Système d’assistance cardiaque actionné par des vis à billes NSK

S’agissant de dispositifs médicaux, notamment cardiaques, il n’y a pas droit à l’erreur : le dispositif doit rester opérationnel en toutes circonstances. Dans ce contexte, la référence en matière d’ingénierie de qualité chez Berlin Heart GmbH (un fabricant de dispositifs novateurs d’assistance cardiaque) s’avère incontournable. Avec la série EXCOR^® du fabricant, une pompe pneumatique à membrane assiste le cœur ou remplace entièrement la fonction de pompage tandis qu’avec la version mobile d’EXCOR^®, le cœur artificiel externe est commandé par une vis à billes miniaturisée conçue et fabriquée par NSK. Ce dispositif mobile avancé émule très exactement le fonctionnement du cœur humain et la vis à billes ne doit en aucun cas faillir.

EXCOR^® VAD émule le fonctionnement du coeur humain

Le cœur humain est une machine extraordinaire, avec des débits de 3 à 4,5 l/min, une régulation adaptative avec des vitesses de 50 à 200 cycles par minute, et en général plus de 100 000 cycles de fonctionnement par jour. Malheureusement, le cœur de certaines personnes est incapable de fonctionner correctement, d’où le développement par des sociétés comme Berlin Heart de systèmes d’assistance cardiaque modernes ou SAV (Systèmes d’assistance ventriculaires), selon la terminologie employée.

Fondée en 1996, la société Berlin Heart GmbH est le seul fabricant de SAV en Europe et le seul au monde à proposer une telle technologie aussi bien pour les adultes que pour les enfants. Le plus jeune patient, que l’on a réussi à maintenir en vie dans l’attente d’une transplantation cardiaque, n’était âgé que de huit jours au moment où il a reçu un SAV.


Les unités d’entraînement mobiles EXCOR^® sont fabriquées à Berlin et utilisées dans de nombreux pays à travers le monde.

Berlin Heart fabrique des systèmes VAD intracorporels ou externes. Dans ce dernier cas, des canules sont implantées dans le patient et raccordées aux pompes pneumatiques à membranes situées à l’extérieur du corps (paracorporelles). Dans le SAV mobile EXCOR^®, la vis à billes miniaturisée NSK se déplace 60 à 130 fois par minute en une seule course de 55,5 mm maxi et pousse une quantité d’air définie contre la membrane qui la sépare de la canule dans la circulation sanguine du patient.

Lorsque le SAV mobile EXCOR^® a été conçu à l’origine, le choix du fournisseur de vis à billes était conditionné par la durée de vie de l’arbre, comme l’explique Nedim Arslan, Responsable du Département Ingénierie de Berlin Heart : « La vis à billes miniaturisée de NSK atteignait une impressionnante durée de vie d’environ 120 millions de cycles, de loin la plus élevée de nos essais comparatifs ».

Pour une totale tranquillité d’esprit, tous les trois mois (10 millions de cycles environ), les ensembles de vis à billes font l’objet d’un service de maintenance chez Berlin Heart, entre autres pour nettoyer et lubrifier les arbres. Dans ce contexte, NSK a mis en œuvre au stade de la conception des modifications de géométrie spécifiques des vis à billes de façon à faciliter grandement la maintenance.


Vue du système de commande ouvert de la pompe. La vis à billes NSK, non visible ici, se situe au centre de l’unité.

Il a également fallu prendre en compte, au stade de la conception, le type de graisse à employer dans le système d’entraînement. Il peut paraître surprenant que des arbres miniaturisés de 8 mm de diamètre puissent atteindre des températures de 70 à 80°C, sachant que les servomoteurs qui actionnent les pompes sanguines ont de très faibles conductances, mais c’est un indicateur du niveau de surcharge du système d’entraînement. Pour cette raison, il était très important d’utiliser une graisse susceptible d’agir et de résister à des températures aussi élevées.

Le système d’arbres de NSK utilisé aujourd’hui par Berlin Heart pour ses SAV mobiles EXCOR^® repose sur une vis à billes de finition très soignée offrant une classe de précision C3. Les arbres sont fabriqués selon le cahier des charges du client et peuvent être considérés comme étant sur mesure. Les pièces sont également livrées prêtes à installer, en tant que module d’entraînement complet avec l’unité de roulement correspondante.


Seule une vis à billes miniaturisée NSK spécifique au client peut répondre aux sévères exigences des unités d’entraînement mobiles EXCOR^®.

Berlin Heart possède près de 20 ans d’expérience en matière d’assistance cardiaque paracorporelle et vient actuellement en aide à plus de 3700 patients. NSK, en sa qualité de fournisseur de vis à billes, est devenu un fidèle partenaire technique. Les deux entreprises collaborent étroitement en de multiples occasions pour surmonter les difficultés rencontrées au niveau de la conception et de l’ingénierie.

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