Integration of Compliance Chambers into Diaphragm Displacement Pump to Double the Pumping Flow of Pediatric Paracorporeal Pulsatile Ventricular Assist Device

将顺应室集成到隔膜排量泵中,使儿科体外脉动心室辅助装置的泵流量加倍

基本信息

  • 批准号:
    10761399
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.59万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-10 至 2025-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The paracorporeal Berlin Heart EXCOR is the only FDA-approved ventricular assist device (VAD) for pediatric patients. This pulsatile diaphragm displacement pump (DDP) is small/light weight to facilitate pediatric patient ambulation. However, EXCOR efficiency is only 50% since it withdraws and pumps blood at different times (interrupted pulsatile flow). This generates a high peak blood flow rate, which may cause blood damage. A paracorporeal continuous flow PediMag VAD has also been used in smaller children. This centrifugal pump is highly efficient due to the constant flow through the drainage/infusion cannulas, but the PediMag pump head must be attached to a bulky/heavy motor, which hinders ambulation. We previously developed a transapical to aorta (TAA) double lumen cannula (DLC) for a minimally invasive ambulatory LVAD, which showed excellent 96 hr performance/hemocompatibility in neonate lambs. Our ultimate goal is to develop an efficient, minimally invasive, paracorporeal LVAD system for pediatric patients, which combines the small size/weight (ambulation potential) of current interrupted pulsatile flow pump (e.g EXCOR) and the current high efficiency of a continuous flow pump (e.g PediMag). The enabling technology is a compliant diaphragm displacement pump (cDDP), which has compliance chambers integrated into the drainage and infusion outlets to double blood flow. The cDDP will be high performing due to: 1) noninterrupted/continuous blood flow; 2) infusion/drainage compliance chambers that decrease cDDP afterload/increase cDDP preload. The lower peak drainage/infusion flow of the cDDP will also reduce blood trauma. Preliminary data showed that adding compliance chambers increased pumping flow from 1.1 to 2.6 L/min and decreased peak flow rate. The Phase I SBIR objective is to design and fabricate a cDDP working prototype with optimal compliance chambers size. This cDDP will be tested in lambs with our previously developed TAA DLC. Specific Aim 1: To design, fabricate, and bench test a cDDP. Compliance chambers will be integrated into the cDDP drainage and infusion outlets. The cDDP will be made of polycarbonate housing with a polyurethane diaphragm in the middle. A tricuspid valve will connect the cDDP housing to the two small silicone compliance chambers. The final prototype will be tested for 1 week in a 37% glycerin mock loop for performance/reliability/durability. Specific Aim 2: To test the cDDP working prototype in lambs. The cDDP will be combined with the TAA DLC to form a less invasive, ambulatory LVAD, which will be tested in 10-15 kg lambs (n=9) to evaluate 6 hr performance/reliability and initial biocompatibility. Prototype design/fabrication/bench testing will be done at W-Z Biotech, and the lamb studies will be done at the University of Kentucky. Rather than fine-tuning existing technology, our cDDP is a novel invention, which will enable a pulsatile paracorporeal VAD with doubled efficiency. This technology can also be used in adults and may significantly impact cardiogenic shock/bridge to heart transplant management.
柏林多人心脏的excor是唯一的FDA批准心室辅助装置(VAD) 小儿患者。这种脉动隔膜位移泵(DDP)很小/轻巧,可促进小儿 病人的行动。但是,Excor效率仅为50%,因为它会退出并在不同的 时间(脉冲流中断)。这会产生高峰值流量,这可能会导致血液损伤。 较小的儿童也已使用了型体体连续流pedimag VAD。这个离心泵 由于恒定流经排水/输注插管的恒定流动,效率很高,但是Pedimag泵头 必须附着在笨重/重型电机上,这会阻碍行动。我们以前开发了一种经济 主动脉(TAA)双管子套管(DLC),用于微创的非卧床LVAD,显示出极好的 新生儿羔羊中的96个小时性能/血流相容性。我们的最终目标是开发一个有效的,最小的 针对小儿患者的侵入性,型体体LVAD系统,结合了较小的体重/体重 电流中断的脉冲流动泵(例如Excor)和A的电流高效率 连续流动泵(例如pedimag)。促成技术是符合符合的膜片位移泵 (CDDP),其合规室集成到排水和输液出口中,以双流动流动。 由于:1)非中断/连续的血流,CDDP的性能很高; 2)输液/排水 降低CDDP后载/增加CDDP预紧盘的合规室。较低的峰值排水/输液 CDDP的流量也会减少血液创伤。初步数据表明,添加合规室 泵送流量从1.1增加到2.6 l/min,峰值流速降低。 I阶段SBIR目标是 设计和制造具有最佳合规室尺寸的CDDP工作原型。这个CDDP将是 用我们先前开发的TAA DLC在羔羊中测试。特定目的1:设计,捏造和长凳 测试CDDP。合规室将集成到CDDP排水和输液出口中。 CDDP 将由中间有聚氨酯隔膜的聚碳酸酯外壳制成。三尖瓣会 将CDDP外壳连接到两个小硅酮合规室。最终原型将进行测试 在37%的甘油模拟环中进行1周的性能/可靠性/耐用性。特定目标2:测试CDDP 羔羊的工作原型。 CDDP将与TAA DLC结合起来,形成较小的侵入性, 卧床LVAD,将在10-15千克羔羊(n = 9)中进行测试,以评估6个小时的性能/可靠性和 初始生物相容性。原型设计/制造/台式测试将在W-Z Biotech和羔羊上进行 研究将在肯塔基大学进行。我们的CDDP不是微调现有技术,而是 新颖的发明,这将使效率增加一倍的脉动parac体体VAD。这项技术可以 还可以在成人中使用,并可能会显着影响心脏源性休克/桥梁对心脏移植管理。

项目成果

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