THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐÈN CHIẾU TRỊ BỆNH VÀNG DA DÀNH CHO TRẺ EM

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐÈN CHIẾU TRỊ BỆNH VÀNG DA DÀNH CHO TRẺ SƠ SINH Huỳnh Thế Hoàng Khoa Khoa học Ứng dụng, trường Đại học Bách khoa – ĐHQG TP.HCM Email: hoangche2003@yahoo.com TÓM TẮT Thiết bị đèn chiếu vàng da dành cho trẻ sơ sinh là một thiết bị quang trị liệu, thường thấy trong các bệnh viện nhi, là một thiết bị hỗ trợ tốt trong việc điều trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh. Nguyên nhân gây vàng da là do sự gia tăng Bilirubine trong máu và nếu không được điều trị kịp thời có thể gây tổn thương não và gây tử vong. Một mô hình đèn chiếu vàng da với hệ th ống LED màu xanh siêu sáng và công suất chiếu được điều chỉnh tự động phù hợp được thiết kế nhằm thay thế các thiết bị các thiết bị ngoại nhập. 1. Giới thiệu Cũng như những thiết bị y tế khác, thiết bị này cũng phải nhập khẩu với chi phí cao so với đa số thu nhập của người dân Việt Nam. Cũng vì lý do này mà các bệnh viện được trang bị với số lượng hạn chế không đủ đáp ứng nhu cầu thực tế và làm tăng chi phí điều trị. Ngoài ra, chính vì lý do kinh tế nên người ta đã tìm cách chế tạo các đèn chiế u vàng da phục vụ cho công tác điều trị trong nước. Bệnh viện Phụ sản Từ Dũ trước đây dùng bóng đèn compact. Bệnh viện Nhi đồng 1 và các bệnh viện tuyến dưới dùng bóng đèn huỳnh quang 0,6 m. Tuy nhiên các đèn chiếu vàng da này cũng bộc lộ rõ những khuyết điểm. Ví dụ như là sử dụng các bóng đèn phát ra không đúng bước sóng yêu cầu, không kiểm tra được cường độ sáng yêu cầu, tuổi thọ ng ắn, v.v Vì thế nên sẽ kéo dài thời gian điều trị, hoặc kết quả điều trị không mong muốn. Các thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh thường dùng các bóng đèn huỳnh quang, các thiết bị này thông thường thì chỉ có một hệ thống đèn và một giường cho em bé nằm . Khi mới sử dụng thì các bóng đèn huỳnh quang này rất tốt, nhưng qua một thời gian dài sử dụ ng thì các bóng này không phát ra cường độ mong muốn nữa, chính vì vậy sẽ kéo dài thời gian điều trị. Ngoài ra khi dàn đèn phát ra cường độ sáng thì làm thế nào biết được dàn đèn đó phát ra cường độ được yêu cầu, chính vì thế cần phải có một dụng cụ để đo cường độ sáng ở khoảng bước sóng này. Thông thường thiết bị đo cường độ sáng này không được tích hợp chung với dàn đèn chiếu vàng da, mà các bệnh viện phả i mua riêng của một hãng khác chuyên về đo lường với giá rất mắc tiền nên ở các bệnh viện hiện nay được trang bị rất hạn chế. 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 khoảng cách này do nhà sản xuất qui định. Điều này chỉ đúng khi các bóng đèn còn hoạt động tốt phát ra đúng cường độ, nếu vì một lý do nào đó các bóng đèn này không phát ra công su ất 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 người thân của em bé [1]. Ngoài ra đây là một đề tài mới, việc tiếp cận với nó giúp hiểu được hoạt động của một thiết bị y tế điển hình, từ đó trong quá trình tìm hiể u rút ra những y tưởng để hình thành nên mô hình thiết bị với những cải tiến thích hợp, làm tăng hiệu quả điều trị, cải tiến thêm một số chức năng làm cho