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QGen hilft bei der Entwicklung neuer künstlicher Lunge

14. September 2021 – Gemeinsam mit seinen Partnern, dem brasilianischen Eldorado Institute und Braile Biomédica, unterstützt AdaCore, Anbieter von Softwareentwicklungs- und Verifikationswerkzeugen, den Kampf gegen Covid-19. Erste Früchte trägt die Kooperation bereits in Form einer neuen künstlichen Lunge.

Bei der Entwicklung des neuen ECMO-Geräts (extrakorporale Membranoxygenierung) des Medizingeräte-Herstellers Braile Biomédica spielte QGen, die modellbasierte Code-Generierungs- und Verifikations-Toolsuite von AdaCore, eine entscheidende Rolle. Das ECMO-Gerät hilft Covid-19-Patienten, die unter einem zu niedrigen Sauerstoffgehalt im Blut leiden. Dank der technischen Expertise und des Einsatzes der beteiligten Organisationen konnte das auf zwei Jahre ausgelegte Entwicklungsprogramm in nur sechs Monaten abgeschlossen werden.

QGen ist ein qualifizierbares und anpassbares Softwarepaket für die Code-Generierung und Modellverifikation, das AdaCore für ein sicheres Subset von Simulink- und Stateflow-Modellen entwickelt hat. Das Eldorado Institute hat die Software bereits in einem Pilotprojekt für Herzschrittmacher eingesetzt und so ein umfassendes Wissen über den Einsatz von QGen für die Code-Generierung und Verifikation entwickelt. Danach setzte das Institut das Tool auch bei anderen Projekten ein, etwa bei der beschleunigten Entwicklung des ECMO-Gerätes von Braile Biomédica.

Das brasilianische Eldorado Institute ist eine private Forschungs- und Technologie-Organisation (RTO) und kooperiert weltweit mit Tech-Unternehmen bei der Entwicklung neuer Produkte. Braile Biomédica arbeitete mit Eldorado zunächst bei der Entwicklung von Geräten zur hyperthermen intraperitonealen Chemotherapie (HIPEC) zusammen. Die HIPEC, auch „heiße Chemotherapie“ genannt, setzen Ärzte nach der Entfernung von Tumoren oder Läsionen aus dem abdominalen Bereich ein.

Als die Covid-19-Pandemie Brasilien im März 2020 erreichte, implementierte Braile Biomédica diese Technologie in ECMO-Geräte, die Patienten beim Kampf gegen das Virus unterstützen. Patienten mit schweren Lungenschädigungen hält das Gerät während der Erholungsphase so lange am Leben, bis sich die Lunge regeneriert und die Symptome abklingen. Es besteht aus einer Maschine, die gemeinsam mit einer Reihe von Einweggeräten die Blutzirkulation und die Sauerstoffzufuhr außerhalb des Körpers des Patienten durchführen. QGen ist ein integraler Teil des Prozesses, liefert fehlerfreien, lesbaren Code und ermöglicht so genaue Tests, um ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Qualität während der gesamten Nutzungsdauer des ECMO-Gerätes zu gewährleisten.

Unabhängig vom engen Entwicklungszeitraum muss das ECMO-Gerät extrem zuverlässig sein. Die Behandlungen können bis zu 40 Tage dauern, während denen das Gerät den Patienten am Leben erhalten muss. Eine hohe Zuverlässigkeit ist daher entscheidend für das Überleben des Patienten. Der einfachste Weg dafür ist die modellbasierte Systementwicklung (MBSE) für das Designen und Testen des Systems. Darauf folgt die automatische Generierung des Codes für die Hardware des Ziel-Controllers direkt aus dem Modell heraus. QGen stellt hierfür einen automatischen Code-Generator.

„Das Design von QGen, unserer automatischen Code-Generierungs- und Verifikations-Toolsuite, ist speziell auf Entwickler kritischer Systeme ausgelegt“, erklärt JC Bernedo, QGen Team Lead bei AdaCore. „Es erlaubt die Vereinfachung von Entwicklungs-, Test- und Verifikationsprozessen. Gleichzeitig bietet die Lösung unseren Kunden zusätzliche Sicherheitsgarantien. Wir sind stolz darauf, Braile Biomédica und dem Eldorado Institute bei der beschleunigten Entwicklung ihres lebenrettenden ECMO-Gerätes behilflich gewesen zu sein.“

Guilherme Fonseca, Manager of Research and Development am Eldorado Institute, steht ebenso hinter der Zusammenarbeit. „Bei der Suche nach einer Lösung für unseren Bedarf an Design-Testing und Code-Generierung stellten wir fest, dass QGen unsere Ansprüche am besten abdeckt. Die Toolsuite bot uns den größten Gesamtwert, da sie leicht lesbaren Code generiert und die Äquivalenz des Verhaltens zwischen dem generierten Code und der Simulation garantiert. AdaCore hat uns als Partner über den gesamten Prozess hinweg unterstützt. In Zukunft werden wir QGen für die Modellverifikation und Generierung von hochzuverlässigem Code immer dann einsetzen, wenn wir hochsichere High-Risk-Software entwickeln.“

Diese Presseinformation kann auch unter www.pr-com.de/companies/adacore abgerufen werden.

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