Chương 1: Tổng quan Chương này giới thiệu về vấn đề nghiên cứu, nêu rõ lý do chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu, nội dung cần được khảo sát, các giới hạn và thông số của nghiên cứu, cũng như bố cục của đồ án. • Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này trình bày lý thuyết cơ sở làm tiền đề để thực hiện đồ án, sử dụng các đề tài đã được nghiên cứu làm cơ sở để tham khảo. • Chương 3: Tính toán và thiết kế Đưa ra sơ đồ khối, tính toán, thiết kế các khối có trong hệ thống, vẽ lưu đồ giải thuật. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN • Chương 4: Thi công Nội dung chính của chương 4 là nêu sơ đồ thi công mạch in và một số chức năng của App android. Trình bày mô hình thực tế của hệ thống cũng như cách thức hoạt động để sử dụng hệ thống. • Chương 5: Kết quả , nhận xét và đánh giá Đưa ra kết quả thực hiện và nhận xét, đánh giá. • Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Đưa ra kết luận đề tài sau thời gian thực hiện và hướng phát triển của đề tài.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ GIÁM SÁT DỊCH TRUYỀN Thiết bị giám sát quá trình truyền dịch là một thiết bị hữu ích để hỗ trợ nhân viên y tế trong việc theo dõi liên tục các thông số quan trọng của quá trình truyền dịch cho bệnh nhân. Thiết bị này có khả năng giám sát và hiển thị các chỉ số như tốc độ truyền dịch, thời gian truyền và nhiều thông số khác liên quan đến việc truyền dịch. Điều này giúp các y bác sĩ có thể theo dõi quá trình truyền dịch một cách chặt chẽ mà không cần phải kiểm tra bệnh nhân thường xuyên.1 Các sản phẩm giám sát dịch truyền trên thị trường Sản phẩm Pin dự phòng Công nghệ Tính năng Dripo infusion Dung lượng pin Sử dụng công -Giám sát từ xa và đưa ra cảnh Monitor dự phòng: 20 nghệ không báo về các thông số giọt truyền, giờ dây RF.
(Ấn Độ) [25] -Có khả năng tạo biểu đồ đường truyền để hiển thị dữ liệu tốt hơn. Accuflow Drip Dung lượng pin Sử dụng công -Giám sát từ xa các thông số tốc Monitor dự phòng: 24 nghệ wifi. độ dòng chảy, tốc độ nhỏ giọt, giờ. thể tích truyền của nhiều thiết bị (Ấn Độ) [26] cùng một lúc sử dụng công nghệ wifi.
- Đưa ra cảnh báo khi thiết bị ngừng truyền, túi IV trống và tốc độ dòng chảy bị vượt quá. -Tạo báo cáo tự động Monidrop - IV Sử dụng công Giám sát từ xa các thông số như Infusion Monitor nghệ wifi. tốc độ truyền dịch, lượng dịch đã truyền, thời gian truyền (Ấn Độ) [27] dịch,. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đưa ra cảnh báo khi có sai lệch tốc độ truyền, lượng dịch truyền trong túi IV hết,. Dripo infusion Monitor b. Accuflow Drip Monitor c. Monidrop - IV Infusion Monitor Hình 2.1 Các sản phẩm giám sát dịch truyền trên thị trường 2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.1 Module Wifi ESP32 Để thực hiện được đề tài của mình, nhóm quyết định sử dụng module wifi để truyền nhận tín hiệu.
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều module wifi được nghiên cứu phát triển và sản xuất như ESP8266, ESP32, TI CC3200, Microchip WINC1500, Realtek Ameba. Trong đó hai module wifi ESP8266 và ESP32 là được sử dụng thông dụng và rộng rãi nhất. Để chọn được module phù hợp sử dụng cho đề tài nhóm thực hiện đã tiến hành lập bảng so sánh giữa ESP8266 và ESP32: Bảng 2.2 So sánh giữa ESP8266 và ESP32 ESP8266 ESP32 Tốc độ truyền 80MHz 160 đến 240MHz BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bộ nhớ flash 512KB đến 4MB.
