Master-/Diplomarbeit, Medizintechnik

[AME]

Entwicklung eines Antriebs für ein Kunstherz nach dem Prinzip des Wankelmotors

Motivation
Herz-Kreislauferkrankungen sind die häufigste Todesursache in Industriestaaten. Bei fortgeschrittenen Herzerkrankungen ist eine Herztransplantation heute die einzig erfolgversprechende Therapieform. Da die Anzahl der betroffenen Patienten das Angebot an Organspenden bei weitem übersteigt, sollen künstliche Herzen diese Lücke schließen, um das Überleben der Patienten zu sichern.
Am AME-CVE des Aachener Helmholtz-Instituts wurde eine Konzeptstudie für ein Kunstherz gestartet, in der ein außergewöhnliches Design untersucht wird. Ziel ist die Entwicklung eines Kunstherzens, das aufgebaut ist wie ein Wankelmotor. Es nutzt das umgekehrte Funktionsprinzip: Der Kolbenläufer wird elektrisch angetrieben und fördert durch seine Bewegung das Blut in die Kreislaufsysteme des Körpers. Das Designprinzip besticht durch eine physiologische Blutförderung mit Pulsatilität, keine Notwendigkeit von künstlichen Herzklappen und ein effizientes und druckunabhängiges Pumpverhalten.
Trotz der sehr interessanten Vorteile dieser Bauart ist die Realisierung für den chronischen Einsatz als Kunstherz bisher nicht gelungen. Am AME-CVE wurde deshalb ein Funktionsmodell des Kunstherzens gefertigt und ausführlich untersucht. Davon ausgehend wurde ein weiterentwickeltes Designkonzept erarbeitet, mit dem bekannten Problemen früherer Forschergruppen begegnet werden soll.
Aufgabe
Im Rahmen dieser Arbeit soll der elektromagnetische Antrieb für den Kolbenläufer entwickelt werden.
Technisches Anwendungsgebiet / Wissenschaftsgebiet
• Elektromagnetische Antriebstechnik
• Regelungstechnik
• Medizintechnik
Möglicher Ansatz
Nähere Auskünfte dazu gerne in einem persönlichen Gespräch.
Erwartete Ergebnisse
• Ausarbeitung und Gegenüberstellung verschiedener Antriebskonzepte
• begründete Auswahl eines Konzepts
• Realisierung dieses Antriebskonzepts
• Ausarbeitung einer Regelung für den selbst entwickelten Antrieb
Besonderheiten der Arbeit
Dies ist eine interdisziplinäre Arbeit an der Schnittstelle zwischen Medizin, Elektrotechnik und Maschinenbau. Sie wird betreut vom Institut für Elektrische Maschinen und dem Lehr- und Forschungsgebiet Kardiovaskuläre Technik (CVE) des Aachener Helmholtz-Instituts. Ins Leben gerufen wurde die Konzeptstudie von der Klinik für Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie des Uniklinikums RWTH Aachen. Sie unterstützt das Projekt maßgeblich und stellt die Ausrichtung des Entwicklungsprojekts auf die medizinischen Erfordernisse hin sicher.
Da das Projekt am Anfang der Entwicklung steht, hast Du die Möglichkeit die weitere Ausrichtung mit zu beeinflussen. Dazu steht Dir ein motiviertes Team aus unterschiedlichen Fachrichtungen zur Verfügung. Gleichzeitig kannst Du auf ausführliche Literaturrecherchen zum Einsatz von Rotationskolbenmaschinen als Blutpumpen zurückgreifen und vorhandene Funktionsmodelle zur Ideenfindung nutzen.