Đặt vấn đề Số lượng máy móc y tế có sẵn trong các cơ sở y tế thường có hạn, vì vậy người quản lý cần nắm được máy móc có đang được dùng hay không, tần suất sử dụng như thế nào, các máy cùng loại có bị chênh lệch thời gian sử dụng hay không… nhằm điều phối các máy móc để sử dụng hợp lý, tối ưu tài nguyên. Bên cạnh đó, các máy móc y tế sử dụng trong bệnh viện thường là cao cấp, đắt tiền và cần độ chính xác cao. Vì vậy việc theo dõi tổng thời gian hoạt động của máy móc số lần sử dụng, nhằm bảo trì bảo dưỡng máy móc theo đúng chu kỳ là rất cần thiết. Giá thành cao, số lượng có hạn dẫn đến các cơ sở y tế có thể phải thuê thiết bị từ các dịch vụ cho thuê thiết bị y tế.
Các đơn vị này cũng cần theo dõi được các thông tin trên nhằm điều phối thiết bị cho thuê hợp lý, hay bảo trì bảo dưỡng thiết bị nhằm đảm bảo độ chính xác, tránh sai số hay hỏng hóc sửa chữa tốn rất nhiều tiền và thời gian. Ở Việt Nam, để đảm bảo các máy móc hoạt động chính xác, giảm sự cố hỏng hóc, việc kiểm tra bảo trì được thực hiện theo chu kì hàng tuần, hàng tháng hay hàng năm và có thể là đột xuất. Việc theo dõi này nếu thực hiện thủ công thì sẽ tốn rất nhiều con người, tiền của và thời gian, công tác theo dõi quản lý cũng không được tiện lợi. Hệ thống giám sát máy móc hoàn toàn tự động có thể giải quyết được các vấn đề trên.
Bên cạnh đó, trong môi trường bệnh viện, việc tiếp xúc trung gian qua các bề mặt cũng là một nguyên nhân lây nhiễm chéo các bệnh truyền nhiễm. Vậy nên nếu có thể hạn chế được việc tiếp xúc bề mặt thì sẽ giảm thiểu được các nguy cơ trên. Đồng thời, nếu có thể theo dõi, giám sát các máy móc mà không cần tiếp xúc cũng tiện lợi hơn rất nhiều so với việc làm thủ công. Từ những vấn đề và nhu cầu thực tế trên thì em đã chọn đề tài “Thiết bị giám sát trạng thái máy móc không tiếp xúc, sử dụng công nghệ truyền thông BLE và Wi-Fi”, nhằm thiết kế một thiết bị có thể theo dõi trạng thái máy móc không tiếp xúc, không can thiệp các thông số điện hoạt động của máy móc, các dữ liệu được truyền không dây.
Từ đó có thể xây dựng một mạng lưới giám sát các thiết bị, theo dõi, quản lý, điều tiết các thiết bị từ xa, giải quyết được các vấn đề đã nêu lên ở trên.2 Tìm hiểu về một số thiết bị y tế và phương pháp xác định trạng thái Việc tìm hiểu về thông tin về các thiết bị y tế thường khó khăn do thông số hoạt động thường không được đưa ra bên ngoài, hơn nữa điều kiện dịch bệnh nên càng hạn chế việc người ra vào bệnh viện, do đó việc đo đạc thực tế cũng như tìm hiểu thông tin máy móc đang sử dụng tại các bệnh viện thực tế là khá khó khăn. Vì vậy, em đã tìm hiểu các thông số kĩ thuật của máy móc y tế thông qua 1 một trang thương mại bán các máy móc, thiết bị y tế của Ấn Độ (https://www. Các thông tin được thể hiện ở Bảng 1.1: Thông tin một số máy móc, thiết bị y tế STT Tên máy móc y tế Chế độ Tiêu thu Máy phân tích nước tiểu Dirui 1 Hoạt động 40W-220V-0.18A H-500 2 Máy phân tích hóa sinh RX-50 Hoạt động 80W-220V-0.36A 3 Máy điện tâm đồ 12 MEI ECG Hoạt động 60AV-220V-0.27A Máy phân tích huyết học tự 4 Hoạt động 230VA-220V-1.1A động ABX Micros 60 5 Máy siêu âm tự động UPS 400 Hoạt động 400W-220V-1.8A Máy siêu âm 3D/4D siemens 6 Hoạt động 