Freudenberg - Innovating Together

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SensorBelt - Das Fenster zur Lunge

Jedes Jahr werden knapp 50 Millionen Menschen weltweit künstlich beatmet, im Operationssaal und auf Intensivstationen. Dabei ist die Lunge eines der sensibelsten Organe: 15 Prozent der künstlich beatmeten Patienten erleiden ein akutes Lungenversagen, 39 Prozent davon sterben. Hilfe bietet ein neuartiges System, die elektrische Impedanztomographie (EIT) mit einem Elektroden-Gürtel, das die Überwachung der menschlichen Lunge in Echtzeit erlaubt. Der sogenannte SensorBelt wird dabei um die Brust der Patienten gelegt und schafft, was bisher nicht möglich war: ein Fenster zur Lunge.

Freudenberg entwickelte das innovative System gemeinsam mit der Schweizer Swisstom AG. Die Freudenberg-Geschäftsgruppen enmech und Freudenberg Performance Materials brachten ihr Know-how zu flexiblen Leiterplatten und hautfreundlichen Vliesstoffen mit ein. Dabei hat enmech von Beginn an maßgeblich dazu beigetragen, dass die Vision der flexiblen Lungenkontrolle in Echtzeit Wirklichkeit werden konnte. „Wir waren von der Idee sofort überzeugt und konnten mit unserer Kompetenz in der Flachleitertechnologie einen wertvollen Beitrag leisten", so Christophe Luciani, Geschäftsleiter enmech.

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Eine optimale Beatmungstherapie rettet Leben. Dafür ist es wichtig, die lokalen Auswirkungen der Beatmung auf das fragile Lungengewebe zu überwachen. Hier kommt das EIT System mit dem SensorBelt zum Einsatz, dessen Sensoren nach dem Prinzip der elektrischen Impedanztomografie ohne Röntgenstrahlung arbeiten. Dabei fließen Wechselströme durch den Körper des Patienten und erzeugen elektrische Spannungen an der Körperoberfläche, die sich mit der Atmung rhythmisch ändern. Die Sensoren im SensorBelt nehmen diese kleinsten elektrischen Spannungsänderungen auf. Ein Computer erzeugt daraus in Echtzeit Bilder der atmenden Lunge.

Das ist ein großer Vorteil für die Intensivmedizin, wie Dr. Christian Karagiannidis, geschäftsführender Oberarzt für Pneumologie an der Lungenklinik Köln-Merheim, erläutert. Er hat das Produkt in der Praxis getestet. Im Vergleich zu den bisher gebräuchlichen großen und unflexiblen Geräten erlaubt das EIT-System mit dem SensorBelt eine kontinuierliche Analyse der Lungenfunktion für jeden Atemzug direkt am Bett des Patienten, und zwar ohne Röntgenstrahlung. „Gerade bei Schwerstkranken können wir so die mechanische Beatmung optimieren und pathologische Veränderungen schnell erkennen", sagt Karagiannidis.

Passgenau und sicher
Um die Ankopplung der Elektronik an die Haut des Patienten auch unter schwierigen intensivmedizinischen Bedingungen immer zu gewährleisten, muss der Elektrodengürtel wie eine zweite Haut anliegen. Dafür sorgen die flexiblen Leiterplatten von enmech, auf denen die 32 Sensoren aufgebracht sind. Die hautfreundliche Ummantelung liefert Freudenberg Performance Materials. Sie schützt den Körper und zugleich die Elektronik vor Umweltweinflüssen.
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Der Vliesstoff besteht aus feinsten Polyurethan-Fäden, ein Trägermaterial, das auch für Wundauflagen verwendet wird. Diese Fäden können sehr dicht gesponnen werden, bleiben dabei aber atmungsaktiv und elastisch. „Wir mussten ein Material finden, dass dehnbar ist und sich gut an den Körper des Patienten anpasst, gleichzeitig stabil bleibt und die Form auch nach mehrmaligem Öffnen und Schließen des Gurts behält", erläutert Katja Herbrand, Area Sales Manager Medical Europe bei Freudenberg Performance Materials.

Flexibles Gesundheitssystem
Die Leiterplatten für den SensorBelt liefert enmech. Die Wahl fiel auf das Freudenberg-Unternehmen, weil es „in der Lage ist, flexible Leiterplatten über einen Meter Länge herzustellen und diese unter Einhaltung höchster Qualitätsstandards mit elektronischen Bauteilen, wie unserem EIT-Chip, zu bestücken", erläutert Stephan Böhm, Medical Director der Schweizer Swisstom AG. Für unterschiedliche Körperumfänge werden verschieden große Leiterplatten benötigt. enmech fertigt diese Flexleiterplatten und bestückt sie direkt mit den elektronischen Bauteilen. „Wir reduzieren damit elektrische Schnittstellen, eine aufwendige Verkabelung der Elektroden wird überflüssig", erläutert Christophe Luciani, Geschäftsleiter für Vertrieb, Einkauf und Qualität bei enmech.

Qualität steht im Produktionsprozess des SensorBelt an erster Stelle. Für die Lötstellenqualität sorgt eine hundertprozentige Automatische Optische Inspektion (AOI). Eine individuell angepasste elektrische Endkontrolle (EOL-Test) stellt die Funktion der Elektronik sicher. Bei der Integration der flexiblen Leiterplatte mit den bestückten Elektroden in den Vliesstoff müssen zudem höchste Hygieneanforderungen beachtet werden.

Das EIT-System mit dem SensorBelt kann sich für zahlreiche Patienten in Zukunft als Lebensretter erweisen. „Er wurde bereits in einigen Kliniken weltweit mit sehr positiver Resonanz auf seine Praxistauglichkeit getestet", so Böhm. Das System von Swisstom liefert Messdaten und Bilder von bisher unerreichter Qualität – ganz ohne Nebenwirkungen oder Beeinträchtigungen für den Patienten.