El desarrollo de dispositivos médicos lleva mucho tiempo: gran parte de los sistemas de control se pueden diseñar y probar solo una vez que el hardware está listo. Utilizando el método hardware-in-the-loop, que los investigadores de Fraunhofer han transferido de la ingeniería automotriz a la medicinalos productos, los tiempos de desarrollo y los costos se pueden reducir hasta en un 50 por ciento.
Latido a latido, el corazón bombea sangre a través de las arterias. Sin embargo, en algunas personas, el corazón está demasiado débil para suministrar al cuerpo suficiente oxígeno y nutrientes, una condición que a menudo se conoce como insuficiencia miocárdica o insuficiencia cardíaca. Una bomba cardíacaimplantado en el cuerpo puede ayudar, aunque el sistema de control que le da a la bomba los comandos relevantes debe funcionar con mucha precisión. Cuando se desarrollan dispositivos médicos como bombas cardíacas, los ingenieros generalmente proceden un paso tras otro desarrollo en serie. Primero desarrollan el hardware: en este caso, la bomba cardíaca. Solo mucho más tarde pueden completar el desarrollo del software de control, combinarlo con el hardware y probarlo manualmente. Investigadores del Grupo de Proyectos de Automatización en Medicina y Biotecnología del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Manufacturay Automation IPA están acelerando este proceso prolongado ". Con el método de hardware en el ciclo, reducimos tanto los tiempos de desarrollo como los costos de desarrollo hasta en un 50 por ciento,", dice Jonathan Schächtele, científico del grupo del proyecto.
Detección temprana de errores
Las técnicas de hardware-in-the-loop HiL fueron pioneras en la industria automotriz. El método anterior había sido desarrollar muchos componentes en secuencia, mientras que HiL permitía a los ingenieros desarrollar piezas en procesos paralelos y acortar los tiempos de integración. En lugar de probarUnidades de control electrónico ECU en el hardware, lo que corre el riesgo de dañarlas, los ingenieros crean un modelo informático del automóvil que incluye todos los detalles relevantes para la prueba. Usan este modelo para probar las ECU antes incluso de que se construya el vehículo. EspecialLas interfaces conectan la ECU al automóvil virtual. La ECU recibe información del vehículo y también envía comandos para que el automóvil simulado los ejecute. Debido a que el proceso es automatizado, los desarrolladores pueden analizar una gran cantidad de casos de prueba mientras también investigan los estados críticos del sistema ende una manera reproducible y sin riesgos. Tomemos como ejemplo una falla del motor: ¿reacciona correctamente el sistema de control cuando el motor se apaga? Los ingenieros pueden analizar qué sucede cuando, digamos,un sensor falla, sin tener que cortar el cable de conexión.Además, el desarrollo se vuelve más transparente desde el principio, por lo que las fallas se descubren en una etapa temprana.Mirar un automóvil ensamblado y tratar de averiguar en qué componente se encuentra una falla es, por lo tanto, cosa del pasado.
mayor seguridad del producto
Ahora los investigadores han transferido este método a dispositivos médicos modernos en los que el hardware y el software también están fuertemente entrelazados, como las bombas cardíacas. "Los desafíos que presentan son similares: los productos médicos suelen ser también sistemas complejos", explica Schächtele."Además, se pueden probar escenarios que antes solo se podían estimar mediante pruebas de laboratorio manuales, por ejemplo, un defecto en el sistema". Gracias a HiL, los investigadores pueden acelerar el proceso de desarrollo y aumentar la seguridad del producto.Debido a que las pruebas se ejecutan de forma totalmente automática, los fabricantes de dispositivos médicos pueden probar más situaciones de las que antes era posible. Por lo tanto, la automatización tiende a dar lugar a más pruebas y, a su vez, los fabricantes pueden lograr un grado de seguridad que supera los requisitos legales.La documentación de los resultados de las pruebas, que anteriormente tenía que realizarse manualmente, es automática cuando se utiliza HiL.
Los investigadores de Fraunhofer IPA ofrecen el paquete completo. "Diseñamos el modelo informático del producto médico, implementamos las interfaces entre el modelo y el módulo de control, definimos los casos de prueba y llevamos a cabo las ejecuciones de prueba", dice Schächtele. Para ayudarcon las pruebas automáticas y la documentación, los científicos tienen acceso a una especie de kit de construcción.
Para la empresa holandesa de ingeniería médica Soteria Medical BV, los investigadores ya han desarrollado y probado la tecnología de control para un sistema de biopsia. "Pudimos integrar el PLC rápidamente gracias al método hardware-in-the-loop", diceGerrit Tiggelaar, jefe de desarrollo de Soteria Medical BV
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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