Nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển bơm vuốt ứng dụng trong y tế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN VIỆT ANH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BƠM VUỐT ỨNG DỤNG TRONG Y TẾ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Y Sinh LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT Y SINH NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ DUY HẢI Hà Nội, tháng năm 2014 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh LỜI CAM ĐOAN Mục đích nghiên cứu đề tài luận văn dựa khả ứng dụng khoa học kỹ thuật đại vào q trình chăm sóc sức khỏe y tế Trên sở phân tích tình hình thực tế tình trạng trang thiết bị nhu cầu cấp thiết khoa điều trị Bệnh viện Hữu nghị Việt Đức, tơi có ý tƣởng thiết kế thiết bị với mục đích kiểm sốt lƣu lƣợng bơm truyền dung dịch đƣợc sử dụng y tế Dƣới hƣớng dẫn bảo TS Vũ Duy Hải - Giám đốc Trung tâm điện tử y sinh - Trƣờn Đại học Bách khoa Hà Nội, nghiên cứu từ lý thuyết vấn đề nhƣ: Ứng dụng bơm vuốt y tế, thiết kế mạch điều khiển tốc độ bơm vuốt phục vụ cho thiết bị chẩn đoán điều trị bệnh Ƣu điểm bơm vuốt kiểm sốt xác lƣu lƣợng dung dịch bơm đƣợc sử dụng theo cài đặt bác sĩ Tôi xin cam đoan nội dung luận văn hoàn toàn trung thực, xác chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khoa học khác TÁC GIẢ TRẦN VIỆT ANH Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn sản phẩm em xin gửi lời cảm ơn đến tất thầy giáo, cô giáo Bộ môn Điện tử y sinh - Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, đồng kính gửi lời cảm ơn tới bác sĩ, đồng nghiệp Bệnh viện Hữu nghị Việt Đức tạo điều kiện giúp em hoàn thiện luận văn tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Vũ Duy Hải - Giám đốc Trung tâm Điện Tử Y sinh - Đại học Bách khoa Hà Nội trực tiếp hƣớng dẫn em hồn thành luận văn với nhiệt tình ân cần bảo, đồng thời cung cấp cho em kiến thức chun mơn để em hồn thiện luận văn tốt nghiệp Em hy vọng sản phẩm đề tài luận văn đƣợc ứng dụng rộng rãi phát triển thực tế bệnh viện góp phần nâng cao hiệu điều trị bệnh để phục vụ tốt cho nghiệp chăm sóc sức khỏe nhân dân Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BƠM VUỐT 1.1 KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA BƠM VUỐT .3 1.1.1 Khái niệm bơm vuốt 1.1.2 Đặc tính kỹ thuật bơm vuốt 1.2 Phân loại ứng dụng bơm vuốt 1.3 Tầm quan trọng ứng dụng bơm vuốt y tế 1.3.1 Ứng dụng thiết bị cận lâm sàng 1.3.2 Ứng dụng thiết bị lâm sàng 13 1.3.2.1 Bơm truyền dịch 13 1.3.2.2 Thiết bị thận - lọc máu 16 1.3.3 Ứng dụng thiết bị y tế khác 19 1.4 Tổng kết chƣơng I 21 CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN BƠM VUỐT 22 2.1 Khái quát động bƣớc .22 2.1.1 Khái niệm động bƣớc 23 2.1.2 Cấu tạo động bƣớc 23 2.1.3 Phân loại động bƣớc 24 2.1.3.1 Động nam châm vĩnh cửu .25 2.1.3.2 Động bước biến trở từ .29 2.1.3.3 Động bước lai (động bước hỗn hợp) 30 2.2 Nguyên lý hoạt động .32 