4MB trở lên Điện áp hoạt động 3,3V 5V Hiệu suất năng lượng Tiêu thụ năng lượng cao, Hỗ trợ các tính năng tiết không có các tính năng tiết kiệm năng lượng như chế kiệm năng lượng. độ deep sleep Giá tiền 80.000VND Để xử lý nhanh thông tin và thông báo nhanh chóng, kịp thời cho các nhân viên y tế về tình trạng truyền dịch hiện tại của bệnh nhân. Cũng như tương thích điện áp giữa các module với nhau, nhóm quyết định sử dụng ESP32 để thực hiện đề tài. ESP32 là một series các vi điều khiển trên một vi mạch giá rẻ, năng lượng thấp có hỗ trợ WiFi và dual-mode Bluetooth.
Dòng ESP32 sử dụng bộ vi xử lý Tensilica Xtensa LX6 ở cả hai biến thể lõi kép và lõi đơn, và bao gồm bộ khuếch đại công suất, bộ khuếch đại thu nhiễu thấp, bộ lọc và module quản lý năng lượng.2 Cấu trúc tổng quát của ESP32 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT • 32 bit. • Tốc độ xử lý từ 160MHz đến 240MHz. • ROM: 448 KB ROM.
• 4MB external FLASH. • RAM: 520 KB SRAM. • 520 KB SRAM liền chip. Trong đó có 8KB RAM RTC sử dụng được tốc độ cao.
8KB RAM RTC chỉ sử dụng được tốc độ thấp để dùng ở chế độ DeepSleep.3 Thông số của ESP-WROOM-32 Loại Đặc trưng Thông số Wifi Giao thức 802.11n lên đến 150 Mbps) Tần số 2412 ~ 2484 MHz Bluetooth Giao thức Bluetooth v4.2 BR/EDR và BLE specification Radio Máy thu NZIF có độ nhạy -97dBm Máy phát Class-1, class-2 and class-3 AFH BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Audio CVSD (Continuously variable slope delta) and SBC (Sub Band Codec) Phần cứng Giao diện module SD card, UART, SPI, SDIO, I2C, LED PWM, Motor PWM, I2S, IR, mạch đếm xung, GPIO, cảm biến cảm ứng điện dung, ADC, DAC. Thạch anh 40 MHz Flash 4 MB Điện áp hoạt động 3.6 V Dòng điện hoạt động 80mA Dòng điện tối thiểu 500mA được cung cấp bởi nguồn Nhiệt độ hoạt động –40 °C ~ +85 °C Kích thước 18 mm × 25.10 mm Mức độ nhạy cảm với Mức 3 độ ẩm Sơ đồ chân của ESP32 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.3 Sơ đồ chân của ESP32 GPIO (General Purpose Input/Output Interface): Gồm 30 chân GPIO, mỗi chân có thể được lập trình với nhiều chức năng khác nhau như đọc tín hiệu số, tín hiệu analog, kết nối cảm biến.
Hầu hết các chân số được cấu hình với điện trở kéo lên hoặc kéo xuống, và có thể được sử dụng cho các giao tiếp như UART, SPI. [23] ADC (Analog to Digital Converter): ESP32 tích hợp ADC 12 bit và hỗ trợ 18 kênh đo.[23] DAC (Digital to Analog Converter): ESP32 có hai kênh DAC 8 bit được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (tín hiệu analog), được tích hợp điện trở và bộ đệm. [23] Touch Sensor (cảm ứng điện dung): ESP32 có 10 chân GPIO cho phép sử dụng cảm ứng điện dung, phát hiện vật thể bằng cách chạm vào các chân GPIO. [23] Bộ điều khiển SDIO/SPI: bao gồm các chế độ truyền SPI, SDIO 1 bit, SDIO 4 bit; truy cập trực tiếp đến máy chủ; ngắt để truyền dữ liệu; kích thước khối dữ liệu lên đến 512 byte.
