Chương 1: Dẫn Nhập 4 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2015 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 5 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2015 2.1 Giới thiệu chung: Máy đo huyết áp cá nhân có thể giúp đỡ trong việc phát hiện tăng huyết áp đúng theo quy định của Ủy Ban Quốc Gia và hướng dẫn năm 2003 từ Hiệp Hội Châu Âu về việc cao huyết áp. Hệ thống theo dõi huyết áp sử dụng các kỹ thuật như các phương pháp oscillometric và Korotkoff. Phương pháp oscillometric gồm đo dao động trong áp lực bên trong cổ tay lúc bệnh nhân mang. Phương pháp Korotkoff dựa vào nghe âm thanh khi lấy huyết áp.
Theo dõi huyết áp tự động tiến hành tại nhà ngày càng được sử dụng trong chẩn đoán và quản lý bệnh tăng huyết áp.1 minh họa sơ đồ khối hệ thống của một màn huyết áp điển hình.1: Sơ đồ khối lý thuyết hệ thống Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 6 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2015 2. Sơ Lƣợc: Nhịp tim là số lần tim đập trên mỗi phút. Nó phụ thuộc vào từng cá nhân, tuổi tác, kích thước cơ thể, đang mắc bệnh, hay ở trạng thái ngồi yên, hoặc di chuyển, sử dụng thuốc hay không, thậm chí nhiệt độ không khí cũng có thể ảnh hưởng tới nhịp tim. Một yếu tố gắn liền với chúng ta hàng ngày chính là cảm xúc: khi bị kích hay sợ hãi, vui mừng hay lo lắng đều có thể làm tăng nhịp tim.
Chính vì thế ứng với từng độ tuổi thì nhip tim có những sự khác biệt được thể hiện trong bảng: Bảng 2.1: Nhịp tim theo độ tuổi Tuổi Nhịp tim mục Nhịp tim tối tiêu (nhịp/phút) đa (nhịp/phút) 20 100-107 200 30 95-162 190 35 93-157 185 40 90-153 180 45 88-149 175 50 85-145 170 55 83-140 165 60 80-136 160 65 78-132 155 70 75-128 150 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 7 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2015 b. Phƣơng pháp Với thông số nhịp tim thay đổi ta sử dụng phương pháp oscillometric để có thể đo được nhịp tim từ cổ tay như sau: Tỷ lệ nhịp đập của tim là một yếu tố quan trọng đo lường. Các phương pháp sau đây là được sử dụng để có được đo lường này. Trong khi xì hơi một cuff được gắn vào cánh tay của người.
Sự thay đổi trong áp lực của cuff là do sự thay đổi áp suất lưu thông máu. Tín hiệu mới này là tín hiệu nhịp tim. Các tín hiệu cho thấy những biến đổi trong các tín hiệu áp lực và thể hiện dạng biểu đồ nhịp tim của bệnh nhân theo thời gian Hình 2.2: Tín hiệu nhịp tim 2.3 Đo huyết áp tâm thu và huyết áp tâm trƣơng: a. Sơ Lƣợc: - Khái niệm: Huyết áp tâm thu là áp lực máu trong động mạch trong khi tim đập.
Huyết áp tâm trương là áp lực máu trong khoảng thời gian giữa hai lần đập của tim Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 8 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2015 Hình 2.3: Huyết áp tâm thu và tâm trương Bảng 2.2: Huyết áp theo từng độ tuổi Tuổi Tối thiểu Trung bình Tối đa 15-19 tuổi 105/73 mmHg 117/77 mmHg 120/81 mmHg 20-24 tuổi 108/75 mmHg 120/79 mmHg 132/83 mmHg 25-29 tuổi 109/76 mmHg 121/80 mmHg 133/84 mmHg 30-34 tuổi 110/77 mmHg 122/81 mmHg 134/85 mmHg 35-39 tuổi 111/78 mmHg 123/82 mmHg 135/86 mmHg 40-44 tuổi 112/79 mmHg 125/83 mmHg 137/87 mmHg 45-49 tuổi 115/80 mmHg 127/84 mmHg 139/88 mmHg 50-54 tuổi 116/81 mmHg 129/85 mmHg 142/89 mmHg 55-59 tuổi 118/82 mmHg 131/86 mmHg 144/90 mmHg 60-64 tuổi 121/83 mmHg 134/87 mmHg 147/91 mmHg 6 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 9 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2015 b. Phƣơng pháp: Phương pháp Korotkoff được sử dụng để xác định huyết áp tâm thu (SBP) và huyết áp tâm trương (DBP): Các phép đo đơn giản là dựa trên ý tưởng rằng biên độ của thay đổi tín hiệu nhịp tim như túi hơi được bơm căng so với huyết áp tâm thu Trong khi vòng bít được xì hơi, các biên độ của tín hiệu nhịp tim tăng lên khi áp lực cuff vượt qua áp lực tâm thu của bệnh nhân. Khi áp suất cuff là tiếp tục giảm, các rung động tăng trong biên độ cho đến các rung động đạt được một xung tối đa được gọi là áp lực động mạch trung bình (MAP), và sau đó giảm nhanh chóng cho đến khi tâm trương áp là đạt (hình 2.4: So sánh nhịp tim với huyết áp tâm thu, tâm trương 2.2 Cảm biến đo huyết áp 2.1 Sơ lƣợc: Để đo huyết áp chúng ta phải đo huyết áp động mạch chủ, vì thế ta có thể sử dụng phương pháp để đo lường được là sử dụng cảm biến áp suất. Các biến thể trong sự thay đổi áp lực vận tốc của động cơ điều khiển một máy bơm.
