Phương pháp nghiên cứu thiết bị trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh các bệnh viện hiện nay

Phương pháp nghiên cứu thiết bị trị bệnh vàng da , trẻ sơ sinh các bệnh viện, hiện nay

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP www.bme.vn Huỳnh Thế Hoàng : Email : hoangche2003@yahoo.com 19 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP www.bme.vn Huỳnh Thế Hoàng : Email : hoangche2003@yahoo.com 20 3.1 Giới thiệu thực trạng các thiết bị trị bệnh v àng da ở trẻ sơ sinh ở các Bệnh viện hiện nay . Như đã trình bày ở trên, hầu hết các thiết bị y tế ở thị tr ường Việt Nam đều nhập ngoại, những máy mà Việt Nam sản xuất chiếm một thị phần rất nhỏ, v à các thiết bị y tế có trình độ công nghệ cao th ì nước ta chưa sản xuất được. Chính vì vậy những thiết bị y tế nhập khẩu hầu hết là mắc tiền so với thu nhập trung b ình của nước ta, ngoài ra chính vì nhập khẩu nên các thiết bị y tế đều mang một đặc th ù là độc quyền dẩn tới thực tế là khi mà thiết bị không may gặp sự cố th ì việc bảo trì rất khó khăn. Đa số các tr ường hợp là phải thay linh kiện chính hãng, mà mỗi lần thay thường tốn rất nhiều tiền v à khó khăn, bởi vì nếu trục trặc những linh kiện m à hảng không có sẵn ở Việt Nam th ì cần phải chờ đặt hàng ở nước ngoài nên rất mất thời gian và phát sinh chi phí. Ngoài ra trong quá trình kh ảo sát các thiết bị đ èn chiếu trị bệnh vàng da trước đây và hiện đang sử dụng tại các bệnh viện th ì tôi thấy có một số hạn chế, đây cũng l à nguyên nhân nảy ra một số ý tưởng trong quá trình thiết kế. Các thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh thường dùng các bóng đèn huỳnh quang, các thiết bì này thông thường thì chỉ có một hệ thống đèn và một giường cho em bé nằm. DÀN ĐÈN GIƯỜNG EM BÉ NẰM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP www.bme.vn Huỳnh Thế Hoàng : Email : hoangche2003@yahoo.com 21 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP www.bme.vn Huỳnh Thế Hoàng : Email : hoangche2003@yahoo.com 22 Hinh 3.1 Những dàn đèn chiếu vàng da dùng bóng đèn hu ỳnh quang. Khi mới sử dụng thì các bóng đèn huỳnh quang này rất tốt, nhưng qua một thời gian dài sử dụng thì các bóng này không phát ra c ường độ mong muốn nữa, chính v ì vậy sẽ kéo dài thời gian điều trị. Ngo ài ra khi dàn đèn phát ra cư ờng độ sáng thì làm thế nào biết được dàn đèn đó phát ra cư ờng độ được yêu cầu, chính vì thế cần phải có một dụng cụ để đo cường độ sáng ở khoảng b ước sóng này. Trong quá trình điều trị, việc xác định cường độ sáng trên da em được xác định theo khoảng cách giữa dàn đèn và em bé và kho ảng cách này do nhà sản xuất qui định. Điều này chỉ đúng khi các bóng đ èn còn hoạt động tốt phát ra đúng cường độ, nếu vì một lý do nào đó các bóng đèn này không phát ra công suất như đã tính toán thì tất yếu sẽ xảy ra hiện tượng cường độ sáng chiếu lên em bé sẽ bị thiếu, dẫn tới kéo dài thời gian điều trị, gây ra thiệt hại về kinh tế cho ng ười thân của em bé. