Nghiên cứu thiết kế mạch đo acid uric của cơ thể người dùng phương pháp không xâm lấn

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MẠCH ĐO ACID URIC CỦA CƠ THỂ NGƯỜI DÙNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG XÂM LẤN Ngành Kỹ thuật y sinh Giảng viên hướng dẫn: TS Dương Trọng Lượng Chữ ký GVHD Khoa: Điện tử Học viên thực hiện: Lê Hồng Thái Khóa: CH-2020B Lớp : Kỹ thuật điện tử HÀ NỘI - 2022 20202313M ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MẠCH ĐO ACID URIC CỦA CƠ THỂ NGƯỜI DÙNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG XÂM LẤN Ngành Kỹ thuật y sinh Giảng viên hướng dẫn: TS Dương Trọng Lượng Chữ ký GVHD Khoa: Điện tử Học viên thực hiện: Lê Hồng Thái Khóa: CH-2020B Lớp : Kỹ thuật điện tử HÀ NỘI - 2022 ii 20202313M CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Lê Hồng Thái Đề tài luận văn: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MẠCH ĐO ACID URIC CỦA CƠ THỂ NGƯỜI DÙNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG XÂM LẤN Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số HV: 20202313M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 29/12/2022 với nội dung sau: – – – – – Đã rà soát chỉnh sửa lỗi tả Đã chỉnh sửa cấu trúc tài liệu tham khảo Đã chỉnh sửa hình ảnh sơ đồ thuật toán trang 39 Đã chỉnh sửa giá trị bước sóng ánh sáng sử dụng nghiên cứu Đã chỉnh sửa sai số theo đồ thị phép đo Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG iii ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MẠCH ĐO ACID URIC CỦA CƠ THỂ NGƯỜI DÙNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG XÂM LẤN Giảng viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên iv LỜI CẢM ƠN Đến luận văn tốt nghiệp thạc sỹ hồn thành Mặc dù q trình học tập làm luận văn tránh khỏi khó khăn định cố gắng, nỗ lực thân cộng với cổ vũ động viên gia đình nên cuối tơi hồn thành khóa học hồn thành luận văn thạc sỹ Trước tiên, xin chân thành cảm ơn người thân gia đình chỗ dựa tinh thần, tạo động lực lớn cho tơi q trình học tập làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Dương Trọng Lượng hướng dẫn bảo tận tình tơi q trình làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tới thầy cô môn CNĐT & Kỹ thuật y sinh – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội trang bị cho kiến thức chuyên môn thuộc lĩnh vực kỹ thuật y sinh Tôi xin chân thành cảm ơn tới thầy phòng Lab chuyên ngành kỹ thuật y sinh, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hỗ trợ, tạo điều kiện cho thiết kế, thử nghiệm sản phẩm Tôi xin chân thành cảm ơn tới lãnh đạo Khoa Điện tử, Trường Điện – Điện tử, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tơi có môi trường học tập nghiên cứu Học viên Lê Hồng Thái v TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Ngày nay, nhu cầu chế độ ăn uống người ngày đầy đủ, chí dư thừa chất dẫn tới tượng rối loạn chuyển hóa lượng thể người, với lối sống đại với thói quen khơng tốt làm gia tăng bệnh lý bệnh gout, tiểu đường, cao huyết áp, béo phì,… Với phát triển khoa học công nghệ y học, nhu cầu việc phát sớm, hiệu bệnh lý ngày cao Vì vậy, phương pháp khám sàng lọc, chẩn đoán bệnh sớm, nhanh hiệu mối quan tâm hàng đầu nhằm phục vụ nhu cầu chăm sóc sức khỏe người Trong phương pháp phải kể đến phương pháp đo lường không xâm lấn số thể người có số lượng acid uric Đây số liên quan tới bệnh gout Đề tài luận văn “Nghiên cứu, thiết kế mạch đo acid uric thể người dùng