Tap chi Ky 33 pdf Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 33, 2018 © 2018 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIƯỜNG Y TẾ ĐA NĂNG CÓ CHỨC NĂNG PHÒNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CHO BỆN[.]
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số 33, 2018 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIƯỜNG Y TẾ ĐA NĂNG CÓ CHỨC NĂNG PHÒNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CHO BỆNH NHÂN VÕ TƯỜNG QUÂN1, PHAN PHÁT NĂNG2, TRƯƠNG TRỌNG TÍN3, VÕ THỊ RĨ4, PHẠM QUỐC DŨNG5 Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh – VNUHCM; Công ty TNHH Sản xuất Thương Mại Phana; Trường Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh; 4,5 Bệnh viện Quận 11 Thành phố Hồ Chí Minh; votuongquan@gmail.com, phanaco@gmail.com, drtruongtrongtin@yahoo.com.vn, bsvothiri@yahoo.com.vn, quocdung52@gmail.com Tóm tắt Giường y tế loại giường đặc trưng phục vụ chủ yếu cho bệnh nhân điều trị sở y tế, bệnh viện gia đình người bệnh Hiện nay, hầu hết loại giường y tế sử dụng có chức hỗ trợ giúp người bệnh thay đổi tư từ nằm sang ngồi ngược lại Tuy nhiên, chủng loại giường có tính chất phục vụ cho bệnh nhân nằm chủ yếu mà gần chưa có chức khác hỗ trợ phòng ngừa điều trị bệnh cho bệnh nhân hỗ trợ đội ngũ y bác sĩ việc khám chữa bệnh cho bệnh nhân Do đó, báo đề xuất hướng nghiên cứu phát triển loại giường y tế có chức hạn chế loét cho người bệnh đồng thời có chức cân bệnh nhân biết cân nặng xác người bệnh Sự tích hợp hai chứa giường mang lại hiệu lớn việc khám, chữa bệnh cho bệnh nhân Keywords Giường y tế, giường gấp, giường cân, điều khiển, cân, góc nghiêng DESIGN AND CONTROL OF THE MULTI-PURPOSES MEDICAL BED WITH THE FUNCTIONS OF PREVENTING AND TREATING FOR PATIENTS Abstract Medical beds are the specific type of beds that are mostly used for patients in some medical treatment regions, in hospitals and even though at the patients’ home Nowadays, most of the medical beds are using have quite simple function as: helping the patients change their position from laying to sitting and vice versa However, these type of medical beds have only the function to help patients to lay down and it does not have any more curing function or supporting the doctors to cure for patients Therefore, this paper propose the new trend of research is the development of one medical bed that has the function of anti-ulcer for patients and also has the function to weigh the patients The integration of these two functions in one medical bed will lead to great positive impact in curing for patients Keywords Medical bed, folding bed, weighting bed, controller, weighting set, declination TỔNG QUAN Hiện nay, có lĩnh vực quan trọng việc hỗ trợ điều trị điều trị cho bệnh nhân bệnh nhân cần phải nằm viện nằm chỗ thời gian dài việc chống loét, hạn chế loét việc cân trọng lượng thể bệnh nhân Việc ngăn ngừa chống loét cho thể người bệnh điều vơ cần thiết bệnh mà người bệnh có nguy gặp phải nằm chỗ lâu nằm tư lâu giường bệnh Khi thể người bệnh tiếp xúc lâu với bề mặt giường mà khơng có thay đổi vị trí gây tượng tăng áp suất vị trí tiếp xúc dễ dàng gây vết loét Hiện tượng gọi loét tì đè (pressure ulcers) Khi bệnh nhân bị vết loét thể dễ dàng bị biến chứng khác nhiễm trùng cụ thể nhiễm trùng máu làm cho bệnh bệnh nhân ngày © 2018 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 