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP www.bme.vn Huỳnh Thế Hoàng : Email : hoangche2003@yahoo.com 23 Nhưng tất cả các thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh được biết ở các bệnh viện hiện nay đều không đ ược tích hợp bộ phận đo cường độ sáng này. Thiết bị đo cường độ sáng này thông thường được các bệnh viện mua ri êng và của một hãng khác chuyên về đo lường với giá rất cao nên thông thường được trang bị rất hạn chế. Các Bác sĩ hoặc y tá thông thường dựa vào kinh nghiệm của mình để điều chỉnh khoảng cách gi ữa dàn đèn và em bé, nhưng như th ế thì rất thủ công và theo cảm tính của Bác sĩ n ên sẽ không chính xác. Chính vì những thực tế như vậy đã làm nảy sinh một số ý tưởng thiết kế thiết bị trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh, sẽ được trình bày trong phần sau. 3.2 Phương pháp nghiên c ứu và giải thích cải tiến dựa tr ên sự trên khảo sát các thiết bị trong các bệnh viện Chính vì vậy khi bắt tay vào thiết kế thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh, cần phải cải tiến các hạn chế nh ư trên đã nêu trên. Đó là cần phải tích hợp một thiết bị đo cường độ sáng đi kèm với thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh. Để đảm bảo rằng việc theo dõi cường độ sáng trên da em bé là chính xác và đáng tin cậy. Nhưng thế là chưa đủ cần phải có thêm một phần điều khiển tự động để điều chỉnh c ường độ sáng trên da em bé dựa trên cường độ sáng mà Sensor thu nhận về để đảm bảo rằng ánh sáng trên da em bé luôn ở trong một khoảng mong muốn. V à cuối cùng một điều cần lưu ý nữa đó là cần phải tận dụng những linh kiện điện tử sẵn có ở Việt Nam, nhưng vẫn đảm bảo những thông số kỹ thuật cho thiết bị nh ư: + Thiết bị phải phát ra ánh sáng có khoả ng bước sóng đúng với yêu cầu, nhằm đảm bảo cho quá tr ình điều trị có hiệu quả . + Phát ra cường độ sáng đúng với y êu cầu đề chắc chắn rằng c ường độ sáng trên da em bé đúng v ới yêu cầu điều trị đặt ra . + Đảm bào an toàn cho em bé trong quá trình điều trị . LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP www.bme.vn Huỳnh Thế Hoàng : Email : hoangche2003@yahoo.com 24 + Ứng dụng vi xử lý để điều khiển thiết bị , tự động điều chỉnh cường độ sáng theo một giá trị cài đặt trước . + Dể sử dụng . + Rẻ hơn các thiết bị ngoại nhập . Ngoài ra việc sử dụng đèn LED super bright thay thế các bóng đèn huỳnh quang chuyên dụng cũng là một cải tiến trong quá tr ình thiết kế thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh . Như trình bày ở trên, trước đây các thiết bị đ èn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh thường dùng bóng đèn huỳnh quang chuyên dụng. Các bóng đèn huỳnh quang này được phủ một lớp huỳnh quang đặc biệt nhằm phát ra ánh sáng xanh có b ước sóng thích hợp. Chính vì thế nên ánh sáng phát ra c ủa những bóng đèn này là không liên t ục (nhấp nháy). So với việc thay đổi bóng huỳnh quang bằng đèn LED thì có những ưu điểm sau đây : + Hiệu quả điều trị cao h ơn do ánh sáng của đèn LED phát ra là ánh sáng liên t ục, còn ánh sáng phát ra c ủa bóng đèn huỳnh quang là không liên tục nên hiệu quả điều trị của LED cao h ơn so với bóng đèn Huỳnh quang . + Tuổi thọ trung bình của LED cao hơn so với bóng huỳnh quang . + Tiết kiệm năng lượng vì công xuất tiêu thụ điện của LED thấp h ơn nhiều so với công