phương pháp khơng xâm lấn” Mục tiêu tác giả luận văn thiết kế mạch đo số acid uric thể người dùng phương pháp không xấm lấn, dùng ánh sáng cận hồng ngoại Kết nghiên cứu mạch cứng đo lường thử nghiệm số acid uric dựa liệu pháp sử dụng dung dịch acid uric tiến tới đo thử nghiệm thể người tình nguyện Nội dung luận văn bao gồm có 03 Chương: • Chương 1: Mở đầu Trong chương này, tác giả trình bày lý lựa chọn đề tài, mục tiêu đạt được, số phương pháp đo nồng độ acid uric máu • Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương tác giả trình bày sơ lược lý thuyết ánh sáng hồng ngoại gần, phương pháp đo số acid uric dùng ánh sáng hồng ngoại gần • Chương 3: Thiết kế mạch đo acid uric không xâm lấn Trong chương này, tác giả trình bày thiết kế mạch đo acid uric không xâm lấn, kết thử nghiệm bàn luận HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên vi MỤC LỤC DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ix DANH MỤC HÌNH VẼ x DANH MỤC BẢNG BIỂU xi MỞ ĐẦU CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu phạm vi đề tài 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.2 Đối tượng nghiên cứu 1.2.3 Phạm vi đề tài 1.3 Ý nghĩa đề tài 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Kết dự kiến 1.6 Kết luận chương CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm acid uric 2.2 Thuộc tính acid uric 2.2.1 Quá trình tổng hợp acid uric 2.2.2 Nguồn gốc acid uric thể 2.2.3 Phân loại acid uric 2.3 Mức độ, giới hạn acid uric thể người lớn 2.4 Ảnh hưởng acid uric tới sức khỏe người 10 2.4.1 Nồng độ acid uric máu cao bình thường 10 2.4.2 Nồng độ acid uric máu thấp bình thường 14 2.5 Phương pháp đo số acid uric thể người dùng phương pháp xâm lấn… 14 2.6 Phương pháp đo số acid uric thể người dùng phương pháp không xâm lấn 16 2.6.1 Phương pháp xét nghiệm nước tiểu 16 vii 2.6.2 Phương pháp chụp cắt lớp vi tính lượng kép dựa CT scan không xâm lấn (DECT) 17 2.6.3 Phương pháp xác định nồng độ acid uric nước bọt người 18 2.6.4 Phương pháp đo nồng độ acid uric sử dụng phương pháp đo quang phổ cận hồng ngoại 19 2.7 Kết luận chương 22 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH ĐO CHỈ SỐ ACID URIC 23 3.1 Mục đích yêu cầu 23 3.2 Sơ đồ khối tổng quát module mạch 23 3.3 Sơ đồ mạch nguyên lý 25 3.3.1 Khối nguồn 25 3.3.2 Khối cảm biến 27 3.3.3 Khối lọc khuếch đại tín hiệu 31 3.3.4 Khối điều khiển ADC 32 3.3.5 Khối hiển thị 35 3.3.6 Khối lưu trữ kết 36 3.4 Thiết kế chương trình 37 3.5 Thiết kế mạch 40 3.6 Thử nghiệm, kết bàn luận 42 3.6.1 Thử nghiệm 43 3.6.2 Kết bàn luận 48 3.7 Hướng phát triển đề tài 52 3.8 Kết luận chương 53 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 viii DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ (Tiếng Anh) Chữ viết đầy đủ (Tiếng Việt) AC Alternating Current Dòng điện xoay chiều DC Direct Current Dòng điện chiều LED Light Emitting Diode Điốt phát quang IR Infrared Radiation Tia hồng ngoại LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng IDE Integrated Development Environment Mơi trường tích hợp dùng để viết code để phát triển ứng dụng CT Computerized Tomography Chụp cắt lớp vi tính DECT Dual Energy Computed Tomography Chụp cắt lớp vi tính hai mức lượng TIA Transimpedance Amplifiers Bộ khuếch đại trở kháng SD Secure Digital Thẻ nhớ SD ADC Analog to Digital Converter Bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số MCU Micro Controller Unit Bộ vi điều khiển NIRS Near-infrared spectroscopy