医疗保健：通过 Ansys 仿真实现医疗设备创新

考虑到当前时代，我们知道患者福利目前悬而未决。 所有产品开发过程都是严格、耗时且资源密集型的，但在医疗保健行业尤其如此，因为这里的时间意味着生命。 在医疗设备和医疗保健领域，颠覆性创新是一个永恒的问题，产品故障不是一种选择，因为它可能会产生可怕的后果。 这就是工程模拟的用武之地。

在整个医疗设备开发过程中应用工程仿真是减少故障并节省时间和成本的最佳方法。 由于范围有限，临床测试无法解决所有可能的情况，因此今天医疗器械公司正在采用基于工程模拟的计算机测试来检测和解决阻碍医疗器械生产和设计的不同场景。 这是在满足安全标准和产品截止日期的同时为患者带来更新治疗的最佳方式。 为了挽救生命、遵守法规以及在设计方面管理可靠性，仿真是唯一的方法！

使用工程仿真来开发医疗保健设备并不是一种新趋势。 事实上，今天，考虑到它可以显着减少时间和成本，仿真正被用来在监管审批过程中展示产品性能。 通过在虚拟设计空间中设计和测试患者解决方案，医疗保健公司可以更快地将产品推进到发布阶段，并且更有信心在现实世界中按预期运行。

例如，ASME 与 USFDA 和医疗器械公司合作制定了 Validation & Verification 指南 40 (V&V40)，该指南涉及医疗器械的“通过验证和验证评估计算建模的可信度”。 通过在虚拟设计环境中构建产品和人体的 3D 模型，医疗保健产品开发人员可以测试和验证性能，使用仿真和数字探索来快速轻松地进行修改。 与构建和测试物理原型相比，仿真在任何时候都更快、更具成本效益且侵入性更小。

医疗设备和通过仿真创新可穿戴设备

直到最近，还需要去看医生才能从患者的设备上下载数据以供查看。 随着5G技术的普及，医疗物联网的知名度越来越高，将成为新的标准。 它肯定会在一致的基础上以及在紧急情况下立即扩展从患者到医生的健康数据的连接和传输。

医疗物联网将带来参与性、个性化、预测性和预防性的 P4 医学。

公司还使用工程仿真和连接的患者建模来开发确保高可靠性、提供数据隐私和加快合规性的系统。 为了对医疗保健产生真正的影响，连接的医疗设备应该能够在不影响患者安全和舒适度的情况下捕获和解释相关且可靠的参数，并以完整的完整性、可读性和安全性为医生提供洞察力。 Ansys 的多物理场仿真用于这些设备设计的各个阶段。

可穿戴设备

图片：卡内基梅隆大学

由于医疗保健中的实际和潜在应用，近年来可穿戴无线设备的使用有所增长。 使用任何靠近身体的无线设备都涉及许多设计挑战。

必须缩小设备的尺寸、重量和功耗，使其适合人们佩戴。 此外，设备的功率发射不得对健康造成任何危害。 同时，设备的设计必须能够将足够功率的信号传送到正确的位置，并且目标设备也能很好地接收信号。 尽管人体可能会吸收该信号的很大一部分，但还是会如此。 我们如何设法设计设备，同时牢记这些参数等等？ 嗯，所有这些都可以通过在 Ansys HFSS 中进行高频电磁仿真来模拟。

Ansys 的一个成功案例是：针对可穿戴胰岛素泵开发了一套完整的 Multiphysics 解决方案，该泵用于根据患者的需要输送适量的胰岛素。 除了单独的物理建模外，还开发了一个系统模型，帮助产品团队了解组件和控件在组装到完全集成的系统时的行为方式。

Ansys 仿真软件还可以将流体、结构、热和电磁分析独特地集成到单一环境中，并深入了解心血管设备在人体内的行为。

工程仿真也是全球化产品开发方法的核心。 灵活的集成仿真环境提供了一个通用的通信平台来支持该计划。 模拟可以模拟当地监管批准要求的多种场景； 可以在计算机上测试患者变量，并且可以调整虚拟人体实验室数据以代表当地人口。 结果是通过降低制造/运营成本来负担得起的医疗。

Ansys Multiphysics 解决方案可用于在设计阶段早期获得医疗设备的各种基于物理和系统级的洞察力。 这有助于工程师减少原型设计和物理测试的成本和工作量。 通过提供对整个实验设计空间进行参数研究并优化设计的机会，仿真是完美的解决方案。

因此，借助仿真，可以以更低的成本和更短的上市时间设计出安全、准确、耐用且价格合理的可穿戴设备和医疗设备。

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