xuất tiêu thụ của bóng huỳnh quang . + Giá thành của 1 dàn đèn dùng LED th ấp hơn so với 1 dàn đèn dùng bóng huỳnh quang . +Việc sử dụng đèn LED làm cho dàn đèn cho c ấu trúc gọn hơn so với dàn đèn dùng bóng Huỳnh quang giúp cho quá trình sử dụng được thuận tiện và dể dàng hơn . + Việc sử dụng đèn LED làm giảm quá trình sinh nhiệt do dàn đèn gây ra làm gi ảm yếu tố gây ảnh hưởng tới các thiết bị kh ác ví dụ như lông hấp em bé sơ sinh . LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP www.bme.vn Huỳnh Thế Hoàng : Email : hoangche2003@yahoo.com 25 Chính vì những điểm ưu thế hơn so với bóng đèn huỳnh quang như vậy nên việc thay thế bằng đèn LED super bright là m ột cải tiến có ý nghĩa quan trọng về mặt công nghệ và phù hợp với xu hướng phát triển của thế giới . 3.3 Xây dựng sơ đồ khối cho thiết bị . Dựa vào những tiêu chí như đã trình bày ở trên, từ đó giúp tôi thiết kế sơ đồ khối của thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh. Để đáp ứng được những mục đích n êu trên sơ đồ khối sẽ bao gồm các khối sau đây: 1. Dàn đèn . 2. Sensor quang thu nh ận ánh sáng . 3. Khối khuếch đại . 4. Khối ADC (chuyển tín hiệu Analog sang Digital) . 5. Khối vi xử lý . 6. Khối hiển thị thông số (c ường độ sáng) hiện tại . 7. Khối cài đặt . 8. Khối hiển thị thông số (c ường độ sáng) cài đặt . Sau đây là sơ đồ khối của thiết bị : LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP www.bme.vn Huỳnh Thế Hoàng : Email : hoangche2003@yahoo.com 26 Hình 3.2 Sơ đồ khối thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh *) Giải thích sơ đồ khối. Sơ đồ khối trên gốm có 9 khối Khối 1: Là dàn đèn, khối này sẻ bao gồm 1 ma trận các đén LED super bright, cách sắp sếp các đèn LED super bright này c ũng như số đèn LED super bright này đư ợc tính toán cụ thể nhằm đảm bảo công xuất v à phân bố trên gường em bé nằm . Khối 2: Là Sensor quang thu nh ận tín hiệu, có bước sóng thu nhận thíc h hợp trong khoảng tần số mà dàn đèn LED super bright phát ra . Khối 3: Là khối khuếch đại, nhằm mục đích khuếch đại tín hiệu lên ở một giá trị thích hợp để sau đó tín hiệu n ày sẽ tiếp tục đưa vào khối ADC . Khối 4: Đây là khối chuyển tín hiệu analog sang digital để tiếp tục đưa vào khối kế tiếp xử lý . Dàn đèn Sensor Khuếch đại ADC Vi xử lý Hiển thị thông số hiện thời Phím nhấn cài đặt Khối điều khiển cường độ dàn đèn Hiển thị thông số cài đặt LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP www.bme.vn Huỳnh Thế Hoàng : Email : hoangche2003@yahoo.com 27 Khối 5: Khối vi xử lý, đây là khối điểu khiển trung tâm, điều khiển các bộ phận khác như: điều khiển hoạt động của ADC, điểu khiển hiển thị LED 7 đoạn, so sánh tín hiệu nhận v ào với giá trị cài đặt từ đó ra quyết định điều khiển cường độ dàn đèn . Khối 6: Hiển thị thông số hiện thời, tại đây sẽ phản ánh c ường độ sáng hiện tại mà Sensor quang thu nh ận được . Khối 7: Khối phím nhấn cài đặt, đây là nơi máy tương tác v ới người sử dụng, người sử dụng có thể cài đặt thông số cường độ sáng mong muốn d àn đèn chiếu vào em bé . Khối 8: Khối hiển thị thông số c ài đặt là nơi hiển thị các thông số khi ng ười sử dụng tương tác với phím nhấn . Khối 9: Khối điều khiển cường độ sáng dàn đèn, khối này chịu trách nhiệm nhận tín hiệu điều khiển của khối Vi xử lý để từ đó tăng hoặc giảm cường độ chiếu sáng l ên da em bé nhằm giữ cho cường độ sáng trên da em bé luôn trong kho ảng cài đặt xác định . 