Quang phổ cận hồng ngoại ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Cấu tạo phân tử acid uric [3] Hình 2.2 Quá trình tổng hợp acid uric [5] Hình 2.3 Ảnh hưởng nồng độ acid uric cao lên quan thể [5] 10 Hình 2.4 Tinh thể acid uric lắng đọng khớp xương bệnh nhân gout [7] 11 Hình 2.5 Tăng nồng độ acid uric gây sỏi thận [7] 12 Hình 2.6 Những thực phẩm giàu purin 13 Hình 2.7 Lấy mẫu máu xét nghiệm acid uric [8] 15 Hình 2.8 Hình ảnh kết DETC cho thấy lắng đọng urat đầu ngón chân [18] 17 Hình 2.9 Sơ đồ phương pháp quang phổ cận hồng ngoại [26] 21 Hình 3.1 Sơ đồ khối mạch đo số acid uric 24 Hình 3.2 Sử dụng PIN 9V làm nguồn cấp cho mạch 25 Hình 3.3 Sơ đồ mạch nguyên lý khối nguồn 26 Hình 3.4 Phổ điện từ, hay gọi quang phổ, dải tất tần số có xạ điện từ [25] 27 Hình 3.5 Phổ cận hồng ngoại acid uric cholesterol [26] 27 Hình 3.6 Photodiode thu ánh sáng (trái) LED phát ánh sáng cận hồng ngoại (phải) [27,28] 28 Hình 3.7 Sơ đồ thiết kế khối cảm biến 29 Hình 3.8 Mạch nguyên lý LED nguồn phát ánh sáng cận hồng ngoại 30 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý mạch thu ánh sáng dùng photodiode 31 Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý mạch lọc khuếch đại tín hiệu 32 Hình 3.11 Arduino Uno R3 33 Hình 3.12 Sơ đồ chân Arduino Uno R3 34 Hình 3.13 Sơ đồ chân LCD 1602 36 Hình 3.14 Module ghi đọc thẻ SD 37 Hình 3.15 Giao diện phần mềm Arduino IDE 37 Hình 3.16 Kết nối board mạch Arduino với máy tính 38 Hình 3.17 Sơ đồ thuật tốn chương trình đo nồng độ acid uric 39 Hình 3.18 Sơ đồ mạch nguyên lý đo thiết kế phần mềm Altium 40 Hình 3.19 Thiết kế mơ mạch in phần mềm Altium 41 Hình 3.20 Hình ảnh thực tế sau hoàn thành thiết kế mạch đo 41 Hình 3.21 Dung dịch acid uric dùng thử nghiệm 43 Hình 3.22 Q trình pha lỗng dung dịch acid uric 45 Hình 3.23 Quá trình hiệu chuẩn mạch đo 45 Hình 3.24 Thử nghiệm đo nồng độ dung dịch acid uric cuvet 46 Hình 3.25 Hộp kín đen ngăn cho ánh sáng từ bên ngồi mơi trường lọt vào cảm biến 47 Hình 3.26 Kết lưu trữ thẻ SD dạng file text 47 Hình 3.27 Độ hấp thụ acid uric thay đổi theo nồng độ 50 Hình 3.28 Thay đổi nồng độ acid uric theo điện áp 51 x Pha loãng dung dịch acid uric ban đầu cách thêm nước cất tinh khiết dùng y tế (nước cất pha tiêm), nước cất lấy từ ống bơm kim tiêm với thể tích tính tốn trình bày phần cho vào cuvet chứa dung dịch acid uric ban đầu (Hình 3.22) Hình 3.22 Quá trình pha loãng dung dịch acid uric Trước đo độ hấp thụ dung dịch acid uric, cảm biến cần hiệu chuẩn Giai đoạn hiệu chuẩn bao gồm hai bước (Hình 3.23): – Bước 1: cấp nguồn cho mạch khơng đặt thứ vào cảm biến (giữa LED nguồn sáng photodiode), lúc khơng khí (khơng có mẫu) sử dụng để đo mức lượng hồng ngoại tối đa phát Hình 3.23 Quá trình hiệu chuẩn mạch đo 45 – Bước 2: đặt cuvet không chứa mẫu thử vào cảm biến để đo mức lượng hồng ngoại phát Giá trị so sánh với liệu đo từ bước giai đoạn hiệu chuẩn Sau đó, lượng hấp thụ cuvet tính tốn cách lấy hiệu kết từ bước bước 2, giá trị hấp thụ cuvet trừ vào tổng lượng hấp thụ cuvet chứa dung dịch acid uric để tách riêng giá trị hấp thụ dung dịch acid uric Q trình đo tiến hành với hai bước sóng ánh sáng cận hồng ngoại 1550nm 1620nm, đồng thời tiến hành với dung dịch có nồng độ khác Dựa liệu độ hấp thụ ánh sáng, thông tin nồng độ acid uric chiết xuất cách sử dụng đặc tính quang phổ acid uric Điều để xác minh làm thông tin nồng độ acid uric trích xuất với có mặt phân tử gây nhiễu khác hỗn hợp