Fluidik-Komponenten

Robuste Beatmungsgeräte für den weltweiten Einsatz

Robuste Beatmungsgeräte für den weltweiten Einsatz

Robuste Beatmungsgeräte für den weltweiten Einsatz

Robuste Beatmungsgeräte für den weltweiten Einsatz

Robuste Beatmungsgeräte für den weltweiten Einsatz

Als im März 2020 die Covid-19-Pandemie an Fahrt aufnahm, war schnell klar, dass mehr Beatmungsgeräte gebraucht wurden. Aber nicht nur das, sie sollten auch möglichst robust sowie einfach zu warten und zu bedienen sein, weil – vor allem beim weltweiten Einsatz – nicht überall hochqualifiziertes Wartungspersonal vor Ort sein kann. Das Ingolstädter Unternehmen trimatec (vgl. Firmenkasten) hat darauf mit einer innovativen Lösung reagiert: Einem robusten, mobilen Beatmungsgerät für den intensivmedizinischen Einsatz, das durchweg aus hochverfügbaren Industriebauteilen besteht, und das ohne Abstriche bei der Funktionalität. Das innovative Gerät ist zur Behandlung schwerkranker Patienten während allen Phasen eines schweren Lungenversagens (ARDS) geeignet.

Das von trimatec entwickelte Beatmungsgerät LifesafAIR sieht zwar anders aus als die herkömmlichen, in Intensivstationen eingesetzten Systeme, ist aber keineswegs nur für den Notfall eine ernstzunehmende Alternative. Es wurde im März 2020 bedingt durch die Corona-Pandemie gemeinsam mit diversen Spezialisten aus Medizin, Medizintechnik, Softwareentwicklung und Qualitätsmanagement mithilfe eines agilen Projektmanagements in Rekordzeit entwickelt. Aktuell befindet es sich im Konformitäts-Bewertungsverfahren, die CE-Zertifizierung nach Medizinprodukte-Verordnung (EU) 2017/745 wird demnächst erwartet.

Es eignet sich für die invasive Beatmung über einen Tubus (druck- oder volumenkontrolliert) mit oder ohne Unterstützung der Spontanatmung. Es kann aber auch zur nichtinvasiven Beatmung mit Maske oder Nasenbrille eingesetzt werden. Zusätzlich ist auch eine High-Flow-Sauerstofftherapie möglich. Dabei ist das Gerät einfach zu bedienen und extrem robust, kann also auch extremen Klimabedingungen standhalten. Ein effizientes Batteriesystem ermöglicht einen Betrieb ohne Stromversorgung, optional auch für mehr als zwei Stunden.

Einfache Wartung und unproblematische Ersatzteilversorgung

„Das Herzstück unseres Beatmungsgeräts vereint das Wissen und die Erfahrung aus Jahrzehnten deutscher Ingenieurskunst“, berichtet Lothar Schmidmayr, Geschäftsführender Gesellschafter bei trimatec. Gleichzeitig betont er die Besonderheit: „Wir haben bei unserer Entwicklung nur Komponenten verwendet, die auch in unzähligen Hightech-Maschinen der internationalen Industrie erfolgreich eingesetzt werden und ihre Zuverlässigkeit bewiesen haben.“

Dank der Verwendung von Industriebauteilen und Verzicht auf Sonderteile ist eine simple Wartung und unproblematische Ersatzteilversorgung gewährleistet. Durch die patentierte, für Beatmungsgeräte völlig neuen Bauweise sind alle Bauteile einfach und schnell zugänglich. Im Fall der Fälle kann jeder Mechaniker überall auf der Welt Wartungsarbeiten durchführen und das Gerät muss nicht mit dem Flugzeug für den Service zum Hersteller transportiert werden.

Lothar Schmidmayr ergänzt: „Außerdem lassen sich auch größere Stückzahlen innerhalb kurzer Zeit fertigen, da die Komponenten schnell verfügbar sind.“ Ein wesentlicher Vorteil sei auch, dass der LifesafAIR ohne Verbrauchsmaterialien auskommt. Es gibt beispielsweise im Bereich der Ausatmung keine Kartuschen, die nach einer Behandlung entsorgt und durch neue ersetzt werden müssen. Alle Teile, die mit dem Atem des Patienten in Berührung kommen, können stattdessen einfach ausgebaut, im Autoklaven sterilisiert und garantierte 50-mal wiederverwendet werden.