3.4 Lựa chọn các linh kiện cho thiết bị . 3.4.1 Lựa chọn bóng đèn . Từ sơ đồ khối như trên, đây là nền tảng cơ sở để thiết kế thiết bị đ èn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh, trong đó các b ộ phận của thiết bị đ ược cân nhắc chọn lựa các linh kiện có sẵn ở Việt Nam. Nhưng bên cạnh đó để đảm bảo tính chính xác cũng như hiệu quả điều trị của thiết bị, các bộ phận li ên quan trực tiếp đến điều trị nh ư dàn đèn phát ra ánh sáng có khoảng bước sóng thích hợp cần phải chọn linh kiện n ước ngoài bởi những lý do sau đây: + Linh kiện dùng để phát ánh sáng xanh d ương cụ thể là tôi dùng đèn LED super bright phát ra ánh sáng có bư ớc sóng trong khoảng 420 nm  480 nm hiện giờ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP www.bme.vn Huỳnh Thế Hoàng : Email : hoangche2003@yahoo.com 28 trên thị trường Việt Nam chưa có bán, chỉ có hàng Trung Quốc nhưng không có thông số rõ rang . + LED nhập từ nước ngoài có thông số rõ ràng nên ta có th ể chắc chắn ánh s àng phát ra là ánh sáng mà ta mong mu ốn, và từ các thông số này ta có thể dễ dàng tính ra số LED mà ta sử dụng nhằm đảm bảo phát ra c ường độ sáng như mong muốn . Sau một thời gian tìm thông tin trên internet thì tôi đã tìm được bóng đèn LED phát ra ánh sáng mong muốn với cường độ sáng tương đố lớn và giá thành chấp nhận được. Sau đây là các thông số của bóng đèn LED super bright mà tôi đã tìm đuợc trên internet có mã s ố RL5-B2545 . Các thông số cơ bản: Hình 3.3 Các thông số cơ bản của Super bright LED RL5 -B2545 [2]. Các thông số về kích thước: [...]... trung tâm của hệ thống, có thể ví khối vi xử lý l à bộ óc của 1 thiết bị hoặc 1 hệ thống ng ày nay hầu hết các thiết bị điện tử đều có các hệ thống điều khiển tự động, các thiết bị n ày tự đông hoạt động theo một ch ương trình đã cài đặt sẵn Các hệ thống tự động không chỉ đi v ào các lĩnh vực công nghiệp, y tế… m à còn đi xâu vào các thiết bị sinh hoạt hàng ngày như Tivi, lò vi sóng, máy giặt Có thể nói... Có thể nói rằng thiết bị càng thông minh thì vài trò c ủa khối vi xử lý càng thể hiện vai trò quan trọng của chúng, trong thiết kế thiết bị đèn chiếu vàng da dành cho trẻ sơ sinh thì không chỉ điểu chỉnh cường độ sáng của dàn đèn mà nó còn điều khiển quá trình thu nhận tín hiệu (IC ADC), ngoài ra còn thực hiện quá trình hiển thị lên LED 7 đoạn Nếu hệ thống có kết nối với các thiết bị khác nh ư máy... cho nhập xuất trên các chân 1-8 Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2,… có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần - Port 2: là cổng công dụng kép trên các chân 21-28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng - Port 3: là cổng công dụng kép trên các chân 10-17 Các chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển... sử thạch anh d ùng trong 8051 là 12Mhz thí tốc độ baud ở chế độ 0 là 1Mhz 3.5 Thiết kế sơ đồ mạch điện chi