dung dịch Hình 3.24 Thử nghiệm đo nồng độ dung dịch acid uric cuvet Trong trình đo cần lưu ý tránh để ánh sáng từ bên ngồi mơi trường (đèn điện, ánh sáng mặt trời) lọt vào cảm biến Để kết xác photodiode nhận ánh sáng từ LED nguồn sáng truyền qua cuvet đến Cho nên tác giả thiết kế hộp đen kín để đặt cuvet vào nhằm tránh ánh sáng từ bên gây sai lệch kết đo 46 Trong trình đo với nồng độ cần tiến hành đo lấy giá trị kết nhiều lần lấy trung bình để làm giảm sai số phép đo Các kết lưu trữ thẻ SD (Hình 3.26) lấy đưa vào máy tính sau thử nghiệm xong Dữ liệu đo dùng để phân tích, vẽ biểu đồ máy tính phần mềm xử lý liệu Hình 3.25 Hộp kín đen ngăn cho ánh sáng từ bên ngồi mơi trường lọt vào cảm biến Hình 3.26 Kết lưu trữ thẻ SD dạng file text 47 3.6.2 Kết bàn luận Trước tiến hành đo cần phải hiệu chỉnh cảm biến thơng qua bước (Hình 3.23) Q trình hiệu chỉnh chỉnh sửa sai sót mạch nhằm đạt độ xác độ tin cậy cần thiết phép đo nồng độ acid uric Kết hiệu chỉnh cho ta thấy độ hấp thụ cuvet bước sóng 1550nm 1620nm (Bảng 3.2), thấy độ hấp thụ cuvet nhỏ loại cuvet chuyên dùng máy quang phổ làm vật liệu hấp thụ ánh sáng cận hồng ngoại Việc tìm độ hấp thụ cuvet giúp kết phép đo nồng độ acid uric xác khách quan Bảng 3.2 Kết hiệu chuẩn mạch đo nồng độ acid uric Bước sóng λ (nm) Điện áp V o không bật LED nguồn sáng (V) Điện áp V khơngkkhí khơng khí cảm biến (V) Điện áp V cuvet đặt cuvet cảm biến (V) Độ hấp thụ A cuvet 1550 0,461 3,494 3,293 0,02978 1620 0,461 3,309 3,172 0,02141 Sau chình hiệu chuẩn mạch đo tiến hành xong, lưu lại giá trị hấp thụ cuvet tiến hành xác định độ hấp thụ dung dịch acid uric với nồng độ khác hai bước sóng 1550nm 1620nm Các kết lưu lại thẻ nhớ SD xử lý kết phần mềm Microsoft Excel Kết thử nghiệm cho Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.3 Kết đo độ hấp thụ acid uric bước sóng 1550nm Nồng độ dung dịch acid uric (mg/dl) Điện áp V o không bật LED nguồn sáng (V) Điện áp V không khí khơng khí cảm biến (V) Điện áp V cuvet đặt cuvet cảm biến (V) Độ hấp thụ tổng A tổng (cuvet + acid uric) Độ hấp thụ acid uric A acid uric 0,394 2,781 1,535 0,32057 0,29079 0,490 2,750 1,417 0,38703 0,35725 0,461 2,724 1,339 0,41119 0,38141 0,478 2,698 1,327 0,41745 0,38766 48 0,493 2,787 1,311 0,44784 0,41806 Bảng 3.4 Kết đo độ hấp thụ acid uric bước sóng 1620nm Nồng độ dung dịch acid uric (mg/dl) Điện áp V o không bật LED nguồn sáng (V) Điện áp V khơnglkhí khơng khí cảm biến (V) Điện áp V cuvet đặt cuvet cảm biến (V) Độ hấp thụ tổng A tổng (cuvet + acid uric) Độ hấp thụ acid uric A acid uric 0,384 2,654 1,484 0,31463 0,29322 0,490 2,709 1,445 0,36615 0,34474 0,461 2,718 1,305 0,42719 0,40578 0,478 2,737 1,302 0,43799 0,41658 0,493 2,685 1,284 0,44266 0,42125 Hình 3.27 cho thấy gia tăng hấp thụ ánh sáng nồng độ acid uric tăng bước sóng khác Cụ thể, nồng độ tăng từ 2mg/dl đến 6mg/dl độ hấp thụ tăng theo từ 0,29 đến 0,41 bước sóng 1550nm từ 0,29 đến 0,42 bước sóng 1620nm Độ hấp thụ bước sóng 1620nm cao đáng kể so với bước sóng 1550nm, điều phản ánh theo biểu đồ hấp thụ ánh sáng cận hồng ngoại acid uric (Hình 3.5) Dựa định luật Beer-Lambert, mối quan hệ tuyến tính mong đợi hấp thụ ánh sáng nồng độ chất tan Hình 3.27 cho thấy mối quan hệ 49 Hình 3.27 Độ hấp thụ acid uric thay đổi theo nồng độ Từ định luật Beer nhận thấy quan hệ nồng độ dung dịch độ hấp thụ ánh sáng quan hệ tuyến tính [21] Vì vậy, việc tìm nồng độ dung dịch độ hấp thụ ánh sáng sử dụng hồi quy