Bauteile aus dem Baumarkt

TU Wien entwirft einfaches Sauerstoff-Gerät

06. April 2020, 08:30 Uhr   |  TU Wien

TU Wien entwirft einfaches Sauerstoff-Gerät
© TU Wien

Ein ölfreier Kompressor (grau), Umgebungsluft (dunkelblau), Membraneinheit (gelb), Befeuchtung und Erwärmung (lila), Stickstoff (rot), bis zu 40 % Sauerstoff angereicherte Luft (hellblau)

Gerät besteht nur aus wenigen Bauteilen und könnte in kurzer Zeit einsatzbereit sein

An der TU Wien wurde daher ein Sauerstoffgerät entwickelt, das auf einfachen,  Komponenten beruht und in wenigen Tagen fertiggestellt werden könnte. Die Luft, die von einem handelsüblichen Kompressor kommt, wird mit einer speziellen Membran mit Sauerstoff angereichert. Diese sauerstoffreiche Luft kann dann Patienten mit starken Lungenbeschwerden beim Atmen helfen.

Durch eine solche Therapie, die schon in einem frühen Stadium einer stationären Versorgung begonnen werden kann, ließe sich eine Intubation und eine Beatmung mit einem herkömmlichen Beatmungsgerät verzögern oder ganz vermeiden. Besonders dann, wenn viele Patienten mit Atemschwierigkeiten gleichzeitig versorgt werden müssen, könnte diese Methode wertvolle Ressourcen sparen helfen. Je nach eingesetzter Kompressor- und Membrantrennkapazität könnte ein einzelner Aufbau 20 Personen und mehr gleichzeitig versorgen.

Der Entwurf stammt von Prof. Margit Gföhler, Leiterin des Forschungsbereichs für Biomechanik und Rehabilitationstechnik (Institut für Konstruktionswissenschaften und Produktentwicklung, TU Wien) und Prof. Michael Harasek, der sich am Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften seit vielen Jahren mit Membrantechnologie beschäftigt. Medizinisch beraten wurden sie dabei vom Dr. Alexander Aloy (Intensivmediziner und Lektor an der TU Wien).

Mehr Sauerstoff, höherer Druck

Wenn die Lunge den Körper nicht mehr mit ausreichend viel Sauerstoff versorgen kann, dann muss sie unterstützt werden. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Im Extremfall muss man intubieren und ein Beatmungsgerät verwenden. In vielen Fällen ist es aber ausreichend, die Funktionsfähigkeit der Lunge zu unterstützen, indem man die Patient_innen mit einem ausreichend starken Luftstrom mit hohem Sauerstoffgehalt versorgt. Genau das lässt sich mit einem relativ einfachen Konzept erreichen.

»Die meisten Komponenten unseres Geräts findet man in einem ganz gewöhnlichen Baumarkt«, sagt Margit Gföhler. Nötig ist ein ölfreier Kompressor, ein Luftfilter, die Verrohrung und ein Behälter zum Befeuchten der Luft – und ein Modul mit einer Spezialmembran zum Erhöhen des Sauerstoffanteils. Die Membran sei das einzige nicht ganz alltägliche Bauteil – aber auch diese Membranen sind in der Industrie heute nichts Ungewöhnliches, sie sind kommerziell erhältlich und in ausreichender Menge verfügbar.

Sauerstoff von Stickstoff trennen

Normalerweise leitet man Luft durch eine solche Membran, um Stickstoff zu gewinnen und den Sauerstoff abzuscheiden. »Wir müssen dieses Prinzip hier einfach nur umkehren: Wir verwenden nicht den Stickstoff, sondern den angereicherten Sauerstoff«, so Harasek Man erreicht so eine Sauerstoffkonzentration von ca. 40 %.

Die Luft wird dann temperiert und befeuchtet und mit erhöhtem Druck über zwei Silikonschläuche oder einer Atemmaske in die Nase des Patienten oder der Patientin geleitet. Ein einziger Kompressor kann sauerstoffangereicherte Atemluft für mehrere kranke Personen liefern. Ein entscheidender Vorteil des Geräts ist zudem, dass es ohne Sauerstoffflaschen auskommt – der Sauerstoff kommt einfach aus der Umgebungsluft. (me)

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