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Simulation und Auslegung von Systemen für die Endoskopdesinfektion
Dipl.Ing. Jens WaldmannOlympus Winter & Ibe GmbH
© Olympus Winter & Ibe GmbH | R&D-CE | Jens Waldmann Vortrag “Kleine Volumenströme in der Medizintechnik” | Page 2 | 17.06.2009
1 COMPANY PROFILE OLYMPUS
2 ENDO THERMAL DISINFECTORS
3 SYSTEM DESIGN
4 ANALYSIS & SIMULATION
5 SUMMARY
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Company Profile
OLYMPUS CORP.
Imaging
Medical Systems
Life Science
Industrial
Olympus Winter & Ibe
GmbH
33.000 employees (2007)
6,75 Billion Euro net Sales (2007)
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Company Profile
Business Center
Olympus Corporation Global Headquarter, Tokyo
Number of employees at Olympus Winter & Ibe
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Instruments and Optics for minimal invasive surgery
Video Endoscopes Urological / GynecologicalInstruments
Flexible Endoscopes Rigid Endoscopes Hand Instruments
Surgical Accessories
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Medical Device Technology
OR Integration
OR Electronic Devices
Endoscope Reprocessing Technology
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Medical Device Technology
OR Integration
OR Electronic Devices
Endoscope Reprocessing Technology
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1 COMPANY PROFILE OLYMPUS
2 ENDO THERMAL DISINFECTORS
3 SYSTEM DESIGN
4 ANALYSIS & SIMULATION
5 SUMMARY
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Washer Disinfector
Washer Disinfector ETD-3
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Washer Disinfector Basket
Washer Disinfector Basket
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Flexible Endoscopes
Connector for Light Source
Control Unit
Shaft
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Disinfection Process
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1 COMPANY PROFILE OLYMPUS
2 ENDO THERMAL DISINFECTORS
3 SYSTEM DESIGN
4 ANALYSIS & SIMULATION
5 SUMMARY
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Fluid System Diagram
Endoscopes
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Endoscope channel systems
S-Port
AbsaugungBiopsie
B-Port
LW-Port
Luftkanal
Wasserkanal
Luftkanal
Wasserkanal
LW
Spülkanal
S-Port
AbsaugungBiopsie
B-Port
Sample Channel System 1
Sample Channel System 2
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Endoscope channel systems
• Insgesamt mehr als 30 unterschiedliche Kanalsysteme
• Mehr als 300 Endoskoptypen
• Kanaldurchmesser zwischen 0.65 mm und 6 mm
• Kanallängen zwischen 400 mm und 3500 mm
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Simulation Targets
• Auslegung von Pumpen und Spüldrücken in den Systemen
• Verifizierung ausreichender Spülleistung aufgrund ausreichender Strömungsgeschwindigkeit (v > v_krit) für neue Endoskope
• Entwicklung neuartiger Überwachungssysteme (Kanalverstopfung, nicht verbundene Adapter, einwandfreie Verbindung und Flow)
• Nachstellen von Fehlerfällen (Kanalblockage, Schlauchleckagen, Pumpenabweichungen etc.)
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Sample Investigation: Volumetric flow rate through scope channels ?
Q1
Q2
Q2
Q3
Q1
Q3
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Simplified endoscope model (sample endoscope)
Q1p1
Q2p2
Q3p3 THIN CHANNEL
WATER / AIR CHANNEL
SUCTION CHANNELLG Connector Control
d=3.7 mm d=3.2 mmd=3.2 mm
100 mm 1500 mm 1400 mm
d=0.65 mm
2500 mm
d=3.2 mmd=2 mm d=2 mm
d=2.4 mm d=2.4 mm d=2.4 mm1500 mm100 mm 1300 mm 100 mm
Cable cord(d=0.4 mm)
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1 COMPANY PROFILE OLYMPUS
2 ENDO THERMAL DISINFECTORS
3 SYSTEM DESIGN
4 ANALYSIS & SIMULATION
5 SUMMARY
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Simulation Model
Internal Tubing Endoscope
Pressure Supply
Ca. 30 verschiedene
Kanalsysteme mit 300 Varianten
ETD Machine
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System Pressure
Time [sec]
Pre
ssur
e[m
bar]
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Flow Rate through Biopsy Channel
Time [sec]
Vol
umet
ricFl
owR
ate
[ml/m
in]
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Flow Rate through Air/Water Channel
Time [sec]
Vol
umet
ricFl
owR
ate
[ml/m
in]
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Flow Rate through Thin Channel
Time [sec]
Vol
umet
ricFl
owR
ate
[ml/m
in]
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Results
7.5 ml/min 0.65 mmThin Channel
480 ml/min2.4 mmAir/Water Channel
800 ml/min3.2 mmBiopsyChannel
Flow RateChannelDiameter
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1 COMPANY PROFILE OLYMPUS
2 ENDO THERMAL DISINFECTORS
3 SYSTEM DESIGN
4 ANALYSIS & SIMULATION
5 SUMMARY
© Olympus Winter & Ibe GmbH | R&D-CE | Jens Waldmann Vortrag “Kleine Volumenströme in der Medizintechnik” | Page 28 | 17.06.2009
Summary
• Die Nutzung von Simulationstools kann den Aufwand an laborbasierten Verifikationstests reduzieren
• Das Desinfektionsergebnis ist stark abhängig von der Benetzungsdauer der chemischen Substanzen und dem Kanalvolumenstrom („Flottengeschwindigkeit“), dies kann gut über Systemsimulation nachgestellt werden
• Während der Produktlebensdauer werden künftig Simulationsumgebungen bei der Optimierung der Systeme genutzt
Thank you for your attention !