Để đảm bảo an toàn cho bệnh nhân khi sử dụng thiết bị, hệ thống được xây dựng với khả năng bơm chính xác dung lượng dinh dưỡng và tốc độ bơm cho bệnh nhân... Ngoài ra, sử dụng liệu pháp
GIỚI THIỆU CHUNG
Dinh dưỡng trong y tế
1.1.1 Gi ớ i thi ệ u chung v ề t ầ m quan tr ọ ng c ủ a dinh d ưỡ ng đố i v ớ i b ệ nh nhân
Dinh dưỡng là một trong những yếu tố quan trọng trong việc trị liệu [1] [2] Trên thực tế, một số nghiên cứu đã chứng minh tầm quan trọng của dinh dưỡng trong việc điều trị bệnh, bao gồm: x Suy dinh dưỡng do thiếu năng lượng x Thừa cân, béo phì do thừa năng lượng x Các bệnh do thiếu vitamin A, B, C, D, x Thiếu sắt, kẽm, canxi,
Một chế độ ăn uống cân bằng sẽ làm tăng khả năng phục hồi của cơ thể và giúp cơ thể sản sinh ra các kháng thể có thể chống lại nhiều loại bệnh khác nhau Theo một số nghiên cứu, việc cung cấp đủ dinh dưỡng sẽ tăng cường khả năng phòng vệ của cơ thể đồng thời giảm thiểu các vấn đề, kéo dài thời gian nằm viện và quan trọng nhất là giảm nguy cơ mắc bệnh và tử vong cho bệnh nhân Ngoài ra, sử dụng liệu pháp dinh dưỡng hợp lý còn có tác dụng kiểm soát các bất thường về chuyển hóa, từ đó làm giảm nhiều loại bệnh do chúng gây ra, bao gồm tiểu đường, huyết áp, suy tim, suy thận và các bệnh về hệ tiêu hóa, [3] [4] [5] Nếu bệnh nhân được điều trị một số tình trạng cơ xương khớp, chẳng hạn như gãy xương, chấn thương, suy nhược cơ thể, nhiễm trùng sau phẫu thuật, việc chăm sóc bằng dinh dưỡng và liệu pháp phù hợp sẽ đẩy nhanh quá trình lành vết thương và phục hồi sức khỏe
Vô số chứng rối loạn, bao gồm thiếu máu do thiếu sắt, bệnh Beriberi, bệnh scorbut do thiếu vitamin C, bệnh khô mắt do thiếu vitamin A, viêm da Pellagra do thiếu vitamin PP, và nhiều bệnh khác, có thể tấn công khi chúng ta bị suy dinh dưỡng [7] [số 8] Đặc biệt, suy dinh dưỡng, suy giảm miễn dịch và suy giảm sức đề kháng có thể làm tăng nguy cơ nhiễm trùng nếu chế độ ăn uống không đầy đủ khiến cơ thể con người phát triển chậm [9] [10] Nếu bị thiếu hụt dinh dưỡng sau khi được điều trị và hồi phục tại bệnh viện, tình trạng sẽ trở nên tồi tệ hơn, khiến việc hồi phục trở nên khó khăn và dễ tử vong Suy dinh dưỡng là xấu, nhưng hấp
2 thụ quá nhiều chất dinh dưỡng cũng có thể có hại, đặc biệt khi nó làm tăng nguy cơ phát triển các bệnh mãn tính như tiểu đường và huyết áp cao Béo phì, thừa cân và mỡ máu đều làm tăng nguy cơ mắc các vấn đề về bệnh tim mạch [11] [12] [13]
1.1.2 Gi ớ i thi ệ u chung v ề v ấ n đề cung c ấ p dinh d ưỡ ng cho ng ườ i b ệ nh
Những bệnh nhân không thể tiêu thụ đủ thức ăn bằng đường uống có thể nhận dinh dưỡng qua đường ruột (thông qua ống đặt trong dạ dày hoặc ruột) hoặc dinh dưỡng qua đường tĩnh mạch (vào máu), hoặc họ có thể ăn Các chất dinh dưỡng dạng lỏng bao gồm nước, protein, chất béo, carbohydrate, vitamin và/hoặc khoáng chất được đưa vào cơ thể
1.1.2.1 Dinh dưỡng ngoài đường tiêu hóa
Khi bệnh nhân không thể tiêu hóa thức ăn bằng đường uống, dinh dưỡng qua đường tĩnh mạch sẽ được sử dụng để cung cấp chất dinh dưỡng trực tiếp vào tuần hoàn Dạ dày hoặc ruột không được sử dụng trong quá trình này để tiêu hóa thức ăn Thông qua đường truyền tĩnh mạch (một ống thông nhỏ đưa vào tĩnh mạch), các chất dinh dưỡng được đưa trực tiếp vào tuần hoàn của bệnh nhân [14] Những chất dinh dưỡng này bao gồm lipid, vitamin, khoáng chất và protein Ngày nay, các cơ sở y tế sử dụng một trong hai kỹ thuật đặt ống thông tĩnh mạch: x Ống thông tĩnh mạch trung tâm: thường được đặt dưới da và đi vào tĩnh mạch lớn ở vùng ngực, cổ hoặc háng Loại ống thông này có thể được sử dụng để truyền dinh dưỡng lâu dài [15]
Hình 1.1 Ống thông tĩnh mạch trung tâm [16]
3 x Ống thông tĩnh mạch ngoại biên: thường được đặt vào tĩnh mạch ở cánh tay Việc cho ăn ngắn hạn thường liên quan đến việc sử dụng loại ống thông này Việc bổ sung thức ăn qua đường tĩnh mạch nên được ngừng dần dần dưới sự giám sát của nhân viên y tế Việc nuôi dưỡng bằng đường tiêm nên được giảm dần theo thời gian, cho đến khi bệnh nhân chuyển sang nuôi dưỡng bằng đường tiêu hóa hoặc đường uống, hoặc cho đến khi ngừng hoàn toàn [17]
Hình 1.2 Ống thông tĩnh mạch ngoại biên [18]
1.1.2.2 Dinh dưỡng qua đường ruột
Dinh dưỡng qua đường ruột, còn được gọi là nuôi ăn bằng ống, là cách cung cấp dinh dưỡng dạng lỏng (thường là sữa công thức) cho bệnh nhân thông qua ống thông đặt vào dạ dày hoặc ruột non Hiện nay có 2 phương pháp đặt ống thông được sử dụng tại các cơ sở y tế: x Ống thông mũi dạ dày: được luồn qua mũi, xuống họng vào dạ dày hoặc ruột non Loại ống này thường được sử dụng khi cần dinh dưỡng qua đường ruột chỉ trong vài tuần [19]
Hình 1.3 Ống thông mũi dạ dày [20] x Ống thông dạ dày hoặc ống thông hỗng tràng: được đưa vào dạ dày hoặc ruột non (tương ứng) qua một lỗ được tạo ở bụng (thành bụng) Loại ống này thường được sử dụng để nuôi ăn qua đường ruột lâu dài hoặc cho những bệnh nhân không thể sử dụng ống nội sọ [21] [22]
Hình 1.4 Ống thông dạ dày hoặc ống thông hỗng tràng [23]
Khi bệnh nhân có thể tiêu thụ một lượng nhỏ thức ăn bằng đường uống nhưng không đủ để bảo vệ sức khỏe, dinh dưỡng qua đường ruột có thể được sử dụng Các chất bổ sung dinh dưỡng được truyền qua ống thông có thể cung cấp cho bệnh nhân thêm năng lượng và dinh dưỡng cần thiết để họ khỏe mạnh Ngoài
5 ra, việc nuôi dưỡng qua đường ruột có thể được tiếp tục theo chỉ dẫn và với sự hỗ trợ của chuyên gia y tế được cấp phép sau khi bệnh nhân xuất viện.
