Quando si tratta di dispositivi medici, soprattutto quelli cardiaci, non c’è margine per eventuali avarie. In base a questo concetto, lo standard di qualità ingegneristica di Berlin Heart (noto produttore di device cardiaci meccanici) non è secondo a nessuno.
Nella serie Excor della casa tedesca, una pompa pneumatica a membrana supporta il funzionamento del cuore o prende interamente in carico la sua funzione di pompaggio; mentre nella versione mobile, il cuore artificiale esterno è azionato da una vite a ricircolazione di sfere in miniatura progettata e realizzata da NSK. Questo avanzato dispositivo mobile emula esattamente le funzioni del cuore umano e in nessun caso la vite a ricircolazione di sfere può guastarsi.
Il cuore umano è una macchina straordinaria, che offre portate da 3 a 4,5 l/min, il controllo adattativo con velocità da 50 a 200 cicli al minuto e tipicamente più di 100.000 cicli di lavoro al giorno. Tuttavia, purtroppo, il cuore di alcune persone non è in grado di funzionare nel modo corretto, da cui lo sviluppo di moderni sistemi di supporto cardiaco o VAD (Ventricular Assist Device) come vengono chiamati nel settore, da parte di compagnie come Berlin Heart.
Fondata nel 1996, Berlin Heart è l’unico produttore di sistemi VAD in Europa nonchè l’unica realtà al mondo ad offrire questa tecnologia sia per gli adulti che per i bambini. Il paziente più giovane, che è stato mantenuto in vita con successo fino alla possibilità di eseguire un trapianto cardiaco, aveva solo otto giorni quando ha ricevuto un VAD.
Berlin Heart produce sistemi VAD che possono essere impiantati all’interno del corpo o rimanere esterni. Con questi ultimi, nel paziente vengono impiantate delle cannule collegate alle pompe pneumatiche a membrana situate esternamente al corpo (paracorporee). Negli Excor mobili, la vite a ricircolazione di sfere in miniatura di NSK si muove da 60 a 130 volte al minuto con una corsa singola fino a 55,5mm e spinge una quantità definita d’aria contro il diaframma che la separa dalle cannule con la circolazione sanguigna del paziente. Quando il dispositivo è stato originariamente progettato, il requisito per la selezione del fornitore della vite a ricircolazione di sfere era la vita operativa. Come spiega Nedim Arslan, direttore del dipartimento Ingegneria di Berlin Heart: “La vite a ricircolazione di sfere in miniatura di NSK ha raggiunto una vita operativa straordinaria di circa 120 milioni di cicli, di gran lunga la più elevata nei nostri test di valutazione“. Per garantire un’assoluta tranquillità, ogni tre mesi (circa 10 milioni di cicli), le viti a ricircolazione di sfere sono soggette a un servizio di manutenzione presso Berlin Heart, dove, fra le altre operazioni, le viti vengono pulite e lubrificate. Tenendo presente questo aspetto, NSK ha implementato specifiche modifiche geometriche delle viti a ricircolazione di sfere nella fase di progettazione, che rendono la manutenzione significativamente più semplice.
Un’ulteriore considerazione durante la fase di progettazione ha riguardato il tipo di lubrificante utilizzato nel sistema di azionamento. Il fatto che le viti in miniatura con diametro 8 mm raggiungano temperature di 70-80°C può sembrare sorprendente, se si considera che i servomotori che azionano le pompe sanguigne hanno una conduttanza molto bassa, ma è un’indicazione di quanto il sistema di azionamento sia sollecitato. Per questo motivo, è stato molto importante usare del grasso lubrificante capace di operare, senza deteriorarsi, a temperature elevate.
Berlin Heart vanta un’esperienza quasi ventennale nelle soluzioni di supporto cardiaco paracorporeo e assiste attualmente oltre 3.800 pazienti. NSK, in qualità di fornitore delle viti a ricircolazione di sfere, è diventato un partner tecnologico fidato, e le due società collaborano strettamente in numerose occasioni per vincere insieme sfide progettuali e ingegneristiche.