Radiallüfter RV45
Leiser Atemhelfer für den medizinischen Einsatz
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Wie funktioniert Beatmung?
Ein vom Lüfter erzeugter Luftüberdruck bläst die Lunge auf und unterstützt so die eigene Atmung. Die Anwendung erfordert eine hohe Dynamik des Lüfters, jedoch ist Laufruhe bei dynamischem Betrieb nicht einfach umzusetzen. Hintergrund der dynamischen Volumenstrom- und Druckregelung der Atemluft sind die biologischen Eigenschaften der Atmung. So ist es oft notwendig, bei Beginn der Beatmungssequenz kurzzeitig einen hohen »Aufblasdruck« zu erzeugen. Dieser Druck hebt das schlaffe Gaumensegel an und erlaubt so der nachfolgenden Luft das Einströmen in die Luftröhre. Dieser Aufblasdruck darf aber nur ganz kurz anliegen und er muss schnell, jedoch nicht schlagartig, ansteigen um dem Gewebe die nötige Zeit zum Ausdehnen bzw. Ausweichen zu geben.
Nach dem Öffnen des Gaumensegels muss der Druck schnell auf das vom Arzt vorgegebene Einatemniveau zurückgeführt und konstant gehalten werden. Je nach eigener Atmung des Patienten sind dazu die unterstützende Fördermenge und der Druck ständig anzupassen. Zum Ausatmen muss der Druck dann wieder schnell, doch auch hier nicht schlagartig abfallen, um ein ungehindertes Ausströmen der Atemluft zu erlauben. Dabei kann man für die Atem-Dynamik ungefähr von 200 ms Regelzeit bei Volumenströmen um etwa 150 l/min und Druckschwankungen von 400 Pa auf 2000 Pa Überdruck ausgehen. Der Druck sollte dabei so niedrig wie möglich gehalten werden und keinesfalls über 3500 Pa liegen, um Lungenschäden zu vermeiden. Der einstellbare hohe Volumenstrom ist dagegen wichtig, um gegebenenfalls Leckagen, z.B. an der Atemmaske durch schlechten Sitz oder bei Bartträgern, sicher kompensieren zu können. Um die nötige Variation bei Volumenstrom und Druck in der Praxis zu regeln, muss daher die Drehzahl des Radiallüfters schnell hoch bzw. heruntergefahren werden. Der strömungstechnisch und motorisch auf Dynamik optimierte Kompaktlüfter RV45 liefert dazu die erforderliche Aerodynamik und Antriebstechnik. Trotz der stark schwankenden Fördermenge erfordert der Einsatz bei Nacht neben dem Bett absolute Laufruhe, Lärm würde die nächtliche Erholung des Patienten und gegebenenfalls die des Partners im Zimmer stören.
Technik im medizinischen Dienst
Wie lassen sich nun die unterschiedlichen Anforderungen in ein möglichst universell einsetzbares Produkt umsetzen? Grundvoraussetzung ist der Einsatz FDA-konformer Werkstoffe für medienberührende Teile, die weltweit alle einschlägigen Vorschriften erfüllen. Parallel dazu wurde die gesamte Aerodynamik des Lüfters dem Einsatzzweck angepasst. Sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Drehzahlen wurden so die Strömungsgeräusche der Luft deutlich verringert. Für den Einsatz in CPAP-Beatmungsgeräten (Continuous Positive Airway Pressure, also konstanter Überdruck) muss ein Lüfter aber auch sehr spezifische Anforderungen erfüllen; gleiches gilt für den Betrieb mit automatischer Druckanpassung (APAP/auto APA) oder BiLevel/BIPAP, also Betrieb mit zwei Druckleveln für Ein- bzw. Ausatemvorgang. Sowohl die Mechanik, also Motor und Lüfter-Aerodynamik als auch die verwendete Steuerelektronik müssen dabei die jeweils nötigen Eigenschaften schnell nachjustieren können.
Um das Radialgebläse für einen möglichst breiten Einsatzbereich optimal auszustatten, wählten der Hersteller als Antrieb einen hochdynamisch ausgelegten, elektronisch kommutierten Innenläufermotor. Das geringe Trägheitsmoment des mit einem Neodymmagneten bestückten Rotors kommt der geforderten Dynamik entgegen. Die in aufwendiger Simulation und mit vielen Testläufen entwickelte Magnet- und Spulenauslegung optimiert diese Eigenschaft weiter. Gleichzeitig wurden das Rastmoment sowie die Körperschallanregung minimiert und die Effizienz verbessert. Da beim EC-Motor im Wesentlichen nur die Lager einem Verschleiß unterliegen, konnte durch den Einsatz wartungsfreier Kugellager mit spezieller Fettschmierung die Lebensdauer auf 50.000 Stunden L10 (25 °C) nach den verschärften, hauseigenen ebm-papst-Testbedingungen erhöht werden. Das entspricht rund 6250 Nächten oder ca. 17 Jahren bei 8 Stunden Schlaf pro Nacht.
Weil bei einem Radiallüfterrad die Fördermenge (linear) und der Förderdruck (quadratisch) mit der Drehzahl ansteigen, erlaubte die hohe Nenndrehzahl von über 40.000 U/min, den Lüfter sehr kompakt aufzubauen. Die Motorsteuerung ist extern vorgesehen und nicht im RV45 enthalten, das bietet Vorteile bei der Abstimmung des Lüfters auf die jeweilige Aufgabe. Je nach medizinischem Gerät kann so der Anwender auch seine eigene, spezifisch optimierte Steuerung einsetzen. Für einen breiten Bereich an Standardaufgaben oder den schnellen Testbetrieb steht mit dem » Power-Modul RV45« jedoch auch ein speziell auf den Motor abgestimmtes Ansteuermodul des Herstellers bereit. (me)
- Leiser Atemhelfer für den medizinischen Einsatz
- Wie funktioniert Beatmung?
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
