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Erschienen in: Journal of Artificial Organs 3/2017

19.04.2017 | Original Article

Principle and basic property of the sequential flow pump

Erschienen in: Journal of Artificial Organs | Ausgabe 3/2017

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Abstract

In the emergency care field, early treatment of acute heart or respiratory failure has been a global concern. In severe cases, patients are frequently required to be on an extracorporeal membrane oxygenator (ECMO) life support. To make the ECMO system more compact and portable, we proposed a sequential flow-type centrifugal pump named the sequential flow pump (SFP). In this study, principle and basic properties of this novel blood pump were examined by computational fluid dynamic (CFD) analysis and an experimental model. In the SFP, fluid is given centrifugal force sequentially twice with a single closed impeller. This sequential pressurization mechanism enables high-pressure output without high impeller speed. To realize easy integration of a blood pump with an artificial lung, the inlet and outlet ports are located at lateral side and center of the pump, respectively, which is the reverse configuration of conventional centrifugal pumps. The computational model was composed for CFD analysis and the experimental model was developed for the experiment of the actual pump. For both models, dimension of the impeller and volute was designed to be equal. In the CFD analysis, the SFP could generate higher performance than the single pressurization model with the same rotational speed of the impeller. Basic property of the experimental model was very similar to that of the computational model. The results showed the possibility that the SFP would be more suitable for the compact ECMO system than conventional centrifugal pumps.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Kolobow T, Zapol W, Plierce JE, Keeley AF, Replogle RL, Haller A. Partial extracorporeal gas exchange in alert newborn lambs with a membrane artificial lung perfused via an AV shunt for periods up to 96 hours. Trans Am Soc Artif Intern Organs. 1968;14:328–34.PubMed Kolobow T, Zapol W, Plierce JE, Keeley AF, Replogle RL, Haller A. Partial extracorporeal gas exchange in alert newborn lambs with a membrane artificial lung perfused via an AV shunt for periods up to 96 hours. Trans Am Soc Artif Intern Organs. 1968;14:328–34.PubMed
2.
Zurück zum Zitat Hill JD, O’Brien TG, Murray JJ, Dontigny L, Bramson ML, Osborn JJ, Gerbode F. Prolonged extracorporeal oxygenation for acute post-traumatic respiratory failure (shock-lung syndrome). Use of the Bramson membrane lung. N Engl J Med. 1972;286:629–34.CrossRefPubMed Hill JD, O’Brien TG, Murray JJ, Dontigny L, Bramson ML, Osborn JJ, Gerbode F. Prolonged extracorporeal oxygenation for acute post-traumatic respiratory failure (shock-lung syndrome). Use of the Bramson membrane lung. N Engl J Med. 1972;286:629–34.CrossRefPubMed
3.
Zurück zum Zitat Bartlett RH, Gazzaniga AB, Fong SW, Jefferies MR, Roohk HV, Haiduc N. Extracorporeal membrane oxygenator support for cardiopulmonary failure. Experience in 28 cases. J Thorac Cardiovasc Surg. 1977;73:375–86.PubMed Bartlett RH, Gazzaniga AB, Fong SW, Jefferies MR, Roohk HV, Haiduc N. Extracorporeal membrane oxygenator support for cardiopulmonary failure. Experience in 28 cases. J Thorac Cardiovasc Surg. 1977;73:375–86.PubMed
4.
Zurück zum Zitat Arlt M, Philipp A, Voelkel S, Rupprecht L, Mueller T, Hilker M, Graf BM, Schmid C. Extracorporeal membrane oxygenation in severe trauma patients with bleeding shock. Resuscitation. 2010;81:804–9.CrossRefPubMed Arlt M, Philipp A, Voelkel S, Rupprecht L, Mueller T, Hilker M, Graf BM, Schmid C. Extracorporeal membrane oxygenation in severe trauma patients with bleeding shock. Resuscitation. 2010;81:804–9.CrossRefPubMed
5.
Zurück zum Zitat Philipp A, Arlt M, Amann M, Lunz D, Muller T, Hilker M, Graf B, Schmid C. First experience with the ultra compact mobile extracorporeal membrane oxygenation system Cardiohelp in interhospital transport. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2011;12:978–81.CrossRefPubMed Philipp A, Arlt M, Amann M, Lunz D, Muller T, Hilker M, Graf B, Schmid C. First experience with the ultra compact mobile extracorporeal membrane oxygenation system Cardiohelp in interhospital transport. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2011;12:978–81.CrossRefPubMed
