Beatmung: Simple Erfindung könnte Millionen Säuglinge retten

Nicht wenige Neugeborene haben nach der Geburt Probleme mit der Atmung. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) nennt Atemprobleme gar als eine der größten Gefahren für Kinder unter fünf Jahren. Abhilfe liefert eine CPAP-Beatmungsmaschine. Diese Maschine hilft den Babys, ihre Lungenbläschen zu entwickeln und zu stabilisieren. Manchmal ist jedoch eine komplexere, teurere Vorrichtung notwendig. Findige Studenten entwickelten nun eine kostengünstige Alternative für einen Preis von nur etwa 25 Dollar.

Autor Marius Hasenheit, 18.08.15

Die relativ günstige CPAP (Continuous Positive Airway Pressure)-Maschine, welche normalerweise ausreicht, um den Säuglingen zu helfen, bestehen praktisch nur aus einem Blasebalg in einem Wasserrohr. Bei schweren Fällen von Atmungsproblemen, ist jedoch eine zweifache Beatmungsmaschine, welche auch über die Nase beatmet, nötig. Die kosten allerdings um die 25.000 Dollar und sind daher oftmals nicht Teil der technischen Ausstattung von Krankenhäusern im Globalen Süden. Das Fehlen dieser anspruchsvolleren Beatmungsmaschinen ist ein Grund dafür, dass in Nepal pro 1000 Lebendgeburten 32 Babies sterben, während es in den USA vier Säuglinge sind. Es wird geschätzt, dass weltweit etwa 1 Million Neugeborene aufgrund dieser Atmungsprobleme sterben – viele von ihnen auf der Fahrt in ein größeres Krankenhaus mit der nötigen Maschine.

Zwei Studenten der Western Michigan University, USA nahmen sich diesem Problem an und setzten sich zum Ziel, eine günstige, zweifache Beatmungsmaschine zu entwickeln. Initiator war Eric Cheng, Mitgründer der Respiratory Therapists Without Borders, als er fragte ob zweifache Beatmungsmaschinen auch mit dem Prinzip der günstigen CPAP-Maschine konstruierbar wären. Die Studenten Stephen John und Joseph Barnett fingen ganz von vorn an und entwickelten verschiedene Ideen, wie sie die lebenswichtige Maschine kostengünstig entwickeln könnten. Über 30 Prototypen konstruierten sie nach den drei Prinzipien: Turbinenmechanismus, Klappenmechanismus und ein umgedrehter Schüsselmechnismus. Sie wählten letzteres als das am vielversprechendste Prinzip aus. Mit dieser Konstruktion können die Beatmungsfrequenzen am besten ohne größere Reibungsverluste produziert werden.

Sie starteten umfangreiche Testreihen und gründeten mithilfe des Business Accelerators (Startupschmiede) ihrer Universität ihr Unternehmen NeoVent. Nun sind verschiedene, klinische Studien in Nepal, Kenia und Uganda geplant. Viele Mediziner bewerten die Chancen der neuen Beatmungsmaschine für eine breite Anwendung als durchaus positiv. Die Maschine wurde bewusst sehr simpel entwickelt und nicht „over designed“ – schließlich werden oft gestresste Geburtshelfende die Maschine betätigen und keine in Beatmungsfragen spezialisierte Fachkräfte.

Im Prinzip ergänzt die Konstruktion die Standard-Blasen-CPAP-Maschine. Mittels eines ringförmigen Korbs im Wasser werden die entweichenden Luftblasen aufgefangen. Dieser Luftblasenfang ist beweglich und steigt mit dem ansteigenden Auftrieb auf. Am obersten Punkt entweicht die Luft durch Löcher und der Prozess beginnt von Neuem. Dieser Effekt wird für die duale Beatmung genutzt, welche das Ein- und Ausatmen nachahmt. Die zweifache Beatmung ist dabei praktisch Nebenprodukt der regulären Beatmung durch das Luftschlauch und benötigt keine zusätzliche Energie. Somit entfallen auch Batterien oder eine zusätzliche Energieversorgung. Alle Krankenhäuser, welche die einfachen Blasen-CPAP-Maschine nutzen, können nun auch ohne großen Zusatzaufwand oder immense Kosten eine duale Beatmungsmaschine zu ihrer Ausstattung hinzufügen. Auch aufwendige Schulungen sollen nicht nötig sein, da die Maschine relativ leicht zu bedienen ist. Der Druck der künstlichen Beatmung kann über den Wasserstand in der Maschine eingestellt werden. Um zu überprüfen ob der richtige Druck gewählt wurde, können die Blasen und die Bewegung des „Blasebalgs“ beobachtet werden.

Das Prinzip und den Kontext erklären Stephen John und Joseph Barnett in ihrem Video:

 

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