đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này tìm hiểu về thiết bị bơm tiêm điện được đã được sử dụng rút ra được cơ chết hoạt động, trình bày về lý thuyết, nguyên lý hoạt động của động cơ, vi điều khiển, mạch điều khiển, cảm biến và module sử dụng trong đề tài. Chương 3: Thiết kế và tính toán Chương 3 thiết kế mạch có sử dụng vi điều khiển cho máy bơm tiêm điện, cách sắp xếp linh kiện và các lý thuyết tính toán cho các chức năng của thiết bị. Chương 4: Thi công hệ thống Chương 4 trình bày về kết quả thi công phần cứng và phần mềm của hệ thống, quy trình thực hiện các bước thiết kế mạch cũng như mô hình.
Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá Chương 5 trình bày về kết quả của quá trình thực hiện Đồ án , so sánh kết quả với mục tiêu đề ra đã đạt hay chưa và đánh giá sản phẩm đã hoàn thiện. Chương 6: kết luận và hướng phát triển Đúc kết ra các điều đã học được sau quá trình thực hiện và đưa ra các hướng phát triển đề tài về sau được hoàn thiện hơn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ CÁC LOẠI MÁY BƠM TIÊM ĐIỆN 2.1 Lịch sử phát triển Máy bơm tiêm buổi sơ khai được phát minh bởi nhà khoa học Christopher Wren năm 1658.
Nhưng tại thời điểm đó, vì gặp phải các hạn chế về kỹ thuật, cho nên bơm tiêm truyền máu sai nên đã bị chính phủ phát lệnh cấm sản xuất và sử dụng, vì vậy mà sự phát triển của bơm tiêm bị trì hoãn [6]. Đến tận thế kỷ 19, nguyên mẫu máy bơm tiêm mới được xuất hiện. Năm 1950 bơm tiêm truyền đã được sử dụng lần đầu tiên cho lĩnh vực hóa trị liệu. Bơm tiêm điện cứu thương nhỏ có thể di động và đeo được xuất hiện vào những năm 1970.
Điều này đã tạo điều kiện sử dụng dành cho các bệnh nhân ngoại trú, thậm chí là cả các nghiên cứu trên động vật và nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác [6]. Năm 2001, Dean Kamen đã cho ra sản phẩm bơm tiêm điện mang tên Segway. Thiết bị này được sử dụng trong việc cứu thương, bơm tiêm insulin cho bệnh tiểu đường. Nhờ sự phát triển của công nghệ thì các máy bơm tiêm điện đã được nghiên cứu một cách rộng rãi và được kết hợp công nghệ với hệ thống thông tin truyền thông [6].2 Các loại máy bơm tiêm điện Bơm tiêm điện nghiên cứu: Đó là thiết bị sử dụng trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu các ứng dụng đòi hỏi lượng hóa chất cung cấp rất nhỏ.
Bơm tiêm điện nghiên cứu thường xử lý khối lượng rất nhỏ và bao gồm nhiều chức năng có lợi cho nghiên cứu, nhưng không đáp ứng những yêu cầu sử dụng thực tế trong nghiên cứu cơ thể sống [6]. Bơm tiêm truyền y tế: Là thiết bị sử dụng để cung cấp lượng chất lỏng được kiểm soát như chất dinh dưỡng, thuốc và máu cho bệnh nhân. Bơm tiêm còn có thể sử dụng để chẩn đoán, điều trị và nghiên cứu trên cơ thể sinh vật sống. Bơm tiêm truyền y tế phải đảm bảo đủ an toàn để ngăn ngừa thương tích hoặc thậm chí là tử vong do bọt khí và các mối nguy hiểm khác.
