BÁO cáo bài tập lớn đề tài THIẾT bị TRỢ THỞ BỆNH NHÂN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ĐỀ TÀI: THIẾT BỊ TRỢ THỞ BỆNH NHÂN Gi áo viên hướng dẫn : Thầy Lê Quốc Khải Lớp: L04 Nhóm thực hiện: Nhóm “Hội F.A” Tp Hồ Chí Minh, Ngày 26 tháng 02 năm 2022 download by : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN TÊN ĐỀ TÀI THIẾT BỊ TRỢ THỞ BỆNH NHÂN Nhóm “Hội F.A”: Bùi Cao Mỹ Tâm Phạm Mỹ Xuân Võ Đức Phong Phan Minh Phát MSSV: 2110517 MSSV: 2112699 MSSV: 2114408 MSSV: 2014091 TP HCM, 01/2022 download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………………… LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………………… TÓM TẮT……………………………………………………………………………….3 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Hình thành ý tưởng…………………………………………………………… 1.1.1 Khái niệm trợ thở……………………………………………………………4 1.1.2 Tổng quát……………………………………………………………………4 1.1.3 Lịch sử phát triển……………………………………………………………5 1.1.4 Các hệ thiết bị………………………………………………………5 1.2 Thiết kế phát triển………………………………………………………… 1.2.1 Phân loại…………………………………………………………………….7 1.2.2 Cơ cấu……………………………………………………………………….7 1.2.3 Chế độ hoạt động……………………………………………………………8 1.2.4 Áp suất trợ thở………………………………………………………………9 1.3 Thực – vận hành………………………………………………………… 1.3.1 Nguyên lý hoạt động máy tạo oxy………………………………………9 1.3.2 Nguyên lý hoạt động Sensor Arduino……………………………….11 CHƯƠNG 2: SẢN PHẨM 2.1 Bản vẽ 3D………………………………………………………………………12 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VÀ ĐÁNH GIÁ 3.1 Ứng dụng thực tế…………………………………………………………………….14 3.2 Đánh giá………………………………………………………………………………14 3.2.1 Ưu điểm………………………………………… ……………………………….14 3.2.2 Nhược điểm……………………………………………………………… 14 CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT…………………………………………………………….15 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………….16 i download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Ngun lí hoạt động……………………………………………………………10 Hình 2.1: Máy trợ thở………………………………………………………………… 12 Hình 2.2: Máy trợ thở…………………………………………… ……………………12 Hình 2.3: Máy trợ thở………………………………………………………………… 13 Hình 3: Cấu tạo bên trong…………………………………………………………… 13 Hình 4: Ứng dụng thực tiễn………………………………………………………….…14 ii download by : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN  Chúng em xin gửi lời cảm ơn lòng tri ân sâu sắc đến thầy Lê Quốc Khải tạo điều kiện hướng dẫn chúng em hoàn thành báo cáo Nhờ có giảng đầy nhiệt huyết thầy mà chúng em tiếp cận với kiến thức kỹ thuật kỹ cần thiết cho công việc, nghiệp sau  Trong q trình làm báo cáo khó tránh khỏi sai sót mong thầy bỏ qua chúng em mong nhận lời góp ý, nhận xét từ thầy để chúng em có thêm kinh nghiệm giúp hoàn thành tốt báo cáo tới  Chúng em xin chân thành cảm ơn! download by : skknchat@gmail.com  LỜI NĨI ĐẦU  Mơn học Nhập môn kỹ thuật môn học đại cương mơn học có tầm quan trọng sinh viên ĐH Bách Khoa nói riêng sinh viên ngành khối khoa học kỹ thuật cơng nghệ nói chung Mơn học tảng để đào tạo kỹ mở đầu cần thiết kiến thức chuyên nhanh mà sinh viên khối kỹ thuật cần có  Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật có nhiều thiết bị máy móc phát minh đại đời Trong số có lẽ thiết bị trợ thở cho bệnh nhân không xa lạ người Năm 1830, bác sĩ người Scotland sáng chế "hộp kín chứa khí" Hệ thống