Schon bevor wir der maker-vs-virus Community beigetreten sind haben wir lokale Ärzte mit Rat und Tat zur Bewältigung der Corona-Pandemie unterstützt. Ein schönes Beispiel dafür wollen wir in diesem Blogartikel vorstellen.

Not macht erfinderisch

In der aktuellen Coronakrise verfügen die Krankenhäuser der Region zwar über ausreichend Basis-Schutzmaterial, doch in Situationen, in denen ein hohes Infektionsrisiko besteht, z.B. bei Operationen Covid-19-positiver Patienten, sind auch Schutzmasken und Schutzbrillen überfordert. Ärzte aus dem orthopädischen Abteilung des St. Josefs-Krankenhauses in Salzkotten haben sich daher Gedanken gemacht, welche Möglichkeiten bestehen, den Eigenschutz zu verbessern. In der Abteilung werden schon seit Jahren im Rahmen der Knieendoprothetik Schutzhelme verwendet. Diese sind jedoch bestenfalls als Spritzschutz geeignet, ansonsten ist fraglich, ob diese Helme das Infektionsrisiko nicht noch erhöhen, da ungefilterte Luft in das Innere gesaugt wird. Daher machte sich Dr. Nihad Al Hussin auf die Suche, wie er mit möglichst geringem Aufwand adäquate Schutzhelme entwickeln kann. Hierbei ist er auf die Idee gekommen, kommerziell angebotene Tauchermasken soweit zu modifizieren, dass er über einen eigens konstruierten Adapter gängige Filter von Narkosegeräten anschließen kann, die eine ausreichende Zufuhr gefilterter Luft garantieren.

Eine gut passende Tauchermaske wurde schnell gefunden. Diese liegt dem Gesicht absolut dicht an und ist der Passgenauigkeit und Dichtigkeit handelsüblicher FFP 2 Masken deutlich überlegen. Jetzt musste nur noch ein passender Adapter konstruiert werden. Aber wie, wenn weder 3-D-Drucker noch entsprechende Kenntnisse vorhanden sind? Nach Kontaktaufnahme mit Andreas Horn vom C3PB e.V., erklärte dieser sich sofort bereit, das Projekt tatkräftig mit seinem Know-How und Gerätschaften zu unterstützen. So wurde dann über einen Scan des Maskenanschlusses sowie der Filteranschlüsse schnell ein entsprechender Adapter entworfen, der den Anschluss von 2 Narkosefiltern ermöglicht. Ebenso schnell war ein erster Prototyp per 3D-Druck hergestellt. Der erste Probeeinsatz zeigte eine einwandfreie Funktion. Die Maske schließt absolut dicht ab, ein Beschlagen war nicht zu verzeichnen. Zudem ist die Maske vergleichsweise angenehm auch über längere Zeit zu tragen. Eine Desinfektion mit gängigen Desinfektionsmaßnahmen ist zudem möglich. So konnte mit Hilfe des C3PB e.V. schnell eine Schutzmaske entwickelt werden, die in entsprechenden Situationen den Schutz des medizinischen Personals sicherstellt.

Bezugsdaten der Maske: Khroom® Von DEKRA® geprüfte CO2 sichere Schnorchelmaske Vollmaske. Die Datei zur Herstellung des Adapters wird für Interessenten kostenlos zur Verfügung gestellt und ist am Ende des Artikels verlinkt.

Ein Prototyp aus Scanner und 3D-Drucker

Eine große Herausforderung bei dem Projekt war die Form der Anschüsse. Während die Filter einfach nur eine kreisförmige Öffnung mit konischem Verlauf des Durchmessers brauchten und noch dazu genormt sind, hatte der Anschluss der Tauchermaske eine sehr individuelle Form die vermutlich eher dem Design der Maske geschuldet war, als der technischen Notwendigkeit.

Durch den Einsatz eines normalen (2D-)Scanners, wie er in jedem Kopiergerät integriert ist, haben wir es aber schnell und direkt im ersten Versuch geschafft, die Form und auch die Größe perfekt zu treffen. Noch dazu ist auf dieser Seite des Adapters an der Maske eine Dichtung vorhanden, sodass wir uns dort über die Dichtigkeit nicht all zu viele Sorgen machen mussten.

Der Druck des ersten Prototypens stellte sich dann aber doch schwieriger als gedacht heraus, die Form des Adapters auf Höhe der Abzweigung der Filter führte dazu, dass sich das Material beim Druck verziehen konnte. Es war deutlich mehr Bauteilkühlung als üblich nötig um diesem Problem entgegen zu wirken, was dann aber im dritten Anlauf geklappt hat.

Noch ein (wichtiger) Schritt bis zur Nutzung

Sollte es nun wirklich nötig werden, dass der Adapter aufgrund von Schutzmaskenknappheit genutz werden muss, gibt es noch ein bis zwei Sachen zu beachten. Zum einen muss der Druck mit einem Verfahren hergestellt werden, das luftdichte Bauteile ermöglicht. FDM-Drucke, wie sie mit den meisten privaten 3D-Druckern hergestellt werden können, sind nur in Ausnahmefällen oder nach besonderer Behandlung Luft- und Wasser dicht. Druckverfahren die sich anbieten sind SLA, DLP oder SLS. Da SLA und DLP Bauteile meist nur über eingeschränkte Stabilität verfügen ist unser Plan den Adapter im Fall der Fälle per SLS Verfahren bei lokalen Dinstleistern herstellen zu lassen.

Eventuell kann es aber sein, dass die leicht raue Oberfläche der SLS Druckteile am Filter nicht genug abdichtet (da die Dichtung hier durch den konisch zu laufenden Adapter zu stande kommt und nicht durch eine Gummi- oder Silikondichtung). Dann wäre Vakuumguss vermutliche die beste Option, da damit auch Oberflächen in fast beliebiger Beschaffenheit hergestellt werden können. Auch für Vakuumguss gibt es in der Regel lokale Anbieter.

In Summe hoffen wir aber natürlich, dass unser Adapter nie zum Einsatz kommen muss, aber wenn es nötig wird, ist es besser nicht unvorbereitet zu sein.

Den Adapter haben wir auf Thingiverse (https://www.thingiverse.com/thing:4321884) veröffentlicht, wir übernehmen für die fehlerfreie Funktion des Adapters oder der Maske keinerlei Haftung, möchten aber auch anderen diese Notfalllösung zur Verfügung stellen.

Und auch ein bisschen Spaß muss sein - hoffen wir, dass unsere Ärzte nicht bald so aussehen, wie unser Modell für die Maske ;-)