Simulation application specifications for a modular laboratory automation system

Abstract

Kliiniset laboratoriot ovat automatisoituneet voimakkaasti viime Vuosikymmeninä. Uusimmat automatisointijärjestelmät ovat modulaarisia, räätälöitävissä eri laboratorioiden tarpeisiin. Näiden ongelmana on optimaalisen konfiguraation valitseminen kuhunkin laboratorioon.

Tutkimusongelmana on luoda tekninen kuvaus modulaarisen laboratorioautomaatiojärjestelmän simulointisovellukseen. Työn tavoitteena on tiedon kerääminen simuloinnista, kliinisistä laboratorioista ja mallinnettavasta systeemistä, mallintaa systeemi valita paras mahdollinen ohjelmisto mallintamiseen, tehdä sovelluksesta testiversio ja validoida tulokset. Tutkimusmenetelminä käytetään kirjallisuutta, haastatteluja, todellisten systeemien havainnointia sekä tietokoneavusteista simulointia.

Simulointimalli on stokastinen ja diskreetti tuloprosessin satunnaisuudesta ja simuloitavan esinevirran tyypistä johtuen. Systeemin komponentit määriteltiin, niiden ominaissuureet mitattiin ja toimintalogiikka mallinnettiin ja esitettiin. Simulointiohjelmisto valittiin vastaamaan mallin vaatimuksia.

Tapaustutkimukseen valittiin kaksi erilaista, todellista systeemiä. Systeemien moduulit mallinnettiin valitulla simulointiohjelmistolla. Mallien hyvyyttä arvioitiin vertaamalla näyteputkien läpimenoaikoja systeemeissä ja malleissa. Mallinnetut läpimenoajat vaihtelivat -0,5% ja 1,4% välillä todelliseen läpimenoaikaan verrattuna ensimmäisessä tapauksessa. Toisessa tapauksessa mallinnetut läpimenoajat vaihtelivat 5,3% ja 20,1% välillä.

Jos läpimenoaikojen suhteellisen virheen minimointi systeemin ja mallin välillä on tärkeämpää, luotua testiversiota voidaan käyttää sellaisten systeemien mallintamiseen, jotka eivät sisällä sentrifuugia. Jos absoluuttinen virhe on kriittisempi, testiversiota voidaan käyttää sellaisten systeemien mallintamiseen, jotka sisältävät sentrifuugin.

Mallit olivat alttiita systeemien parametrien mittausvirheille sekä yksinkertaistusvirheille joidenkin moduulien komponenttien osalta.

Löydetyt aikaisemmat julkaisut eivät käsitelleet eri moduulien optimaalisen lukumäärän määrittämistä. Lisäksi aikaisemmissa tutkimuksissa ei ole yritetty yhdistää kliinisten laboratorioiden pohjapiirroksen suunnittelua ja simulointia kuten tässä tutkimuksessa.