2.3 Điều khiển tốc độ quay động bƣớc 34 2.4 Tổng kết chƣơng II 37 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN BƠM VUỐT 38 3.1 Mục đích thiết kế 38 3.2 Xây dựng thông số hệ thống 38 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh 3.3 Xây dựng sơ đồ khối chức 38 3.4 Xây dựng lƣu đồ thuật toán tổng quan 40 3.5 Thiết kế chi tiết lựa chọn linh kiện 41 3.5.1 Thiết kế chi tiết 41 3.5.1.1 Khối nguồn 41 3.5.1.2 Khối điều khiển tốc độ động 43 3.5.1.3 Khối vi xử lý trung tâm 48 b) Sơ đồ mạch nguyên lý 52 3.5.1.4 Khối hiển thị LCD 52 3.5.2 Lựa chọn linh kiện 53 3.5.2.1 Điện trở 53 3.5.2.2 Biến trở, triết áp : 54 3.5.3 Tụ điện .55 3.5.4 Diode .57 3.6 Tổng kết chƣơng III 60 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THỬ NGHIỆM 61 4.1 Kết thiết kế .61 4.1.1 Khối nguồn 61 4.1.2 Khối điều khiển động bƣớc .61 4.1.3 Khối xử lý trung tâm 62 4.1.4 Khối hiển thị .62 4.2 Đánh giá thử nghiệm 63 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Hình 1.1 Bơm vuốt hai lăn Hình 1.2 Bơm vuốt đơn cạnh .6 Hình 1.3 Bơm vuốt đa cạnh Hình 1.4 Bơm vuốt cơng suất lớn Hình 1.5 Máy xét nghiệm sinh hóa bán tự động .9 Hình 1.6 Bơm vuốt đƣợc gắn máy sinh hóa bán tự động 10 Hình 1.7 Sơ đồ đƣợc dịch máy xét nghiệm sinh hóa bán tự động .11 Hình 1.8 Máy xét nghiệm sinh hóa tự động với nhiều bơm vuốt thực quy trình hút mẫu, pha mẫu đo mẫu tự động 12 Hình 1.9 Sơ đồ đƣờng dịch thiết bị xét nghiệm sinh hóa tự động .12 Hình 1.10 Bơm truyền dịch 14 Hình 1.11 Bơm truyền dịch 15 Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý bơm truyền dịch .15 Hình 1.13 Chạy thận nhân tạo .16 Hình 1.14 Bơm vuốt máy thận nhân tạo .17 Hình 1.15.Hệ thống đƣờng máu (Bên ngồi) 17 Hình 1.16 Hệ thống đƣờng máu (bên trong) 18 Hình 1.17 Sơ đồ dịng chảy máu .19 Hình 1.18 Dao siêu âm phẫu thuật u não Sonopet .20 Hình 1.19 Mơ tả cách lắp đặt tay dao siêu âm 21 Hình 2.1 Hình dạng loại động bƣớc 23 Hình 2.2 Mơ hình số hóa động bƣớc 24 Hình 2.3 Cách đấu nối động bƣớc kiểu đơn cực 25 Hình 2.4 Hình minh họa cấp xung điều khiển 27 Hình 2.5 Cách đấu nối động bƣớc kiểu lƣỡng cực .28 Hình 2.6 pha cách nối dây động bƣớc pha thành đầu 28 Hình 2.7 Động bƣớc biến trở từ 29 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh Hình 2.8 Động bƣớc lai (động bƣớc hỗn hợp) 31 Hình 2.9 Động bơm vuốt T-S107&JY15-12 ODM hãng Long Pump .31 Hình 2.10 Xung điện áp cấp cho cuộn dây stato(xung cực xung cực) 32 Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý động bƣớc m pha với rôto cực 32 Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho pha cuộn dây .35 Hình 2.13 Điều khiển cấp xung chế độ full-stepper pha động 35 Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H điều khiển động bƣớc 36 Hình 2.15 Sơ đồ chi tiết mạch cầu H 37 Hình 3.1 Sơ đồ khối chức mạch điều khiển động bƣớc .38 Hình 3.2 Lƣu đồ thuật tốn tổng quan .40 Hình 3.3 Sử dụng nguồn 41 Hình Sơ đồ khối LM2576 42 