Chương 1: Tổng Quan Trình bày lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung, giới hạn các thông số và bố cục của đề tài. • Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Trình bày lý thuyết có liên quan đến đề tài để làm cơ sở cho việc thiết kế, lựa chọn linh kiện cho mô hình và thi công. Tìm hiểu các yêu cầu y tế cơ bản của một thiết bị tiệt trùng dụng cụ y tế để đặt ra yêu cầu thiết kế cho đề tài. • Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán Thiết lập sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý toàn mạch, thiết kế lưu đồ giải thuật và sơ đồ kết nối chân cho hệ thống.
Mô phỏng mô hình cơ khí cho thiết bị. • Chương 4: Thi công hệ thống Trình bày quá trình thi công mô hình hệ thống và thiết kế phần mềm. • Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Đưa ra kết quả đạt được sau thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của mô hình thiết bị và đưa ra những nhận xét, đánh giá. • Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Trình bày kết luận sau khi thực hiện đề tài và đưa ra hướng phát triển tiếp theo cho đề tài.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong chương 2, trình bày những lý thuyết y khoa liên quan đến đề tài. Đồng thời, trình bày những tiêu chuẩn, yêu cầu y tế cần lưu ý của một thiết bị hấp tiệt trùng dụng cụ y tế.
Ngoài ra, nhóm cũng tiến hành khảo sát một số loại thiết bị tiệt trùng trong y tế thông dụng trên thị trường hiện nay để tham khảo và lựa chọn phương pháp thiết kế cho đề tài.1 PHƯƠNG PHÁP VÀ QUY TRÌNH TIỆT TRÙNG 2.1 Phương pháp tiệt trùng bằng hơi nước Tiệt trùng bằng hơi nước là phương pháp tiêu diệt các vi khuẩn có hại và bào tử của chúng khi chúng tiếp xúc với hơi nước đã bão hòa ở áp suất cao và nhiệt độ cao trên 1000C. Khi đó, nhiệt ẩm và áp suất cao sẽ làm vỡ cấu trúc của các loại vi sinh vật giúp vật phẩm được tiệt trùng. Sau khi vật phẩm đã vô trùng, hơi nước sẽ được xả từ từ bằng cách giảm áp suất đồng thời vật phẩm cũng sẽ được làm mát. Khi sử dụng phương pháp này, cần lưu ý kiểm soát thời gian, nhiệt độ và áp suất khi tiệt trùng.
Tiệt trùng bằng hơi nước phù hợp sử dụng cho các dụng cụ bằng thủy tinh, kim loại, nhựa chịu nhiệt, đồ vải, một số chất dẻo và dung dịch lỏng [3]. Đây là một trong những phương pháp tiệt trùng hiệu quả nhất trong y tế vì hơi nước đã bảo hòa có khả năng thẩm thấu cao vào bề mặt của vật, đảm bảo tiệt trùng toàn diện và có khả năng tiêu diệt rất nhiều loại vi khuẩn, vi rút và nấm gây bệnh.2 Quy định về quy trình tiệt khuẩn bằng hơi nước Những quy định khi thực hiện quy trình tiệt khuẩn được trình bày bên dưới dựa theo quy định mã số QT.HT về quy trình quản lý tập trung dụng cụ y tế được ban hành ngày 20/4/2013 của bệnh viện Bạch Mai [4]: - Dụng cụ được làm sạch kỹ càng trước khi đưa vào tiệt khuẩn. - Khu vực rửa, khử khuẩn dụng cụ cần bố trí tách biệt với khu vực tiệt khuẩn và kho lưu giữ dụng cụ đã tiệt khuẩn. - Vị trí máy tiệt khuẩn không được đặt ở những khu vực nhiều người qua lại hoặc gần nguồn ô nhiễm.
- Vệ sinh tay trước khi đóng gói dụng cụ và không mang găng trong khi kiểm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT tra, đóng gói dụng cụ. - Không được đóng những dụng cụ bị hỏng (gãy, cong, vênh, hỏng khớp nối, mòn, gỉ) không khắc phục, sửa chữa được; không đúng quy cách; không đáp ứng yêu cầu chuyên môn. - Dụng cụ có lòng rỗng phải được úp xuống khi đóng gói.
