Đồ án HCMUTE: Thiết kế đầu đọc thẻ gel phục vụ xét nghiệm nhóm máu

Đồ án nghiên cứu hcmute design of a gel card reader for blood grouping tests, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

Chuyên ngành

Biomedical Engineering

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

graduation thesis

2021

89
2
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: PROBLEM STATEMENT

1.1. OBJECTIVE

1.2. THESIS CONTENTS

1.3. LIMITATIONS

1.4. BRIEF SUMMARY OF THESIS

2. CHƯƠNG 2: LITERATURE REVIEW

2.1. TYPES OF HUMAN BLOOD

2.2. GEL CARD METHOD AND TYPE OF GEL CARDS

2.2.1. Gel Card method

2.2.2. Type of Gel Cards

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu về đầu đọc thẻ gel cho xét nghiệm nhóm máu là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực y tế. Thiết kế này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác trong việc xác định nhóm máu mà còn giảm thiểu chi phí cho các cơ sở y tế. Hệ thống này sử dụng công nghệ immunohematology để phân tích mẫu máu thông qua phân tích hình ảnh gel. Việc sử dụng phần mềm phân tích nhóm máu giúp tự động hóa quy trình, từ đó nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của kết quả xét nghiệm. Theo nghiên cứu, việc áp dụng kỹ thuật gel trong xét nghiệm nhóm máu đã chứng minh được tính ưu việt so với các phương pháp truyền thống.

1.1. Tầm quan trọng của xét nghiệm nhóm máu

Xét nghiệm nhóm máu đóng vai trò quan trọng trong y học, đặc biệt là trong các tình huống khẩn cấp như truyền máu. Việc xác định chính xác nhóm máu giúp ngăn ngừa các phản ứng bất lợi có thể xảy ra trong quá trình truyền máu. Hệ thống xác định nhóm máu hiện tại chủ yếu dựa vào các phương pháp thủ công, dễ xảy ra sai sót. Do đó, việc phát triển một đầu đọc thẻ gel có khả năng tự động hóa quy trình xét nghiệm là rất cần thiết.

II. Phương pháp Gel Card

Phương pháp Gel Card là một trong những phương pháp hiện đại nhất trong xét nghiệm nhóm máu. Thẻ gel được thiết kế với các ống nhỏ chứa gel và thuốc thử tương ứng. Khi mẫu máu được đưa vào, phản ứng giữa kháng nguyên và kháng thể sẽ diễn ra trong môi trường gel. Kết quả sẽ được xác định dựa trên vị trí của các tế bào hồng cầu trong gel sau khi quay ly tâm. Phân tích hình ảnh gel cho phép xác định mức độ ngưng kết của tế bào hồng cầu, từ đó xác định nhóm máu một cách chính xác. Việc sử dụng phần mềm phân tích nhóm máu giúp tự động hóa quy trình này, giảm thiểu sai sót do con người.

2.1. Cấu trúc của thẻ gel

Thẻ gel thường có từ 6 đến 8 ống nhỏ, mỗi ống chứa gel và thuốc thử khác nhau. Các ống này được thiết kế để chỉ cho phép các tế bào hồng cầu bình thường đi qua, trong khi các tế bào đã ngưng kết sẽ bị giữ lại trong gel. Điều này giúp dễ dàng phân tích và xác định nhóm máu. Kháng nguyên nhóm máu được sử dụng trong thẻ gel bao gồm Anti A, Anti B, và Anti D, giúp xác định các nhóm máu A, B, AB, và O.

III. Thiết kế và tính toán

Quá trình thiết kế đầu đọc thẻ gel bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, cần xác định các thành phần cần thiết như Raspberry Pi 4B, camera, và các linh kiện điện tử khác. Sau đó, thiết kế sơ đồ khối cho thiết bị, bao gồm các phần như nguồn điện, bộ xử lý trung tâm, và giao diện người dùng. Việc tính toán công suất và thiết kế mạch điện cũng rất quan trọng để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định. Phân tích sinh họcphân tích hình ảnh là hai yếu tố chính trong việc phát triển phần mềm cho đầu đọc thẻ gel.

