用户故事

Medrad保证MRI血管注射泵的安全性

挑战

设计一个MRI血管注射泵,可以给病人提供安全水平的药物

解决方案

使用MathWorks工具改进泵的压力传感技术

结果

  • 设计时间减少了几个月
  • 荣获业界权威奖项
  • 达成FDA批准

“MathWorks工具使我们能够了解组件之间的系统级交互,以模拟物理学,并非常有效快速地确定泵的安全限制。”

John F. Kalafut,Medrad
MEDRAD Spectris Solaris对比注射系统。

由Medrad开发的血管注射泵(现在的拜耳医疗保健)使医生能够快速检测动脉堵塞,照亮单血管,并使用放射学或磁共振(MR)成像来衡量跳动心脏的健康。MEDRAD Spectris Solaris泵在MR成像期间将造影剂和盐水溶液自动注射到高达10ml / sec的流动速率,并且在高达325psi的压力下。必须注入精确的金额以确保患者安全性和高图像质量。

使用MathWorks工具和基于模型的设计,Medrad工程师预测了泵的压力安全点而不建造昂贵的硬件原型。

Medrad公司产品创新和先进开发组的高级研究科学家John F. Kalafut解释说:“精确管理大量的造影剂对我们的安全架构至关重要。”MathWorks工具帮助我们做出适当的决策,以确保设计的安全性。”

挑战

为了准确地预测泵的压力安全点,所需改善用于测量递送到患者的流体压力的技术所需的麦克和所需的Medrad。不是依赖电动机电流作为流体压力的指示,将用于改善压力监测的应变仪。此外,由于数字信号处理器(DSP)将用作电动机控制器,所以需要评估用于计算电动机控制信号的定点数学的效果。

为了确保安全性和最佳性能,Medrad需要完全了解泵的压力测量系统如何响应,以及如何与其他系统组件和DSP电机控制器一起工作。

“我们需要了解不同的子系统如何影响流体动力学和该单位的压力产生,”卡拉夫图波斯说。

Medrad还试图通过使用数学建模和仿真来增强和简化FDA批准所需的硬件测试。

最后,Medrad的工程师被要求减少设计时间,以便他们能够更快地应对竞争挑战。

解决方案

Medrad Spectris Solaris对比剂注入系统由几个子系统组成。Medrad使用MathWorks工具设计泵电机控制器和安全系统。

“基于模型的设计使我们能够在数学上建模每个子系统,”Kalafut说。“我们现在能够了解系统行为,并确定压力在泵中的速度迅速。”

Medrad使用Matlab.®,s金宝appimulink.®和控制系统工具箱定义系统需求,量化系统性能,调整电机控制回路响应,预测电机电流绘制,确定电池寿命预期-在实际硬件可用或软件编写之前很久。

“通过Sim金宝appulink,您可以展示您的系统或子系统模型,以便其他人可以看到并理解组件之间的关系,”Kalafut说。

在最终测试期间,设计团队发现,射频(RF)能量耦合到应变仪中导致不需要的停机。Kalafut的团队使用信号处理工具箱和DSP系统工具箱设计并详尽地模拟一个更复杂的滤波器来调节信号。

Kalafut说:“我们使用DSP系统工具箱和信号处理工具箱使原来简单的平均滤波器变得更加复杂,并在这个过程中缩短了三个星期。”

Medrad在整个公司使用MathWorks工具来减少开发时间,提高产品质量,研究新技术和产品创新。

负责新的心血管注射系统负责的另一个团队能够使用现有的Simulink模型来定义各种系统要求。金宝app“这就是模型的设计和Simulink在C和Fortran方面具有许多优势的金宝app地方,”Kalafut说。

对于新的患者监控系统,MEDRAD正在使用嵌入式编码器自动从Simulink块图中创建嵌入式软件金宝app®

使用Simu金宝applink Real-Time™,它们还创建了血管注射泵流体动力学和人血管系统的硬件仿真。这种实时模拟将使MEDRAD能够减少使用真实流体(“湿式测试”)的测试数量,这通常需要验证泵控制器设计。

结果

  • 设计时间减少了几个月.“金宝appSimulink帮助我们调查和预测压力安全点应该是什么,而不需要构建硬件或编写任何软件,”Kalafut说。“这为我们设计压力子系统节省了几个月的时间。”

  • 荣获业界权威奖项.“我们严格的质量标准,我们称之为生活质量®Kalafut说。“使用MathWorks工具可以帮助我们设计高质量的产品。”下载188bet金宝搏

  • 达成FDA批准.“MathWorks工具帮助我们使用数学建模和模拟来严格证明我们设计了一种安全的产品,”卡拉菲特说。