Innovationen, die Leben retten: Munich Re und Fraunhofer prämieren Ideen zur Covid-19-Behandlung

• Ideenwettbewerb unterstützt Entwicklung von Geräten zur dezentralen Behandlung von Covid-19-Patienten in besonders schwer betroffenen Regionen
• Preisgeld und Umsetzungsbudget von insgesamt einer Million Euro
• Blaupausen und Schulungs-App werden Partnern in Ländern mit hohem Bedarf kostenfrei zur Verfügung gestellt

Vor dem Hintergrund der Covid-19-Pandemie riefen Munich Re und die Fraunhofer Gesellschaft im März diesen Jahres die Give a Breath-Challenge ins Leben. Sie fördern damit innovative Ideen, die durch das neuartige Coronavirus erkrankten Menschen helfen können, und bringen dafür die eigene Expertise, ihre Netzwerke sowie finanzielle Mittel von insgesamt einer Million Euro ein.

Die Challenge hatte drei Kategorien: Gesucht wurden zum einen Entwürfe für nicht-invasive Beatmungsgeräte und Sauerstoff-Konzentrationsgeräte. In der zweiten Kategorie ging es um die Entwicklung von nicht-invasiven Beatmungsmasken. Die dritte Kategorie unterstützt die Bereitstellung von Informationen zur Anwendung der entwickelten Geräte sowie Basiswissen zu Covid-19 für zusätzlich benötigtes Hilfspersonal. Aus diesen drei Teilen kann ein gesamtheitliches Beatmungssystem entstehen. Die Geräte sollen überall auf der Welt per 3D-Druck oder anderen schnellen Herstellungsverfahren produziert werden können. Damit soll vor allem die technologische Grundlage geschaffen werden, um kurzfristig und dezentral den drohenden Versorgungsengpässen mit Beatmungsgeräten in der lokalen Notfallbehandlung von Covid-19-Patienten begegnen zu können und die Auswirkungen der Pandemie für Betroffene weltweit zu lindern. 

Weltweit wurden über 150 Projektentwürfe eingereicht. Sieben Teams wurden im April für das Finale ausgewählt und bei der Herstellung von Prototypen unterstützt. Mitte Juli wurden die Prototypen von Experten an der ETH Zürich und von Prof. Dr. Dieter Köhler, dem ehemaligen Präsidenten der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie (DGP), auf Basis von international anerkannten Testprotokollen geprüft. Die Jury hat auf dieser Grundlage die Gewinner ermittelt.

In der Kategorie für nicht invasive Beatmungsgeräte teilen sich zwei Gewinner die Auszeichnung. Das Team SmartCPAP entwickelte ein nicht-invasives Beatmungsgerät, das günstig überall hergestellt und unter unterschiedlichsten Gegebenheiten eingesetzt werden kann. Das Gerät ist durch einige Besonderheiten speziell auf Covid-19-Patienten zugeschnitten. Es unterstützt zum Beispiel sehr flexibel die spontane Ein- und Ausatmung der Patienten und trägt damit dazu bei, dass sie möglichst lange ohne Intubation versorgt werden können. So bleiben Intensivbetten frei für noch schwerere Fälle. Das SmartCPAP kann mit Sauerstoff aus verschiedenen Quellen arbeiten und verfügt darüber hinaus über Features, die Sauerstoff einsparen – ein wichtiger Aspekt in einer Krise, in der Sauerstoff ein rares Gut ist.

Ebenfalls in dieser Kategorie wurde das Team Vivid Breath prämiert. Vivid Breath entwickelte ein außerordentlich kostengünstiges Beatmungssystem, das aus einem O₂-Konzentrator und einem Beatmungsgerät besteht. Dadurch ergeben sich verschiedene Beatmungs- sowie weitere Anwendungsmöglichkeiten auch über die aktuelle Verwendung für Covid-19-Patienten hinaus. Bis zu sechs Patienten können gleichzeitig aus dem O₂-Konzentrator mit Sauerstoff versorgt werden. Die notwendigen Materialien und Bauteile sind leicht zu beschaffen oder können im 3D-Drucker vor Ort hergestellt werden.

In der Kategorie Atemmasken gewann das Team Soteria. Die Soteria Maske kann ebenfalls vollständig im 3D-Drucker produziert werden. Sie passt sich aufgrund einer innovativen inneren Wabenstruktur flexibel an unterschiedliche Gesichtsformen an und ist daher optimal abgedichtet. Darüber hinaus kann sie für viele verschiedene Beatmungsgeräte verwendet werden. Eine bildbasierte Montageanleitung sowie ein Video-Tutorial erleichtern die schnelle Verwendung.

Gewinner in der Kategorie Schulungsmaterial ist das Virus Fighter’s Handbook. Ein Team der Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie (PAMB) des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) entwickelte in Zusammenarbeit mit Experten der Festo SE & Co. KG und Medizinern aus mehreren Kliniken ein Konzept für ein digitales Handbuch auf Basis einer bereits bestehenden App. Über die App erhalten registrierte Benutzer Informationen zu Benutzung und Wartung der neu entwickelten Geräte, sowie spezifisches Wissen zum Umgang mit Covid-19-Patienten. 

Die digitalen Blaupausen für die Beatmungsgeräte und Masken, einschließlich der Informationen zu Herstellung, Montage und Verwendung, sollen Regierungen und Partnern in aller Welt zur Verfügung gestellt werden, um eine lokale Produktion und Verwendung zu ermöglichen. Ebenso wird das digitale Handbuch zum Umgang mit Covid-19-Patienten via App global zugänglich gemacht. Durch diesen Ansatz wird es möglich, stark betroffene Regionen schneller und unabhängig von internationalen Lieferketten zu unterstützen.

Für den Piloteinsatz der entwickelten Geräte wurde bereits ein Konzept für eine Zusammenarbeit mit der Universität Stellenbosch in Südafrika entwickelt. In diesem Zusammenhang werden derzeit Gespräche zur Umsetzung geführt mit der Faculty of Medicine and Health Sciences der Universität Stellenbosch, sowie dem Centre for Rapid Prototyping and Manufacturing in Bloemfontein und der Fraunhofer Innovation Platform (FIP) an der Universität Stellenbosch.

Munich Re und die Fraunhofer Gesellschaft danken nicht nur allen Challenge-Teilnehmern, sondern auch den Experten aus Wirtschaft und Wissenschaft, die ihre Expertise in der Jury sowie in diversen Beratungsrunden eingebracht haben und weitere Unterstützung durch das Knowhow und die Netzwerke ihrer Unternehmen zugesagt haben. 

Neben den Vorstandsmitgliedern von Munich Re, Dr. Torsten Jeworrek und Dr. Thomas Blunck, sowie den Vorstandsmitgliedern von Fraunhofer, Prof. Ralf B. Wehrspohn und Prof. Alexander Kurz, gehörten der Jury folgende Experten an:

• Prof. Oscar-W. Reif, Chief Technology Officer Corporate Research, Sartorius Stedim Biotech GmbH
• Peter Schardt, Chief Technology Officer, Siemens Healthineers
• Prof. Johann Weidringer, Chairman of the DIN Advisory Boards NARK and NAMed
• Dr. Dr. Karsten Hiltawsky, Head of Technology and IP, Drägerwerk AG & Co. KGaA
• Dirk Hilgenberg, Senior Vice President Production Systems, BMW Group
• Dr. Marco Nock, Director Innovation Management, EOS GmbH