maxon Story
Medische technologie inspiratie inblazen
Universiteitsinitiatieven redden levens door het ontwikkelen en doneren van beademingsapparaten voor armere landen.
Bijna iedereen op deze planeet heeft met de huidige situatie te maken. Hoeveel precies verschilt van persoon tot persoon. In deze ellendige crisis zijn samenwerkingen ontstaan waaruit mooie dingen zijn voortgekomen. Een van deze prachtige nieuwe dingen is Project Inspiration, een idee geboren uit de wens een helpende hand te bieden aan mensen in nood.
Project Inspiration is een initiatief van de TU Delft die beademingsapparaten doneert aan armere landen. De beademingsapparaten zijn zodanig ontworpen dat landen zelf kunnen bepalen of zij ze willen bestellen of (deels) nabouwen. Het doel van Project Inspiration is om landen met een tekort aan beademingsapparatuur te helpen en wereldwijd voor basisgezondheidszorg te zorgen.
Gerwin Smit, een assistent-professor aan de Technische Universiteit Delft en een specialist in arm- en beenprothesen en medische hulpmiddelen, initieerde Project Inspiration samen met collega’s en studenten in maart 2020 om het verwachte tekort aan beademingsapparatuur in de destijds opkomende crisis op te vangen. De pandemische situatie betekende een aantal extra uitdagingen voor deze medische ingenieurs, zoals een tekort aan voorraden door de stopzetting van de Chinese bevoorradingsketen. Daarnaast zijn er veel tests vereist voordat een medisch apparaat op de markt kan komen. Hier is natuurlijk tijd voor nodig en in deze situatie was tijd essentieel. In het midden van deze onrustige situatie bleef Gerwin zich afvragen: hoe kunnen we binnen een korte tijd mechanische beademingsapparaten maken, gecertificeerd en met bewezen veilige werking?
Hij vond dat het concept een bewezen staat van dienst moest hebben en daarom gebaseerd moest zijn op een bestaand apparaat. Daarnaast moest het concept over simpele, snel en eenvoudig te produceren onderdelen beschikken. Gerwin keek naar de geschiedenis van beademingsapparatuur en vond de East Radcliffe Ventilator, een model dat vanaf de jaren 60 tot de jaren 80 in Europa werd gebruikt. Hij ontdekte dat het Rijksmuseum Boerhaave in Leiden, een wetenschapsmuseum met een grote collectie medische apparaten, een exemplaar van het specifieke model had. Om deze machine te analyseren was het voor de projectgroep nodig de machine van dichterbij te inspecteren. Gerwin besloot het museum te bellen. Hij vroeg de museumautoriteiten of hij de machine kon lenen en, nog belangrijker, of hij hem uit elkaar mocht halen. Aanvankelijk schrok het museum van deze gewaagde vraag. Normaal draagt het personeel witte handschoenen om de machines zelfs maar aan te raken. Na enig wikken en wegen stemde het museum toe, gezien de ongebruikelijke omstandigheden en het nobele doel.
Nadat Gerwin en enkele van zijn collega’s het apparaat hadden opgehaald en voorzichtig naar hun werkplaats hadden gebracht, haalden ze het in één weekend uit elkaar. Ze analyseerden het concept en de basisprincipes. Een week later konden ze al een eerste prototype presenteren. In de originele machine fungeerde een Parvalux-motor als aandrijving, met een fietsnaaf en fietsversnelling voor de toerentalregeling. Na enig onderzoek ontdekten ze dat Parvalux het bedrijf nog steeds bestaat en een solide onderneming is met meer dan 70 jaar ervaring in het ontwerpen en produceren van motoren met subfractionele paardenkracht.reductiemotoroplossingen met een klein vermogen. Dit was een aangename verrassing omdat het originele apparaat uit de jaren 60 stamt. Het team nam contact op met Lee Weston van Parvalux om te helpen bij de keuze van de juiste motor, en Parvalux reageerde door snel enkele voorbeelden op te sturen. Het team koos voor de PM11-S, een borstelloze gelijkstroommotor met permanente magneten. De motor is veerbelast, zorgt voor een stil bedrijf en hij heeft een hoog startkoppel van meer dan drie keer de volle belasting. Een instelbare borstelbrug zorgt voor uitstekende commutatie en maximale levensduur van de borstel. Dit is van cruciaal belang omdat er mensenlevens van afhangen.
Aanvankelijk was het de bedoeling een mechanische analoge machine te maken, afgezien van de motor. Die zou dan het enige elektrische onderdeel zijn. Druk en ademvolume werden gemeten met een analoge drukmeter en spirometer. Omdat het originele model hoofdzakelijk mechanisch analoog was, waren er geen waarschuwingen als de machine stopte met werken. Heroverweging van het concept zorgde voor een verandering in het ontwerp. Het team concludeerde dat het een goed idee zou zijn om een waarschuwing toe te voegen voor het geval dat de waarden niet klopten. Ze namen contact op met het bedrijf Interay Solutions b.v. dat hen adviseerde bij de keuze van de meest geschikte elektronica.
Voor het uiteindelijke prototype koos men voor een elektronische toerentalregeling van maxon: de ESCON 50/5, een kleine, krachtige 4-kwadrant-PBM-servoregelaar. Deze bood een volledig traploze toerentalregeling voor hun beademingsapparaat.
Toen het uiteindelijke prototype af was, hadden ze hulp nodig om de productie op te schalen. Hiervoor namen ze contact op met Apparatenfabriek ARA b.v., een zusterbedrijf van Interay Solutions b.v. ARA produceert mechatronische systemen voor original equipment manufacturers en is gevestigd in Aalten. Ze waren enthousiast overhet zelf produceren van het apparaat en boden hun hulp aan. Met behulp van openbare en particuliere financiering werd voldoende kapitaal verzameld om het project op poten te zetten.
Sindsdien zijn de eerste beademingsapparaten van Project Inspiration gedoneerd en geleverd aan Guatemala, Panama en Tanzania. Het apparaat is volledig modulair en elk land kan zelf bepalen of ze de beademingsapparaten bestellen of zelf willen maken. Om hun opgedane kennis met de wereld te delen, is alle technische documentatie van Project Inspiration beschikbaar op de website van het bedrijf. Een mooi voorbeeld van de toegevoegde waarde van Project Inspiration is Guatemala, waar een team werd opgezet om de apparaten lokaal te produceren. Alleen de elektronica - waaronder het alarm en het monitoringsysteem, inclusief de Parvalux-motor en maxon controller - werden door Nederland geleverd. Nu bewezen is dat het concept werkt, is Guatemala van plan 300 beademingsapparaten te bouwen. Mogelijk gemaakt door Project Inspiration.
