ROZWÓJ UKŁADU ZASILANIA I STEROWANIA URZĄDZENIA DO HEMODIALIZY

The article describes new approaches to creating an autonomous compact system with automatic control for hemodialysis. It is proposed to organize a closed circuit for cleaning the dialysis solution using an electrolytic regenerator as a function of the concentration of urea in it. The functional diagram of the created system is presented and described. To power the regenerator, ensure thermal stabilization of the solution, and power auxiliary electronic and electrical equipment, a multi-channel power supply and control system for the hemodialysis machine based on high-frequency magnetic amplifiers has been developed and researched. The advantages of power switches based on high-frequency magnetic amplifiers in comparison with transistor switches, including in the construction of controlled power sources, are given. The principle of operation of the voltage regulator on high-frequency magnetic amplifiers is described. Theoretical and experimental oscillograms are given. Photographs of the experimental unit as well as an industrial sample of the multi-channel power supply and control system of the hemodialysis machine are provided. Their main technical characteristics are given. Conclusions to the conducted work are formulated. Carrying out the regeneration of the dialysis solution significantly reduces its costs – 2 liters of solution, which is suitable for use for 6 months, is enough for the operation of the device. Existing hemodialysis machines are a stationary open system using a single-use dialysis solution at a rate of up to 35 l/h, which ties the machine to stationary clinical conditions. Introducing feedback on the concentration of urea in the dialysis solution allows you to automate the blood purification procedure, as well as automatically complete hemodialysis at the necessary time, and also eliminates the dependence of the device on the conditions of the hospital.Do zasilania regeneratora, stabilizacji termicznej roztworu oraz zasilania pomocniczych urządzeń elektronicznych i elektrycznych opracowano i zbadano wielokanałowy układ zasilania i sterowania aparatu do hemodializy oparty na wzmacniaczach magnetycznych wysokiej częstotliwości. Przedstawiono zalety wyłączników mocy opartych na wzmacniaczach magnetycznych wysokiej częstotliwości w porównaniu z wyłącznikami tranzystorowymi, w tym w budowie sterowanych źródeł prądu. Opisano zasadę działania regulatora napięcia we wzmacniaczach magnetycznych wysokiej częstotliwości. Podano oscylogramy teoretyczne i eksperymentalne. Przedstawiono fotografie jednostki doświadczalnej oraz próbkę przemysłową wielokanałowego układu zasilania i sterowania aparatu do hemodializy. Podano ich główne parametry techniczne. Sformułowano wnioski z przeprowadzonej pracy. Przeprowadzenie regeneracji płynu do dializy znacząco obniża jego koszty – do pracy urządzenia wystarczają 2 litry płynu, który wystarcza na 6 miesięcy. Istniejące aparaty do hemodializy to stacjonarne systemy otwarte wykorzystujące roztwór do dializy jednorazowego użytku z szybkością do 35 l/h, co wiąże urządzenie ze stacjonarnymi warunkami klinicznymi. Wprowadzenie informacji zwrotnej o stężeniu mocznika w płynie dializacyjnym pozwala zautomatyzować procedurę oczyszczania krwi, a także automatycznie zakończyć hemodializę w wymaganym czasie, a także eliminuje zależność urządzenia od warunków panujących w szpitalu

Mathematical model of a magnetic amplifier switch for its computer simulation

Запропоновано нову математичну модель силового ключа на основі високочастотного магнітного підсилювача (ВМП), яка дозволяє його моделювання в системах автоматизованого проектування (САПР) електричних кіл.New mathematical model of magnetic amplifier (MagAmp) switch is suggested. It allows MagAmp switch modeling in computer aided design (CAD) programmes for electric circuits

Integration of magnetic amplifier switch model into computer aided design for power converters

