ExhaledGasScavengingAndRecoveryQC

Exhaled Gas Scavenging & Recovery QC

medical_devices Hyperpolarized Xenon RPH Xe-129 medical gases CSV→JSON URS & FS rule-based

Описание утилиты: Exhaled Gas Scavenging & Recovery QC

Exhaled Gas Scavenging & Recovery QC — Анализатор эффективности улавливания и рекуперации выдыхаемого газа

ℹ️  Утилита контролирует экономику и безопасность процесса возврата газа:
    • Эффективность сбора (>85%)
    • Очистка от CO2 и влаги
    • Сохранение изотопной чистоты

⚠️  КРИТИЧНО: Потеря обогащенного Xe-129 экономически невыгодна!
    Загрязнение ловушки водой может вывести систему из строя.

Использование:
  ExhaledGasScavengingAndRecoveryQC.exe                            → демо-режим (вывод в консоль)
  ExhaledGasScavengingAndRecoveryQC.exe input.csv output.json      → оценка ваших данных

Формат input.csv:
BatchNumber,ProductName,Administered_Volume_L,Exhaled_Captured_Volume_L,Initial_Xe_Purity_Percent,Recovered_Xe_Purity_Percent,Recovered_CO2_ppm,Recovered_H2O_ppm,Recovered_O2_ppm,Min_Recovery_Eff,Max_CO2

Пример:
  XE-REC-2026-001,HP-Xe-129 (90% enriched),1.0,0.92,90.0,89.5,50.0,2.0,21.0,85.0,100.0

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
Рекуперация ксенона критична для устойчивости HP-MRI программ:
• Обогащенный Xe-129 стоит тысячи долларов за литр
• Пациент выдыхает большую часть введенного газа
• Системы улавливания (scavenging) собирают газ, очищают его от CO2 и влаги
• Очищенный газ может быть повторно использован после новой поляризации
• Неэффективная очистка приводит к поломке криогенных ловушек (замерзание воды)

⚠️  КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Эффективность сбора ≥85% — экономический стандарт
• Уровень CO2 ≤100 ppm — требование для защиты адсорбентов
• Влажность ≤5 ppm — критично для криогенных систем
• Изотопная чистота должна сохраняться на уровне ≥90%

Ключевые особенности утилиты:
• Расчет баланса масс введенного и собранного газа
• Контроль эффективности работы скрубберов (CO2/H2O)
• Оценка пригодности восстановленного газа для повторной поляризации
• Мониторинг экономической эффективности сеанса

Критические параметры:
• Recovery Efficiency: ≥85%
• CO2: ≤100 ppm
• H2O: ≤5 ppm
• Purity: ≥90%

💡 Советы по использованию:
1. Регулярно проверяйте герметичность дыхательного контура пациента
2. Следите за сроком службы химических фильтров ( soda lime )
3. Используйте датчики влажности на выходе из ловушки
4. Проводите периодический масс-спектральный анализ восстановленной смеси
5. Ведите журнал объема восстановленного газа для расчета ROI оборудования

⚠️ Особенность: В отличие от обычных медицинских газов, ксенон не расходуется химически, он только "теряется" физически. Утилита помогает превратить эту статью расходов в статью экономии за счет замкнутого цикла использования.

input.csv

BatchNumber,ProductName,Administered_Volume_L,Exhaled_Captured_Volume_L,Initial_Xe_Purity_Percent,Recovered_Xe_Purity_Percent,Recovered_CO2_ppm,Recovered_H2O_ppm,Recovered_O2_ppm,Min_Recovery_Eff,Max_CO2
XE-REC-2026-001,HP-Xe-129 (90% enriched),1.0,0.92,90.0,89.5,50.0,2.0,21.0,85.0,100.0
XE-REC-2026-002,HP-Xe-129 (85% enriched),0.8,0.60,85.0,84.0,150.0,8.0,21.0,85.0,100.0
XE-REC-2026-003,HP-Xe-129 (Recycled),1.0,0.95,92.0,91.8,20.0,1.0,21.0,85.0,100.0

URS & FS — пользовательские требования и функциональная спецификация

URS & FS — спецификация пользователя и функциональная спецификация

Документ описывает контролируемый интерфейс и поведение утилиты ExhaledGasScavengingAndRecoveryQC для объекта «Exhaled Gas Scavenging & Recovery QC». Пределы из исходного описания являются стартовой конфигурацией и до продуктивного применения должны быть сверены с утверждённой спецификацией, протоколом исследования, инструкцией к оборудованию и локальными SOP.