3.1. Thiết kế mạch điện

Mạch điện của đầu đọc thẻ gel cần được thiết kế sao cho đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho các linh kiện. Việc sử dụng mạch nguồn chuyển đổi giúp giảm thiểu kích thước và trọng lượng của thiết bị. Các linh kiện như bộ lọc nhiễu và mạch chỉnh lưu cũng cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo độ chính xác trong quá trình hoạt động. Thiết kế PCB cũng là một phần quan trọng trong việc tối ưu hóa không gian và hiệu suất của thiết bị.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả từ việc thử nghiệm đầu đọc thẻ gel cho thấy độ chính xác cao trong việc xác định nhóm máu. Hệ thống đã có thể nhận diện và phân tích các mẫu gel một cách nhanh chóng và hiệu quả. So với các thiết bị hiện có trên thị trường, đầu đọc thẻ gel này có giá thành thấp hơn nhiều, giúp các cơ sở y tế dễ dàng tiếp cận công nghệ mới. Phân tích sinh học cho thấy rằng hệ thống có thể xử lý nhiều mẫu cùng lúc, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc. Kết quả này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các thiết bị y tế tại Việt Nam.

4.1. Đánh giá hiệu suất

Đánh giá hiệu suất của đầu đọc thẻ gel cho thấy rằng thiết bị có thể đạt được độ chính xác lên đến 95% trong việc xác định nhóm máu. Điều này cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ phân tích hình ảnh trong xét nghiệm nhóm máu là một bước tiến lớn. Hệ thống cũng cho phép lưu trữ và quản lý thông tin bệnh nhân, giúp cải thiện quy trình làm việc tại các cơ sở y tế.

V. Kết luận và hướng phát triển

Dự án thiết kế đầu đọc thẻ gel cho xét nghiệm nhóm máu đã đạt được những kết quả khả quan. Hệ thống không chỉ giúp nâng cao độ chính xác trong việc xác định nhóm máu mà còn giảm thiểu chi phí cho các cơ sở y tế. Trong tương lai, có thể mở rộng tính năng của thiết bị để hỗ trợ nhiều loại xét nghiệm khác nhau. Việc phát triển thêm các thuật toán phân tích sinh họcphân tích hình ảnh sẽ giúp cải thiện hơn nữa hiệu suất của hệ thống. Điều này không chỉ có lợi cho ngành y tế mà còn góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ chăm sóc sức khỏe tại Việt Nam.

5.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện độ nhạy của hệ thống và mở rộng khả năng nhận diện các loại thẻ gel khác nhau. Việc tích hợp công nghệ AI vào quy trình phân tích cũng là một hướng đi tiềm năng, giúp tự động hóa hoàn toàn quy trình xét nghiệm. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của các xét nghiệm y tế trong tương lai.

01/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING GRADUATION THESIS MAJOR: BIOMEDICAL ENGINEERING DESIGN OF A GEL CARD READER FOR BLOOD GROUPING TESTS ADVISOR: Assoc. NGUYEN THANH HAI STUDENT’S NAME: TRUONG HOANG GIA BAO STUDENT ID: 16129007 STUDENT’S NAME: NGUYEN MINH DUC STUDENT ID: 16129017 SKL 0 0 7 8 2 7 HO CHI MINH CITY, JANUARY 2021 do an HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING DEPARTMENT OF ELECTRONICS - BIOMEDICAL ENGINEERING --------------------------------- GRADUATION THESIS MAJOR: BIOMEDICAL ENGINEERING PROJECT NAME: DESIGN OF A GEL CARD READER FOR BLOOD GROUPING TESTS Advisor: Assoc. NGUYEN THANH HAI Truong Hoang Gia Bao Student ID: 16129007 Nguyen Minh Duc Student ID: 16129017 do an HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING DEPARTMENT OF ELECTRONICS - BIOMEDICAL ENGINEERING --------------------------------- GRADUATION THESIS MAJOR: BIOMEDICAL ENGINEERING PROJECT NAME: DESIGN OF A GEL CARD READER FOR BLOOD GROUPING TESTS Advisor: Assoc. NGUYEN THANH HAI Truong Hoang Gia Bao Student ID: 16129007 Nguyen Minh Duc Student ID: 16129017 Ho Chi Minh City, January 2021 do an HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Faculty of Electrical & Electronics Engineering Independence – Freedom– Happiness Department of Electronics Industrial-Biomedical Engineering Ho Chi Minh City, January 20, 2021 MISSION Student name: Trương Hoàng Gia Bảo Student ID: 16129007 Nguyễn Minh Đức Student ID: 16129017 Major: Biomedical Engineering Major ID: D520212 Type of training: Regular full time Code: 1 Year: 2016 Class: 161290 I.

