Pētījuma nosaukums: Universāla elektriskā kontroliera izstrāde inovatīvas jaundzimušo gultas apsildes un fototerapijas caurspīdīgas kombinētās tehnoloģijas vadībai

Pētījuma mērķis: 

Pētījuma mērķis ir izstrādāt inovatīvu elektrisko kontrolieri jaundzimušo gultas apsildes un fototerapijas tehnoloģijas vadībai optimālas jaundzimušo aprūpes vides nodrošināšanai.

Pētījuma ietvaros paredzētas šādas galvenās aktivitātes:

• gultas sildīšanas procesa vadība ar universālu kontrolieri;
• sildīšanas ekrāna vadības procesa ar universālu kontrolieri izpēte;
• fototerapijas gaismas avotu barošanas bloku un vadības kontrolieru izpēte;
• fototerapijas gaismas avotu izvēle un trīsdimensiju izvietojuma izpēte un fiziska modeļa izveide;
• universāla kontroliera izstrāde;
• HMI interfeisa izstrāde.

Projekta rezultātā tiks radīts jauns augstas pievienotas vērtības produkts – universāls kontrolieris ar HMI apsildāmai jaundzimušo gultai un fototerapijas gaismas avotiem.

Pētījuma progress

30.06.2023.

Pārskata periodā no 01.01.2023.-31.03.2023. veikts darbs pētījuma aktivitātē Nr. 1 “Sistēmas arhitektūras izpēte”.

1) Sistēmas arhitektūras izpēte

Aktivitātes ietvaros izpētīta un nodefinēta universāla elektriskā kontroliera programmatūras klasifikācija saskaņā ar “Regulation (EU) 2017/745 of the European Parliament and of the Council of 5 April 2017 on medical devices, amending Directive 2001/83/EC, Regulation (EC) No 178/2002 and Regulation (EC) No 1223/2009 and repealing Council Directives 90/385/EEC and 93/42/EEC” prasībām – ierīce definēta kā aktīva IIa klases ierīce. Veikta padziļināta standartu prasību analīze, un prasības piemērotas katras iekārtas plānotās komponentes izvēlē.

Aktivitātes ietvaros nodefinētas galvenās sistēmas sastāvdaļas un to darbības parametri, t.sk., sildītāja un ventilācijas sistēmas darbības parametri, temperatūras kontroles mehānismi un sensori, gaisa kontroles režīms, zīdaiņa temperatūras kontroles režīms, gāzes plūsmas kontrole, mitruma kontroles mehānismi, drošības sistēma, gultiņas pacelšanas sistēma, matrača virzīšanas sistēma, barošanas bloks un baterija.

2) Aparatūras izolācijas diagrammas izstrāde

Izstrādāta aparatūras izolācijas diagramma saskaņā ar standarta EN ISO 60601-1:2005 “Medical electrical equipment Part 1: General requirements for basic safety and essential performance” aktuālās versijas prasībām un standarta EN ISO 60601-6:2010 “Medical electrical equipment Part 1-6: General requirements for basic safety and essential performance – Collateral standard: Usability” aktuālās versijas un citos piemērojamajos standartos noteiktajām prasībām. Izstrādāta arī aparatūras izolācijas diagrammas blokshēma.

3) Izstrādāta programmatūras arhitektūra, iekļaujot šādus aspektus: funkcionālās prasības, funkcionalitāte, uzticamība, drošība, drošums, lietotāja saskarne, saderība, sniegums, dokumentācija, reaģēšanas ātrums, precizitāte, uzticamība, mērogojamība, drošības prasības, drošuma prasības, arhitektūras projektēšana, arhitektūras elementi, ārējie interfeisi, arhitektūras konfigurācija, kvalitātes īpašības, arhitektūras lēmumi, riski un to mazināšanas pasākumi, uzturēšana un attīstība.

Pārskata periodā no 01.04.2023.-30.06.2023. veikts darbs projekta aktivitātē Nr. 2 “Elektriskā vadības bloka un fototerapijas sistēmas savietojamības izpēte”.

1) Fototerapijas gaismas avotu izvēle un trīsdimensiju izvietojuma izpēte

Aktivitātes ietvaros veikta fototerapijas sistēmas izpēte, t.sk., gaismas avotu izvēle un to trīsdimensiju izvietojuma izpēte. Noteikta efektīvās fototerapijas nepieciešamā starojuma intensitāte, pēc kuras ar formulas palīdzību var noteikt attiecīgo gaismas avotu skaitu.

