使用Multisum軟件來研究使用義肢截肢者的人類運動

挑戰
創建一個便攜式的，可穿戴設備來進行步態分析，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軟件來設計智能型義肢骨骼元件系統(iPecs)。

圖1. 智能型義肢骨骼元件系統是一種便攜式設備，該設備提供了對步態分析實驗的關鍵數據采集功能，而且截肢者可以配備該設備來執行正常的日常活動。

來自大學園區產業義肢行業的一位領導者提供了使用生物設計原理來模仿人腳，根據解剖學角度來說是正確的義肢，并融合了高科技復合材料到該產品中，以提供義肢的功能和耐用性。假肢行業 領軍者，College Park 工業提供了最自動化的義肢腳；該假肢使用了生物學設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計產品以滿足截肢者的功能需求以及規定，制造并符合最終設備的從業人員——義肢醫師利潤需求，是一種挑戰。
我們希望提供一個便攜式設備，該設備可提供對步態分析實驗的關鍵數據采集功能，而且截肢者可以配備該設備來執行正常的日常活動或該設備適合于他們的義肢。在設備的重量和尺寸方面，設備必須是不顯眼的，以消除對測試結果的任何偏置效果。

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

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

在過去，我們需要整個部門來設計智能型義肢骨骼元件系統。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無法獲得的技術。

– MaryAnn Labant和Michael Leydet，大學園區產業

使用LabVIEW軟件來創建和驗證一個人工心臟的長期測試系統

挑戰
創建一個人工心臟模擬流程測試系統(SFTS)的長期測試程序，對醫療設備應用進行VIs的驗證和有效性測試。

解決方案
使用NI 公司的基于USB數據采集（DAQ）和信號調節設備的并行循環架構，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將設備加入到流程系統中，來模擬動脈流體流動測試。每次，我們對心臟測試要進行數月和數年，以驗證人工心臟可以在患者身上使用數月和數年。我們同時運行18個循環，需要對數據進行采集、記錄、分析和定期地記錄日志。因為我們需要對集中的數據進行收集，并需要流動探針測試的專用系統，我們使用一個多路系統將來自傳感器和串口通信的信號路由到一組單數據集中。系統每種“模式”，無論是報警狀態，用戶覆蓋還是中斷，每天三次的單次循環測試需要可靠地記錄10個心臟節拍的數據。

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

為了滿足開發醫療設備軟件的規范，程序的每個部分必須要經過驗證測試。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行這些驗證測試，LabVIEW單元測試框架工具為我們節省了時間和精力，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省了人工大量的時間和數億百計的資金。

– Timothy Nolan，數據科學自動化