Simulace v boji proti COVID-19
Koronavirus neboli onemocnění Covid-19 během krátké doby zasáhlo celý svět. Do boje s tímto onemocněním se proto dali lidé ze všech koutů světa a napříč všemi obory. Také inženýrské a vědecké týmy začaly analyzovat možnosti šíření nemoci, hodnotit efektivitu ochranných prostředků, navrhovat nové léky, desinfekční postupy, atd.
Podívejte se na příklady toho, jakou roli v tomto boji proti pandemii hrají simulace výpočetního software Ansys.
Upozornění: Zobrazené simulace jsou modelem fyzikálního chování zkoumaných jevů a procesů za stanovených podmínek. Tento článek neslouží jako zdravotnické doporučení.
Analýzy prevence šíření koronaviru
Dezinfekce paluby letadla pomocí UV záření
Doplnění nebo případné nahrazení manuální dezinfekce povrchů na palubách letadel automatizovaným systémem může přinést větší kontrolu nad průběhem dezinfekce. Tím se zvýšuje pravděpodobnost, že všechny povrchy v dezinfikované oblasti jsou dostatečně ozářeny UV zářením a je zamezeno dalšímu šíření viru. Uplatnění tohoto druhu simulací se mimo paluby letadel nabízí také v celé řadě dalších prostředí, kde je dezinfekce nezbytná.
Číst více
Vliv rozestupů a větru
Studie profesora Yu Feng z Oklahoma State University se zabývá vlivem větru na šíření kapének při kašlání či kýchání. Ve studii je uvažována dvojice s různým předepsaným rozestupem při slabém, mírném nebo středním větru. Porovnán je také rozdíl způsobený nasazením obličejové masky.
Číst více
Snížení rizika přenosu viru látkovou rouškou
S nedostatkem dodávek ochranných pomůcek se lidé spoléhají také na látkové roušky domácí výroby. Simulace ukazuje, jaký potenciál při snaze zamezit šíření nebezpečných kapének mají látkové roušky. V animaci je v horní části simulován případ bez roušky a v dolní části případ s rouškou. Na simulaci je zjevné, že látková rouška výrazně omezuje šíření větších kapének.
Snížení rizika přenosu viru obličejovým štítem vytisknutým na 3D tiskárně
Obličejový štít je možné hodnotit na základě toho, kolik kapének z úst či nosu druhého člověka dopadne nositeli ochranné pomůcky na kůži během rozhovoru, kýchnutí nebo kašlání. S tímto hodnocením mohou výrazně pomoci numerické simulace proudění vytvořené v programu Ansys Fluent. SVS FEM vytvořilo ukázkovou simulaci, ve které je hodnocen stupeň ochrany obličejového štítu vytisknutého na 3d tiskárně.
Dodržování rozestupů
K rychlému šíření viru dochází skrze kapénky při kýchání či kašlání. Jak ukazují výsledky této simulace, riziko nakažení kapénkami je možné eliminovat dodržováním dostatečných rozestupů. Při rozestupu 2 metry už riziko šíření výrazně klesá.
Číst více
Bezpečnost při sportu
Ochranné rozestupy, které snižují riziko šíření viru při běžném rozhovoru, už nemusí být dostatečné při sportu. Jak bychom měli běhat, abychom minimalizovali pravděpodobnost přenosu viru od okolních sportovců? Touto otázkou se zabývala studie od Berta Blockena a Fabia Malizia z TUe a KU Leuven.
Číst více
Správné natvarování nosního klipu
Nošení roušky může snížit riziko přenosu viru až 6-krát. Aby však byla rouška maximálně funkční, je nutné, aby po svém obvodu co nejvíce přiléhala. Jak ukazuje tato simulace, natvarováním nosního klipu lze dosáhnout správného přilnutí roušky.
Číst více
Správné nošení roušky
Rozdílem mezi nedbalým a správným nošením roušky se zabývá i tato analýza. Jak je vidět z grafu ve videu, účinnost roušky je na způsobu nošení roušky výrazně závislá.
Číst více
Podtlaková izololační místnost
V dobách výskytu rychle postupujících infekčních onemocnění jako COVID-19 je klíčovým úkolem ochránit lékaře a veškerý zdravotní personál, který se o nakažené osoby stará. Podtlakové izolační místnosti mohou výrazně pomoci snížit riziko nákazy zdravotního personálu. Díky simulacím je pak možné takovou místnost optimálně navrhnout. Na videu je porovnána efektivita několika návrhů podtlakových izolačních místností.
