Naar de content

Studenten maken nieuw beademingsapparaat

OperationAIR

In slechts drie weken tijd ontwikkelden studenten van de TU Delft een eenvoudige versie van een beademingsapparaat. Het kan in geval van nood ingezet worden op de intensive care van ziekenhuizen. Er is nu een werkend prototype.

7 april 2020

Het is een nachtmerrie voor verpleegkundigen en artsen: een overvolle intensive care (ic) met een tekort aan beademingsapparatuur. Dit scenario is niet onrealistisch, in Noord-Italië bijvoorbeeld was dit al het geval. Toen hoogleraar Clinical Biomechatronics Jaap Harlaar (TU Delft) dat ruim drie weken geleden hoorde, kwam hij in actie. Hij vroeg de studenten van zijn universiteit om een oplossing te bedenken.

De studenten ontwikkelden de afgelopen drie weken een prototype van het beademingsapparaat.

 OperationAIR

Die is er nu. Vijftig studenten ontwikkelden de afgelopen drie weken een vinding onder de naam OperationAIR. Het gaat om een uitgeklede versie van een beademingsapparaat, die nu op de ic wordt toegepast. Het is iets minder geavanceerd, maar kan patiënten helpen met ademen. “Het zal alleen worden ingezet als het echt noodzakelijk is en er geen normale beademingsapparatuur meer beschikbaar is”, zegt masterstudent technical medicine Fleur de Geer (TU Delft). Omdat er nu internationaal een run op beademingsapparaten is ontstaan, dreigt een tekort. Met de vinding van de studenten is er in ieder geval een apparaat dat patiënten helpt om te ademen. “Het grote verschil is dat onze versie minder functies heeft dan de huidige machines.” Technical medicine is een opleiding van de TU Delft, Erasmus MC en LUMC waarbij studenten zowel colleges over geneeskunde als technologie volgen en klinische technologen worden. NEMO Kennislink schreef al eerder uitgebreid over deze opleiding en het onderzoek van Harlaar.

Een delicate balans

Het gaat om een zogeheten drukgestuurd beademingsapparaat. Daarbij wordt druk in de longen opgebouwd, die ervoor zorgt dat de longblaasjes open gaan staan. “Daardoor kan er lucht in. Je wilt dat deze blaasjes open blijven. Maar er moet niet teveel druk zijn, want dan knappen ze”, zegt masterstudent technical medicine Lucas Ottenheym (TU Delft).

Het apparaat, dat AIRone heet, regelt de druk nauwkeurig. In het begin moet het net even hoger zijn, zodat de blaasjes open gaan staan. “Je kunt dit vergelijken met een ballon. Daarbij moet je in het begin ook even wat harder blazen en daarna gaat de lucht er eenvoudiger in. Zo ongeveer werkt een beademingsapparaat ook. Bovendien zorgt het apparaat ervoor dat er een restdruk blijft bij het uitademen. Zodat de blaasjes niet steeds open en dicht gaan, maar voortdurend openblijven”, aldus Ottenheym.

Balanceren; daar draait het om in een beademingsapparaat. Hierin gaan perslucht en zuurstof. In de ziekenhuizen zitten daarvoor al aansluitingen in de muur. Maar dat moet nog flink worden aangepast. Uit de muur komen zuurstof en perslucht met een druk van zo’n vijf bar en dat is veel te hoog voor het lichaam. Het apparaat zet dit daarom om in maximaal vijftig tot zestig millibar. Daarnaast regelt de machine de verhouding tussen zuurstof en lucht. Normaal ademen we de buitenlucht in, die zo’n twintig procent zuurstof bevat. “Bij zieke patiënten waarvan het longweefsel minder goed werkt moet dit hoger zijn. Corona-patiënten hebben soms wel tachtig procent zuurstof nodig, bij de meeste gaat het om zo’n vijftig procent. Dit wil je dus ook regelen, het is dus voortdurend balanceren”, aldus Ottenheym.

Improviserende techneuten

Nog meer ingenieurs, wetenschappers en onderzoekers helpen om de corona-crisis te bestrijden. Op NEMO Kennislink publiceerden wij al een overzicht van de belangrijkste initiatieven. En we schreven over een snorkelmasker dat mede-ontwikkeld wordt door de Universiteit Twente en kan helpen voordat patiënten aan de beademing moeten.

Specialisten op bezoek

In vergelijking met de huidige beademingsapparaten zijn er een aantal functies die de vinding van de studenten niet heeft. Zo ontbreekt een systeem waarmee je patiënten ontwent aan de beademing zodat ze weer zelf kunnen gaan ademen. Ook de bediening is anders. Maar het apparaat van de studenten wegzetten als simpel is te kort door de bocht, stellen ze. “Het is wel degelijk geavanceerd en heeft veel dezelfde functies”, zegt De Geer. Zo kunnen artsen en verpleegkundigen de ademfrequentie, beademingsdruk en zuurstofconcentratie instellen en zien ze de volume-, druk- en flow-grafieken van de patiënt.

Afgelopen vrijdag waren medisch specialisten van het Erasmus MC en het LUMC op bezoek bij de studenten in Delft om het prototype te beoordelen. Zij gaven nuttige feedback. “Ze adviseerden ons om een alarm in te bouwen, dat aan de bel trekt wanneer het volume te hoog wordt waarmee de druk wordt opgebouwd”, zegt Ottenheym. “Ook bleek de uitademing niet snel genoeg te gaan bij hoge adem-frequenties. De in- en uitademing worden geregeld met kleppen, en we ontdekten dat de klep voor de uitademing te klein was. We maakten direct aanpassingen en de klep groter gemaakt en het alarmsysteem ingebouwd.”

Het beademingsapparaat van de TU Delft aangesloten op een kunstmatige long, tijdens een van de tests.

 OperationAIR

De vijftig studenten die vanuit huis en in teams op de campus werken aan de vinding, willen nu graag een stap verder. Ze willen klinische tests doen in het Erasmus MC en het LUMC. Ze wachten nog op toestemming van het ministerie van Volksgezondheid, Welzijn en Sport. Normaal duurt het een lange tijd voordat klinische tests gedaan mogen worden, maar een speciaal team van dit ministerie beoordeelt nu sneller of er uitvindingen zijn die op dit moment het verschil kunnen maken tijdens de coronacrisis. Na succesvolle tests, kan het apparaat toegepast worden op patiënten in noodsituaties.

Levens redden

Maar eigenlijk hopen de studenten dat het niet zover komt. “Ons apparaat kan dan levens redden”, zegt De Geer. “Maar om eerlijk te zijn hoop ik dat het nooit zover komt. Dat is eigenlijk wel vreemd aan deze situatie. We werken dag en nacht met studenten van allerlei verschillende studierichtingen, van elektrotechniek tot informatica, om dit apparaat op tijd af te krijgen. Maar uiteindelijke hopen we dat het niet nodig is. Het beste nieuws zou zijn dat het we het niet hoeven te gebruiken.”

Zodra de proeven geslaagd zijn, wordt de nieuwe vinding gefabriceerd. Alles staat al klaar voor een snelle productie. Leveranciers weten al welke onderdelen ze moeten leveren en er is al een bedrijf in Delft waar het apparaat gemaakt kan worden. “We willen in eerste instantie vijfhonderd apparaten maken. We kunnen in het begin zo’n honderd apparaten maken per week en na een tijd opschalen naar veertig exemplaren per dag”, zegt De Geer.

ReactiesReageer