Симуляция медицинского устройства

Панорама

В этом примере показано, как провести автоматизированные тесты, чтобы смоделировать медицинское устройство, которое анализирует выборки биологии. Этот пример также требует лицензии Stateflow.

Цель

Цель моделирования медицинского устройства состоит в том, чтобы оценить оптимальные размерности демонстрационной области, чтобы максимизировать количество выборок, анализируемых устройством в час.

Обзор системы, которая будет смоделирована

Медицинское устройство содержит:

Выборки, которые будут анализироваться
Бутылки реагента

Пузырьки, которые содержат выборки, которые будут анализироваться, загружаются на левой стороне устройства. Бутылки реагента загружаются на правой стороне устройства.

Процесс выборки для определенного теста

Выборка смешана с соответствующим реагентом в кювете.
Смесь ожидает определенная длительность реагента, чтобы действовать на выборку.
Чтобы снять показания соединения, устройство сияет лазер на смеси.

См. ''Рабочий процесс Автоматизации Используя Три Манипулятора'', чтобы видеть, как медицинское устройство использует три манипулятора, чтобы реализовать этот процесс как автоматизированный рабочий процесс.

Рабочий процесс автоматизации Используя три манипулятора

Манипулятор 1 берет кювету и помещает ее в область тестирования наверху.
Манипулятор 2 чертит выборку и помещает ее в кювету.
Чтобы создать смесь, которая будет произведена, манипулятор 3 чертит необходимое количество реагента, соответствующего тесту, и помещает его в кювету.
Смесь находится для короткой продолжительности, чтобы позволить реагенту действовать на выборку.
Чтобы снять показания, устройство проливает лазерный свет на смесь.
Устройство отбрасывает кювету.
Этот процесс повторяется, пока больше нет выборок в устройстве.

Модель Медицинского устройства: Это - модель SimEvents для медицинского устройства:

Чтобы изменить количество выборок прежде, чем начать симулировать, поверните кнопки в блоке 'Samples'.

Демонстрационный отсек является устройством, которое содержит держателей, чтобы содержать выборки. Чтобы задать количество демонстрационных отсеков, чтобы использовать, поверните кнопку, которая заменяет переменную 'nSampleBays'.
Чтобы задать количество выборок, которые может взять демонстрационный отсек, поверните кнопку, которая заменяет переменную 'samplesPerBay'.

Модель имеет три первичных элемента:

Выборки модели
Тестовые данные
Анимация модели модель запускает продолжительность заданных выборок и размерностей. Анимация модели визуализирует симуляцию и позволяет вам взаимодействовать с симуляцией.

Выборки модели

Блок пометил модели 'Samples' демонстрационной областью хранения. При симуляции запускаются, область реагентов загружается со всеми реагентами. Область кюветы загружается с кюветами. Демонстрационная область загружается с терпеливыми выборками.

Тестовые данные

'BioSampleAnalyzerData.xlsx' содержит тесты, которые требуют пациенты. Это содержит эти рабочие листы:

'PatientTests' - Терпеливые идентификаторы и тестовые идентификаторы тестов, которые будут проводиться.
'Данные тестирования' - Детали каждого теста. Для каждого тестового ID это содержит информацию об объеме выборки, которая будет использоваться (sampleAmount), реагент, который будет использоваться (reagentId), сумма реагента, который будет использоваться (reagentAmount), приоритет для теста и количество времени, смесь должна остаться вместе (testTime) прежде, чем снять показания.
'TestNames' - Список имен для регентов.

Анимация модели

Чтобы просмотреть и взаимодействовать с моделью с помощью анимации, кликните по переключателю на блоке 'Animation Switch'. Нажатие на переключатель 'On' открывает окно 'Hematology Diagnostic Instrument'. Если вы не используете анимацию модели, запуски в качестве примера до конца.

