의료: Ansys 시뮬레이션을 통한 의료 기기 혁신

현재를 생각하면 환자 복지가 균형에 달려 있음을 압니다. 모든 제품 개발 프로세스는 엄격하고 시간 소모적이며 자원 집약적이지만 시간이 생명을 의미하기 때문에 의료 산업에서 특히 그렇습니다. 파괴적 혁신은 의료 기기와 관련하여 영원한 관심사이며 의료 분야에서 제품 고장은 심각한 결과를 초래할 수 있으므로 선택 사항이 아닙니다. 여기에서 엔지니어링 시뮬레이션이 등장합니다.

의료기기 개발 전반에 걸쳐 엔지니어링 시뮬레이션을 적용하는 것은 고장을 줄이고 시간과 비용을 절약할 수 있는 최선의 방법입니다. 임상 테스트는 제한된 범위로 인해 가능한 모든 상황을 다룰 수 없으므로 오늘날 의료 기기 회사는 의료 기기의 생산 및 설계를 방해하는 다양한 시나리오를 감지하고 해결하기 위해 엔지니어링 시뮬레이션 기반 인 실리코 테스트를 채택하고 있습니다. 이것은 제품 기한은 물론 안전 표준을 충족하면서 환자에게 새로운 치료법을 제공하는 가장 좋은 방법입니다. 인명을 구하고 규정을 준수하고 설계 측면에서 신뢰성을 관리하려면 시뮬레이션이 유일한 방법입니다!

엔지니어링 시뮬레이션을 사용하여 의료 기기를 개발하는 것은 새로운 추세가 아닙니다. 실제로 오늘날에는 시간과 비용을 크게 줄일 수 있다는 점을 고려하여 규제 승인 과정에서 시뮬레이션을 활용하여 제품 성능을 입증하고 있습니다. 가상 설계 공간에서 환자 솔루션을 엔지니어링하고 테스트함으로써 의료 회사는 제품을 출시 단계로 훨씬 더 빠르게 추진할 수 있으며 제품이 실제 세계에서 예상대로 작동할 것이라는 더 높은 수준의 확신을 가질 수 있습니다.

예를 들어, ASME는 USFDA 및 의료 기기 회사와 협력하여 의료 기기에 대한 "검증 및 검증을 통한 전산 모델링의 신뢰성 평가"와 관련된 검증 및 검증 지침 40(V&V40)을 마련했습니다. 가상 설계 환경에서 제품과 인체의 3D 모델을 구축함으로써 의료 제품 개발자는 시뮬레이션 및 디지털 탐색을 사용하여 빠르고 쉽게 수정할 수 있는 성능을 테스트 및 검증할 수 있습니다. 시뮬레이션은 물리적 프로토타입을 구축하고 테스트하는 것보다 훨씬 빠르고 비용 효율적이며 덜 침습적입니다.

시뮬레이션으로 의료 기기 및 웨어러블 혁신

최근까지 검토를 위해 환자의 기기에서 데이터를 다운로드하려면 의사를 방문해야 했습니다. 5G 기술과 함께 의료 사물 인터넷은 더 많은 명성을 얻고 있으며 새로운 표준이 될 것입니다. 지속적으로 그리고 응급 상황 시 즉시 의사에게 의료 데이터의 연결 및 전송을 확장할 것입니다.

의료 IoT는 참여, 개인화, 예측 및 예방의 P4 의학으로 이어질 것입니다.

기업은 또한 엔지니어링 시뮬레이션 및 연결된 환자 모델링을 사용하여 높은 신뢰성을 보장하고 데이터 개인 정보를 제공하며 규정 준수를 촉진하는 시스템을 개발하고 있습니다. 의료에 실질적인 영향을 미치기 위해 연결된 의료 기기는 환자의 안전과 편안함을 손상시키지 않으면서 관련성 있고 신뢰할 수 있는 매개변수를 캡처 및 해석할 수 있어야 하며 완전한 무결성, 가독성 및 보안으로 의사에게 통찰력을 제공할 수 있어야 합니다. Ansys의 Multiphysics 시뮬레이션 은 이러한 장치 설계의 다양한 단계에서 사용됩니다.

웨어러블

이미지: 카네기 멜론 대학

웨어러블 무선 장치의 사용은 의료 분야의 실제 및 잠재적 응용으로 인해 최근 몇 년 동안 증가했습니다. 신체 가까이에서 무선 장치를 사용하려면 수많은 설계 문제가 수반됩니다.

장치의 크기, 무게, 소비 전력을 줄여야 사람들이 착용할 수 있습니다. 또한 장치의 전력 방출로 인해 건강상의 위험이 발생하지 않아야 합니다. 동시에 장치는 적절한 위치에 충분한 전력의 신호를 전달하고 대상 장치에서 잘 수신되도록 설계해야 합니다. 이는 인체가 해당 신호의 상당 부분을 흡수할 수 있다는 사실에도 불구하고입니다. 이러한 매개변수 등을 염두에 두고 장치를 설계하려면 어떻게 해야 합니까? 이 모든 것은 Ansys HFSS에서 고주파 전자기 시뮬레이션을 수행하여 시뮬레이션할 수 있습니다.

Ansys의 성공 사례 중 하나는 다음과 같습니다. 완전한 Multiphysics® 솔루션은 환자의 필요에 따라 적절한 양의 인슐린을 전달하는 데 사용되는 웨어러블 인슐린 펌프 용으로 개발되었습니다. 개별 물리적 모델링 외에도 제품 팀이 완전히 통합된 시스템으로 조립될 때 구성 요소와 컨트롤이 작동하는 방식을 이해하는 데 도움이 되는 시스템 모델도 개발되었습니다.

Ansys 시뮬레이션 소프트웨어는 또한 유체, 구조, 열 및 전자기 분석을 단일 환경에 고유하게 통합하고 심혈관 장치가 인체 내에서 어떻게 작동하는지에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

엔지니어링 시뮬레이션은 세계화된 제품 개발 접근 방식의 핵심이기도 합니다. 유연하고 통합된 시뮬레이션 환경은 이니셔티브를 지원하는 공통 커뮤니케이션 플랫폼을 제공합니다. 시뮬레이션은 현지 규제 승인에서 요구하는 대로 여러 시나리오를 모방할 수 있습니다. 환자 변수는 인실리코(in silico)에서 테스트할 수 있으며 가상 인간 실험실 데이터는 지역 인구를 나타내도록 조정될 수 있습니다. 결과는 제조/운영 비용 절감을 통해 저렴한 의료 치료입니다.

Ansys Multiphysics® 솔루션은 설계 단계 초기에 의료 기기의 다양한 물리 기반 및 시스템 수준 통찰력을 얻는 데 사용할 수 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 프로토타입 제작과 물리적 테스트에 드는 비용과 노력을 절감할 수 있습니다. 전체 실험 계획 공간에 대해 매개변수 연구를 수행할 수 있는 기회를 제공하고 설계를 최적화함으로써 시뮬레이션은 완벽한 솔루션입니다.

따라서 Simulation 덕분에 안전하고 정확하며 내구성이 있고 저렴한 웨어러블 및 의료 기기를 더 적은 비용과 출시 시간으로 설계할 수 있습니다.

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