Eine Beatmungspumpe besteht aus diesen 3D-Druckteilen und Zubehör. (Bildquelle: RWTH)

Eine Beatmungspumpe besteht aus diesen 3D-Druckteilen und Zubehör. (Bildquelle: RWTH)

Das Gerät soll Patienten im Extremfall beatmen und retten können, ausschließlich falls die akuten Infektionen von Covid 19 die Kapazitäten der vorhandenen medizinischen Beatmungsgeräte übersteigen. Das Gerät bedient die weit verbreiteten, manuellen Beatmungsbeutel, auch „Ambubeutel“ genannt, automatisch.

Bei dem hier dargestellten Projekt handelt es sich nicht um zugelassene Medizinprodukte. Entsprechend derzeit geltender Bestimmungen dürfen die dargestellten Beatmungshilfen nicht am Menschen eingesetzt werden. In diesem Forschungsprojekt geht es vielmehr darum, frühzeitig über mögliche, realisierbare Hilfen für den absoluten Ernstfall nachzudenken. Bei den dargestellten Beatmungspumpen handelt es sich um Prototypen, die gerade sehr schnell weiterentwickelt werden.

Antrieb für Beatmungsbeutel

Das Gerät ist nicht als Medizingerät konzipiert. Es ist nicht gewollt und auch nicht sicher, das Gerät ohne strikte Beaufsichtigung laufen zu lassen. Es soll zum Einsatz kommen, wenn die einzige Alternative das manuelle Betreiben von Beatmungsbeuteln wäre.

Die Hauptkomponenten der Beatmungspumpe sind 3D-Druckteile, ein Beatmungsbeutel und ein Elektromotor. Zur Komplettierung sind noch Zubehörteile wie Schrauben notwendig und im Betrieb ist die Versorgung mit Strom notwendig. Die Bauanleitung ist über das Internet als Open Source öffentlich zugänglich. Die Teile können dezentral mit einem Standard-FDM 3D-Drucker (Bauplatte 20 x 20 cm, 250 g Filament) hergestellt und das Gerät laut RWTH selbstständig an einem Tag gebaut werden. Innerhalb kurzer Zeit könnten so sehr viele Geräte produziert werden.

Stand des Projekts

Schema des vereinfachten 3D-druckbaren Beatmungsgeräts

Schema des vereinfachten 3D-druckbaren Beatmungsgeräts. (Bildquelle: IRT)

Es werden derzeit zwei unterschiedliche Konzepte parallel verfolgt. Beide Konzepte sollen ein einstellbares Atemvolumen, das sogenannte Tidal-Volumen, und eine variable Atemfrequenz erlauben. Über den Beatmungsbeutel ist die zusätzliche Gabe von Sauerstoff möglich.

Konzept 1

Dieses Konzept nutzt als Antrieb einen Gleichstrom-Getriebemotor mit konstanter Drehzahl. Es benötigt nur sehr einfache Elektronik und keine spezielle Regelung, also „switch on and go“. Das Betätigen des Beutels erfolgt über eine 3D-Druck-Mechanik. Die Anpassung des Atemvolumens erfolgt durch Verstellen der Mechanik.

Konzept 2

Konzept 2 nutzt als Antrieb einen Servomotor oder Schrittmotor. Dieses Konzept benötigt eine leicht aufwendigere Elektronik für die Regelung des Motors, dafür jedoch nur sehr wenige mechanische Teile. Die Funktion kann über ein Smartphone angepasst werden.

Die ersten Prototypen wurden bereits realisiert und werden derzeit mit einer Testlunge, der Aerotube, evaluiert und verbessert. Gleichzeitig wird eine Homepage aufgebaut mit Nachbauanleitungen und allen notwendigen Dateien zum Drucken der Teile. (sf)