Thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí và đo lường cho giường chuyển bệnh nhân bán tự động (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH PHƯỚC THỊNH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CƠ KHÍ VÀ ĐO LƯỜNG CHO GIƯỜNG CHUYỂN BỆNH NHÂN BÁN TỰ ĐỘNG Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Mã số : 85.20.11.4 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Đà Nẵng - Năm 2022 Công trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS Đoàn Lê Anh Phản biện 1: TS Ngô Thanh Nghị Phản biện 2: TS Nguyễn Quận Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điện tử họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 26 tháng năm 2022 Có thể tìm hiểu luận văn tại: − Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách Khoa − Thư viện Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN LỜI MỞ ĐẦU Trong xã hội nay, việc chuyển bệnh nhân sang giường bệnh khác bệnh viện việc làm ngày lặp lặp lại thường xuyên Tuy nhiên, vấn đề việc chuyển bệnh có bất cập gây tổn thương đau đớn khơng đáng có cho bệnh nhân vừa trải qua phẫu thuật Với phát triển kĩ thuật công nghệ tiên tiến loại sản phẩm giường chuyển bệnh nước tiên tiến giới nghiên cứu, phát triển tạo sản phẩm có nhiều chức tính cạnh tranh cao Tuy nhiên, sản phẩm chưa ứng dụng nhiều Việt Nam bên cạnh chi phí nhập để sở hữu sản phẩm đắt đỏ, với công nghệ kỹ thuật để chế tạo sản phẩm giấu kín việc sở hữu quyền trí tuệ điều khó khăn Hiểu khó khăn nên tác giả nhóm nghiên cứu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật tìm hiểu chế tạo thiết bị giường chuyển bệnh bán tự động dành cho người bệnh, vừa tạo sản phẩm mang tính cạnh tranh giá thành so với thiết bị phân khúc Tuy sản phẩm cịn nhiều hạn chế cơng nghệ chế tạo nước chưa phát triển mạnh khó khăn việc tiếp cận vật liệu cao cấp nhóm nghiên cứu cố gắng nghiên cứu để tạo sản phẩm cách hoàn thiện Rất mong đóng góp ý kiến Hội đồng để sản phẩm chỉnh sửa hoàn thiện Xin cảm ơn! THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan việc chuyển bệnh nhân 1.1.1 Ảnh hưởng việc chuyển bệnh nhân nhân viên y tế người bệnh Những người thường xuyên làm công việc di chuyển bệnh nhân thường có xu hướng thực việc đẩy kéo theo bệnh nhân theo phương nằm ngang nhiều việc nâng bệnh nhân lên khỏi mặt đất Đối với môi trường y tế việc chuyển bệnh nhân ngày lên đến 12 lần chuyển bệnh lần hỗ trợ thay đổi vị trí bệnh nhân ngày [2] Với công việc thường xuyên ảnh hưởng lớn đến sức khỏe công việc nhân viên y tế Hình 1.1- Chuyển bệnh hoạt động nguy cao gây rối loạn xương khớp cho trợ lý điều dưỡng Bệnh viện [3] 1.1.2 Những nguyên tắc chung chuyển bệnh nhân 1.2 Những nghiên cứu phương pháp chuyển bệnh nhân 1.2.1 Những phương pháp chuyển bệnh nhân a Di chuyển bệnh nhân từ giường sang xe lăn bệnh nhân bị hạn chế phần khả di chuyển b Di chuyển bệnh nhân từ giường sang xe lăn bệnh nhân không tự di chuyển Phương pháp người THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội Phương pháp