Microtech公司开发并测试植入式血压传感器

挑战

创建并测试的可植入的血压传感器

使用MATLAB开发生成和分析超声波的算法,创建独立的分析软件,控制实验室设备进行自动化测试

结果

  • 开发时间减半
  • 硬件更新的
  • 生产率提高20%

“使用MATLAB开发实时超声波信号处理算法和自动测量软件,消除了对专用C/ c++编程人员的需求,以及在重写算法时引入bug的风险。”

Yonathan Kozlovsky博士,Microtech公司
Microtech的亚毫米波传感器,在美国一分钱点睛的“我”。

血压通常与压力计和可膨胀套囊放置在臂周围测量。在一些临床情况,然而,医生需要测量静脉或动脉内血压。直到最近,这种测量是难以或不可能获得。

Microtech的工程师已经开发了一种针对这些临床场景的解决方案:一种亚毫米的可植入压力传感器。临床医生通过专用的超声波系统与传感器通信。

Microtech公司开发的MATLAB®控制超声换能器产生超声波并处理由传感器反射的超声波的算法。通过分析这些反射波,该算法可以计算出传感器周围区域的血压,误差在1毫米汞柱(mmHg)以内。

“MATLAB是一种用于开发我们的信号分析算法的自然选择;在C / C ++或其他语言的发展将更加困难,”约拿单科兹洛夫斯基博士Microtech公司研发物理学家说。“MATLAB使得它很容易从数据采集板和其他实验室硬件上使用实时数据而无需重新实现的算法。”

挑战

为了计算血压,超声系统的过程由波传感器的膜的共振频率调制。开发算法所需Microtech公司的工程师来处理的反射波信号,并使用这些结果来计算血压。他们需要这些算法纳入控制函数发生器经由换能器以产生超声波的应用程序。应用程序接收使用数据采集(DAQ)板在4兆赫采样实况反射的超声波。该公司最早的信号处理算法是在C / C ++实现的,但是这个代码是难以维护和改善,以及对硬件进行更新,这是不可移植的。

该团队希望获取和处理实时信号,使传感器和算法的测试自动化。测试包括调节测试室内的温度和压力,以及控制实验室中的其他设备。

Microtech的工程师使用MATLAB,数据采集工具箱™和仪器控制工具箱™开发的超声波分析应用和控制的自动化测试设置。

在MATLAB工作,他们开发和调试信号处理该计算离散傅里叶变换超声波的,识别传感器的膜的共振频率,并计算血压的算法。

使用记录的数据在MATLAB调试算法之后,研究小组使用数据采集工具箱连接到美国国家仪器PCI-6115数据采集卡。该板连接到超声换能器,其接收并产生超声波。

在使用DAQ板为传感器生成信号后,团队切换到Tabor Electronics TE 5300任意波形发生器,他们使用仪器控制工具箱对其进行控制。

在MATLAB中,他们开发与实时显示压力测量界面测量应用。该应用程序保存测量,分析结果和测试参数在使用数据库工具箱™数据库。该团队使用MATLAB编译器™创建部署在多个测量站的应用程序的独立版本。

为了在实验室测试中控制压力,该团队使用了美国国家仪器公司的USB-6221 DAQ板来启动进气阀和出气阀。他们使用数据采集工具箱从MATLAB中访问数据采集板。传感器膜的行为与温度有关。为了控制温度,他们使用MATLAB通过RS-485串行通信链路连接到一个加热元件和温度计上。

他们使用MATLAB编译器开发的第二独立的应用程序,使Microtech公司的工程师没有谁也安装MATLAB进行测量的复杂的分析,并与来自一个校准的压力传感器进行测量比较它们。

Microtech公司已对哺乳动物进行植入式传感器的临床前研究,并准备进行临床试验。

结果

  • 开发时间减半。“取而代之的是算法解释给一个程序员,让他实现它在C / C ++,然后查找并解决实施过程中引入错误的,我们完成了MATLAB整个项目,”科兹洛夫斯基说。“总的来说,我估计保存MATLAB至少50%的时间。”

  • 硬件更新的。“MATLAB可以轻松切换DAQ板和开始使用任意波形发生器的超声波,”科兹洛夫斯基说。“我们可以访问使用仪器控制工具箱或数据采集工具箱,这比钻研,从制造商的特定驱动程序和软件更快地在MATLAB每一个新的硬件。”

  • 生产率提高20%。“MATLAB和MATLAB编译器使我们能够构建和分发我们的工程师用来分析和可视化测试结果的复杂软件,”Kozlovsky说。“我可以在几天内用新功能更新应用程序。与电子表格相比,它简单易用的界面可以提高20%的工作效率。”