Предметные ограничения и критические параметры

Recovery Efficiency: ≥85%
CO2: ≤100 ppm
H2O: ≤5 ppm
Purity: ≥90%

URS — пользовательские требования

ID	Требование	Критичность	Критерий приёмки
URS-001	Утилита должна принимать `input.csv` с точными заголовками из контракта данных.	High	Файл обрабатывается без ручного переименования колонок.
URS-002	Утилита должна выполнять детерминированную проверку для «Exhaled Gas Scavenging & Recovery QC».	High	Для каждой строки формируется PASS / WARNING / FAIL.
URS-003	Обязательные поля, типы, диапазоны, единицы и согласованность данных должны проверяться до предметных правил.	High	Ошибки схемы отделены от несоответствий.
URS-004	Критические пределы из описания и утверждённой локальной конфигурации должны приводить к critical finding.	High	Нарушение критического правила приводит к FAIL.
URS-005	Результат должен формироваться в машинно-читаемом `output.json`.	High	JSON содержит исходные значения, проверки, предупреждения и отказы.
URS-006	Решение о соответствии не должно использовать машинное обучение.	Medium	Результат воспроизводим по явным правилам и входным данным.
URS-007	Должна сохраняться трассируемость серии, исходного файла, версии правил и итогового статуса.	High	QA/QC может воспроизвести решение.
URS-008	Утилита должна иметь ровно один основной портальный тег: `medical_devices`.	Medium	Другие теги api / instrumental / medical_devices отсутствуют.
URS-009	Документация должна поддерживать IQ/OQ/PQ или эквивалентную CSA/CSV-проверку.	Medium	Контракт, тестовые сценарии и change-control правила доступны вместе с утилитой.

Контракт input.csv

#	Поле	Тип	Единица	Пример	Назначение
1	`BatchNumber`	string	as specified	`XE-REC-2026-001`	Идентификатор серии/партии для трассируемости.
2	`ProductName`	string	as specified	`HP-Xe-129 (90% enriched)`	Наименование контролируемого продукта, газа, процедуры или оборудования.
3	`Administered_Volume_L`	decimal	L	`1.0`	Контролируемое поле input.csv: Administered Volume L.
4	`Exhaled_Captured_Volume_L`	decimal	L	`0.92`	Контролируемое поле input.csv: Exhaled Captured Volume L.
5	`Initial_Xe_Purity_Percent`	decimal	%	`90.0`	Параметр ксенона: концентрация, изотопная доля, активность, объём или чистота в зависимости от поля.
6	`Recovered_Xe_Purity_Percent`	decimal	%	`89.5`	Параметр ксенона: концентрация, изотопная доля, активность, объём или чистота в зависимости от поля.
7	`Recovered_CO2_ppm`	decimal	ppm	`50.0`	Содержание или поток кислорода; параметр безопасности дыхательной смеси и/или сохранения поляризации.
8	`Recovered_H2O_ppm`	decimal	ppm	`2.0`	Содержание влаги; влияет на чистоту газа, T1 и состояние оборудования.
9	`Recovered_O2_ppm`	decimal	ppm	`21.0`	Содержание или поток кислорода; параметр безопасности дыхательной смеси и/или сохранения поляризации.
10	`Min_Recovery_Eff`	decimal	as specified	`85.0`	Показатель сбора, рекуперации или восстановления ксенона.
11	`Max_CO2`	decimal	°C	`100.0`	Содержание или поток кислорода; параметр безопасности дыхательной смеси и/или сохранения поляризации.