Зазвичай у джерелах вторинного електроживлення (ДВЕЖ) комутаційну та регулюючу функції виконують напівпровідникові компоненти. Однак вони не можуть забезпечити високу якість вихідних характеристик у багатоканальних джерелах живлення та в ДВЕЖ із високим рівнем струму навантаження. В таких випадках як силові ключі використовують високочастотні магнітні підсилювачі (ВМП) на основі аморфних магнітом’яких сплавів з прямокутною петлею гістерезису. Розроблення перетворювачів електроенергії на основі ВМП не є повністю автоматизованим. ВМП є магнітним компонентом з нелінійними властивостями. Системи автоматизованого проектування (САПР) для комп’ютерного імітаційного моделювання електричних кіл не призначені для розрахунків магнітних полів та працюють з дискретними електричними компонентами. Існує проблема інтеграції моделі компонента з магнітним гістерезисом у бібліотеку моделей САПР. Крім того, досить складно оцінити оптимальні параметри такого компонента. У статті запропоновано нову математичну модель силового ключа на основі ВМП, що ґрунтується на функції, яку можна генерувати з допомогою цифрових технологій. Досліджено цифровий генератор синуса, що складається з цифрових дискретних компнентів для моделювання силового ключа на основі ВМП. Запропоновану математичну модель силового ключа на основі ВМП інтегровано у САПР. Проведено комп’ютерне імітаційне моделювання електричного кола, що містить ВМП. Розраховано абсолютну похибку та середньоквадратичне відхилення моделі процесів перемагнічення ВМП у порівнянні з експериментально отриманими даними. Така часткова автоматизація процесу розроблення високочастотних перетворювачів електроенергії на основі ВМП суттєво зменшить його складність, тривалість і вартість, а також сприятиме розвиткові нових схемотехнічних рішень.The designing of electrical power converters based on Magnetic Amplifier (MagAmp) switches is not fully automated. MagAmp is a magnetic component with nonlinear properties. Computer aided design (CAD) programmes are built to simulate electric circuits without electromagnetic field with distributed components. There is a problem of integration of a model of a component with magnetic hysteresis into the set of CAD models. In addition, estimation of the optimal parameters of such a component is rather complicated. The article proposes a new model of MagAmp switch which is based on a function that can be generated using digital technology. The digital generator of sinusoidal signals, consisting of discrete digital components for modeling the MagAmp switch, is investigated. Integration of the model into CAD programme and simulation of the electric circuit, which includes MagAmp switch, are obtained. Partial automation will reduce complexity, duration and cost of the design procedure, and will enhance the development of power converters

DEVELOPMENT OF THE POWER SUPPLY AND CONTROL SYSTEM FOR THE HEMODIALYSIS MACHINE

The article describes new approaches to creating an autonomous compact system with automatic control for hemodialysis. It is proposed to organize a closed circuit for cleaning the dialysis solution using an electrolytic regenerator as a function of the concentration of urea in it. The functional diagram of the created system is presented and described. To power the regenerator, ensure thermal stabilization of the solution, and power auxiliary electronic and electrical equipment, a multi-channel power supply and control system for the hemodialysis machine based on high-frequency magnetic amplifiers has been developed and researched. The advantages of power switches based on high-frequency magnetic amplifiers in comparison with transistor switches, including in the construction of controlled power sources, are given. The principle of operation of the voltage regulator on high-frequency magnetic amplifiers is described. Theoretical and experimental oscillograms are given. Photographs of the experimental unit as well as an industrial sample of the multi-channel power supply and control system of the hemodialysis machine are provided. Their main technical characteristics are given. Conclusions to the conducted work are formulated. Carrying out the regeneration of the dialysis solution significantly reduces its costs – 2 liters of solution, which is suitable for use for 6 months, is enough for the operation of the device. Existing hemodialysis machines are a stationary open system using a single-use dialysis solution at a rate of up to 35 l/h, which ties the machine to stationary clinical conditions. Introducing feedback on the concentration of urea in the dialysis solution allows you to automate the blood purification procedure, as well as automatically complete hemodialysis at the necessary time, and also eliminates the dependence of the device on the conditions of the hospital

Method of design of a high-frequency power inverter based on magnetic amplifiers

Запропоновано новий метод побудови силового інвертора на основі високочастотних магнітних підсилювачів. Такі силові інвертори можуть використовуватися для відновлювальних джерел живлення та частотного регулювання електроприводів.New method of design of power inverter based on high-frequency magnetic amplifiers is suggested. Such power inverters can be used for renewable power supplies and electric drives frequency regulation

