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Medizintechnik

Luft tanken, aber bleifrei! Beatmungsgeräte ohne Sondermüll

Imago images/Max Stein (ronaldbonss.com via www.imago-images.de)
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Keine giftigen Abfälle – das verspricht ein Grazer Start-up, das Schwermetall aus einigen medizinischen Geräten verbannen will. Es findet umweltfreundliche Hightech-Lösung für Sauerstoffsensoren.

Beatmungsgeräte haben während der Covid-Pandemie zahlreiche Menschenleben gerettet und sind unverzichtbarer Bestandteil der intensivmedizinischen Versorgung. Sie haben jedoch aus Umweltsicht einen großen Nachteil: Die eingebauten elektrochemischen Sauerstoffsensoren arbeiten zum Großteil mit Anoden aus Blei – einem hochgiftigen Schwermetall, das als Sondermüll entsorgt werden muss. Ein Grazer Start-up ist nun der Entwicklung einer ökologisch unbedenklicheren Alternative auf der Spur: Als weltweit erstes Unternehmen stellen Arne Sieber und sein Team von Oxygen Scientific Sauerstoffsensoren für den Einsatz in medizinischen Geräten her, die ohne gesundheits- und umweltschädliche Bestandteile auskommen: Sie funktionieren auf optischer Basis.

Da diese Sensoren laut Sieber bis zu fünf Jahre lang einsatztauglich sind und damit etwa dreimal so lang halten wie herkömmliche galvanische Sensoren, fällt zudem weniger Plastikmüll bei der Entsorgung der Kunststoffgehäuse an. „Optische Sauerstoffsensoren an sich gibt es bereits seit Langem“, verweist der Medizintechniker, der das Forschungsprojekt im Vorjahr mit Unterstützung durch die Austria Wirtschaftsservice AWS und die Steirische Wirtschaftsförderungsgesellschaft SFG ins Leben gerufen hat, auf die Zusammenarbeit mit Joanneum Research in Weiz. „Wir haben es jedoch durch Entwickeln einer miniaturisierten Optoelektronik und einer entsprechenden Bauform geschafft, dass unsere Sensoren mit gängigem medizinischen Equipment wie Beatmungsgeräten oder Anästhesiemaschinen kompatibel sind.“ Damit ersetzen sie die bleihaltigen Sensoren in diesen Bereichen.

In dem etwa drei mal drei Zentimeter kleinen Sensorgehäuse befindet sich eine Leuchtdiode, die grünes Licht auf eine Schicht aus speziellen Farbstoffen projiziert und damit bewirkt, dass diese Schicht rot fluoresziert. „Je intensiver die Färbung, desto geringer ist der Sauerstoffgehalt“, erklärt Sieber. „Aus der Lebensdauer und der Amplitude des Fluoreszenzlichts kann dann der Sauerstoffgehalt berechnet werden. Die dafür notwendige Elektronik ist ebenfalls im Sensor verbaut.“

In der praktischen Anwendung bringe die Grazer Entwicklung namens Greenflash zudem Vorteile gegenüber herkömmlichen Sensoren: „Blei-Anoden nutzen sich ab, solche Geräte müssen daher immer wieder neu kalibriert werden“, so der Forscher. „Das ist bei optischen Sensoren nicht notwendig.“ Zudem gehe der Messbereich über das hinaus, was bei medizinischen Anwendungen erforderlich sei. Der Sensor könne daher beispielsweise auch in Überdruckkammern oder bei Tauchausrüstungen zum Einsatz kommen.

Test mit Dummy-Lunge bei Anästhesie

„Derzeit konzentrieren wir uns auf den medizinischen Bereich“, sagt Sieber. „Der nächste Schritt sind Tests im Operationssaal, um die Gültigkeit der Messergebnisse sicherzustellen.“ Dafür wird auch eine Dummy-Lunge an ein Anästhesiegerät angeschlossen und „beatmet“. Unterstützung kommt von der Grazer Fachärztin Astrid Preininger, Leiterin der medhotline.at.

„Der Einsatz von Blei-Anoden ist laut EU-Richtlinie aus Umweltschutzgründen eigentlich verboten und bei medizinischen Geräten derzeit nur wegen des Fehlens von Alternativen erlaubt“, so der Forscher. „Die betreffende Ausnahmeregelung läuft jedoch in zwei Jahren aus.“ Bis dahin soll der Greenflash auf dem Markt sein.

Bereits diesen Herbst wird er auf der internationalen Fachmesse Medica in Düsseldorf präsentiert. Siebert hofft, im Medizinsegment einen Marktanteil von rund 20 Prozent erobern zu können. Das würde rund sechs Tonnen Blei-Abfall jährlich sparen.

In Zahlen

2 Millionen galvanische Sauerstoffsensoren werden jedes Jahr weltweit für den Einbau in medizinischen Geräten produziert. Der Bedarf ist während der Coronapandemie gestiegen. Weitere Einsatzbereiche wie der Automobilbau oder die Tauchtechnik gelten als Wachstumsmärkte.

15 Gramm Blei
sind in elektrochemischen Sauerstoffsensoren im Schnitt enthalten. Das Schwermetall muss nach Ende der Lebensdauer der Sensoren als Sondermüll entsorgt werden. Bei optischen Sensoren fällt kein Sondermüll an.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 14.05.2022)