아사히 인텍, 시뮬레이션을 활용해 암 근처로 마커를 더 효율적으로 운반하는 전달 장치 개발

아사히 인텍(Asahi Intecc Co., Ltd.)이 비선형 구조 분석 소프트웨어인 Marc를 사용하여 내시경 수술 준비 시 표지자를 암 근처로 전달하는 전달 장치를 개발 중이다. MSCOne소프트웨어 라이센스 시스템을 도입하여 자사 엔지니어가 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스의 계열사인 MSC Software에서 만든 컴퓨터 지원 엔지니어링(CAE) 제품에 쉽게 액세스하도록 했다.

일본 세토 시에 위치한 아사히 인텍은 가능한 한 상처를 작게 남기고 통증을 최소화하는 '최소 침습 치료' 제품을 제조하는 기업이다. 이를 통해 환자의 전반적인 삶의 질에 기여하고, 조기 퇴원이 가능하므로 의료비 절감으로 이어진다. 

R&D 중심 기업인 아사히 인텍은 고객의 까다로운 요구에 대응하는 과정을 통해 구축한 자사 고유의 기술을 사용하여 가이드 와이어와 같이 카테터 치료에 필수적인 의료 기기에 사용되는 제품을 주로 개발 및 제조하고 있다.

아사히 인텍은 '세계시장 전략적 개발 및 영향/치료 영역 확장', '세계 틈새시장에서 신사업 창출' 등의 중기적 경영 계획을 바탕으로 제품을 개발해오고 있다. 이에 따라 이전에는 없던 기능과 구조의 생성과 수립 역시 필요해졌다. 회사가 초기 단계에서 설계 방향이 올바른지 확인하고 민첩한 개발 프로세스를 적용하여 팀이 가능한 한 빨리 시장에 새로운 가치를 제공할 수 있도록 하는 것이 중요하기 때문이다.

아사히 인텍은 헥사곤 포트폴리오 중에서 필요한 모든 컴퓨터 지원 엔지티어링(CAE) 소프트웨어에 액세스할 수 있는 유연한 라이센싱 시스템인OneMSC을 2020년에 구매했다. 아사히 인텍은 체내에 힘이 가해질 때 내시경 전달 장치가 어떻게 변형되는지 이해하기 위해 Marc를 사용한다. 또한, MSCOne으로 Cradle scFLOW 소프트웨어의 시각화 기능을 사용하여 고품질 다면체 메시 요소를 생성하고 복잡한 모델을 생성한다. 

최신 CT 스캐닝 기술은 크기가 아주 작은 암도 적은 비용으로 쉽게 탐지할 수 있도록 해준다. 하지만 CT 스캔이 폐처럼 일부 장기에서 암의 징후를 포착하더라도 수술 중에는 암의 정확한 위치를 정확히 파악하기가 어려울 수 있는데, Marc는 이러한 부분에서 도움을 주었다.

Marc는 정적, 동적 및 다중 물리 하중 시나리오 하에서 장치의 동작을 정확하게 시뮬레이션하는 강력한 범용 비선형 유한 요소 해석 솔루션이다. 비선형 재료 거동과 일시적 환경 조건을 모델링하는 Marc의 다양한 기능은 아사히 인텍이 암 근처에 표지자를 두는 전달 시스템을 설계할 때 이상적이라고 할 수 있다.

표지자에는 고정 지느러미(retaining fin)라고 하는 코일형 와이어가 부착되어 있다. 이 고정 지느러미는 전용 실린더 안에 들어 있으며 표지자는 이와 함께 전달 장치에 의해 암 부위에 전달되며 목적지에 도달하면 배출된다. 배출된 지느러미는 원래의 코일 모양으로 벌어지며 장기에 붙어 표지자의 위치를 잡는다.

고정 지느러미는 매우 빠르게 벌어지므로 육안으로는 확인이 어렵다. 이 벌어지는 정도는 코일의 저장 상태에 따라 달라지기 때문이다. 즉, 개방 패턴이 다양하기 때문에 설계가 의도한 대로 작동하는지 확인할 수가 없다.

아사히 인텍 팀은 전달 장치 개발을 개선하기 위해 Marc의 수치 분석을 사용하여 이 문제를 해결했고, 스프링 코일 모양이 크게 변하더라도 어떻게 저장되고 배치되는지를 시각화할 수 있었다. 이를 통해 고정 지느러미를 다른 환경에서 사용할 때 그 동작을 식별할 수 있으므로 고정 지느러미의 개발 효율성이 크게 향상된다.

아사히 인텍의 수석 연구원인 히로유키 아이바는 “Marc의 고급 분석을 사용하면 전통적인 실험 생산 및 실험 단계를 거치기 전에 새로운 구조가 어떻게 정확하게 수행될 것인지 아이디어 단계에서 확인할 수 있다. 덕분에 더 기발한 아이디어를 내고 제조 위험에도 주목할 수 있다." 

또한 아사히 인텍은 현재 MSC One을 사용하여 Cradle scFLOW로 유체 분석을 하는 작업을 고려하고 있다 . “이 소프트웨어를 사용하면 설계 프로세스의 초기 단계에서 최고 성능의 구조를 찾을 수 있다. 즉, 제품 개발 방식의 효율성을 높이고 제품을 빠르게 출시할 수 있는 효과적인 방법인 것이다.”

아사히 인텍은 여러 공급업체의 샘플과 피드백을 분석한 후 MSCOne을 구매하기로 결정했다. 이러한 결정에는 Marc의 분석력과 헥사곤의 컨설팅 능력 그리고 MSC One을 사용하면 다양한 복합 영역에서 사용할 수 있는 분석 소프트웨어에 액세스 가능하다는 점이 주요했다 .

MSCOne의 편리함을 직접 경험해 본 아사히 인텍은 이제 헥사곤 CAE 포트폴리오를 사용하여 자사의 광범위한 의료 포트폴리오에 새로운 제품을 개발하기를 기대하고 있다.