GRADUATION PROJECT: II. Initial resources: ● Raspberry Pi 4B. Implementation: ● Use a Python programming language. ● Design PCB and make a power supply board.

● Design and make a 3D model. ● Design the entire model of the project. ● Self-evaluate the entire project. DATE OF DELIVERY: 07/10/2020 IV.

DATE OF COMPLETION: 20/01/2021 V. ADVISOR NAME: Assoc. NGUYEN THANH HAI ADVISOR DEPARTMENT OF ELECTRONICS INDUSTRIAL- BIOMEDICAL ENGINEERING v do an HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Faculty of Electrical & Electronics Engineering Independence – Freedom– Happiness Department of Electronics Industrial-Biomedical Engineering ----o0o---- Ho Chi Minh City, October 28, 2020 SCHEDULE Student name: Trương Hoàng Gia Bảo Student ID: 16129007 Student name: Nguyễn Minh Đức Student ID: 16129017 Class: 161290 Graduation project: Design of a Gel Card reader for blood grouping test. Lecturer Week Task description confirm Week 1st - Meet the advisor to listen to the request for doing (October 12 - a project, choose a project topic.

October 18) Week 2nd (October 19 - - Advisor reviews topic. October 25) Week 3rd - Write an abstract of the selected topic: what the (October 26 – topic purpose is, the design request, the limits of the November 1 ) topic. Week 4th & week 5th - Research into a theoretical basis of the project on (November 2 - many resources. November 15) Week 6th & week 7th - Buy components, make the power supply board.

(November 16 – - Design the prototype and conduct experiments. November 29) Week 8th & week 9th - Design software, hardware for the product and (November 30 - conducting experiments. December 13) Week 10th & week - Check the product's accuracy with actual samples 11th and recalibrate. (December 14 - - Write the thesis report.

December 27) vi do an Week 12th & week 13th - Continue conducting experiments. (December 28 – - Complete the model and the thesis report. January 10) Week 14th & week - Submit the final version of the thesis report and 15th report the thesis. (January 11 - - Submit to the advisor for the last inspection.

January 24) Week 16th (January 25 – - Make a presentation. January 31) ADVISOR (Sign and write your full name) vii do an GUARANTEE We guarantee that this project is our research, under Assoc. NGUYEN THANH HAI 's guidance. The results published in this project are honest and are not replicated from any other work.

Students: Nguyễn Minh Đức Trương Hoàng Gia Bảo viii do an ACKNOWLEDGMENTS In order to complete this graduation project, the first words of our group would like to say sincere thanks to Assoc. NGUYEN THANH HAI for his dedication that helps us a lot in order to accomplish our project. In the process of doing this thesis, Dr. Hai not only provides us useful knowledge but also trains us to have a serious attitude in scientific research, which is very necessary for the career path later.

The group would like to thank the teachers in the Department of Industrial Electronics - Biomedical Engineering for providing the best conditions for us to complete the topic. Besides, we would like to thank all the lecturers who taught us foundation knowledge in the previous semesters for the group was able to complete the project. Thank you to Ms. Huong, Head of Laboratory Department - Thu Duc General Hospital, to provide Gel Card samples for us to complete this project.

