模拟医疗设备
此示例演示如何进行自动化测试,以建模分析生物样本的医疗设备。此示例还需要Stateflow®许可证。
客观的
医疗器械建模的目的是评估样本区域的最佳尺寸,以使设备每小时分析的样本数量最大化。
要建模的系统概述
医疗装置包括:
待分析样本
试剂瓶
装待分析样品的小瓶装在装置的左侧。试剂瓶装在装置的右侧。
特定试验的抽样过程
样品与相应的试剂在比色皿中混合。
混合物停留一定的时间,以便试剂作用于样品。
为了获取混合物的读数,该装置用激光照射混合物。
请参阅“使用三个机械臂的自动化工作流程”,了解医疗设备如何使用三个机械臂实现自动化工作流程。
使用三个机械臂的自动化工作流程
机械臂1拿起一个试管,把它放在顶部的测试区。
机械臂2抽出一个样本并将其放入比色皿中。
为了制作待采样的混合物,机械臂3抽出测试所需的试剂量,并将其放入比色皿中。
混合物停留一小段时间,使试剂作用于样品。
为了读取数据,该设备用激光照射混合物。
该装置可丢弃试管。
重复这个过程,直到设备中没有更多的样品。
医疗器械型号:这是医疗设备的SimEvents模型:
要在开始模拟之前修改样本的数量,转动“samples”块中的旋钮。
样品架是一种装置,里面有容纳样品的支架。要指定要使用的样本bay的数量,转动改变变量“nSampleBays”的旋钮。
要指定一个样品舱可以采集的样品数量,转动改变变量“samplesPerBay”的旋钮。
该模型有三个主要元素:
模型样本
测试数据
模型运行指定的样本和尺寸的长度。模型动画将模拟可视化,并允许您与模拟进行交互。
模型样本
标记为“样品”的块模拟样品保存区域。在模拟开始时,试剂区装载所有试剂。试管区摆满了试管。样本区装满了病人的样本。
测试数据
“BioSampleAnalyzerData.xlsx”包含患者请求的检测。它包含以下工作表:
“患者测试”-要进行的测试的患者id和测试id。
'TestData' -每个测试的详细信息。对于每个测试ID,它包含了以下信息:样品用量(sampleAmount)、试剂用量(reagentId)、试剂用量(reagentAmount)、测试的优先级,以及在读取读数之前混合物必须在一起的时间(testTime)。
“测试名称”-试剂名称列表。
模型的动画
要使用动画查看模型并与之交互,请单击“动画开关”块上的开关。点击“On”开关打开“血液学诊断仪器”窗口。如果不使用模型动画,示例将一直运行到结束。
“血液学诊断仪器”窗口包含:
上面有三个机械臂。
时间——显示运行时间。
吞吐量——显示设备的采样量/小时。
试管区-放置试管的地方。剩余试管的数量显示在试管区域的顶部。
试剂区——存放试剂的地方。试剂显示为蓝色圆圈。每个试剂圈的顶部显示试剂的缩写。每个圆的底部显示剩余试剂的数量。当剩余试剂量低于3单位时,剩余试剂量以红色显示。要填充试剂球,点击它。当由于试剂数量不足而跳过测试时,相应的试剂将以黄色突出显示。
样品区——保存样品的地方。样品显示为粉红色的球。每个示例圆的顶部显示testd。每个样本圆的右下方显示了样本优先级;数字越低,优先级越高。样品按优先级从高到低的顺序进行测试。如果样品正在等待试剂重新填充,球就会变成黄色。模型跳过该样本并继续到下一个样本,直到它不能继续。当一个样品完成时,球变成橙色。在每个样品列的底部是一个数字,表示样品舱。 To test all the samples in a bay, click the corresponding sample bay number.
尝试的东西
改变样本的数量。
配置bioTester块的参数。
样本-更改样本区域的“样本区数”和“每个样本区数”值。
定时——改变定时相关的值,例如机器人的速度和其他定时相关的值。
切换“动画开关”。
将开关切换到“Off”运行模拟,直到耗尽所有样本。
切换“动画开关”“打开”显示动画窗口。在此模式下,您可以与模拟进行交互。要加载样例,请单击对应样例区列底部的一个按钮。单击按钮时,将从工作空间变量“patientTests”读取样本数据,并将用样本填充与按钮对应的隔间中的球。您可以继续单击按钮。
最佳样本面积尺寸的评估
医疗设备构建器的目标之一可能是确定为设备提供最佳吞吐量的样本区域大小。一个考虑因素是,增加样本区域的大小增加了机械臂到达最远的样本所需的时间。减小样本面积的大小可以减少机械臂的运动时间。然而,加载所有样例舱室、遵循设备初始化过程并打开设备需要固定的设置时间。这个设置时间被摊到所有的样本上。如果样本数量较低,则设置时间将增加总体吞吐量。
为了找到最佳的样本区域尺寸,可以用不同的样本区域尺寸配置来模拟设备。脚本searchDim。M在所有可能的样本区域维度上执行搜索,并绘制每个样本区域维度的吞吐量。该脚本计算吞吐量如下:
吞吐量=(样品数量)/(完成样品的时间* 3600)
下面的图显示了运行这个脚本的结果:
第一个图显示了吞吐量的热图,横轴为“每个海湾的样本”,纵轴为“样本海湾的数量”。第二个图显示了“样本吞吐量”与“样本吞吐量”的折线图。“数量的样本”。从这些图中可以看出,6个隔间和每个隔间9个样本对应的尺寸的吞吐量是最高的。