thay đổi áp suất khơng khí mơi trường bên ngồi thể gián tiếp tác động khơng khí lưu thơng phổi Đây bước ngoặt mà khoa học kỹ thuật ứng dụng vào y học  Hôm nay, với thú vị môn học Nhập môn kỹ thuật tìm hiểu thiết bị trợ thở bệnh nhân thiết kế mơ hình thiết bị Nội dung tập lớn chúng em gồm chương sau: download by : skknchat@gmail.com TÓM TẮT Virus Corona xuất vào cuối năm 2019 phát triển thành nhiều loại biến thể nguy hiểm khác Điều khiến cho đại dịch kéo dài điểm ngừng Số người nhiễm bệnh tăng lên, phổi họ bị tổn thương nặng cảm thấy khó thở Để điều trị bệnh trì nguồn oxy cho phổi phải cần đến máy trợ thở Máy trợ thở có tác dụng điều chỉnh lưu lượng oxy phù hợp với tình trạng bệnh nhân áp suất lưu thơng khí định Qua hỗ trợ oxy vào phổi, trì hoạt động hệ tuần hồn, kéo dài sống cho bệnh nhân Không hữu hiệu thời buổi dịch bệnh mà thiết bị quan trọng lĩnh vực công nghệ y sinh thiếu bệnh viện phòng khám, đặc biệt trường hợp cấp cứu, phẫu thuật, gây mê hồi sức… download by : skknchat@gmail.com CHƯƠNG 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình thành ý tưởng: - Diễn biến dịch covid hoành hành - Những người có hệ hơ hấp đường thở kém, khó thở - Các trường hợp cấp cứu, phẫu thuật… 1.1.1 Khái niệm trợ thở Định nghĩa: Trợ thở gì? Khi hệ thống hơ hấp khơng thể thực chức bình thường nó, thiết bị trợ thở giúp hệ thống hô hấp hoạt động cách phá vỡ rào cản đường thở bị tắc cung cấp oxy đến vùng phổi, trì hoạt động trao đổi tuần hoàn thể nói chung hệ thần kinh (não) nói riêng 1.1.2 Tổng quát Sự cải tiến phát triển không ngừng mở rộng ứng dụng lâm sàng máy thở học yếu tố bật cho phát triển lớn mạnh ngành chăm sóc hô hấp y học sức khỏe quan trọng Nhu cầu thở máy đặc điểm chung bệnh nhân cần chăm sóc đặc biệt (ICU) Trên thực tế, việc mở rộng cải tiến thiết bị hỗ trợ hô hấp học kèm với phát triển tương tự ngành Sự phát triển lịch sử máy thở có áp lực học, áp lực dương âm, xâm nhập không xâm nhập thảo luận với mục đích cố gắng xác định thay đổi y học lâm sàng xảy để thúc đẩy cải tiến máy thở học Sự phát triển hệ máy thở áp lực dương cho đơn vị chăm sóc đặc biệt khả máy thở cho đơn vị chăm download by : skknchat@gmail.com sóc đặc biệt Tất điều tạo sở cho tảng phát triển thiết bị tương lai 1.1.3 Lịch sử phát triển Việc sử dụng hệ thống thơng gió hỗ trợ có từ thời Kinh thánh Máy trợ thở học dạng thơng gió áp suất âm lần xuất vào đầu kỷ 19 thiết bị áp suất dương bắt đầu đời Máy trợ thở đơn vị chăm sóc đặc biệt thơng thường ngày đưa thị trường vào khoảng năm 1900 (ICU) Ngày hệ máy thở chăm sóc đặc biệt khác nhau, hệ có đặc tính khác so với hệ trước Tất tiến thiết kế máy trợ thở ICU hệ tạo sở cho đổi tương lai Máy trợ thở ICU tương lai tích hợp điện tử với nhiều cơng nghệ có thêm tính mới: có khả thơng khí hiệu cho tất bệnh nhân trường hợp, xâm lấn không xâm lấn, chương trình quản lý bản, hệ thống báo động thơng minh, kiểm sốt chu trình hỗ trợ định 1.1.4 Các hệ thiết bị [1] Thế hệ 1: download by : skknchat@gmail.com Khối điều khiển: Khối hệ thống có nhiệm vụ điều khiển chế độ thở phù hợp với tình trạng bệnh bệnh nhân Khối điều khiển chứa nhiều thành phần kết hợp mạch xử lý, van, cảm biến khí, Khối giao tiếp: Đây khối tương tác trực tiếp với người bệnh thông qua ống thở tạo thành