TDK unterstützt Corscience bei der Entwicklung des kleinsten AED der Welt

Ein tragbarer Defibrillator, kaum größer als eine Brotdose – das war das Ziel. Doch je kleiner ein Hochspannungskondensator ist, desto mehr Ladung verliert er mit der Zeit. Inakzeptabel für ein Gerät, das auch nach Monaten im Stand-by einen lebensrettenden Stromstoß abgeben muss. Erste Kondensator-Prototypen verschiedener Hersteller zeigten zu hohe Leckströme. Und so stellte sich die Frage: Ist das technisch überhaupt machbar?

Als die Ingenieure von Corscience damit begannen, den weltweit kleinsten Automatisierten Externen Defibrillator (AED) zu entwickeln, standen sie vor einer fundamentalen technischen Herausforderung: Sie benötigten einen Hochspannungskondensator, der äußerst kompakt und gleichzeitig äußerst zuverlässig ist. Mit handelsüblichen Produkten war dies nicht zu bewältigen. Vielmehr waren Innovationen auf Materialebene erforderlich. Die von den Defibrillationsexperten aus Erlangen festgelegten Spezifikationen waren anspruchsvoll: eine stabile Kapazität bei 2 kV und die Bereitstellung der erforderlichen therapeutischen gespeicherten Energie durch eine biphasische, abgeschnittene exponentielle Entladung.

Die Größe allein war jedoch nicht die einzige limitierende Größe. Für einen Defibrillator ist es außerdem entscheidend, dass der Kondensator seine Ladung über längere Zeiträume hinweg hält. Jeder nennenswerte Leckstrom könnte den Unterschied zwischen einem funktionsfähigen Defibrillator und einem fehlgeschlagenen Rettungsversuch ausmachen. „Es ist buchstäblich lebenswichtig, dass der AED auch nach Monaten in Bereitschaft bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen – beispielsweise in einem Auto – noch die Energie für die Defibrillation liefern kann“, erklärt Manuel Seufert, Teamleiter Defibrillation, Shock & Analysis bei Corscience.

„Es ist buchstäblich lebenswichtig, dass der AED auch nach Monaten im Standby-Modus bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen, wie beispielsweise in Ihrem Auto, noch die Energie für die Defibrillation bereitstellen kann“, erklärt Manuel Seufert, Teamleiter Defibrillation, Schock & Analyse bei Corscience.

Ein automatisierter Hochspannungskondensator-Prüfstand wurde für eine umfassende Bewertung aller relevanten Kondensatorparameter verwendet.

Diese Anforderung stellte TDK vor einen klassischen Zielkonflikt: Dünnere dielektrische Folien machen Kondensatoren kleiner, erhöhen aber den Leckstrom. Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren müssen zudem in Serie geschaltet werden und benötigen daher Symmetrierwiderstände, wodurch sich der Energiespeicher kontinuierlich entlädt. Für diesen kompakten AED war dies keine Option. Ähnliches gilt für Keramikkondensatoren. Lediglich Folienkondensatoren konnten die hohen Anforderungen an Spannung und Zuverlässigkeit erfüllen.

Um dies zu überprüfen, entwickelte Corscience einen automatisierten Prüfstand für Hochspannungskondensatoren. Mit diesem System lassen sich alle relevanten Kondensatorparameter anhand umfangreicher Prüfmuster und unter verschiedenen Temperaturbedingungen umfassend bewerten. Die ersten Muster verschiedener Hersteller wiesen jedoch entweder einen zu hohen Leckstrom auf oder überschritten die zulässigen Abmessungen. Daher war eine enge und intensive Zusammenarbeit notwendig, um weiter voranzukommen.

TDK und Corscience kombinierten ihr Know-how: TDK in der Kondensatorfertigung, Corscience in der Defibrillation. Die Muster der zweiten Generation waren deutlich besser als die Vergleichsmodelle anderer Hersteller. „Unsere Zusammenarbeit war eine bemerkenswerte Synthese aus Innovation und Zielstrebigkeit“, bemerkt Anderson Estancovich, der zuständige Product Marketing Manager bei TDK. Er ergänzt: „Gemeinsam haben wir nicht nur den kleinsten AED auf dem Markt entwickelt, sondern auch die Möglichkeiten der Medizintechnik neu definiert. Dadurch wird die Intensivpflege leichter zugänglich, diskreter und patientenfreundlicher.“

„Gemeinsam haben wir nicht nur den kleinsten AED auf dem Markt entwickelt, sondern auch die Möglichkeiten der Medizintechnik neu definiert. Dadurch wird die Intensivpflege zugänglicher, diskreter und patientenfreundlicher als je zuvor“, erklärt Anderson Estancovich, der zuständige Produktmarketingmanager bei TDK.

„TDK ist ein Hersteller mit einer ‚Wir schaffen das‘-Mentalität“, reflektiert Maciej Postek, Projektleiter bei Corscience.

Die Partnerschaft ging über die reine Produktentwicklung hinaus. So unterstützte Corscience beispielsweise die Implementierung eines speziellen Prüfstands für zukünftige Hochspannungskondensatoren bei TDK, um Bauelemente realitätsnah zu simulieren und ihre Langzeitstabilität zu validieren.

„TDK ist ein Hersteller mit einer ‚Wir schaffen das‘-Mentalität“, resümiert Maciej Postek, Projektleiter bei Corscience. „Durch die Kombination des Know-hows von TDK in der Kondensatorherstellung mit unserem Wissen über Defibrillation konnten wir den perfekten Kondensator für miniaturisierte AEDs entwickeln.“ Dieser maßgeschneiderte Folienkondensator vereint eine hohe Energiedichte mit außergewöhnlicher Zuverlässigkeit in einem ultrakompakten Design. Dies ist ein Beispiel dafür, was möglich ist, wenn zwei Experten zusammenkommen, um innovative Lösungen für zukünftige Generationen hochentwickelter medizinischer Geräte zu schaffen."