模拟医疗设备

开放模式

此示例展示如何执行自动化测试来建模分析生物样本的医疗设备。本例还需要Stateflow®许可证。

客观的

医疗器械建模的目标是评估样本区域的最佳尺寸，以最大限度地提高设备每小时分析的样本数量。

待建模系统概述

医疗设备包含:

待分析样本
试剂瓶

装待分析样品的小瓶装在设备的左侧。试剂瓶装载在设备的右侧。

特定测试的抽样过程

样品与相应的试剂在比色皿中混合。
混合物静置一段时间，以便试剂对样品起作用。
为了获取混合物的读数，该设备用激光照射混合物。

请参阅“使用三个机械臂的自动化工作流程”，了解医疗设备如何使用三个机械臂来实现自动化工作流程。

使用三个机械臂的自动化工作流

机械臂1拿起一个试管，把它放在顶部的测试区。
机械臂2抽取样品并将其放入比色皿。
为了创建待采样的混合物，机械臂3抽取与测试相对应的所需量的试剂，并将其放入比色皿中。
混合物停留一小段时间，以使试剂作用于样品。
为了获取读数，该设备用激光照射混合物。
该设备丢弃试管。
重复这个过程，直到设备中没有更多的样品。

医疗器械型号:这是医疗设备的SimEvents模型:

要在开始模拟之前修改样本的数量，请转动' samples '块中的旋钮。

样品架是一种装有固定样品的支架的装置。要指定要使用的样本海湾的数量，转动改变变量'nSampleBays'的旋钮。
要指定一个采样区可以采集的样本数量，请转动改变变量“samplesPerBay”的旋钮。

该模型有三个主要元素:

模型样本
测试数据
模型运行指定的样本和尺寸的长度。模型动画使模拟可视化，并允许您与模拟进行交互。

模型样本

标记为“样品”的块模拟样品存放区域。在模拟开始时，试剂区装载了所有的试剂。试管区装满了试管。样本区都是病人的样本。

测试数据

“BioSampleAnalyzerData.xlsx”包含患者请求的测试。它包含以下工作表:

'PatientTests' -要进行的测试的患者id和测试id。
'TestData' -每个测试的详细信息。对于每个测试ID，它包含有关要使用的样品量(sampleAmount)、要使用的试剂量(reagentId)、要使用的试剂量(reagentAmount)、测试的优先级以及在读取读数之前混合物必须保持在一起的时间(testTime)的信息。
'TestNames' -试剂名称列表。

模型的动画

要使用动画查看模型并与模型交互，请单击“动画开关”块上的开关。点击开关“On”打开“血液学诊断仪器”窗口。如果不使用模型动画，示例将一直运行到结束。

“血液学诊断仪器”窗口包含:

顶部有三个机械臂。
Time -显示经过的时间。
吞吐量-显示设备的样本/小时。
试管区-放置试管的地方。剩余的试管数量显示在试管区域的顶部。
试剂区-存放试剂的地方。试剂显示为蓝色圆圈。每个试剂圈的顶部显示试剂的缩写。每个圆圈的底部显示了剩余试剂的量。当剩余试剂量低于3个单位时，剩余试剂量以红色显示。要重新填充试剂球，请单击它。当由于试剂量不足而跳过测试时，相应的试剂以黄色突出显示。
样品区-保存样品的地方。样品显示为粉红色的球。每个示例圆圈的顶部显示了testd。每个样本圆圈的右下角显示了样本的优先级;数字越低，优先级越高。样品按优先级从高到低的顺序进行测试。如果样品正在等待试剂补充，小球就会变成黄色。该模型跳过该样本并继续到下一个样本，直到它不能继续为止。当一个样品完成时，球变成橙色。在每个样本列的底部是一个数字，表明样本湾。 To test all the samples in a bay, click the corresponding sample bay number.

值得尝试的事情

改变样本的数量。
配置bioTester块的参数。
样本-更改“样本海湾的数量”和“每个海湾的样本数量”的值为样本区域。
Timing -更改与时间相关的值，例如机器人的速度和其他与时间相关的值。
切换“动画开关”。
将开关切换到“Off”将运行模拟，直到耗尽所有样本。
切换“动画开关”“On”显示动画窗口。在此模式下，您可以与模拟进行交互。若要加载样本，请单击与样本区对应的列底部的按钮之一。单击按钮时，将从工作空间变量'patientTests'中读取样本数据，并将与按钮对应的容器中的球填充为样本。您可以继续单击按钮。

最佳样本面积尺寸的评估

医疗设备构建器的目标之一可能是确定为设备提供最佳吞吐量的样本区域大小。一个需要考虑的问题是，增加样本区域的大小会增加机器人手臂到达最远的样本所需的时间。减小样本面积的大小可以减小机械臂的运动时间。然而，需要一个固定的安装时间来加载所有的样本槽，遵循设备初始化过程，并打开设备。这个设置时间平摊到所有样本上。如果样本数量很低，设置时间会增加总体吞吐量。

为了找到最佳的样本区域尺寸，您可以模拟具有不同样本区域大小配置的设备。脚本搜索dim。M在所有可能的样本区域维度上执行搜索，并绘制每个样本区域维度的吞吐量。脚本计算吞吐量如下:

吞吐量=(样品数量)/(完成样品时间* 3600)

下面的图显示了运行该脚本的结果: