ANSYS仿真用于醫(yī)療保健領域

ANSYS仿真用于醫(yī)療保健領域

　　引導語：當今社會，科技飛速發(fā)展，經濟越來越發(fā)達。無線技術為醫(yī)療植入設備打開了新的世界，使遠程監(jiān)控與治療優(yōu)化成為現(xiàn)實。下面是小編為大家精心整理出來的關于ANSYS仿真用于醫(yī)療保健領域的資料，希望可以在學習中幫助到大家哦!

　　無線技術為醫(yī)療植入設備打開了新的世界，使遠程監(jiān)控與治療優(yōu)化成為現(xiàn)實。但是，為了設計出成功的無線植入設備，設計人員必須滿足不同使用案例和各種法規(guī)的要求，其中每一項都具有自身特殊的挑戰(zhàn)。

　　一般情況下，智能醫(yī)療植入設備必須能夠在以下至少三種不同環(huán)境中與外部手持設備無線通信：

　　1、手術室：植入設備植入病人體內之前先在此進行編程。

　　2、醫(yī)療辦公室：醫(yī)生在此使用外部編程設備以無線通信的方式對植入設備進行后續(xù)監(jiān)控。

　　3、家中：通常使用床邊無線盒與植入設備通信，將診斷信息和任何告警情況立即轉發(fā)給醫(yī)生/醫(yī)護人員。

　　由于人體組織會反射、吸收部分無線信號以及影響天線的工作頻率與帶寬，無線射頻的性能因此會受到影響。此外，患者的體型也會嚴重影響植入設備和外部設備之間的通信距離。近幾年，藍牙智能通信已經成為智能手機上常用的連接選項�？芍踩朐O備的制造商當然不想錯過這個機遇。藍牙工作頻率遠遠高于醫(yī)療設備所用無線技術的頻率，這意味著更大一部分的能量會被人體吸收，從而使天線范圍問題變得更加棘手。為了適應患者的生理變化(例如，患者的體重增加或減少)，天線可能經常需要調諧。最后，監(jiān)管機構會對輻射的功率、比吸收率以及無線傳輸數(shù)據(jù)的速度與傳輸量規(guī)定嚴格的限制。

　　Cambridge Consultants是創(chuàng)新產品研發(fā)工程與技術咨詢領域的全球頂級供應商，其使用ANSYS仿真工具完美解決了上述挑戰(zhàn)。此外，仿真技術使工程師能夠優(yōu)化植入設備天線的設計，以增加其范圍、使其能夠在預期頻率下運行。工程師還可提前針對各種不同的體型檢驗天線性能。

　　設計可植入天線

　　Cambridge Consultants的工程師最近設計了一種小型天線，其可以同時在402~405MHz(醫(yī)療植入通信服務[MICS])以及2.4~2.5GHz(工業(yè)、科研與醫(yī)療[ISM])的頻帶下運行，而且支持2米以上的范圍內進行無線通信，因此能夠在手術室的清潔區(qū)之外使用。人體組織的電容特性加上傳統(tǒng)電偶極子天線的高電容性阻抗會產生一種殘留負電抗，其必須用集總電感負載補償，以匹配微芯片阻抗。因此，工程師采用了一種相對較新的天線設計方法——采用磁環(huán)輻射器和共址電場輻射器的復合場天線。此方法不僅可提供固有的感抗，讓工程師更輕松匹配植入電子設備的阻抗，而且它還能夠更好地支持微型化與生物相容性。

　　脂肪、肌肉、各種骨骼、皮膚與血液均具有不同的介電特性。周圍組織的介電特性會嚴重影響天線的性能表現(xiàn)，例如：與相同尺寸天線的自由空間性能相比具有更低的共振頻率。不過，人體對天線的影響會因天線在體內位置和患者體型的不同而各異。幾乎所有設計植入設備天線的工程師都會采用人體模型來執(zhí)行電磁場仿真，而此類模型中的單元能夠匹配各種人體組織(如：皮膚、脂肪、密質骨、松質骨、肌肉與血液)的相對介電常數(shù)和導電率。許多此類模型的問題是它們很難為了匹配不同體型而進行修改。因此，工程師通常會根據(jù)普通體型來優(yōu)化天線，這經常會導致相關設備植入非典型體型的患者時出現(xiàn)天線性能問題。

　　加速創(chuàng)新

　　現(xiàn)代植入設備極其復雜，需要工程師平衡其性能、安全性、可靠性、成本和上市時間等約束條件。ANSYS的工程仿真工具使Cambridge Consultants能夠更快地設計創(chuàng)新型醫(yī)療設備。

　　研發(fā)可縮放的人體模型，有助于Cambridge Consultants工程師從設計開始就對天線設計進行回歸分析。這樣就能夠將所需的迭代次數(shù)減半，設計時間縮短25%。與傳統(tǒng)PIFA和環(huán)形天線相比，該公司已經能夠將其最新天線設計的射頻通信距離增加45%�，F(xiàn)場數(shù)據(jù)也表明仿真的性能與成品結果非常吻合。

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