概述

本文旨在最大限度提高醫(yī)療設(shè)計(jì)行業(yè)的生產(chǎn)效率，其中綜述了醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員所面臨的無(wú)數(shù)難題。使用已經(jīng)開(kāi)發(fā)的醫(yī)療設(shè)備的示例，您將了解并行工程方法如何幫助您解決設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)難題以及確保產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和安全性。

簡(jiǎn)介

醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)人員面臨著大量行業(yè)特定的業(yè)務(wù)和工程難題。在植入物、給藥系統(tǒng)、診斷設(shè)備、臨床實(shí)驗(yàn)儀器、外科手術(shù)設(shè)備和藥物包裝等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，患者的安全與效率、有效性和成本控制同樣重要。

業(yè)務(wù)難題

醫(yī)療行業(yè)風(fēng)云變幻，到處充滿競(jìng)爭(zhēng)，而且每天都在變化。醫(yī)療設(shè)備企業(yè)不僅必須解決上市時(shí)間、創(chuàng)新、降低成本和全球競(jìng)爭(zhēng)等常規(guī)設(shè)計(jì)難題，還對(duì)患者安全承擔(dān)巨大責(zé)任并且必須遵守嚴(yán)的法規(guī)準(zhǔn)則。

更大的難題是監(jiān)管審查越來(lái)越多，這使得醫(yī)療設(shè)備制造商承受著總體質(zhì)量和安全性的巨大壓力。由于FDA（食品和藥品管理局）發(fā)出的警告信越來(lái)越多，醫(yī)療設(shè)備制造商在監(jiān)管活動(dòng)上花費(fèi)的時(shí)間和預(yù)算大幅增加。事實(shí)上，質(zhì)量和監(jiān)管部門(mén)存在三分之一的醫(yī)療設(shè)備研發(fā)職位空缺，而四分之一的行業(yè)研發(fā)經(jīng)費(fèi)用于監(jiān)管活動(dòng)。

EmergoGroup近來(lái)對(duì)5400多位受訪者進(jìn)行了2015年醫(yī)療設(shè)備行業(yè)調(diào)查，其中他們要求醫(yī)療設(shè)備行業(yè)高級(jí)管理人員確定其面臨的最大難題。在該列表上發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)監(jiān)管問(wèn)題和財(cái)務(wù)方面的難題不足為奇。真正令人驚奇的是新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)問(wèn)題與這些傳統(tǒng)問(wèn)題并駕齊驅(qū)。底線：與以往任何時(shí)候相比，醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在必須以更低的成本快速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)持續(xù)確保高質(zhì)量和性能。

例如，當(dāng)TensysMedicalInc.開(kāi)發(fā)出第一套無(wú)創(chuàng)連續(xù)動(dòng)脈血壓管理系統(tǒng)后，公司知道機(jī)會(huì)稍縱即逝，必須迅速將這套產(chǎn)品推向市場(chǎng)。憑借SOLIDWORKS?設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具，公司將設(shè)計(jì)周期縮短了60%，同時(shí)打開(kāi)了新的醫(yī)療市場(chǎng)空間。

醫(yī)療設(shè)備開(kāi)發(fā)人員還需要滿足政府和消費(fèi)者協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，同時(shí)使產(chǎn)品適應(yīng)客戶需求。例如，當(dāng)KerrGroup設(shè)計(jì)非處方藥品包裝產(chǎn)品時(shí)，其設(shè)計(jì)人員要在兒童防護(hù)需求和老年人能用患關(guān)節(jié)炎的手打開(kāi)包裝的需求之間保持平衡，并且同時(shí)滿足美國(guó)消費(fèi)品安全協(xié)會(huì)(ConsumerProductsSafetyCommission)的要求。

KerrGroup的工程師依靠SOLIDWORKSSimulation來(lái)尋找符合這些準(zhǔn)則的設(shè)計(jì)。那些希望在緊張的醫(yī)療產(chǎn)品環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員必須在以下兩個(gè)方面勤下功夫：降低開(kāi)發(fā)及制造成本；最大限度地降低產(chǎn)品責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)。SOLIDWORKS軟件的設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具可以幫助他們每天做到這兩個(gè)要求。

