В этом примере показано, как проводить автоматизированные тесты для моделирования медицинского устройства, анализирующего образцы биологии. В этом примере также требуется лицензия Stateflow.
Целью моделирования медицинского устройства является оценка оптимальных размеров области образца для максимизации количества образцов, анализируемых устройством в час.
Медицинское устройство содержит:
Анализируемые образцы
Баллоны с реагентами
Флаконы, в которых находятся анализируемые образцы, загружают с левой стороны устройства. Бутылки с реагентом загружаются с правой стороны устройства.
Образец смешивают с соответствующим реагентом в кювете.
Смесь находится в течение определенного периода времени, чтобы реагент действовал на образец.
Для снятия показаний смеси прибор светит на смесь лазером.
См. раздел «Процесс автоматизации с использованием трех рук робота», чтобы увидеть, как медицинское устройство использует три руки робота для реализации этого процесса в качестве автоматизированного процесса.
Рука робота 1 захватывает кювету и помещает ее в область тестирования вверху.
Рука робота 2 рисует образец и помещает его в кювету.
Чтобы создать смесь для отбора проб, рука 3 робота отбирает необходимое количество реагента, соответствующее испытанию, и помещает его в кювету.
Смесь находится в течение короткого периода времени, что позволяет реагенту воздействовать на образец.
Для снятия показаний прибор светит лазерным светом на смесь.
Устройство выбрасывает кювету.
Этот процесс повторяется до тех пор, пока в устройстве не будет больше образцов.
Модель медицинского устройства: Это модель SimEvents для медицинского устройства:
Чтобы изменить количество образцов перед началом моделирования, поверните ручки в блоке «Samples».
Отсек для образцов - это устройство, содержащее держатели для хранения образцов. Чтобы указать количество отсеков для образцов, поверните ручку, которая изменяет переменную nSampleBays.
Чтобы определить количество образцов, которые может взять типовой залив, поверните кнопку, которая заменяет переменную 'samplesPerBay'.
Образцы модели
Данные испытаний
Анимация модели. Модель использует длину указанных образцов и размеров. Анимация модели визуализирует моделирование и позволяет взаимодействовать с моделированием.
Блок «Samples» моделирует область хранения образца. В начале моделирования область реагентов загружается всеми реагентами. Область кюветы загружена кюветами. Область образца загружают образцами пациента.
«BioSampleChardedData.xlsx» содержит тесты, запрошенные пациентами. Он содержит следующие листы:
'PatientTests' - ID пациентов и испытательные ID тестов, которые будут проводиться.
- подробные сведения о каждом тесте. Для каждого испытательного ID это содержит информацию о сумме образца, который будет использоваться (sampleAmount), реагент, который будет использоваться (reagentId), количество реагента, который будет использоваться (reagentAmount), приоритет для теста и количество времени, смесь должна остаться вместе (testTime) прежде, чем взять чтение.
- список имен реагентов.
Для просмотра и взаимодействия с моделью с помощью анимации щелкните переключатель в блоке «Переключатель анимации». При нажатии на переключатель «On» открывается окно «Gematology Diagnostic Instrument». Если анимация модели не используется, пример выполняется до конца.
Три руки робота наверху.
Время - отображается прошедшее время.
Пропускная способность - отображение выборок в час устройства.
Область кюветы - где размещаются кюветы. Количество оставшихся кювет показано в верхней части области кюветы.
Площадь реагентов - где хранятся реагенты. Реагенты отображаются синими кружками. В верхней части каждого круга реагентов отображается аббревиатура реагента. В нижней части каждого круга отображается количество оставшегося реагента. Когда количество оставшегося реагента падает ниже 3 единиц, количество оставшегося реагента отображается красным цветом. Чтобы заполнить шарик реагента, щелкните его. Когда тест пропускают из-за недостаточного количества реагента, соответствующий реагент подсвечивается желтым цветом.
Площадь проб - где хранятся пробы. Образцы отображаются в виде розовых шариков. В верхней части каждого круга-образца отображается testID. В правом нижнем углу каждой окружности образца отображается приоритет образца; чем меньше число, тем выше приоритет. Образцы проверяются по порядку, с наивысшим приоритетом до наименьшего приоритета. Если образец ждет пополнения реагента, шарик становится желтым. Модель пропускает этот образец и переходит к следующему образцу до тех пор, пока он не будет продолжен. По завершении пробы шар становится оранжевым. В нижней части каждого столбца образца находится число, указывающее отсек образца. Чтобы проверить все образцы в отсеке, щелкните соответствующий номер отсека.
Измените количество проб.
Сконфигурируйте параметры для блока bioTester.
Sample - изменение значений «Количество отсек проб» и «Количество выборок на отсек» для области выборок.
Время (Timing) - изменение значения, связанного с синхронизацией, такого как скорости для роботов и другие значения, связанные с синхронизацией.
Переключите переключатель анимации.
При переключении переключателя в положение «Off» выполняется моделирование до тех пор, пока не будут исчерпаны все образцы.
При переключении переключателя анимации в положение Вкл отображается окно анимации. В этом режиме можно взаимодействовать с моделированием. Чтобы загрузить образцы, нажмите одну из кнопок в нижней части столбца, соответствующего отсеку для образцов. Когда кнопка нажата, типовые данные прочитаны из переменной рабочего пространства 'patientTests', и мячи в заливе, соответствующем кнопке, населены с образцами. Вы можете продолжать нажимать кнопки.
Одной из целей построителя медицинских устройств может быть определение размера области выборки, которая обеспечивает наилучшую пропускную способность устройства. Одним из соображений является то, что увеличение размера области выборки увеличивает время, необходимое руке робота для достижения наиболее удаленных образцов. Уменьшение размера области выборки уменьшает время движения руки робота. Однако существует фиксированное время установки, необходимое для загрузки всех отсеков для образцов, выполнения процедур инициализации устройства и включения устройства. Это время настройки амортизируется по всем образцам. Если число выборок невелико, время установки увеличивает общую пропускную способность.
Чтобы найти наилучшие размеры области выборки, можно смоделировать устройство с различными конфигурациями размера области выборки. Сценарий seaseDim.m выполняет поиск по всем возможным измерениям области выборки и отображает пропускную способность для каждого измерения области выборки. Сценарий вычисляет пропускную способность следующим образом:
Пропускная способность = (количество выборок )/( время завершения выборок * 3600)
Результаты выполнения этого сценария показаны на следующих графиках:
Первый график показывает тепловую карту пропускной способности с «образцами на отсек» по горизонтали и «количеством отсеков для образцов» по вертикальной оси. Второй график показывает линейный график «пропускной способности выборки» в сравнении с «количеством выборок». Как видно из этих чертежей, пропускная способность для размеров, соответствующих 6 отсекам и 9 выборкам на отсек, дает наибольшую пропускную способность.
Система дискретных событий MATLAB