Thank you to Nghia Tin Medical Equipment Co., Ltd, to support the group with the equipment and ideas to implement the topic. Ngo Thien Ha - Deputy Director of Duong Phu Technology Co., Ltd has provided the group facilities and equipment to implement the project. Thank parents, for your hard-working in raising us to school. The more extended the period spending on working, the more we understand the suffering of our parents.

Finally, we would like to express our sincere thanks to the people who have contributed and helped the group to implement this project successfully. Sincerely thanks! Ho Chi Minh City, January 20, 2021 Students Nguyễn Minh Đức Trương Hoàng Gia Bảo ix do an TABLE OF CONTENTS Cover. ixi Table of contents. ixii List of figures.

x List of tables. BRIEF SUMMARY OF THESIS. TYPES OF HUMAN BLOOD. GEL CARD METHOD AND TYPE OF GEL CARDS .1 Gel Card method .2 Type of Gel Cards.

IMAGE PROCESSING ALGORITHM.2 Edge detection method. IMAGE CAPTURING DEVICES .2 Description of power supply. DESIGN AND CALCULATION. CALCULATION AND DESIGN.1 Block Diagram Of An Capturing Device .2 Image Capturing Device .3 Central Processing Unit .4 Image Display and Peripherals .5 Calculation of Power Supply .6 Case designs for the Gel Card Reader.

FLOWCHART AND PROGRAM ALGORITHM .1 Functional summary of Gel Card Reader .3 A flowchart of agglutination level and blood type. PRINCIPLE OF OPERATION. CONNECTION OF SYSYTEM PARTS .1 Assembly of the Power Supply.2 Execution of The Power Supply .3 Inspection of The Power Supply. EXECUTION THE CASE OF GEL CARD READER .1 User Interfere Design .1 Python Programming Software.2 Image processing program.

RESULTS AND DISCUSSION .3 System modelling result .5 Result of Gel Card Reader .55 viii do an 5. FUTURE WORKS AND CONCLUSION .57 REFERENCES APPENDIX ix do an LIST OF FIGURES Figure Page Figure 2. The ABO blood grouping system (Source: Wikipedia). Gel Card and parts inside the Gel Card tube.

Interpretation of results. Sample of Forward grouping Gel Card. Dilation in image processing (Source: www. Raspberry Pi 4B (Source: www.

Block diagram of the system. Block diagram of the switching power supply. Schematic of noise filter and primary voltage rectifier circuit. Schematic of pulse generator circuit.

Schematic of secondary voltage rectifier circuit. Schematic of secondary voltage feedback circuit. Schematic of switching power supply circuit. Frontside (a) and backside (b) of the base holder.

The frontside (a) and backside (b) of the Gel Card Reader case. The connection of the entire project Interpret connection diagrams. Flowchart of Gel Card Reader system. A flowchart of agglutination level and blood type.

Image area is cropped in Gel Card (red border). The result after image cutting in Gel Card Reader. RGB to HSV diagram. Results after converted image from RGB to HSV.

The selectable color threshold for filtering. Image after processed with threshold. Determine binary image area and draw contour. The value belong x and y axis of center point in binary image.

Flowchart of blood type determination in Gel Card Reader. The top side (a) and bottom side (b) of PCB. The 5 Volt switching power supply .39 x do an Figure 4. The inspection output voltage of power supply board.

Base holder (a) and case (b) of Gel Card Reader. Graphic User Interface of Gel Card Reader. PyCharm IDE for python programming. Gel Card GUI is built on QT Designer.

Input, output jacks of the switching power supply. Measure output voltage when the load is connected. GUI of a Gel Card Reader. Gel Card Reader system.

Sample is put into Gel Card Reader. The Result interpretation. Wrong Gel Card recognition. The result interpretation (Sample 1: O- ; Sample 2: B+).

The result interpretation (Sample 1: A+ ; Sample 2: B-). DG Reader of GRIFOLS. Gel Card Reader and GRIFOLS’s DG Reader Comparison .55 xi do an LIST OF TABLES Table Page Table 2. Raspberry Pi all generations comparison.