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển đổi nguồn 12V sang nguồn 5V .43 Hình 3.6 IC DRV8825 chuyên dụng điều khiển động bƣớc pha 43 Bảng 3.7 Các MODE chọn chế độ dịch bƣớc động .43 Hình 3.8 Sơ đồ khối chức IC .44 Hình 3.9 Sơ đồ điều khiển động DRV8825 46 Hình 3.10 IC tạo xung dao động NE555 .47 Hình 3.11 Cấu tạo bên IC 555 .47 Hình 3.12 Khối xuất xung PWM cho chân Step để điều khiển tốc độ bơm .48 Hình 3.13a Các chân chức MSP430F5638 49 Hình 3.13b Vi xử lý MSP430F5638 49 Hình 3.14 Sơ đồ mạch nguyên lý 52 Hình 3.15 Khối hiển thị gồm 01 hình LCD vị trí kết nối nguồn nuôi 5V kết nối với điều khiển trung tâm 52 Hình 3.16 Hình dạng điện trở thiết bị điện tử 53 Hình 3.17 Ký hiệu điện trở sơ đồ nguyên lý 53 Hình 3.18 Các điện trở : 2W – 1W – 0,5W – 0,25W 54 Hình 3.19 Điện trở sứ hay trở nhiệt 54 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh Hình 3.20 Hình dạng biến trở ký hiệu sơ đồ 54 Hình 3.21 Cấu tạo biến trở 54 Hình 3.22 Hình dạng triết áp, cấu tạo triết áp .55 Hình 3.23 Cấu tạo tụ gốm, cấu tạo tụ hoá .55 Hình 3.24 Hình dạng tụ gốm .56 Hình 3.25 Tụ gốm – tụ khơng phân cực 57 Hình 3.26 Tụ hố – Là tụ có phân cực âm dƣơng .57 Hình 3.27 Mối tiếp xúc P – N => Cấu tạo Diode 58 Hình 3.28 Ký hiệu hình dáng Diode bán dẫn 58 Hình 3.29 Diode cầu mạch chỉnh lƣu điện xoay chiều 58 Hình 3.30 Hình dáng Diode Zener ( Dz ) không đổi 59 Hình 3.31 Ký hiệu Diode xung 60 Hình 3.32 Diode nắn điện 5A 60 Hình 4.1 Mạch nguồn với đầu 5V 3,3V 61 Hình 4.2 Khối điều khiển tốc độ động bƣớc 61 Hình 4.3 Khối xử lý trung tâm MSP430 62 Hình 4.4 Khối hiển thị 62 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày nay, khoa học kỹ thuật giới phát triển mạnh mẽ Việc ứng dụng phát minh khoa học kỹ thuật, công nghệ đại mang lại thành tựu to lớn lĩnh vực đời sống kinh tế xã hội Đặc biệt, phát minh khoa học kỹ thuật ứng dụng y học ngày hỗ trợ đắc lực cho bác sỹ cơng tác chẩn đốn điều trị bệnh hiểm nghèo Thiết bị y tế đóng vai trị quan trọng, nhân tố thiếu công tác cứu chữa điều trị cho bệnh nhân Chính cần địi hỏi phải có đội ngũ cán kỹ thuật có trình độ lực để quản lý,bảo dƣỡng, sửa chữa hƣớng tới khả chế tạo trang thiết bị y tế để phục vụ tốt cho nhu cầu chăm sóc sức khỏe ngƣời Hiện giới có nhiều loại thiết bị y tế, chức công dụng chúng đƣợc phân ứng dụng để điều trị bệnh riêng biệt Tại Việt Nam nói chung thiết bị y tế dần phát triển, nhiên chủ yếu trang thiết bị phải nhập nƣớc số lƣợng sản xuất nƣớc không đáng, công tác nghiên cứu chế tạo chƣa thực đƣợc trọng, chủ yếu công tác sửa chữa bảo dƣỡng trang thiết bị nhập Trong trình làm việc thực tế bệnh viện Hữu nghị Việt Đức công tác số bệnh viện, em nhận thấy trang thiết bị hỏng hóc phải mua vật tƣ linh kiện thay nhập giá thành cao Mặt khác, chi phí mua sắm thiết bị cao nên nhiều bệnh viện tuyến dƣới khơng có khả đầu tƣ nhiều thiết bị phục vụ ngƣời bệnh Do em định thực luận văn :“Nghiên cứu chế tạo