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适用于医疗器械设计的三维软件

编辑:刘杰 发表时间:2016-9-28 15:51:33 浏览次数:
 

你知道吗?

医疗技术到了今天已经很发达了,但是现在能治疗的疾病在已知病类中不到40%,而能完全治愈的又有多少呢?其实小编在这里并不是要吐槽,而是想说,医护人员真心不容易,医疗器械的设计者们也挺不容易的。


现在医疗器械的发展趋势如下:

  • 加快新产品上市步伐
  • 设备包装越来越小

–     纳米技术、MEMS、BioMEMS

  • 家庭护理和自我护理的发展促使设计更符合人机工程学
  • 更多种类的材质被引入新设计的研究过程
  • 法律法规要求提高了设计管理工具的使用率

基于此,小编认为:

1、 设计数据重用和通用产品平台正在不断加快新产品的上市步伐。

2、 在高端医疗器械领域中,纳米技术和微电子机械系统(MEMS)在复杂电子产品设计过程中的作用日益突出

试想:

  • 一种可以植入视网膜的微芯片,可使盲人恢复部分视力;
  • 一种可以深深植入人体内部的装置,可以进行无创式心脏病检测;
  • 一种放置在硅片上的微型人类肝脏,可帮助开发治疗肝炎和其他肝脏疾病的药物。

BioMEMS可能就是这些创新的关键所在,而新兴技术的投资者也对这些技术的前景充满信心。

什么是bioMEMS?

简言之,BioMEMS就是用于生物医学和生物工程方面的MEMS(微电子机械系统)。当前的应用包括称为微阵列的DNA分析工具和摄影药丸;摄影药丸是一种带有微型摄影机的可吞咽胶囊,用于提供小肠诊断图像。Joseph Baron说,目前,bioMEMS建立在现有电子设备的基础之上。我们可以将它们应用于生物学领域,但它们不一定依赖于生物学。Baron预测,专门为生物用途而设计的bioMEMS未来会有市场机会。最新的应用,如医疗微芯片和DNA修复,正在朝着这个方向发展。Baron说,在更远的将来,bioMEMS的应用还将包括“真正植入人体的、与大分子和小分子进行交互的医疗芯片,它将发挥非同寻常的作用”。

 

3、 随着家庭和自我护理的发展,需要更多地考虑人机工程学设计和“人性因素”,这意味着在设计设备时要考虑使用者的能力、限制和操作环境

 

4、 材质选择促进了在设计过程中更早地进行假设分析,从而降低产品设计成本并使产品设计更实用

直到最近,人类才研制出了适用于医疗应用的材质。例如PEEK,已被引入了永久植入设备领域。现在,还可以对某些金属合金进行注射成型,用较轻、较硬的产品取代塑料。

 

将来的一个新趋势是:PEEK取代钛。其中一个原因是PEEK是一种射线可透射的物质,即X射线可穿透它。例如,使用PEEK,医生可以了解到骨骼的愈合情况。而钛会阻挡X射线。另外,PEEK还有一定的弯曲系数,可以促进骨骼细胞的生长和愈合,而坚硬的钛则会阻碍骨折的顺利愈合。据Porter讲,PEEK最大的好处是:与加工钛相比,加工或注射成型PEEK的成本较低。

但在其他一些方面,新型金属合金将取代塑料。位于美国威斯康星州哈德逊的Phillips Plastics Corp.设计开发中心的业务经理John Porter说:“最近设计出的全部材质均为聚碳酸酯的一款医疗器械就是一个例子,该设备缺乏足够的结构刚度来保护自身较大的LED镜头。我们首先采用了增加支撑筋的方法,但这样做导致这种手持设备变得太厚。在材质方面,我们放开思路,选择了触变镁,这是一种可以注射成型的镁。使用这种材质,我们为客户设计了大小适于手持并且足够坚硬、可以保护LED的零件。触变镁适用于较薄的壁体部分,且相对于印模压铸镁而言,使用它制造的零件密度较大且表面也较精细。”

 

5、 法律法规要求继续提倡使用设计跟踪工具


那么做医疗器械设计,我们需要在哪些方面进行加强呢?小编觉得以下几点:

1、需求分析与概念设计

–     设计交流工具

–     可视化

 

2、产品设计

–     验证设计的有效性

–     失效模式评估

 

3、原型制造和现场测试

–     可制造性评估

 

4、制造

–     外包

–     制造质量

 

5、文档管理和跟踪

–     文档分发

–     版本

 医疗器械设计流程

图1 医疗器械设计流程

 

早在SOLIDWORKS推出之时,其实已想到这点,SOLIDWORKS全线的解决方案已经能够帮助医疗器械的设计工作:

1、需求分析与概念设计

–     eDrawings、Visualize、SolidWorks Composer

§ 快速共享实际的设计概念

§ 使设计概念在非CAD领域中随时可用

 

2、产品设计

–     SolidWorks和Simulation

§ 预先设计验证

§ 预测失效模式

 

3、原型制造与测试

–     SolidWorks STL输出和打印3D

§ 为用户提供真实物理示例

§ 允许物理审核以便检查是否可以创建原型

 

4、制造

–     SolidWorks制造业网络和SolidWorks解决方案合作伙伴

§ 快速确定合适的制造商

§ 通过与使用原始SolidWorks的合作伙伴合作来减少制造错误

§ 认证的CAM产品能够与SolidWorks设计模型无缝集成

 

5、文档管理与跟踪

–     SOLIDOWKRS PDM

实现了设计文档的版本控制自动化
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