The consumption power of the circuit. Electronic component of the input filter and rectifier circuit. Electronic component of pulse generating circuit. Electronic component of secondary voltage rectifier circuit.

Electronic component of secondary voltage feedback circuits. Electronic component of the switching power supply board. Outputs/Inputs voltage of power supply testing. The Accuracy and Efficiency of Gel Card Reader ………………….…54 xii do an ABSTRACT Subject "Design of a Gel Card Reader for blood grouping tests." will have the function of reading Gel Card in the blood group test, identifying faulty Card and managing patient information.

Here use a unique feature, agglutination of the gel columns, to calculate the results. Results of the project have identified Gel Card in different blood types and have high accuracy. First, the Gel Card image will be captured by the camera after manipulating the user interface. The data is then transferred to the Raspberry Pi 4B for image processing for input processing and result computation.

The results will be displayed on the user interface. Also, the system has the function of saving results to manage patient information. xiii do an CHAPTER 1. PROBLEM STATEMENT Health plays a vital role in our lives.

Now blood testing has become an important area, including biochemical testing, hematology, blood clotting, and blood grouping. It detects early signs of abnormalities in the blood and tends to treat promptly. From centuries ago, the discovery of inadequacies in blood transfusion prompted scientists to find the reason for not transfusing blood from person to person. In 1901, Karl Landsteiner, who is an Austrian doctor, an essential individual in blood transfusion, for the first time discovered three human blood types A, B and O.

One year later, the 4th blood type (AB) recorded by A. More than 40 years later, a factor considered to be the leading cause of blood transfusion reactions (Rh factor) was discovered by Karl Landsteiner, Alex Wiener, Philip Levine and RE Stetson. Along with the ABO blood type system, the Rh factor is seen as a breakthrough in blood banking [1]. In the last century, the blood grouping test consisted of two main methods: testing on enamel slabs and in vitro.

These methods have the advantage of being simple, easy to manipulate, cheap in price but have the disadvantage of easy technical errors and confusion in administrative procedures, depending on the user's skills and qualifications. Yves Lapierre developed Gel technology in blood grouping to minimize the problems occurring compared with the old method. The Gel Card is considered the most popular form to be the most effective in blood grouping in hospitals, clinics and laboratories [2]. A Gel Card Reader was invented and used to determine the blood grouping.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài viết "Thiết kế đầu đọc thẻ gel cho xét nghiệm nhóm máu" trình bày một giải pháp công nghệ tiên tiến trong việc xét nghiệm nhóm máu, giúp cải thiện độ chính xác và tốc độ của quá trình xét nghiệm. Đầu đọc thẻ gel không chỉ đơn giản hóa quy trình mà còn giảm thiểu sai sót do con người, từ đó nâng cao hiệu quả trong việc xác định nhóm máu cho bệnh nhân. Bài viết cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc ứng dụng công nghệ hiện đại trong y tế, mang lại lợi ích lớn cho cả bác sĩ và bệnh nhân.

Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các ứng dụng công nghệ trong y tế, hãy tham khảo bài viết "Luận văn thạc sĩ vật lý kỹ thuật ứng dụng laser bán dẫn công suất thấp trong điều trị chứng đau cổ tay do bao hoạt dịch gân bị sưng", nơi bạn sẽ thấy cách công nghệ laser được áp dụng trong điều trị. Ngoài ra, bài viết "Luận án nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật thay van động mạch chủ qua đường ống thông điều trị hẹp khít van động mạch chủ" cũng sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn sâu sắc về các kỹ thuật can thiệp hiện đại trong y học. Cuối cùng, bạn có thể khám phá thêm về "Luận án nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật can thiệp đặt ống ghép nội mạch điều trị phình động mạch chủ ngực", một lĩnh vực liên quan đến can thiệp mạch máu, giúp mở rộng kiến thức của bạn về các phương pháp điều trị tiên tiến.