Record Details

Experimental evaluation of mechanical heart support system based on viscous friction disc pump

Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title Experimental evaluation of mechanical heart support system based on viscous friction disc pump
Экспериментальная оценка устройства механической поддержки сердца на основе дискового насоса вязкого трения
 
Creator A. Chernyavskiy M.; Federal State Institution «E.N. Meshalkin Novosibirsk Research Institute of Circulation Pathology» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation
T. Ruzmatov M.; Federal State Institution «E.N. Meshalkin Novosibirsk Research Institute of Circulation Pathology» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation
A. Fomichev V.; Federal State Institution «E.N. Meshalkin Novosibirsk Research Institute of Circulation Pathology» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation
A. Medvedev E.; Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian branch of Russian Academy of the Sciences
Yu. Prikhodko M.; Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian branch of Russian Academy of the Sciences
V. Fomin M.; Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian branch of Russian Academy of the Sciences
V. Fomichev P.; Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian branch of Russian Academy of the Sciences
K. Lomanovich A.; Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian branch of Russian Academy of the Sciences
A. Karaskov M.; Federal State Institution «E.N. Meshalkin Novosibirsk Research Institute of Circulation Pathology» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation
А. Чернявский М.; ФГУ «Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения имени академика Е.Н. Мешалкина» Минздрава России
Т. Рузматов М.; ФГУ «Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения имени академика Е.Н. Мешалкина» Минздрава России
А. Фомичев В.; ФГУ «Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения имени академика Е.Н. Мешалкина» Минздрава России
А. Медведев Е.; Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Ю. Приходько М.; Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
В. Фомин М.; Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
В. Фомичев П.; Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
К. Ломанович А.; Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
А. Караськов М.; ФГУ «Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения имени академика Е.Н. Мешалкина» Минздрава России
 
Subject heart failure; mechanical heart support
сердечная недостаточность;механическая поддержка сердца
 
Description Aim. Experimental evaluation of the viscous friction disk pump efficiency, studying the relationship between inter-disk clearance and sizes of input and output ports and pump performance parameters.Materials and methods. To assess the characteristics and to optimize the disk friction pump design the pump model and experimental stand were created. Pump dimensions were set on the basis of medical and biological requirements for mechanical heart support systems and with due consideration of the experimental studies of our colleagues from Pennsylvania. Flow volume of the working fluid was measured by float rotameter Krohne VA-40 with measurement error of not more than 1%. The pressure values in the hydrodynamic circuit were measured using a monitor manufactured by Biosoft-M. Expansion device allowed changing the flow resistance of the system simulating the total peripheral resistance of the circulatory system.Results. Linear direct correlation between the pump performance and the pressure drop of liquid being created at the inlet and outlet of the pump was obtained. The required flow rate (5–7 l/min) and pressure (90–100 mmHg) were reached when the rotor speed was in the range of 2500–3000 rev/min. It has been shown that the increase of the inlet diameter to 15 mm has not resulted in a significant increase in the pump performance, and that the highest efficiency values can be obtained for the magnitude of inter-disk gap of 0.4–0.5 mm.Conclusion. Designed and manufactured experimental disc pump model for pumping fluid has showed the fundamental possibility to use this model as a system for mechanical support of the heart.
Цель: экспериментальная оценка производительности дискового насоса вязкого трения, изучение взаимосвязи междискового зазора и размеров входных и выходных отверстий и параметров производительности насоса.Материалы и методы. Для изучения характеристик и оптимизации конструкции дискового насоса трения, предназначенного для перекачивания крови, был изготовлен макет насоса и стенд для его испытания. Габариты насоса задавались, исходя из медико-биологических требований для систем механической поддержки сердца и с учетом экспериментальных исследований наших коллег из Пенсильвании. Объемный расход рабочей жидкости измерялся поплавковым ротаметром Krohne VA-40 c погрешностью измерений не более 1%. Значения давления в гидродинамическом контуре измерялись при помощи монитора производства фирмы «Биософт-М». Дросселирующее устройство позволяло менять гидравлическое сопротивление системы, имитируя общее периферическое сопротивление сердечно-сосудистой системы человека.Результаты. В ходе эксперимента получена линейная прямая зависимость между производительностью насоса и создаваемым им перепадом давления жидкости на входе и выходе на насосе. Требуемые значения расхода (5–7 л/мин) и давления (90–100 мм рт. ст.) достигаются при частоте вращения ротора в диапазоне 2500–3000 об/мин. Показано, что увеличение входного диаметра до 15 мм не привело к значимому увеличению производительности насоса, а наибольшие значения производительности можно получить для величины междискового зазора 0,4–0,5 мм.Заключение. Спроектированный и изготовленный экспериментальный макет дискового насоса для перекачивания жидкости показал принципиальную возможность использовать такую модель в качестве системы для механической поддержки сердца.
 