工程難題

除了已提及的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)造成的難題外，醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)難題還包括對(duì)人體工程學(xué)問(wèn)題的理解和設(shè)計(jì)能力，人體工程學(xué)問(wèn)題會(huì)對(duì)手術(shù)時(shí)間和患者創(chuàng)傷造成影響。產(chǎn)品應(yīng)該更有效、使用更簡(jiǎn)便才能實(shí)現(xiàn)減少手術(shù)時(shí)間和降低手術(shù)成本的目標(biāo)，而日益增加的醫(yī)療服務(wù)成本也使產(chǎn)品有必要達(dá)到這些要求。設(shè)計(jì)人員必須適應(yīng)醫(yī)務(wù)人員的嚴(yán)格審美要求和一些功能需求，如必需的運(yùn)動(dòng)范圍和專(zhuān)用于特定外科任務(wù)的外科器具的接觸力要求。此外，醫(yī)療產(chǎn)品所使用的材料也日趨復(fù)雜，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員需要了解這些材料的強(qiáng)度和傳導(dǎo)性以及滅菌處理對(duì)其材料屬性的影響。心血管支架等植入設(shè)備必須完美無(wú)缺，這是因?yàn)?，如果出現(xiàn)問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致患者死亡。整形外科植入物（如髖關(guān)節(jié)及膝關(guān)節(jié)置換物）必須正常發(fā)揮作用才能避免給患者帶來(lái)疼痛和骨折危險(xiǎn)。產(chǎn)品工程師必須正確的預(yù)計(jì)可植入設(shè)備的使用壽命，這樣患者才能在沒(méi)有生命危險(xiǎn)的情況下及時(shí)移除或更換這些設(shè)備。

通過(guò)并行工程方法，虛擬仿真可以幫助醫(yī)療產(chǎn)品工程師平衡所有這些同時(shí)出現(xiàn)的需求，并確保產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性和安全性。下文將討論引用醫(yī)療設(shè)備用戶故事的具體示例。

醫(yī)療設(shè)備行業(yè)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證

工程師執(zhí)行設(shè)計(jì)分析的目的包括驗(yàn)證概念、執(zhí)行“假設(shè)”算例（以確定最佳設(shè)計(jì)）、驗(yàn)證設(shè)計(jì)和幫助符合監(jiān)管要求。概念驗(yàn)證需要在開(kāi)發(fā)周期早期執(zhí)行。假設(shè)情形算例可以包括各種變化的幾何體、材料類(lèi)型和各種工作載荷。設(shè)計(jì)驗(yàn)證能有助于測(cè)試產(chǎn)品可靠性，同時(shí)又能減少昂貴耗時(shí)的物理樣機(jī)的數(shù)量。執(zhí)行跌落測(cè)試能確保手持設(shè)備和家庭護(hù)理設(shè)備性能良好。在公司申請(qǐng)批準(zhǔn)時(shí)，所有這些測(cè)試結(jié)果通常都能為管理機(jī)構(gòu)所接受。

FDA制定了三種醫(yī)療產(chǎn)品分類(lèi)級(jí)別：

I類(lèi)-無(wú)源設(shè)備，此類(lèi)設(shè)備不進(jìn)入患者的身體，或者只接觸患者的皮膚

II類(lèi)-有源設(shè)備或用于管理進(jìn)入患者身體的流體的設(shè)備

III類(lèi)-植入患者體內(nèi)的設(shè)備

FDA對(duì)有限元分析(FEA)很熟悉，該機(jī)構(gòu)甚至希望設(shè)計(jì)驗(yàn)證結(jié)果中能附帶一些意見(jiàn)書(shū)，特別是II類(lèi)和III類(lèi)設(shè)備的意見(jiàn)書(shū)。該機(jī)構(gòu)希望這些分析結(jié)果能與那些通過(guò)公認(rèn)的實(shí)驗(yàn)方法獲取的結(jié)果一致。

SOLIDWORKSSIMULATION解決方案

SOLIDWORKS軟件是許多提供診斷及臨床設(shè)備、外科手術(shù)工具、植入物、給藥系統(tǒng)和藥品包裝系統(tǒng)的制造商首選的3DCAD程序。

