Beatmungssysteme auf dem Prüfstand

Im Zuge der Coronakrise ist weltweit die Nachfrage nach Beatmungsger?ten gestiegen. Etliche Hersteller arbeiten deshalb fieberhaft an der Entwicklung neuer Beatmungssysteme, die in erster Linie den L?ndern zugutekommen sollen, die sich teure Hightech-Ger?te nicht leisten k?nnen.

Doch ganz so einfach ist das nicht. Ehe solche Systeme im industriellen Massstab produziert werden k?nnen, bedarf es standardisierter Tests. Und weil auch an der ETH Z¨¹rich zurzeit ein Beatmungsger?t in Entwicklung steht, haben Forschende der Professur f¨¹r Produktentwicklung und Ingenieurdesign einen Pr¨¹fstand aufgebaut, mit dem sie verschiedenste Beatmungssysteme eingehend untersuchen k?nnen.

?Unsere Tests sind standardisiert, und wir testen die Beatmungsger?te den Normen entsprechend?, sagt Gruppenleiterin Marianne Schmid Daners. Die Hersteller von Beatmungsger?ten k?nnten damit also bereits w?hrend der Entwicklung ihre Systeme laufend testen.

Lungen von Erkrankten abbilden

In ihrem Pr¨¹fstand setzen Schmid Daners und ihr Team einen Dummy-Kopf und eine mechanische Lunge (?Testchest?) ein. Beides sind Leihgaben des Simulationszentrums des Universit?tsspitals Z¨¹rich. Der ?Testchest? dient normalerweise zur Schulung von Spitalpersonal. Die ETH-Forschenden nutzen ihn nun daf¨¹r, um die Verh?ltnisse der Lunge realistisch abzubilden und dabei die Dr¨¹cke in der Lunge und im Beatmungsger?t als auch das Beatmungsvolumen zu messen.

Dem ?Testchest? ist ein Computermodell hinterlegt, mit dem die Forschenden entsprechende Lungencharakteristiken und Atmungseigenschaften der Erkrankten abbilden k?nnen, wie zum Beispiel im Fall einer Covid-19 Erkrankung. Mit dem Dummy-Kopf k?nnen die ETH-Forschenden kontrollieren, ob die Atemmasken sitzen. Zus?tzlich m¨¹ssen bei der Pr¨¹fung das gesamte System, Beatmung und deren vorgesehene Verbindungen getestet werden.

Testen k?nnen die Forschenden alle m?glichen Systeme, unabh?ngig davon, ob sie von kommerziellen Anbietern, aus Forschungslaboren oder von Privatpersonen stammen. Gepr¨¹ft werden unter anderem der Druck, den ein Beatmungsger?t aufbauen kann, das Atemvolumen oder die Sauerstoffzufuhr in die Lunge.

Drei Systeme getestet

Auf ihrem Pr¨¹fstand haben die Ingenieurinnen und Ingenieure bisher drei verschiedene Beatmungssysteme getestet. Zwei stammen von externen Firmen und eines von einer Forschungsgruppe um ETH-Professorin Kristina Shea. Dieses Projekt war auch der Ausl?ser f¨¹r das Bereitstellen eines Pr¨¹fstands. Marianne Schmid Daners ist in beide Projekte involviert. Das Team entwickelt zurzeit ein einfaches, kosteng¨¹nstiges Beatmungsger?t, das in Notfallsituationen eingesetzt werden kann. (vgl. ETH-News vom 12.05.2020)

Entstanden ist das Pr¨¹fstand-Projekt im Rahmen der ?helpfulETH?-Initiative des ETH-Rats. ?Der Pr¨¹fstand steht bis auf Weiteres zum Testen von neuartigen Beatmungssystemen zur Verf¨¹gung?, betont Schmid Daners.