hai người Phương pháp hai người thực với dây nịt Phương pháp để bệnh nhân tự trườn Phương pháp người Phương pháp người d Di chuyển bệnh nhân xuống oto cáng Phương pháp người Phương pháp người e Kỹ thuật khiêng cáng Khiêng cáng người Khiêng cáng người Khiêng cáng người 1.2.1.1 Phương pháp chuyển bệnh nhân thủ công (bằng tay) 1.2.1.2 Những phương pháp đánh giá tác động lên đội ngũ nhân viên y tế bệnh nhân phương pháp chyển bệnh nhân thủ công (bằng tay) 1.2.2 Thiết bị chuyển bệnh nhân bán tự động thành tựu việc phát triển thiết bị giường chuyển bệnh nhân 1.3 Phân tích ưu nhược điểm tồn rút phương án cho đề tài Tuy nhiên, trình phát triển sản phẩm phải đối mặt với nhiều khó khăn thách thức sau: - Những nghiên cứu loại sản phẩm nước hồn tồn khơng có Đối với nghiên cứu nước ngồi thông số lực kéo, lực nén, ứng suất, số lượng người cần để thực việc chuyển bệnh nhân lực ma sát đầy đủ, nghiên cứu ứng dụng thiết bị chưa có tính tự động hóa (bằng tay) THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - Những thiết bị sử dụng nghiên cứu nước thiết bị có cơng nghệ tiên tiến giá thành cao Chẳng hạn thiết bị Điện Cơ Đồ Wireless EMG hay để khảo sát thao tác chuyển bệnh cần đến bốn Camera ProReflex Những thiết bị thương mại hóa có giá thành cao cơng nghệ bị giấu kín tồn dạng quyền sở hữu trí tuệ mà việc sở hữu tiếp cận điều khó khăn Từ ưu nhược điểm nêu nhóm nghiên cứu thống nghiên cứu chế tạo loại thiết bị giường chuyển bệnh theo model loại giường chuyển bệnh Ấn Độ Hình 1.17 Loại thiết bị giường chuyển bệnh Ấn Độ có tên gọi Citadel NRX Patient Tranfer Lý nhóm lựa chọn thiết bị thiết bị có cấu tạo đơn giản, độ cứng vững cao với điều kiện sở vật chất có việc gia công dễ dàng đơn giản so với việc chế tạo loại giường chuyển bệnh khác Tuy mặt thiết kế loại thiết bị không bắt mắt sản phẩm với tình hình nhân lực, kỹ thuật tính kinh tế sản phẩm mà nhóm nghiên cứu nhận thấy khả thi Chương tác giả trình bày kết cấu khí tính tốn để chế tạo thiết bị Hình 1.2- Thiết bị giường chuyển bệnh Citadel NRX THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU SẢN PHẨM VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 2.1 Thiết kế hệ thống khí 2.1.1 Lựa chọn cấu cho hệ thống kiểu dáng thiết kế thiết bị 2.1.1.1 Cơ cấu nâng hạ cho thiết bị Hình 2.1- Thiết bị kích nâng điện ROGTZ sử dụng đề tài [16] Bảng 2.1- Thơng số kỹ thuật kích điện ROGTZ Tải trọng tối đa làm việc < Chiều cao nâng tối đa 35cm Trọng lượng sản phẩm 4.5kg Công suất 100W Nguồn điện DC 12V- 10A Chiều dài dây điện 3.5m 2.1.1.2 Kiểu dáng thiết kế thiết bị Thiết bị nghiên cứu chế tạo dựa ý tưởng sản phẩm giường chuyển bệnh Ấn Độ, có đặc tính nhỏ gọn, tiện dụng, chắn, đáp ứng nhu cầu đa dạng cho nhiều bệnh nhân khác Kiểu dáng mơ hình thiết bị giường chuyển bệnh nhân có cấu tạo Hình 2.7 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - Phần khung đế thiết bị thiết kế chế tạo chắn, kết hợp với bánh xe giúp cho thiết bị di chuyển dễ dàng Bên cạnh hệ thống nâng hạ hoạt động việc di chuyển