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ANSYS仿真用于醫療保健領(lǐng)域
引導語(yǔ)：當今社會(huì )，科技飛速發(fā)展，經(jīng)濟越來(lái)越發(fā)達。無(wú)線(xiàn)技術(shù)為醫療植入設備打開(kāi)了新的世界，使遠程監控與治療優(yōu)化成為現實(shí)。下面是小編為大家精心整理出來(lái)的關(guān)于A(yíng)NSYS仿真用于醫療保健領(lǐng)域的資料，希望可以在學(xué)習中幫助到大家哦!
無(wú)線(xiàn)技術(shù)為醫療植入設備打開(kāi)了新的世界，使遠程監控與治療優(yōu)化成為現實(shí)。但是，為了設計出成功的無(wú)線(xiàn)植入設備，設計人員必須滿(mǎn)足不同使用案例和各種法規的要求，其中每一項都具有自身特殊的挑戰。
一般情況下，智能醫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(wú)線(xiàn)通信：
1、手術(shù)室：植入設備植入病人體內之前先在此進(jìn)行編程。
2、醫療辦公室：醫生在此使用外部編程設備以無(wú)線(xiàn)通信的方式對植入設備進(jìn)行后續監控。
3、家中：通常使用床邊無(wú)線(xiàn)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)給醫生/醫護人員。
由于人體組織會(huì )反射、吸收部分無(wú)線(xiàn)信號以及影響天線(xiàn)的工作頻率與帶寬，無(wú)線(xiàn)射頻的性能因此會(huì )受到影響。此外，患者的體型也會(huì )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(jīng)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(guò)這個(gè)機遇。藍牙工作頻率遠遠高于醫療設備所用無(wú)線(xiàn)技術(shù)的頻率，這意味著(zhù)更大一部分的能量會(huì )被人體吸收，從而使天線(xiàn)范圍問(wèn)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(xiàn)可能經(jīng)常需要調諧。最后，監管機構會(huì )對輻射的功率、比吸收率以及無(wú)線(xiàn)傳輸數據的速度與傳輸量規定嚴格的限制。
Cambridge Consultants是創(chuàng )新產(chǎn)品研發(fā)工程與技術(shù)咨詢(xún)領(lǐng)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。此外，仿真技術(shù)使工程師能夠優(yōu)化植入設備天線(xiàn)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(xiàn)性能。
設計可植入天線(xiàn)
Cambridge Consultants的工程師最近設計了一種小型天線(xiàn)，其可以同時(shí)在402~405MHz(醫療植入通信服務(wù)[MICS])以及2.4~2.5GHz(工業(yè)、科研與醫療[ISM])的頻帶下運行，而且支持2米以上的范圍內進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，因此能夠在手術(shù)室的清潔區之外使用。人體組織的電容特性加上傳統電偶極子天線(xiàn)的高電容性阻抗會(huì )產(chǎn)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(xiàn)設計方法——采用磁環(huán)輻射器和共址電場(chǎng)輻射器的復合場(chǎng)天線(xiàn)。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?chē)M織的介電特性會(huì )嚴重影響天線(xiàn)的性能表現，例如：與相同尺寸天線(xiàn)的自由空間性能相比具有更低的共振頻率。不過(guò)，人體對天線(xiàn)的影響會(huì )因天線(xiàn)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(xiàn)的工程師都會(huì )采用人體模型來(lái)執行電磁場(chǎng)仿真，而此類(lèi)模型中的單元能夠匹配各種人體組織(如：皮膚、脂肪、密質(zhì)骨、松質(zhì)骨、肌肉與血液)的相對介電常數和導電率。許多此類(lèi)模型的問(wèn)題是它們很難為了匹配不同體型而進(jìn)行修改。因此，工程師通常會(huì )根據普通體型來(lái)優(yōu)化天線(xiàn)，這經(jīng)常會(huì )導致相關(guān)設備植入非典型體型的患者時(shí)出現天線(xiàn)性能問(wèn)題。
加速創(chuàng )新
現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(shí)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(kāi)始就對天線(xiàn)設計進(jìn)行回歸分析。這樣就能夠將所需的迭代次數減半，設計時(shí)間縮短25%。與傳統PIFA和環(huán)形天線(xiàn)相比，該公司已經(jīng)能夠將其最新天線(xiàn)設計的射頻通信距離增加45%�，F場(chǎng)數據也表明仿真的性能與成品結果非常吻合。
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