Die sichere und effiziente Sauerstoffversorgung von Patienten.

Beutelventilmasken, auch Ambu-Beutel (künstliche Handbeatmungsgeräte) genannt, werden verwendet, um Patienten, die nicht selbst atmen, Sauerstoff zuzuführen. Doch obwohl sie viele Leben gerettet haben, sind sie für die Behandlung von Patienten mit dem COVID-19-Coronavirus nicht gut geeignet.

Der größte Nachteil der Maske besteht darin, dass sie manuell zusammengedrückt werden muss, um Sauerstoff in die Lunge zu drücken. Dies funktioniert für kurze Zeiträume, jedoch nicht für die Langzeitpflege. Es kann auch unterschiedliche Mengen an Sauerstoff in die Lunge befördern und der Patient muss zunächst stabilisiert werden, bevor ihm Sauerstoff verabreicht wird.

Nachdem sich ein Team von Ingenieuren bei Tolomatic Open-Source-Designs für Notfallbeatmungsgeräte angesehen hatte, kam es zusammen und entwickelte einige neue Ideen für den Bau von Beatmungsgeräten aus Ambu-Beuteln. Innerhalb einer Woche hatte das Team zwei Designs entwickelt, die die schraubengetriebenen elektrischen Aktuatoren des Unternehmens nutzen. Die Designs automatisieren die Steuerung des Luftvolumens und der Häufigkeit, mit der es den Patienten zugeführt wird – eine deutliche Verbesserung gegenüber manuell betriebenen Ambulanzbeuteln.

Unser Ansatz bestand darin, einen traditionell manuellen Prozess mithilfe elektrischer Linearantriebe zu automatisieren und sicherzustellen, dass die Patienten tage- oder wochenlang weiterhin Luft bekommen. Die Aktuatoren steuern die Geschwindigkeit, Frequenz und Hublänge der Abwärtsbewegung; wie lange pausieren soll; und dann die Geschwindigkeit, Frequenz und Hublänge der Rückbewegung.

Die Aktuatoren geben Ärzten und Pflegekräften die vollständige Kontrolle über den Sauerstofffluss in die Lunge des Patienten, im Gegensatz zu traditionelleren Nocken- oder Pneumatikzylindern, die wir bei anderen Open-Source-Designs gesehen haben. Unabhängig davon, ob der Patient jung, alt, groß oder klein ist, können sie einstellen, wie viel Luft und wie oft sie dem Patienten zugeführt wird.

Wir verwenden entweder einen elektrischen Stangenantrieb oder einen stangenlosen elektrischen Antrieb. Bei beiden handelt es sich um schraubengetriebene Linearantriebe, die die Drehkraft eines Servomotors in eine lineare Bewegung umwandeln. Aktuatoren vom Stangentyp verfügen über eine Stange, die aus dem Hauptkörper des Aktuators heraus- und eingefahren werden kann. Bei stangenlosen Antrieben fehlt die Stange. Stattdessen ist der Hub bzw. Hub im Aktuator enthalten. Für diese Anwendung benötigt der Stangenaktuator ein Gehäuse zur Aufnahme des Ambulanzbeutels und der Aktuator wird am Gehäuse befestigt. Der stangenlose Aktuator ist kompakter und kann den Ambu-Beutel in seinen Schienen halten und komprimieren.

Die optimale Hublänge für beide Prototypen beträgt 2,5 Zoll, mit einer Mindestkraft von 25 Pfund an der Abtriebswelle. Beide sind für eine Kraft von mindestens 100 Pfund ausgelegt. Die Konfiguration des Direktantriebsmotors (oder Inline-Motors) vereinfacht das Design und senkt die Kosten. Durch die Ergänzung des Designs durch ein Getriebe wäre eine größere Vielfalt an Motoren möglich.

Diese neuen Designs scheinen eine Verbesserung gegenüber Ambu-Beutel-Modifikationen zu sein, bei denen der Prozess mithilfe einer einseitigen Nockensteuerung oder eines pneumatischen Aktuators automatisiert wurde. Damit können Mitarbeiter im Gesundheitswesen nicht die Hublänge, sondern nur die Atemfrequenz anpassen. Dadurch wird allen Patienten das gleiche Volumen zugeführt und das resultierende Bewegungsprofil ähnelt nicht einem typischen Atemzyklus.

Linearantriebe hingegen können schnell beschleunigen und die Geschwindigkeit über eine bestimmte Distanz beibehalten, wodurch kontinuierlichere Luftmengen pro Kompression und ein typischerer Atemzyklus bereitgestellt werden. Durch die vollständige Bewegungssteuerung durch einen Linearantrieb können die Luftmengen auch an das Alter, die Größe oder die aktuellen Bedürfnisse des Patienten angepasst werden.

Die Designs bieten eine zuverlässige Langzeitleistung und ermöglichen die Hinzufügung von Alarmen bei Motorfehlern und Sensoren zur Überwachung der Luftstrommenge und -qualität.

Wir sind kein Hersteller medizinischer Geräte und dieses Design wurde von keiner Aufsichtsbehörde genehmigt. Allerdings beschränken diese Konzepte den Patientenkontakt auf den des bereits zugelassenen Ambu-Beutels. Unser Ziel ist es, mit anderen Partnern in Kontakt zu treten, Interesse zu wecken und zu besprechen, wie wir gemeinsam an einem genehmigten Design arbeiten können, das medizinischem Personal dabei hilft, Leben zu retten.

Bisher haben wir mit mehreren Unternehmen gesprochen, die andere Konzeptentwürfe verfolgen, und sind an den zusätzlichen Vorteilen interessiert, die eine elektrische Betätigung bieten würde. Unser Unternehmen ist bereit, sein Fachwissen im Bereich Bewegungssteuerung anzubieten, um bei der Lösung dieser kritischen Herausforderungen zu helfen. Unternehmen sollten sich für Unterstützung bei ihren Anträgen an uns wenden.