Herzpumpenprüfstand

Um die Pumpencharakteristik von Herzunterstützungssystemen in vitro zu bestimmen, ist am Lehrstuhl für Strömungsmaschinen ein Umlauf-Prüfstand im Einsatz. Der Prüfstand dient der Messung von Förderhöhen-Kennlinien (Förderhöhe in Abhängigkeit von Volumenstrom und Drehzahl). Weiterhin ist es auch möglich, den hydraulischen Wirkungsgrad einer Herzunterstützungspumpe zu ermitteln.

Er ist für radiale und axiale Herzunterstützungspumpen geeignet. Mit der derzeitigen Mess- und Antriebstechnik können die folgenden Messbereiche realisiert werden:

  • Q=0…30 l/min (mit Hilfspumpe)
  • H=0….450 mmHg
  • n=0…12.000 rpm

Der Prüfstand und die Messtechnik sind nach Genauigkeitsklasse 1 (höchste Genauigkeit) der DIN9906:2012 ausgelegt. Somit ist eine sehr genaue Erfassung (ux/x ≤ 2%) des Volumenstroms, der Drehzahl und der Förderhöhe möglich. Die Dichte und Viskosität des transportierten Fluides werden mittels kalibrierten Aräometer und Ubbelohde-Viskosimeter bestimmt.

Prüfstand als CAD-Modell. Die nummerierten Prüfstandskomponenten sind im Text erläutert.

Der Prüfstand besteht aus einem Tank (1) mit einer Schwallwand. Diese beruhigt das Fluid und verhindert das Mitreißen von Luftblasen in die Umlaufstrecke. In dem Tank ist ein Temperatursensor (2) integriert. Ein Einlaufrohr (3) aus Polyvinylchlorid führt vom Tank zur Herzunterstützungspumpe (4). Die Druckmessung erfolgt im Zulauf- und Ablaufrohr vor bzw. hinter der Pumpe. Um die Pumpe ist jeweils eine Ringleitung (5) aus Silikonschläuchen angeordnet. Die Ringleitung führt zu einer Sammelleitung, die mit dem Drucksensoren verbunden ist. Dies ermöglicht die Messung des statischen Druckes symmetrisch zum Umfang. Die Drucksensoren (6) sind dabei auf Höhe der Rotationsachse des VAD angeordnet. Hinter der Pumpe führt ein Silikonschlauch (7) zur oberen Umlaufleitung. Dieser kann nach Befüllen der Pumpe abgenommen werden und trägt zur Entlüftung der Pumpe bei. Stromabwärts des Schlauches befinden sich der Volumenstromsensor (8) und ein Schrägsitzventil (9), welches als Drosselorgan genutzt wird.

Alle durchströmten Bauteile sind kompatibel mit Glycerin, welches als Ersatzfluid für Blut verwendet wird und ähnliche Eigenschaften bzgl. Dichte und Viskosität besitzt. Da die Prüfstandskomponenten nicht selbstragend miteinander verbunden sind, ist der Prüfstand durch Tragwerke aus Aluminiumprofilen (10) gelagert.