Chỉ có nhân viên y tế hoặc các kỹ sư mới đủ thẩm quyền để vận hành và giám sát việc sử dụng [6]. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2.2 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM TIÊM ĐIỆN 2.1 Mô tả bơm tiêm điện được sử dụng trong y tế Thiết bị bơm tiêm điện được thiết kế để tiêm thuốc vào tĩnh mạch ở tốc độ không đổi, với phương pháp tiêm truyền kiểm soát tốc độ, thể tích và thời gian bằng cách cài đặt thể tích dung dịch và thời gian tiêm truyền theo ý muốn [7]. Khi có bất thường thiết bị có thể tạo ra các cảnh báo và báo động như loa báo động, đèn tín hiệu, ngừng hoạt động thiết bị. Có rất nhiều hãng sản xuất bơm tiêm điện hay được gọi là bơm tiêm truyền phục vụ trong ngành y tế như bơm tiêm điện B.
Braun Perfusor compact của hãng B. Braun, máy bơm tiệm điện Terumo TE-SS700 hãng sản xuất Terumo, máy bơm tiêm điện Ampall SP-8800 của hãng Ampall. Các thiết bị này được sản xuất bởi các hãng khác nhau nhưng đều hướng tới một điểm chung là điểu khiển thời gian, tốc độ và thể tích truyền thuốc cho bệnh nhân người sử dụng [8]. Dưới đây mô tả cơ bản một thiết bị bơm tiêm điện cụ thể là thiết bị bơm tiêm điện B.Braun Perfusor compact của hãng B.
Braun Perfusor compact Bơm tiêm điện tự động thiết kế nhỏ gọn, dễ vận hành, sử dụng xilanh 20ml, 50ml, tự nhận biết kích cỡ xilanh. Độ chính xác cao, chính xác ±2,5% bao gồm cả ống tiêm và máy. Tốc độ truyền ổn định, ngay cả khi truyền với tốc độ rất thấp với tốc độ truyền 0.9ml/giờ, bước điều chỉnh 0.1ml/giờ, thể tích truyền chọn bước 0.9ml với bước điều chỉnh 0.1ml và tốc độ bơm nhanh 800ml/giờ thích hợp cho những ca cần truyền dịch nhanh. Bộ cảm biến áp lực thông minh với giới hạn áp lực nghẽn có thể điều chỉnh được cho phép giảm thời gian đáp ứng với báo động nghẽn và giảm thể tích nghẽn trong hệ thống khi xảy ra gia tăng áp lực ngoài ý muốn.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chức năng an toàn của thiết bị [8]: - Giới hạn cảnh báo áp lực nghẽn có thể cài đặt ở 3 mức cài đặt sẵn. - Mức áp lực nghẽn tối đa 1. - Tự động tắt máy khi sai số thể tích tiêm lớn hơn 0.015ml do lỗi hệ thống.
- Báo hiệu trước 3 phút trước khi đạt thể tích truyền. Máy giao tiếp với người sử dụng thông qua thao tác với các nút nhấn và màn hình LCD, hình 2.2 các nút nhấn chức năng của thiết bị.2: Phím chức năng của bơm tiêm điện Trên hình 2.2 các nút nhấn của thiết bị bao gồm các chức năng tắt mở hoạt động thiết bị, phím chức năng bắt đầu truyền thuốc và dừng việc truyền thuốc vào người bệnh nhân, chọn tốc độ truyền, thời gian truyền và thể tích thuốc của bơm tiêm tự động, thay đổi tốc độ, thời gian và thể tích thuốc ta nhấn nút, cài đặt thông số mới cho quá trình truyền và phím dùng để tắt báo động cho thiết bị [8]. Các thông số cài đặt, cảnh báo cho thiết bị và thông tin của quá trình hoạt động của bơm tiêm điện được hiển thị trên màn hình LCD như hình 2.3: Màn hình hiển thị thông số LCD Màn hình LCD ngoài việc hiện thị thông số cài đặt trước ngoài ra còn có các kí hiệu cảnh báo của thiết bị khi có bất thường xảy ra cho người sử dụng. Mô tả cơ chế hoạt động của bơm tiêm điện BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bơm tiêm điện được sử dụng để kiểm soát được thời gian, tốc độ và thể tích thuốc truyền vào cơ thể người bệnh, các thiết bị khác nhau trên thị trường chúng có cách sử dụng riêng cho từng loại nhưng đều có một quy trình hoạt động chung như sơ đồ 2. Thao tác trên Xử lý phần Kiểm tra lỗi phần cứng mềm trước khi bơm Báo hiệu kết Phát hiện và thúc quá khắc phục lỗi Bắt đầu quá trình trong quá trình trình bơm bơm Hình 2.4: Sơ đồ hoạt động của bơm tiêm điện Thao tác trên phần cứng bao gồm thao tác với nút nhấn và lắp bơm tiêm vào thiết bị. Đối với nút nhấn bao gồm các chức năng như khởi động thiết bị, cài đặt các thông số liều lượng thuốc, thời gian bơm từ đó sẽ tính ra được tốc độ bơm cho loại thuốc đang sử dụng. Bơm tiêm điện còn có chế độ nhận diện sự hiện diện của xilanh, có các khớp cố định phần thân ống chống trượt trong lúc động cơ thực hiện đẩy ống bơm tiêm.