Publisher V.I.Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs
 
Contributor —
—
 
Date 2017-04-14
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://journal.transpl.ru/vtio/article/view/729
10.15825/1995-1191-2017-1-28-34
 
Source Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs; Том 19, № 1 (2017); 28-34
Вестник трансплантологии и искусственных органов; Том 19, № 1 (2017); 28-34
2412-6160
1995-1191
10.15825/1995-1191-2017-1
 
Language rus
 
Relation http://journal.transpl.ru/vtio/article/view/729/607
Kelly DT. Paul Dudley White International Lecture Our Future Society: A Global Challenge. Circulation. 1997; 95 (11): 2459–2464.
Фомин ИВ, Фомин КВ, Беленков ЮН и др. Распространенность хронической сердечной недостаточности в Европейской части Российской Федерации – данные ЭПОХА-ХСН. Сердечная недостаточность. 2006; 7 (3): 112–115. Fomin IV, Fomin KV, Belenkov YuN i dr. Rasprostranennost’ hronicheskoj serdechnoj nedostatochnosti v Evropejskoj chasti Rossijskoj Federacii – dannye EPOHA-HSN. Serdechnaya nedostatochnost’. 2006; 7 (3): 112–115.
Беленков ЮН, Фомин ИВ, Мареев ВЮ. Первые результаты Российского эпидемиологического исследования по ХСН. Сердечная недостаточность. 2003; 4 (11): 26–30. Belenkov YuN, Fomin IV, Mareev VYu. Pervye rezul’taty Rossijskogo ehpidemiologicheskogo issledovaniya po HSN. Serdechnaya nedostatochnost’. 2003; 4 (11): 26–30.
Мареев ВЮ, Агеев ФТ, Арутюнов ГП и др. Национальные рекомендации ОССН, РКО и РНМОТ по диагностике и лечению ХСН (четвертый пересмотр). Сердечная недостаточность. 2013; 14 (7): 379–472. Mareev VYu, Ageev FT, Arutyunov GP i dr. Nacional’nye rekomendacii OSSN, RKO i RNMOT po diagnostike i lecheniyu HSN (chetvertyj peresmotr). Serdechnaya nedostatochnost’. 2013; 14 (7): 379–472.
Stehlik J, Edwards LB. The Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: 29th official adult heart transplant report – 2012. The Journal of heart and lung transplantation. 2012; 31 (10): 1052–1064.
Garbade J, Bittner HB, Barten MJ et al. Current Trends in Implantable Left Ventricular Assist Devices. Cardiology Research and Practice. 2011. Vol. 2011, Article ID 290561, 9 pages, 2011. doi: 10.4061/2011/290561.
Чернявский АМ, Ефремова ОС, Рузматов ТМ и др. Предикторы отдаленной летальности больных ишемической болезнью сердца с выраженной левожелудочковой дисфункцией. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2015; 19 (2): 49–55. Cherniavsky AM, Yefremova OS, Ruzmatov TM et al. Predictors of remote mortality of CHD patients with severe left ventricular dysfunction. Circulation Pathology and Cardiac Surgery. 2015; 19 (2): 49–55. [English abstract].
Иткин ГП. Устройства для вспомогательного кровообращения: прошлое, настоящее и будущее непульсирующих насосов. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2009; 11 (3): 81–87. Itkin GР. Ventricle assist device: past, present, and future nonpulsatile pumps. Vestnik transplantologii i iskusstvennykh organov = Russian journal of transplantology and artificial organs. 2009; 11 (3): 81–87. [English abstract].
Иткин ГП. Механическая поддержка кровообращения: проблемы, решения и новые технологии. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2014; 16 (3): 76–84. Itkin GP. Mechanical circulatory support: problems, solutions and new directions. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2014; 16 (3): 76–84. (In Russ.) doi: 10,15825/1995-1191-2014-3-76-84.
Tesla N. Fluid propulson. U.S. Patent 1,061,206, 1913.
Мисюра ВИ, Овсянников БВ, Присняков ВФ. Дисковые насосы. М.: Машиностроение, 1986. Misjura VI, Ovsjannikov BV, Prisnjakov VF. Diskovye nasosy. M.: Mashinostroenie, 1986.
Медведев АЕ, Фомин ВМ. Двухфазная модель течения крови в крупных и мелких сосудах. Доклады Академии наук. 2011; 441 (4): 476–479. Medvedev AE, Fomin VM. Dvuhfaznaja model’ techenija krovi v krupnyh i melkih sosudah. Doklady Akademii nauk. 2011; 441 (4): 476–479.
Медведев АЕ. Двухфазная модель течения крови. Российский журнал биомеханики. 2013; 17; 4 (62): 22–36. Medvedev AE. Dvuhfaznaja model’ techenija krovi. Rossijskij zhurnal biomehaniki. 2013; 17; 4 (62): 22–36.
Miller GE, Etter BD, Dorsi JM. A multiple disk centrifugal pump as a blood flow device. IEEE Trans. Biomed. Eng. 1990; 37 (2): 157–163.
Miller GE, Sidhu A, Fink R et al. Evaluation of a multiple disk centrifugal pump as an artificial ventricle. Artificial Organs. 1993; 17 (7): 590–592.
Miller GE, Madigan M, Fink R. A preliminary flow visualization study in a multiple disk centrifugal artificial ventricle. Artificial Organs. 1995; 19 (7): 680–684.
Miller GE, Fink R. Analysis of optimal design configurations for a multiple disk centrifugal blood pump. Artificial Organs. 1999; 23 (6): 559–565.
Izraelev V, Weiss WJ, Fritz B et al. A passive-suspended Tesla pump left ventricular assist device. ASAIO Journal. 2009; 55 (6): 556–561.
Medvitz RB, Boger DA, Izraelev V et al. CFD Design and Analysis of a Passively Suspended Tesla Pump Left Ventricular Assist Device. Artificial Organs. 2011; 35 (5): 522–533.
Конышева ЕГ и др. Стендовые исследования имплантируемого осевого насоса крови. Медицинская техника. 2010; 6: 264. Konysheva EG i dr. Stendovye issledovanija implantiruemogo osevogo nasosa krovi. Medicinskaja tehnika. 2010; 6: 264.
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).