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株式会社IDAJ

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製品・サービス詳細
医療機器設計における課題を解決する“電磁界解析ソリューション”

IDAJは、熱流体・構造、電磁場、システムシミュレーション、自動化・最適化、制御システム設計環境等のMBD・CAEツールの販売と、エンジニアリング・コンサル、システム構築等を通じてMBDプロセス実現のためのソリューションを製造業様にご提供します。

会社カテゴリー：その他受託サービス

主サービス提供地域：日本

製品・サービス詳細

医療機器設計における課題を解決する“電磁界解析ソリューション”

サービスカテゴリー：研究･開発、製造、教育、訓練サービス、DX、その他

医療機器開発における電磁界の課題とは？

医療機器の設計・開発において、電磁界の影響にどう対応するかということは、避けて通れない課題の一つです。特に以下のようなケースでは、電磁界シミュレーションの活用が求められます。

埋め込み型・ウェアラブル医療機器の電磁波影響（EMI/EMC）
ペースメーカーやインスリンポンプなどの埋め込み型医療機器は、外部からの電磁波干渉（EMI）による誤作動のリスクがあります。また、ウェアラブル機器も同様に、周囲の電子機器やワイヤレス通信による影響を受ける可能性があります。
ワイヤレス給電（WPT）技術の最適化
近年、ワイヤレス給電（Wireless Power Transfer, WPT）の技術が医療機器に応用されています。特にインプラント機器向けの非接触給電は、適切な磁界設計が不可欠です。
高周波（RF）を利用する医療機器の性能評価
MRI装置、超音波診断装置、RFアブレーション治療機器など、高周波を用いる機器は、不要な電磁波放射を抑えつつ、効率良くエネルギーを伝達する設計が求められます。
プリント基板（PCB）・電子回路の電磁ノイズ対策
医療機器の小型化・高性能化が進む中で、PCB設計におけるシグナルインテグリティ（SI）、パワーインテグリティ（PI）、電磁適合性（EMC）の確保が重要になっています。

こうした課題に対応するためには、試作・実測だけでなく、CAE（Computer Aided Engineering）による電磁界シミュレーションを活用することが有効です。

電磁界解析を活用することで得られるメリット

電磁界解析を取り入れることで、医療機器の設計開発プロセスを最適化し、試作コスト削減や開発期間の短縮を実現できます。

◎試作回数の削減
電磁界解析を活用すれば、物理試作を行う前に設計の妥当性を検証できるため、試作・実測の回数を大幅に削減できます。

◎EMI/EMC対策の効率化
医療機器の電磁適合性（EMC）試験は、多くのメーカーにとって大きな負担となります。電磁界解析を活用することで、事前に問題を発見・対策し、試験の合格率を向上させることが可能です。

◎ワイヤレス給電の最適設計
磁界解析により、ワイヤレス給電コイルの最適配置やエネルギー伝達効率の向上を図ることができます。これにより、患者への負担を最小限に抑えつつ、安定した給電が可能になります。

◎高周波（RF）回路やアンテナの性能評価
電磁界解析を用いることで、MRIやRFアブレーション機器の高周波エネルギーの伝達効率を高め、不要な電磁波放射を抑制する設計が可能になります。

◎医療機器の小型化・高密度化への対応
高性能なシミュレーションを活用することで、PCBや電子回路の最適設計を実現し、医療機器のさらなる小型化・高密度化を支援します。

医療機器開発に最適な電磁界解析ツール

統合電磁界解析ソリューションAnsys Electronics」は、医療機器の電磁界設計に必要な高度なシミュレーション機能を提供します。

高周波向け電磁界解析ソフトウェア「Ansys HFSS」

「Ansys HFSS」は、MRI、RFアブレーション治療機器、ウェアラブルデバイスのワイヤレス通信、電磁波シールド設計などに適した高周波電磁界解析ソフトウェアです。
・5G・ミリ波通信を活用した医療機器の設計
・ウェアラブル医療機器のアンテナ性能解析
・電磁波放射（EMI）対策の最適化

低周波向け電磁界解析ソフトウェア「Ansys Maxwell」

「Ansys Maxwell」は、ワイヤレス給電技術や医療用モーター設計に適した低周波解析ソフトウェアです。
・埋め込み型医療機器のワイヤレス給電最適化
・医療機器のアクチュエータ・モーターの電磁界解析
・磁気センサの動作シミュレーション

プリント基板・半導体パッケージ向け解析ソフトウェア「Ansys SIwave」

「Ansys SIwave」は、PCBや半導体パッケージのシグナルインテグリティ（SI）、パワーインテグリティ（PI）、EMCを解析し、電子回路設計の最適化を支援します。
・医療機器の小型化・高密度実装への対応
・高精度な信号解析による誤作動防止
・医療機器向けPCB設計のEMC対策

[適用事例] 体内埋め込み型医療機器用アンテナ

ヘルスケア向けのIoTでは、体内埋め込み型医療機器用アンテナが、従来よりも長い距離と複数の周波数領域で動作しながら、人体内での安全性を保たなければなりません。Ansys電磁界解析ソフトウェアのHFSSは、脂肪層の厚さや皮膚、筋肉層を変えるスケーラブルな人体モデルを使用して、402～405MHzと2.4～2.5GHzで動作する、磁界型アンテナと電界型アンテナを同一位置に配置する電磁界複合型アンテナを設計して、人体に影響がないことを検証するために使われました。