使用SOLIDWORKS軟件的產(chǎn)品工程師必須解決以下設(shè)計(jì)問(wèn)題：醫(yī)院里經(jīng)常移動(dòng)的設(shè)備的便攜性、操作的易用性、機(jī)動(dòng)性、用于醫(yī)療設(shè)施和家庭護(hù)理時(shí)的可配置性以及針對(duì)消費(fèi)者和醫(yī)務(wù)人員的始終如一的安全問(wèn)題。

從設(shè)計(jì)概念到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證階段，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各個(gè)階段進(jìn)行測(cè)試對(duì)于了解產(chǎn)品工作方式及產(chǎn)品是否會(huì)如期望般運(yùn)行至關(guān)重要。直觀的SOLIDWORKSSimulation設(shè)計(jì)驗(yàn)證解決方案可讓SOLIDWORKS3DCAD軟件用戶在設(shè)計(jì)流程的所有階段執(zhí)行各種仿真并將CAD數(shù)據(jù)用于工程目的。此外，由于SOLIDWORKSSimulation嵌入到SOLIDWORKS3DCAD中，因此用戶無(wú)需在多個(gè)界面之間切換即可完成這些算例。

設(shè)計(jì)與仿真之間的完全集成還允許醫(yī)療設(shè)備工程師執(zhí)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)更改和特定配置的算例，從而依據(jù)個(gè)人需求量身打造產(chǎn)品。SOLIDWORKSSimulation和SOLIDWORKS3DCAD之間的完整集成可為醫(yī)療工程師提供眾多益處：

設(shè)計(jì)模型和仿真模型之間實(shí)現(xiàn)100%關(guān)聯(lián)，因此任何設(shè)計(jì)更改和變型都可以在“假設(shè)”情形的仿真模型上自動(dòng)更新。

強(qiáng)大的3DCAD數(shù)據(jù)支持：設(shè)計(jì)屬性變?yōu)楣こ虒傩?，以便使工作流程高效且順暢，例如材料屬性、扣件、自?dòng)識(shí)別CFD中的流體域、識(shí)別網(wǎng)格定義的幾何體拓?fù)洹?/p>

借助eDrawings共享交流工具可實(shí)現(xiàn)仿真結(jié)果在項(xiàng)目下游所有相關(guān)人員之間輕松交流。

久經(jīng)考驗(yàn)的仿真解決方案

SOLIDWORKSSimulation的虛擬測(cè)試功能建立在強(qiáng)大的有限元分析(FEA)基礎(chǔ)上。SOLIDWORKSSimulation、SOLIDWORKSFlowSimulation的CFD功能、SOLIDWORKSPlastics的注塑成型工具、SOLIDWORKSSustainability的可持續(xù)性功能以及SOLIDWORKSMotion的剛體運(yùn)動(dòng)仿真可幫助用戶測(cè)試許多醫(yī)療產(chǎn)品，如整形外科植入物、心血管支架、心臟瓣膜置換物、癌癥治療給藥系統(tǒng)、透析泵、血壓測(cè)試儀、麻醉裝置、開(kāi)放式氧療系統(tǒng)、離心式血漿分離機(jī)、無(wú)針注射給藥系統(tǒng)以及許許多多其他醫(yī)療產(chǎn)品。

SOLIDWORKSSimulation解決方案為并行工程提供了獨(dú)特的新方法。借助CAD嵌入式工具，該解決方案可提供最高的準(zhǔn)確性、獨(dú)特的直觀性和工程哲學(xué)。

分析能力

SOLIDWORKSSimulation解決方案可提供完整一致的工程工具套件，以便醫(yī)療工程師可以在同一解決方案中執(zhí)行全部完整的性能測(cè)試。他們可以在設(shè)計(jì)流程中對(duì)大量參數(shù)（如持久性、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)、裝配體運(yùn)動(dòng)、熱傳遞、流體動(dòng)力學(xué)和注塑成型）進(jìn)行測(cè)試。

靜態(tài)分析

SOLIDWORKSSimulation可提供豐富多樣的結(jié)構(gòu)分析功能，包括可確定應(yīng)力、應(yīng)變和變形的靜態(tài)分析。借助所提供的信息，醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員可以在流程早期了解產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，從而改善設(shè)計(jì)或避免失敗。