lên xuống kích điện - Phần trụ chứa ụ trượt có nhiệm vụ dẫn hướng chuyển động lên xuống băng tải để phù hợp với nhiều loại giường bệnh khác Những thơng số kích thước giường bệnh chọn để đảm bảo độ bền cứng vững, đồng thời sử dụng phối hợp với loại giường khác bệnh viện 2.1.2 Sơ đồ động hệ thống Hình 2.2- Sơ đồ động thiết bị Chuyển động (I) chuyển động quanh trục vít me đai ốc Khi trục vít me quay theo chiều kim đồng hồ (chiều thuận) chuyển động tịnh tiến di chuyển từ trái sang phải, lúc kích hạ xuống từ từ chuyển động vị trí thấp Ngược lại, trục vít me quay ngược chiều kim đồng hồ (quay nghịch) chuyển động tịnh THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội tiến di chuyển từ phải sang trái, lúc kích nâng lên cao phù hợp với vị trí giường bệnh để chuyển bệnh nhân Chuyển động II, III, IV chuyển động bánh chủ động để quay hai bánh bị động nối với tang kéo băng tải Khi động (M) hoạt động băng tạo chuyển động kéo theo bánh bị động hoạt động tạo chuyển động III IV III IV chuyển động quay ngược chiều với chuyển động II Chuyển động V VI chuyển động bánh xe giúp thiết bị giường chuyển bệnh di chuyển sở y tế Phần tác giả trình bày phương pháp tính tốn cơng suất động cho hai chuyển động nâng hạ quay băng tải 2.2 Tính tốn lực cần thiết để lựa chọn động kích cơng suất động cho băng tải 2.2.1 Tính tốn để lựa chọn cơng suất động kích nâng hạ 2.2.2 Tính cơng suất động cho băng tải Kết luận: Từ hai tốn tính chọn cơng suất cho động kích động băng tải giới thiệu trên, tác giả trình bày người đọc cách cụ thể chi tiết phương pháp tính tốn động cho hai cấu làm việc thiết bị Từ giúp cho việc lựa chọn động thực tế trở nên dễ dàng hơn, hạn chế hư hỏng lãng phí điện lắp đặt thiết bị không với thơng số tính tốn Tiếp theo tác giả giới thiệu loại động mà nhóm nghiên cứu lựa chọn cho thiết bị 2.2.3 Lựa chọn động cho băng tải Động có thơng số sau: - Động Servo DC 24V- 90W - Tốc độ lên đến 14000 vòng/phút THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - Encoder Hall 13 xung, pha A B - BộgiảmtốcPlanetbánhrăngthép,hệsốgiảmtốc71.2,chiềudàiL=56mm - Tốc độ sau giảm tốc: 195 vòng/phút - Momen xoắn : 360 kgf.cm - Trọng lượng động cơ: 900g 2.3 Tính tốn độ an toàn điều kiện làm việc thiết bị Đối với thiết bị dùng với mục đích phục vụ người, đặc biệt với bệnh nhân khơng thể tự di chuyển, việc tính tốn an tồn q trình vận hành quan trọng Với chi tiết phải tính tốn kĩ khơng xảy sai sót ngồi ý muốn Vì phần này, tác giả phân tích ba tốn trình hoạt động thiết bị để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định khơng gây an tồn cho người Ba tốn là: Bài tốn 1: Mơ phân bố tải trọng lên thiết bị với đầu vào trọng lượng vị trí nằm bệnh nhân ba vị trí Bài tốn 2: Tìm tần số riêng (f0) thiết bị làm việc Bài tốn 3: Mơ độ biến dạng inox chữ U vít ren đai ốc có tải trọng 2.3.1 Mô lực phân bố tải trọng lên thiết bị THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội Hình 2.17 – Một vị trí bệnh nhân phân tích Hình 2.3- Kết tốn phân tích phân