Beatmung | Die Gaszufuhr im CPAP-Gerät regelt ein speziell entwickelter Gasmischer, in dem mit Fluidtechnik-Knowhow die medizinischen Anforderungen erreicht werden. Da der Mischer modular aufgebaut ist, eignet er sich auch für andere Geräte.
Sascha KlebulaBürkert Fluid Control Systems, Ingelfingen
Manchmal muss die Atmung Neugeborener intensivmedizinisch unterstützt werden. Ist eine Spontanatmung vorhanden, gilt die CPAP-Therapie als Mittel der Wahl. Die Abkürzung steht für Continuous Positive Airway Pressure, also einen ständigen positiven Atemwegsdruck, der ohne Tubus die Atemarbeit unterstützt, eine optimale Sauerstoffzufuhr sichert und die erforderliche Muskulatur trainiert. Dafür werden zunehmend autark arbeitende Geräte eingesetzt, die ohne zentrale Gasversorgung auskommen und auch keinen Kompressor benötigen. Eine wichtige Rolle bei der Entwicklung solcher Geräte spielt ein elektronischer Gasmischer mit hochpräzisen Proportionalventilen, der die Sauerstoffkonzentration und Durchflussmenge dynamisch und sehr genau regelt.
Der Münchner Medizingerätehersteller Medin Medical Innovations GmbH entwickelt und vertreibt solche CPAP-Systeme. Eingesetzt werden sie im Kreißsaal, während des Transportes im Krankenwagen sowie auf der Intensivstation. Dafür arbeiten die Münchner Spezialisten seit vielen Jahren mit Bürkert zusammen. Das jüngste Ergebnis der Zusammenarbeit ist das kompakte CPAP-System Medin CNT, das gut zu transportieren ist.
Das Herzstück des neuen Beatmungsgeräts ist der elektronische Gasmischer. Darin haben die Ingenieure des Bürkert-Segments Micro das umgesetzt, was der Medizingerätehersteller für die intensivmedizinische Unterstützung der Atmung von Frühgeborenen vorgab. Das Ergebnis ist ein kompakter Steuer-Block mit zuverlässiger Systemtechnik. „Die Einheit besteht aus Ventilen, Sensoren und Elektronik plus Software“, erläutert Paul Schmitgen, Technischer Leiter und Marketingleiter bei Medin Medical Innovations. „Sie regelt die Sauerstoffkonzentration sowie die gewünschte Durchflussmenge schnell und präzise.“ Bei Bedarf lasse sich der Durchfluss oszillierend oder mit zwei unterschiedlichen Druckniveaus regeln.
Damit kann ein Neugeborenes mit wechselnden Frequenzen zwischen 5 und 20 Hz beatmet werden, um beispielsweise die CO2-Auswaschung aus dem Blut zu erhöhen. Mit einem höheren Druckniveau von typischerweise 2 mbar im Vergleich zum Basisdrucklevel lassen sich die Lungen kurzzeitig stärker blähen, was den Anreiz für die Eigenatmung verstärkt. „Dabei kann das Gerät automatisch ohne weiteres Zubehör auf Apnoephasen reagieren und zur Stimulation der Eigenatmung eine nicht-invasive Oszillationstherapie anbieten“, ergänzt Paul Schmitgen.
Eine technische Herausforderung bei der Entwicklung war das präzise Erfassen und Regeln der Gasvolumina, -konzentrationen und -drücke. Diese muss das Gerät auf die Bedürfnisse der Babys abstimmen. Hierfür leisten die 2/2-Wege-Proportionalventile von Bürkert einen wichtigen Beitrag. Sie arbeiten mit einer Wiederholgenauigkeit von ± 0,25 %. Das ist viel genauer als medizinisch erforderlich: Bei einer Fördermenge bis 20 l Luft pro Minute wäre ± 2 % Abweichung ausreichend.
Da der Gasmischer modular aufgebaut ist, kann er in anderen Beatmungslösungen verwendet werden. So arbeitet die Freiburger Resuscitec GmbH mit Medin zusammen, um die Gasmisch-Einheit in der Notfallversorgung einzusetzen. Ein weiteres Zukunftsthema ist die Interoperabilität medizinischer Geräte im Hinblick auf Patientenmanagementsysteme. „Auch hier werden wir unser Know-how einbringen, das wir im Zusammenhang mit Industrie 4.0 in der Gerätekommunikation sammeln“, erläutert Maik Lösel, Segment Manager Gas bei Bürkert. Wichtig sei hier beispielsweise die DIN EN 80001, die Medizinische Netzwerke definiert. ■
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