在受控生產環境下使用LabVIEW、NITestStand和PXI測試醫療血糖儀和胰島素輸送系統

      "NI的解決方案為此應用帶來了許多益處。首先，NIVSA/VSG解決方案速度遠遠高于同類的臺式儀器-如果使用傳統的臺式儀器，測試時間將會更長。"

　　-Matthew Kelton,Advanced Instrument Technologies

　　The Challenge:

　　在緊迫的開發期限內，開發一套包括RF通信測試的生產測試儀，用于測試FDAII類醫療血糖儀和胰島素輸送系統的子組件。

　　The Solution:

　　使用NILabVIEW軟件、NI頻譜測量工具包、NITestStand和NIPXIRF硬件，開發快速、可重復的測試方案。

　　Author(s):

　　Matthew Kelton-Find this author in the NI Developer Community

　　Venkat Raghavan-Find this author in the NI Developer Community

　　AdvancedInstrumentTechnologies,Inc.(AIT)是一家工程技術服務公司，為客戶應對測試工程挑戰提供定制和交鑰匙解決方案。AIT提供的服務小至工程支持，大至完整的解決方案。它為眾多行業的客戶提供服務，內容涉及研發、制造以及質量保證測試。自2003年以來，AIT一直是NationalInstrumentsAlliancePartner的一員。憑借其先前與合同制造商積極的合作以及和多年使用NI軟硬件的經驗，AIT被選定接手此項應用工作，為此項目開發了軟件并協助硬件設計。

　　TestProSystems,Inc.是一家工程技術服務公司，支持工程部門的測試和新產品導入（NPI）。TestPro提供應用于功能性設備和方案，以及全自動功能性測試平臺的服務和解決方案。TestProSystems的客戶主要集中在汽車、醫療和能源領域。憑借之前為合同制造商開發的多種功能性設備以及豐富的LabVIEW使用經驗，TestProSystems被選定接手此項任務。TestPro簽訂了合同，幫助部分系統設計和布線。根據安排需要，TestPro還協助開發基礎LabVIEW代碼和NITestStand序列。待測設備(DUT)是醫療血糖儀和胰島素輸送系統組成部分。它包含用戶面板、用戶面板上的儀表和胰島素輸送激勵器。儀表與激勵器進行通訊，按要求注入胰島素。每個組件單獨在測試系統上進行測試。

　　通過專有加密RF在醫療無線頻段范圍內的通訊，儀表和泵之間得以進行無線通訊。DUTRF信號必須經過輸出功率測試，而且系統必須仿真RF信息以驗證DUT能夠正常接收和解密信息。DUT還包含一個需要進行測試的32.768kHz和16MHz時鐘。客戶規格要求32.768kHz的時鐘精確到60ppm，16MHz的時鐘精確到22ppm。

　　每次DUTRF接收測試時，系統必須使用一個可重復、可追蹤的信號。為了測試DUTRF傳輸，信號分析必須可重復并且準確。為了盡可能地減少測試次數，大多數分析必須使用硬件來完成。

　　大多數測試涉及使用串行外設接口（SPI）通信打開或關閉輸出，然后測量輸出狀態或輸出量。然而，最高要求測試則是在儀表和激勵器上驗證RF通信和關鍵時鐘。

　　當測試DUT的傳輸功能時，DUT必須傳輸RF測試數據包，RF頻譜分析必須用于核對發射信號的參數。當測試DUT的接收功能時，必須由測試儀傳輸RF數據包，查詢單元驗證RF數據包接收成功。在進行時鐘測試時，需要啟用和測量時鐘。

　　雖然AIT曾想使用臺式頻譜分析儀和RF捕獲系統進行RF測試，并用高端頻率計數器進行關鍵時鐘測試，但最終因為以下幾個原因選擇了NI的解決方案。NIPXI-5661矢量信號分析儀(VSA)和NIPXIe-5672矢量信號生成器(VSG)的組合在與LabVIEW完美集成的同時，可以完成所有測試要求。VSA/VSG組合硬件相比臺式儀器解決方案更便宜，需要的空間也更少。我們還可以參考多個NI提供的重要LabVIEW應用范例，例如RF流盤錄制和回放，使得集成更快更容易。

　　NIPXIe-1065機箱內有完整測試系統所需的所有儀器。值得一提的是，3塊NIPXI-6229M系列數據采集模塊可以提供所有數字I/O，使用硬件定時執行SPI通信，測量并產生模擬電壓。

　　PXI-5661和NI光譜測量工具共同執行信號分析。VSA和RF流盤錄制技術用來捕捉黃金DUT傳輸的RF信息并將數據保存至文檔中。VSA和具有50ppb精度的時基用來測量關鍵設備鐘。NIPXIe-5672使用RF流盤回放技術，將捕獲的RF信息從先前保存的文檔傳輸至DUT。

　　NIVSA/VSG解決方案能夠提供關鍵性幫助。NI的LabVIEW范例程序和源代碼展示了RF流盤錄制和回放功能，在最終的解決方案中也使用了該功能。此外，NI工程師還提供關鍵時鐘測量咨詢。

　　NI的解決方案為此應用帶來了許多益處。首先，NIVSA/VSG解決方案速度遠遠高于相同的臺式儀器-如果使用傳統的臺式儀器，測試時間將會更長。其二，產品為人熟知且配有可直接運用的完美案例，由此可大大減少開發時間。

　　其三，我們開發了LabVIEW核心代碼模塊，可在多個NITestStand測試序列步驟中復用。此代碼在今后的項目中也可得以復用，帶來更多的好處。NITestStand極大地簡化了代碼和測試序列的確認與驗證步驟。NITestStand還提供一致的操作界面，從而減少了學習質量控制和兼容型CFRPart11的時間。

　　NI工具還幫助我們達到21CFR820和11要求，管理系統的創建，測試醫療設備。此外，NI工具協助我們在ISO13485和ISO14971等標準下檢查系統設計，根據這些機制和流程去符合質量和風險管理的規定。

　　最后，LabVIEW軟件和支持工具包借助其自身創建安裝驗證（IQ）、操作驗證（OQ）和性能驗證（PQ）文檔報告。

　　AIT和TestPro對于NI提供的產品和服務都非常滿意，項目的成功離不開NI的支持。