Phân loại bơm
Máy bơm là thiết bị cơ học vận chuyển chất lỏng một cách cơ học từ vị trí này sang vị trí khác Nó có thể được đẩy bằng tay, bằng điện, bằng cơ, bằng động cơ hoặc bằng năng lượng gió Chúng có nhiều kích cỡ khác nhau, từ máy bơm công nghiệp nhỏ đến máy bơm lớn Chúng chủ yếu sử dụng cơ chế quay và chuyển động tịnh tiến để di chuyển vật thể Để thực hiện công cơ học cho một chất lỏng chảy cần có năng lượng Thực tế, chúng luôn được sử dụng cho các nhiệm vụ như vận hành tháp giải nhiệt, lọc ao, phun nhiên liệu và bơm nước từ giếng Máy bơm dịch chuyển tích cực và máy bơm ly tâm là hai loại cơ bản mà máy bơm rơi vào
Một thiết bị thủy lực được gọi là máy bơm ly tâm biến năng lượng cơ học thành năng lượng thủy lực bằng cách tác dụng lực ly tâm lên chất lỏng Trong đó, năng lượng cơ học được máy bơm chuyển đổi bằng lực ly tâm tác động lên bề mặt chất lỏng Dòng chảy hướng tâm ra ngoài của bơm ly tâm Do đó, máy bơm hoạt động như một tuabin phản ứng ngược Những máy bơm này được sử dụng để di chuyển chất lỏng hoặc nước từ mức này sang mức khác [24]
Máy bơm ly tâm hiện được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp trên toàn cầu Chúng được sử dụng rộng rãi vì không bị mất điện do ma sát trong máy bơm Nó có thiết kế đơn giản và hoạt động rất đơn giản Chúng cũng không gặp vấn đề về truyền nhiệt hoặc rò rỉ [25]
1.2.1.1 Phân loại bơm ly tâm
Các loại máy bơm ly tâm khác nhau được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau trên toàn thế giới Những máy bơm này được phân loại dựa trên số lượng cánh quạt, loại vỏ, hướng và vị trí
Bảng 1.1 Phân loại bơm ly tâm
Dựa vào số lượng cánh quạt x Bơm ly tâm 1 cánh quạt x Bơm ly tâm 2 cánh quạt x Bơm ly tâm nhiều cánh quạt Dựa vào kiểu thiết kế cánh quạt x Bơm hút đơn x Bơm hút đôi
Dự vào định hướng tách vỏ x Bơm tách trục x Bơm tách xuyên tâm Dựa vào loại xoắn ốc x 1 loại ốc x 2 loại ốc Dựa vào vị trí hỗ trợ x Phần nhô ra x Giữa
Dựa vào hướng trục x Bơm trục ngang x Bơm trục thẳng Các máy bơm ly tâm khác x Bơm động cơ đóng hộp x Bơm truyền động từ x Bơm Chopper x Máy bơm mài x Bơm tuần hoàn x Bơm đông lạnh x Máy bơm rác x Bơm bùn
1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm
Chất lỏng đi vào trục xoắn của máy bơm theo trục thông qua bánh công tác (vùng có áp suất thấp), quay nhanh Cánh quạt cung cấp động lượng cho chất lỏng đi vào khi chúng quay Chân không được hình thành ở mắt bánh công tác khi chất lỏng tăng tốc hướng tâm ra ngoài máy bơm và chân không này tiếp tục đưa nhiều chất lỏng vào hơn Động năng của chất lỏng tăng lên khi vận tốc của nó tăng Chất lỏng có vận tốc động học cao được dẫn vào ống xoắn từ vùng bánh công tác Chất lỏng di chuyển qua diện tích mặt cắt liên tục mở rộng của dây xoắn, trong đó, theo nguyên lý Bernoulli, động năng được chuyển thành áp suất chất lỏng [26] [27]
Hình 1.5 Thành phần chính của bơm ly tâm [28]
Hình 1.6 Mặt cắt của bơm ly tâm [28]
Ngoài các loại cánh quạt cong về phía sau, còn có các loại lưỡi hướng tâm và cong về phía trước Tùy thuộc vào thiết kế được sử dụng, áp suất đầu ra có phần khác nhau Cả hai lưỡi mở và đóng đều có thể Ngoài ra, các cánh cố định có thể được thêm vào bộ khuếch tán để hỗ trợ hướng dòng chảy về phía lối ra Vận tốc ở mép bánh công tác tương quan với năng lượng được truyền tới chất lỏng Cột áp vận tốc sẽ cao hơn nếu cánh quạt quay nhanh hơn hoặc lớn hơn
1.2.1.3 Ứng dụng của bơm ly tâm
Vì chúng là lựa chọn được sử dụng thường xuyên nhất để di chuyển chất lỏng nên máy bơm ly tâm là một ứng cử viên sáng giá cho nhiều ứng dụng và như đã lưu ý, chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong số các ứng dụng thường xuyên nhất là cung cấp nước, tăng áp lực, bơm nước cho nhu cầu gia đình, hỗ trợ hệ thống phòng cháy chữa cháy, tuần hoàn nước nóng, kiểm soát nước lò hơi và tạo điều kiện thoát nước thải Một số ngành công nghiệp quan trọng sử dụng máy bơm này được liệt kê dưới đây: x Dầu & Năng lượng – bơm dầu thô, bùn, bùn; được sử dụng bởi các nhà máy lọc dầu và nhà máy phát điện x Công nghiệp & Phòng cháy chữa cháy – Hệ thống sưởi ấm và thông gió, ứng dụng cấp liệu cho nồi hơi, điều hòa không khí, tăng áp, hệ thống phun nước chữa cháy x Quản lý chất thải, Nông nghiệp & Sản xuất – Nhà máy xử lý nước thải, công nghiệp đô thị, thoát nước, xử lý khí đốt, thủy lợi và chống lũ lụt
8 x Công nghiệp dược phẩm, hóa chất và thực phẩm – sơn, hydrocarbon, hóa dầu, cellulose, tinh chế đường, sản xuất thực phẩm và đồ uống x Các ngành công nghiệp khác nhau (Sản xuất, Công nghiệp, Hóa chất, Dược phẩm, Sản xuất Thực phẩm, Hàng không vũ trụ, v.v.) – dành cho chất làm lạnh và chất làm lạnh
Máy bơm PD di chuyển chất lỏng bằng cách liên tục bao bọc một thể tích cố định và di chuyển nó một cách cơ học qua hệ thống Máy bơm tuần hoàn có thể được cung cấp năng lượng bằng pít-tông, ốc vít, bánh răng, con lăn, màng ngăn hoặc cánh gạt để cung cấp chuyển động bơm Bằng cách tác dụng lực lên chất lỏng bằng bộ phận cơ học như pít-tông hoặc pít tông, bơm PD truyền năng lượng cho chất lỏng Bằng cách giảm thể tích chứa chất lỏng, bơm PD sẽ tăng áp suất của chất lỏng cho đến khi bằng áp suất trong hệ thống xả [29] [30]