Číst více
Firmy a vědci v boji proti koronaviru
Nocca plicní ventilátory - spolupráce konsorcia vedeného Indickým technologickým institutem Kanpur a Ansys
Konsorcium vedené IIT Kanpur ve spolupráci s Ansys vyvinulo Noccarc V310 - inovativní a spolehlivý plicní ventilátor určený k boji s COVID-19 v Indii. NOCCA Robotics Pvt. Ltd se podařilo díky simulacím v programu Ansys navrhnout plicní ventilátor, který je možné masově vyrábět na několika místech v Indii s využitím snadno dostupných materiálů. CFD analýza proudění vzduchu v potrubí ventilátoru byla provedena v programu Ansys Fluent. Animace ukazuje rychlostní pole v potrubí ventilátoru a víry, které se v něm tvoří.
Číst více
Respirátory pro opakované použití s kovovými filtry tištěnými na 3D tiskárně
ExOne a Pitt vytvořili respirátory pro opakované použití s kovovými filtry tištěnými na 3D tiskárně. Při vývoji těchto respirátorů bylo díky simulacím v programu Ansys možné analyzovat a optimalizovat tištěné filtry s ohledem na jejich porozitu a použité kovové materiály.
Číst více
Rychlý návrh bezpečných a spolehlivých plicních ventilátorů
Bessel LLC vyvinulo ve spolupráci s týmem lékařů a inženýrů z Centra zdravotnických věd Texaské technické university v El Pasu (Texas Tech University Health Sciences Center, El Paso - TTUHSC) a Texaské univerzity v El Pasu (University of Texas, El Paso - UTEP) ventilátor zvaný Texas Power Bag Breather (Texas Breather™). Vývoj tohoto produktu se simulacemi v programu Ansys netrval měsíce, ale pouze několik týdnů. *
* Produkt Texas Breather™ zatím nebyl schválen US FDA ani žádnou jinou regulační organizací. The Texas Breather™ v současnosti není schválen pro záchranné použití.
Číst více
Dekontaminace obličejových masek pomocí UV záření
Dekontaminace obličejových masek pomocí UV záření může být rychlým řešením v případě nedostatku čistých obličejových masek pro zdravotnický personál. Pro inženýry, kteří se zabývají návrhem dekontaminačních zařízení, mohou být simulace silnou oporou, neboť právě díky nim lze ještě ve fázi návrhu ověřit, zda povrchy ochranných pomůcek jsou vystaveny dostatečné dávce UV záření.
Dezinfekce
Dekontaminační místnosti a zařízení pomáhají v boji proti šíření viru a chrání zdraví těch nejzranitelnějších. Simulace provedené firmou InSilico Trials Technologies ukazují proces dekontaminace místností. S pomocí simulací je možné tento proces následně rychle optimalizovat.
Výroba vakcín
Jakmile je vakcína proti určitému onemocnění jednou objevena, je dále jedním z nejnáročnějších úkolů farmaceutických firem převést výrobu vakcíny z laboratoří do sériové výroby. Zapojení simulací do tohoto procesu vede jak k jeho urychlení, tak ke snížení počtu nezdarů.
Číst více
Návrh a výroba plicních ventilátorů
Firmy, které se specializují na vývoj a výrobu zdravotnických zařízení, často profitují ze simulací začleněných do návrhového procesu svých produktů. Nejenže dochází k urychlení tohoto procesu a snížení nákladů, simulace založené na fyzikálních zákonitostech jim umožňují optimalizovat nový produkt a s vysokou pravděpodobností předpovídat jeho chování ve skutečném světě. Model zobrazený ve videu byl vytvořen firmou ARELabs.
Podávání léčiv do plic inhalací
Simulace podávání léčiv do plic pomocí inhalace může být prospěšné nejen pro společnosti, které inhalátory navrhují či vyrábí, ale také pro lékaře, kteří pak mohou lépe vysvětlovat svým pacientům, jak správně tyto inhalatory používat. Model zobrazený ve videu byl vytvořen v Dr. Yu Feng's Computational Biofluidics and Biomechanics Laboratory, Oklahoma State University.
Kontaminace místnosti během léčby
Dr. Wayne Strasser z Liberty University se ve svém výzkumu zabýval šířením viru COVID-19. Jeho tým pomocí Ansys simulací analyzoval vydechování kapének slin a a hlenu pacienta a jejich šíření na nemocničním pokoji.
Mobilní odběrové stanice
Testování velkého množství osob během krátké doby je klíčem ke snižování rizika infekce ve společnosti. Budování nových zařízení v nemocnicích nebo odběrových laboratoří je časově velmi náročné a nemusí být vždy vhodným postupem. Mobilní odběrové stanice je možné rychle složit i rozložit, snadno transportovat a otestovat díky nim velké množství vzorků. Simulace mohou být s výhodou použity pro optimalizaci návrhu těchto odběrových stanic a splnění nezbytných norem.