bố tải trọng Trong COG viết tắt Center Of Gravity, trọng tâm phân bố tải trọng có người bệnh nằm băng tải Sự thay đổi giá trị khối lượng bệnh nhân (m) vị trí bệnh nhân (D) COG_m_D Trường hợp COG_80_275 tương ứng COG_khối lượng bệnh nhân_vị trí bệnh nhân Tương tự cho trường hợp lại 2.3.2 Phương pháp phần tử hữu hạn Đối với hai tốn tìm tần số riêng tính bền cho chi tiết trọng yếu đề tài này, chi tiết trọng yếu thiết bị có vị trí cần phải kiểm nghiệm, vị trí vị trí inox chữ U vị trí ba bu lơng mà inox chữ U cố định vào Vị trí inox chữ U vị trí chịu lực khung giường bệnh băng tải trả bệnh nhân, cần kiểm tra để xác định khả chịu lực khung sắt này, bên cạnh vị trí ba bu lơng dùng để cố định inox chữ U bách vị trí quan trọng Khi có lực tác dụng lên inox vị trí bu lông xuất ứng suất, ứng suất THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 10 lớn làm nứt gãy bu lơng gây nguy hiểm cho người sử dụng Vì tốn mơ ứng suất sinh vị trí Trong phần mơ này, tác giả giới thiệu lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn (FEM), phương pháp mà đề tài hướng đến Thiết bị nghiên cứu đề tài có cấu trúc phức tạp cho việc giải tốn tay bao gồm nhiều hệ dẫn kết nối nhiều cách thức khác hàn, ghép theo dung sai bắt ốc dẫn đến phức tạp việc đặt điều kiện biên, chia lưới, xét độ cứng riêng khối lượng trung bình nhiều khác Từ làm tốn phức tạp, số lượng phương trình cần giải nhiều Hiện nay, có nhiều phần mềm tính tốn dựa phương pháp phần tử hữu hạn cho kết xác, trực quan quan trọng tiết kiệm nhiều thời gian Từ đó, để phân tích tốn tính tần số riêng tính bền cho cấu đề tài này, nhóm nghiên cứu sử dụng phần mềm để tính tốn cho kết trực quan cho hai toán 2.3.3 Ứng dụng phần mềm Ansys để tìm tần số riêng cho thiết bị làm việc Mục đích tốn tìm tần số riêng làm việc thiết bị nhằm tránh tượng cộng hưởng, tượng tần số riêng thiết bị trùng với tần số làm việc thiết bị Khi thiết bị có nguy rung lắc, hỏng hóc chí nặng gây phá hủy thiết bị, gây an toàn cho người sử dụng ảnh hưởng đến tính mạng người bệnh nằm thiết bị Trong tốn này, tác giả mơ tần số dao động khung giường phần mềm Ansys kết toán mơ tả Hình 2.20 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 11 Ta có kết trường hợp Bảng 2.2 sau Bảng 2.2- tần số dao động riêng hệ Mode Frequency (Hz) 41.706 79.802 87.709 112.58 120.6 130.23 2.3.4 Mô độ biến dạng inox chữ U ứng suất ba bu lơng có tải trọng đặt lên băng tải Hình 2.26 – Kết biến dạng inox chữ U với tải trọng người bệnh 200kg Trong trường hợp tải trọng bệnh nhân 200kg, ta thấy ứng suất tối đa phát sinh inox chữ U nằm nhỏ ứng suất cho phép (màu xanh dương), giá trị ứng suất lớn inox chữ U (màu xanh cây), nhỏ nhiều so với giá trị ứng suất biến dạng cho phép vật liệu, nói THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 12 không xảy trường hợp nứt gãy uốn cong cho inox chữ U trường hợp Qua mơ ta nhận xét rằng, việc lựa chọn vật liệu inox kích thước inox chữ U để chế tạo thiết bị giường chuyển bệnh an tồn chắn Thậm chí bệnh nhân