CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MÔ HÌNH THIẾT BỊ
3.2. THI ẾT KẾ MÔ HÌNH THIẾT BỊ
3.2.1. L ựa chọn linh kiện
3.2.1.1. LED a. Led trắng
Led trắng đóng vai trò cung cấp ánh sáng cho việc thăm khám thông thường trên thiết bị. Trường chiếu Led trắng phải đảm bảo cung cấp đủ lượng ánh sáng cho quá trình quan sát trong khoang miệng khi thăm khám, thông thường để đảm bảo đều này người ta thường kết hợp 2 hay 3 Led, tuy nhiên nếu sử dụng nhiều Led sẽ làm đầu thiết bị to hơn. Một biện pháp thay thế là chọn Led tích hợp 3 điot đảm bảo vẫn cung cấp đủ trường chiếu nhưng vẫn có được kích thước thiết bị như mong muốn.
Led được chọn là Led trắng PLCC-6 Oval.
Hình 3.2. Led trắng Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật Led trắng
Loại Quang điện
Dòng test 20 mA
Điện áp hoạt động 3.25 V
Kích thước 5.4x5x1.4 mm
Online Catalog White PLCC-6 Oval with Flat top LEDs
b. Led UV
Từ một nghiên cứu trước của nhóm cho thấy bước sóng 380 nm kích thích huỳnh quang đối với vùng răng sâu tối ưu hơn các bước sóng còn lại. Vì vậy trong thiết kế mô hình chúng tôi sử dụng Led 380 nm [70].
Một yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến quá trình quan sát sự phát huỳnh quang của răng khi được kích thích là cường độ của Led. Yếu tố này do công suất Led quyết định.
Nếu sử dụng Led có công suất cao gây chói, nếu công suất quá thấp thì kích thích răng rất yếu. Xem xét và đánh giá các Led có trên thị trường nhóm chọn Led 380 nm công suất 1W.
Hình 3.3. Ảnh Led 380 nm, 1W
Hình 3.4. Phổ của LED 380 nm
Hình 3.5. Đặc tính Vôn – Am pe của Led 380 nm
Ngoài các thông số kỹ thật đáp ứng được yêu cầu sử dụng Led 380 nm còn cho trường chiếu tốt hơn do có tới 3 điot được tích hợp trong đèn. Nhờ đó ta chỉ cần sử dụng 1 Led đã đảm bảo đủ ánh sáng kích thích.
3.2.1.2. Kính lọc cho Led
Hình 3. 6. Kính lọc tử ngoại (Colored Glass Filter UV Bandpass)
Từ phần 3.2.1.1, bước sóng 380 nm của Led đã đáp ứng yêu cầu về bước sóng có khả năng kích thích huỳnh quang răng nhưng vùng phổ của Led trải rộng, chân phổ tới vùng ánh sáng khả kiến. Vùng chân phổ của Led ảnh hưởng đến ảnh huỳnh quang của răng, gây chồng chập phổ huỳnh quang đặc trưng của răng, vì vậy cần lọc bỏ bớt chân phổ này. Trường hợp này nhóm lựa chọn filter UV 380 nm. Filter này ánh sáng có
bước sóng nhỏ hơn 380 nm đi qua còn vùng ánh có bước sóng lớn hơn 380 nm thì ngăn không cho qua.
Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật kính lọc tử ngoại
Số hiệu FSQ-UG1
Kích thước 2.0 x 2.0 in. ( 50.8 x 50.8 mm)
Độ dày 2-3mmm
Ngưỡng hư hỏng 30W/cm2
Vật liệu Schott, Hoya
Mặt vạt cạnh 0.25-0.76 mm
Góc vạt cạnh/ngưỡng 450
Vệ sinh Khộng mài mòn, dùng acetone hoặc
isopropyl để vệ sinh bề mặt
Hình 3.7. Phổ ánh vùng sáng đi qua filter UG-1 3.2.1.3. Tản nhiệt cho Led
Độ bền của Led phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ trong suốt quá trình làm việc, Led UV 380 nm và Led trắng được thiết kế với kích thước rất nhỏ và cường độ ánh sáng
phát ra là khá cao nên cần tản nhiệt cho chúng để tăng tuổi thọ cụng như hiệu suất làm việc.
Trên thị trường có nhiều loại tản nhiệt, phần lớn được làm từ các hợp kim có tính tỏa nhiệt tốt. Đối với thiết kế phần tản nhiệt cho LED cần có kích thước thước khá nhỏ để phần thiết bị đảm bảo quá trình thăm khám.
Thiết kế tích hợp giữa phần ốc cố định vào miếng tản nhiệt nhầm giải nhiệt nhanh cho Led.
3.2.1.4. Camera
Camera trong thiết bị là chi tiết quan trọng để quan sát với hình ảnh có thể được phóng đại và có thể lưu trữ dữ liệu cho quá trình xử lý ảnh của răng, vì vậy ở đây camera phải lựa chọn phải có thông số kỹ thuật về kích thước, độ phóng đại, tiêu cự, độ phân giải phù hợp. Ngoài ra do quá trình thăm khám răng trong khoang miệng điều kiện ánh sáng khá kém nên camera cần nhạy để ghi nhận hình ảnh răng.
Sau khi xem xét và thảo luận nhóm chọn ra một số loại camera có thông số kỹ thuật đáp ứng các yêu cầu về mặt lý thuyết.
Hình 3.8. Camera
Thông số kỹ thuật - Độ phóng đại 15x.
- Mật độ điểm ảnh 43000 pixel.
- Cáp nối giao tiếp bằng kết nối USB 2.0 truyền tín hiệu qua cáp đồng 5 lõi.
3.2.1.5. Kính lọc ánh sáng tán xạ cho camera
Led và camera đặt gần nhau nên ánh sáng của Led bị tán xạ và ảnh hưởng lên chất lượng hình ảnh camera thu nhận (hình ảnh thu được nhòe, chồng chập phổ và khó đánh giá màu đặc trưng huỳnh quang của răng). Vì vậy cần chọn được filter có yêu cầu là phải chặn được tán xạ từ Led (<400 nm) và phải cho huỳnh quang răng đi qua (> 450 nm). Kính lọc được chọn có số hiệu JB490.
Hình 3. 9. Kính lọc vùng ánh sáng có bước sóng dưới 490nm
Hình 3.10. Phổ ánh sáng của kính lọc JB490 (GG485)
Thông số của filter -Model: JB490
-Kích thước: Đường kính 20,5 mm.
-Bước sóng ánh sáng kính lọc cho qua là sau 490 nm.
Tiến hành lắp filter vào mô hình thiết bị và khảo sát, hình ảnh ghi nhận khắc phục được đáng kể ánh sáng tán xạ. Màu huỳnh quang đặc trưng của răng cũng như màu đỏ của porphyrins ghi nhận khá rõ.