這是所有分析工具中最常用的一種，曾幫助TensysMedical對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行分析，該驅(qū)動(dòng)器要將傳感器移到正在手術(shù)的患者的腕部，以發(fā)現(xiàn)最佳位置來(lái)通過(guò)安全、非侵入式設(shè)備產(chǎn)生患者血壓連續(xù)的波形指標(biāo)。驅(qū)動(dòng)器的幾何體很復(fù)雜，Tensys工程師在定位并排除高應(yīng)力區(qū)域時(shí)采用了SOLIDWORKSSimulation線性應(yīng)力分析。然后，設(shè)計(jì)人員針對(duì)可靠性優(yōu)化了設(shè)計(jì)，并且生產(chǎn)出幾乎能無(wú)限彎曲的零件。

熱力

熱分析計(jì)算醫(yī)療設(shè)計(jì)及其環(huán)境中零部件內(nèi)部和零部件之間的溫度和熱傳導(dǎo)。這是醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)中需要考慮的重要問(wèn)題，因?yàn)樵S多產(chǎn)品包含帶溫度相關(guān)屬性的材料，而且可能受人體溫度及產(chǎn)品中電子零部件所生成熱量的影響。產(chǎn)品安全性也是考慮因素之一。如果產(chǎn)品或零部件溫度太高，工程師可能必須為其設(shè)計(jì)一個(gè)防護(hù)罩。

德國(guó)Dr?gerMedical公司在重病監(jiān)護(hù)設(shè)備領(lǐng)域世界領(lǐng)先。當(dāng)該公司想要將呼吸機(jī)的呼吸氣體裝置中使用的材料從鋁換為塑料時(shí)，他們利用SOLIDWORKSSimulation線性靜態(tài)分析和熱分析從性能和合規(guī)性方面研究了許多不同塑料材料的性能。

頻率和振動(dòng)

醫(yī)療設(shè)備可能經(jīng)受的振動(dòng)可以降低性能、縮短產(chǎn)品壽命，甚至可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品使用不當(dāng)。

頻率分析對(duì)于一家涉及設(shè)計(jì)和分析新型計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)掃描儀的主要設(shè)備公司有著特別重要的意義。該領(lǐng)先公司需要知道某個(gè)關(guān)鍵裝配體的頻率，而且需要立刻知道結(jié)果。CAE部門(mén)負(fù)責(zé)人表示，該團(tuán)隊(duì)在20分鐘內(nèi)能夠在一臺(tái)電腦上獲得所需的結(jié)果。他表示，如果使用其他仿真工具，一位高級(jí)工程師進(jìn)行此分析也需要耗時(shí)數(shù)周。

接觸

接觸分析對(duì)所有產(chǎn)品中的裝配體非常重要，尤其是在安全性極為重要的醫(yī)療產(chǎn)品領(lǐng)域。具備確定醫(yī)療產(chǎn)品所需安全系數(shù)的能力也同樣重要，因?yàn)獒t(yī)療產(chǎn)品的過(guò)早失效可能會(huì)導(dǎo)致患者受傷或死亡。大型醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)無(wú)針注射系統(tǒng)便是一個(gè)示例，該系統(tǒng)旨在通過(guò)壓力使藥物產(chǎn)生微細(xì)的液流，從而透過(guò)皮膚將藥物注入皮下組織。公司的工程師對(duì)設(shè)備的安全機(jī)構(gòu)進(jìn)行了靜態(tài)分析，以預(yù)測(cè)激活該機(jī)構(gòu)所必需的接觸力。經(jīng)過(guò)多次設(shè)計(jì)更改后，SOLIDWORKSSimulation幫助他們完成了最后設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)闡明了患者在緊急情況下需要的激活力水平。