Nói cách khác, việc nén cơ học chất lỏng dẫn đến sự gia tăng trực tiếp thế năng Phần lớn máy bơm PD là máy bơm pittông trong đó sự dịch chuyển được gây ra bởi chuyển động tuyến tính của piston trong xi lanh Một loại bơm PD phổ biến khác là bơm quay, tạo ra sự dịch chuyển bằng chuyển động tròn Máy bơm
PD, thường được sử dụng trong các ứng dụng áp suất cao, được sản xuất bởi nhiều công ty khác nhau
Hình 1.7 Bơm dịch chuyển tích cực [31]
1.2.2.1 Phân loại bơm dịch chuyển tích cực
Hình 1.8 Phân loại bơm dịch chuyển tích cực
1.2.2.2 Nguyên lý hoạt động bơm dịch chuyển tích cực
Van đầu vào trên máy bơm PD hút chất lỏng vào buồng bơm, trong khi van đầu ra sẽ xả chất lỏng ra ngoài Thông thường, chất lỏng được di chuyển qua máy bơm bằng phương pháp quay, chuyển động tịnh tiến hoặc màng ngăn Tốc độ dòng chảy nhất quán được tạo ra bởi một chu kỳ lặp đi lặp lại Các máy bơm khác nhau sẽ hoàn thành nhiệm vụ này bằng các kỹ thuật khác nhau
Bằng cách giữ lại một thể tích chất lỏng được xác định trước và đẩy (chuyển) thể tích đó vào ống xả hoặc hệ thống xả khác, bơm PD sẽ di chuyển chất lỏng Ở phía hút của một số máy bơm PD, một khoang nở ra và ở phía xả, một khoang co lại Khi khoang ở phía hút giãn nở, chất lỏng đi vào máy bơm và khi khoang co lại, chất lỏng sẽ thoát ra khỏi máy bơm [32] Trong mỗi chu kỳ bơm, âm lượng không đổi Thay vì sử dụng cánh quạt, máy bơm PD sử dụng các bộ phận quay hoặc chuyển động tịnh tiến để ép chất lỏng vào một buồng kín cho đến khi có đủ áp suất để đẩy chất lỏng vào hệ thống xả Máy bơm không dựa vào việc ép chất lỏng qua bánh công tác, giống như máy bơm ly tâm, để tăng vận tốc của chất lỏng Kết quả là vận tốc chất lỏng bên trong của bơm PD thấp hơn đáng kể so với bơm ly tâm Đây thường là chất lượng được mong muốn cho một số mục đích nhất định, chẳng hạn như khi bơm chất lỏng chứa chất rắn dễ vỡ [33]
1.2.2.3 Ứng dụng bơm dịch chuyển tích cực
Bơm dịch chuyển tích cực
Bơm dịch chuyển tích cực loại quay Bơm dịch chuyển tích cực loại pittông
Cánh quạt Trục vít Bánh răng Thùy
Phương pháp điều khiển tốc độ bơm
Máy bơm được xác định cơ bản bởi ba yếu tố: x Tốc độ dòng chảy Q x Tổng cột áp H (cột áp tĩnh ܪ ௦௧ và cột áp động ܪ ௗ௬ ) x Tốc độ quay N
Hình 1.9 Các thành phần chính của đặc điểm kỹ thuật máy bơm [34]
Máy bơm được phân biệt bởi tốc độ riêng của nó Ns Tốc độ cụ thể được tính bằng cách sử dụng mối quan hệ:: ܰ ௦ ൌ ܰ ඥܳ ܪ ଷȀସ ܭ Chú thích: x N: tốc độ quay (rpm) x Q: dòng chảy tại điểm hiệu quả tối đa (ܿݑ݉݅݊in) x H: tổng cột áp tại điểm đạt hiệu quả tối đa (m) x K: hệ số
Kiểm soát tốc độ dòng chảy có thể đạt được bằng cách sử dụng một số phương pháp, chẳng hạn như điều tiết van, bỏ qua van, điều khiển bơm bật-tắt, điều khiển bơm tốc độ thay đổi và sử dụng một số máy bơm hoạt động song song hoặc nối tiếp
Quá trình điều chỉnh làm tăng điện trở của hệ thống, như được mô tả trong hình Do đó, điểm vận hành của máy bơm thay đổi và tốc độ dòng thay vìܳ ଵ , trở thành ܳ ଶ [35][36]
Hình 1.10 Đặc tính bơm khi điều tiết đầu ra bằng van [34]
Như có thể thấy trong hình, khi sử dụng một van để đi vòng quanh máy bơm, áp suất đầu giảm xuống và điểm vận hành chuyển từ A sang B, dẫn đến tốc độ dòng chảy ܳ ଷ Đường cong hệ thống đang di chuyển lên trên và điểm vận hành đang di chuyển từ A đến C, dẫn đến tốc độ dòng chảy ܳ ଶ [37][38]
Hình 1.11 Đặc tính bơm khi đi vòng bằng van [34]
Máy bơm có thể được tắt trong thời gian không cần thiết nếu có sự khác biệt rõ ràng giữa khi cần và khi không cần Các đặc điểm của cái gọi là hoạt động bơm không liên tục này được mô tả trong Hình 1.14 [39] [40]
Hình 1.12 Đặc tính bơm với điều khiển bật tắt [34]
1.3.4 Ki ể m soát t ố c độ thay đổ i
Máy bơm chạy trơn tru ở cả mức lưu lượng thấp và cao nhờ công nghệ này, hiệu quả nhất Đường cong đặc tính và tốc độ dòng chảy của bơm thay đổi khi tốc độ quay thay đổi [41][42]
Hình 1.13 Đặc tính bơm với điều khiển tốc độ [34]
Tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy thay đổi nhanh như thế nào, tôi sử dụng số lượng máy bơm khác nhau, giúp giảm tổng lượng điện năng cần thiết Để có được kết quả mong muốn, máy bơm có thể được kết nối song song hoặc nối tiếp
Hình 1.14 Đặc điểm của hai máy bơm song song [34]
Hình 1.15 Đặc điểm của hai máy bơm mắc nối tiếp [34]
Phương pháp xác định lượng và tốc truyền
Hệ số truyền là một thành phần quan trọng khi cho bệnh nhân ăn qua ống truyền vì nó giúp xác định chính xác lượng và thể tích truyền Điều quan trọng cần lưu ý là có hai loại ống truyền tĩnh mạch (IV)—macrodrip và microdrip—có thể cung cấp chất lỏng ở các tốc độ dòng chảy khác nhau hoặc hệ số nhỏ giọt [43] [44] Hệ số nhỏ giọt là số giọt (gtts) trong một mililit (mL) dung dịch được cung cấp bởi trọng lực và có thể được ghi trên bao bì ống IV Bằng cách đếm số lượng giọt đi vào buồng nhỏ giọt mỗi phút, tốc độ được xác định
Hình 1.16 Dây truyền dịch y tế [45]
1.4.1 Ố ng macro and ố ng micro Ống Macrodrip có ba kích cỡ 10, 15 hoặc 20 giọt trên mililit