tuyến tính [28] Trong thống kê, hồi quy tuyến tính phương pháp mơ hình hóa mối quan hệ biến phụ thuộc vô hướng Y nhiều biến giải thích (hoặc biến độc lập) ký hiệu X Y=a.X + b (3.10) Trong thử nghiệm sử dụng hồi quy tuyến tính, (3.10) sử dụng để tìm nồng độ chưa biết dung dịch Y nồng độ dung dịch (mg/dl) X độ hấp thụ ánh sáng điện áp cảm biến (mV) Trong (3.10), a giá trị không đổi X trục Y b hệ số góc [28] 50 Hình 3.28 Thay đổi nồng độ acid uric theo điện áp Từ kết thử nghiệm, ta rút phương trình thể mối liên hệ nồng độ acid uric (Y) biên độ tín hiệu cảm biến (X) có dạng: Y= –0,0157×X + 25,353 (mg/dl) (3.11) Sai số tương đối theo đồ thị phép đo nồng độ acid uric c (mg/dl) tính theo cơng thức (3.12) cho biết chất lượng phép đo: 𝛿𝛿𝑐𝑐 = |𝑐𝑐𝑡𝑡í𝑛𝑛ℎ 𝑡𝑡𝑡𝑡á𝑛𝑛 − 𝑐𝑐𝑡𝑡ℎự𝑐𝑐 | 𝛥𝛥𝛥𝛥 = |𝑐𝑐 | |𝑐𝑐𝑡𝑡ℎự𝑐𝑐 | (%) (3.12) Kết tính tốn từ phương trình mối liên hệ sai số theo đồ thị phép đo thể Bảng 3.5 Bảng 3.5 So sánh giá trị nồng độ thực giá trị tính tốn từ phương trình bước sóng 1620nm Nồng độ acid uric thực (mg/dl) Giá trị điện áp trung bình đo 10 lần Giá trị nồng độ chuyển đổi từ giá trị điện áp (mg/dl) (mV) Sai số tương đối theo đồ thị phép đo δ (%) 2,000 1479 2,133 6,635 3,000 1438 2,776 7,453 51 4,000 1298 4,974 24,360 5,000 1271 5,398 7,966 6,000 1265 5,493 8,458 Thông qua thử nghiệm, với nồng độ từ 2mg/dl đến 6mg/dl nồng độ acid uric điện áp đo có mối quan hệ tuyến tính Như thể phương trình (3.11) Tuy nhiên nồng độ acid uric đạt 7,5 mg/dl trở lên, thay đổi điện áp đo khơng cịn thể mối quan hệ tuyến tính với nồng độ mà bắt đầu bão hịa Điều có nghĩa dung dịch acid uric đạt độ hịa tan tối đa sau bắt đầu hình thành kết tủa [12] Một acid uric kết tủa có khả hình thành tinh thể lắng đọng lời giải thích khác bệnh nhân có nồng độ acid uric máu cao có xu hướng hình thành bệnh khớp gout nhiều [13] Trong thử nghiệm đề tài, tác giả chưa thể thử nghiệm với dung dịch acid uric có nồng độ cao để kiểm chứng điều Dựa liệu đo lường thử nghiệm mà tác giả đưa ra, khẳng định kỹ thuật dựa nguyên lý tương tự đề tài áp dụng cho mẫu máu thực tế, mẫu nước bọt mẫu nước tiểu, từ xác định nồng độ acid uric phương pháp không xâm lấn Tuy nhiên, sai số phép đo cao, cần phải phát triển triển khai phần cứng để cải thiện độ xác Với kết đạt được, đạt nhiều mục tiêu việc đo nồng độ acid uric không xâm lấn tương lai gần Mặt khác, công nghệ nhạy cảm với can thiệp số hợp chất sinh học, dao động nhiệt độ thay đổi áp suất Hơn nữa, ánh sáng cận hồng ngoại truyền qua mơi trường dày đặc, tín hiệu quang âm bị ảnh hưởng tượng tán xạ, gây hiệu ứng bất lợi tương tự quang phổ NIR Một nhược điểm khác thiết bị ứng dụng công nghệ thiết bị đo đắt tiền nhạy cảm với thông số môi trường 3.7 Hướng phát triển đề tài Để đề tài ứng dụng thực tế giai đoạn bắt đầu thêm nhiều chất gây nhiễu vào mẫu thử mơ hình xun da [15] nhiều phân tử gây nhiễu giống môi trường máu Mơ hình xun da đặt thách thức lớn đặc tính quang học thay đổi nhiều tùy thuộc vào màu da, độ dày bề mặt da độ tuổi người đo [16] Việc thêm nhiều chất can thiệp sinh học tạo độ phi tuyến tính cao hơn, lúc phương trình liên hệ dạng tuyến tính khơng cịn xác lúc 52 cần kỹ thuật hiệu chuẩn tiên tiến kết hợp với công nghệ xử lý liệu để đưa mối liên hệ xác Các đặc tính da đặc tính quang học [17] nghiên cứu rộng rãi mơ hình phù hợp phát triển dựa mơ hình đo ống cuvet mà nghiên cứu làm Ngồi nghiên cứu với mơ hình xun da, áp dụng mơ hình đề tài với mẫu thử nước tiểu nước bọt