mÁy xét nghiệm sinh hóa bán tự động

Cơ sở lý thuyết• Khái niệm : Mạch khuếch đại là một thiết bị hoặc linh kiện bất kỳ nào, sử dụng một lượng công suất rất nhỏ ở đầu vào để điều khiển một luồng công suất lớn ở đầu ra.. • N

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

GVHD: LÊ CAO ĐĂNG

ĐỒ ÁN 1

Đề Tài

Trang 2

Nội dung chính

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

II MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ PHẦN CƠ

III MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ MẠCH ỔN ĐỊNH DÒNG

IV MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI

V PHOTODIODE VÀ KIỂM TRA TÍN HIỆU

VI LẬP TRÌNH VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU

VII KẾT QUẢ

Trang 3

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trang 5

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT DỤNG CỤ

2 Cuvet

Cấu tạo:

Chức năng: Dùng để đựng mẫu

Trang 6

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC ĐỊNH LUẬT

1 ĐỊNH LUẬT ĐO MÀU

It Ir

Ia

I0=Ir+Ia+It

I0=Ia+It

Ir<<I0

Trang 7

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC ĐỊNH LUẬT

Định luật Bouguer - Lambert

Những chất có chiều dày đồng nhất, trong những điều kiện như nhau, hấp thu một tỉ lệ như nhau của dòng sáng rọi vào trong những chất đó

x

Sù hÊp thô ¸nh s¸ng cña m«i tr ường

X: bề dày K: hệ số tắt K=0.43

Trang 8

Định luật Bouguer – Lambert - Beer

k=

Độ hấp thụ cường độ ánh sáng của một lớp dung dich phụ thuộc vào bản chất, nồng độ và

bề dày của lớp dung dịch có ánh sang rọi qua

x

C

I = 0 10 − ε . .

Trang 9

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CƠ SỞ QUANG ĐIỆN

1 HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN

Thí nghiệm hiện tượng quang điện

Trang 10

I CƠ SỞ Lí THUYẾT CƠ SỞ QUANG ĐIỆN

CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN

1 Giới hạn quang điện

“Đối với một ánh sáng thích hợp, c ờng độ dòng quang điện bão hoà tỷ lệ thuận với c ờng độ của chùm sáng kích thích

2 Định luật dũng

Trang 11

Photodiod

a. Cấu tạo

b. Ký hiệu c,d cách mắc

Trang 12

Photodiod

Đường đặc trưng Von – Ampe

Sự phụ thuộc của dòng điện vào cường độ ánh sáng

Trang 13

MÁY XÉT NGHIỆM SINH HÓA

Trang 14

MÁY XÉT NGHIỆM SINH HÓA

Nguån

æn ¸p

HÖ thèng quang

Buång

®o

ChØ thÞ kÕt qu¶

Trang 15

glucose

Trang 16

Rq là dung dịch đỏ, đ ợc đo ở b ớc sóng 492 đến 550nm, tốt nhất là ở 500nm.

Phản ứng tạo màu của Glucose

2 2 2

2

2 2

cos 2

4 min

4 2

cos

O H Rq

e oantipyrin A

Phenol O

H

O H Gluconic

Axit O

e Glu

Peroxidase

eOxidase Glu

Trang 17

II MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ

Trang 18

+ Bởi vì khi ánh sáng tới không thẳng góc với mặt phân cách thì →hiện tượng khúc xạ ánh sáng xảy

ra → ánh sáng không đến được bộ thu hoặc bị sai lệch

II MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ PHẦN CƠ

Trang 19

Cắt 3 phôi sắt hình hộp chữ nhật dài 36mm, rộng 24mm, dày 10mm (24x36x10).

Mẫu được làm ban đầu là dùng gỗ :

- Cắt mẫu gỗ bằng cưa tay → độ chính xác không cao.

- Sử dụng khoan không dùng kẹp eto để kẹp cố định mẫu → lỗ được khoan không thằng góc với tiết diện của mẫu.

- Đặc thù của nguồn phát là đèn halogen → sinh nhiệt→ không tốt.

- Các lỗ taro trên mẫu có độ chiệu lực không cao → vặn bulong ra vào dẫn đến hư ren của lỗ.

Mẫu được làm lại dùng sắt :

Trang 20

Tiến hành thực hiên các kết cấu cố định cuvet, kính lọc và cảm biến quang.

Khối đựng cuvet: phay rãnh dài 12mm, rộng 12mm, sâu 24 tạo dạng hình chữ U.

Hai khối chứa kính lọc và cảm biến quang trở: khoan tạo lỗ đường kính 10mm

Trang 21

Phay rãnh hình chữ U đựng cuvet sao cho đảm bảo rằng:

đến anh sáng truyền qua.

Trang 22

Các kết cấu làm bằng sắt nên có thể hàn các khối lại với nhau bằng phương pháp

hàn hồ quang 1 cách đơn giản.

→ mài nhãn mối nối hàn.