mạch liên tục Tùy thuộc vào cấu tạo khác thiết bị, thiết bị gồm ống thơng khí nối với bệnh nhân qua mặt nạ, ống nội khí quản mở khí quản Màn hình: Hiển thị thông tin thông số vận hành máy thở, tình trạng bệnh nhân cảnh báo trường hợp nguy hiểm tiềm ẩn cung cấp Bộ điều khiển arduino: sử dụng dùng để lập trình truyền động vào tốc độ định 1.2.3 Chế độ hoạt động Chế độ kiểm soát: Ở chế độ này, bác sĩ lâm sàng cài đặt thông số trước sử dụng Hầu hết bệnh nhân trường hợp có q trình thở yếu, khơng thể tự thở Chế độ hỗ trợ - áp dụng cho người tự thở Khi bệnh nhân thở đủ, tín hiệu gửi đến thiết bị Lúc này, thiết bị đẩy thể tích khơng khí vào phổi bệnh nhân Tuy nhiên, người bệnh điều chỉnh cho phù hợp để tránh số trường hợp ngừng thở đột ngột, nhiên bác sĩ khuyến cáo nên đặt máy thở chế độ tần số chế độ kiểm soát download by : skknchat@gmail.com Chế độ thở đồng ngắt bắt buộc: Đây chế độ thở sử dụng xen kẽ với chế độ thở hỗ trợ chế độ kiểm soát Chế độ áp dụng cho bệnh nhân tự thở thở máy vài ngày 1.2.4 Áp suất trợ thở Thiết bị thở tạo oxy tác động học lên nhu mơ phổi cần có công suất định, không gây tổn thương cho phổi Hiệu suất học định nghĩa hàm áp suất xuyên phổi, thể tích (TV) tốc độ hô hấp Thiết bị trợ thở y tế có nhiều cảm biến khác thường sử dụng để theo dõi kiểm soát lưu lượng oxy cung cấp cho bệnh nhân Cảm biến SpO phận quan trọng thiếu thiết bị trợ thở Có thể cài đặt cảm biến SpO2 mà điều khiển Arduino đọc tính tốn xử lý để tạo định mức luồng khơng khí khớp xác với nhịp thở bình thường bệnh nhân Nhờ phản hồi từ cảm biến SpO2, từ điều chỉnh tốc độ cấu truyền động để trì xác lưu lượng khơng khí cần thiết 1.3 Thực – vận hành: 1.3.1 Nguyên lý hoạt động máy tạo oxy [2] Máy tạo oxy sử dụng khơng khí sản suất 90-95% khí oxy tinh khiết Khơng khí bên ngồi bao gồm 78% Nito, 21% Oxy lượng nhỏ khí khác download by : skknchat@gmail.com Máy tạo oxy theo nguyên lý hấp thụ dao động áp suất (Công nghệ PSA) sử dụng để tách chất khí cần thiết khỏi hỗn hợp khí áp suất lớn Hình 1: Ngun lí hoạt động Khơng khí hút vào máy nén khí nén áp suất cao Áp suất tăng nhiệt độ tăng dần Sau khơng khí qua đến trao đổi nhiệt, qua bể điều chỉnh áp suất đầu phù hợp vào hai xi lanh (xi lanh A) Trong xi lanh có chứa chất ban đầu zeolite (tạo thành từ tinh thể xốp hoạt động tựa lưới sàng lọc) Bởi Oxy có kích thước nhỏ Nito nên Oxy qua đc màng lọc cịn Nito khơng Theo cách 90-95% oxy tinh khiết khỏi xi lanh A 10 download by : skknchat@gmail.com Sau khoảng thời gian định xi lanh A bị nghẽn phân tử Nito mạch điều khiển kích hoạt xi lanh B đóng xi lanh A lại để xi lanh A làm xi lanh B tiếp tục sản xuất Oxy Sau thời gian tương tự trên, xi lanh B bị nghẽn phân tử Nito mạch điều khiển kích hoạt A đóng B để B làm A sản xuất Oxy Vịng tuần hồn tiếp diễn liên tục miễn cung cấp đủ lượng khơng khí Khí Oxy từ xi lanh chứa bể chứa sản phẩm qua điều chỉnh áp suất, cuối Oxy di chuyển đến chỗ thoát oxy sử dụng cho bệnh nhân 1.3.2 Nguyên lý hoạt động cảm biến Sensor Arduino [3] Sensor mạch cảm biến sử dụng kẹp lên đầu ngón tay bệnh nhân để đo số SpO2 truyền thông tin đến mạch điều khiển Nếu nồng độ SpO2 < 97%, mạch điều khiển Arduino tính tốn thơng số theo mã code lập trình báo lên hình LCD Các bác sĩ y tá nhìn kết hiển thị