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
  • FDA批准了

MathWorks工具使我们能够理解组件之间的系统级交互,进行物理建模,并非常高效、快速地确定泵的安全极限。”

John F. Kalafut, Medrad报道
Medrad Spectris Solaris对比注入系统。

Medrad开发的血管注射泵(现在是拜耳医疗的一部分)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)成像测量跳动的心脏的健康状况。Medrad Spectris Solaris泵在磁共振成像过程中自动向患者注射造影剂和生理盐水,流速高达10ml /秒,压力高达325psi。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的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

为了准确预测泵的压力安全点,Medrad需要改进用于测量输送给病人的流体压力的技术。不再依赖电机电流作为流体压力的指示器,应变计将被用来改进压力监测。此外,由于数字信号处理器(dsp)将被用作电机控制器,因此需要评估定点数学计算电机控制信号的效果。

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。

Kalafut说:“我们需要了解不同的子系统如何影响单元的流体动力学和压力产生。”

Medrad还试图通过使用数学建模和仿真来增加和简化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对每个子系统进行数学建模,”卡拉福特说。“我们现在能够了解系统的行为,并确定泵内压力增加的速度。”

Medrad使用MATLAB®,仿万博1manbetx真软件®,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。

“使用Sim万博1manbetxulink,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,”Kalafut说。

在最后的测试中,设计团队发现,射频能量耦合到应变片中会导致不必要的关闭。卡拉福特的团队使用了“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。

另一个负责新的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。万博1manbetx“这就是基于模型的设计和Simulink比C和Fortran有很多优势的地万博1manbetx方,”Kalafut说。

对于他们新的患者监控系统,Medrad使用嵌入式编码器自动从Simulink框图创建嵌入式软件万博1manbetx®

使用Simu万博1manbetxlink Real-Time™,他们还创建了一个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”)进行的测试数量,这通常是验证泵控制器设计所必需的。

结果

  • 设计时间减少了几个月.“万博1manbetxSimulink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。”s manbetx 845

  • FDA批准了.“MathWorks工具帮助我们使用数学建模和仿真来严格地证明我们设计了一种安全的产品,”Kalafut说。