[Maps engineer] tiểu luận hệ thống Đèn led không hắt bóng

Hệ thông đèn không hắt bóng là một công nghệ quan trọng trong các phòng mỗ hiện đại được thiết kế để loại bỏ hiện tượng hắt bóng trong qua trinh phẫu thuật.. Mãi đến những năm 1950, đèn

DAI HOC QUOC GIA HÒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

TIỂU LUẬN DEN PHAU THUAT KHONG HAT BONG

(SURGICAL SHADOWNESS LAMP)

Nhom: MAPS ENGINEER ._ Trần Nhật Tường ._ Đinh Tấn Nguyên

Vũ Văn Hiện

Ngô Thanh Khiết

Nguyễn Huỳnh Minh Khánh

Thành phố Hồ Chí Minh, 9/2024

MỤC LỤC

1

2

3

Lời giới thiệu + 221 2211221271121121121112112112111211222112112222212121 22 ree 1 Quá trình phát triển và thiết kế sản phâm 5G S2 91121111111 11271E11211 010 2x6 1 2.1 Lich sử hình thành 22552 2 92E£211221875122112711111222211211211121221 212g 1

2.2 Nguyên lý tạo sự không hắt bóng của đèn LED phẫu thuật 2 z+zszzzzz 4

2.3.1 Công nghệ LED và chiếu sáng rộng - 52-1 1E EEE11211211212111 1x0 5 2.3.2 Thiết kế phản xạ và tán xạ ánh sáng c0 1201211121112 11211 10111111111 1118 re 6 2.3.3 Công nghệ chiếu sáng địa phương (Direct/Indirect Lighting) 5-5552 6

2.3.4 Điều chỉnh độ sáng và nhiệt độ màu - 1-55 2E 2121112111121 212 6 6

2.3.5 Tích hợp công nghệ điều khiên thông minh 222 SE2E££2E+2E22E2Z2222222: 7

2.3.6 Nghiên cứu và phát triển vật liệu 525221 1 E11 1121121211111 216 7 2.4 Tính ứng dụng vả hiệu qua của hệ thống đèn LED phẫu thuật - 2: 22 2552 7 2.4.1 Hiệu quả độ sáng và hiệu suất sử dụng điện 52-52 22111122 e6 7

2.4.2 Tuổi thọ của 00v 8

2.4.3 Te mbnigte cece ccccecseecscsssessessssesecssesaresresssesasessesssesasetsesssessetaseseriesesteesaeanee 8 2.4.4 Nhiét dé mau — giam mét moi cho mat, ting d6 chinh x4 cece 8

2.4.5 An toan khi sử dụng cceccecceccsccnecenecntecnsecnsessseeseecsecseeeeseeesissensaeeeniees 9

2.5 Quy trình sản xuất dén LED cece ccccsecsesceseescsessesessesessesessesevsesevsessesevensevensevevees 9 2.6 Các doanh nghiệp sản xuất và thị trường -s 5+ s1 1111211151212 21 xe 10 Kết luận - - 2: SS 2212122211 112111112112112212211211212111121121101211122122211 1212 se ll

Tiểu luận: Đèn phẫu thuật không hắt bóng

1 Lời giới thiệu

Với tính ứng dụng trong thực tiễn và tầm quan trọng của hệ thống đèn LED không hắt bóng trong y khoa, chúng đã góp phần nâng cao nhận thức về sự phát triển và ứng dụng của công nghệ trong y tế nói chung và trone phẫu thuật nói riêng

Hệ thông đèn không hắt bóng là một công nghệ quan trọng trong các phòng mỗ hiện đại được thiết kế để loại bỏ hiện tượng hắt bóng trong qua trinh phẫu thuật Điều nảy giúp đảm bảo rằng các bác sĩ phẫu thuật có thể nhìn thấy rõ ràng khu vực mỗ mả không

bị cản trở bởi bóng do các dụng cụ, tay hoặc cơ thể của họ tạo ra

Hình 1 Hình ảnh mình họa một ca phẫu thuật dưới đèn Led không hắt bóng

2 Quá trình phát triển và thiết kế sản phẩm

2.1 Lịch sử hình thành

Trong thé ky 19, giai đoạn đầu, ánh sáng trong các phòng mô thường được cung cấp bởi ánh sáng tự nhiên, đèn chiếu sáng đơn giản như đèn dầu hoặc nến, không có các thiết

bị hoặc phụ kiện hỗ trợ ánh sáng bỗ sung Do do có nhiéu bong đồ trên khu vực mồ, làm giảm khả năng quan sát và phán đoán, làm hạn chế khả năng chính xác cũng như tính hiệu quả cao của các bác sĩ trong các cuộc phau thuat tinh v1

