Digitaler Zwilling von Beatmungsgeräten

Simulation bei Vyaire Medical hilft, Leben zu retten 

Der digitale Zwilling ihrer Beatmungsgeräte im Software-Tool Simcenter trägt bei Vyaire Medical dazu bei, die Entwicklungszeiten deutlich zu verkürzen und hilft somit, Leben zu retten.

Für die meisten von uns ist Atmung etwas Selbstverständliches. Die etwa 17.000 bis 23.000 Atemzüge pro Tag stellen für einen gesunden Menschen in der Regel keine Anstrengung dar. In Zeiten der Corona-Pandemie haben einige, meist ältere und vorbelastete Patienten, die mit Covid-19 infiziert sind, erhebliche Atmungsprobleme und ringen mit dem Leben. 

Individuelle Atemprofile

Patienten sind nicht nur unterschiedlich groß und gebaut (Morphologie), sondern atmen auch auf vielfältige Weise: Einige Menschen sind „Mundatmer“, einige „Nasenatmer“, die meisten von uns atmen auf beiderlei Weise. Darüber hinaus hat jeder Patient ein einzigartiges Atemprofil, das von seiner Lungenfunktion und -struktur abhängt.

Über 25.000 Atemschutzgeräte

Vyaire Medical zählt zu den Marktführern der Gesundheitstechnologie-Branche und bietet ein umfassendes Sortiment an medizinischen Geräten für Neugeborene bis hin zu den größten erwachsenen Patienten. Das Unternehmen stellt mehr als 25.000 verschiedene Produkte für die Diagnose, Behandlung und Überwachung von Atemwegserkrankungen in jeder Lebensphase her.

Simulation des atmenden Menschens

„In der Vergangenheit waren wir dazu gezwungen, zur Entwicklung einer Atemmaske vereinfachte Modelle zu verwenden: Für die CFD-Simulationen musste ein vereinfachtes Kopfmodell mit idealisierten Atemlöchern für Nase und Mund herhalten“, sagt Dr. Christopher Varga, Senior Engineering Fellow und Senior Director of Research and Development von Vyaire Medical. „Heute verwenden wir Scans von realen Köpfen mit verschiedenen Morphologien der Patienten.“

 

„Bei der Simulation des Atems können wir jetzt den Aufbau der Lunge und ihr Volumen und eine Vielzahl von Atemprofilen berücksichtigen“, erklärt Dr. Varga. „Wir sind dabei, eine Bibliothek von Patienten-Morphologien aufzubauen, die aus repräsentativen Patienten-Geometrien für alle Patientengruppen besteht: Erwachsene, Kinder und Kleinkinder.“

Digitaler Zwilling ersetzt Prototypen

„Mit der Möglichkeit, einen digitalen Zwilling unserer Produkte mit Simcenter zu entwickeln, können wir die Entwicklungszeiten deutlich verkürzen, da wir auf den zeitaufwändigen Prozess des Erstellens und Testens physischer Prototypen verzichten können“, sagt Dr. Varga. 

Simulation spart Zeit und Kosten

Der größte Vorteil, den Dr. Varga von Vyaire Medical durch die Verwendung von Simcenter STAR-CCM+ für das Unternehmen sieht, ist die gewonnene Zeit. „Wir können Produkte viel schneller herstellen“, sagt er, „und das ist in der heutigen Zeit sehr wichtig.“

Der digitale Zwilling verkürzt die Entwicklungszeit deutlich
Dr. Christopher Varga, Senior Engineering Fellow und Senior Director of Research and Development, Vyaire Medical

Die Geschichte von Vyaire begann in den 1950er Jahren auf zwei Kontinenten. In den USA erfand und optimierte Forrest Bird das mechanische Beatmungsgerät. Fast zeitgleich in Deutschland entwickelte Erich Jaeger das erste komplette Labor für Lungenfunktionstests und Diagnostika.

 

Heute betreibt Vyaire Medical Fabriken auf der ganzen Welt, um mehr als 25.000 Produkte für die Diagnose, Behandlung und Überwachung von Atemwegserkrankungen in jeder Lebensphase des Menschen herzustellen.

 

Vyaire Medical

März 2020

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