Analyse und Optimierung von Blutpumpen
Allgemein dienen Blutpumpen zur Förderung von Blut, z.B. extrakorporal als Rollenpumpe oder Schlauchpumpe im Dialysekreislauf oder als Kreiselpumpe zur Herzunterstützung bzw. zum zeitlich begrenzten Ersatz des menschlichen Herzens. Blutpumpen sind sowohl in ihrer mechanischen Funktionsweise als auch hinsichtlich der Wirkung auf das zu pumpende biologische Medium sehr anspruchsvoll.
Ziel der numerischen Simulation ist demzufolge neben der Optimierung des Pumpverhaltens insbesondere die Vorhersage und Minimierung einer möglichen Blutschädigung.
Methode - Die Strömungscharakteristik und hydraulischen Eigenschaften einer Blutpumpe lassen sich ebenso wie die Schädigungskenngrößen von Blut (z.B. Hämolyse) mit Hilfe von 3D Strömungssimulationen unter Anwendung moderner Blutschädigungsmodelle realitätsgetreu abbilden.
Das Ergebnis der Simulationen ermöglicht eine räumlich fein aufgelöste Analyse der Geschwindigkeits-, Druck- und Spannungsverteilung in der gesamten Pumpe. Neben der Bestimmung von Hämolyseraten und möglicher Thermo-Osmose wird auch das Thrombenbildungs-Potenzial dargestellt. Auf dieser Grundlage werden effektive Parameterstudien und Optimierungen am Design von Blutpumpen durchgeführt.
- Geschwindigkeitsverteilung in einer Blutpumpe
- Temperaturfeld einer elektromagnetisch angetriebenen Pumpe
- Partikelbahnen in einer Blutpumpe
- Stromlinien