Tuy nhiên, với nước tiểu có chứa nhiều chất khác ảnh hưởng đến độ hấp thụ tổng dung dịch dẫn đến kết phép đo nhiều nồng độ acid uric, với nước bọt có chứa hàm lượng nhỏ acid uric, nồng độ không cao dẫn đến khó phân biệt mức nồng độ khác dùng mẫu thử nước bọt Để đề tài đưa vào thực tiễn cần thêm nghiên cứu khảo sát độ hấp thụ chất có máu, nước tiểu hay nước bọt từ tìm bước sóng đặc trưng cho hấp thụ acid uric, cho phương pháp đo xác nồng độ acid uric thể người không xâm lấn Trong tương lai, tác giả mong muốn đề tài nghiên cứu cải tiến tiếp, tăng độ xác giảm thời gian đo Giảm kích thước tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm để đưa sản phẩm thử nghiệm rộng rãi Ngồi ra, đề tài nghiên cứu thêm theo hướng sau: – Cải thiện độ xác mạch, gửi liệu kết lên website ứng dụng điện thoại để tiện theo dõi – Kết hợp thông số khác tuổi, giới tính, cân nặng để tìm mối liên hệ thông số thể với nồng độ acid uric – Đánh giá tối ưu chi phí sản xuất thiết bị với linh kiện có độ xác tốt, giá thành tốt – Tối ưu kích thước thiết bị với linh kiện nhỏ gọn thiết kế phù hợp Đề tài hi vọng tiếp tục phát triển tiếp tục thiết bị ứng dụng đo nồng độ acid uric để thiết bị ứng dụng thương mại hố tương lai Đóng góp phần vào việc kiểm sốt điều trị bệnh gout nói riêng kiểm soát số acid uric sức khoẻ cá nhân nói chung 3.8 Kết luận chương Trong chương này, tác giả trình bày sơ đồ khối, thiết kế cho khối quy trình thiết kế mạch Tác giả trình bày trình thử nghiệm với mạch đo vừa thiết kế, trình thay đổi nồng độ dung dịch acid uric xử lý kết thu Sau kết nối tiến hành cấp nguồn chạy thử, mạch hoạt động thị kết điện áp cảm biến Kết nồng độ thu tử mạch cần hiệu chỉnh sai số 53 lớn, tác giả tiến hành thử nghiệm với nhiều nồng độ khác để đánh giá mạch đo toàn diện Một cảm biến không xâm lấn dựa ánh sáng cận hồng ngoại để theo dõi nồng độ acid uric phát triển đề tài Mạch có kích thước nhỏ gọn, di động, chi phí thấp, độ xác tương đối đặc biệt khả đo không xâm lấn cảm biến giúp mạch thiết kế có giá phải tiện lợi để ngăn ngừa biến chứng liên quan đến tăng acid uric máu Độ xác cảm biến bị giới hạn độ xác LED phát hồng ngoại, photodiode khối điều khiển Tuy nhiên, mộ thiết kế mạch linh hoạt, cách thay đổi bước sóng (thay đổi nguồn sáng IR LED), cảm biến có khả theo dõi nhiều mẫu sinh học đáng quan tâm khác 54 KẾT LUẬN Ở nghiên cứu này, luận văn tình bày tồn lý thuyết liên quan, phương thức thực hiện, trình thực thiết kế mạch đo kết thử nghiệm đạt Đây đề tài vô hữu ích có tính ứng dụng cao, nhiên lượng công việc cần thực nhiều từ thiết kế mạch điện tử, lập trình phần cứng đến thiết kế thử nghiệm đo đạc kết Tác giả thực nghiêm túc đạt số mục tiêu đề nghiên cứu lần Với kết sau: • Mạch đo có kích thước tương đối nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng cần đặt cuvet vào cảm biến ấn nút đo, có độ xác cao, giá thành sản phẩm phải (nếu sản xuất với số lượng lớn giảm giá thành nhiều hơn) • Các tiêu thông số kĩ thuật đáp ứng so với yêu cầu đề ban đầu như: Kiểu đo: không xâm lấn (đo cuvet); Thời gian cho kết quả: 10-15s; Kiểu thiết bị: cầm tay; Màn hình hiển thị: hiển thị kết lên LCD, lưu trữ liệu vào thẻ SD; Nguồn: Pin 9V; Điều kiện vận hành: nhiệt độ từ 10°C ~ 45°C Tuy nhiên, với lực hạn chế, thời gian chuyên môn đa dạng nên kết nghiên cứu số thiếu sót, như: • Chưa thể thực đo người để kiểm chứng độ xác sản phẩm cách khách quan • Trên thị trường có khơng nhiều sản phẩm đo