醫療保健：通過 Ansys 仿真實現醫療設備創新

考慮到當前時代，我們知道患者福利目前懸而未決。 所有產品開發過程都是嚴格、耗時且資源密集型的，但在醫療保健行業尤其如此，因為這裡的時間意味著生命。 在醫療設備和醫療保健領域，顛覆性創新是一個永恆的問題，產品故障不是一種選擇，因為它可能會產生可怕的後果。 這就是工程模擬的用武之地。

在整個醫療設備開發過程中應用工程仿真是減少故障並節省時間和成本的最佳方法。 由於範圍有限，臨床測試無法解決所有可能的情況，因此今天醫療器械公司正在採用基於工程模擬的計算機測試來檢測和解決阻礙醫療器械生產和設計的不同場景。 這是在滿足安全標準和產品截止日期的同時為患者帶來更新治療的最佳方式。 為了挽救生命、遵守法規以及在設計方面管理可靠性，仿真是唯一的方法！

使用工程仿真來開發醫療保健設備並不是一種新趨勢。 事實上，今天，考慮到它可以顯著減少時間和成本，仿真正被用來在監管審批過程中展示產品性能。 通過在虛擬設計空間中設計和測試患者解決方案，醫療保健公司可以更快地將產品推向發布階段，並且更有信心在現實世界中按預期運行。

例如，ASME 與 USFDA 和醫療器械公司合作制定了 Validation & Verification 指南 40 (V&V40)，該指南涉及醫療器械的“通過驗證和驗證評估計算建模的可信度”。 通過在虛擬設計環境中構建產品和人體的 3D 模型，醫療保健產品開發人員可以測試和驗證性能，使用仿真和數字探索來快速輕鬆地進行修改。 與構建和測試物理原型相比，仿真在任何時候都更快、更具成本效益且侵入性更小。

醫療設備和通過仿真創新可穿戴設備

直到最近，還需要去看醫生才能從患者的設備上下載數據以供查看。 隨著5G技術的普及，醫療物聯網的知名度越來越高，將成為新的標準。 它肯定會在一致的基礎上以及在緊急情況下立即擴展從患者到醫生的健康數據的連接和傳輸。

醫療物聯網將帶來參與性、個性化、預測性和預防性的 P4 醫學。

公司還使用工程仿真和連接的患者建模來開發確保高可靠性、提供數據隱私和加快合規性的系統。 為了對醫療保健產生真正的影響，連接的醫療設備應該能夠在不影響患者安全和舒適度的情況下捕獲和解釋相關且可靠的參數，並以完整的完整性、可讀性和安全性為醫生提供洞察力。 Ansys 的多物理場仿真用於這些設備設計的各個階段。

可穿戴設備

圖片：卡內基梅隆大學

由於醫療保健中的實際和潛在應用，近年來可穿戴無線設備的使用有所增長。 使用任何靠近身體的無線設備都涉及許多設計挑戰。

必須縮小設備的尺寸、重量和功耗，使其適合人們佩戴。 此外，設備的功率發射不得對健康造成任何危害。 同時，設備的設計必須能夠將足夠功率的信號傳送到正確的位置，並且目標設備也能很好地接收信號。 儘管人體可能會吸收該信號的很大一部分，但還是會如此。 我們如何設法設計設備，同時牢記這些參數等等？ 嗯，所有這些都可以通過在 Ansys HFSS 中進行高頻電磁仿真來模擬。

Ansys 的一個成功案例是：針對可穿戴胰島素泵開發了一套完整的 Multiphysics 解決方案，該泵用於根據患者的需要輸送適量的胰島素。 除了單獨的物理建模外，還開發了一個系統模型，幫助產品團隊了解組件和控件在組裝到完全集成的系統時的行為方式。

Ansys 仿真軟件還可以將流體、結構、熱和電磁分析獨特地集成到單一環境中，並提供對心血管設備在人體內的行為方式的洞察。

工程仿真也是全球化產品開發方法的核心。 靈活的集成仿真環境提供了一個通用的通信平台來支持該計劃。 模擬可以模擬當地監管批准要求的多種場景； 可以在計算機上測試患者變量，並且可以調整虛擬人體實驗室數據以代表當地人口。 結果是通過降低製造/運營成本來負擔得起的醫療。

Ansys Multiphysics 解決方案可用於在設計階段早期獲得醫療設備的各種基於物理和系統級的洞察力。 這有助於工程師減少原型設計和物理測試的成本和工作量。 通過提供對整個實驗設計空間進行參數研究並優化設計的機會，仿真是完美的解決方案。

因此，借助仿真，可以以更低的成本和更短的上市時間設計出安全、準確、耐用且價格合理的可穿戴設備和醫療設備。

對此有什麼想法嗎？ 在下面的評論中讓我們知道，或者將討論帶到我們的 Twitter 或 Facebook。

編輯推薦：

• “人工智能 (AI) 是醫療保健的未來”，Angel Alberich-Bayarri 的開創性研究
• T-Mobile 正在添加一個 988 號碼，以立即將客戶與心理健康服務聯繫起來
• 幫助您保持健康的數字工具
• 根據一項新研究，電子遊戲實際上對心理健康有益