(gtt/mL) - ống này rộng hơn và cung cấp lượng giọt lớn hơn Việc sử dụng ống nhỏ giọt trên bộ nhỏ giọt cho phép y tá cung cấp nhiều chất lỏng hơn với ống lớn hơn Khi giải quyết những người cần nhiều thuốc nhanh hơn, chiến lược này rất hữu ích
Khi sử dụng ống macrodrip, điều quan trọng cần lưu ý là đôi khi hệ số nhỏ giọt có thể quá thấp Tùy theo tình trạng, họ có thể bị mất nước nếu không được cung cấp đủ chất lỏng [46]
Hình 1.17 Ống nhỏ giọt macro [47]
16 Những giọt nhỏ giọt được tạo ra bởi ống nhỏ giọt siêu nhỏ thường có hệ số nhỏ giọt là 60 gtts/mL do thiết kế chặt chẽ hơn Khi cung cấp chất lỏng có phạm vi dung nạp hạn chế và trong y học nhi khoa, điều này đặc biệt hữu ích Ống vi sinh thường có hệ số nhỏ giọt cao (khoảng
0,5) và việc truyền quá nhiều chất lỏng cho bệnh nhân có thể khiến họ cảm thấy đầy hơi và khó chịu
Những kiểu tính toán công thức này sẽ có ích cho khóa học, bài kiểm tra và nghề điều dưỡng của bạn [48]
1.4.2 Tính toán t ố c độ nh ỏ gi ọ t
Bằng cách siết chặt hoặc nới lỏng kẹp lăn và theo dõi số lượng giọt rơi vào buồng nhỏ giọt mỗi phút, bạn có thể điều chỉnh tốc độ truyền dựa trên hệ số nhỏ giọt Ví dụ: 20 giọt tương đương với 1 mL khi sử dụng ống nhỏ giọt macro với tỷ lệ nhỏ giọt là 20 gtt/mL Một mL được truyền mỗi phút, hoặc 60 mL mỗi giờ, nếu tốc độ được đặt ở mức
20 giọt mỗi phút Tốc độ tăng lên
120 mL mỗi giờ nếu bạn tăng gấp đôi lên 40 giọt mỗi phút
Có ba thành phần cơ bản mà bạn cần để tính tốc độ nhỏ giọt: x Tổng thể tích cần truyền x Drop factor x Thời gian
Số giọt mỗi phút (DPM) đã được sử dụng để tính tốc độ dòng truyền
DPM được tính theo công thức sau:
Hình 1.18 Ống nhỏ giọt micro [47]
Hình 1.19 Điều chỉnh tốc độ truyền [47]
Vì vậy, chủ đề đã hệ thống hóa trong chương 1 những mối quan tâm rất cơ bản về giá trị của dinh dưỡng đối với sức khỏe, đặc biệt đối với những bệnh nhân cần được chăm sóc đặc biệt, những lý thuyết cơ bản về cách cung cấp dinh dưỡng cho những bệnh nhân không thể tự ăn bằng đường miệng, các loại máy bơm và kỹ thuật để kiểm soát tốt tốc độ và lưu lượng bơm Một điều cần thiết cơ bản và quan trọng là tiến hành nghiên cứu nền tảng lý thuyết của Chương 1 Nghiên cứu này sẽ làm nền tảng cho việc phân tích và đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hệ thống và chất lượng của nó cung cấp dinh dưỡng phù hợp với sự phát triển của xã hội Việt Nam nói chung và ngành y tế nói riêng
PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP, THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ
Khảo sát thực tế – Thiết bị cho ăn ngoài trên thị trường
2.1.1 Máy b ơ m th ứ c ă n qua đườ ng ru ộ t Kangaroo™ ePump
Hình 2.1 Máy bơm thức ăn qua đường ruột Kangaroo™ ePump [48]
Thật đơn giản để thiết lập Máy bơm thức ăn qua đường ruột Kangaroo™ ePump để cung cấp cho bệnh nhân chế độ ăn liên tục hoặc gián đoạn Hệ thống bơm và cho ăn bao gồm một màn hình LCD lớn và hướng dẫn vận hành từng bước và được thiết kế để các bác sĩ sử dụng trong các cơ sở chăm sóc cấp tính và thay thế Mục đích của thiết bị này là cung cấp chất dinh dưỡng qua đường ruột cho hệ tiêu hóa của bệnh nhân với tốc độ được kiểm soát
Các thông số kỹ thuật của thiết bị được tóm tắt ở bảng 2.1
Bảng 2.1 Đặc điểm máy cho ăn qua đường ruột Kangaroo™ ePump
Thông số Thông số kỹ thuật
Danh sách TUV x Classified concerning electrical shock, fire, and mechanical hazards by ES60601-1:2012, UL60601-1, and IEC 60601-1:2012 x Classified concerning electrical shock, fire, mechanical, and other specified hazards in accordance with CAN/CSA C22.2 No 60601-1:08
Loại thiết bị truyền dịch Thể tích
Cơ chế bơm Nhu động quay
Bộ máy bơm Bộ chỉ nạp Kangaroo™ ePump™ hoặc Bộ nạp & xả (có đầu nối MISTIC)
Tỷ lệ phân phối công thức cho ăn 1-400 mL/giờ với mức tăng 1 mL
Khối lượng sữa công thức cho ăn
1-3000 mL với mức tăng 1 mL
Thẻ tích Bolus Thể tích Bolus
Khoảng thời gian Bolus 1-24 giờ với khoảng tăng 1 giờ
Phạm vi liều lượng dung dịch xả 10-500 mL với mức tăng 1 mL
Khoảng thời gian xả dung dịch 1-24 giờ với khoảng tăng 1 giờ
Sự chính xác ±10% hoặc 0,5 mL/giờ, tùy theo giá trị nào lớn hơn, với túi ở mức 46 cm (18”) phía trên máy bơm Áp suất tắc của bộ cho ăn 15 psi (103 kPa)
Kích thước x Chiều cao: 16,8 cm (6,6”) x Chiều rộng: 16,3 cm (6,4”) x Độ sâu: 11,7 cm (4,6”) Khối lượng 1.1 kg (2.4 lbs), 1.2 kg (2.7 lbs) với kẹp cực
Vật liệu x Vỏ: Acrylonitrile butadien styren
(ABS) / Hỗn hợp Polycarbonate x Cửa bộ bơm: Hỗn hợp Polyester/Polycarbonate
Nguồn cấp Sử dụng bộ đổi nguồn điện xoay chiều
(AC) để sử dụng ổ cắm trên tường Máy bơm hoạt động bằng dòng điện một chiều 9V (DC), 1,5 Amps Ắc quy Bộ pin NiMH mới, được sạc đầy có thể hoạt động 侔 15 giờ với tốc độ nạp 100 mL/giờ
Báo động x Lỗi hệ thống x Lỗi luồng x Lỗi Bộ Máy Bơm Bị Trật x Lỗi giữ x Lỗi rôto
