医療機器・医療用設備の
開発における
背景と課題
新しい医療機器・医療用設備を市場に出すためには認証取得が必要となり、様々な規制をクリアしなくてはなりません。安全性を証明するために必要なプロセスではありますが、一方で、これによる開発コストの増加が医療費に直結してしまうという問題があります。品質向上とコストダウンを両立することが重要な課題となっています。また、国際競争力が激しさを増す中、最先端技術を活用した医療機器の開発、個別化医療への対応も重要な課題となっています。
サイバネットの医療用
設備・
医療機器開発
ソリューション
サイバネットシステムでは、幅広い分野のCAE技術、画像データから3Dモデルを構築する技術など、医療機器や医療用設備の設計開発に活用できる幅広いソリューションを提供しています。
特徴
品質向上と
コストダウンの両立
設計開発にCAEを活用することで、試作や実験の回数を大幅に削減することが可能となります。また、実験では確認することが難しかった現象をCAEで見える化することで、新たな発見を導き出すことも可能となり、コストダウンと品質向上の両立が実現できます。
個別化医療への
対応
画像データから3Dモデルを構築する技術を活用し、MRIやCTのデータから患者固有の3Dモデルを構築することが可能です。これらのデータを活用することで、患者に合わせたインプラントの設計など、個別化医療への対応が実現可能となります。
認証取得の
効率化
認証取得の効率化に向けて、CAEによる検証を増やしていくことが求められていますが、そのためには、CAEによる検証結果が妥当であることを証明する必要があります。CAEの豊富な実績を持つサイバネットにより、CAEソフトウェアの妥当性検証を支援します。
また、監査対応などの効率化に向けたデータ管理システムの構築支援も可能です。
導入事例
脊椎椎体間固定用
インプラント設計
課題
脊椎椎体間固定用インプラントの設計検討において、患者固有の状態を考慮した設計が求められています。インプラントと人体の相互作用を考え、最適な形状を検討する必要があります。また、インプラントの耐久性試験への対応も課題となっています。
ソリューション
CTなどから出力されるDICOMデータを使用し、患者固有の3Dモデルを構築します。これをシミュレーションモデルとして活用することにより、インプラント単体の設計ではなく、相互作用を考慮した最適化検討が可能となります。決定された形状に対して、試験規格への適合性もチェック可能です。
効果
人体モデルを活用した個別化医療により、
回復までの時間短縮とインプラントの疲労寿命の向上を実現します。
また、インプラント特有の試験規格への適合性も事前検証が可能です。
殺菌装置内の
殺菌効率最適化支援
課題
COVID-19による新型コロナウィルスの猛威が世界を席巻している中、屋内/屋外問わず”殺菌”のニーズ、また水中に漂うウィルスへの殺菌も大きな課題となっています。
ソリューション
物体表面の殺菌効率は光の照射分布に着目することで対応が可能な場合もありますが、空中を浮遊するウィルスや配管内を流れるウィルスは『流れ場』が重要になるため、光と流れの両面からの視点が必要になります。本ソリューションは光と流れを組み合わせた殺菌ソリューションとなります。
光と流れ場の両立
- ・光の分布は光学ツールより算出
- ・流れ場はCFDツールより算出
- ・両ツールを連携させることで、配管の淀み部分の可視化、
ウィルスの不活化の指標を数値データで取得
医療機器の低騒音化
課題
患者負担低減と製品開発競争力強化の為、医療機器には一層の振動および騒音の低減と効率的な研究開発推進が求められています。
ソリューション
音響解析により音源の影響とその伝搬経路を分析して、
効率的なR&Dを支援します。
医療機器の低騒音化
- ・現状の騒音から、音源を同定する（モーター振動、冷却ファンによる渦の発生など）
- ・音源の直接対策対応が難しければ、伝搬経路への対策とその効果を予測する
- ・性能/安全性を損なう事無く、効果の高い対策を効率的に選定する
医療機器の材料選定
課題
手術用医療機器は患者の体に接触するため、あらかじめ殺菌しておく必要があります。殺菌可能で目的の医療用に利用可能な材料を探し出すには非常に時間がかかります。
ソリューション
充実した材料情報とAshby法を利用した材料選定ツールにより、迅速かつ確実に目的の材料を選定することができます。
医療機器の材料選定
- ・剛性、強度などの工学的特性だけではなく医療用途への利用可否判断
- ・用途・目的に応じて必要な透明度、滅菌性、価格、製造法、制限物質含有などの情報
- ・比較選定に特化したツールによる視覚的な材料の選定
ユーザーインタビュー
粒子コーティングプロセス開発効率化ソリューション
課題
固形医薬品製造において、造粒や粒子のコーティングに乾式造粒/湿式造粒工程があり、粒子コーティングの代表的な装置にワースター型流動層が利用されています。
他の造粒装置と同様にワースター型流動層の装置内部は通常見えない為、均一にコーティングできていない場合のトラブルシュートが場当たり的になっているといった課題が存在します。また、薬剤は非常に高額な為、極力トラブルシュートを減らし、効率的なプロセス開発を行いたいというニーズがあります。
ソリューション
粒子コーティングプロセスの1つであるワースター型流動層では、装置底部から空気を送り込むことで粉体を流動化し、内筒（ドラフトチューブ）を介した粉体の循環挙動が生じます。
これらから、流体と粉体の相互作用、さらには粉体同士も密に詰まっているため粉体同士の相互作用も重要になります。本ソリューションは、流体解析ソフトウェアと粉体解析ソフトウェアをお互いに連携させながら同時に解析を実行できるため、現象を忠実に再現でき、課題解決に活用することができます。
粒子コーティングプロセスシミュレーション
- ・流体解析と粒子解析を連携しながら計算
- ・流体と粉体の相互作用も考慮可能
- ・時間が経過するごとに粒子が混ざる様子をシミュレーション
粉体解析のイメージ図
流体解析-圧力分布
粉体解析の結果
導入までの流れ
ベンチマーク
トライアル利用
受託解析
ご要望に応じて、目的の結果が得られるかどうか導入前に無償/有償で弊社が解析を実施して検討します（ベンチマーク、受託解析）。また無償のトライアルライセンスをお貸し、お客様の方での試用も可能です。
トレーニング
立ち上げ支援
各種ツールのトレーニングのや理論のトレーニングをご用意しております。また①でお客様のモデルに対する受託解析をご依頼いただいた場合、必要に応じてお客様のモデルに対する解析ノウハウをご提供いたします。
充実したサポートや
カスタマイズ
弊社専門技術スタッフによるお問合せ対応やFAQ閲覧、セミナーテキストのダウンロードなど充実したサポートが利用可能です。また導入後も、内容に応じて有償となりますがお客様モデルでのトレーニングコンテンツ作成や解析の請負、特定の用途に応じた製品カスタマイズにも対応いたします。
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