Mathematical modeling of high-frequency magamp switch B-H characteristic

The current paper features a problem of high-frequency MagAmp switch modeling for computer aided design programmes to enable MagAmp power converters design automation. A new mathematical model of MagAmp switch B-H characteristic is presented. An algorithm of its computer integration is described. Dependence of B-H characteristic on switching frequency is investigated for two configurations of MagAmp switches with cores of amorphous Co-based alloy with rectangular hysteresis loop. The simulation results are obtained, and maximum modeling error is calculated

Modular power converters based on high-frequency magnetic amplifiers

Запропоновано новий метод побудови модульних перетворювачів електроенергії на основі високочастотних магнітних підсилювачів для систем розподіленого електроживлення, що забезпечує високий рівень їх експлуатаційних характеристик. Розкрито принцип роботи, переваги та основні аспекти проектування таких перетворювачів.A new method of design of modular power converters based on high-frequency magnetic amplifiers for distributed power supply systems, which ensures the high level of their technical characteristics, is proposed. The paper highlights the operation principles, advantages, and the main design aspects of such power converters

Magamp Regulated Isolated AC-DC Converter with High Power Factor

This paper evaluates the performance of magnetic amplifier regulator in isolated off-line power supplies with power factor correction stage. A research of operation modes of power converter, based on high frequency magnetic amplifiers, with power factor correction was conducted for the first time. Simplified controller circuitry is suggested and analyzed. Experimental results are reported

Comparison of Multiparametric MRI Scoring Systems and the Impact on Cancer Detection in Patients Undergoing MR US Fusion Guided Prostate Biopsies.

Multiple scoring systems have been proposed for prostate MRI reporting. We sought to review the clinical impact of the new Prostate Imaging Reporting and Data System v2 (PI-RADS) and compare those results to our proposed Simplified Qualitative System (SQS) score with respect to detection of prostate cancers and clinically significant prostate cancers.All patients who underwent multiparametric prostate MRI (mpMRI) had their images interpreted using PI-RADS v1 and SQS score. PI-RADS v2 was calculated from prospectively collected data points. Patients with positive mpMRIs were then referred by their urologists for enrollment in an IRB-approved prospective phase III trial of mpMRI-Ultrasound (MR/TRUS) fusion biopsy of suspicious lesions. Standard 12-core biopsy was performed at the same setting. Clinical data were collected prospectively.1060 patients were imaged using mpMRI at our institution during the study period. 341 participants were then referred to the trial. 312 participants underwent MR/TRUS fusion biopsy of 452 lesions and were included in the analysis. 202 participants had biopsy-proven cancer (64.7%) and 206 (45.6%) lesions were positive for cancer. Distribution of cancer detected at each score produced a Gaussian distribution for SQS while PI-RADS demonstrates a negatively skewed curve with 82.1% of cases being scored as a 4 or 5. Patient-level data demonstrated AUC of 0.702 (95% CI 0.65 to 0.73) for PI-RADS and 0.762 (95% CI 0.72 to 0.81) for SQS (p< 0.0001) with respect to the detection of prostate cancer. The analysis for clinically significant prostate cancer at a per lesion level resulted in an AUC of 0.725 (95% CI 0.69 to 0.76) and 0.829 (95% CI 0.79 to 0.87) for the PI-RADS and SQS score, respectively (p< 0.0001).mpMRI is a useful tool in the workup of patients at risk for prostate cancer, and serves as a platform to guide further evaluation with MR/TRUS fusion biopsy. SQS score provided a more normal distribution of scores and yielded a higher AUC than PI-RADS v2. However until our findings are validated, we recommend reporting of detailed sequence-specific findings. This will allow for prospectively collected data to be utilized in determining the impact of ongoing changes to these scoring systems as our understanding of mpMRI interpretation evolves

ROC curve analysis: Patient-based.

<p>ROC curve analysis: Patient-based.</p