- Mỗi gói dụng cụ phải có chỉ thị nhiệt dán ở ngoài và chỉ thị hóa học đặt bên trong bao gói ghi rõ số máy, số lô tiệt khuẩn, ngày tiệt khuẩn. - Không để quá đầy dụng cụ vào bao hấp. - Ghi lại thông tin quá trình tiệt khuẩn sau mỗi mẻ hấp dụng cụ vào sổ theo rõi quá trình tiệt khuẩn. - Không được để các dụng cụ đã tiệt khuẩn ở bồn rửa, sàn nhà, gần cửa ra vào.
- Vận chuyển dụng cụ đã tiệt khuẩn bằng ô tô hoặc xe đẩy dành riêng cho các dụng cụ đã tiệt khuẩn.2 TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VỀ THIẾT BỊ HẤP TIỆT TRÙNG Yêu cầu kỹ thuật cho thiết bị hấp tiệt trùng bằng hơi nước được nhóm trình bày bên dưới dựa theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6792:2001 về Thiết bị hấp tiệt trùng do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC 150 “Trang thiết bị y tế” biên soạn và được ban hành bởi Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường [5]. - Khi thiết kế, chế tạo thiết bị hấp tiệt trùng phải tuân theo các qui định trong TCVN 6004:1995. - Thiết bị hấp tiệt trùng phải đạt yêu cầu thử thủy lực theo TCVN 6005:1995. - Thiết bị hấp tiệt trùng phải được trang bị đầy đủ các dụng cụ đo kiểm áp suất, nhiệt độ, mực nước, thời gian và các loại van (van an toàn, van hơi chính, van nước cấp, van xả lò) để thực hiện đúng qui trình lắp đặt, sử dụng theo TCVN 6006:1995 và TCVN 6007:1995.
- Buồng tiệt trùng phải đạt hơi bão hòa ở khoảng giới hạn từ 0. - Nhiệt độ sấy khô tùy theo yêu cầu sử dụng từ 1200C đến 1340C. - Buồng tiệt trùng duy trì hơi nước bão hòa trong thời gian 120 phút. - Thiết bị hấp tiệt trùng phải được cách điện để bảo đảm an toàn theo ISO 11197:1996.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ TIỆT TRÙNG DỤNG CỤ Y TẾ TRÊN THỊ TRƯỜNG Thị trường thiết bị tiệt trùng dụng cụ y tế ngày càng trở nên rất đa dạng với nhiều mẫu mã, chức năng tiên tiến cùng nhiều mức giá khác nhau để có thể đáp ứng mọi nhu cầu của người tiêu dùng. Dưới đây là một số thiết bị tiệt trùng dụng cụ y tế có thể xem là khá nổi bật hiện nay.1 Nồi hấp tiệt trùng Sturdy SA-300H Nồi hấp tiệt trùng SA-300H là mẫu nồi hấp được thiết kế nhỏ gọn để bàn, với dung tích buồng hấp lớn, nồi hấp phù hợp cho cả mẫu đóng gói và không đóng gói được sản xuất tại Đài Loan, đáp ứng tiêu chuẩn ISO 13485 (y tế) và có nhiều chức năng tiên tiến như chức năng sấy khô, chức năng bảo vệ quá nhiệt như tự động cảnh báo và dừng gia nhiệt khi phát hiện quá nhiệt. Ngoài ra, nồi còn được trang bị một hệ thống đèn Led để thể hiện trạng thái làm việc như trong hình 2.1 Nồi hấp tiệt trùng SA-300H 2.2 Nồi hấp tiệt trùng Unicare UC-280A Hình 2.2 Nồi hấp tiệt trùng Unicare UC-280A Trong hình 2.3 là nồi hấp tiệt trùng Unicare được thiết kế với mẫu mã hiện đại, tương đối nhỏ gọn, có khả năng làm nóng nhanh, phù hợp để sử dụng cho quy trình BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT tiệt trùng các dụng cụ và vật tư phòng mổ.