việc sử dụng dễ dàng hơn. Hơn nữa, đề tài này cũng chú trọng đến việc sử dụng các linh kiện có sẵn ở thị trường Việt Nam, nhưng vẫn phải đảm bảo chất lượ ng của thiết bị, đồng thời làm giảm giá thành thiết bị. 2. Phương pháp nghiên cứu 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 như 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 cường 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. Và 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 như: + Thiết bị phải phát ra ánh sáng có khoảng bước sóng đúng với yêu cầu, nhằm đảm bảo cho quá trình điều trị có hiệu quả. + Phát ra cường độ sáng đúng với yêu cầu đề chắc chắn rằng cường độ sáng trên da em bé đúng với yêu cầu điều trị đặt ra. + Ứng dụng vi xử lý để điều khiển thiết bị, tự động điều chỉnh cường độ sáng theo một giá trị cài đặt trước. + Dễ 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 trình thiết kế thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh. Như trình bày ở trên, trước đây các thiết bị đèn 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 bước sóng thích hợp. Chính vì thế nên ánh sáng phát ra của những bóng đèn này là không liên tục (nhấp nháy). So với việc thay đổi bóng huỳnh quang bằng đèn LED thì có những ưu điểm sau đây: + Hi ệu quả điều trị cao hơn do ánh sáng của đèn LED phát ra là ánh sáng liên tục, còn ánh sáng phát ra của bóng đèn huỳnh quang là không liên tục nên hiệu quả điều trị của LED cao hơn 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 hơn nhiều so với công xuất tiêu thụ của bóng huỳnh quang + Giá thành của 1 dàn đèn dùng LED thấp hơn so với 1 dàn đèn dùng bóng huỳnh quang. +Việc sử dụng đèn LED làm cho dàn đèn cho cấu 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 giảm yếu tố gây ảnh hưởng tới các thiết bị khác ví dụ như lông hấp em bé sơ sinh. Chính vì những điểm ưu thế h ơn so với bóng đèn huỳnh quang như vậy nên việc thay thế bằng đèn LED super bright là một cải tiến có ý nghĩa quan trọng về mặt công nghệ và phù hợp với xu hướng phát triển của thế giới. 3. Sơ đồ khối và linh kiện *Sơ đồ khối. * Lựa chọn bóng đèn Dàn đèn Sensor Khuếch đại ADC Vi xử lý Hiên thị thông số hiện thời Phím nhấn cài đ ặt Khối điều khiển cường độ dàn đèn Hiển thị thông số cài đặt Thông số bóng đèn [3, 4, 5]: * Lựa chọn sensor quang thu nhận tín hiệu [6, 7] Dựa trên bước sóng phát ra của đèn LED ta chọn sensor sao cho phù hợp. Photodiode BPW21R được chọn vì nó những đặc tính như sau, đáp ứng rất tốt yêu cầu cần thiết. 4. Kết luận Sau quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện mô hình đèn chiếu vàng da dành cho trẻ sơ sinh đề tài đạt được những kết quả như sau: 4.1 Về mặt lý thuyết + Tìm hiểu cơ chế và nguyên nhân gây vàng da ở trẻ sơ sinh, phân biệt hai nguyên nhân vàng da bệnh lý và vàng da sinh lý. Tìm hiểu các loại tổn thương do bệnh gây ra. + Các phương pháp điều trị đặt biệt là phương pháp dùng quang trị liệu. + Tìm hiểu hoạt động củ a một thiết bị điện tử có dùng điều khiển tự động, cách giải quyết vấn đề và kinh nghiệm thực tế khi thực hành với mạch điện tử, từ đó sinh ra những ý tưởng cho thiết bị của mình với những tiêu chí như: rẻ tiền