Khoan taro các lỗ ứng với các vị trí để bắt bulong cố định kính lọc,

ống chuẩn trực lên trên kết cấu:

Trang 23

Khối hoàn thành được bao trong 1 khối nhôm và quấn kín các mặt

Trang 24

Bố trí các bo mạch

Trang 25

Thiết bị lắp ráp hoàn chỉnh

Trang 26

Hạn chế bố trí, đi dây điện giữa các bộ phận của thiết bị

Trang 28

III THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG MẠCH ỔN ĐỊNH DÒNG

Trang 29

có thể ngăn cho mạch không vượt quá dòng lớn nhất

của mạch, thậm chí trong cả trường hợp bị ngắn

Trang 32

III MẠCH ỔN ĐỊNH DÒNG

Layout

Trang 33

Trang 34

MÔ PHỎNG KẾT QUẢ ĐO ĐƯỢC

Trang 35

Click to edit Master text styles

Trang 36

Quan hệ giữa dòng đèn và áp Quan hệ giữa dòng đèn và Lux Quan hệ giữa áp và Lux

Trang 37

IV MẠCH KHUẾCH ĐẠI

Trang 38

Cơ sở lý thuyết

• Khái niệm : Mạch khuếch đại là một thiết bị hoặc linh kiện bất kỳ nào, sử dụng một lượng công suất rất nhỏ ở đầu vào để điều khiển một luồng công suất lớn ở đầu ra.

• Mạch khuếch đại không đảo cơ bản : Một mạch khuếch đại thuật toán thông dụng có 2 đầu vào và 1 đầu ra Điện áp đầu

ra bằng bội số của sai biệt điện áp hai đầu vào :

• Vout = G.(V+ − V-)

• G là độ lợi vòng hở của mạch khuếch đại thuật toán

• Nếu đầu ra được đưa trở về đầu vào đảo sau khi được chia bằng một bộ phân áp K = R1 / (R1 + R2), thì:

• Kết cấu của một mạch khuếch đại thuật toán ráp thành mạch khuếch đại không đảo cơ bản.

38

Trang 39

Sơ đồ nguyên lý Mạch mô phỏng bằng proteus

Trang 40

Quá trình test tín hiệu trên Breadbroad

40

Tín hiệu vào máy phát sóng:

Tín hiệu xung vuông

Điện áp đỉnh có giá trị 50mV

Tần số 19.3Hz

Trang 41

Quá trình test tín hiệu trên Breadbroad

Tín hiệu ra 2V Khuếch đại 40 lần

Trang 42

Kiểm tra mạch in

42

Trang 43

Kiểm tra mạch in

43

Tín hiệu ra khuếch đại 6 lần

Tín hiệu ra khuếch đại 10 lần

Trang 44

MẠCH TÍN HIỆU CHO PHOTODIODE

44

Layout

Sơ đồ nguyên lí

Trang 45

MẠCH TÍN HIỆU VÀ KHUẾCH ĐẠI

45

Sơ đồ nguyên lí Layout

Trang 46

TEST MẠCH KHUẾCH ĐẠI VỚI MÁY XÉT NGHIỆM

46

Lắp ráp test mạch

Trang 47

TEST MẠCH KHUẾCH ĐẠI VỚI MÁY XÉT NGHIỆM

47

Các thông số test mạch

3,33V là tín hiệu của arduino không có khuếch đại 3,58V là tín hiệu photodiode từ máy xét nghiệm đã khuếch đại

10 lần.

Trang 48

V PHOTODIODE VÀ KIỂM TRA TÍN HIỆU

Trang 49

Click to edit Master text styles

Trang 51

Sự thay đổi điện áp theo cường độ ánh sáng

Trang 52

IV PHOTODIODE VÀ KIỂM TRA TÍN HIỆU

Đồ thị mối quan hệ giữa các giá trị điện áp

Trang 53

VI LẬP TRÌNH VÀ

XỬ LÝ TÍNH HIỆU

Trang 54

Xây dựng ý tưởng

Lựa chọn linh kiện

Hoàn thành việc lập trình và xử lí tín hiệu

Lắp mạch trên breadboard + Phần cơ để thu tín hiệu

quang Tiến hành viết code

Chạy thử code

Hàn mạch

VI LẬP TRÌNH VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU

Trang 55

5.1 Tiến hành xây dựng ý tưởng để lập trình :

Trang 56

Quang trở

Trang 57

Hình: Quang trở

Nguồn: Internet.

http://machtudong.vn/sanpham/quang-tro-5mm-cam-bien-anh-sang.html

Trang 58

Quang trở Arduino UNO R3

Trang 59

Nguồn: Internet

http://toko-robot.com/shop/index.php?cPath=59

Hình : Arduino UNO R3

Trang 61

Quang trở Arduino UNO R3

Lập trình trên Arduino

Trang 63

Lắp mạch thu tín hiệu trên breadboard

Trang 64

- Phải có mạch khuếch đại để khuếch đại tín hiệu thu được từ quang trở ???