Tuy có nhiều ưu điểm nhưng nồi hấp UC- 280A chỉ đạt được nhiệt độ hoạt động tối đa là 1260C và sau mỗi lần sử dụng phải đo và đổ lại mực nước ban đầu nếu không sẽ làm cháy cây điện trở dẫn đến hư hỏng thiết bị và gây nguy hiểm cho người sử dụng [7].4 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG Để thực hiện mô hình nồi hấp tiệt trùng, nhóm sử dụng linh kiện chính là ESP32 NodeMCU LuaNode32 làm khối xử lý trung tâm, thanh đốt gia nhiệt, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, relay và một số linh kiện phụ.1 Giới thiệu khối xử lý trung tâm a. Giới thiệu Vi điều khiển là trung tâm xử lý các yêu cầu cần thiết để cấu thành mạch điện điều khiển thiết bị. Đề tài này cần một vi điều khiển tích hợp module thu phát wifi có thể điều khiển, xử lý các linh kiện trong mạch và có khả năng điều khiển, thông báo từ xa thông qua giao thức mạng và lưu trữ dữ liệu trên Firebase. Sau khi tìm hiểu một số vi điều khiển được sử dụng phổ biến trên thị trường như hình 2.3, nhóm quyết định chọn ESP32 NodeMCU LuaNode32 vì nó có một bộ xử lý nhanh, dung lượng bộ nhớ tốt và cung cấp được nhiều chân GPIO giúp cho việc giao tiếp với các cảm biến và linh kiện cũng trở nên dễ dàng, thuận tiện hơn.
ESP8266 NodeMCU ESP32 NodeMCU ESP32 NodeMCU NodeMCU LuaNode32 30 chân LuaNode32 38 chân Hình 2.3 Các dòng Module thu phát wifi phổ biến ESP32 NodeMCU LuaNode32 được dùng nhiều trong các ứng dụng thu thập dữ liệu và điều khiển thiết bị qua wifi, bluetooth, có khả năng thực hiện các tác vụ xử lý dữ liệu phức tạp và nhanh chóng. Module có 38 chân GPIO được cấu hình là đầu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT vào hoặc đầu ra, có một số chân có các chức năng đặc biệt khác nhau như giao tiếp JTAG để gỡ lỗi, giao tiếp I2C, UART,…. Thông số kỹ thuật Module ESP32 NodeMCU LuaNode32 hoạt động ở điện áp từ 2.6VDC và dòng điện tiêu thụ của module là gần 90mA, đảm bảo hoạt động ổn định và tiết kiệm năng lượng.
Dung lượng ROM là 448KB, có khả năng để lưu trữ dữ liệu. Ngoài ra, RAM của module có dung lượng lên đến 520KB, gồm 8KB SRAM trong RTC SLOW và 8KB SRAM trong RTC FAST, có khả năng xử lý nhanh và linh hoạt trong việc lưu trữ. Hỗ trợ kết nối Wifi chuẩn 802.11n với tốc độ truyền dữ liệu lên đến 150Mbps có tích hợp bluetooth chuẩn v4.2 BR/EDR và BLE specification, cho phép kết nối và giao tiếp với các thiết bị khác.2 Module chuyển đổi điện áp ADS1115 a. Giới thiệu Mạch chuyển đổi điện áp ADS1115 như hình 2.4 có tác dụng chuyển đổi tín hiệu analog thành dữ liệu số để đọc dữ liệu đo được từ cảm biến áp suất khí.4 Module chuyển đổi điện áp ADS1115 b.
Thông số kỹ thuật Với kích thước 18x28mm, module cung cấp 4 kênh đầu vào từ AN0 đến AN3 và sử dụng giao tiếp I2C để kết nối với vi điều khiển hoặc máy tính với tốc độ là 16bit. Nguồn điện cần để cấp cho module có thể từ 2.5VDC và dòng điện mà module tiêu thụ là 150μA. Module chuyển đổi nhiệt độ MAX6675 a. Giới thiệu Module MAX6675 như hình 2.5 là một module chuyển đổi hiệu điện thế thermocouple thành tín hiệu số thông qua giao thức SPI.