Thiết kế và chế tạo thiết bị làm ấm máu và dịch truyền sử dụng trong phẫu thuật

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Thân nhiệt, rối loạn thân nhiệt và hiện tượng giảm thân nhiệt trong phẫu thuật

1.2. Cân bằng thân nhiệt

1.3. Quá trình sinh nhiệt

1.4. Quá trình thải nhiệt

1.5. Những yếu tố ảnh hưởng đến thân nhiệt của con người

1.6. Rối loạn thân nhiệt

1.6.1. Giảm thân nhiệt

1.6.2. Nguyên nhân gây giảm thân nhiệt

1.6.3. Điều kiện gây giảm thân nhiệt

1.6.4. Tăng thân nhiệt

1.7. Giảm thân nhiệt trong phẫu thuật

1.8. Cơ sở kiến thức về máu, truyền máu và truyền dịch trong phẫu thuật

1.8.1. Cơ sở lý thuyết về máu, truyền máu

1.8.2. Lịch sử về truyền máu

1.8.3. Tình hình sử dụng máu và dịch truyền thực tế tại Việt Nam

1.8.4. Nhiệt độ lưu giữ của các loại máu và dịch truyền thực tế

1.8.5. Máu và các chế phẩm máu

1.8.6. Dịch truyền tĩnh mạch

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC THIẾT BỊ LÀM ẤM MÁU VÀ DỊCH TRUYỀN HIỆN CÓ

2.1. Khảo sát các thiết bị sưởi ấm máu và dịch truyền có trên thị trường hiện nay

2.2. Máy TF-I BLOOD WARMER

2.3. Hệ thống Ranger Blood/Fluid Warming System

3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ LÀM ẤM MÁU VÀ DỊCH TRUYỀN TRONG PHẪU THUẬT

3.1. Sơ đồ khối thiết bị

3.2. Tính toán khối truyền nhiệt

3.3. Các phương pháp gia nhiệt thường dùng

3.4. Lựa chọn phương pháp gia nhiệt

3.5. Quá trình truyền nhiệt trong thiết bị làm ấm máu và dịch truyền

3.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt trong thiết bị sưởi ấm máu và dịch truyền

3.7. Tính toán trao đổi nhiệt

3.8. Tính toán nhiệt lượng cần cung cấp cho thiết bị sưởi ấm máu và dịch truyền

3.9. Tính toán truyền nhiệt đoạn dây gia nhiệt

3.10. Công suất điện trở nhiệt cần cung cấp

3.11. Thiết kế bộ điều khiển

3.12. Sơ đồ thuật toán điều khiển

3.13. Điều khiển bằng mạch Arduino

3.14. Cảm biến nhiệt

3.15. Cảm biến mực chất lỏng

3.16. Cảm biến gắn vật tư tiêu hao

3.17. Rơ le điều khiển bộ gia nhiệt và thiết bị bơm

3.18. Màn hình hiển thị LCD 1602 với giao tiếp I2C

3.19. Bơm dung dịch làm ấm

3.20. Mạch nguyên lý kết nối bộ điều khiển, cảm biến và rơ le

3.21. Lệnh lập trình cho mạch điều khiển Arduino

3.22. Thi công mạch điều khiển thực tế

3.23. Chạy thiết bị và kết quả đo hoạt động thiết bị sưởi ấm máu và dịch truyền

3.23.1. Mạch đo nhiệt độ hiển thị kết quả màn hình Serial monitor

3.23.2. Lập trình mạch đo nhiệt độ Arduino với cảm biến nhiệt DS18B20

3.23.3. Kết quả đo với nhiệt độ dung dịch đầu vào 50C và các mức tốc độ truyền

3.23.4. Kết quả đo với nhiệt độ dung dịch đầu vào 100C và các mức tốc độ truyền

3.23.5. Kết quả đo với nhiệt độ dung dịch đầu vào 200C và các mức tốc độ truyền

3.23.6. So sánh thay đổi nhiệt độ các mức tốc độ truyền với nhiệt độ đầu vào khác nhau

4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

4.1. Kiến nghị và hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

3. DANH MỤC CÁC BẢNG

4. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

I. Thiết kế thiết bị y tế

Luận văn tập trung vào thiết kế thiết bị y tế nhằm giải quyết vấn đề giảm thân nhiệt trong phẫu thuật. Thiết bị được thiết kế dựa trên nguyên lý truyền nhiệt, đảm bảo nhiệt độ máu và dịch truyền phù hợp với thân nhiệt bệnh nhân. Các yếu tố như vật liệu, cấu trúc, và hiệu suất truyền nhiệt được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo độ chính xác và an toàn. Thiết bị này không chỉ giúp duy trì thân nhiệt mà còn giảm thiểu rủi ro hậu phẫu.

