Ein Hardware-in-the-loop Prüfstand für die Entwicklung einer künstlichen Lunge

Abstract

Auf dem Weg zur Künstlichen Lunge sind noch viele Entwicklungsschritte notwendig. Neben der Komponentenentwicklung gilt es dabei auch Konzepte für den langfristigen und autonomen Betrieb zu erarbeiten. Bislang sind hierfür Tierversuche notwendig. Da diese komplex, aufwendig und z.t. schlecht reproduzierbar sind, gilt es im Vorfeld schon Funktionalität so weit als möglich unter realitätsnahen Bedingungen zu testen. Hierfür bietet sich die Hardware-in-the-loop (HIL) Simulation an, bei der der Extrakorporale Gasaustausch (ECMO) in einer Umgebung interagiert, in der physikalische Prozessbedingungen am Ein- und Ausgang anliegen, und diese sich wie in der klinischen Umgebung verhalten. Hierzu wurde ein HIL Simulator entworfen, der eine Prozesstechnik zur Verfügung stellt, mit der eine Testflüssigkeit mit definierten Gaskonzentrationen  bereit gestellt werden kann. Auf der Basis eines physiologischen Modells werden dafür die Sollwerte generiert. Das Gerät „merkt“ damit nicht, dass es sich in einer künstlichen Testumgebung befindet. Auf dieser Basis können dann klinische Szenarien nachgespielt oder standardisierte Tests durchgeführt werden.