mạch điều khiển bơm vuốt ứng dụng y tế” với việc thiết kế sử dụng vật tƣ linh kiện có sẵn nƣớc Ngồi mục đích bổ sung kiến thức cho thân em hy vọng luận văn đƣợc ứng dụng để thiết kế cho nhiều máy móc phục vụ y tế Luận văn em đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn TS Vũ Duy Hải, Phó chủ nhiệm Bộ Mơn Điện Tử Y Sinh thuộc Viện Điện tử Viễn thông Về nội dung, luận văn em đƣợc chia phần nhƣ sau: Chương 1: Tổng quan bơm vuốt Giới thiệu tổng quan bơm vuốt, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại, ứng dụng bơm vuốt thực tế lĩnh vực y tế Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh Chương 2: Lý thuyết điều khiển bơm vuốt Trên sở nghiên cứu cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động bơm vuốt từ tìm hiểu nghiên cứu lý điều khiển vận hành hoạt động bơm vuốt Chương 3: Thiết kế chế tạo mạch điều khiển bơm vuốt Từ việc nghiên cứu lý thuyết bơm vuốt để áp dụng thiết kế mạch điều khiển bơm vuốt cụ thể ứng dụng y tế Chương 4: Kết thử nghiệm Trình bày kết việc thiết kế bơm vuốt, đưa bảng mạch chế tạo kết thu từ việc tiến hành chạy thử nghiệm Qua đề tài tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo môn Điện tử Y sinh thuộc Viện Điện tử Viễn thông trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn TS.Vũ Duy Hải tạo điều kiện, giúp đỡ, bảo tận tình giúp em hồn thành luận văn Hà nội ngày 25 tháng năm 2014 Học viên thực TRẦN VIỆT ANH Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh  Bộ chuyển đổi ADC 12 bit, 200 ksps với điện áp tham chiếu nội, Lấy mẫu chốt Tự động quét kênh, điều khiển chuyển đổi liệu  Hai khuếch đại thuật tốn (hoạt động) định cấu hình (Đối với MSP 430x5xx family)  Bộ nạp chƣơng trình on-board,chuẩn nạp spy-by-wire  Module mơ chip (kit lauchpad test thử) MSP430 đƣợc sử dụng biết đến đặc biệt ứng dụng thiết bị đo có sử dụng khơng sử dụng LCD với chế độ nguồn nuôi thấp Với chế độ nguồn nuôi từ khoảng 1,8 đến 3,6V chế độ bảo vệ nguồn Với tiêu thụ dòng thấp chế độ tích cực dịng tiêu thụ 200uA, 1Mhz, 2.2v; với chế độ standby dịng tiêu thụ 0.7uA Và chế độ tắt trì nhớ Ram dịng tiêu thụ nhỏ 0.1uA MSP430 có ƣu chế độ nguồn ni Thời gian chuyển chế độ từ chế độ standby sang chế độ tích cực nhỏ (< 6us) Và có tích hợp 96 kiểu hình cho hiển thị LCD 16 bit ghi, 16 bit RISC CPU Có đặc điểm họ nhà MSP MCU khơng có tín hiệu dao động ngoại, MSP tự động chuyển sang hoạt động chế độ dao động nội 51 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh b) Sơ đồ mạch nguyên lý Hình 3.14 Sơ đồ mạch nguyên lý 3.5.1.4 Khối hiển thị LCD Hình 3.15 Khối hiển thị gồm 01 hình LCD vị trí kết nối nguồn nuôi 5V kết nối với điều khiển trung tâm 52 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh 3.5.2 Lựa chọn linh kiện 3.5.2.1 Điện trở Điện trở : Điện trở cản trở dòng điện vật dẫn điện, vật dẫn điện tốt điện trở nhỏ, vật dẫn điện điện trở lớn, vật cách điện điện trở vô lớn Trong