46 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIƯỜNG Y TẾ ĐA NĂNG CĨ CHỨC NĂNG PHỊNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CHO BỆNH NHÂN nặng thêm [1-5] Ngoài ra, việc nghiên cứu phát triển giường y tế có chức chống loét cho bệnh nhân thực Hầu nghiên cứu phương pháp chống loét cho bệnh nhân chủ yếu tập trung vào việc phát triển loại nệm chống loét [6-9] Chức cân trọng lượng thể người bệnh vấn đề quan trọng cần lưu ý việc điều trị [10-11] Đối với bệnh nhân bị bệnh lý nhẹ cịn có khả vận động việc thực đo cân nặng đơn giản khơng gặp nhiều khó khăn Tuy nhiên, bệnh nhân bị bệnh lý nặng tai biến mạch máu não, bị liệt phần liệt toàn phần, bị bệnh lý cột sống,…thì việc vận động khó khăn Hầu hết bệnh nhân phải nằm chỗ thời gian điều trị dài họ bị loét Việc cần biết trọng lượng thể người bệnh thông số cần thiết việc điều trị xác hiệu cho bệnh nhân Trọng lượng bệnh nhân có liên quan lớn đến liều lượng thuốc cần cung cấp cho bệnh nhân Do đó, việc xác định trọng lượng bệnh nhân giúp ích nhiều việc điều trị hiệu cho bệnh nhân Hiện nay, việc xác định trọng lượng thể bệnh nhân thông thường xác định nhiều phương pháp tùy theo bệnh lý người bệnh đo trực tiếp đo gián tiếp [12-13] Do đó, thấy việc nghiên cứu phát triển loại giường y tế có chức hạn chế loét cân bệnh nhân điều cần thiết để tạo thiết bị y tế phục vụ hiệu cho việc điều trị bệnh nhân Nguyên lý chuyển động giường y tế sử dụng giới thiệu hình bao gồm: nâng hạ đầu, chức đứng, ngồi tư khác nhau, dốc đầu – đứng đầu, nghiêng trái – phải Một số chủng loại giường y tế sử dụng sở y tế, bệnh viện nhà người bệnh phát triển dựa nguyên lý trên, tiêu biểu sau: Hình Một số chức giường y tế © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIƯỜNG Y TẾ ĐA NĂNG CÓ CHỨC NĂNG PHỊNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CHO BỆNH NHÂN 47 Hình Giường y tế công ty Sotec Medical sơ đồ nguyên lý Hình Giường y tế cơng ty Orthos XXI sơ đồ ngun lý Hình Giường y tế công ty Keiling Medical sơ đồ ngun lý Hình Giường có chức cân cơng ty JosonCare Nhìn chung, chủng loại giường hoạt động theo nguyên lý nâng hạ mơ tả hình – có tích hợp thêm chức cân hình Do đó, hướng nghiên cứu đề xuất báo thiết kế, chế tạo điều khiển giường hạn chế lt có tích hợp thêm chức cân để giám sát đo trọng lượng bệnh nhân CÁC CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA GIƯỜNG Y TẾ Các nguyên lý tạo chuyển động mặt giường nghiên cứu cho mặt giường chuyển động êm, có khả nâng phần lưng bệnh nhân không làm trượt bệnh nhân khỏi giường Mặt giường phải thiết kế cho có chuyển động đồng thời sau: Nâng trái – nghiêng trái/nâng phải – nghiêng phải Mặt giường thiết kế gồm nửa có kết cấu lược đan xen với bên mặt giường chịu lực người bệnh nhân © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 48 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIƯỜNG Y TẾ ĐA NĂNG CĨ CHỨC NĂNG PHỊNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CHO BỆNH NHÂN Cụm cân bố trí bề mặt giường vị trí phía chân giường Cụm cân có chức cân tải trọng gián tiếp bệnh nhân đưa xác trọng lượng bệnh nhân 2.1 Kết cấu nghiêng mặt giường Cơ cấu có chức làm nghiêng bề mặt giường giúp cho bệnh nhân lật sang trái lật sang phải Ưu điểm: Trong trình nâng bệnh nhân dễ dàng lật; Sau nâng khơng cịn áp lực mặt giường lưng bệnh nhân; Vị trí bệnh nhân thay đổi sau nâng Nhược điểm: Kết cấu