hình LCD để điều chỉnh lưu lượng oxy Nếu lượng oxy máu hòa tan khoảng 97% - 99%: oxy máu tốt Nếu lượng oxy máu hòa tan khoảng 94% - 96%: oxy máu trung bình (cần cho thở thêm oxy) Nếu lượng oxy máu hòa tan khoảng 90% - 93%: oxy máu thấp (nên có y tá bác sĩ theo dõi đến bệnh viện gần nhất) Nếu SpO2 92% khơng thở oxy 95% có thở oxy: dấu hiệu suy hô hấp nặng 11 download by : skknchat@gmail.com Độ bão hòa oxy thấp 90% cấp cứu lâm sàng 12 download by : skknchat@gmail.com CHƯƠNG 2.1 SẢN PHẨM Bản vẽ 3D: [4] Hình 2.1: Máy trợ thở Hình 2.2: Máy trợ thở 12 download by : skknchat@gmail.com Hình 2.3: Máy trợ thở Hình 3: Cấu tạo bên 13 download by : skknchat@gmail.com CHƯƠNG ỨNG DỤNG VÀ ĐÁNH GIÁ 3.1 Ứng dụng thực tế Hình 4: Ứng dụng thực tiễn 3.2 Đánh giá 3.2.1 Ưu điểm: - Giải định tình trạng vấn đề hơ hấp - Giải lưu lượng oxy bị thiếu - Duy trì oxy cho hoạt động quan nội tạng - Duy trì cải thiện sống cho bệnh nhân 3.2.2 Nhược điểm: - Chỉ giải tình trạng thời - Lỗi code áp suất phun tự động - Giá thành cao CHƯƠNG TỔNG KẾT 14 download by : skknchat@gmail.com Đồng hành phát triển khoa học – kỹ thuật- y học đại, lĩnh vực chăm sóc sức khoẻ thiết bị y tế dường đóng vai trị khơng thể tách rời – máy trợ thở số Dựa kiến thức sẵn có, nhóm khai thác khía cạnh máy thiết bị trợ thở: lịch sử phát triển hệ thiết bị, ứng dụng nguyên lý lĩnh vực y học nồng độ SpO máu, nguyên lý vận hành O2, … kết hợp với cảm biến sinh học (biosensor), thiết bị liên quan đến điện – điện tử Arduino để xác định chuẩn xác thơng số Qua đó, nhóm thấy vai trị thiết bị cung cấp lượng O thiết yếu cho bệnh nhân mê sâu, cấp cứu, giải tình trạng vấn đề hô hấp giúp cho đội ngũ y bác sĩ nhiều việc cứu sống bệnh nhân Đồng thời nâng cao đời sống cho người 15 download by : skknchat@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] R M Kacmarek, “The Mechanical Ventilator: Past, Present, and Future,” Respiratory Care, 2011 [2] K Explains, “How Oxygen Concentrator Works,” Youtube, 2021 [Trưc tuyên] Available: https://www.youtube.com/watch?v=nPLqw9S3YQE [3] “Vinmec International Hospital,” Vin Group, [Trưc tuyên] Available: https://www.vinmec.com/vi/tin-tuc/thong-tin-suc-khoe/nong-do-oxy-trong-mau-binh-thuong-la-baonhieu/?fbclid=IwAR1VEeTFIyOv8r1efuz9yedDl4g5sTumCFxpSEay1nc1hwGVonsaTEHGifI [4] L Phương, “Sieuthiyte,” 31 2018 [Trưc tuyên] Available: https://sieuthiyte.com.vn/blog/nguyen-ly-may-tao-oxy?fbclid=IwAR3xJN2YGoFLWWkPPgveZ177t6XSlhVw7zt3GxHlBXNAfTWJf72XZfR_Ys 16 download by : skknchat@gmail.com PHỤ LỤC BÁO CÁO Nhật ký làm việc nhóm Hội F.A Thời Gian download by : skknchat@gmail.com 29/11-4/12/2021 15-24/12/2021 2/1/2022 13-24/2/2022 18 download by : skknchat@gmail.com ... skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN TÊN ĐỀ TÀI THIẾT BỊ TRỢ THỞ BỆNH NHÂN Nhóm “Hội F.A”: Bùi Cao Mỹ Tâm Phạm Mỹ Xuân Võ Đức Phong Phan Minh... sử dụng Hầu hết bệnh nhân trường hợp có q trình thở yếu, khơng thể tự thở Chế độ hỗ trợ - áp dụng cho người tự thở Khi bệnh nhân thở đủ, tín hiệu gửi đến thiết bị Lúc này, thiết bị đẩy thể tích... Chế độ thở đồng ngắt bắt buộc: Đây chế độ thở sử dụng xen kẽ với chế độ thở hỗ trợ chế độ kiểm soát Chế độ áp dụng cho bệnh nhân tự thở thở máy vài ngày 1.2.4 Áp suất trợ thở Thiết bị thở tạo