在受控生产环境下使用LabVIEW、NI TestStand和PXI测试医疗血糖仪和胰岛素输送系统

"NI的解决方案为此应用带来了许多益处。 首先，NI VSA/VSG解决方案速度远远高于同类的台式仪器 - 如果使用传统的台式仪器，测试时间将会更长。"

– Matthew Kelton, Advanced Instrument Technologies

The Challenge:
在紧迫的开发期限内，开发一套包括RF通信测试的生产测试仪，用于测试FDA II类医疗血糖仪和胰岛素输送系统的子组件。

The Solution:
使用NI LabVIEW软件、NI频谱测量工具包、NI TestStand和NI PXI RF硬件，开发快速、可重复的测试方案。

Author(s):
Matthew Kelton - Find this author in the NI Developer Community
Venkat Raghavan - Find this author in the NI Developer Community

Advanced Instrument Technologies, Inc.(AIT)是一家工程技术服务公司，为客户应对测试工程挑战提供定制和交钥匙解决方案。  AIT提供的服务小至工程支持，大至完整的解决方案。  它为众多行业的客户提供服务，内容涉及研发、制造以及质量保证测试。  自2003年以来，AIT一直是National Instruments Alliance Partner的一员。凭借其先前与合同制造商积极的合作以及和多年使用NI软硬件的经验，AIT被选定接手此项应用工作，为此项目开发了软件并协助硬件设计。

TestPro Systems, Inc.是一家工程技术服务公司，支持工程部门的测试和新产品导入（NPI）。  TestPro提供应用于功能性设备和方案，以及全自动功能性测试平台的服务和解决方案。  TestPro Systems的客户主要集中在汽车、医疗和能源领域。  凭借之前为合同制造商开发的多种功能性设备以及丰富的LabVIEW使用经验，TestPro Systems被选定接手此项任务。 TestPro签订了合同，帮助部分系统设计和布线。  根据安排需要，TestPro还协助开发基础LabVIEW代码和NI TestStand序列。待测设备(DUT)是医疗血糖仪和胰岛素输送系统组成部分。  它包含用户面板、用户面板上的仪表和胰岛素输送激励器。  仪表与激励器进行通讯，按要求注入胰岛素。  每个组件单独在测试系统上进行测试。

通过专有加密RF在医疗无线频段范围内的通讯，仪表和泵之间得以进行无线通讯。  DUT RF信号必须经过输出功率测试，而且系统必须仿真RF信息以验证DUT能够正常接收和解密信息。  DUT还包含一个需要进行测试的32.768 kHz和16 MHz时钟。 客户规格要求32.768 kHz的时钟精确到60 ppm，16 MHz的时钟精确到22 ppm。

每次DUT RF接收测试时，系统必须使用一个可重复、可追踪的信号。  为了测试DUT RF传输，信号分析必须可重复并且准确。  为了尽可能地减少测试次数，大多数分析必须使用硬件来完成。

大多数测试涉及使用串行外设接口（SPI）通信打开或关闭输出，然后测量输出状态或输出量。  然而，最高要求测试则是在仪表和激励器上验证RF通信和关键时钟。

当测试DUT的传输功能时，DUT必须传输RF测试数据包，RF频谱分析必须用于核对发射信号的参数。  当测试DUT的接收功能时，必须由测试仪传输RF数据包，查询单元验证RF数据包接收成功。  在进行时钟测试时，需要启用和测量时钟。

虽然AIT曾想使用台式频谱分析仪和RF捕获系统进行RF测试，并用高端频率计数器进行关键时钟测试，但最终因为以下几个原因选择了NI的解决方案。  NI PXI-5661矢量信号分析仪(VSA)和NI PXIe-5672矢量信号生成器(VSG)的组合在与LabVIEW完美集成的同时，可以完成所有测试要求。 VSA/VSG组合硬件相比台式仪器解决方案更便宜，需要的空间也更少。  我们还可以参考多个NI提供的重要LabVIEW应用范例，例如RF流盘录制和回放，使得集成更快更容易。

NI PXIe-1065机箱内有完整测试系统所需的所有仪器。  值得一提的是，3块NI PXI-6229 M系列数据采集模块可以提供所有数字I/O，使用硬件定时执行SPI通信，测量并产生模拟电压。

PXI-5661和NI光谱测量工具共同执行信号分析。 VSA和RF流盘录制技术用来捕捉黄金DUT传输的RF信息并将数据保存至文档中。  VSA和具有50 ppb精度的时基用来测量关键设备钟。  NI PXIe-5672使用RF流盘回放技术，将捕获的RF信息从先前保存的文档传输至DUT。

NI VSA/VSG解决方案能够提供关键性帮助。 NI的LabVIEW范例程序和源代码展示了RF流盘录制和回放功能，在最终的解决方案中也使用了该功能。  此外，NI工程师还提供关键时钟测量咨询。

NI的解决方案为此应用带来了许多益处。 首先，NI VSA/VSG解决方案速度远远高于相同的台式仪器 - 如果使用传统的台式仪器，测试时间将会更长。 其二，产品为人熟知且配有可直接运用的完美案例，由此可大大减少开发时间。

其三，我们开发了LabVIEW核心代码模块，可在多个NI TestStand测试序列步骤中复用。  此代码在今后的项目中也可得以复用，带来更多的好处。  NI TestStand极大地简化了代码和测试序列的确认与验证步骤。  NI TestStand还提供一致的操作界面，从而减少了学习质量控制和兼容型CFR Part 11的时间。

NI工具还帮助我们达到21 CFR 820和11要求，管理系统的创建，测试医疗设备。  此外，NI工具协助我们在ISO 13485和ISO 14971等标准下检查系统设计，根据这些机制和流程去符合质量和风险管理的规定。

最后，LabVIEW软件和支持工具包借助其自身创建安装验证（IQ）、操作验证（OQ）和性能验证（PQ）文档报告。

AIT和TestPro对于NI提供的产品和服务都非常满意，项目的成功离不开NI的支持。