thiết bị điện tử điện trở linh kiện quan trọng, chúng đƣợc làm từ hợp chất cacbon kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà ngƣời ta tạo đƣợc loại điện trở có trị số khác Hình 3.16 Hình dạng điện trở thiết bị điện tử Hình 3.17 Ký hiệu điện trở sơ đồ nguyên lý - Đơn vị điện trở  Đơn vị điện trở Ω (Ohm) , KΩ , MΩ  1KΩ = 1000 Ω  1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω Các điện trở có kích thƣớc nhỏ đƣợc ghi trị số vạch -Phân loại điện trở  Điện trở thƣờng : Điện trở thƣờng điện trở có cơng xuất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W  Điện trở công suất : Là điện trở có cơng xuất lớn từ 1W, 2W, 5W, 10W  Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác điện trở cơng xuất , điện trở có vỏ bọc sứ, hoạt động chúng toả nhiệt 53 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh Hình 3.18 Các điện trở : 2W – 1W – 0,5W – 0,25W Hình 3.19 Điện trở sứ hay trở nhiệt 3.5.2.2 Biến trở, triết áp : Biến trở Là điện trở chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu VR chúng có hình dạng nhƣ sau : Hình 3.20 Hình dạng biến trở ký hiệu sơ đồ Biến trở thƣờng ráp máy phục vụ cho trình sửa chữa, cân chỉnh kỹ thuật viên, biến trở có cấu tạo nhƣ hình bên dƣới Hình 3.21 Cấu tạo biến trở 54 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh Triết áp : Triết áp tƣơng tự biến trở nhƣng có thêm cần chỉnh thƣờng bố trí phía trƣớc mặt máy cho ngƣời sử dụng điều chỉnh Ví dụ nhƣ – Triết áp Volume, triết áp Bass, Tress v.v , triết áp nghĩa triết phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ chỉnh Hình 3.22 Hình dạng triết áp, cấu tạo triết áp 3.5.3 Tụ điện Cấu tạo tụ điện gồm hai cực đặt song song, có lớp cách điện gọi điện môi Ngƣời ta thƣờng dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hố chất làm chất điện mơi tụ điện đƣợc phân loại theo tên gọi chất điện môi nhƣ Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hố Hình 3.23 Cấu tạo tụ gốm, cấu tạo tụ hoá 55 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh - Hình dáng thực tế tụ điện Hình 3.24 Hình dạng tụ gốm - Điện dung đơn vị ký hiệu tụ điện * Điện dung : Là đại lƣợng nói lên khả tích điện hai cực tụ điện, điện dung tụ điện phụ thuộc vào diện tích cực, vật liệu làm chất điện môi khoảng cách giữ hai cực theo cơng thức C=ξ.S/d  Trong C : điện dung tụ điện , đơn vị Fara (F)  ξ : Là số điện môi lớp cách điện  d : chiều dày lớp cách điện  S : diện tích cực tụ điện * Đơn vị điện dung tụ : Đơn vị Fara (F), 1Fara lớn thực tế thƣờng dùng đơn vị nhỏ nhƣ MicroFara (µF), NanoFara (nF), PicoFara (pF)  Fara = 1.000.000 µ Fara = 1.000.000.000 n F = 1.000.000.000.000 p F  µ Fara = 1.000 n Fara  n Fara = 1.000 p Fara * Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu C (Capacitor) Ký hiệu tụ điện sơ đồ nguyên lý – Phân loại tụ điện Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica (Tụ không phân cực ) 56 