Thông số Thông số kỹ thuật x Lỗi nguồn cấp dữ liệu x Lỗi xả x Pin yếu Âm lượng cảnh báo ưu tiên cao Tối thiểu 64 dBA ở 1 mét Âm lượng cảnh báo ưu tiên trung bình Tối thiểu 47 dBA ở 1 mét Âm lượng cảnh báo ưu tiên trung bình 10° - 40° C (50° - 104° F) 75% R.H không ngưng tụ Nhiệt độ vận chuyển và bảo quản 0° - 50° C (32° - 122° F) 95% R.H không ngưng tụ Loại bảo vệ chống điện giật Loại II, Thiết bị được cấp nguồn bên trong Mức độ bảo vệ chống điện giật Loại BF
Mức độ bảo vệ chống điện giật Loại BF
Mức độ bảo vệ chống lại sự xâm nhập của chất lỏng
2.1.2 H ệ th ố ng cho ă n qua đườ ng ru ộ t Kangaroo™ Connect
Hình 2.2 Máy cho ăn qua đường ruột Kangaroo™ Connect [49]
Máy cho ăn qua đường ruột Kangaroo™ Connect được sản xuất tại Singapore và có màn hình màu lớn giúp sử dụng đơn giản Ngoài ra, nó có bộ nhớ lớn hơn và khả năng xem lại các lần cho ăn trước đây lên tới 72 giờ Do kích thước nhỏ gọn và khả năng tải bằng một tay nên máy rất dễ vận chuyển và tiện dụng Hệ thống này cũng đi kèm với các tiện ích bổ sung tiêu chuẩn bao gồm bộ cấp liệu, bộ chuyển nguồn AC và kẹp cực được hẹn giờ cho máy cấp liệu qua đường ruột Nhờ công nghệ không dây, mô-đun WiFi tích hợp và phần mềm tiên tiến, nó cho phép khắc phục sự cố từ xa để mang đến cho khách hàng sự hỗ trợ tốt nhất có thể
Các thông số kỹ thuật của thiết bị được tổng hợp ở bảng 2.2
Bảng 2.2 Đặc điểm của hệ thống cho ăn qua đường ruột Kangaroo™ Connect
Thông số Thông số kỹ thuật
Danh sách TUV x Classified concerning electrical shock, fire, and mechanical hazards by ES60601-1 (3rd edition) and UL60601-
1 (2nd edition) x Classified with respect to electrical shock, fire, mechanical, and other specified hazards by CAN/CSA C22.2
No 601.1 Loại thiết bị truyền dịch Bơm thể tích
Loại thiết bị truyền dịch Nhu động quay
Tuổi thọ sử dụng Máy bơm, WCH, Mô-đun WiFi và các phụ kiện được thiết kế để có tuổi thọ sử dụng tối thiểu 5 năm
Hạn sử dụng Máy bơm, WCH, Mô-đun WiFi và các phụ kiện được thiết kế để có tuổi thọ sử dụng tối thiểu 5 năm
Bộ cho ăn Tất cả các bộ thức ăn được thiết kế để chỉ hoạt động với máy bơm thức ăn qua đường ruột Kangaroo Connect
Tỷ lệ phân phối sữa công thức 1-600 mL/giờ với mức tăng 1 mL
Tốc độ mồi 1310 ± 75 mL/giờ
Liều lượng công thức cho ăn 1 - 3000 mL với bước tăng 1 mL
Khối lượng Bolus 1 - 3000 mL với bước tăng 1 mL
Khoảng thời gian Bolus 1 - 3000 mL với bước tăng 1 mL
Sự chính xác Thử nghiệm độ chính xác được thực hiện ở nhiệt độ phòng 22°C ± 2°C (72°F ± 3°F), sử dụng bộ cấp liệu Kangaroo Connect mới không lâu hơn số giờ sử dụng được khuyến nghị Áp suất tắc Thử nghiệm độ chính xác được thực hiện ở nhiệt độ phòng 22°C ± 2°C (72°F ± 3°F), sử dụng bộ cấp liệu Kangaroo Connect mới không lâu hơn số giờ sử dụng được khuyến nghị
Kích thước x Máy bơm: Chiều cao: 9,9 cm (3,9”)
Chiều rộng: 15,4 cm (6,1”) Chiều sâu: 4 cm (1,6”) x WCH: Chiều cao: 12,8 cm (5”) Chiều rộng: 19,2 cm (7,6”) Chiều sâu: 9 cm (3,5”) Khối lượng 0.33 kg (.73 lbs), 0.635 kg (1.4 lbs) với kẹp cực
Vật liệu Lớp phủ mềm mại: Vỏ máy bơm
Urethane nhiệt dẻo không chứa latex: Chống cháy
Thông số Thông số kỹ thuật
Hỗn hợp Polyester/Polycarbonate Móc treo trọng lượng (WCH) Vỏ: Hỗn hợp ABS/Polycarbonate chống cháy Âm lượng cảnh báo ưu tiên cao Tối thiểu 65 dBA ở khoảng cách 1 mét ở hướng âm lượng tối đa Âm lượng cảnh báo ưu tiên trung bình Tối thiểu 60 dBA ở khoảng cách 1 mét ở hướng âm lượng tối đa Nhiệt độ hoạt động cho tất cả các thành phần hệ thống
5° - 40° C (41° - 104° F) Độ ẩm hoạt động cho tất cả các thành phần hệ thống
15% - 93% R.H không ngưng tụ Độ ẩm hoạt động cho tất cả các thành phần hệ thống
0° - 50° C (32° - 122° F) 93% R.H không ngưng tụ Áp suất không khí xung quanh Phạm vi áp suất khí quyển hoạt động từ 62 kPA đến 106 kPA Loại bảo vệ chống điện giật Loại II, Thiết bị được cấp nguồn bên trong Mức độ bảo vệ chống điện giật Loại BF
Phương thức hoạt động Hoạt động liều liên tục hoặc theo chương trình Mức độ bảo vệ chống lại sự xâm nhập của chất lỏng
Máy bơm: Chống tia nước (IP26) theo IEC
60529 WCH: Chống nhỏ giọt (IP21) theo IEC 60529 Mô-đun WiFi: Không có bảo vệ chống lại sự xâm nhập của chất lỏng (IPX0) Bộ đổi nguồn AC: Không có bảo vệ chống lại sự xâm nhập của chất lỏng (IPX0) Bộ sạc xe hơi (IP22) theo tiêu chuẩn IEC 60529
Nguồn cấp Thông số kỹ thuật của bộ đổi nguồn
• Đầu ra: +5 V, 4,0 A Thông số kỹ thuật của bộ đổi nguồn sạc ô tô Kangaroo Connect như sau:
• Đầu ra: +5V, 5.0A Đối với mô-đun WiFi chỉ sử dụng bộ đổi nguồn được cung cấp
• Đầu ra: +5V, 1.0A Mức độ bảo vệ chống lại sự xâm nhập của chất lỏng
Thời lượng pin ~24 giờ ở tốc độ nạp 125 mL/giờ (khi sử dụng chế độ Tiết kiệm năng lượng và Máy bay)
Báo động x Lỗi hệ thống x Túi đựng thức ăn trống rỗng
Thông số Thông số kỹ thuật x Ống cấp bị chặn x Ống bệnh nhân bị tắc x Cassette bị bong ra x Lỗi băng cassette x Rotor bị kẹt x Hết pin
Thông báo x Cho ăn hoàn chỉnh x Cho ăn không đầy đủ x Pin yếu x Máy bơm không hoạt động
Ý tưởng thiết kế
Ở các nước công nghiệp phát triển, việc sử dụng máy bơm tự động để nuôi bệnh nhân qua ống dạ dày hiện nay tương đối phổ biến do kết quả nghiên cứu và sản xuất của nhiều doanh nghiệp được công nhận Tuy nhiên, việc sử dụng máy bơm tự động vẫn là một chủ đề tương đối mới ở Việt Nam và rất ít nghiên cứu chuyên sâu được thực hiện do chi phí đắt đỏ