Buồng khí ép cánh tay lên đến huyết áp tâm thu. Khi huyết áp tâm thu được đạt tới, van có thể xì hơi vòng bít xung quanh cánh tay dần dần. Cùng Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 10 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2015 một lúc, các cảm biến áp lực có các phép đo để đo được huyết áp tâm thu và tâm trương, để làm điều đó ta có thể sử dụng các cảm biến của nhà sản xuất cảm biến áp suất Freescale là đặc biệt được thiết kế cho các ứng dụng chất lượng cao và độ tin cậy cao.2 Cảm biến Cảm biến Freescale cung cấp một loạt các chức năng và các tính năng, từ cơ bản đến khuếch đại và đầy đủ thiết bị bù nhiệt. Dòng khuếch đại có thể dễ dàng được kết nối để một MCU Hình 2.5: Các cảm biến của hãng freescale 2.1 Sơ lƣợc: Arduino đã và đang được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới, ngày càng chứng tỏ được sức mạnh của chúng thông qua vô số ứng dụng độc đáo của người dùng trong cộng đồng nguồn mở (open-source).
Tuy nhiên tại Việt Nam Arduino vẫn còn chưa được biết đến nhiều. Bài viết này là một cố gắng nhằm giới thiệu một số thông tin về Arduino với hy vọng cung cấp cho người dùng thêm một lựa chọn mới đầy tiềm năng để thực hiện các dự án của mình. Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin. Arduino chính thức được đưa Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 11 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2015 ra giới thiệu vào năm 2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII).
Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những người dùng đầu tiên. Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino.2 Phần cứng: Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ sung giúp dễ dàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác. Một khía cạnh quan trọng của Arduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, cho phép người dùng kết nối với CPU của board với các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi là shield. Vài shield truyền thông với board Arduino trực tiếp thông qua các chân khách nhau, nhưng nhiều shield được định địa chỉ thông qua Serial bus I2C nhiều shield có thể được xếp chồng và sử dụng dưới dạng song song.
Chíp xử lý: Arduino chính thức thường sử dụng các dòng chip megaAVR, đặc biệt là ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560. Một vài các bộ vi xử lý khác cũng được sử dụng bởi các mạch Aquino tương thích. Hầu hết các mạch gồm một bộ điều chỉnh tuyến tính 5V và một thạch anh dao động 16 MHz (hoặc bộ cộng hưởng ceramic trong một vài biến thể), mặc dù một vài thiết kế như LilyPad chạy tại 8 MHz và bỏ qua bộ điều chỉnh điện áp onboard do hạn chế về kích cỡ thiết bị. Một vi điều khiển Arduino cũng có thể được lập trình sẵn với một boot loader cho phép đơn giản là upload chương trình vào bộ nhớ flash on-chip, so với các thiết bị khác thường phải cần một bộ nạp bên ngoài.
Điều này giúp cho việc sử dụng Arduino được trực tiếp hơn bằng cách cho phép sử dụng 1 máy tính gốc như là một bộ nạp chương trình. Chuẩn kết nối: tất cả các board được lập trình thông qua một kết nối RS-232, nhưng cách thức thực hiện lại tùy thuộc vào đời phần cứng. Các board Serial Arduino có chứa một mạch chuyển đổi giữa RS232 sang TTL. Các board Arduino hiện tại được lập trình thông qua cổng USB, thực hiện thông qua chip chuyển đổi USB-to-serial như là FTDI FT232.
Vài biến thể, như Arduino Mini và Boarduino không chính thức, sử dụng một board adapter hoặc cáp nối USB-to-serial có thể tháo rời được, Bluetooth hoặc các phương thức khác. (Khi sử dụng một công cụ lập trình vi điều khiển truyền thống thay vì Arduino IDE, công cụ lập trình AVR ISP tiêu chuẩn sẽ được sử dụng.) Sơ đồ chân cơ bản: Board Arduino sẽ đưa ra hầu hết các chân I/O của vi điều khiển để sử dụng cho những mạch ngoài. Sơ đồ chân cơ bản của Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 12 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2015 một arduino gồm là 14 chân I/O kỹ thuật số, 6 trong số đó có thể tạo xung PWM (điều chế độ rộng xung) và 6 chân input analog, có thể được sử dụng như là 6 chân I/O số. Những chân này được thiết kế nằm phía trên mặt board, thông qua các header cái 0.
o Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngoài các chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác. o 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này.
Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây. Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết o 6 chân analog (A0 → A5)(ADC): cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.