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh Các loại tụ không phân biệt âm dƣơng thƣờng có điện dung nhỏ từ 0,47 µF trở xuống, tụ thƣờng đƣợc sử dụng mạch điện có tần số cao mạch lọc nhiễu Hình 3.25 Tụ gốm – tụ không phân cực Tụ hố ( Tụ có phân cực ) Tụ hố tụ có phân cực âm dƣơng, tụ hố có trị số lớn giá trị từ 0,47µF đến khoảng 4.700 µF, tụ hố thƣờng đƣợc sử dụng mạch có tần số thấp dùng để lọc nguồn, tụ hố ln ln có hình trụ Hình 3.26 Tụ hố – Là tụ có phân cực âm dƣơng Tụ xoay Tụ xoay tụ xoay để thay đổi giá trị điện dung, tụ thƣờng đƣợc lắp Radio để thay đổi tần số cộng hƣởng ta dò đài 3.5.4 Diode – Diode (Đi ốt) Bán dẫn Tiếp giáp P – N Cấu tạo Diode bán dẫn Khi có đƣợc hai chất bán dẫn P N, ghép hai chất bán dẫn theo tiếp giáp P – N ta đƣợc Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm: 57 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh - Tại bề mặt tiếp xúc, điện tử dƣ thừa bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào lỗ trống => tạo thành lớp Ion trung hoà điện => lớp Ion tạo thành miền cách điện hai chất bán dẫn Hình 3.27 Mối tiếp xúc P – N => Cấu tạo Diode - Ở hình mối tiếp xúc P – N cấu tạo Diode bán dẫn Hình 3.28 Ký hiệu hình dáng Diode bán dẫn - Ứng dụng Diode bán dẫn * Do tính chất dẫn điện chiều nên Diode thƣờng đƣợc sử dụng mạch chỉnh lƣu nguồn xoay chiều thành chiều, mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động mạch chỉnh lƣu Diode đƣợc tích hợp thành Diode có dạng Hình 3.29 Diode cầu mạch chỉnh lƣu điện xoay chiều 58 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh Các loại Diode - Diode Zener * Cấu tạo: Diode Zener có cấu tạo tƣơng tự Diode thƣờng nhƣng có hai lớp bán dẫn P N ghép với nhau, Diode Zener đƣợc ứng dụng chế độ phân cực ngƣợc, phân cực thuận Diode zener nhƣ diode thƣờng nhƣng phân cực ngƣợc Diode zener gim lại mức điện áp cố định giá trị ghi diode Hình 3.30 Hình dáng Diode Zener ( Dz ) khơng đổi - Diode Thu quang ( Photo Diode ): Diode thu quang hoạt động chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có miếng thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P – N, dòng điện ngƣợc qua diode tỷ lệ thuận với cƣờng độ ánh sáng chiếu vào diode - Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED ): Diode phát phang Diode phát ánh sáng đƣợc phân cực thuận, điện áp làm việc LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA Led đƣợc sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có điện vv… – Diode Varicap ( Diode biến dung ): Diode biến dung Diode có điện dung nhƣ tụ điện, điện dung biến đổi ta thay đổi điện áp ngƣợc đặt vào Diode - Diode xung: Trong nguồn xung đầu biến áp xung , ta phải dùng Diode xung để chỉnh lƣu Diode xung diode làm việc tần số cao khoảng vài chục KHz , diode nắn điện thông thƣờng thay vào vị trí diode xung đƣợc, nhƣng ngựơc lại diode xung thay cho vị trí diode thƣờng, diode xung có giá thành cao diode thƣờng nhiều