1.1. Nguyên lý truyền nhiệt

Nguyên lý truyền nhiệt được áp dụng để thiết kế thiết bị làm ấm máu và dịch truyền. Quá trình này bao gồm việc sử dụng điện trở nhiệt và hệ thống điều khiển tự động để đảm bảo nhiệt độ đầu ra ổn định. Các yếu tố như tốc độ truyền dịch và nhiệt độ đầu vào được tính toán để tối ưu hóa hiệu suất.

1.2. Vật liệu và cấu trúc

Vật liệu được lựa chọn phải đảm bảo độ bền và khả năng cách nhiệt tốt. Cấu trúc thiết bị được thiết kế gọn nhẹ, dễ dàng vận hành trong môi trường phẫu thuật. Các bộ phận chính bao gồm khối truyền nhiệt, bộ điều khiển, và cảm biến nhiệt độ.

II. Chế tạo thiết bị làm ấm máu

Quá trình chế tạo thiết bị làm ấm máu được thực hiện dựa trên các tính toán thiết kế. Thiết bị sử dụng công nghệ gia nhiệt bằng điện trở và hệ thống điều khiển Arduino để đảm bảo độ chính xác. Các thử nghiệm được tiến hành để kiểm tra hiệu suất và độ ổn định của thiết bị trong các điều kiện khác nhau.

2.1. Công nghệ gia nhiệt

Công nghệ gia nhiệt bằng điện trở được lựa chọn do hiệu suất cao và dễ điều khiển. Các thông số như công suất điện trở và thời gian gia nhiệt được tính toán để đảm bảo nhiệt độ đầu ra phù hợp với thân nhiệt bệnh nhân.

2.2. Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển sử dụng Arduino và cảm biến nhiệt độ DS18B20 để giám sát và điều chỉnh nhiệt độ. Các thuật toán điều khiển được lập trình để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định và an toàn.

III. Dịch truyền trong phẫu thuật

Luận văn nhấn mạnh tầm quan trọng của việc làm ấm dịch truyền trong phẫu thuật. Dịch truyền lạnh có thể gây giảm thân nhiệt, kéo dài thời gian hồi phục của bệnh nhân. Thiết bị được thiết kế để làm ấm dịch truyền trước khi đưa vào cơ thể, giúp duy trì thân nhiệt ổn định.

3.1. Ảnh hưởng của dịch truyền lạnh

Dịch truyền lạnh có thể gây ra các vấn đề như giảm thân nhiệt, rối loạn tuần hoàn, và kéo dài thời gian hồi phục. Việc làm ấm dịch truyền là cần thiết để đảm bảo sức khỏe và an toàn cho bệnh nhân.

3.2. Phương pháp làm ấm dịch truyền

Phương pháp làm ấm dịch truyền được thực hiện thông qua hệ thống gia nhiệt và điều khiển nhiệt độ tự động. Các thử nghiệm cho thấy thiết bị có khả năng làm ấm dịch truyền hiệu quả, đảm bảo nhiệt độ đầu ra phù hợp.

IV. Ứng dụng vật lý trong y tế

Luận văn là một ví dụ điển hình về ứng dụng vật lý trong y tế. Các nguyên lý vật lý như truyền nhiệt, điều khiển tự động được áp dụng để thiết kế và chế tạo thiết bị y tế. Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả điều trị mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực kỹ thuật y sinh.

4.1. Nguyên lý vật lý trong thiết kế

Các nguyên lý vật lý như truyền nhiệt, điện trở, và điều khiển tự động được áp dụng để thiết kế thiết bị. Điều này đảm bảo thiết bị hoạt động hiệu quả và an toàn trong môi trường y tế.

4.2. Kỹ thuật y sinh

Luận văn góp phần vào sự phát triển của kỹ thuật y sinh bằng cách kết hợp kiến thức vật lý và y học. Thiết bị được thiết kế không chỉ giải quyết vấn đề thực tế mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực này.

Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý Kỹ Thuật: Thiết Kế Và Chế Tạo Thiết Bị Làm Ấm Máu Và Dịch Truyền Trong Phẫu Thuật