Bei schweren Infektionen mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 kann die Lunge den Körper nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgen. Im Extremfall muss man ein Beatmungsgerät verwenden oder intubieren. In vielen Fällen sei es aber ausreichend, die Funktionsfähigkeit der Lunge zu unterstützen, indem man die Patienten mit einem ausreichend starken Luftstrom mit hohem Sauerstoffgehalt versorgt, heißt es in einer Aussendung der TU Wien.
Ein einfaches Konzept dafür haben Margit Gföhler, Leiterin des Forschungsbereichs für Biomechanik und Rehabilitationstechnik, und Michael Harasek vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften (beide TU Wien, Biofluids Lab) entwickelt. Medizinisch beraten wurden sie dabei vom Beatmungsspezialisten und Intensivmediziner Alexander Aloy.
Einfache Komponenten
„Die meisten Komponenten unseres Geräts findet man in einem ganz gewöhnlichen Baumarkt“, erklärt Gföhler. Nötig ist ein ölfreier Kompressor, ein Luftfilter, die Verrohrung, ein Behälter zum Befeuchten der Luft und ein Modul mit einer Spezialmembran zum Erhöhen des Sauerstoffanteils. Diese Membran sei der einzige nicht alltägliche Bauteil, aber in der Industrie nichts Ungewöhnliches. Sie „sind kommerziell erhältlich und in ausreichender Menge verfügbar“, so Harasek.
Solche Membranen werden etwa zum Trennen von Gasen eingesetzt: „Normalerweise leitet man Luft durch eine solche Membran, um Stickstoff zu gewinnen und den Sauerstoff abzuscheiden.“ Die Wissenschaftler kehren in ihrem Konzept das Prinzip einfach um. „Wir verwenden nicht den Stickstoff, sondern den angereicherten Sauerstoff“, so Harasek. Damit werde eine Sauerstoffkonzentration von rund 40 Prozent erreicht. Die derart angereicherte Luft wird dann temperiert, befeuchtet und mit erhöhtem Druck über zwei Silikonschläuche oder einer Atemmaske in die Nase des Patienten geleitet und hilft ihm beim Atmen. Dabei kann ein einziger Kompressor sauerstoffangereicherte Atemluft für mehrere kranke Personen liefern.
Ressourcen sparen
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, betonen die Wissenschaftler. Vorteil sei auch, dass das Gerät ohne Sauerstoffflaschen auskommt. Zudem könne die Methode Ressourcen sparen, wenn mehrere Patienten mit Atemschwierigkeiten gleichzeitig versorgt werden müssen. Laut Gföhler ist es aus technischer Sicht möglich, solche Geräte in kurzer Zeit in Betrieb zu nehmen, man sei bereits mit Firmen im Gespräch, die sich für diese Technik interessieren.