có cân nặng 250kg biến dạng vị trí trọng yếu nằm ngưỡng chịu đựng cho phép vật liệu Vì thế, thiết bị giường chuyển bệnh nhân an toàn với người sử dụng CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU THÀNH PHẦN MẠCH ĐIỆN TỬ VÀ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG, THU THẬP VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU 3.1 Giới thiệu thành phần điện- điện tử 3.1.1 Thuật toán PID điều khiển động 3.1.2 Bộ điều khiển Smart Driver DC Motor Mục đích việc sử dụng Smart Driver DC Motor điều khiển điều khiển tốc độ động cơ, giúp động ổn định tốc độ làm việc, tạo an toàn cho thiết bị Tiếp theo, điện áp động sử dụng nguồn 24VDC điều khiển động Servo có cơng suất lên đến 1kW Bên cạnh đó, điều khiển nhỏ gọn tích hợp thuật tốn PID làm tăng tính xác việc điều khiển tốc độ động Những thông tin chi tiết động trình bày sau THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 13 Hình 3.1- Bộ điều khiển tốc độ động Smart Driver DC Motor Về hệ thống mạch điều khiển, nhóm nghiên cứu lựa chọn sử dụng điều khiển Smart Driver DC Motor Bộ điều khiển trang bị vi xử lý ARM STM32 cung cấp nhiều chức cao cấp sau: - Giao tiếp máy tính qua cổng COM UART - Đèn LED báo trạng thái hoạt động - Thuật tốn PID điều khiển vị trí theo chuẩn dây xung (pluse) dây hướng quay (dir) hỗ trợ tần số lên đến 10mhz, thông số KP, KI, KD điều chỉnh giao diện máy tính - Thuật tốn PID điều khiển vị trí chuẩn xung encoder B hỗ trợ tần số lên đến 10mhz, thông số KP, KI, KD điều chỉnh giao diện máy tính Điều chỉnh PID vận tốc hỗ trợ chuẩn giao tiếp: - xung PWM (tích cực mức với độ phân giải bit) hướng, hỗ trợ tần số điều xung (50hz- 5khz) - Chạy theo chuẩn RC - Khi bạn nhập thông số tốc độ cực đại động cơ, tính theo vịng/phút xung encoder quay vịng điều khiển tự tính tốn giá trị hệ số KP, KI, KD Đó tính thơng minh điều khiển - Bộ điều khiển hỗ trợ chạy động lên tới 20000 vòng/phút encoder 500 xung/vòng - Bộ điều khiển chạy theo chuẩn mạch cầu H mà không cần encoder có chuẩn giao tiếp PWM, UART 3.1.3 Cách sử dụng phần mềm setup tốc độ động THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 14 3.2 Thiết kế bảng khảo sát Borg CR10 Scale để khảo sát mức độ hài lòng người bệnh Bảng khảo sát thiết kế có thang điểm để đánh giá mức độ an toàn khả chịu đựng cho phép người tham gia khảo sát Những thang điểm trình bày sau: - Đối với thang điểm từ 0-20: thang điểm an toàn cho người sử dụng khả gây đau đớn cho người sử dụng hồn tồn khơng có - Đối với thang điểm từ 20-40: thang điểm cần kiểm tra, xem xét lại chi tiết, khả vận hành thiết bị Những vị trí cần khắc phục để hạn chế khả gây đau đớn cho người bệnh - Đối với thang điểm 40: thang điểm gây đau đớn cho người bệnh, thang điểm nguy hiểm cho người sử dụng Cần phải nhanh chóng dừng hệ thống, khơng sử dụng phải kiểm tra tính tốn lại cấu, chi tiết để mang lại an toàn cho người sử dụng Việc đánh giá cảm nhận đau đớn bệnh nhân theo mẫu khảo sát Borg CR10 Scale thiết bị hoạt động thực với bệnh nhân