挑戰(zhàn)

創(chuàng)建一個便攜式的，可穿戴設(shè)備來進行步態(tài)分析，以及研究使用義肢截肢者的人類運動。

解決方案

使用NI Multisim和Ultiboard軟件來設(shè)計智能型義肢骨骼元件系統(tǒng)(iPecs)。

圖1. 智能型義肢骨骼元件系統(tǒng)是一種便攜式設(shè)備，該設(shè)備提供了對步態(tài)分析實驗的關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集功能，而且截肢者可以配備該設(shè)備來執(zhí)行正常的日常活動。

來自大學(xué)園區(qū)產(chǎn)業(yè)義肢行業(yè)的一位領(lǐng)導(dǎo)者提供了使用生物設(shè)計原理來模仿人腳，根據(jù)解剖學(xué)角度來說是正確的義肢，并融合了高科技復(fù)合材料到該產(chǎn)品中，以提供義肢的功能和耐用性。假肢行業(yè) 領(lǐng)軍者，College Park 工業(yè)提供了最自動化的義肢腳；該假肢使用了生物學(xué)設(shè)計原則來模擬人的足部并且通過融合高科技的合成材料增強功能性和持久性。同時滿足以下兩者設(shè)計產(chǎn)品以滿足截肢者的功能需求以及規(guī)定，制造并符合最終設(shè)備的從業(yè)人員——義肢醫(yī)師利潤需求，是一種挑戰(zhàn)。

我們希望提供一個便攜式設(shè)備，該設(shè)備可提供對步態(tài)分析實驗的關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集功能，而且截肢者可以配備該設(shè)備來執(zhí)行正常的日常活動或該設(shè)備適合于他們的義肢。在設(shè)備的重量和尺寸方面，設(shè)備必須是不顯眼的，以消除對測試結(jié)果的任何偏置效果。

智能型義肢骨骼元件系統(tǒng)是一種測試工具，通過提供對義肢元件選擇和調(diào)整影響的個性化和客觀信息，以幫助研究人員和臨床醫(yī)護人員對病人護理的優(yōu)化。任何義肢醫(yī)師可以可視化和直接測量，以及解釋義肢選擇和調(diào)整后對病人的影響。

我們使用Multisim和Ultiboard 軟件來設(shè)計智能型義肢骨骼元件系統(tǒng)電路實驗，這兩個工具包的交叉性提供了很大的便利。開發(fā)團隊通過多次使用這些動態(tài)工具來設(shè)計，仿真和可視化電路線路實驗，使設(shè)備尺寸大大減小，提高了開發(fā)包使用尺寸效率。

在過去，我們需要整個部門來設(shè)計智能型義肢骨骼元件系統(tǒng)。Multisim和Ultiboard 軟件使得我們可以獲得了這樣一項原來小型的企業(yè)無法獲得的技術(shù)。

– MaryAnn Labant和Michael Leydet，大學(xué)園區(qū)產(chǎn)業(yè)

使用LabVIEW軟件來創(chuàng)建和驗證一個人工心臟的長期測試系統(tǒng)

挑戰(zhàn)

創(chuàng)建一個人工心臟模擬流程測試系統(tǒng)(SFTS)的長期測試程序，對醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用進行VIs的驗證和有效性測試。

解決方案

使用NI 公司的基于USB數(shù)據(jù)采集（DAQ）和信號調(diào)節(jié)設(shè)備的并行循環(huán)架構(gòu)，和使用NI LabVIEW單元測試框架工具包。

圖2. 人工心臟模擬脈流體流動

當測試人工心臟時， Data Science Automation將設(shè)備加入到流程系統(tǒng)中，來模擬動脈流體流動測試。每次，我們對心臟測試要進行數(shù)月和數(shù)年，以驗證人工心臟可以在患者身上使用數(shù)月和數(shù)年。我們同時運行18個循環(huán)，需要對數(shù)據(jù)進行采集、記錄、分析和定期地記錄日志。因為我們需要對集中的數(shù)據(jù)進行收集，并需要流動探針測試的專用系統(tǒng)，我們使用一個多路系統(tǒng)將來自傳感器和串口通信的信號路由到一組單數(shù)據(jù)集中。系統(tǒng)每種“模式”，無論是報警狀態(tài)，用戶覆蓋還是中斷，每天三次的單次循環(huán)測試需要可靠地記錄10個心臟節(jié)拍的數(shù)據(jù)。

即使我們一天只收集三次數(shù)據(jù)，系統(tǒng)還需要不斷地監(jiān)測每次循環(huán)中的壓力，流量，和溫度。如果這些值超過了用戶定義的限制，報警狀態(tài)就會被激活，通過循環(huán)和多路復(fù)用器覆蓋當前自動進程。我們收集和寫入額外的診斷數(shù)據(jù)到報警日志中，并發(fā)送信息給用戶，該信息必須在接受其他任何用戶輸入之前被清除。

為了滿足開發(fā)醫(yī)療設(shè)備軟件的規(guī)范，程序的每個部分必須要經(jīng)過驗證測試。當我們完成每個VI，我們必須要使用一個合理的報告進行測試和驗證，生成一個測試記錄。雖然我們可以人工地執(zhí)行這些驗證測試，LabVIEW單元測試框架工具為我們節(jié)省了時間和精力，尤其是對于遞歸測試，因為我們可以使用該工具有效地產(chǎn)生測試和文檔。此外，在整合，重新測試和重新驗證期間對軟件的更改變得更加簡單。LabVIEW單元測試框架工具的靈活性和易用性為項目部分提供了更快和更可靠的完成，這無疑在項目生命周期中潛在地節(jié)省了人工大量的時間和數(shù)億百計的資金。