Tiểu luận: Đèn phẫu thuật không hắt bóng

Hình 2 Buôi phẩu thuật điễn ra tại phòng mô của Bệnh viện Thành phố Boston vào khoảng năm 1890 A H Folsom tai Roxbury

Đến cuối thế kỷ 19, khi đèn điện được phát minh người ta đã bắt đầu sử dụng trong các phòng mô, tuy nhiên các loại đèn điện ban đầu này phát ra nhiều nhiệt và vẫn tạo ra bóng đồ Với sự phát triển và nhu câu thiết yếu trong y học, phạm vi phẫu thuật dần

chuyên bước sang thời kỳ chuyên môn hóa cần có một sự đổi mới trong công nghệ phẫu

thuật

Bước vào những năm 1920, công nghệ đèn mỏ bắt đầu phát triển Một số cải tiến bao gồm sử dụng đèn có công suất lớn và kỹ thuật phản xạ ánh sáng để giảm bóng tối như đèn sợi đốt hoặc đèn hồ quang cacbon, nhưng vẫn chưa khắc phục hoàn toản vẫn để

về sinh nhiệt cũng như tuôi thọ của đèn

Mãi đến những năm 1950, đèn halogen (loại dén str dung khi halogen nhw iodine hoặc bromine để cải thiện độ sáng hoặc tuổi thọ của dây tóc) mới ra đời, mang lại hiệu quả chiếu sáng vượt trội cao hơn và tuôi thọ đài hơn các loại đèn trước đó, khi đó chúng bắt đầu được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm cả y học, đặc biệt trong chiếu sáng các phòng phẫu thuật, nội soi và các dụng cụ y tế khác Với áng sáng tự nhiên, công suất cao cường độ lớn, chiếu sáng gián tiếp không chói, đặc biệt kiêm soát bóng đồ rất tốt, được lắp đặt trên trần và có thể điều chỉnh được nhiều góc độ chiếu sáng linh hoạt trong việc thay đôi vị trí và cường độ sáng của bác sĩ

Tiểu luận: Đèn phẫu thuật không hắt bóng

Hình 3 Đây là bản vẽ nghệ thuật của một phòng phẫu thuật những năm 1950 có đèn halogen

Cudi thé ky 20 — dau thé ky 21, céng nghé dén LED xuat hién va ngay càng phát

triển, hoạt động dựa lên công nghệ bán dẫn, khối diét ban dan, electron chuyén từ trạng thái có mức năng lượng cao xuống trạng thái có mức năng lượng thấp hơn vả sự chênh lệch năng lượng này được phát xạ thành những dạng ánh sáng khác nhau, các nguồn Đèn LED có hiệu suất phát sáng hiệu quả được phát minh dần dần phục vụ cho mục đích chiếu sáng Được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học, đa lĩnh vực trong đời sông, trong đó có y học, một lĩnh vực yêu cầu độ chuyên môn cao cũng như thiết bị phải thực sự hiện đại và đáp ứng nhu câu thiết yếu đề thực hiện những cuộc phẫu phức tạp, tinh vi

Vậy nhu cầu thiết yếu trong y học đối với đèn LED chiếu sáng là:

© Cường độ ánh sáng: Đèn phẫu thuật cần cung cấp ánh sáng đủ mạnh để bác sĩ có thé nhìn rõ các chỉ tiết nhỏ trong quá trình phẫu thuật

© Độ rộng vùng sáng: Độ rộng của vùng sáng phải đủ lớn để chiếu sáng toàn bộ khu vực phầu thuật mà không tạo ra các vùng tôi

Tiểu luận: Đèn phẫu thuật không hắt bóng

Độ sâu vùng sáng: Đèn phải có khả năng chiếu sáng sâu vào các khoang cơ thẻ, øiúp

bác sĩ nhìn rõ các cấu trúc bên trong

Quản lý bóng đỗ: Đèn phẫu thuật cần được thiết kế để giảm thiểu bóng đồ do tay và đầu của bác sĩ tạo ra, đảm bảo ánh sáng đồng đều trên toàn bộ khu vực phẫu thuật Màu sắc ánh sáng: Ánh sáng phải có màu sắc tự nhiên, giúp bác sĩ phân biệt màu sắc của các mô và các chỉ tiết nhỏ một cách chính xác

Nhiệt độ: Đèn phẫu thuật cần giảm thiêu nhiệt độ phát ra để tránh làm khô các mô nhạy cảm và giữ cho bác sĩ thoải mái trong suốt quá trình phẫu thuật