6.
Zurück zum Zitat Mehlhorn U, Brieske M, Fischer UM, Ferrari M, Brass P, Fischer JH, HR Zerkowski. LIFEBRIDGE: a portable, modular, rapidly available “plug-and-play” mechanical circulatory support system. Ann Thorac Surg. 2005;80:1887–92.CrossRefPubMed Mehlhorn U, Brieske M, Fischer UM, Ferrari M, Brass P, Fischer JH, HR Zerkowski. LIFEBRIDGE: a portable, modular, rapidly available “plug-and-play” mechanical circulatory support system. Ann Thorac Surg. 2005;80:1887–92.CrossRefPubMed
7.
Zurück zum Zitat Isoyama T, Ariyoshi K, Nii K, Saito I, Fukunaga K, Inoue Y, Ono T, Ishii K, Hara S, Imachi K, Takai M, Abe Y. Emergency life support system aiming preprimed oxygenator. In: Proc 35th Ann Int Conf IEEE EMBS. 2013;5731–4. Isoyama T, Ariyoshi K, Nii K, Saito I, Fukunaga K, Inoue Y, Ono T, Ishii K, Hara S, Imachi K, Takai M, Abe Y. Emergency life support system aiming preprimed oxygenator. In: Proc 35th Ann Int Conf IEEE EMBS. 2013;5731–4.
8.
Zurück zum Zitat Goda M, Jacobs S, Rega F, Peerlinck K, Jacquemin M, Droogne W, Vanhaecke J, Cleemput JV, Bossche KV, Meyns B. Time course of acquired von Willebrand disease associated with two types of continuous-flow left ventricular assist devices: HeartMate II and CircuLite synergy pocket micro-pump. J Heart Lung Transpl. 2013;32:539–45.CrossRef Goda M, Jacobs S, Rega F, Peerlinck K, Jacquemin M, Droogne W, Vanhaecke J, Cleemput JV, Bossche KV, Meyns B. Time course of acquired von Willebrand disease associated with two types of continuous-flow left ventricular assist devices: HeartMate II and CircuLite synergy pocket micro-pump. J Heart Lung Transpl. 2013;32:539–45.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Bartoli CR, Kang J, Restle DJ, Zhang DM, Shabahang C, Acker MA, Atluri P. Inhibition of ADAMTS-13 by doxycycline reduces von Willebrand factor degradation during supraphysiological shear stress: therapeutic implications for left ventricular assist device-associated bleeding. JACC Heart Fail. 2015;3:860–9.CrossRefPubMed Bartoli CR, Kang J, Restle DJ, Zhang DM, Shabahang C, Acker MA, Atluri P. Inhibition of ADAMTS-13 by doxycycline reduces von Willebrand factor degradation during supraphysiological shear stress: therapeutic implications for left ventricular assist device-associated bleeding. JACC Heart Fail. 2015;3:860–9.CrossRefPubMed
10.
Zurück zum Zitat Zhang T, Cheng G, Koert A, Zhang J, Gellman B, Yankey K, Satpute A, Dasse KA, Gilbert RJ, Griffith BP, Wu ZJ. Functional and biocompatibility performances of an integrated maglev pump-oxygenator. Artif Organs. 2009;33:36–45.CrossRefPubMed Zhang T, Cheng G, Koert A, Zhang J, Gellman B, Yankey K, Satpute A, Dasse KA, Gilbert RJ, Griffith BP, Wu ZJ. Functional and biocompatibility performances of an integrated maglev pump-oxygenator. Artif Organs. 2009;33:36–45.CrossRefPubMed
11.
Zurück zum Zitat Horiguchi H, Tsukiya T, Nomoto T, Takemika T, Tsujimoto Y. Study on the development of two-stage centrifugal blood pump for cardiopulmonary support system. Int J Fluid Mach Syst. 2014;7:142–50.CrossRef Horiguchi H, Tsukiya T, Nomoto T, Takemika T, Tsujimoto Y. Study on the development of two-stage centrifugal blood pump for cardiopulmonary support system. Int J Fluid Mach Syst. 2014;7:142–50.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Miyano M, Kanemoto T, Kawashima D, Wada A, Hara T, Sakoda K. Return vane installed in multistage centrifugal pump. Int J Fluid Mach Syst. 2008;1:57–63.CrossRef Miyano M, Kanemoto T, Kawashima D, Wada A, Hara T, Sakoda K. Return vane installed in multistage centrifugal pump. Int J Fluid Mach Syst. 2008;1:57–63.CrossRef
Metadaten
Titel
Principle and basic property of the sequential flow pump
Publikationsdatum
19.04.2017
Erschienen in
Journal of Artificial Organs / Ausgabe 3/2017
Print ISSN: 1434-7229
Elektronische ISSN: 1619-0904
DOI
https://doi.org/10.1007/s10047-017-0959-4

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