中心議題：
- 創建一個便攜式的，可穿戴設備來進行步態分析
- 研究使用義肢截肢者的人類運動
- 創建一個人工心臟模擬流程測試系統（SFTS）的長期測試程序
解決方案：
- 智能型義肢骨骼元件系統解決方案
- 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
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
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。
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。
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。
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。
假肢，也稱“義肢”，是供截肢者使用以代償缺損肢體部分功能的人造肢體，有上肢假肢和下肢假肢。多用鋁板、木材、皮革、塑料等材料制作，其關節采用金屬部件，現在假肢界主流是鈦合金和碳素纖維材料。義肢指人造肢體，用來取代肢體的功能障礙（不論暫時性或永久性），或是用來掩飾肢體傷殘。與義體（如義乳，假鼻子，假發之類）最大的不同，在于義肢的功能性較強，且單指上下肢而言，不過最近也有人把人造陰莖或人造陰道也算在內
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。
Ultiboard是一款用來布線，制作pcb版式的軟件，通常都是配合Multisim軟件使用的。
Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。
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。
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使用LabVIEW軟件來創建和驗證一個人工心臟的長期測試系統
LabVIEW是一種程序開發環境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發的，類似于C和BASIC開發環境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。
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
人工心臟是在解剖學、生理學上代替人體因重癥喪失功能不可修復的自然心臟的一種人工臟器。人工心臟起搏器實際上是人工制成的一種精密儀器。它能按一定形式的人工脈沖電流刺激心臟，使心臟產生有節律地收縮，不斷泵出血液以供應人體的需要。
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。
當完成每個VI，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。