[23] BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter): ESP32 tích hợp ba cổng UART bao gồm: UART1, UART2, UART3 với chuẩn giao tiếp bất đồng bộ (RS232 và RS485) với tốc độ có thể đạt tới 5Mbps. [23] I2C Interface (Inter-Integrated Circuit): ESP32 có hai giao tiếp I2C, có thể vận hành ở chế độ master hoặc slave. [23] I2S Interface (Inter-IC Sound): ESP32 có hai giao tiếp I2S, có thể hoạt động ở chế độ master hoặc slave.
Các chân I2S này được cấu hình để hoạt động ở độ phân giải 8/16/32/48/64bit làm kênh đầu vào hoặc đầu ra. Hỗ trợ tần số từ 10KHz đến 40KHz. [23] Điều khiển hồng ngoại từ xa (Infrared Remote controller): Hỗ trợ 8 kênh điều khiển truyền và nhận, cho phép giao tiếp với các thiết bị điều khiển từ xa sử dụng tín hiệu hồng ngoại. [23] Bộ đếm (Pulse counter): Có 7 chế độ hoạt động.
Mỗi kênh đếm có thể thu nhận 4 tín hiệu cùng một lúc, bao gồm 2 tín hiệu xung và 2 tín hiệu điều khiển. Khi bộ đếm đạt đến ngưỡng giá trị đặt trước sẽ tạo ra một tín hiệu ngắt. [23] PWM (Pulse Width Modulation): Bộ điều khiển độ rộng xung (PWM) được sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ kỹ thuật số và độ sáng của đèn thông minh. [23] SPI (Serial Peripheral Interface): ESP32 có 3 SPI (SPI, HSPI, VSPI ) ở chế độ master và slave, SPI có thể kết nối đến SRAM và Flash.2 Cảm biến nhỏ giọt và bọt khí Cảm biến nhỏ giọt hoạt động dựa trên nguyên lý quang học, sử dụng nguồn sáng Laser và mắt thu quang (photodetector).
Khi một giọt dịch rơi qua khu vực giữa nguồn sáng và bộ thu, nó sẽ cắt ngang tia sáng, gây ra sự gián đoạn mà bộ thu quang sẽ ghi nhận. Mỗi lần xảy ra gián đoạn, cảm biến sẽ ghi lại một giọt, từ đó đếm số lượng giọt dịch được truyền. Số liệu này sau đó được dùng để tính toán thể tích dịch đã được truyền. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 11 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cảm biến bọt khí được thiết kế để phát hiện sự hiện diện của bọt khí trong ống truyền dịch. Cảm biến sử dụng công nghệ quang học, hoạt động bằng cách phát hiện sự thay đổi cường độ ánh sáng khi ánh sáng truyền qua chất lỏng trong ống dẫn dịch. Nó sử dụng nguồn sáng (LED hoặc Laser) và mắt thu (photodetector). Nguồn sáng phát ra một chùm tia sáng đi qua ống dẫn dịch.
Khi chất lỏng không chứa bọt khí, ánh sáng truyền qua ổn định và ít bị tán xạ. Khi có bọt khí, chúng gây tán xạ và làm thay đổi cường độ ánh sáng truyền qua, do bọt khí có chỉ số khúc xạ khác với chất lỏng. Bộ thu quang nhận tín hiệu ánh sáng này và chuyển đổi thành tín hiệu điện. Sự giảm hoặc dao động trong tín hiệu điện cho thấy sự hiện diện của bọt khí trong chất lỏng.4 Led phát tia laser Thông số kỹ thuật [30] • Điện áp: 5VDC • Bước sóng Laser: 650nm (màu đỏ) • Công suất: <5mW • Dòng điện tiêu thụ: <40mA BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 12 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.5 Mắt thu tia laser Thông số kỹ thuật [31] • Điện áp hoạt động: 5VDC • Nguyên lý hoạt động: Tín hiệu ở mức cao khi có laser, tín hiệu ở mức thấp khi không có laser. • Bước sóng: 650nm. • Dòng điện tiêu thụ: 20mA.