BatchNumber,ProductName,Administered_Volume_L,Exhaled_Captured_Volume_L,Initial_Xe_Purity_Percent,Recovered_Xe_Purity_Percent,Recovered_CO2_ppm,Recovered_H2O_ppm,Recovered_O2_ppm,Min_Recovery_Eff,Max_CO2
XE-REC-2026-001,HP-Xe-129 (90% enriched),1.0,0.92,90.0,89.5,50.0,2.0,21.0,85.0,100.0
XE-REC-2026-002,HP-Xe-129 (85% enriched),0.8,0.60,85.0,84.0,150.0,8.0,21.0,85.0,100.0
XE-REC-2026-003,HP-Xe-129 (Recycled),1.0,0.95,92.0,91.8,20.0,1.0,21.0,85.0,100.0

FS — функциональная спецификация

ID	Функция	Реализация
FS-001	CLI execution	`ExhaledGasScavengingAndRecoveryQC.exe` поддерживает demo mode и режим `input.csv output.json`.
FS-002	CSV import	Чтение UTF-8 CSV, проверка заголовка, количества и порядка колонок.
FS-003	Schema validation	Проверка обязательности, пустых значений, типов и базовой правдоподобности.
FS-004	Domain rule engine	Применение явных правил для «Exhaled Gas Scavenging & Recovery QC» и локально утверждённых пределов.
FS-005	Status aggregation	FAIL при critical finding; WARNING при некритическом отклонении; PASS при полном соответствии.
FS-006	JSON export	Запись исходных значений, применённых правил, статусов, warnings, failures и версии конфигурации.
FS-007	Audit support	Сохранение структуры результата для review, расследования, IQ/OQ и change control.
FS-008	Integration contract	LIMS/ELN/MES или приборный wrapper формирует CSV; утилита возвращает JSON.

Пример output.json

{
  "utilityId": "exhaled-gas-scavenging-and-recovery-qc",
  "primaryTag": "medical_devices",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "sourceFile": "input.csv",
  "checks": [
    {
      "parameter": "BatchNumber",
      "value": "XE-REC-2026-001",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "ProductName",
      "value": "HP-Xe-129 (90% enriched)",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Administered_Volume_L",
      "value": "1.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Exhaled_Captured_Volume_L",
      "value": "0.92",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Initial_Xe_Purity_Percent",
      "value": "90.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Recovered_Xe_Purity_Percent",
      "value": "89.5",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Recovered_CO2_ppm",
      "value": "50.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Recovered_H2O_ppm",
      "value": "2.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    }
  ],
  "warnings": [],
  "criticalFindings": []
}

OQ/PQ тестовые сценарии

ID	Сценарий	Ожидаемый результат
OQ-001	Валидная строка из примера	PASS или допустимый WARNING согласно локальным правилам.
OQ-002	Отсутствует обязательная колонка	Ошибка схемы; предметные проверки не маскируют ошибку.
OQ-003	Нечисловое значение в числовом поле	Ошибка преобразования типа.
OQ-004	Критический параметр за пределом	FAIL и critical finding.
OQ-005	Граничное значение	Результат соответствует явно заданному оператору ≤ / ≥ / < / >.
PQ-001	Реальные данные площадки	Согласованный QA/QC review с сохранением CSV, JSON, версии и контрольной суммы.

QA/QC и change control

Не менять имена колонок без обновления валидатора, документации и тестового набора.
Хранить input.csv, output.json, версию исполняемого файла, версию правил и контрольные суммы.
Перед продуктивным использованием выполнить локальную проверку пределов и IQ/OQ/PQ или эквивалентную CSA.
Изменения, влияющие на безопасность пациента, дозиметрию, газовую смесь, поляризацию или оборудование, требуют документированного impact assessment.

Входит в пакеты

Rph Hyperpolarized Xenon Lifecycle QC Suite

29 утилит для полного жизненного цикла гиперполяризованного ксенона: изотопный состав и чистота газа, SEOP и поляризация, T1/хранение/транспорт, безопасное смешивание и подача, MRI/SPECT QC, дозиметрия, scavenging, recovery и recycling.

Открыть

RPH isotope family: xenon and gas tracers

Xe-127, Xe-129 и Xe-133 для ventilation, hyperpolarized imaging, gas QC и safety.

Открыть

RPH organ/system: лёгкие и вентиляция

Lung perfusion, MAA, V/Q, aerosol, xenon ventilation, shunt и pulmonary dosimetry.

Открыть

RPH use case: ксенон, вентиляция и медицинские газы

Xe-129, Xe-133, Xe-127, гиперполяризация, SEOP, T1, mixing, scavenging, transport, recovery и вентиляционная визуализация.

Открыть