lần.Về đặc điểm, hình dáng Diode xung khơng có khác biệt với Diode thƣờng, nhiên Diode xung thƣờng có vòng dánh dấu đứt nét đánh dấu hai vòng 59 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh Hình 3.31 Ký hiệu Diode xung – Diode tách sóng.: Là loại Diode nhỏ thuỷ tinh cịn gọi diode tiếp điểm mặt tiếp xúc hai chất bán dẫn P – N điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách sóng thƣờng dùng mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu – Diode nắn điện.: Là Diode tiếp mặt dùng để nắn điện chỉnh lƣu nguồn AC 50Hz, Diode thƣờng có loại 1A, 2A 5A Hình 3.32 Diode nắn điện 5A 3.6 Tổng kết chƣơng III Trên sở nghiên cứu lý thuyết bơm vuốt, lý thuyết điều khiển bơm vuốt, phân tích động sử dụng bơm vuốt Chƣơng I Chƣơng I để từ xây dựng nên mạch điện tử sử dụng bơm vuốt Chƣơng III đƣa thiết kế cụ thể thiết kế mạch điều khiển bơm vuốt Nêu rõ đƣợc mục đích thiết kế từ xây dựng sơ đồ khối tổng quan hệ thống, lập lƣu đồ thuật toán nguyên lý hoạt động hệ thống từ đƣa phƣơng thức thiết kế chi tiết cho khối chức mạch Lựa chọn linh kiện phù hợp với chức khối, đảm bảo thiết kế tối ƣu, hiệu giá thành rẻ nhất, tiết kiệm chi phí chế tạo Từ nội dung thiết kế Chƣơng III sở để tiến hành chế tạo sản xuất mạch thực tế Các nội dung đƣợc trình bày Chƣơng IV đề tài luận văn 60 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THỬ NGHIỆM 4.1 Kết thiết kế 4.1.1 Khối nguồn Hình Mạch nguồn với đầu 5V 3,3V Mạch nguồn với điện áp đầu vào 12V, cho mức điện áp 5V 3,3V ổn định 4.1.2 Khối điều khiển động bƣớc Hình 4.2 Khối điều khiển tốc độ động bƣớc Khối điều khiển động bƣớc hoạt động ổn định, tốc độ động tăng giảm theo điều chỉnh triết áp 61 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh 4.1.3 Khối xử lý trung tâm Hình 4.3 Khối xử lý trung tâm MSP430 Khối xử lý trung tâm sử dụng IC MSP430 hoạt động ổn định, khơng sinh nhiệt suốt q trình hoạt động Trên bảng mạch có thiết kế thêm số vị trí cắm dự phịng cho phát triển hệ thống kiểm soát nhiệt lƣợng hệ thống phát bọt khí tƣơng lai 4.1.4 Khối hiển thị Hình 4.4 Khối hiển thị Khối hiển thị hoạt động ổn định, có đèn LED báo trạng thái nguồn báo lỗi động không hoạt động 62 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh 4.2 Đánh giá thử nghiệm Sau tiến hành chạy thử không bệnh nhân thời gian định, mạch điều khiển tốc độ bơm vuốt đƣợc ứng dụng để sử dụng hỗ trợ truyền dịch cho bệnh nhân Khoa Hồi sức tích cực - Bệnh viện Hữu Nghị Việt Đức từ tháng năm 2014 đến Thiết bị đƣợc đánh giá hoạt động ổn định, lƣu lƣợng truyền dịch đạt xác theo cài đặt Ngồi thiết bị đƣợc sử dụng phòng mổ Gan - Mật để sử dụng vào mục đích bơm dịng nƣớc liên tục mổ nội soi tán sỏi ngƣợc dòng thủ thuật phẫu thuật gan - mật Thiết bị nhỏ gọn, linh kiện thay có sẵn nên dễ dàng sửa chữa thay linh kiện có hỏng hóc Thiết bị có khả ứng dụng vào nhiều thủ thuật điều trị khác nhƣ thay động thận - lọc máu, máy truyền