- Phải có phần cơ để thu tín hiệu ???

Trang 65

KẾT QUẢ CHẠY THỬ

Trang 66

http://doansinhvien.square.vn/ky-nang-mem/chi-tiet/23/[giai-quyet-van-de]-thuc-su-co-the-giai-quyet-van-de-de-dang

Trang 67

Hình : Photodiode G112602

Nguồn: Internet

https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/ssd/g1126-02_etc_kgpd1005e.pdf

Trang 68

Hình : Photodiode G112602

Nguồn: Internet

https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/ssd/g1126-02_etc_kgpd1005e.pdf

Trang 70

Hình : Photodiode OPT101

Nguồn: Internet.

http://protuino.zonanim.com/p_ps/product.php?id_product=74

Trang 71

 OPT101 đã tích hợp sẵn mạch khuếch đại.

 OPT101 hoạt động tốt + ổn định.

 Tín hiệu điện áp thu được lớn hơn khi sử dụng quang trở.

 Độ suy giảm điện áp khá tốt, tức là khi chưa có chất màu và khi có chất màu vào thì tín hiệu khác nhau khá rõ rệt.

Trang 72

Trang 73

 Yêu cầu của phần code :

+ Phải thu và xử lí tín hiệu thu được từ photodiode ở cả 3 giai đoạn : Blank,

Standard, Mẫu cần phân tích ( Sample).

+ Hiển thị được kết quả điện áp thu được của 3 giai đoạn trên lên LCD 16x2 Đồng thời hiển thị kết quả : Glucose của mẫu cần phân tích.

+ Viết được code sử dụng nút nhấn ( button ) để điều khiển quá trình xét nghiệm

Trang 74

Trang 75

 Yêu cầu của phần code :

+ Phải thu và xử lí tín hiệu thu được từ photodiode ở cả 3 giai đoạn : Blank,

Standard, Mẫu cần phân tích.

+ Hiển thị được kết quả điện áp thu được của 3 giai đoạn trên lên LCD 16x2 Đồng thời hiển thị kết quả : Glucose của mẫu cần phân tích

+ Viết được code sử dụng nút nhấn ( button ) để điều khiển quá trình xét nghiệm

Trang 76

Bị dính nút nhấn, tức chưa điều khiển được nút nhấn khi để chuyển quá trình

xử lí giữa các giai đoạn ????

Trang 77

Trang 79

1 Nhóm sử dụng lệnh Interrupt :

CODE

Trang 80

Đã giải quyết được

- Thu , xử lí được tín hiệu từ OPT101 ở cả 3 giai đoạn: Blank, Standard, mẫu cần phân tích ( Sample)

- Hiển thị được lên LCD 16x2

- Sử dụng được 2 nút nhấn để điều khiển quá trình

+ Nút 1 ( đỏ ) : điều khiển lần lượt 3 quá trình dựa trên số lần nhất nút

+ Nút 2 ( xanh ): nút reset

Trang 81

Hạn chế - Sự đáp ứng của nút nhấn còn chậm và chưa ổn định

Trang 82

2 Nhóm sử dụng lệnh If - While :

If While

Trang 84

CODE

Trang 86

Hoàn thành việc lập trình và xử lí tín hiệu

Hàn mạch

Trang 87

KẾT QUẢ THU ĐƯỢC

Kết quả chạy lần 1

Trang 89

KẾT QUẢ THU ĐƯỢC

Trang 91

VII KẾT QUẢ

Thử kết quả với hóa chất: Glucozo

Quy trình pha hóa chất

Trang 92

Số lần đo Máy xét nghiệm sinh

hóa bán tự động PM650(mg/dl)

Trang 93

Máy Trị số trung bình Phương sai Độ lệch chuẩn Hệ số biến thiên

Trang 94

KẾT LUẬN

Trang 96

Hướng nâng cao và phát triển

thiết bị đọc được nhiều bước song dẫn đến có thể thực hiện được nhiều xét nghiệm trên cùng một máy

phẩm một cách tự động

•…

KẾT LUẬN

Trang 97

Bài học và Kinh nghiệm

+ Tất cả mọi người đã học được cách làm việc nhóm

+ Biết cách chia sẻ và giúp đỡ nhau trong quá trình làm việc

+ Học được thêm nhiều kiến thức mới như:

KẾT LUẬN

Trang 98

Kinh nghiệm

+ Cần biết lắng nghe khi tham gia làm việc nhóm

+ Phải chủ động hơn và làm việc trên cả sự mong đợi khi được giao nhiệm vụ

+ Sự kết nối giữa các thành viên trong nhóm và giữa các nhóm nhỏ lại với nhau chưa

đủ sức chặt chẽ và hiểu ý nhau.

+ Khi xảy ra sự cố thì các thành viên còn chưa hợp sức lại để cùng nhau tìm ra nguyên nhân và tìm hướng giải quyết vấn để

KẾT LUẬN

Trang 99

Thank you

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	16,98 MB