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COVID Sauerstoffanreicherung

COVID-19: TU Wien entwickelt einfaches Sauerstoffgerät

Es besteht aus nur wenigen einfachen Teilen und könnte in kurzer Zeit einsatzbereit sein: Ein neuartiges Sauerstoffgerät soll COVID-19-Patienten beim Atmen helfen. Eines der größten Probleme im Zusammenhang mit der COVID 19-Epidemie: Auf Intensivstationen gibt es nur eine begrenzte Anzahl von Beatmungsgeräten. An der TU Wien wurde daher ein Sauerstoffgerät entwickelt, das auf einfachen, zugelassenen und getesteten Komponenten basiert und in wenigen Tagen zusammengebaut werden kann. Die Luft, die aus einem handelsüblichen Kompressor stammt, wird mit einer speziellen Membran mit Sauerstoff angereichert. Diese sauerstoffreiche Luft kann dann Patienten mit stark betroffenen Lungen beim Atmen helfen.

Eine solche Therapie, die in einem frühen Stadium der stationären Versorgung begonnen werden kann, könnte die Intubation und Beatmung mit einem herkömmlichen Beatmungsgerät verzögern oder vollständig vermeiden. Diese Methode könnte helfen, wertvolle Ressourcen zu sparen, insbesondere wenn viele Patienten mit Atembeschwerden gleichzeitig versorgt werden müssen. Abhängig von der verwendeten Kompressor- und Membrantrennkapazität kann ein einzelnes Gerät 20 oder mehr Personen gleichzeitig versorgen.

Mehr Sauerstoff, höherer Druck.

Das Design für das neuartige Sauerstoffgerät stammt von Prof. Margit Gföhler, Leiterin der Forschungseinheit für Biomechanik und Rehabilitationstechnik (Institut für Ingenieurdesign und Produkt-entwicklung, TU Wien) und Prof. Michael Harasek beschäftigt sich am Institut für Chemie-, Umwelt- und Biowissenschaftstechnik seit vielen Jahren mit Membrantechnologie. Sie wurden vom Facharzt für Atemwegsmedizin Dr. Alexander Aloy (Intensivarzt und Dozent an der TU Wien) medizinisch beraten.

Wenn die Lunge den Körper nicht mehr mit ausreichend Sauerstoff versorgen kann, ist Unterstützung erforderlich. Es gibt verschiedene Möglichkeiten. In extremen Fällen ist die Intubation und Verwendung eines Beatmungsgeräts erforderlich. In vielen Fällen reicht es jedoch aus, die Lungenfunktion zu unterstützen, indem dem Patienten ein ausreichend starker Luftstrom mit einem hohen Sauerstoffgehalt zur Verfügung gestellt wird. Genau das kann mit einem relativ einfachen Konzept erreicht werden.

“Die meisten Komponenten unseres Geräts befinden sich in einem normalen Baumarkt”, sagt Margit Gföhler. Sie benötigen einen ölfreien Kompressor, einen Luftfilter, die Rohrleitungen und einen Behälter, um die Luft zu befeuchten – und ein Modul mit einer speziellen Membran, um den Sauerstoffgehalt zu erhöhen. “Diese Membran ist die einzige Komponente, die nicht so häufig vorkommt – aber diese Membranen sind auch heute in der Industrie nicht ungewöhnlich, sie sind in ausreichenden Mengen im Handel erhältlich”, ist Michael Harasek überzeugt.

Membrantechnologie: Trennung von Sauerstoff und Stickstoff

Harasek arbeitet seit langem an Membrantechnologien zur Trennung von Gasen: „Normalerweise wird Luft durch eine solche Membran geleitet, um Stickstoff zu erhalten und den Sauerstoff abzutrennen. Dies ist eine seit langem bekannte Technik. Wir müssen dieses Prinzip hier nur umkehren: Wir verwenden keinen Stickstoff, sondern den angereicherten Sauerstoff. “ Auf diese Weise wird eine Sauerstoffkonzentration von ca. 40% wird erreicht. Der Sauerstoffstrom kann für den Patienten variabel auf bis zu 60 l / min eingestellt werden. Ein übermäßiger Sauerstofffluss aufgrund möglicher Aerosolbildung sollte jedoch vermieden werden. Das Ziel-SpO2 sollte (gemäß einer Empfehlung des Robert Koch-Instituts vom März 2010)> 90% bei Erwachsenen und 92 bis 95% bei schwangeren Frauen sein (WHO-Richtlinien). Die Luft wird dann thermostatisiert und befeuchtet und mit erhöhtem Druck über zwei Silikonschläuche oder eine Atemmaske in die Nase des Patienten geleitet. Ein einzelner Kompressor kann mehrere COVID-19-Personen, die eine Behandlung mit sauerstoffangereicherter Luft benötigen, mit Sauerstoff angereicherte Atemluft versorgen.

Ein wesentlicher Vorteil des Gerätes ist, dass es keine Sauerstoffflaschen benötigt – der Sauerstoff kommt einfach aus der Umgebungsluft. „Dies ist wichtig, da es für das Krankenhauspersonal sehr schwierig ist, immer im Auge zu behalten, welche Sauerstoffflaschen ausgetauscht werden müssen. Die Versorgung mit einer ausreichenden Anzahl von Sauerstoffflaschen kann ebenfalls schwierig sein “, sagt Michael Harasek.

“Wir sprechen bereits mit Unternehmen, die an dieser Technologie interessiert sind”, sagt Margit Gföhler. “Aus unserer Sicht ist es technisch möglich, solche Geräte in kurzer Zeit in Betrieb zu nehmen, wenn dies erforderlich sein sollte und die derzeit in Krankenhäusern verfügbaren Technologien nicht mehr ausreichen.”

Das Gerät ist neu, aber der Effekt ist eine medizinisch anerkannte Maßnahme: “Wir wissen, dass das Hinzufügen von sauerstoff-angereicherter Luft für COVID-19-Patienten mit Atemproblemen sehr hilfreich sein kann”, sagt Univ.Doz. Dr. Alexander Aloy.