nồng độ acid uric mẫu thử, số hãng có máy phân tích giá thành đắt đỏ, tác giả chưa thể so sánh, đánh giá sản phẩm tác giả với thiết bị đo nồng độ chất lượng cao thị trường • Chưa thử nghiệm với dung dịch có nồng độ acid uric cao 6mg/dl nhà sản xuất hóa chất có sản phẩm dung dịch acid uric với nồng độ cao • Độ xác mạch chưa đáp ứng yêu cầu đề (yêu cầu đề 80%) • Thiết kế vỏ ngồi mạch đo cịn thơ sơ, giản lược, kích thước chưa nhỏ gọn thiết bị thương mại Với lực hạn chế, thời gian kinh phí chưa cho phép nên nghiên cứu dừng mức độ thử nghiệm từ vật liệu chế tạo khối cảm biến, mạch điều khiển mẫu thử cần cho tiến hành thử nghiệm Tôi mong muốn vấn đề nghiên cứu sâu kĩ lưỡng để có thêm thành tựu đề tài đo nồng độ acid uric không xâm lấn thể người cần thiết sống 55 Với việc thiết kế nguyên mẫu nghiên cứu này, tham khảo tính ứng dụng thực tiễn thiết bị, sản phẩm nghiên cứu thiết kế tiếp tục phát triển theo hướng sau: • Cải thiện độ xác mạch, gửi liệu kết lên website ứng dụng điện thoại để tiện theo dõi • Kết hợp thơng số khác tuổi, giới tính, cân nặng để tìm mối liên hệ thông số thể với nồng độ acid uric • Đánh giá tối ưu chi phí sản xuất thiết bị với linh kiện có độ xác tốt, giá thành tốt • Tối ưu kích thước thiết bị với linh kiện nhỏ gọn thiết kế phù hợp Đề tài nghiên cứu đo nồng độ acid uric không xâm lấn thiết thực Tuy nhiên so với yêu cầu thực tế đề tài khả phát triển mà tơi làm khơng lớn Tuy vậy, qua đề tài hi vọng giúp ích cho nghiên cứu tương lai muốn tìm hiểu phát triển thêm đề tài Mặc dù kiến thức giới hạn tơi sẵn lịng trao đổi thêm với người quan tâm quan tâm đến đề tài Tôi hi vọng đề tài nghiên cứu sâu để nghiên cứu góp phần hữu ích cho sống đem lại thiết bị đo nồng độ acid uric không xâm lấn có tính ứng dụng phổ cập cộng đồng Đề tài nghiên cứu đo nồng độ acid uric khơng xâm lấn vơ hữu ích thiết thực Một thiết bị đo nồng độ acid uric không xâm lấn, có khả theo dõi liên tục nồng độ acid uric có ý nghĩa vơ to lớn bệnh nhân mắc bệnh gout nói riêng sức khỏe người nói chung Một lần nữa, tơi xin chân thành cảm ơn TS Dương Trọng Lượng tận tình giúp đỡ tơi nghiên cứu 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://benhviendakhoatinhhaiduong.vn/tai-lieu-chuyen-mon/cap-nhat-chan-doan-vadieu-tri-benh-gut/144-54-211.aspx, truy truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [2] https://luanvanyhoc.com/nghien-cuu-doc-tinh-va-tac-dung-dieu-tri-benh-gut-mantinh-cua-vien-nang-cung-tam-dieu-gia-vi-tren-thuc-nghiem-va-lam-sang/, truy truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [3] https://vi.wikipedia.org/wiki/Acid_uric/, truy truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [4] https://tamanhhospital.vn/benh-gout/, truy truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [5] Tạ Đăng Quang, Nghiên cứu độc tính tác dụng điều trị bệnh gút mạn tính viên nang cứng tam diệu gia vị thực nghiệm lâm sàng, Trường Đại học Y Hà Nội, 2020 [6] https://bvcubadonghoi.vn/tang-acid-uric-o-benh-nhan-suy-than-man-176/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [7] Trần Văn Nam, Võ Tam, Nguyễn Chí Cường, Đánh giá vai trị DECT bệnh gout khảo sát mối liên quan với yếu tố lâm sàng cận lâm sàng, Tạp chí Y Dược học, 2019 [8] https://umcclinic.com.vn/xet-nghiem-acid-uric-mau/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [9] https://healthvietnam.vn/thu-vien/tai-lieu-tieng-viet/noi-tiet/benh-to-dau-chiacromegaly/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [10] https://thiennguyen.net.vn/acid-uric-la-gi-bao-nhieu-la-cao-bi-acid-uric-cao-nen-angi.html, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [11] https://www.msdmanuals.com/vi-vn/chuyen-gia/roi-loan-co-xuong-va-mo-lienket/cac-benh-khop-do-tinh-the/benh-gut/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [12] https://www.vinmec.com/vi/tin-tuc/thong-tin-suc-khoe/suc-khoe-tong-quat/roi-loanchuyen-hoa-purin-va-tang-axit-mau/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [13] https://ykhoacenter.blogspot.com/2018/11/acid-uric-la-gi-bao-nhieu-thi-bi-gout.html, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [14] https://betatechco.com/may-quang-pho-can-hong-ngoai-nir-trong-phan-tich-thuc- 57 pham/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [15] https://www.msdmanuals.com/vi-vn/chuyen-gia/khoa-nhi/roi-loan-chuyen-hoa-ditruyen/roi-loan-tai-tao-purin/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [16] http://cdc.ninhbinh.gov.vn/tin-tuc-su-kien/thong-tin-y-hoc/pho-bien-kien-thuc/tangacid-uric-mau-va-benh-lien-quan.html, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [17] https://www.vinmec.com/vi/tin-tuc/thong-tin-suc-khoe/acid-uric-mau-la-gi-cac-tacnhan-gay-tang-acid-uric-mau/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [18] Trần Thị Trinh, So sánh chụp cắt lớp vi tính lượng kép (DECT) siêu âm khớp việc phát lắng đọng tinh thể urat bệnh nhân gút, Hội nghị khoa học thường niên lần thứ XVIII – VRA, 2021 [19] Phạm Hồng Đức, Nguyễn Hữu Thuyết, Cắt lớp vi tính hai mức lượng đánh giá hẹp xơ vữa vơi hố động mạch cảnh ngồi sọ, Tạp chí nghiên cứu y học, 2021 [20] https://medlatec.vn/tin-tuc/cac-globulin-mien-dich-immunoglobulins-cau-truc-vachuc-nang-s28-n6915, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [21] https://www.msdmanuals.com/vi-vn/chuyen-gia/benh-truyen-nhiem/vi-rut-gay-suygiam-mien-dich-o-nguoi-hiv/nhiem-trung-hiv-aids-o-nguoi/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [22] https://vi.wikipedia.org/wiki/Dinh-luat-beer-lambert/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [23] LM7805 3-Terminal Positive Voltage Regulator Datasheet [24] https://www.studocu.com/vn/document/truong-dai-hoc-bach-khoa-dai-hoc-danang/hoa-cao-phan-tu/quang-pho-can-hong-ngoai/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [25] https://vi.wikipedia.org/wiki/bieu-do-pho-dien-tu-chi-ra-cac-thuoc-tinh-khac-nhautren-dai-tan-so-va-buoc-song-khac-nhau/, truy nhập cuối ngày 20/9/2022 [26] Duong Trong Luong, Nguyen Xuan Huy, Dao Viet Hung, Nguyen Thai Ha, Nguyen Duc Thuan, Research and Design a Non- Invasive Blood Glucose Measuring Module, American Journal of Biomedical Sciences, ISSN: 1937-9080, 2018 [27] Thal MA, Samide MJ Applied electronics: Construction of a simple spectrophotometer J Chem Educ 2001; 78(11):1510 58 [28] Horowitz P, Hill W The art of electronics 3rd ed New York, NY: Cambridge University Press; 2015 pp 16, 202–207, 465, 829–834, 841–842 [29] Harris DC Quantitative Chemical Analysis 5th ed New York, NY: W.H Freeman and Company; 1999 p 103 [30] Makarov SN, Ludwig R, Bitar SJ Practical electrical engineering Basel, Switzerland: Springer International Publishing; 2016 p 827 [31] Michael W Prairie, “An accurate, precise, and affordable light emitting diode spectrophotometer for drinking water and other testing with limited resources”, PLOS ONE, January 29, 2020 59