【適用事例紹介】呼吸器内に投入する粉末薬剤の輸送シミュレーションと“営業部通信”
皆さま、こんにちは。
IDAJの増田です。
普段であれば、Rocky DEMプロダクト担当の河口からご紹介する内容なのですが、今日は、私、増田が担当させていただきます。
総務省統計局によると、2018年の総人口に占める65歳以上人口の割合で世界のトップを走っている日本。平均寿命が高いということは、それだけ医療が進歩しており、衛生的な生活環境が形成されていると判断することができます。
もちろん65歳以上でなくても、私たちの日々の病気やケガに対する不安を、日本の医療界が払しょくし、生活を支えてくれていることを実感することが多々あります。特に今は、新型コロナウィルス（COVID-19）の感染症対策の最前線で医療を維持してくださっている医療従事者の皆様には感謝の思いしかありません。
そして、この医療業界でも、実は、MBD・CAEの適用がますます広がっていることはご存じでしょうか。
IDAJで販売しているRocky DEMは、離散要素法（Discrete Element Method: DEM）を用いて異なる形状やサイズの粉体の挙動を正確に予測する、強力なパーティクルシミュレーターです。
ここでは、呼吸器内に投入する粉末薬剤の輸送問題に対して、このRocky DEMを適用した「Rocky DEMとANSYS Fluentによる呼吸器内詳細微粒子輸送」の事例についてご紹介します。
なんらかの病気に罹患した人間の気道内への薬剤輸送は、非常に困難です。秀逸な吸入器でさえ、総吸入薬の30％しか標的部位に送達することができないと言われています。
これは、薬の多くが無駄になり副作用のリスクを増やすことにつながります。もちろん、人間で実際にこの状況を確認する、つまりはサンプリングすることは難しいため、シミュレーョンの活用が急務となっています。
Rocky DEMの特徴的な以下の機能を使えば、この薬剤輸送の予測が可能となります。
（1）詳細粉体形状
Rocky DEMは詳細な粉体形状を再現することができるため、より現実に近い粉体挙動のシミュレーションが可能です。
（2）高速なターンアラウンド
ANSYS Fluentの作業でCPUを使用している間、Rocky DEMはGPUで実行。高速計算が可能となるため、トータルでのリードタイム短縮が見込めます。
（3）粉体と流体の相互作用の考慮
ANSYS Workbenchを使えば、ANSYS FluentとRocky DEMのカップリング設定もとても簡単です。
Rocky DEMとANSYS Fluentを使って解析した結果がこちらです。
流体解析と粉体解析を組み合わせることで、粉体堆積の様子が再現されていることがわかります。
このようなシミュレーションを大いに活用することで、アクチュエータとマウスピースの設計を工夫するために、局所的に堆積した粒子の注入位置を逆追跡したり、患者固有の呼吸パターンとともに定常流量の変動を再現することもできます。さらには、患者固有の呼吸器形状を再現することで、個人の疾患に対する理解が深まり、より効率的な臨床計画を立てることもできるでしょう。
最後に・・・私と同じく営業部に所属するメンバーであるAさんから提供してもらった写真とコメントを「営業部通信」として掲載します。
自宅にいる時間が長くなりましたので、少しでも皆さまの気分転換になれば幸いです。
＜営業部通信：担当Aより＞
私の趣味は、国内外を旅行することです。
この写真は、その中でも思い出に残っている、また、今、特に行きたいな～と思っている場所です。
早くこういった抜けるような空や綺麗な海が見たい！だから、今は自宅で粛々と業務に取り組んでいます。
読者の皆さまのご健康を心からお祈りしています。
石垣島
宮古島
■IDAJからのお知らせ
対象期間（予定）：2020年4月13日（月）～5月6日（水）
■パーティクルシミュレーター「Rocky DEM」、熱流体解析ソリューション「ANSYS Fluent」に関するご質問、不明点などございましたら下記までお気軽にお問い合わせください。
株式会社 IDAJ 営業部
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