2) Gaisa sildīšanas sistēmas vadības parametru izpēte

Izpētīti un identificēti gaisa sildīšanas sistēmas vadības parametri. Virsmas, kurai pacients var pieskarties, temperatūra nevar pārsniegt 43°C.

3) Komponentu materiālu atlase un darbības parametru noteikšana

Aktivitātes ietvaros identificēts materiāla veids, kas atbilst iekārtas drošai funkcionēšanai ar iepriekšējā aktivitāte noteiktiem parametriem. Tika izpētīti komponentu materiālu darbības parametri – vispiemērotākais materiālu veids ir ABS, kurš pētījuma gaitā apstiprināja savu izturību pie sildītāja darbības temperatūras. Tika optimizēts 3D drukāšanas process – konstrukcija tiek drukāta no trīs detaļām.

4) Laboratorijas paraugu darbības analīze

Aktivitātes ietvaros izveidots laboratorijas stends, kas ietver sevī gaisa sildīšanas un cirkulēšanas izpildmezglu, infrasarkanās starošanas detaļu un elektriskās vadības izpildelementu, lai pētītu komponentu savietojamību un iekārtas funkcionalitāti. Notestēts aktuālo elektronisko izpildelementu izkārtojums. Testa ietvaros tika mērīti sekojošie parametri:

• starotāja temperatūra;
• infrasarkanā starojuma intensitāte;
• laiks, kas nepieciešams sistēmai lai sasniegtu darbības parametrus.

5) Optimālās elektroinstalācijas izkārtojuma pētījumi

Izpildot augstāk minētas aktivitātes, iegūti iespaidi par sistēmas drošas un efektīvas darbības parametriem. Izkārtoti darbības elementi un to barošanas vadi izpildmezglā tā, lai tas atbilstu izolācijas diagrammas prasībām. Elementi, kas tika izkārtoti pēc attiecīgām prasībām:

• sildītājs;
• tangenciālais ventilators;
• plūsmas mērītājs;
• sildītāja temperatūras devējs;
• atgriezenisks un neatgriezenisks strāvas slēdzis;
• apgriezienu Holla devējs;
• no gaisa cirkulēšanas un sildīšanas izpildmezgla izejošā gaisa temperatūras devējs;
• elektronikas dzesēšanas ventilatori;
• releji;
• barošanas vads un slēdzis;
• augstsrāvas un zemstrāvas vadu un vadības elementu izkārtojums.

31.12.2023.

Pārskata periodā (01.07.2023.-30.09.2023.) tika turpināts darbs aktivitātē Nr. 2 “Elektriskā vadības bloka un fototerapijas sistēmas savietojamības izpēte (RP)”:

1. izvēlēto fototerapijas elementu vadības parametru izpēte;
2. elektrosistēmas komponentu savietojamības izpēte;
3. shēmas dizaina izstrāde atbilstoši elektronikas prasību specifikācijai;
4. PCB izkārtojums, saskaņojot ar mehāniku/korpusa dizainu;
5. funkcijas un integrācijas novērtējums un atgriezeniskā saite ar citām sistēmas sastāvdaļām.

Pārskata periodā (01.10.2023.-31.12.2023.) tika veikts darbs aktivitātē Nr. 2 “Elektriskā vadības bloka un fototerapijas sistēmas savietojamības izpēte (RP)” un Nr. 3 “Prototipa izstrāde un testēšana (EI)”:

1. elektriskā vadības bloka un fototerapijas sistēmas savietojamības izpēte (RP);
2. prototipa izstrāde un testēšana (EI).

Pētījuma rezultāti: 

Universāls kontrolieris ar HMI kombinētas jaundzimušo apsildes un fototerapijas sistēmas prototipam.

Inovācija: patentēta trīsslāņu sildītāja kontrole, neatkarīga divdimensiju lineāru fototerapijas avotu kombinācijas regulācija. Ierīce paredzēta gan jaundzimušā apsildei gultiņā, gan skin-to-skin terapijā. Apgaismojuma kontrole.

Ievērotas ES standartos noteiktās prasības medicīnas iekārtām un IIa klases iekārtām piemērojamās Medical Device Regulation 2017/745 vadlīnijas.

4 FOTO