非線性分析

非線性應(yīng)力分析可在大多數(shù)一般載荷和材料條件下計(jì)算產(chǎn)品的應(yīng)力和變形：

動(dòng)態(tài)（時(shí)間相關(guān)）載荷

大型零部件變形

非線性材料，如超過(guò)屈服點(diǎn)的橡膠或金屬

通常來(lái)說(shuō)，非線性分析對(duì)于醫(yī)療應(yīng)用確定可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備問(wèn)題的因素至關(guān)重要。SOLIDWORKSSimulation材料數(shù)據(jù)庫(kù)提供了許多具有預(yù)定義屬性的非線性材料模型，包括用于鑷鈦諾的非線性材料。鑷鈦諾是一種廣泛用于醫(yī)療設(shè)備的形狀記憶合金。非線性分析可用于分析導(dǎo)管這樣的任務(wù)，導(dǎo)管插入動(dòng)脈后，模擬因人體組織抗拒而產(chǎn)生的抗力和扭轉(zhuǎn)。

在設(shè)計(jì)新型冠狀動(dòng)脈血管支架（與傳統(tǒng)支架相比，該支架在插入時(shí)變形較?。r(shí)，REVAMedicalInc.使用了SOLIDWORKS軟件，并在多次非線性分析中測(cè)試了該設(shè)備隨時(shí)間變化的可靠性。這些算例主要關(guān)注的是焊接頭，這些焊接頭要設(shè)計(jì)得比以前設(shè)計(jì)中的更靈活、更抗疲勞且不易斷裂。這些分析便于對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行多次更改以提高性能，并且使完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間比預(yù)期減少50%。

日本岡山大學(xué)牙醫(yī)學(xué)院的工程師利用SOLIDWORKSSimulation非線性分析，針對(duì)由于風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎或下頜整容引起下頜關(guān)節(jié)斷裂的患者設(shè)計(jì)了人工下頜關(guān)節(jié)。他們分析了各種鋼板及螺釘模型和材料，并且借助非線性分析確定了特定的塑料材料作為下頜置換的最佳材料。

SOLIDWORKSSimulation非線性分析與線性應(yīng)力分析和熱分析的結(jié)合使用幫助丹麥哥本哈根國(guó)立大學(xué)醫(yī)院對(duì)鈦合金脊柱植入物進(jìn)行研究，而且不用采取人體侵入式試驗(yàn)。由于植入物的目的是為了延長(zhǎng)患者的生命，因此鈦和人骨（非線性材料）之間的相互作用尤其重要。非線性分析向研究人員顯示了骨頭在植入物周?chē)纳L(zhǎng)過(guò)程。

疲勞分析

疲勞定義為在反復(fù)載荷或可變載荷下的失效，但在單個(gè)應(yīng)用中從未達(dá)到足以導(dǎo)致失效的程度。疲勞分析檢查何種程度的反復(fù)載荷或隨機(jī)載荷周期能夠造成結(jié)構(gòu)故障。醫(yī)療設(shè)備工程師務(wù)必要了解產(chǎn)品和材料執(zhí)行時(shí)間測(cè)試的時(shí)長(zhǎng)對(duì)于保證患者安全性和維護(hù)合規(guī)性的重要性。CardiovascularSystems,Inc.(CSI)開(kāi)發(fā)了一次性金剛石涂層導(dǎo)管器械，推動(dòng)了心血管疾病治療領(lǐng)域的革命性進(jìn)步。該設(shè)備用于一種名為“軌道旋切術(shù)”的過(guò)程，該過(guò)程利用離心力磨掉造成阻塞的90%動(dòng)脈斑塊。

CSI用于臨床試驗(yàn)的軌道旋磨器械為全鋼制造，而要生產(chǎn)符合FDA標(biāo)準(zhǔn)的一次性產(chǎn)品，需要研究成本更低的材料。利用SOLIDWORKSSimulation軟件，該公司的工程師可以全面分析高強(qiáng)度的混合塑料，在測(cè)試之前驗(yàn)證其性能。

“利用SOLIDWORKSSimulation，我們可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)和疲勞分析，以優(yōu)化設(shè)計(jì)和材料選擇。這些信息對(duì)于控制成本、確保質(zhì)量和按期完成任務(wù)非常關(guān)鍵。”CSI設(shè)計(jì)和工程服務(wù)經(jīng)理ChristopherNarveson指出。借助這些疲勞分析，CSI能夠?qū)㈤_(kāi)發(fā)時(shí)間縮短25%。