Hiện nay tại các bệnh viện ở Việt Nam, các nhân viên thường sử dụng ống tiêm 50ml để tiêm thức ăn và dinh dưỡng cho bệnh nhân
Mặc dù phương pháp này đơn giản nhưng sẽ không thành công nếu bệnh nhân bị nghẹn hoặc cảm thấy khó chịu do lực đẩy và tốc độ không đồng đều của thức ăn vừa nôn vừa tiêu chảy Việc có quá nhiều bệnh nhân đang điều trị dẫn đến thiếu sót trong việc chăm sóc bệnh nhân
Vì vậy, việc sử dụng ống tiêm thông thường là không đúng
Hệ thống bơm nuôi ăn tự động qua dạ dày được phát triển sau khi nghiên cứu các thiết bị nuôi ăn qua đường ruột hiện có trên thị trường và đánh giá cơ sở y tế tại Trường Đại học Y Hải Phòng Hệ thống được thiết kế với khả năng tự động tính toán khẩu phần ăn của bệnh nhân với độ chính xác cao với tốc độ ổn định và liên tục, đồng thời vận hành thiết bị một cách an toàn nhằm đảm bảo an toàn cho bệnh nhân
Hình 2.3 Cung cấp dinh dưỡng bằng ống tiêm 50ml [50]
Mục đích thiết kế
Điều quan trọng là phải xác nhận lĩnh vực nghiên cứu của vấn đề trong bước quan trọng là lựa chọn giải pháp và mô hình cũng như trong quá trình tạo và thử nghiệm sản phẩm Vấn đề được tập trung nghiên cứu phát triển các thiết bị có đặc tính phát triển tự động tương ứng với yêu cầu cài đặt sẵn của các bác sĩ bị suy yếu cơ thể nặng, nhằm hỗ trợ các bác sĩ, y tá trong quá trình cho bệnh nhân ăn Ngoài ra, việc sử dụng máy bơm có động cơ thay vì ống tiêm cầm tay thông thường giúp bệnh nhân cảm thấy ít đau đớn hoặc khó chịu hơn khi ăn uống và giúp bác sĩ và y tá có thời gian chăm sóc những bệnh nhân có nhu cầu y tế cao hơn do các tình trạng khác
Các mục tiêu sau đây cần đạt được trong quá trình khảo sát, nghiên cứu và thiết kế thiết bị: x Tìm hiểu, tìm hiểu qua các tài liệu nghiên cứu và khảo sát thực tế các vấn đề nảy sinh khi cho bệnh nhân dùng ống tiêm truyền thống x Lập sơ đồ khối để giám sát ranh giới của hệ thống, đảm bảo hệ thống vận hành tối ưu và an toàn trong đời sống thực x Thiết kế của hệ thống mạch điện tử đảm bảo hoạt động chính xác, đáng tin cậy và an toàn x Xây dựng sơ đồ thuật toán cho hệ thống, đảm bảo hệ thống có các tính năng cơ bản và thân thiện với người dùng x Tiến độ thực tế là mục tiêu cần theo đuổi trong chế độ xây dựng và thử nghiệm hệ thống trên mô hình.
Thiết kế hệ thống
Sau khi khảo sát, nghiên cứu thực tế và phân tích yêu cầu, tôi đã đề xuất sơ đồ tổng quát của hệ thống bơm tự động như hình 2.4
Hình 2.4 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống Túi đựng thức ăn
Mạch hiển thị và cảnh báo
2.4.1 H ệ th ố ng cung c ấ p dinh d ưỡ ng
Khi bệnh nhân được nuôi ăn qua ống, chế độ dinh dưỡng cần được điều chỉnh phù hợp với từng trường hợp cụ thể Một số lưu ý sau đây có thể hỗ trợ trong việc thiết lập chế độ dinh dưỡng cho bệnh nhân được nuôi ăn bằng ống: x Lựa chọn thực phẩm và công thức dinh dưỡng phù hợp: Thực phẩm và công thức dinh dưỡng cần phù hợp với tình trạng sức khỏe, bệnh lý và nhu cầu dinh dưỡng của từng người bệnh Các công thức thường có sẵn cho mục đích sử dụng này bao gồm sữa pha loãng, nước ép rau, nước dùng, nước ép trái cây, thực phẩm và thực phẩm bổ sung có vitamin và khoáng chất thiết yếu x Điều chỉnh lượng chất dinh dưỡng và nước đưa vào: Lượng chất dinh dưỡng và nước cung cấp cho bệnh nhân nuôi ăn bằng ống cần được điều chỉnh cho phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng của từng bệnh nhân và độ tuổi của họ Điều này có thể được thực hiện thông qua việc sử dụng sữa công thức hoặc tham khảo ý kiến của chuyên gia dinh dưỡng x Thực hiện các biện pháp vệ sinh: Bệnh nhân được nuôi qua ống cần được đảm bảo vệ sinh đầy đủ để tránh nguy cơ nhiễm trùng Quá trình cho ăn qua sonde cũng cần phải được thực hiện nghiêm ngặt theo quy định x Tăng cường hỗ trợ người bệnh ăn uống: Chương trình ăn uống và hỗ trợ người bệnh ăn uống cần được cải tiến để người bệnh có đủ dinh dưỡng và thuận tiện trong việc sử dụng đầu dò
Khi thiết lập chế độ ăn cho bệnh nhân nuôi bằng ống, điều quan trọng là phải tính đến nhu cầu dinh dưỡng của bệnh nhân và đảm bảo thực phẩm và công thức dinh dưỡng đầy đủ mà họ cần
2.4.1.1 Một số công thức nuôi ăn qua ống thông dạ dày
Khi chăm sóc người bệnh đã trải qua phẫu thuật cắt dạ dày, việc bổ sung các chất dinh dưỡng phải tuân thủ nguyên tắc điều trị từng loại bệnh Ví dụ, hôn mê ở gan cần có chế độ ăn nhiều đường, đặc biệt là đường đơn [51] Mặt khác, tình trạng hôn mê do tăng đường huyết đòi hỏi phải có chế độ ăn ít đường, đặc biệt là đường đơn Giảm muối và chất béo nếu bạn hôn mê do tai biến mạch máu não liên quan đến huyết áp [52] [53] Không cần phải kiềm chế bất cứ điều gì nếu bạn bị chấn thương sọ não nghiêm trọng hoặc bị tai nạn ô tô và hôn mê
Có một số công thức cho ăn qua ống thông mũi dạ dày áp dụng cho người nặng 50kg tương ứng với nhu cầu năng lượng 1500 Kcal
Bảng 2.3 Một số công thức nuôi ăn qua ống thông dạ dày
Bệnh Bữa chính Bữa phụ Đột quỵ não • Gạo: 30g
Sữa công thức 200ml/lần, ngày 3 bữa
26 Suy thận không chạy thận
Sữa dành cho bệnh nhân suy thận