tiết của thiết bị và mô hình 3.5.1 Sơ đồ chi tiết bộ khuếch đại Hầu hết các thiết bị điện tử có các bộ phận cảm biến đều có bộ phân khuếch đại tín hiệu, khối này có vai trò làm cho tín hi ệu có độ đủ lớn để cho các phần cứng bên trong thiết bị có thể giao tiếp được Có rất nhiều mạch khuếch đại... mảng thiết bị y tế, mạch khuếch đại thường sử dụng là mạch khuếch đại thiết bị ( instrument amplifier ) Bởi vì mạch khuếch đại thiết bị này có khả năng lọc nhiễu rất tốt và rất ổn định, chính vì vậy trong phạm vi đề tài này mạch khuếch đại được tôi chọn và sử dụng là mạch khuếch đại thiết bị Sau đây là sơ đồ mạch khuếch đại mà tôi dùng: Trong sơ đồ mạch trên tôi dùng IC LM324, mắc với các điện trở như... Lựa chọn linh kiện cho khối ADC Ngày nay hầu hết việc truyền đạt tín hiệu cũng nh ư quá trình điều khiển và chỉ thị đều thực hiện theo phương pháp số, vì vậy khối vi xử lý chỉ xử lý được các tín hiệu số được mã dưới dạng các bit nhị phân, m à tín hiệu của ta thu nhận là tín hiệu Analog nên cần phải có thiết bị mã hóa tín hiệu này sang các bít nhị phân Đây là thiết bị trung gian kết 34 Huỳnh Thế Hoàng... làm được điều này cũng cần có vi xử lý để điều khiển tín hiệu theo các chuẩn giao tiếp Chính vì vậy cần phải có một quá trình điều khiển nhịp nhàng giữa các khâu để cho hệ thống điều khiển hoạ t động ổn định và hiệu quả nhất Trong hệ thống điều khiển của thiết bị đ èn chiếu vàng da dành cho trẻ sơ sinh tôi dùng IC 89C52 thuộc họ 8051 bởi vì những lý do sau: + Là một họ vi điều khiển rất thông dụng và... ở hình trên, 8051 có chân ngõ vào c ấp xung clock trên chân số 18, 19 được nối nối với hai tụ 30 PF v à thạnh anh tạo dao động tần số 12 Mhz *) Các thanh ghi đặc biệt : - Các thanh ghi port xuất nhập: Các port của 8051 có ưu điểm là địa chỉ hóa từng bít, rất thuận lợi trong quá tr ình lập trình và giao tiếp rất thuận lợi Các port n ày tương ứng ứng ở các địa chỉ: - Port 0: ở địa chỉ 80H - Port 1: ở. .. tiêu nhiễu Vì vậy khi chọn điện trở cho sơ đồ mạch trên cân phải chọn lựa điện trở có giá trị bằng nhau để bảo đảm sự triệt nhiễu tối đa Vì em dùng IC LM 324 nên không c ần thiết phải điều chỉnh offset 47 Huỳnh Thế Hoàng : Email : hoangche2003@yahoo.com LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 3.16 www.bme.vn Sơ đồ mạch khuếch đại Sau đây là sơ đồ mạch thực tế thực hiện được: Hình 3.17 Sơ đồ mạch khuếch đại 48 Huỳnh... ở địa chỉ 90H - Port 2: ở địa chỉ AOH - Port 3: ở địa chỉ B0H - Các thanh ghi timer: 8051 gồm có 2 bộ định thời đếm 16 bit đ ược dùng trong các việc định thời hoặc đếm sự kiện Timer 0 ở địa chỉ 8AH ( TL 0 l à byte thấp ) và 8CH (TH0 là byte cao) Timer 1 ở địa chỉ 8BH ( TL1 là byte thấp ) cà 8DH (TH1 là byte cao) Hoạt động của timer được đặt bởi thanh ghi timer mode (TMOD) ở địa chỉ 89H v à thanh ghi . ình thiết kế thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh . Như trình bày ở trên, trước đây các thiết bị đ èn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh. các thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh được biết ở các bệnh viện hiện nay đều không đ ược tích hợp bộ phận đo cường độ sáng này. Thiết bị