tỉnh táo, có nhận thức cảm giác Việc đánh giá mang tính chất chủ quan, để việc đánh giá mang tính xác phương pháp khả thi sử dụng thiết bị đo Điện Cơ Đồ 3.3 Lựa chọn hệ thống lưu trữ lượng Việc lựa chọn hệ thống pin để lưu trữ lượng nhằm mục đích đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng bệnh nhân, bệnh nhân cần phải có thiết bị hỗ trợ máy trợ thở, máy hơ hấp, đèn sưởi, máy ép tim… việc giường bệnh trang bị THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 15 nguồn lượng di động quan trọng hữu ích Vì mà việc lựa chọn loại pin phù hợp với công suất thiết bị tiêu thụ kể vấn đề quan trọng Đầu tiên, ta tìm hiểu loại pin có thị trường để lựa chọn loại pin phù hợp với nhu cầu sử dụng thiết bị 3.3.1 Lựa chọn loại Pin để lưu trữ lượng phù hơp với yêu cầu sử dụng 3.3.1.1 Pin phân loại pin Trong đề tài này, nhóm nghiên cứu phân loại lựa chọn loại pin phù hợp để ứng dụng cho thiết bị Những loại pin nhóm nghiên cứu tìm hiểu bao gồm: - Pin axit chì - Pin kiềm - Pin Lithium – ion - Pin sạc dòng 3.3.1.2 Lựa chọn loại pin Với yêu cầu thiết kế đặt cho thiết bị giường chuyển bệnh nhân nguồn lượng phải đủ cung cấp cho hoạt động hệ thống động công suất lớn lên đến 100W Pin Lithium - ion lựa chọn phù hợp với lượng riêng Ngồi cịn có hiệu ứng nhớ nhỏ bị tự xả 3.3.1.3 Lựa chọn pin phù hợp với công suất thiết bị 3.3.1.4 Lựa chọn Inverter để phù hợp với thiết bị y tế cần sử dụng Thiết bị giường chuyển bệnh nhân việc cung cấp nguồn điện cho cấu nâng hạ cấu băng tải cịn phải tính chọn thêm thiết bị chuyển đổi điện áp chiều (DC) sang điện áp xoay chiều (AC) để sử dụng cho thiết bị y tế Thiết bị THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 16 gọi Inverter, chuyển đổi chuyển đổi từ dịng điện DC 12V, 24V, 48V thành dòng điện AC 120V, 220V 240V 3.3.2 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống Hình 3.15 mơ tả sơ đồ khối tổng qt ứng dụng nghiên cứu đề tài này, sơ đồ gồm khối sau: - Khối pin nguồn 12V -100Ah: khối cấp nguồn cho hệ thống giường chuyển bệnh hoạt động - Khối Inverter 5000W: khối có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện DC thành nguồn AC, giúp thiết bị y tế hoạt động - Khối điều khiển động kích nâng điện: khối điều khiển thiết bị kích điện hoạt động lên xuống, giúp thay đổi chiều cao thiết bị - Khối mạch tăng áp DC - DC có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp DC 12V lên 24V, giúp mạch điều khiển Smart Driver DC Motor động băng tải hoạt động Nguồn điện từ pin chia thành luồng chính: phần điện áp DC từ pin trì hoạt động cho mạch điều khiển, động cơ, phần lớn lượng pin lại chuyển đổi sang nguồn xoay chiều AC nhờ chuyển điện Inverter để trì hoạt động cho thiết bị y tế điện áp 220V THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 17 Hình 3.2- Sơ đồ khối hệ thống CHƯƠNG IV: LẮP ĐẶT THIẾT BỊ VÀ THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM 4.1 Sơ đồ mạch điều khiển nâng hạ cho kích điện Hình 4.1- Sơ đồ mạch điện hai động kích đấu nối song song Trong sơ đồ Hình 4.1 mơ tả việc nối song song hai kích điện, ta có hai nút nhấn N L đại diện cho hướng quay thuận nghịch động kích Khi nút nhấn L tác động, lúc cuộn dây rơ le (RL1) có điện kích hoạt trạng thái từ tiếp điểm thường đóng (NC) sang tiếp điểm thường mở (NO) tạo mạch kín, chân M+ kích hoạt làm hai động quay theo chiều thuận Tương tự nút nhấn N tác động hai chân cuộn dây rơ THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 18 le (RL2) có điện, tín hiệu điện làm thay đổi trạng thái tiếp điểm thường mở (NO) sang tiếp điểm thường đóng (NC) kích cho chân M- có điện, tạo mạch điện kín làm hai động quay theo chiều nghịch Kết thử nghiệm động chế độ khơng tải thiết bị khơng có tượng giật bị khựng q trình chuyển động Ngay có người nằm băng tải thiết bị hoạt động cách nhẹ nhàng êm Tốc độ lên xuống q trình động kích hoạt động đo đạc khoảng 0.0022 m/s 4.2 Kết đo lường kiểm tra tốc độ động băng tải Trong mục 3.1.1.1, tác giả giới thiệu điều khiển tốc độ động băng tải điều khiển Smart Driver DC Motor cách điều xung PWM Sơ đồ khối việc điều khiển động băng tải mơ tả Hình 4.2 có khối sau: - Động (Motor) điều khiển Smart Driver DC Motor phương pháp điều xung PWM thông qua mạch vi điều khiển - Tốc độ đầu động điều khiển thuật toán PID phản hồi điều khiển Smart Driver DC Motor - Thiết bị đo kết tốc độ động có tên gọi EXTECH 461895 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 19 Hình 4.2- Sơ đồ khối điều khiển tốc độ động băng tải Kết đo lường cho ta thấy rằng, với giá trị xung PWM cấp, tốc độ động gần tương đương Ở mức xung PWM từ 100 trở xuống, tốc độ hai động khơng chênh lệch q nhiều (lệch 0.1 vịng /phút) Từ xung 100 trở lên, ta nhận thấy có chênh lệch vịng/phút mức xung 150 255 động 1, nhiên chênh lệch chấp nhận Từ ta thấy tính đồng động với mức xung PWM Độ lệch động khoảng chênh lệch cho phép 4.3 Bảng khảo sát mô đánh giá cảm nhận người dùng theo mẫu Borg CR10 Scale Cách thức mô đánh giá, cho điểm lọc kết trình bày cụ thể sau: - Cột “Tổng điểm” Hình 4.4 tổng kết theo hình thức: + “Tổng điểm” từ 0-20: Thiết bị an toàn cho người sử dụng + “Tổng điểm” từ 20-40: Cần kiểm tra vị trí tiếp xúc với người tham gia + “Tổng điểm” 40: dừng thiết bị khẩn cấp, kiểm tra toàn kết cấu - Bên cạnh đó, “Tổng điểm” nhỏ 20 cột từ “Cổ đến Chân” cần cột có điểm mơ đánh giá lớn xem kết “Không đạt” THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 20 Kết chấm “Đạt” tổng điểm nhỏ 20 tất điểm từ cột “Cổ” đến “Chân” phải bé thang điểm điểm 4.4 Các chi tiết gia công lắp đặt 4.4.1 Ụ trượt dẫn hướng 4.4.2 Khung đế thiết bị chuyển bệnh 4.5 Khung cấu dẫn động băng tải 4.6 Các thử nghiệm ban đầu Sau thử nghiệm thiết bị chế độ khơng tải, nhóm nghiên cứu đánh giá hệ thống làm việc ổn định, không phát tiếng ồn, hệ thống nâng hạ hoạt động trơn tru nhẹ nhàng Hệ thống dẫn động băng tải cho kết tốt Khi thử nghiệm với người bệnh có cân nặng 63kg hệ thống hoạt động nhẹ nhàng, kích nâng điện hoạt động ổn định, việc nâng hạ chiều cao băng tải diễn cách nhẹ nhàng