用户故事

Medrad确保MRI血管注射泵的安全性

挑战

设计一个磁共振成像血管注射泵,可以给患者安全剂量的药物

解决方案

使用MathWorks工具改进泵的压力传感技术

结果

  • 设计时间缩短了几个月
  • 荣获业界大奖
  • 获得FDA批准

MathWorks工具使我们能够理解系统级组件之间的相互作用,建立物理模型,并非常高效、快速地确定泵的安全极限。”

John F. Kalafut, medadad
Medrad Spectris Solaris造影剂注射系统。

由Medrad(现在是拜耳医疗保健的一部分)开发的血管注射泵使医生能够快速检测动脉阻塞,照亮单个血管,并使用放射或磁共振(MR)成像来测量心脏跳动的健康状况。在磁共振成像过程中,meddrad Spectris Solaris泵以高达10毫升/秒的流速和高达325 psi的压力自动向患者注射造影剂和盐水溶液。必须注射精确的剂量,以确保患者安全和高图像质量。

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,而无需构建昂贵的硬件原型。

Medrad公司产品创新和高级开发组的高级研究科学家John F. Kalafut解释说:“精确剂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

为了准确预测泵的压力安全点,Medrad需要改进用于测量输送给患者的液体压力的技术。应变计将用来改进压力监测,而不是依靠电机电流作为流体压力的指示器。此外,由于数字信号处理器(dsp)将被用作电机控制器,因此需要评估计算电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需要全面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。

Kalafut说:“我们需要了解不同的子系统如何影响流体动力学和装置的压力产生。”

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

最后,Medrad的工程师被要求缩短设计时间,以便能够更快地应对竞争挑战。

解决方案

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

“基于模型的设计使我们能够对每个子系统进行数学建模,”Kalafut说。“我们现在能够了解系统的行为,并确定泵内压力的形成速度。”

Medrad使用MATLAB®,仿金宝app真软件®、控制系统工具箱为了定义系统需求、量化系统性能、调优电机控制回路响应、预测电机电流消耗并确定电池预期寿命,这些都是在实际硬件可用或软件编写之前进行的。

Kalafu金宝appt说:“使用Simulink,您可以演示您的系统或子系统模型,以便其他人可以看到和理解组件之间的关系。”

在最终的测试中,设计团队发现射频(RF)能量耦合到应变计上会导致不必要的停机。Kalafut的团队使用了信号处理工具箱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将原始的简单平均滤波器变得更加复杂,并在此过程中缩短了三周的项目时间。”

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

另一个负责新型心血管注射系统的团队能够使用现有的Simulink模型定义各种系统需求。金宝app“这就是基于模型的设计和Simulink比C语言和Fortran语言更有优金宝app势的地方,”Kalafut说。

对于他们的新患者监测系统,Medrad正在使用embedded Coder从Simulink框图自动创建嵌入式软件金宝app®

使用Simu金宝applink Real-Time™,他们还创建了血管注射泵流体动力学和人体血管系统的硬件在环模拟。这种实时模拟将使Medrad能够减少使用真实流体(“湿测试”)的测试次数,这通常是验证泵控制器设计所必需的。

结果

  • 设计时间缩短了几个月.K金宝appalafut说:“Simulink帮助我们调查和预测压力安全点,而无需构建硬件或编写任何软件。”这为我们设计压力子系统节省了几个月的时间。”

  • 荣获业界大奖.“我们严格的质量标准,我们称之为quality For Life®从产品概念到制造和服务都适用,这使我们赢得了马尔科姆·鲍德里奇国家质量奖,”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

  • 获得FDA批准.“MathWorks工具帮助我们使用数学建模和仿真来严格证明我们设计的产品是安全的,”Kalafut说。