phức tạp; Góc quay tạo nhỏ 80 độ Hình Nguyên lý nghiêng mặt giường 2.2 Cơ cấu nâng hạ mặt giường theo dọc sống lưng Hình Cơ cấu nâng hạ mặt giường theo dọc sống lưng Cơ cấu truyền động có chức truyền chuyển động tịnh tiến – xoay ben nâng nâng mặt giường xoay góc định trước Ưu điểm: Độ cứng vững cao nâng giữ góc nâng; Độ dịch chuyển ben góc xoay vạc giường gần tuyến tính; Nhược điểm: Góc nâng tạo nhỏ 80 độ; Cơ cấu phức tạp Khi lắp ráp cần phải định vị xác thực mối hàn 2.3 Cơ cấu thành giường Hình Cơ cấu thành giường © 2018 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIƯỜNG Y TẾ ĐA NĂNG CĨ CHỨC NĂNG PHỊNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CHO BỆNH NHÂN 49 Cơ cấu thành giường có chức giúp bảo vệ bệnh nhân không cho người bệnh tuột khỏi bề mặt giường Kết cấu thành giường thiết kế cho tiện dụng có khả gấp lại nhanh thuận tiện di chuyển Ưu điểm: Đơn giản; Dễ sử dụng Nhược điểm: Chiếm không gian bên giường không sử dụng; Khi đổi vị trí cần có khơng gian bên hơng giường Hình Vị trí bố trí loadcell để cân bệnh nhân Hình 10 Ngun lý nâng bề mặt giường MƠ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA GIƯỜNG Hình 11 Ngun lý tính toán mối quan hệ độ dịch chuyển ben góc nghiêng bề mặt giường Việc thực mơ giường nhằm mục đích kiểm tra nguyên lý hoạt động kiểm tra việc truyền động cụm, khâu giường Dựa hình 14, mối quan hệ thể công thức (1) x CF 672 2.CF 67.Cos(D D D 7) (1) © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 50 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIƯỜNG Y TẾ ĐA NĂNG CÓ CHỨC NĂNG PHÒNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CHO BỆNH NHÂN Mối quan hệ biễu hình 11 Hình 12 Mối quan hệ độ dịch chuyển ben góc nâng bề mặt giường Phương trình cân lực chuyển động cụm khâu giường thể cơng thức (2) ¦ Fx R13 Cos(J 1) R23 Cos(J 2) R43 Cos(J 3) (2) đƯ Fy Ư M B R13 Sin(J 1) R23 Sin(J 2) R43 Sin(J 3) R13 Sin(J 4) BC R23 Sin(D 9) BD 0 Hình 13 Mối quan hệ lực tác dụng ben góc nghiêng mặt giường Dựa hình 13, thấy lực nâng ben tăng lên (khoảng dịch chuyển ben tăng lên) góc nâng mặt giường tăng Vị trí giới hạn góc nâng tối đa thiết kế giường 70 độ kết mơ nhìn chung phù hợp với kết thiết kế kết cấu khí giường THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN – HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1 Thiết kế hệ thống điện Hệ thống điện hệ thống điều khiển giường y tế có chức hạn chế loét cân bệnh nhân bao gồm hệ thống điện điều khiển hệ thống điện động lực Hệ thống điện động lực dùng cung cấp cho ben nâng bao gồm ben nâng hạ bên mặt giường ben nâng hạ đầu giường Chức nâng hạ đầu giường chức đặc biệt giường hạn chế loét chức giúp ích nhiều trường hợp y bác sỹ cần cấp cứu bệnh nhân đặt nội khí quản cho bệnh nhân Hệ thống điện điều khiển dùng cung cấp cho PLC điều khiển hoạt động cho toàn hệ thống giường hạn chế loét cung cấp điện cho cảm biến, hình hiển thị giao tiếp với người sử dụng (HMI) Ngồi ra, hệ thống điện điều khiển cịn cung cấp nguồn cho encoder để giám sát điều khiển góc nâng xác bề mặt giường, cung cấp cho loadcell đặt góc để cân bề mặt giường © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIƯỜNG Y TẾ ĐA NĂNG CĨ CHỨC NĂNG PHỊNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CHO BỆNH NHÂN 51 a) b) Hình 14 a) Sơ đồ điều khiển tổng quát hệ thống nâng hạ mặt giường b) Sơ đồ module cân giường 4.2 Hệ thống điều khiển Sơ đồ điều khiển tổng quát giường trình bày hình 15 Hình 15 Sơ đồ tổng quát điều khiển Bộ điều khiển chia thành module điều khiển chính: module điều khiển việc nâng hạ mặt giường module cân bệnh nhân Đối với chức nâng hạ giường: điều khiển thiết kế bao gồm 02 chế độ hoạt động chế độ hoạt động tự động hoàn toàn chế độ điều khiển tay Đối với chế độ tự động: bác sỹ người sử dụng nhập vào giá trị góc nghiêng (trái phải) thời gian nghiêng bên Sau hệ thống điều khiển tự động vận hành giường hoạt động tự động theo thông số cài đặt Đối với chế độ điều khiển tay: bác sỹ người sử dụng bấm nút tương ứng để điều khiển việc nâng hạ bên giường đến vị trí mong muốn Đối với chức cân bệnh nhân: hệ thống cân tự động cân bệnh nhân liên tục đưa thông số cân nặng bệnh nhân lên hình hiển thị Điều giúp cho y bác sĩ dễ dàng việc giám sát theo dõi tình trạng cân nặng bệnh nhân 4.3 Giải thuật điều khiển Giải thuật điều khiển tổng quát module nâng giường, module cân giường giải thuật điều khiển tương ứng với chế độ điều khiển tay điều khiển tự động thể hình 16a, 16b 17a, 17b © 2018 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 52 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIƯỜNG Y TẾ ĐA NĂNG CĨ CHỨC NĂNG PHỊNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CHO BỆNH NHÂN Start Start Chương trình đo khối lượng Sai Sai Cấp nguồn cho toàn mạch? Đúng Đúng Đúng Thay đổi giá trị OFFSET Đưa giường trạng thái bình thường Cài đặt giá trị OFFSET Sai Chọn chế độ hình HMI Đúng Thay đổi giá trị ORIGINAL WEIGHT Đúng Đúng Sai Bằng tay Chọn chế độ tay Hiển thị giá trị PRESENT WEIGHT, WEIGHT CHANGE Sai Sai Đúng Đúng Chọn chế độ tự động Tự động Sai Sai Sai Sai Cài đặt giá trị ORGINAL WEIGHT Đúng WEIGHT CHANGE > PRESET WEIGHT Ngưng cấp nguồn cho toàn mạch? Báo Động Sai Đúng Đúng End End Return a) b) Hình 16 a) Giải thuật điều khiển tổng quát b) Giải thuật điều khiển cân bệnh nhân Start Start Đúng Đúng Góc giường phải > 10 độ Nâng trái Sai Góc giường trái < 10 độ Sai Đúng Đúng Nhập vào giá trị góc thời gian mong muốn Nâng Ben trái Sai Đưa giường trạng thái bình thường Góc giường trái = lớn Sai Sai Nâng Ben trái Nâng Ben trái Đúng Hạ trái Góc giường trái = độ Sai Góc giường phải < 10 độ Nâng Ben phải Đúng Góc giường phải = lớn Sai Sai Góc giường phải = độ Ngừng nâng Ben phải Đưa giường trạng thái bình thường Timer đếm C phút Sai Góc giường phải = cài đặt Đúng Ngừng nâng Ben phải Timer đếm B phút Sai Nâng Ben phải Hạ phải Đúng Đúng Nâng Ben phải Đúng Góc giường phải = 10 độ Sai Sai Sai Ngừng nâng Ben trái Sai Nâng Ben phải Đúng Góc giường trái > 10 độ Đúng Timer đếm A phút Hạ Ben trái Đúng Nâng phải Góc giường trái = cài đặt Sai Nâng Ben trái Góc giường trái = 10 độ Hạ Ben phải Góc giường phải = độ Hạ Ben trái Góc giường trái = độ Đúng Ngừng nâng Ben trái Sai Hạ Ben phải Đúng Ngừng hạ Ben phải Đúng Sai Chuyển chế độ Đúng Ngừng hạ Ben trái Đúng Timer đếm C phút Return Hình 17 a) Giải thuật điều khiển tay b) Giải thuật điều khiển tự động © 2018 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIƯỜNG Y TẾ ĐA NĂNG CĨ CHỨC NĂNG PHỊNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CHO BỆNH NHÂN 53 CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM Hiện tại, giường y tế chế tạo thực nghiệm giường thử nghiệm lâm sàng bệnh viện Thống Nhất thành phố Hồ Chí Minh với kết ban đầu đạt hiệu tốt