Xử lí phần mềm là xử lí các thông số về liều lượng, thời gian bơm, được phần mềm xử lí và tính toán để điều khiển động cơ có thể bơm chính xác lượng thuốc cho bệnh nhân trong thời gian cho phép. Khi có sự cố về phần cứng như lắp sai ống bơm tiêm, chưa đúng về thông số cài đặt hay chưa gắn ống tiêm mà tiến hành khởi động bơm thì phần mềm sẽ phát hiện và cảnh báo cho người sử dụng khắc phục tình trạng lỗi trước khi bắt đầu quá trình bơm. Nhận diện lỗi trong quá trình bơm là phát hiện lỗi phát sinh sau đó gửi thông tin đến bộ xử lí, lúc này bộ xử lí sẽ ngừng hoạt động của bơm tiêm điện và cảnh báo cho người sử dụng hoặc người giám sát biết và tiến hành khắc phục lỗi. Sau khi quá trình bơm kết thúc, thiết bị sẽ báo hiệu kết thúc quá trình thông qua loa hoặc đèn báo hiệu.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2.3 Một số tiêu chuẩn cho thiết kế thiết bị y tế TCVN 8023 (ISO 14971): Tiêu chuẩn này yêu cầu thiết bị phải áp dụng biện pháp bảo hộ gồm cả các báo động nếu cần thiết, đối với những rủi ro không thể loại bỏ được. thông báo cho người sử dụng về các rủi ro tồn dư do lỗi của các phương pháp bảo vệ đã được chấp nhận [9]. TCVN ISO 13485: 2004: Các thiết bị phải đạt được tính năng mong muốn của nhà sản xuất và được thiết kế, sản xuất với một hoặc nhiều chức năng trong phạm vi khái niệm thiết bị y tế được áp dụng trong mỗi quyền hạn [9]. IEC 60601-1-4: Thiết bị kết hợp với hệ thống lập trình điện tử cần được thiết kế để đảm bảo độ lặp lại, độ tin cậy và hiệu suất của những hệ thống này phù hợp với mục đích sử dụng.
Trong trường hợp trạng thái lỗi đơn, cần phải dùng đến các phương tiện thích hợp để loại bỏ hoặc giảm tối đa các rủi ro sau đó [9]. ISO 70000 - IEC 60417: Mỗi trang thiết bị cần có thông tin kèm theo để nhận diện nhà sản xuất, để sử dụng an toàn và đảm bảo tính năng dự kiến, kể cả việc đào tạo và cung cấp kiến thức cho người sẽ sử dụng. Những thông tin này bao gồm những chi tiết trên nhãn hiệu và các dữ kiện trong phần hướng dẫn sử dụng, và phải dễ hiểu [9].3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.5: PIC 16F887 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 CHƯƠNG 2.