医疗器械研发设计中能用到的CAE仿真技术

伴随着现在医疗技术的不断发展，医疗器械的研发已经成为医疗领域的重要方向之一，也推动着医疗器械设计创新不断前行。

相比于其他行业，医疗器械设计和开发有着行业特定的标准和难题。医疗器械企业不仅必须解决上市时间、创新、降低成本和市场竞争等常规设计难题，还对患者安全承担巨大责任，并且必须遵守多重极其严格的法规准则。

而过去开发设计医疗器械，对产品进行三大证据作为基础：工作台测试、动物研究和临床实验。而现如今，借助CAE技术，有了第四大证据支柱，CAE仿真技术能尽早提供宝贵的深度洞察信息，特别是在设备的设计和研发阶段。

医疗器械CAE仿真分析是一种通过数值计算和模拟的方式，对医疗器械进行虚拟的试验和性能相关的分析。在这个分析过程中，利用计算机模拟技术，结合医疗器械设计理论，对医疗器械的使用情况进行仿真计算、动态分析和性能测试。通过仿真分析，可以为器械设计与升级提供相关的数据支持和验证。

目前熟知并应用的医疗器械仿真分析方法包括有限元分析、计算流体力学、结构震动分析等。根据不同的研究对象及领域，会采取一种或者多种分析方法进行。下面我着重分享一下结构震动和流体仿真分析：

结构震动分析

医疗器械在使用过程中会受到各种力的作用，如振动、冲击等，这些力可能会导致医疗器械的结构疲劳、失效等问题。通过结构震动仿真，工程师可以预测和评估医疗器械的结构性能，优化其结构设计和材料选择，提高产品的稳定性和可靠性。

结构震动仿真还可以用于解决医疗器械的潜在问题。在医疗器械的研发过程中，可能会遇到一些难以预测的问题。通过结构震动仿真，工程师们可以模拟医疗器械在实际使用中的情况，从而发现潜在的问题。针对这些问题，可以采取相应的措施进行解决和优化，确保产品的质量和性能。

流体仿真分析

流体仿真是指在计算机上模拟医疗器械中的流体流动情况，以评估其流阻特性和流量特性。在医疗器械的研发过程中，流体仿真可以帮助工程师们预测和解决流体相关的问题，从而提高产品的质量和性能。

首先，流体仿真可以用于评估医疗器械的流阻特性和流量特性。在医疗器械的设计中，流阻特性和流量特性是非常重要的一个因素。通过流体仿真，工程师们可以模拟医疗器械中的流体流动情况，从而评估其流阻特性和流量特性。如果发现医疗器械在某些条件下存在流阻过大或流量不足的情况，工程师们可以及时进行调整和优化，确保产品的流阻特性和流量特性满足实际需求。例如，在血液透析机中，需要对血液在管道中的流动状态进行模拟，以评估透析膜的性能和过滤效果。

其次，流体仿真还可以用于解决医疗器械的流体相关问题。在医疗器械的研发过程中，可能会遇到一些与流体相关的问题。通过流体仿真，工程师们可以模拟医疗器械在实际使用中的流体流动情况，从而发现潜在的问题。针对这些问题，工程师们可以采取相应的措施进行解决和优化，确保产品的质量和性能。

根据不同的医疗器械类别研发，还会采取其他的仿真分析方法如有限元分析、结构静力学、动力学、疲劳等各种类型的仿真模拟。

CAE仿真技术除了应用在医疗器械设计和验证评估阶段，其作用可以贯穿产品的整个生命周期，对医疗设备生命周期进行监管和决策，可减少对动物研究和工作台测试的依赖。

未来，医疗器械行业将借助CAE仿真技术会发展越来越快，我们的医疗技术也会随着器械的先进而得到更大的提升。