từ phản hồi đơn vị sử dụng Hình 18 Giường y tế hồn chỉnh Hình 19 Hình ảnh thử nghiệm lâm sàng giường y tế Khoa Hồi Sức Tích Cực (ICU) Bệnh viện Thống Nhất – Thành phố Hồ Chí Minh KẾT LUẬN Nhìn chung, nhóm nghiên cứu thực việc thiết kế chế tạo thử nghiệm giường y tế đa có chức như: (1) nghiêng trái, nghiêng phải để hạn chế loét cho bệnh nhân; (2) cân trọng lượng người bệnh Hiện tại, nhóm nghiên cứu thu nhận ý kiến đóng góp chun mơn từ việc thử nghiệm lâm sàng bệnh viện để từ có sở cho việc hiệu chỉnh thiết kế phần khí phần điều © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 54 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIƯỜNG Y TẾ ĐA NĂNG CĨ CHỨC NĂNG PHỊNG NGỪA VÀ ĐIỀU TRỊ CHO BỆNH NHÂN khiển nhằm mục đích giúp cho giường hoạt động tốt đáp ứng nhu cầu hỗ trợ điều trị tốt cho bệnh nhân LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Sở Khoa học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh khuôn khổ đề tài theo hợp đồng số 159/2016/HĐ-SKHCN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Hồng Văn Quang, Lt tì đè người cao tuổi, Khoa Hồi sức tích cực, Bệnh viện Thống Nhất thành phố Hồ Chí Minh, 2016 [2] PGS.TS.BS Đinh Văn Hân, Những vùng hay bị loét tì đè, Tổ chức liền vết thương, 2015 [3] Nacurgo, Loét tì đè gì, nguyên nhân phân loại cấp độ loét (http://nacurgo.com/vi/loet-da-do-liet-namlau.nd/loet-ty-de-la-gi-nguyen-nhan-va-phan-loai-cap-do-loet.html) [4] DANIELLE HAAK, PRESSURE ULCER: DEFINITION, STAGES & TREATMENT, HUMAN ANATOMY & PHYSIOLOGY: HELP AND REVIEW, 2015 [5] Karoon Agrawal, Neha Chauhan, Pressure ulcers: back to the basic, Indian Journal of Plastic Surgery, 45(2): 244–254, 2012 [6] Anthony Michael Turo, Kaitlyn Beth Churchman, Matthew John Garrera, Brandon Andrew Negri, System for relieving pressure sores and methods therefor, US Patent No 2011/0239370 A1, 2016 [7] Michael Dennis, Anti-Decubitus ulcer matress overlay system with selective elevation structure, US Patent No 2015/0026894 A1, 2015 [8] Elly Hann, Devices for prevention of pressure ulcers, US Patent No 8011041 B2, 2011 [9] Robert C.Kohnle, Matress for minimizing decubitus ulcers, US Patent No 6058851, 2000 [10] Việt Trinh, Tầm quan trọng việc kiểm soát cân nặng bệnh tiểu đường, Tổ chức HelloBacsi, 2018 [11] Liz Evans, Carolyn Best, Accurate assesment of patient weight, Nursing time, 110-12, 12-14, 2014 [12] NGUYỄN THỊ THỦY, KHẢO SÁT ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐO CÁC THÀNH PHẦN CƠ THỂ (BCM) TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG KHÔ Ở BỆNH NHÂN CHẠY THẬN NHÂN TẠO CHU KỲ, HEALTH & MEDICINE, 2015 [13] William H.Dietz, Scott Kahan, Cristy Gallaghe, Christine Petrin, Kaushika Prakash, Gina Mangiaracina, Melissa Warren, Sarah Slotnick, Why weight? A guide to discussing obesity & health with your patients, Stop Obesity Alliance, 2014 Ngày nhận bài: 22/04/2018 Ngày chấp nhận đăng: 23/05/2018 © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ... cho tiện dụng có khả gấp lại nhanh thuận tiện di chuyển Ưu điểm: Đơn giản; Dễ sử dụng Nhược điểm: Chi? ??m không gian bên giường khơng sử dụng; Khi đổi vị trí cần có khơng gian bên hơng giường Hình... điều khiển tổng quát giường trình bày hình 15 Hình 15 Sơ đồ tổng quát điều khiển Bộ điều khiển chia thành module điều khiển chính: module điều khiển việc nâng hạ mặt giường module cân bệnh nhân