An toàn: Đèn phải tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn để đảm bảo không gây hại cho bác

sĩ và bệnh nhân

2.2 Nguyên lý tạo sự không hắt bóng của đèn LED phẫu thuật

Một dãy đèn LED được bồ trí theo hình tròn hoặc hình lục giac, mỗi đèn phát ra ánh sáng gần giỗng như ánh sáng tự nhiên từ các góc khác nhau Do đó, bóng mà một đèn tạo

ra sẽ được ánh sáng từ ít nhật một đèn khác chiêu sáng, làm cho bóng trở nên mờ

Vi du, hay xem các sân bóng ngoài trời vào ban đêm

Hình 4 Hình sân bóng

Tiểu luận: Đèn phẫu thuật không hắt bóng

Các đèn chiếu sáng được đặt ở nhiều vị trí khác nhau xung quanh sân Vì vậy, bóng

của các cầu thủ không bị tối hắn mà chỉ bị mờ Ánh sáng từ các đèn khác nhau giúp làm

sáng những phân tối, giảm độ tương phản của bóng Trong phòng phẫu thuật, ánh sáng được tập trung vào một khu vực nhỏ, chắng hạn như vị trí vết thương của bệnh nhân Mà

hệ thống đèn phẫu thuật thường bao gồm nhiều đèn, mỗi đèn chiếu sáng từ một hướng khác nhau về củng một vị trí Như vậy nhờ vào việc anh sáng được chiếu từ nhiều sóc độ khác nhau, ánh sáng tập trung vào vết thương sẽ được khuếch tán đồng đều Kết quả là, bất kỷ cái bóng nảo do một đèn tao ra sé duoc anh sang từ các đèn khác làm sáng thêm, làm cho cái bóng trở nên mờ và khó nhận ra Điều này giúp bác sĩ phẫu thuật có thê làm việc trong điều kiện ánh sáng đồng đều và rõ ràng, giảm thiểu sự cản trở do bóng đỗ có thé gay ra, giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong quá trình phẫu thuật

Hình 5 Đèn mồ di động với 5 bóng led HMSL-525 2.3 Sự phát triển sản phẩm tiên tiến đến hiện nay

2.3.1 Công nghệ LED và chiếu sáng rộng

- Nguồn sáng LED: Công nghệ LED (Lipht Emitting Diode) đã cách mạng hóa ngành chiếu sáng nhờ vào khả năng cung cấp ánh sáng đồng đều và hiệu quả cao Đèn LED

có thể được thiết kế để phát ra ánh sáng đồng đều mà không tạo ra bóng tối rõ rệt

Tiểu luận: Đèn phẫu thuật không hắt bóng

«_ Tấm LED phát sáng toàn diện: Các đèn LED hiện đại sử dụng tắm phát sáng rộng để phân phối ánh sáng đều hơn, giúp giảm hiệu ứng bóng tối

( fat

Hình 6 Đèn mồ 2 nhánh 2.3.2 Thiết ké phan xa va tin xa ánh sáng

¢ Tấm tán xạ (Diffusers): Sử dụng tấm tán xạ ánh sáng giúp phân phối ánh sáng đồng đều hơn và siảm sự hình thành bóng Các tấm nảy có thê làm từ vật liệu nhựa hoặc kính, và có các thiết kế đặc biệt đề tối ưu hóa phân phối ánh sáng

® Lớp phản xạ: Các thiết kế có lớp phản xạ được cải tiến giúp ánh sáng lan tỏa rộng hơn và giảm bóng, đặc biệt trong các đèn trần hoặc đèn sẵn tường

2.3.3 Công nghệ chiếu sáng địa phương (DirecVIndirect Lighting)

« Chiếu sáng gián tiếp: Đèn chiếu sáng gián tiếp phản chiếu ánh sáng từ trần hoặc tường, giúp giảm bóng tối Công nghệ này sử dụng các bề mặt phản xạ để phát tán ánh sáng đều

« Chiếu sáng địa phương: Kết hợp giữa ánh sáng trực tiếp và ánh sáng gián tiếp dé cung cấp độ sáng đồng đều mà không tạo ra bóng tối rõ rệt

2.3.4 Điều chỉnh độ sáng và nhiệt độ màu

«Điều chỉnh độ sáng (Dimming): Các hệ thống điều chỉnh độ sáng giúp người dùng kiểm soát cường độ ánh sáng, từ đó giảm hiệu ứng bóng tối trong các môi trường khác nhau