Bổ sung sữa cho bệnh nhân tiểu đường
Hình 2.5 Thức ăn cho bệnh nhân phẫu thuật cắt dạ dày phải được xay nhuyễn để dễ dàng bơm qua ống thông [54]
2.4.1.2 Sản phẩm dinh dưỡng qua ống thông
Chế độ ăn truyền thống như súp và ngũ cốc có thể được thay thế bằng các chất bổ sung dinh dưỡng được cung cấp qua ống thông Với ưu điểm được thiết kế dưới dạng hệ thống cho ăn khép kín, hệ thống dinh dưỡng của sản phẩm được thiết kế hoàn toàn và có thể thay thế hoàn toàn bữa ăn dinh dưỡng hàng ngày cho những bệnh nhân nặng không thể chủ động tự ăn bằng đường miệng Điều này ngăn ngừa ô nhiễm, nhiễm trùng và đảm bảo vô trùng trong quá trình cho ăn Túi dinh dưỡng đựng thực phẩm qua ống thông dạ dày trên thị trường hiện nay rất đa dạng, đặc biệt là những loại sau: x Nutrison multi-fibre: Đây là sản phẩm ăn liền có đầy đủ dinh dưỡng và giàu chất xơ Một túi Nutrison Multi Fiber 1000ml cung cấp 1000kcal, 40g protein, 39g chất béo, 123g carbohydrate, dành riêng cho người bệnh suy dinh dưỡng, chế độ ăn thiếu chất xơ Sản phẩm có nhiều tính năng vượt trội như: Chất xơ độc quyền MF6 có chức năng duy trì chức năng đường ruột, thành phần giàu axit docosa hexaenoic (DHA)/axit eicosa pentatonic (EPA), whey protein - hỗ trợ dung nạp và làm rỗng dạ dày, chất carotenoids phản ánh tình trạng sức khỏe tổng quát, cải thiện hỗn hợp protein, …
Hình 2.6 Sản phẩm Nutrison multi fibre [55] x Nutrison energy: Đây là túi đựng thức ăn qua ống thông mũi dạ dày năng lượng cao với đầy đủ dinh dưỡng sẵn sàng để sử dụng Một túi Nutrison Energy 1000ml cung cấp 1500kcal, cung cấp 60g protein, 58g chất béo và 185 carbohydrate, là sản phẩm được chỉ định cho những bệnh nhân có nguy cơ suy dinh dưỡng, tăng nhu cầu protein, phục hồi cơ bắp Đây được coi là dinh dưỡng y tế dành cho bệnh nhân có chế độ ăn ít chất xơ Với những đặc tính nổi bật sau, Nutrison Energy giúp cải thiện tình trạng dinh dưỡng cho người bệnh như giàu DHA/EPA, whey protein - hỗ trợ dung nạp và làm rỗng dạ dày, carotenoids - chất phản ánh tình trạng sức khỏe tổng thể khỏe mạnh, cải thiện protein, Triglycerid – giúp hấp thụ chất béo dễ dàng, …
Hình 2.7 Sản phẩm Nutrison energy [55] x Nutrison standard: Đây là sản phẩm phù hợp để bổ sung dinh dưỡng cho người bệnh đột quỵ, tai biến mạch máu não Sản phẩm được phân phối chính hãng từ OLLIN được nhiều chuyên gia dinh dưỡng khuyên dùng Nutrison
28 Standard có những ưu điểm như: Dung tích 1000ml cung cấp tới 1000kcal bổ sung dinh dưỡng hiệu quả, công thức protein 4P độc quyền, giàu carotenoid giúp tăng khả năng miễn dịch và chống oxy hóa, thiết kế túi tiện lợi có thể kết hợp với dây cấp liệu Flocare để điều chỉnh tốc độ truyền,
Hình 2.8 Sản phẩm Nutrison standard [56] x Nutrison advanced reason: Đây là sản phẩm đến từ Hà Lan được thiết kế bởi tập đoàn Danone Nutricia Nutrison Advanced Diason đặc biệt dành cho bệnh nhân tiểu đường phải cho ăn qua ống thông mũi dạ dày
Sản phẩm này giúp ổn định lượng đường trong máu, có thể thay thế hoàn toàn một bữa ăn Một túi
Diason 1000ml chứa hơn 1000kcal, 43g protein và 42g chất béo Đặc biệt,
Fructose và nguồn tinh bột tiêu hóa chậm giúp ngăn ngừa lượng đường trong máu cao sau khi ăn Đồng thời, các thành phần trong túi được chứng minh là giúp kiểm soát HbA1c rõ rệt, với chỉ số đường huyết thấp (GI) Lượng chất xơ hòa tan và không hòa tan MF6 15g/L hỗ trợ hệ tiêu hóa và cải thiện tình trạng táo bón
Hình 2.9 Sản phẩm Nutrison advanced diason [56]
Bơm nhu động là một loại bơm thể tích được sử dụng rất phổ biến trong các thiết bị y tế hiện nay, đặc biệt trong trường hợp cần xử lý chất lỏng vô trùng, thẩm tách, lọc hoặc xử lý chất sinh học Đặc điểm chính của bơm nhu động là không ảnh hưởng tới dung dich bơm trong suốt quá trình vận hành vì bộ phận duy nhất tiếp xúc với dung dịch là ống mềm, giúp dễ dàng khử trùng và làm sạch bề mặt bên trong của bơm Tính năng thứ hai là khả năng tự mồi và không bị trào ngược khi bơm Đồng thời, bơm nhu động cũng mang lại nhiều lợi ích so với hầu hết các loại bơm khác, nổi bật ở khả năng bảo trì và vệ sinh dễ dàng do chỉ cần thay ống mềm khi cần sử dụng cho bênh nhân khác Trong quá trình hoạt động, bơm nhu động đảm bảo về tính ổn định và độ chuẩn xác cao nhờ khả năng làm chủ tốc độ bơm
Hình 2.10 Cấu trúc bơm nhu động [56]
30 Bơm nhu động được cấu tạo bởi một bộ phận xẻ rãnh có nhiệm vụ cố định vị trí của ống mềm (hose) và kết hợp với các con lăn (rollers) để tạo lực ép lên ống mềm, được gọi là bề mặt hỗ trợ (supporting surface) Bộ phần quay của động cơ (rotor) có chức năng quay các con lăn, tạo một khoảng chân không trong ống để hút chất lỏng qua ống
Hình 2.11 Nguyên lý làm việc của bơm nhu động [61]
Bơm nhu động hoạt động giống như nhu động của thực quản và ruột để đẩy thức ăn trong hệ thống tiêu hóa Các ống mềm được đặt bên trong và dọc theo vỏ bơm, đặc biệt có thể co dãn và trở lại hình dạng ban đầu sau khi con lăn đi qua Do đó lưu lượng chất lỏng luôn được duy trì ổn định Bơm nhu động dựa vào sự nén và dãn luân phiên của ống để hút và đẩy chất lỏng trong lòng ống
