Die Atemmuskulatur individuell trainieren

Ungefähr 20'000 Atemzyklen durchläuft der Mensch in ruhigem Zustand an einem Tag. Die Atmungsmuskulatur kann wegen dieser täglichen Höchstleistung, anstrengenden Tätigkeiten oder durch Krankheiten ermüden. Doch gezieltes Training der Atmungsmuskulatur verhindert eine solche Erschöpfung. Um den Atemmuskel zu kräftigen und die Gesundheit und sportliche Leistungsfähigkeit zu fördern, hat das Institute for Human Centered Engineering HuCE der Berner Fachhochschule BFH zusammen mit der ETH Zürich, der Universität Zürich UZH und weiteren Partnern die Basis gelegt, um ein Trainingsgerät der neusten Generation zu entwickeln: den Idiag P100.

Zusammen mit den Partnern entwickelte die BFH unter der Leitung von Prof. Dr. Volker Koch das Funktionsmuster des Geräts. Dazu gehörte die Erstellung eines Systemkonzepts, das Festlegen der Anforderungen, die Entwicklung eines mechanischen Designs, einer Elektronik, einer Software, die Auswahl und Integration von passenden Sensoren sowie die Entwicklung einer geeigneten CO₂-Regulierung.

An der BFH allein waren zahlreiche Dozierende, Assistenten und wissenschaftliche Mitarbeiter in das Projekt eingebunden. Zudem befassten sich gleich mehrere Abschlussarbeiten von Studierenden mit projektspezifischen Herausforderungen. «Das Projekt war durch die fachliche Vielseitigkeit der Fragestellungen sowie die unterschiedlichen Herangehens- und Denkweisen aller Expertinnen und Experten ausserordentlich spannend», sagt Volker Koch. Und der Aufwand hat sich gelohnt. «Das Produkt wurde von der Idiag AG erfolgreich auf den Markt gebracht und zwischenzeitlich sogar für den FIBO INNOVATION & TREND AWARD 2020 nominiert, der auf der weltgrössten Messe für Fitness, Wellness und Gesundheit verliehen wird», freut sich Volker Koch. Aufgrund der guten Zusammenarbeit sei zurzeit ein weiteres Forschungs- und Entwicklungsprojekt zusammen mit der Idiag AG und der ETH Zürich in Planung.

Einzigartig am neuen Atemmuskeltrainer ist, dass er Kraft,- Ausdauer und Intervalltraining in einem vereint. Die verschiedenen überwachten Trainingsmodi lassen sich über den Touchscreen frei wählen. Zudem lässt sich mithilfe einfacher Atemmuskel-Eingangstests das Trainingsprotokoll automatisch auf den Anwender oder die Anwenderin personalisieren. Das Atemtrainingsgerät kann so die körperliche Leistungsfähigkeit von Personen mit verschiedenen Leistungsniveaus optimieren. Das Gerät misst die Luftströmung, den Druck und den Kohlendioxidanteil der ausgeatmeten Luft. Zwei hochempfindliche Klappen mischen Frischluft und verbrauchte Atemluft im optimalen Verhältnis. So besteht keine Gefahr von Hyperventilation, Hypoventilation und Schwindel.

Bei schweren COVID-19 Infektions-Verläufen kommt es zu Atemnot, welche die Atemmuskulatur zu kompensieren versucht. Ist die Infektion in der Lunge zu stark fortgeschritten, kommt es zu Atemversagen und der Patient muss künstlich beatmet werden. Studien haben gezeigt, dass die Dauer der künstlichen Beatmung durch Atemtraining verkürzt werden kann. Dies bedeutet, dass Atemtraining das Risiko möglicher Komplikationen nach einer künstlichen Beatmung reduziert und die Dauer eines Spitalaufenthalts verkürzt werden kann.