Tiểu luận: Đèn phẫu thuật không hắt bóng

« Nhiệt độ màu (Color Temperature): Việc lựa chọn nhiệt độ màu phù hợp (từ ảnh sáng ấm đến ánh sáng lạnh) có thể ảnh hướng đến cách ánh sáng phân bố và giảm bóng tối

2.3.5 Tích hợp công nghệ điều khiển thông mình

« Hệ Thống Điều Khiển Thông Minh: Các hệ

thông điều khiến thông minh giúp quản lý ánh

sáng một cách linh hoạt, bao gồm điều chỉnh

độ sáng, màu sắc và chế độ chiếu sang dé

sang

«Ổ Cảm Biến và Tự Động Hóa: Sử dụng cảm Hình 7 Bảng điều khiên phòng

biến và hệ thống tự động hóa để điều chỉnh mô

ánh sáng theo nhu cầu thực tế, từ đó giảm

bóng và tối ưu hóa trải nghiệm ánh sáng

2.3.6 Nghiên cứu và phát triển vật liệu

» Vật liệu chống bóng: Các vật liệu mới đang được nghiên cứu để cải thiện khả năng phân tan anh sang va giam bóng Ví dụ, các lớp phủ đặc biệt hoặc vật liệu có khả năng phản xạ ánh sáng tốt hơn có thê được sử dụng

Những tiến bộ này đều nhằm mục đích tạo ra ánh sáng đồng đều, giảm bớt sự xuất hiện của bóng tôi, và cải thiện chất lượng ánh sáng trong các không gian khác nhau Công nghệ chiếu sáng đang liên tục phát triển, và các giải pháp tiên tiễn sẽ tiếp tục làm thay đổi cách chúng ta trải nghiệm ánh sáng trong môi trường sống và làm việc

2.4 Tính ứng dụng và hiệu quả của hệ thống đèn LED phẫu thuật

2.4.1 Hiệu quả độ sáng và hiệu suất sử dụng điện

Những năm trước đây, người ta thường ứng dụng đèn halogen cho chiếu sáng ở phòng phẫu thuật Ưu điểm của loại đèn này là cung cấp nguồn sáng rõ, làm tăng khả năng hiển thị Tuy vậy, với mức sử đụng khoảng 200.000 lumen, nó vô tỉnh tạo ra các van dé vé sự xâm nhập của tia cực tím, nhiệt và nhiêm trùng, sây khô mô khi tiêp xúc,

Tiểu luận: Đèn phẫu thuật không hắt bóng

đồng thời gây mỏi mắt của bác sĩ phẫu thuật.Còn đèn LED thì không sinh ra tia cực tím, tia tử ngoại Đồng thời đèn LED sử dụng ít điện hơn 70% so với đèn halogen

2.4.2 Tuổi thọ của bóng cao

Với tuổi thọ của đèn LED cao hơn đến 5 lần so với đèn huỳnh quang, điều này giúp tiết kiệm tiền cho chi phi thay thé va phi bảo trì, giảm thời gian chết do thay thế bóng đèn

từ đó cũng tang tính an toàn cho bệnh nhân

2.4.3 It nhiệt

Vi dén LED sản sinh ít nhiệt, và ít tổn thương tạo ra, từ đó tạo nên sự an toàn cho bệnh nhân và sự thoải mái của phẫu thuật viên Mức độ piảm này chỉ có thể thực hiện

được với bóng đèn LED và giảm đáng kê thiệt hại tiềm ấn liên quan đến nhiệt

2.4.4 Nhiệt độ màu — giảm mệt mỏi cho mắt, tăng độ chính xác

Đèn mồ LED cung cấp một lợi thế độc đáo khác so với bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh quang Bóng đèn LED, bao gồm các dãy điốt đỏ, vàng và xanh lam, có thế được thiết kế đặc biệt cho phô ánh sáng nhìn thấy thích hợp nhất, từ xanh lam dịu mát

đến trang tinh khiết đến hồng âm

Bóng đèn chuyên dụng với các mảng nhiều màu có thể được phẫu thuật viên điều chỉnh cho từng ca phẫu thuật, tính chỉnh quang phô ánh sáng để mang lại khả năng hiển

thị tối ưu

Vì vậy, bác sĩ phẫu thuật thâm mỹ có thể điều chỉnh phố màu thành các mau 4m hơn để làm nỗi bật màu đa và kết cấu, làm nỗi bật các đường vân trên bề mặt Bác sĩ phẫu thuật bụng có thê sử dụng quang phô lạnh hơn để nhìn rõ vào khoang bụng, sử dụng cùng một bóng đèn