dịch, v.v 63 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Hiện nay, nhu cầu nâng cao chất lƣợng điều trị bệnh ngày địi hỏi vấn đề thiết, đơi với địi hỏi phát triển khoa học kỹ thuật áp dụng vào lĩnh vực y tế Vấn đề đặt địi hỏi phải ln có nguồn kinh phí lớn để đầu tƣ lĩnh vực nghiên cứu phát triển lĩnh vực trang thiết bị y tế phục vụ nhu cầu khám chữa bệnh Đây thực thách thức bệnh viện nguồn kinh phí cịn hạn hẹp thiết bị nhập từ nƣớc chi phí cao, việc nghiên cứu ứng dụng thiết bị y tế nƣớc thiết Điều góp phần làm giảm phụ thuộc cơng nghệ vào nƣớc ngồi, chủ động việc đầu tƣ đặc biệt tiết kiệm chi phí lớn cho bệnh viện Kết đạt đƣợc đề tài:  Khái quát đƣợc chức cấu tạo bơm vuốt, từ nêu đƣợc ƣu điểm bơm vuốt, khả ứng dụng lĩnh vực y tế  Thiết kế đƣợc module điều khiển tốc độ bơm vuốt  Lập trình chƣơng trình điều khiển cho vi xử lý trung tâm điều khiển tốc độ động  Thiết kế mơ hình khối mạch điều khiển bơm vuốt, từ xây dựng thiết kế chi tiết khối chức mạch điều khiển chế tạo thành công mạch điều khiển bơm vuốt  Mạch điều khiển đƣợc ứng dụng chạy ổn định thực tế Đạt yêu cầu bác sĩ điều trị Hƣớng phát triển đề tài:  Mở rộng xây dựng thêm giao diện khối phát bọt khí nhƣ phận cảm biến để điều khiển bơm vuốt  Mở rộng xây dựng thêm giao diện kiểm kiểm sốt nhiệt độ để áp dụng bảng mạch cho truyền dịch loại dung dịch yêu cầu nhiệt độ trƣớc truyền vào thể  Xây dựng khả giao tiếp điều khiển điện thoại ứng dụng công nghệ không dây 64 Luận văn cao học: Học viên Trần Việt Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - Nguyễn Quang Hùng, Trần Ngọc Bình; Động bƣớc kỹ thuật điều khiển ứng dụng, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 [2] - STEPPER MOTOR CONTROLLER IC - DRV8825 Datasheet – Texas Instruments Incorporated (2012) [3] - User's Guide – MSP430x5xx family Datasheet – Texas Instruments Incorporated (2013) [4] - Nguyễn Đức Thuận, Bùi Xuân Vinh, Vũ Duy Hải Thiết bị điện tử y tế Đại học Bách Khoa Hà Nội 2006 [5] - http://www.hmu.edu.vn/thuvien/Baithuochay/dieuduongcoban/bai18.htm truy cập cuối ngày 25/05/2014 [6]-Http://kenh13.info/hieu-ve-truyen-dich-khi-nao-nen-truyen-dich-vo-nuocbien.html truy cập cuối ngày 20/03/2014 [7] -http://www.benhhoc.com/chu-de/6327-Dich-truyen-su-dung-trong-lam- sang.html truy cập cuối ngày 30/5/2014 65 ... nguyên lý hoạt động bơm vuốt từ tìm hiểu nghiên cứu lý điều khiển vận hành hoạt động bơm vuốt Chương 3: Thiết kế chế tạo mạch điều khiển bơm vuốt Từ việc nghiên cứu lý thuyết bơm vuốt để áp dụng. .. để áp dụng thiết kế mạch điều khiển bơm vuốt cụ thể ứng dụng y tế Chương 4: Kết thử nghiệm Trình b? ?y kết việc thiết kế bơm vuốt, đưa bảng mạch chế tạo kết thu từ việc tiến hành ch? ?y thử nghiệm... Bách khoa Hà Nội, nghiên cứu từ lý thuyết vấn đề nhƣ: Ứng dụng bơm vuốt y tế, thiết kế mạch điều khiển tốc độ bơm vuốt phục vụ cho thiết bị chẩn đoán điều trị bệnh Ƣu điểm bơm vuốt kiểm sốt xác