Một chu trình bơm hoàn chỉnh sẽ bao gồm ba chu trình liên tiếp sau đây: x Chu trình hút: Khi con lăn quay và tiếp xúc với ống, ống mềm sẽ được nén và bịt kín Lúc này, phần ống đàn hồi trở lại trạng thái ban đầu, tạo ra áp suất chân không và hút chất lỏng vào bên trong ống x Chu trình chuyển: Khi con lăn tiếp theo chạm vào ống, chất lỏng sẽ được hút vào và giữ lại trong ống mềm giữa hai con lăn x Chu trình xả: Khi con lăn thứ nhất đi hết nửa chu kỳ và ống còn ép vào uống mềm, chất lỏng giữa hai con lăn sẽ được con lăn thứ hai đẩy ra ngoài
2.4.3.1 Sơ đồ khối thiết kế mô-đun trung tâm
Sau quá trình khảo sát, nghiên cứu và phân tích yêu cầu tôi đã đề xuất sơ đồ khối của module trung tâm như hình 2.12
Hình 2.12 Sơ đồ khối module trung tâm
Module trung tâm có nhiệm vụ điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống Các khối có nhiệm vụ cụ thể như sau:
- Khối mạch vào của mạch đếm giọt: Có nhiệm vụ truyền tín hiệu từ mạch đếm giọt đến vi điều khiển để thực hiện điều khiển các mạch sau
- Khối vi điều khiển: Có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu vào từ mạch vào của khối đếm giọt để tính toán trạng thái hoạt động của hệ thống và ra quyết định điều khiển đối với mạch hiển thị và cảnh báo trạng thái và mạch điều khiển động cơ bơm nhu động
- Khối mạch ra của mạch hiển thị và cảnh báo: Có nhiệm vụ nhận các tín hiệu điều khiển của vi điều khiển, sau đó truyền tời mạch hiển thị và cảnh báo trạng thái hoạt động của bơm
Phân tích và thiết kế hệ thống phần mềm
Việc xây dựng một thuật toán điều khiển lý tưởng và có thể chấp nhận được là rất quan trọng để đảm bảo đáp ứng các yêu cầu đã nêu và sự vận hành trơn tru của hệ thống Nhiệm vụ chính của vi điều khiển bao gồm: x Tiếp nhận và giải mã các lệnh điều khiển từ người dùng thông qua hệ thống bàn phím x Bơm nhu động được sử dụng để kiểm soát đầu ra và hoạt động theo các thông số kỹ thuật được xác định trước x Điều khiển đèn LED chỉ báo, hệ thống âm thanh và LCD 20×4 trên màn hình hiển thị và mạch cảnh báo x Lấy thông tin từ mạch đếm giọt để xử lý, tính toán và cảnh báo khi xảy ra lỗi vận hành
2.5.2 Thi ế t k ế s ơ đồ thu ậ t toán cho h ệ th ố ng
Sơ đồ thuật toán cho hệ thống bơm cấp liệu tự động thông qua Sonde được thể hiện trên Hình 2.26
Ngay sau khi khởi động hệ thống, các kết nối cần thiết sẽ được kiểm tra và các biến sẽ được khởi tạo Người dùng sẽ thiết lập các thông số cần thiết cho quá trình bơm như: thể tích cần bơm, thời gian, hệ số nhỏ giọt và loại cấp liệu Các thông số sẽ được hiển thị trên LCD
Nhấn nút BẮT ĐẦU để bắt đầu bơm khi thiết lập thông số hoàn tất và mô- đun trung tâm sau đó sẽ ra lệnh cho bơm nhu động hoạt động Mạch đếm giọt sẽ cung cấp thông tin cho mô-đun trung tâm, sau đó mô-đun này có thể quản lý hoạt
44 động bơm Mô-đun trung tâm sẽ ra lệnh cho bơm nhu động dừng khi lượng được bơm và lượng chưa được đẩy bằng nhau Bằng cách nhấn nút dừng khi máy bơm đang chạy, người dùng có thể tạm dừng hoạt động đổ đầy nước và sau đó nhấp vào nút BẮT ĐẦU để tiếp tục bơm
Nếu có vấn đề với quy trình bơm, chẳng hạn như túi thực phẩm rỗng hoặc đường bơm bị tắc, hệ thống sẽ đưa ra cảnh báo Do đó, người dùng phải ngừng bơm một lần nữa bằng cách nhấn nút DỪNG, đảm bảo rằng túi nuôi và dây truyền dịch đang hoạt động bình thường, sau đó nhấp vào nút BẮT ĐẦU để tiếp tục bơm Ngoài ra, hệ thống cảnh báo sẽ có chức năng đảm bảo bệnh nhân có thể sử dụng tính năng an toàn khi cài đặt sai thông số và kỹ thuật viên có thể kiểm tra thông số khi nhập sai
Hình 2.26 Sơ đồ thuật toán của hệ thống
Kiểm tra các biến cần thiết và khởi tạo biến trung gian
Thiết lập các thông số cần thiết
Cảnh báo Bắt đầu bơm Đếm giọt
Kiểm tra thời gian giữa 2 giọt
Thể tích truyền = Thể tích cài đặt
Dừng bơm Thông số với giá trị dương
Qua khảo sát 2 thiết bị cho bệnh nhân ăn qua sonde Kangaroo hiện có trên thị trường có thể kết luận rằng: x Cả hai thiết bị đều được sản xuất theo tiêu chuẩn quốc tế và bao gồm các chế độ cũng như cách tiếp cận lý tưởng cho việc nuôi ăn qua đường ruột x Tuy nhiên, do quy trình phức tạp và chi phí sử dụng đắt đỏ nên hệ thống này không phù hợp với các quốc gia đang phát triển như Việt Nam
Vì vậy, chúng ta cần học hỏi các giải pháp công nghệ tối ưu của Kangaroo nhưng cũng cần tìm hiểu và bổ sung các giải pháp kỹ thuật phù hợp đồng thời nghiên cứu xây dựng hệ thống nuôi ăn tự động qua dịch dạ dày để phù hợp với hoàn cảnh sử dụng tại Việt Nam
Qua quá trình phân tích, đánh giá các yêu cầu cơ bản của hệ thống, luận văn đề xuất ý tưởng thiết kế hệ thống bơm cấp liệu tự động thông qua ống sonde với sơ đồ khối hệ thống nêu ở mục 2.4 Ngoài ra, luận văn đã đề xuất được sơ đồ thuật toán hệ thống đáp ứng được các yêu cầu cơ bản đặt ra ở Mục 2.5 Để đảm bảo hiệu suất hệ thống tối ưu và hoạt động ổn định, phần mềm điều khiển được viết bằng ngôn ngữ C, sử dụng phần mềm lập trình Arduino IDE với mã nguồn mở và thư viện tích hợp sẵn Đặc biệt phần mềm lập trình Arduino IDE còn hỗ trợ board ESP 32 rất tốt và là sự lựa chọn phù hợp cho hệ thống được thiết kế trong luận văn này