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Linear Motion Control - 2016-05-17

NSK Ball Screw & EXCOR® VAD

Cuando se trata de dispositivos médicos, especialmente los relacionados con el corazón, no hay margen para fallos, el dispositivo tiene que permanecer en funcionamiento en todo momento. Con esta idea en mente, la referencia para la ingeniería de calidad en Berlin Heart GmbH (un fabricante de dispositivos mecánicos innovadores para soporte cardíaco) es lo más importante.
 

En la serie EXCOR® de la compañía, una bomba de diafragma accionada por aire ayuda a la función del corazón o asume la función de bombeo por completo, mientras que en la versión móvil de EXCOR®, el corazón artificial externo es accionado por un husillo a bolas en miniatura que ha sido diseñado y fabricado por NSK. Este avanzado dispositivo móvil emula de forma exacta el funcionamiento del corazón humano por lo que en ningún caso es admisible un fallo en el husillo a bolas.

El corazón humano es una máquina notable que ofrece unos valores de flujo de 3 a 4,5 l/min, con un control adaptativo para velocidades de 50 a 200 ciclos por minuto y, en general, más de 100.000 ciclos de trabajo por día. Sin embargo, desafortunadamente, los corazones de algunas personas son incapaces de funcionar de la manera correcta, de aquí el desarrollo por parte de empresas como Berlin Heart de modernos sistemas de apoyo cardíaco, o dispositivos de asistencia ventricular (VAD por sus siglas en inglés) como se les conoce en la industria.

Fundada en 1996, la empresa Berlin Heart GmbH es el único fabricante de sistemas de VAD en Europa y la única empresa en el mundo que ofrece esta tecnología, tanto para adultos como para niños. El paciente más joven que se ha mantenido con vida hasta que se pudo realizar un trasplante de corazón sólo tenía ocho días de edad cuando recibió un VAD.

Berlin Heart fabrica sistemas VAD que pueden implantarse en el interior del cuerpo o funcionar de forma externa. En este último caso, se implantan cánulas en el paciente y se conectan a bombas de diafragma accionadas por aire situadas fuera del cuerpo (paracorpóreo). En el VAD móvil EXCOR®, el husillo a bolas en miniatura de NSK recorre de 60 a 130 veces por minuto en un solo batido de hasta 55,5 mm y empuja una cantidad definida de aire contra el diafragma que lo separa de las cánulas con la circulación sanguínea del paciente.

Cuando el VAD móvil EXCOR® fue diseñado originalmente, el requisito para la selección del proveedor del husillo a bolas era la vida útil del eje, tal como explica Nedim Arslan, Director del Departamento de Ingeniería de Berlin Heart: "El husillo a bolas en miniatura de NSK alcanza una impresionante vida útil de aproximadamente 120 millones de ciclos, que era, con mucho, el más alto en nuestras pruebas de referencia."

Para tener una absoluta tranquilidad, cada tres meses (unos 10 millones de ciclos), las unidades de husillo a bolas se someten a un servicio de mantenimiento en Berlin Heart, para limpiar y engrasar los ejes entre otras tareas. Con estas consideraciones, NSK implementó modificaciones específicas en el husillo a bolas en la etapa de diseño para conseguir que el mantenimiento fuera significativamente más fácil.

Una consideración adicional en la etapa de diseño era el tipo de grasa aplicada en la unidad de accionamiento. El hecho de que los ejes de 8 mm de diámetro en miniatura alcanzan temperaturas de 70 a 80°C puede parecer sorprendente teniendo en cuenta que los servomotores que accionan las bombas de sangre tienen muy baja conductividad, pero es un indicador de cuánto se insiste en el sistema de accionamiento. Por esta razón, es muy importante utilizar grasa que sea capaz de funcionar y sobrevivir a estas elevadas temperaturas.

Un husillo a bolas en miniatura con precisión de clase 3 forma la base del sistema de ejes de NSK utilizado hoy por Berlin Heart en sus VAD móviles EXCOR®. Los ejes se fabrican según los requisitos del cliente y pueden ser considerados como fabricados a medida. Las partes también se entregan listas para su instalación como un módulo de accionamiento completo con la correspondiente unidad de rodamiento.

Berlin Heart tiene casi 20 años de experiencia trabajando con sistemas de soporte cardíaco paracorpóreos y actualmente presta asistencia a más de 3700 pacientes. NSK, como proveedor del husillo a bolas, se ha convertido en un socio tecnológico de confianza, con las dos empresas trabajando en estrecha colaboración en numerosas ocasiones para superar los especiales retos de diseño e ingeniería.

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