Prototypen für ein an der Hochschule Kaiserslautern entwickeltes Do-it-yourself-Beatmungsgerät  Maier  HSKL
Prototypen für ein an der Hochschule Kaiserslautern entwickeltes Do-it-yourself-Beatmungsgerät Maier HSKL

Forscher der Hochschule Kaiserslautern haben zwei Prototypen für ein
kostengünstiges Beatmungsgerät entwickelt. Das Ziel: Jede und jeder mit
etwas handwerklichem Geschick soll es im Falle einer Unterversorgung von
Beatmungsgeräten mit leicht zu beschaffenden Bauteilen nach Anleitung
selbst zusammenbauen können. Nun wird das Projekt auch die Lehre
bereichern. Studierende sollen beispielsweise daran arbeiten, die ohnehin
schon geringen Kosten weiter zu senken und die Sicherheit weiter zu
erhöhen.

In der Zeit des Lockdowns wollte Prof. Dr.-Ing. Oliver Maier vom
Fachbereich Angewandte Ingenieurwissenschaften der Hochschule
Kaiserslautern ein aktuelles Entwicklungsprojekt aufsetzen. Da in den
Nachrichten immer wieder zu hören war, dass Intensivbetten mit der
Möglichkeit zur künstlichen Beatmung nicht nur in Deutschland, sondern
weltweit knapp werden können, beschloss er, mit möglichst einfachen
Mitteln ein Beatmungsgerät zu entwickeln, mit dem man bei Engpässen einen
gewissen Zeitraum überbrücken kann, bis ein vollwertiger Beatmungsplatz
wieder zur Verfügung steht. Damit es auch in ärmeren Ländern von Nutzen
sein kann, sollte es so kostengünstig wie möglich und ohne großen Aufwand
herzustellen sein.

Viele der benötigten Bauteile fand er in seinem Keller: Elektromagnetische
Ventile, Gartenschlauch, Rohrstücke, Low-Budget-Controller und manches
mehr. Bevor er aber loslegte, suchte er den Kontakt zu Kollegen aus
anderen Disziplinen und zu Ärzten aus dem Westpfalzklinikum in
Kaiserslautern und der Uniklinik Homburg, wo seine Idee offene Ohren fand.
Ein „Konsortium“ aus Medizinern und Ingenieuren wurde gebildet, um die
notwendigen Anforderungen festzulegen. Zur Einschätzung des Potentials der
verschiedenen Konzeptvarianten wurde ein dynamisches Simulationsmodell mit
der Software Matlab/Simulink aufgestellt, das es auch ermöglicht, die
Auswirkung der Änderung einzelner Parameter zu analysieren.

Nach dem Vorstellen des Projekts beim Fraunhofer-Institut für
Experimentelles Software Engineering IESE in Kaiserslautern wurde ein von
der Fraunhofer-Gesellschaft finanziertes Projekt zur Risikobewertung des
Aufbaus des Beatmungsgeräts aufgesetzt, das noch bis Ende 2020 läuft.

Die Verwendung von Beständen aus dem eigenen Haushalt und Sachspenden wie
eine Testlunge und ein Hochdruckgebläse erlaubten dem Professor für
Systemsimulation und modellbasierte Entwicklung noch während des frühen
Lockdown den ersten funktionsfähigen Prototyp zu bauen.

Basierend auf den daraus gewonnenen Erkenntnissen wurde mit Unterstützung
seiner Kollegen Prof. Dr. Lutz Gäng und Prof. Dr. Karl-Herbert Schäfer vom
Fachbereich Informatik und Mikrosystemtechnik ein zweiter, wesentlich
kompakterer Prototyp gebaut. Hier wurde beispielsweise das industrielle
Hochdruckgebläse ersetzt: „Eine einfache elektrische Pumpe, wie man sie im
Discounter für 5,99 Euro zum Aufpumpen von Luftmatratzen erhält, tut es
genauso, wie wir beim Bau festgestellt haben“, verrät Maier. Wurde der
erste Prototyp noch auf einer Schranktür als Basis gebaut, hat der zweite
nur noch die Größe eines kleinen Schuhkartons. Und Maier sieht noch mehr
Potential zur Optimierung.

Aber das sollen jetzt seine Studierenden übernehmen. Beispielsweise die
Suche nach kostengünstigeren Komponenten und Lösungsansätzen. Ein weiterer
Aspekt muss die Implementierung des von Fraunhofer ausgearbeiteten
Sicherheitskonzepts sein, was auch eine Schnittstelle zur Überwachung des
Geräts beinhalten soll. „An einem realen Projekt mit aktuellem Bezug zu
arbeiten, macht den Studierenden natürlich wesentlich mehr Spaß, als nur
in den Vorlesungen zu sitzen“, weiß der Professor, „und es bleibt
natürlich auch mehr hängen, insbesondere, wenn man das Gefühl haben kann,
mit seiner Arbeit etwas Gutes zu tun“.