chậm rãi, đảm bảo an toàn cho người tham gia thử nghiệm Kết thúc chương IV, tác giả đem đến cho người đọc nhìn tổng quan kết đề tài Từ việc lựa chọn hai kích nâng điện để làm cho việc nâng hạ băng tải diễn hiệu hơn, việc đo lường tốc độ động băng tải so sánh đánh giá độ ổn định điều khiển Bên cạnh tác giả thiết kế mẫu khảo sát dành cho người tham gia thử nghiệm, cuối tác giả trình bày cho người đọc tổng thể thiết bị hồn thiện thử nghiệm có người nằm lên Qua chương V, tác giả kết luận hạng mục đạt đề tài hạng mục cịn hạn chế Từ đề xuất phương án để định hướng phát triển cho đề tài tương lai CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 21 5.1 Kết luận Qua trình nghiên cứu thực hiện, hướng dẫn tận tình thầy Đồn Lê Anh, tác giả cố gắng hoàn thành luận văn theo yêu cầu thời gian quy định Trong đề tài đạt kết sau: - Khảo sát thiết bị giường chuyển bệnh nhân, tình hình nghiên cứu thiết bị giường chuyển bệnh nhân - Lựa chọn cấu nâng hạ cho thiết bị - Tính chọn cơng suất cho động kích nâng động băng tải - Mơ phân tích tốn độ an toàn thiết bị hoạt động - Khảo sát, đánh giá hoạt động thiết bị từ người sử dụng - Lựa chọn loại pin nguồn dùng để giúp cho thiết bị hoạt động ổn định - Thi cơng hồn thành thiết bị thực tế 5.2 Hạn chế đề tài Mặc dù cố gắng để thực kiến thức cịn hạn chế thời gian nên đề tài khơng tránh khỏi thiết sót như: - Thiết bị có tượng giật nhẹ hạ độ cao giường có bệnh nhân nằm lên - Cơ cấu ụ trượt, dẫn hướng tạo nhiều ma sát - Chưa có khảo sát tốc độ kéo theo khối lượng bệnh nhân - Hệ thống cảm biến Điện đồ dự định sử dụng chưa hoàn thiện - Khối lượng thiết bị lớn (200kg) THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 22 5.3 Hướng phát triển đề tài Trong thời gian đến, nhóm nghiên cứu dự định khắc phục hạn chế thiết bị trình bày mục 5.2 Kế hoạch để khắc phục hạn chế gồm nội dung sau: - Khắc phục tình trạng giật nhẹ hạ độ cao giường - Thay đổi cấu ụ trượt, dẫn hướng từ ma sát trượt thành ma sát lăn - Bổ sung thêm nội dung khảo sát tốc độ kéo cho bệnh nhân có khối lượng khác - Gắn thêm cảm biến Điện Cơ Đồ để trình đánh giá người bệnh xác - Chọn lại vật liệu, điều chỉnh kết cấu, khoan lỗ rỗng kết cấu mà giữ độ cứng vững cho thiết bị Mục đích nhằm giảm tải trọng thiết bị đảm bảo an toàn vận hành 5.4 Danh mục cơng trình khoa học công bố tác giả TÀI LIỆU THAM KHẢO THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ... pháp chuyển bệnh nhân 1.2.1 Những phương pháp chuyển bệnh nhân a Di chuyển bệnh nhân từ giường sang xe lăn bệnh nhân bị hạn chế phần khả di chuyển b Di chuyển bệnh nhân từ giường sang xe lăn bệnh. .. trí giường bệnh để chuyển bệnh nhân Chuyển động II, III, IV chuyển động bánh chủ động để quay hai bánh bị động nối với tang kéo băng tải Khi động (M) hoạt động băng tạo chuyển động kéo theo bánh... theo bánh bị động hoạt động tạo chuyển động III IV III IV chuyển động quay ngược chiều với chuyển động II Chuyển động V VI chuyển động bánh xe giúp thiết bị giường chuyển bệnh di chuyển sở y tế