TU/e gebruikt techniek uit chipmachines voor beademing coronapatiënt

Reinders doet het promotieonderzoek met collega's van de faculteit Mechanical Engineering van de Technische Universiteit Eindhoven al meer dan een jaar. „Toen we begonnen hadden we geen idee dat het zo relevant zou worden. Dankzij het zelflerende algoritme zijn we in staat om zeer nauwkeurige drukniveaus te bereiken, ongeacht de patiënt die op het beademingsapparaat is aangesloten. Dit maakt de behandeling veel constanter.”

Reinders werkt ook bij technologiebedrijf Demcon in Best aan verbetering van beademingssystemen van dit bedrijf. Deze pompen lucht in en uit de longen van patiënten, wanneer deze niet meer (voldoende) zelfstandig kunnen ademen. Om ervoor te zorgen dat de patiënten de hoeveelheid lucht krijgen die ze nodig hebben, moet de luchtdruk precies de instructies van de artsen volgen.

Om dit te automatiseren maken de onderzoekers gebruik van een besturingstechniek voor toepassingen in de hightech-industrie, zoals printers en chipmachines. Deze techniek maakt gebruik van het feit dat de ademhaling van coronapatiënten doorgaans zeer regelmatig is, net als veel processen in de industrie.

De onderzoekers deden tests met kunstmatige longen in een laboratorium. In alle drie de scenario’s (een baby, een kind en een volwassene) waren de prestaties van de drukvolgsystemen beter dan die van de bestaande apparaten. Reinders wijst erop dat er meer onderzoek moet worden gedaan voordat de techniek in de praktijk kan worden toegepast.

De techniek wordt ook wel Repetitive Control genoemd en kan leren van machinefouten. Het heeft de mogelijkheid om deze binnen enkele herhalingen te corrigeren met behulp van meetgegevens van sensoren in de machine. Door dit te doen voor beademingsapparatuur kan de nauwkeurigheid van de druk en het debiet van het apparaat na een paar keer ademen met een factor tien worden verhoogd, zelfs als de longcapaciteit van de patiënt niet bekend is.

Reinders en zijn collega’s testten ook op verdoofde patiënten, voor wie Repetitive Control het beste werkt omdat hun ademhalingspatroon zo regelmatig is. Beademingsapparatuur wordt echter ook gebruikt bij patiënten die nog bij bewustzijn zijn en die misschien onregelmatig gaan ademen. De ademdrukregelaar moet ook met dergelijke situaties kunnen omgaan.

Reinders zal zijn promotieonderzoek, dat wordt begeleid door hoofddocent Tom Oomen en professor Nathan van de Wouw, voortzetten om bredere problemen in mechanische beademingssystemen op te lossen.