優(yōu)化

設(shè)計(jì)階段進(jìn)行虛擬測(cè)試的一個(gè)目標(biāo)是改善產(chǎn)品在環(huán)境限制下的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。產(chǎn)品工程師可以使用CAD嵌入式SOLIDWORKSSimulation執(zhí)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的最佳可用強(qiáng)重比、頻率或剛度性能。

醫(yī)療設(shè)備工程師進(jìn)行的設(shè)計(jì)優(yōu)化可以提高產(chǎn)品的價(jià)值，其手段有：提高產(chǎn)品在自身操作環(huán)境中的性能以及通過(guò)減少用來(lái)制造產(chǎn)品的材料數(shù)量降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。通過(guò)部署優(yōu)化，產(chǎn)品工程師將更加了解其產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)狀況并改善設(shè)計(jì)。

計(jì)算流體力學(xué)(CFD)

流體問(wèn)題對(duì)于醫(yī)療應(yīng)用至關(guān)重要。不管是人工心臟瓣膜、透析泵、氧療系統(tǒng)還是許多其他同類(lèi)產(chǎn)品，各式流體必須按照設(shè)計(jì)在規(guī)定的溫度下準(zhǔn)確移動(dòng)。SOLIDWORSKFlowSimulation允許以一種非常簡(jiǎn)單的方式研究這些問(wèn)題。與SOLIDWORKSSimulation一樣，SOLIDWORKSFlowSimulation也可以完全集成到SOLIDWORKS3DCAD中。

SOLIDWORKSFlowSimulation能夠模擬流體的流動(dòng)狀況，包括非牛頓流體、流體混合、帶流體流動(dòng)的共軛傳熱以及外部/內(nèi)部流動(dòng)。血流就是一個(gè)很好的非牛頓流體的例子。

就拿Dr?gerMedical通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，SOLIDWORKSFlowSimulation幫助設(shè)計(jì)人員研究因改變進(jìn)入通風(fēng)系統(tǒng)的氣流位置而產(chǎn)生的后果，而他們這樣做的目的是為了讓患者呼吸到足夠的氧氣。該公司報(bào)導(dǎo)說(shuō)，通過(guò)使用SOLIDWORKSFlowSimulation的線性靜力分析和熱分析，公司縮短了約50%的測(cè)試時(shí)間，并且將對(duì)物理樣機(jī)的需求縮減了75%。

加拿大醫(yī)療設(shè)備開(kāi)發(fā)商Southmedic?設(shè)計(jì)了第一種最小接觸開(kāi)放式氧療系統(tǒng)：OxyArm?耳機(jī)。該設(shè)備所采用的技術(shù)是以擴(kuò)散杯中產(chǎn)生的火炬式或漩渦式流動(dòng)模式為基礎(chǔ)，按照不同的流速向患者提供正確的氧氣濃度級(jí)別。分析需要結(jié)合空氣和氧氣的混合過(guò)程中的內(nèi)部流動(dòng)和外部流動(dòng)情況。SOLIDWORKSFlowSimulation使這些復(fù)雜的CFD分析變得非常容易。通過(guò)調(diào)整設(shè)計(jì)，Southmedic的工程師在一個(gè)肉眼無(wú)法觀察的過(guò)程中快速實(shí)現(xiàn)了所需性能水平，從而節(jié)省了時(shí)間和金錢(qián)。

運(yùn)動(dòng)仿真

SOLIDWORKSMotionSimulation可讓醫(yī)療工程師確保設(shè)備和儀器平穩(wěn)移動(dòng)，在其運(yùn)動(dòng)和承受載荷過(guò)程中沒(méi)有任何阻礙。運(yùn)動(dòng)仿真的載荷數(shù)據(jù)結(jié)果在優(yōu)化醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面起著重要作用，它也可以傳輸?shù)絊OLIDWORKSSimulation來(lái)檢查零件的強(qiáng)度。

例如，一家微創(chuàng)手術(shù)外科器具和設(shè)備的制造廠商必須檢查零部件的載荷分布情況，如訂書(shū)機(jī)、扣件和回收器。為確定此信息，該公司希望優(yōu)化開(kāi)啟和收回某儀器機(jī)構(gòu)（用于在手術(shù)過(guò)程中夾持人體組織）所需要的力量。設(shè)計(jì)人員使用SOLIDWORKSSimulation從運(yùn)動(dòng)仿真中獲取有關(guān)力量的數(shù)據(jù)，然后將其用于設(shè)計(jì)更改。只需完成一些迭代之后，他們即可優(yōu)化最后設(shè)計(jì)，這是一個(gè)外科醫(yī)生易于使用的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)患者造成的危害也最少。

