医療機器

高度な薬を提供するための必須の設計シミュレーション

医療用リニア加速器のビーム特性を左右するインラインと垂直方向の磁場生成から、がん治療のイオンビーム治療装置のシミュレーションまで、Operaの電磁場解析ソフトウェアは高度な医療デバイスの設計を実現するために重要かつ必要不可欠なシミュレーションツールです。

電磁場設計に対してOperaの有限要素(FE)ソフトウェアは、約30年に渡って科学者やエンジニアによって最も優れた性能レベルを達成するマグネットシステムの設計と最適化に使われています。Operaは、その確実な精度、使い易さ、大規模で複雑なシミュレーションをルーチン化する機能で、あらゆるタイプのマグネット設計において最先端の有限要素法ツールとしてそのポジションを維持してきました。

NMR/MRIのイメージゾーンでは超高精度の磁場が必要なためOperaが特に求められています。Operaは、この要求を念頭に開発され、その結果、主なMRI/NMRの装置メーカーはOperaを使って、超電導マグネットの設計、クエンチのシミュレーション、磁気シールドの設計を行っています。ソフトウェアは、長年に渡って開発され続け、現在では電磁場に加えて熱と応力の影響を含めた包括的なマルチフィジックスのシミュレーションが可能です。

設計者のための主な機能:

・先進的有限要素法を使った2次元、3次元デバイスの評価
・電磁場、熱解析において、部分的に完全非線形や直行異方性のマテリアルを定義
・完全異方性の構造マテリアルを定義
・測定と比較できる精度
・様々な設計を迅速にテスト
・実条件下でのテスト(全ての通常運転と異常時の解析。例えばクエンチ解析)
・熱解析と応力解析
主な結果出力:

・フィールドの分布図
・フィールドの均一性、勾配
・ルジャンドル多項式
・コイルの最大磁場
・漂遊磁界/シールド効果(EMC/EMI)
・力と損失-コイル、ヨーク、シールド
・機械的負荷による変形と圧力
・クールダウン プレ・ストレス
・クエンチ拡散
・保護回路の性能
・巻き線間/層間電圧

Operaの空間電荷ソルバーには、さまざまなボリュームエミッションやマルチレジームのフィールドエミッションを含むサーフェスエミッションモデルを用意しています。

Operaの3D空間電荷モジュールは、電子銃やイオン銃のようなデバイスの開発コスト削減やプログラムのタイムスケール短縮を目指すエンジニアや科学者にとって興味深いものとなるでしょう。アプリケーションには、X線機器、電子顕微鏡、フィールドエミッションディスプレイ、質量分析計、電子ビームリソグラフィ装置、イオンビーム源などがあります。

最前線で働く専門家の経験に基づく
Operaはユーザが必要とする全てを含み、試作の要求に全て応えるワンストップショップ
Operaの99.9%の精度で、時間とコストを節約しながら業界標準に合わせた設計をシミュレーション

Magnetic flux density in shielded room wall and in the vicinity of the MRI magnet

低温装置の製造で世界をリードするCryogenic社に、Operaがどのように貢献したかはここの事例をご覧ください。

Cryogenicは、独自の社内ソフトウェアを使用して、磁石の基本的な機械レイアウトとコイル構造を設計し、磁性材料でフィールド・プロファイルを微調整し、お客様の特定のニーズに対応します。磁気ピースの形状および配置は、磁石の性能にとって重要であり、広範囲の電磁場シミュレーションによって決定される。最初の設計フェーズの後、同社はオペラの3Dモデラーを使用して、提案された設計の非常に詳細な幾何学モデルを作成します。静的電磁場シミュレータを使用した数値解法の有限要素メッシュが生成されます。