Thiết kế hế tạo mô đun khống hế nhiệt ứng dụng trong á thiết bị lưu trữ sinh phẩm

Thit k ch tng ch nhit ng dng thit b  sinh phm LỜI NÓI ĐẦU Hin nay, hi i hóa thit b y t     c s quan tâm ca nhiu       c Vic khám cha bnh truyn thng vi trang thit b n dn không th c nhu c kc s phát trin ca y hc th gii Song song vu tr bnh, vic bo qu sinh phm mt khâu ht sc quan trng Các sinh ph k c  xin, máu ch phn không th thiu tr cha bnh ca y bác s Mi ngày, có hàng tric tiêm vc  xin truyc bit vi máu ch ph thành phn i khơng t tng hc, ch có th truyn t i khác Máu ch phm v máu b suy gim chng kh ng thi cn phm bo an tồn truyn máu, th cn mt quy trình bo qun rt nghiêm ngt Nhiu t  sinh phm i, vi di nhi thích hp cho vic bo qun máu, nhiên giá thành c nhiu yu t Chính nhng lý  xut nghiên cu: “Thiết kế chế tạo mô đun khống chế nhiệt ứng dụng thiết bị lưu trữ sinh phẩm”u s thit k mt m u khin có th  nh nhi     n bo qun sinh phmp trung vào bo qun máu ch phm Sau hồn thành tơi s tích hp vào thit b  máu ch phm  hong thi m ri vi thit b  sinh phm khác Trong thi gian qua, nh s ng dn, giám sát ca TS Nguyn Nam Quân thày, cô giáo  B n t y sinh - Vin t Vi b ca Vin Huyt hc Truy Bnh vin Hu ngh Vit Nam  Cu Ba,   dng sn phm Tôi xin gi li ci ng nghic hin hi vng s nhc s góp ý nhi sn phc hồn thin 17081779627560455e319-b719-4767-87f8-bc16021e2663 1708177962756e99cce22-9c97-481a-bfeb-3bea7ccbb54f 1708177962756d9c708f4-cb28-4b6f-a4d6-8cdf771d211a Thit k ch tng ch nhit ng dng thit b  sinh phm TÓM TẮT LUẬN VĂN Máu ch phm máu mt lot cht lng thit y ng vt, có nhim v mang ch  ng Oxy cho t  ng thi vn chuyn sn phm tha ci cht khi t bào Hàn cu truyn máu cho bnh nhân rt ln Phu thut, chnh ung u có nhu cu truyn máu Mc dù nhu cu rt l   i không th tng hp nhân to, mà ch có c nh truyn máu M c chuyn ti bnh vin Mt phn s s c s dng Phn li s  mt s bnh vin ln Huyt hc Truyn máu TW, Bnh vin Hu ngh Vit Nam    bo qun máu mt cách tt nht, mi bnh vic trang b mt s t  tr sinh phm Các t c nhp khu t t cao, khó c sa cha xy s c kinh phí sa cha lc thc t  n hành nghiên cu ch to, th nghim  thay th cho t  sinh phm Vic t ch to  s giúp gim bi gian sa cha cho t  sinh phm T u ch to t  sinh phc, thay th cho t nhp khu Sau 10 tháng tin hành nghiên cu, t tháng 9/2013 n tháng 7/2014,  nghim thành công   thay th t   sinh phm dùng bo qun máu ch phm máu, v chn th nhi, t u chnh nhi, cnh báo, Thit k ch tng ch nhit ng dng thit b  sinh phm MỤC LỤC LU TÓM TT LU MC LC CÁC HÌNH V S DNG TRONG LU  CÁC BNG BIU S DNG TRONG LU .8 CÁC T VIT TT S DNG TRONG LU 10 PHN M U 11  T V 12 1.1 Ti cn ph máu sinh phm: 12 1.2 Quy trình yêu ci vi bo qun máu sinh phm 12 1.2.1 Yêu ci vi bo qun máu sinh phm 12 1.2.2 Yêu ci vi thit b lnh bo qun máu ch phm máu 17 1.3 Kho sát tình hình thc t: 18 1.4 Yêu cu thit k: 21  PHÂN TÍCH H THNG 24 2.1  khi ch 24 2.2 Khi cm bin: 25 2.3 Khi x lý tín hiu vào: 32 2.4 Khi x lý trung tâm 34 2.4.1 Khi chuy - s: 34 2.4.2 B x lý trung tâm: 38 2.5 Khu khin 39 2.6 Khi giao tip vi s dng .41 2.7 Khi ngun: 42 Thit k ch tng ch nhit ng dng thit b  sinh phm 2.7.1  khi 43 2.7.2 Bin áp ngun ch 43 2.7.3 Lc thành phn xoay chiu cn ti 46 2.7.4 n áp 49  THIT K SN PHM 53 3.1 Khi cm bin: 53 3.2 Khi x lý tín hiu: 54 3.3 Khi x u khin) 57 3.3.1 Vài nét v u khin PIC 16F877A 57 3.3.2 Khi ADC PIC 16F877A 63 3.3.3 B nh EEPROM Flash: .668 3.4 Khu khin 73 3.5 Khi giao tip vi s dng .75 3.5.1 Khi hin th LED thanh: 75 3.5.2 Khi nút bm cnh báo: 81 3.6 Khi ngun d phòng 82  HOÀN THIN SN PHM VÀ KIM TH .84 4.6.1 m th 85 4.6.2 Kt qu 86 KT LUN 88 TÀI LIU THAM KHO 89 BI CHIU THUT NG VIT  ANH 91 PH LC 92 Thit k ch tng ch nhit ng dng thit b  sinh phm CÁC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Hình 1.1: Mạch điều khiển tủ lưu trữ Dometic 19 Hình 1.2: Cảm biến sử dụng tủ lưu trữ Dometic 19 Hình 1.3: Bảng điều khiển tủ lưu trữ sinh phẩm Dometic 20 Hình 2.1: Sơ đồ khối chức hệ thống 24 Hình 2.2: Mơ hình mạch cảm biến 25 Hình 2.3: Cảm biến cặp nhiệt điện 26 Hình 2.4: Cảm biến RTD 27 Hình 2.5: Cảm biến Thermistor 28 Hình 2.6: Cảm biến DS 18B20 thực tế 29 Hình 2.7: Cảm biến NTC sử dụng tủ lưu trữ sinh phẩm Dometic 31 Hình 2.8: Vị trí đặt cảm biến khoang lạnh 31 Hình 2.9: IC khuếch đại thuật toán 32 Hình 2.10: Sơ đồ chân hình dạng OPAMPs điển hình .33 Hình 2.11: Đặc tuyến điện trở biến đổi theo nhiệt độ tuyến tính hóa việc mắc điện trở song song [2] 34 Hình 2.12: Quá trình làm việc ADC 34 Hình 2.13: Sơ đồ chuyển đổi ADC nhanh với độ phân giải bit [6] 36 Hình 2.14: Sơ đồ khối chuyển đổi Sigma – Delta [6] 37 Hình 2.15: Bộ chuyển đổi ADC xấp xỉ gần 37 Hình 2.16: Lưu đồ thuật tốn điều khiển Compressor 39 Hình 2.17: Cấu tạo Rơ le 41 Hình 2.22: Sơ đồ khối nguồn 43 Hình 2.23: Biến áp 44 Hình 2.24: Sơ đồ cân 44 Hình 2.25: Mạch chỉnh lưu cầu 45 Hình 2.26: Chỉnh lưu điện áp hai cực tính 46 Hình 2.27: Lọc tụ điện 47 Hình 2.28: Lọc cuộn cảm 47 Hình 2.29: Lọc hình L ngược 48 Hình 2.30: Lọc hình  48 Thit k ch tng ch nhit ng dng thit b  sinh phm Hình 2.31: Các lọc cộng hưởng 49 Hình 2.32: Sơ đồ khối minh họa nguyên tắc làm việc mạch ổn định có hồi tiếp 50 Hình 2.33: Cách lấy tín hiệu đưa so sánh 49 Hình 2.34: a Sơ đồ khối ổn áp mắc song song 51 Hình 3.1: Đồ thị điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ NTC 54 Hình 3.2: Đồ thị phụ thuộc vào nhiệt độ điện trở nhiệt sau tuyến tính hóa55 Hình 3.3: Mạch tạo nguồn dòng sử dụng LM334 [3] 55 Hình 3.4: Đồ thị điện áp, dịng điện công suất NTC theo nhiệt độ 56 Hình 3.5: Sơ đồ chân PIC 16F877A 58 Hình 3.6: Sơ đồ chức PIC 16F 877A 58 Hình 3.7: Sơ đồ khối PIC 16F887A 59 Hình 3.8: Thiết lập chân chuyển đổi A/D 65 Hình 3.9: Sơ đồ chuyển đổi A/D 66 Hình 3.10: Tần số dao động tối đa vi điều khiển tương ứng với thời gian chuyển đổi A/D 67 Hình 3.11: Lưu đồ thuật tốn lưu lại giá trị nhiệt độ cao thấp khoảng nhiệt độ không cho phép 72 Hình 3.12: ULN 2803 thực tế 74 Hình 3.13: Sơ đồ chân ULN 2803 74 Hình 3.14: Sơ đồ thiết kế khối điều khiển 75 Hình 3.15: Khối hiển thị LED 76 Hình 3.16: LED HSPD – 3903 77 Hình 3.17: Sơ đồ chân HSDP – 3903 77 Hình 3.18: IC ghi dịch 74HC595 thực tế 77 Hình 3.19: Sơ đồ mức logic IC 74HC595 78 Hình 3.20: Bảng chức IC 74HC595 .78 Hình 3.21: Biểu đồ thời gian mô tả hoạt động IC 74HC595 79 Hình 3.22: Biều đồ thời gian mơ tả quét LED 81 Hình 3.23: Sơ đồ thiết kế khối hiển thị LED .81 Hình 3.24: Sơ đồ thiết kế khối nút bấm cảnh báo 82 Hình 3.45: Sơ đồ khối LM 2576 83 Thit k ch tng ch nhit ng dng thit b  sinh phm Hình 3.46: Sơ đồ thiết kế khối nguồn 83 Hình 4.1: Mạch sản phẩm 84 Hình 4.2: Cảm biến đưa vào dung dịch để đảm bảo đo xác nhiệt độ sinh phẩm 84 Hình 4.3: Thiết bị DataLogger 85 Hình 4.4: Phần mềm thiết lập thông số DataLogger 86 Hình 4.5: Giá trị nhiệt độ trung bình đo logger thời gian kiểm thử, trường hợp chạy tủ có đặt tải 86 Hình 4.6: Giá trị nhiệt độ trung bình đo logger thời gian kiểm thử, trường hợp chạy tủ không đặt tải 87 Hình 4.7: Thời gian bật/tắt block tủ thời gian kiểm thử trường hợp chạy tủ có tải 86 Thit k ch tng ch nhit ng dng thit b  sinh phm CÁC BẢNG BIỂU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1: Tính tủ lưu trữ sinh phẩm Dometic 20 Bảng 1.2: Yêu cầu thiết kế mạch sản phẩm 22 Bảng 2.1: Lựa chọn cảm biến ngành nghề 29 Bảng 3.1: Các thông số cảm biến Vishay NTC 10k 2% 53 Bảng 3.2: So sánh tính dịng sản phẩm PIC 16 F87XA 57 Bảng 3.3: Thứ tự chân mô tả hoạt động chân PIC 16F877A 61 Bảng 3.4: Tần số chuyển đổi ứng với giá trị bit 64 Bảng 3.5: Thanh ghi ADCON1 65 Bảng 3.6: Cấu tạo EECON1 69 Bảng 3.7: Bảng mã LED Cathode chung 77 Bảng 3.12: Thông số LM 2576 83 Bảng 4.1: Bảng thông số DataLogger 85 Thit k ch tng ch nhit ng dng thit b  sinh phm CÁC BẢNG BIỂU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1: Tính tủ lưu trữ sinh phẩm Dometic 20 Bảng 1.2: Yêu cầu thiết kế mạch sản phẩm 22 Bảng 2.1: Lựa chọn cảm biến ngành nghề 29 Bảng 3.1: Các thông số cảm biến Vishay NTC 10k 2% 53 Bảng 3.2: So sánh tính dịng sản phẩm PIC 16 F87XA 57 Bảng 3.3: Thứ tự chân mô tả hoạt động chân PIC 16F877A 61 Bảng 3.4: Tần số chuyển đổi ứng với giá trị bit 64 Bảng 3.5: Thanh ghi ADCON1 65 Bảng 3.6: Cấu tạo EECON1 70 Bảng 3.7: Bảng mã LED Cathode chung 77 Bảng 3.12: Thông số LM 2576 83 Bảng 4.1: Bảng thông số DataLogger 85 Thit k ch tng ch nhit ng dng thit b  sinh phm CÁC TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN  CPDA: Dung dch bo qun máu, bao g   ng Dextrose, Adenin  HTT: Huy  HTTĐL: Huynh  LED: Light Emitting Diode  Diode phát quang  RTD: Resistance Temperature Detectors  Phát hi i nhi  da giá tr n tr  NTC: Negative Temperature Coefficent  Hiu n tr i nghch vi nhi bên  PTC: Positive Temperatrue Coefficent  Hiu  n tr i thun vi nhi bên ngồi  IC: Intergrated Circuit  Mch tích hp  Op Amp: Operated Amplifier  Khui thut toán  I2C: Inter  Intergrated Circuit  ADC: Analog to Digital Converter  B chuy - s  RISC: Reduced Instructions Set Computer - Tp ln hóa  ROM: Read Only Memory  B nh ch c  RAM: Random Access Memory  B nh truy cp ngu nhiên  EEPROM: Erasable Programmable Read-Only Memory B nh cho phép ghi xóa bn  USART: Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter  Truyn nhn d lii xng/ bi xng  PWM: Pulse Width Modulation  u ch  rng xung 10