'Инструментальное окно' диагностики гематологии содержит:

Три манипулятора наверху.
Время - который отображает прошедшее время.
Пропускная способность - который отображает выборки/час устройства.
Область Cuvette - куда кюветы помещаются. Количество остающихся кювет показывают наверху области кюветы.
Область Reagents - где реагенты сохранены. Реагенты отображаются как синие круги. Верхняя часть каждого круга реагента отображает сокращение реагента. Нижняя часть каждого круга отображает сумму остающегося реагента. Когда сумма остающегося реагента падает ниже 3 модулей, суммы остающихся отображений реагента красного цвета. Чтобы пополнить шар реагента, кликните по нему. Когда тест пропущен из-за недостаточной суммы реагента, соответствующий реагент подсвечен в желтом.
Область Samples - где выборки сохранены. Выборки отображаются как розовые шары. Верхняя часть каждого демонстрационного круга отображает протестированный. Правый нижний из каждого демонстрационного круга отображает демонстрационный приоритет; чем ниже номер, тем выше приоритет. Выборки тестируются в порядке, самом высоком приоритете к самому низкому приоритету. Если выборка ожидает реагента, чтобы пополнить, шар становится желтым. Пропуски модели, что выборка и доходы к следующей выборке, пока это больше не может продолжаться. Когда выборка завершается, шар становится оранжевым. В нижней части каждого демонстрационного столбца номер, указывающий на демонстрационный отсек. Чтобы протестировать все выборки в отсеке, кликните по соответствующему демонстрационному номеру отсека.

Вещи попробовать

Измените количество выборок.
Сконфигурируйте параметры для блока биотестера.
Выборка - Изменение 'Количество демонстрационных отсеков' и 'Количество выборок на отсек' значения для демонстрационной области.
Синхронизируя - Изменение, синхронизирующее связанное значение, такое как скорости для роботов и другой синхронизации, связало значения.
Переключите 'переключатель анимации'.
Переключение переключателя к 'Off' запускает симуляцию, пока все выборки не исчерпываются.
При переключении 'Переключателя Анимации' 'On' показывает окно анимации. В этом режиме можно взаимодействовать с симуляцией. Чтобы загрузить выборки, нажмите одну из кнопок в нижней части столбца, который соответствует демонстрационному отсеку. Когда кнопка нажата, выборочные данные читаются из переменной рабочей области 'patientTests', и шары в отсеке, соответствующем кнопке, заполняются с выборками. Можно продолжить нажимать кнопки.

Оценка лучших демонстрационных размерностей области

Одна из целей разработчика Медицинского устройства может состоять в том, чтобы определить демонстрационный размер области, который дает лучшую пропускную способность для устройства. Один фактор состоит в том, что увеличение размера демонстрационной области добавляет на сумму времени, это берет манипулятор, чтобы достигнуть выборок, которые дальше всего находятся далеко. Сокращение размера демонстрационной области уменьшает время прохождения манипулятора. Существует однако фиксированное время установки, требуемое загружать все демонстрационные отсеки, выполнять процедуры инициализации устройства и включать устройство. Это время установки амортизируется через все выборки. Если количество выборок является низким, время установки добавляет к полной пропускной способности.

Чтобы найти лучшие демонстрационные размерности области, можно симулировать устройство с различными демонстрационными настройками размера области. Скрипт searchDim.m выполняет поисковые запросы через все возможные демонстрационные размерности области и строит пропускную способность для каждой демонстрационной размерности области. Скрипт вычисляет пропускную способность как:

Throughpout = (Количество выборок) / (время, чтобы закончить выборки * 3600)

Следующие графики показывают результаты выполнения этого скрипта:

Первый график показывает Карту Тепла пропускной способности с 'выборками на отсек' вдоль горизонтали и 'количества демонстрационных отсеков' вдоль вертикальной оси. Второй график показывает линейный график 'демонстрационной пропускной способности' по сравнению с 'количеством выборок'. Как замечено от этих фигур, пропускная способность для размерностей, соответствующих 6 отсекам и 9 выборкам на отсек, дает самую высокую пропускную способность.

Смотрите также

MATLAB Discrete-Event System

Документация