600VA-220V-2.7A X300 7 Máy thở Noccarc V310 ICU Hoạt động 440AV-220V-2A Máy thở không xâm lấn Allied 8 Hoạt động 550W-220V-2.5A meditec Vista Máy khử trùng thiết bị mổ 9 Hoạt động 2000W-220V-9.1A Memmert SN55 Steriliser 53L Máy khử trùng thiết bị mổ 7000W-220V- 10 Memmert SF750 Steriliser Hoạt động 31.8A 749L Máy khử trùng hơi nước EIE- 3000W-220V- 11 Hoạt động 206 13.6A Máy chụp X-quang di động Chế độ một 16kW-220V-72.7A 12 Siemens Polymobil Plus Chế độ hai 20kW-220V-90.9A Máy chụp X-quang di động 3.5kW-220V- 13 Hoạt động Advin Rotating Node C 15.9A Chế độ quét 48kVA-220V- Máy chụp X-quang UD15L- nhanh 218.1kVA-220V-5A thời gian dài Khởi động 2kVA-220V-9.1A Chế độ chờ 8kVA-220V-36.4A Máy chụp cộng hưởng từ Chế độ quét 104kVA-220V- 15 Siemens 64 Slice Refurbished nhanh 12 giây 472.7A CT Scaner Chế độ quét 60kVA-220V- thường 100 272.7A giây Từ bảng khảo sát, ta thấy sự chêch lệch về công suất hay dòng điện tiêu thụ của các máy. Về cơ bản có thể chia thành 3 nhóm máy với công suất tiêu thụ tăng dần: Nhóm máy xử lý dữ liệu bằng máy tính công suất nhỏ với dòng tiêu thụ dưới 1A (như máy phân tích nước tiểu, máy phân tích hóa sinh, máy điện tâm đồ…), nhóm máy tiêu thụ công suất vừa với dòng tiêu thụ dưới 10A (như máy siêu âm 3D/4D, máy thở, máy khử trung thiết bị mổ…) và nhóm máy tiêu thụ 2 công suất lớn với dòng tiêu thụ có thể từ 10A đến vài trăm ampe (máy chụp X- quang, máy chụp cộng hưởng từ…).
Đối với nhóm máy cỡ nhỏ, các thay đổi về dòng điện không lớn, ta có thể sử dụng giá trị dòng điện máy tiêu thụ để phân biệt trạng thái máy hoạt động hay không. Còn đối với nhóm máy tiêu thụ dòng cao hơn, ta có thể dựa vào mức tiêu thụ không chỉ để phân biệt máy có hoạt động hay không, mà còn có thể biết được chế độ máy đang hoạt động. Ví dụ như máy chụp X-quang UD15L-40, khi dòng hoạt động xấp xỉ 5A tức là máy đang hoạt động ở chế độ quét thời gian dài, còn với dòng xấp xỉ 218A tức là máy đang quét nhanh. Với các máy công suất lớn, tiêu thụ dòng từ 10A đến vài trăm ampe, việc thiết kế một thiết bị theo dõi trạng thái đáp ứng được độ lớn của dòng điện và đảm bảo an toàn, độ chính xác…đòi hỏi cần tuân thủ nhiều tiêu chuẩn nghiêm ngặt, độ an toàn khi thiết kế và triển khai.
Ngoài bằng dòng điện, trạng thái hoạt động của máy còn có thể được xác định bằng hệ số công suất, đặc trưng cho sự thay đổi trạng thái hoạt động. Với các thiết bị y tế ở trên, thông số được cung cấp chỉ nhằm giới thiệu để bán hàng, không đầy đủ, và các thiết bị thực tế thì rất khó để tiếp cận. Do đó, để mô tả rõ hơn việc sử dụng hệ số công suất để xác định trạng thái, em đã thu thập một số thông số về các thiết bị điện dân dụng, được mô tả ở Bảng 1.2: Thông số của một số thiêt bị điện dân dụng Tên Hệ số công STT Chế độ Dòng điện thiết bị suất Không bật nguồn 62.52 1 Máy tính Chế độ làm việc với 177,4 0.2 mA Không cắm điện 0 0 Lò vi 2 Cắm điện chọn chế độ 13.56 sóng Cấp nhiệt lò vi sóng 7175,49 mA 0.92 Từ bảng khảo sát, ta thấy đối với chế độ làm việc tiêu thụ càng cao thì hệ số công suất càng lớn, thay đổi theo từng chế độ làm việc. Từ đó, ta có thể sử dụng cả dòng điện và hệ số công suất của thiết bị hoạt động mà đưa ra trạng thái của thiết bị ấy.
Nhưng vẫn tồn tại trường hợp các chế độ hoạt động của máy móc khác nhau mà hệ số công suất không thay đổi, vì vậy, xác định trạng thái máy móc sẽ ưu tiên dựa trên dòng điện tiêu thụ.3 Giải pháp đề xuất Thông tin để quản lý việc đưa vào sử dụng hay đưa ra bảo trì máy móc được xác định dựa trên thông tin trạng thái hoạt động hay không hoạt động của thiết bị máy móc đang được giám sát. Để giải quyết bài toán này cần phải thiết kế các mạch giám sát trạng thái máy móc thiết bị trong nhà xưởng hoặc bệnh viện có chức năng truyền thông tin lên khối giám sát trung tâm bằng công nghệ không 3 dây. Các thiết bị này có chức năng chính là giám sát được trạng thái máy mà không can thiệp vào máy, sau đó cập nhật thông tin này lên internet. Trạng thái máy được định nghĩa thông qua các chế độ hoạt động: không hoạt động, đang hoạt động (ở các chế độ hoạt động khác nhau), bằng cách đo dòng điện tiêu thụ hoặc hệ số công suất của máy.
Ngoài ra, thiết bị này cũng có thể thực hiện việc điều khiển bật tắt thiết bị từ xa như các ổ cắm thông minh trên thị trường nếu có yêu cầu. Thiết bị cần sử dụng truyền tin không dây và đóng vỏ nhỏ gọn, có khả năng truyền thông tin lên server thông qua kiến trúc mạng cảm biến không dây phù hợp. Từ một thiết bị đơn lẻ, một mạng lưới các thiết bị có thể được xây dựng để quản lý nhiều máy móc một cách dễ dàng, khoa học. Với các máy móc có công suất khác nhau thì dòng hoạt động khác nhau, nhiệm vụ của thiết bị giám sát trạng thái máy là đo dòng qua máy để xác định trạng thái và truyền thông tin trạng thái máy này lên server.
Việc dải đo dòng khác nhau thì mạch chuẩn hóa tín hiệu sẽ khác nhau về thông số, tuy nhiên đều có chung nguyên lý. Trong khuôn khổ đồ án này em lựa chọn thiết bị sử dụng cho nhóm máy móc tiêu thụ công suất cỡ vừa và bé, có dòng tiêu thụ tối đa 10A hay công suất tiêu thụ tối đa 2200W. Với thiết kế này thì thiết bị có thể giám sát một số loại máy như ở Bảng 1. Để có thể sử dụng cho các máy móc tiêu thụ công suất lớn hơn, thiết kế cần điều chỉnh lại thông số dải đo và mạch để có thể chịu được công suất lớn.3: Một số loại máy thiết bị có thể giám sát STT Tên máy móc y tế Chế độ Tiêu thu Máy phân tích nước tiểu 40W-220V- 1 Hoạt động Dirui H-500 0.18A Máy phân tích hóa sinh 80W-220V- 2 Hoạt động RX-50 0.36A Máy điện tâm đồ 12 MEI 60AV-220V- 3 Hoạt động ECG 0.27A Máy phân tích huyết học 230VA-220V- 4 Hoạt động tự động ABX Micros 60 1.1A Máy siêu âm tự động 400W-220V- 5 Hoạt động UPS 400 1.8A Máy siêu âm 3D/4D 600VA-220V- 6 Hoạt động siemens X300 2.7A Máy thở Noccarc V310 440AV-220V- 7 Hoạt động ICU 2A Máy thở không xâm lấn 550W-220V- 8 Hoạt động Allied meditec Vista 2.5A Máy khử trùng thiết bị 2000W-220V- 9 mổ Memmert SN55 Hoạt động 9.1A Steriliser 53L Dưới đây là một số yêu cầu chung mà thiết bị mà thiết bị cần đáp ứng được.