebkonzeptes für ein vollständig implantierbares Kunstherz
Investigation of a linear drive concept for a fully implantable total artificial heart
Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind in den westlichen Ländern die häufigste Todesursache. Für viele Patienten mit terminaler Herzinsuffizienz existiert bisher keine zufriedenstellende Therapiemöglichkeit und aufgrund mangelnder Verfügbarkeit von Spenderherzen kann ihnen keine Herztransplantation angeboten werden. Als Überbrückung bis zur Transplantation können diesen Patienten Kunstherzen eingesetzt werden, die allerdings aufgrund ihrer begrenzten Dauerfestigkeit und weiterer Komplikationen keine dauerhafte Lösung darstellen. Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung eines dauerfesten, kompakten Antriebs für ein vollimplantierbares Kunstherz, das als Alternative für dieses Patientenkollektiv entwickelt wird. Neben der Erfüllung von Grundvoraussetzungen wie erforderlicher Kraft, Leistung und Passform sind Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer die wichtigsten Zielgrößen. Rotierende Antriebe in Verbindung mit einem Getriebe erzielen höchste Kraft- und Leistungsdichten, sind jedoch relativ wartungsbedürftig. Die geforderte Dauerfestigkeit wird daher durch Einsatz eines Direktantriebs in Form eines Linearmotors erreicht, indem verschleißbehaftete Komponenten auf ein Minimum reduziert werden. Es wurde ein Bewertungskriterium hergeleitet, um unterschiedliche Linearmotorkonzepte hinsichtlich der Anforderungen an Antriebskraft, Gewicht und Verlustleistung gegenüberstellen zu können. Der Vergleich etablierter Motorkonzepte mit den hergeleiteten Anforderungen ergab einen Verbesserungsbedarf, um allen Anforderungen des medizintechnischen Systems gerecht zu werden. Hierzu wurde ein neuartiges Motorkonzept erarbeitet und zu einem Kunstherzsystem erweitert. Zum Betrieb des Linearmotors wurde eine angepasste Motorsteuerung konzipiert, die einen effizienten Betrieb des Antriebs ermöglicht. Die Auslegung des Antriebssystems wurden durch Aufbau und Untersuchung eines Prototypen im Rahmen von Labor- und ersten Tierversuchen überprüft. Während die untersuchten verfügbaren Motoren bei einem Motorgewicht von 600 Gramm für die Erzeugung der geforderten Maximalkraft (70 Newton) mindesten 75 Watt an Verlustleistung umsetzen würden, liegt dieser Wert bei dem neuartigen Linearantrieb bei ca. 25 Watt. Durch den neuartigen getriebelosen Antrieb kann die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit entscheidend gesteigert werden, sodass der Einsatz eines hierauf basierenden Kunstherzens als Alternative zur Herztransplantation möglich wird.
Schlagwörter: Linearmotor; Kunstherz
Aachener Schriftenreihe zur Elektromagnetischen Energiewandlung
Herausgegeben von Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. mult. Kay Hameyer, Aachen
Band 12
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