کاربرد کامسول در پزشکی | آموزش comsol و انجام پروژه نرم افزار کامسول

آموزش کامسول و استفاده از مدلسازی به منظور کاربرد کامسول در پزشکی میتواند کمک شایانی به کمتر شدن هزینه در آزمایشگاه کند.

محتوا

کاربردهای بیوپزشکی اغلب ماهیت چندفیزیکی دارند، از ایمپلنت های پمپ مکانیکی قلب گرفته تا دستگاه های ذخیره سازی واکسن و آنالایزرهای هماتولوژی، بنابراین، شبیه‌سازی چندفیزیکی می‌تواند به ایجاد انقلابی در نحوه طراحی و تجزیه و تحلیل دستگاه‌ها و فرآیندهای زیست‌پزشکی کمک کند. در اینجا، ما 8 مثال واقعی از نحوه استفاده مهندسان و محققان در صنعت زیست پزشکی از کامسول برای پیشبرد طرح های نوآورانه و نجات بخش خود را به اشتراک می گذاریم.

دستگاه های کمکی بطن چپ قلب

نارسایی قلبی بیش از 6 میلیون بزرگسال را در دنیا تحت تاثیر قرار می دهد. این بیماری رایج زمانی رخ می دهد که قلب خون و اکسیژن کافی را در سراسر بدن پمپاژ نمی کند. یکی از راه‌های کمک به کاهش نارسایی قلبی، استفاده از دستگاه کمکی بطن چپ (LVAD)، یک پمپ مکانیکی است که هنگام کاشت در قفسه سینه، از گردش خون پشتیبانی می‌کند. LVAD ها اغلب به عنوان “پلی برای پیوند” شناخته می شوند، زیرا معمولاً برای درمان بیمارانی که منتظر پیوند قلب هستند استفاده می شود. با این حال، آنها همچنین می توانند به عنوان یک گزینه درمانی طولانی مدت برای بیمارانی که به دلیل شرایط پزشکی زمینه ای قادر به دریافت پیوند قلب نیستند، استفاده شوند.

همانطور که انتظار می رود، LVAD ها اغلب در طراحی پیچیده هستند.

-به اندازه کافی قدرتمند برای عملکرد صحیح (حدود 10 وات)

-به اندازه کافی کوچک که در داخل قفسه سینه بیمار قرار گیرد

-ساخته شده از مواد سازگار با بدن انسان

2.ذخیره سازی واکسن

به گفته مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری (CDC)، نگهداری واکسن نقش مهمی در کاهش شیوع بیماری‌ها و بیماری‌های قابل پیشگیری دارد. متأسفانه، بسیاری از واکسن ها به دلیل شرایط سخت دمایی که دارند خراب می شوند و از بین می روند.

به عنوان بخشی از برنامه خوب جهانی، مبتکران در Intellectual Ventures (IV) یک دستگاه ذخیره سازی غیرفعال واکسن (PVSD) را برای انتقال ایمن واکسن ها به هر نقطه از جهان طراحی کردند. هنگام استفاده، به گونه ای طراحی شده است که واکسن ها را بین دمای 0 تا 10 درجه سانتی گراد با یک دسته یخ نگه می دارد. محفظه آن عایق چند لایه ای را فراهم می کند که از لایه های نازکی از آلومینیوم بازتابنده، فضایی با رسانایی کم و فضای خلاء نارسانا تشکیل شده است. PVSD برای عملکرد به برق خارجی نیاز ندارد.

3.فناوری فرسایشی

در سال 2020، سرطان کبد سومین علت شایع مرگ و میر ناشی از سرطان در سراسر جهان بود و بیش از 800000 جان خود را از دست داد. این بیماری گاهی اوقات با فناوری فرسایشی درمان می شود، یک روش درمانی کم تهاجمی که می تواند تومورهای کبد را بدون برداشتن آنها از بین ببرد. دو نوع ابلیشن برای درمان سرطان کبد عبارتند از:

-فرسایش با فرکانس رادیویی (RF)، که از یک انتقال دهنده سوزن مانند برای انتقال جریان با فرکانس بالا برای گرم کردن و کشتن سلول‌های سرطانی درون تومور استفاده می‌کند.

-فرسایش مایکروویو (MW)، که از یک انتقال دهنده سوزنی مانند برای ارسال امواج الکترومغناطیسی برای از بین بردن سلول‌های سرطانی درون تومور استفاده می‌کند.

یکی از چالش‌های رایج بسیاری از متخصصان پزشکی که چنین درمان‌هایی را انجام می‌دهند این است که به بازخورد درباره اثربخشی این روش‌ها دسترسی ندارند. برای رفع این نگرانی، تیمی از محققان در Medtronic، توسعه‌دهنده پیشرو در فن‌آوری‌های فرسایشی RF و MW، از شبیه‌سازی برای طراحی کاوشگرهای فرسایشی جدید با قابلیت پیش‌بینی و اثربخشی بیشتر استفاده کردند. این تیم در کار خود از COMSOL Multiphysics و ماژول RF برای بهینه سازی ویژگی های انتشار و دریافت انتقال دهنده ها استفاده کردند.

استنت های دارویی

تنگی عروق کرونر زمانی اتفاق می‌افتد که شریان‌های قلب در اثر تجمع پلاکت ها مسدود می‌شوند. بیمارانی که با این عارضه سر و کار دارند ممکن است دچار تنگی نفس، درد قفسه سینه، سبکی سر و موارد دیگر شوند.

برای درمان این بیماری، متخصصان پزشکی گاهی از یک استنت فلزی کوچک برای باز نگه داشتن یک شریان مسدود شده استفاده می کنند. با این حال، بافت می تواند روی استنت رشد کند و در این فرآیند شریان را دوباره باریک کند. یکی از راه‌های کمک به جلوگیری از رشد بیش از حد بافت، استفاده از استنت‌های دارویی است که در پزشکی پوشش داده می‌شوند و برای کاهش تکثیر سلولی در شریان طراحی شده‌اند. برای درک بهتر نحوه عملکرد این استنت‌ها، تیمی از مهندسان در Boston Scientific، یک توسعه‌دهنده مبتکر دستگاه‌های پزشکی، از شبیه‌سازی چندفیزیکی استفاده کردند.

تصویری که نحوه عملکرد استنت در رگ خونی مسدود شده توسط پلاکت را نشان می دهد.

تصویری از یک رگ خونی مسدود شده توسط پلاکت (بالا سمت چپ)، قرار دادن و انبساط استنت در رگ خونی مسدود شده توسط پلاکت (بالا سمت راست)، و استنتی که در رگ خونی (پایین) کار می‌کند.