và hiệu quả. 4.2 Kết quả mô hình thực hiện thực tế + Thiết kế được mô hình củ a thiết bị trị bệnh vàng da dành cho trẻ sơ sinh, tích hợp thiết bị đo cường độ sáng dành cho trẻ sơ sinh. +Thiết kế dàn đèn tính toán công xuất cho phù hợp. + Cân chỉnh thiết bị đo cường độ sáng. 4.3 Nhận xét. Mặc dù đã hoàn thành các mục tiêu của đề tài nhưng vì thời gian hoàn thành đề tài nên thực tế thiết bị vẫn chưa được hoàn thiện và có những hạn chế sau. + Đây là lầ n đầu tiên tôi tiếp cận về lĩnh vực thiết bị đèn chiếu vàng da dành cho trẻ sơ sinh nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. + Thiết bị chỉ là mô hình nên chưa chuyên nghiệp, con mang tính thí nghiệm + Mặc dù cố gắng chống nhiễu nhưng thiết bị vẫn còn bị nhiễu do nhiều nguyên nhân, Nguyên nhân có thể thấy rõ nhất đó là nguồn linh kiện làm mạch chưa tốt nên tạo ra thiết bị hoạt động ch ưa ổn định. + Do thời gian hạn chế nên chưa có điều kiện tiến hành đo ở nhiều điều kiện ánh sáng khác nhau. 3.4 Hướng mở rộng của đề tài. Theo như tôi biết thì việc tiếp cận đề tài đèn chiếu vàng da dành cho trẻ sơ sinh ở Việt Nam chỉ dùng ở mức độ lý thuyết, việc tiếp cận đề tài theo hướng thiết bị đèn chiếu vàng da dành cho tr ẻ sơ sinh hiện nay ở Việt Nam là rất hiếm. Chính vì vậy việc tiếp cận và nghiên cứu thiết bị đèn chiếu vàng da dành cho trẻ sơ sinh sẽ tạo một tiền đề để cho tôi có thể tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện thiết bị. Trong thời gian tiếp theo thì tôi sẽ tiếp tục hoàn thiện đề tài theo những hướng như sau: + Tiếp tục cân chỉnh bộ phận đo cường độ sáng dành cho trẻ sơ sinh, đo trong th ưc tế ở những điều kiện ánh sáng khác nhau, giảm sai số và nhiễu của thiết bị. + Nếu có thêm thời gian tôi sẽ tính toán phân bố không gian của công xuất của đèn, nhằm hoàn thiện thêm về mặt lý thuyết của phổ ánh sáng do dàn đèn led super bright phát ra. + Thiết kề hệ thống nâng dàn đèn và giường em bé nằm. Nếu như đề tài thành công thì không những có đề tài có giá trị về mặc lý thuyết mà về mặt thực t ế nó còn góp phân đóng góp về mặc thực tế đó là thay thế dần các thiết bị nhập ngoại, góp phần cho sự phát triển của xã hội. 5. Lời cảm ơn Đề hoàn thành được đề tài này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy cô giáo, gia đình và bạn bè về mọi mặt. Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành tới: ThS Võ Nhật Quang, TS Huỳnh Quang Linh, anh Lương Thành Thái đã giúp đỡ tôi trong việc thực hiện đề tài. 6. Tài liệu tham khảo [1] Bộ môn Nhi, Trường ĐHYD TPHCM (1996) : Bài giảng nhi khoa tập 1, Nhà xuất bản Đà Nẵng . [2] Hồ Trung Mỹ (2003) : Vi xử lý, Nhà xuất bản ĐHQG TP HCM . [3] http://www.superbrightleds.com/leds.html [4] http://www.datasheetcatalog.com [5] http://www.lrc.rpi.edu [6] http://www.natusmed.com/products/jaundice/neoblue.html [7]http://www.marktechopto.com/Products/LEDs-FAQ/leds-drivers-displays-products-faq-photometric _units.cfm . trình thiết kế thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh. Như trình bày ở trên, trước đây các thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐÈN CHIẾU TRỊ BỆNH VÀNG DA DÀNH CHO TRẺ SƠ SINH Huỳnh Thế Hoàng Khoa Khoa học Ứng