Unbürokratische Kooperation und schnelle Lieferung

„Um unser Projekt schnellstmöglich starten zu können, brauchten wir von Beginn an die Unterstützung der Industrie, nur so konnten wir die geeigneten Komponenten finden“, erinnert sich Richard Martin, ebenfalls Geschäftsführender Gesellschafter. „Für die in unserem Beatmungsgerät verbaute Fluidik, fanden wir bei Bürkert Fluid Control Systems den richtigen Partner, der uns pragmatisch, ganz unbürokratisch und sehr kompetent unterstützt hat.“ In dem breit aufgestellten Produktportfolio gab es nicht nur alle benötigten Fluidik-Komponenten, sondern die Teile für die Bemusterung waren sehr viel schneller verfügbar, als das bei anderen Herstellern üblich ist. Zudem zeichnete sich die Zusammenarbeit von Anfang an durch Flexibilität und gegenseitiges Vertrauen aus. So konnten bereits nach wenigen Tagen die Dauertests mit dem Prototyp des Beatmungsgeräts starten.

In jedem Beatmungsgerät ist jeweils ein Massendurchflussmesser (MFM) eingesetzt, der die Zusammensetzung des Sauerstoff-Luft-Gemischs misst. Zwei Proportionalventile (Bild 5) sorgen für die exakte Dosierung der Sauerstoff-Luft-Mischung, zwei weitere regeln am Auslass noch einmal die Luftzufuhr beim Einatmen bzw. den Abluftstrom beim Ausatmen. Die Dosierung ist dabei immer abhängig vom Lungenvolumen des Patienten. Die Lunge darf nicht überfüllt werden, es muss aber gleichzeitig auch sichergestellt sein, dass genug Sauerstoff ankommt und die Lunge wieder entleert wird. Als zusätzliche Sicherheit sind deshalb am Einlass des Sauerstoff-Luft-Gemischs und bei der Abluft zwei Magnetventile (Auf-/Zu) angebracht. „Die Fluidik-Komponenten sind biokompatibel und werden in Sauerstoffausführung geliefert“, ergänzt Lothar Schmidmayr.

Präzision und Schnelligkeit

Bei der Intensivmedizinischen Beatmung sind Präzision, kurze Reaktionszeiten und höchste Zuverlässigkeit aller eingesetzten Komponenten unabdingbar. Auch hier können der Massendurchflussmesser und die Ventile punkten. Beim Einsatz auf Neonatalstationen beispielsweise gilt es, die kleinen Patienten bis zu 80-mal pro Minute mit präzise dosierter Beatmung zu versorgen. Der LifesafAIR wäre grundsätzlich von seinen Leistungsdaten in der Lage, auch im Neonatalbereich zu arbeiten. Die Zulassung ist jedoch vorerst im „Intended Use“ für Patienten ab 10 kg und ab einem Alter von 2 Jahren beantragt.

Die in den Massendurchflussmessern verwendeten thermischen MEMS-Sensoren bieten eine hohe Mess- und Wiederholgenauigkeit. Da die Sensoren direkt im Gasstrom messen, sind die Reaktionszeiten ausgesprochen kurz, was die Regelung bzw. Messung sehr genau macht. Das thermische Messprinzip arbeitet unabhängig von Druck- und Temperaturschwankungen. Sensor und Proportionalventile sind zudem bewährte Eigenentwicklungen aus dem Hause Bürkert und perfekt aufeinander abgestimmt. Die direktwirkenden Proportionalventile sind dichtschließend, sehr reaktionsschnell, mit integrierter Absperrfunktion und der Betätigungsanker ist reibungsfrei gelagert. Letzteres führt zu einem besonders präzisen Stellverhalten in einem hohen Stellbereich. Die industriebewährten Fluidik-Komponenten tragen damit wesentlich dazu bei Menschenleben zu retten und das ganz sicher nicht nur in Pandemiezeiten.

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