可持續(xù)性

醫(yī)療設(shè)備行業(yè)的領(lǐng)先公司利用新的企業(yè)可持續(xù)性策略以環(huán)境可持續(xù)的方式降低成本并提高利潤(rùn)。此行業(yè)中為可持續(xù)性付出的努力越來(lái)越多，這會(huì)對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程產(chǎn)生影響。SOLIDWORKSSustainability可以衡量個(gè)人設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品生命周期的環(huán)境影響，包括對(duì)材料、制造、裝配和運(yùn)輸帶來(lái)的影響，從而提供可操作的環(huán)境結(jié)果。

除了有助于降低生產(chǎn)成本和開(kāi)發(fā)更環(huán)保產(chǎn)品以外，環(huán)境評(píng)估還可以評(píng)估運(yùn)輸、使用和處置等方面的潛在影響，從而降低產(chǎn)品的總擁有成本(TCO)。

大多數(shù)小型醫(yī)療設(shè)備使用塑料制造。SOLIDWORKSPlastics直接為塑料零件和注塑模具的設(shè)計(jì)人員提供了易于使用的注塑成型仿真功能，而且還提供了高級(jí)CAE分析。它可以對(duì)注塑流程中熔化塑料的流動(dòng)進(jìn)行仿真，幫助預(yù)測(cè)零件和模具上與制造相關(guān)的缺陷。您可以在設(shè)計(jì)期間迅速評(píng)估設(shè)計(jì)的可制造性，消除成本高昂的模具返工，提高零件治理，同時(shí)縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

對(duì)于屢獲殊榮的StrongArmErgoskeleton的制造商StrongArmTechnologies來(lái)說(shuō)，SOLIDWORKSPlastics在確保優(yōu)化其提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)以提高可制造性方面發(fā)揮著重要的作用。工程部門(mén)副總裁MichaelKim詳細(xì)說(shuō)明了自己的經(jīng)歷：“我們需要確保能夠經(jīng)濟(jì)高效的生產(chǎn)和裝配產(chǎn)品的許多零件，并且不對(duì)性能造成影響。SOLIDWORKS的分析、可制造性設(shè)計(jì)和注塑成型工具使我們能夠以適宜的成本生產(chǎn)出經(jīng)久耐用的高性能產(chǎn)品。

例如，SOLIDWORKSPlastics允許我們對(duì)零件運(yùn)行虛擬注塑成型流程，這樣我們便可以在投資開(kāi)始加工之前找出潛在的拔模角度或填充問(wèn)題，”Kim繼續(xù)介紹說(shuō)，“通過(guò)使用SOLIDWORKS可制造性設(shè)計(jì)解決方案，我們可以簡(jiǎn)化整個(gè)流程，從而在與制造合作伙伴配合工作時(shí)節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)。”

結(jié)論

醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員必須滿足醫(yī)生、患者安全和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的需求。他們?cè)谫|(zhì)量面前絕不讓步，因?yàn)樯赡芘c產(chǎn)品性能息息相關(guān)。為了確定他們是否滿足所有這些要求，醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在可以使用特有的工程工具和嵌入式仿真CAD解決方案。這讓他們能夠在設(shè)計(jì)流程早期對(duì)設(shè)計(jì)性能進(jìn)行測(cè)試，以改善概念、優(yōu)化設(shè)計(jì)并檢測(cè)故障。這種方法可使他們滿足高質(zhì)量要求，同時(shí)保持在成本限制之內(nèi)。因此，創(chuàng)新合規(guī)產(chǎn)品將更快生產(chǎn)并且即將成為醫(yī)學(xué)突破。如果您經(jīng)常面臨時(shí)間減少的情況、身后的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和復(fù)雜的監(jiān)管要求，帶CAD和嵌入式仿真功能的并行工程將使您能夠應(yīng)對(duì)難題，并比以往更快實(shí)現(xiàn)您的醫(yī)學(xué)突破。