- Yêu cầu thiết kế. - Sơ đồ các khối chức năng. - Sơ đồ khối chung của ADC. - Sơ đồ khối của ADC 24-bit HX711. - Sơ đồ chân của ADC 24-bit HX711. - Sơ đồ thiết kế khối chuyển đổi tương tự số sử dụng ADC 24-bit HX711. - Sơ đồ khối của Atmega32. - Sơ đồ kiến trúc của Atmega32. - Sơ đồ chân của Atmega32. - Sơ đồ khối của IC DS11307. - Sơ đồ chân của IC DS1307. - Sơ đồ thiết kế khối điếm thời gian thực sử dụng IC DS1307. - Mạch nguyên lý hoàn chỉnh của thiết kế. - Thiết kế cơ khí của cân điện tử . - Vì vậy, tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu thiết kế chế tạo cân điện tử dành cho bệnh nhân người lớn của riêng tác giả. - 15 Bảng 1.2: Yêu cầu thiết kế của thiết bị. - 83 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ TRONG LUẬN VĂN Hình 1.1: Thiết bị cân SCALE TRONIX 2002. - 14 Hình 1.2: Bảng điều khiển của thiết bị cân SCALE-TRONIX 2002. - 15 Hình 2.1: Sơ đồ các khối chức năng hệ thống. - 18 Hình 2.2: Sơ đồ khối nguồn sử dụng bộ nạp ác quy 12V – DC. - 19 Hình 2.3: Sơ đồ khối nguồn sử dụng điện áp dân dụng. - 20 Hình 2.4: Sơ đồ khối của bộ cảm biến. - 20 Hình 2.5: Cấu tạo của Strain Gauge. - 21 Hình 2.6: Mạch cầu điện trở Wheatstone. - 21 Hình 2.7: Sơ đồ khối của một ADC cơ bản. - 27 Hình 2.8: Tín hiệu tương tự và tín hiệu số sau khi lấy mẫu. - 29 Hình 2.9: Mạch lấy mẫu và mạch nhớ mẫu. - 30 Hình 2.10: Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của ADC sóng bậc thang. - 31 Hình 2.11: Sơ đồ khối của ADC liên tiếp xấp xỉ. - 33 Hình 2.12: Lưu đồ hoạt động của ADC liên tiếp xấp xỉ. - 34 Hình 2.13: Cấu tạo của ADC nhanh độ phân giải 3 bit. - 35 Hình 2.14: Cấu tạo của LED 7 thanh Cathode Chung và Anode Chung. - 41 Hình 2.15: Các thiết bị sử dụng giao tiếp I2C. - 43 Hình 2.16: Giao tiếp I2C đơn giản. - 43 Hình 2.17: Truyền nhận dữ liệu giữa thiết bị chủ và thiết bị tớ. - 44 Hình 2.18: Điều kiện START và STOP của bus I2C. - 45 Hình 2.19: Quá trình truyền và nhận một bit dữ liệu. - 46 Hình 2.20: Dữ liệu truyền trên bus I2C. - 47 Hình 2.21: Bit ACK trên bus I2C. - 47 Hình 2.22: Lưu đồ thuật toán quá trình truyền nhận dữ liệu. - 47 Hình 2.23: Cấu trúc byte dữ liệu đầu tiên. - 48 Hình 2.24: Quá trình truyền dữ liệu. - 49 Hình 2.25: Ghi dữ liệu từ chủ đến tớ. - 49 Hình 2.26: Ghi dữ liệu từ tớ đến chủ. - 50 9 Hình 2.27: Truyền dữ liệu nối tiếp không đồng bộ UART. - 52 Hình 3.1: Hình ảnh thực tế của Loadcell MAVIN 200kg. - 53 Hình 3.2: Cấu tạo cơ khí của Loadcell MAVIN 200kg. - 53 Hình 3.3: Sơ đồ khối của IC HX711. - 56 Hình 3.4: Sơ đồ chân của IC HX711. - 56 Hình 3.5: Sơ đồ thiết kế khối chuyển đổi tương tự số sử dụng ADC 24-bit HX711. - 58 Hình 3.6: Sơ đồ khối của vi điều khiển ATmega32. - 61 Hình 3.7: Sơ đồ kiến trúc vi điều khiển ATmega32. - 63 Hình 3.8: Cấu trúc bộ nhớ SRAM vi điều khiển ATmega32. - 66 Hình 3.10: Tổ chức bit thanh ghi EEDR. - 66 Hình 3.11: Tổ chức bit thanh ghi EECR. - 67 Hình 3.12: Sơ đồ chân vi điều khiển ATmega32. - 68 Hình 3.13: Sơ đồ chân vi điều khiển ATmega32. - 69 Hình 3.14: Mạch thiết kế vi điều khiển ATmega32. - 72 Hình 3.15: Mạch thiết kế khối nút bấm. - 73 Hình 3.16: Cấu tạo chân của LED 7 thanh 4 số. - 74 Hình 3.17: Cấu tạo chân của LED 7 thanh 2 số. - 74 Hình 3.18: Sơ đồ khối của IC 74HC595. - 75 Hình 3.19: Sơ đồ chân của IC 74HC595. - 76 Hình 3.20: Sơ đô mạch thiết kế của IC 74HC595. - 76 Hình 3.21: Sơ đồ mạch thiết kế quét LED. - 77 Hình 3.22: Sơ đồ thiết kế khối báo hiệu. - 78 Hình 3.23: Sơ đồ khối của IC DS1307. - 79 Hình 3.24: Tổ chức thanh ghi thời gian trong bộ nhớ của IC DS1307. - 80 Hình 3.25: Tổ chức bit trong các thanh ghi thời gian. - 80 Hình 3.26: Sơ đồ chân IC DS1307. - 81 Hình 3.27: Sơ đồ thiết kế khối thời gian thực. - 82 Hình 3.28: Mạch nguyên lý hoàn chỉnh. - 84 10 Hình 3.29: Mạch in của bảng mạch giao tiếp. - 84 Hình 3.30: Mạch in của bảng mạch xử lý. - 85 Hình 3.31: Mô phỏng thiết kế cơ khí của loadcell Hình 3.32: Thiết kế giá treo của thiết bị cân Hình 3.33: Hệ thống giá treo kết hợp với LoadCell Hình 3.34: Phần thân trên hoàn chỉnh của cân Hình 3.35: Phần đế chân hoàn chỉnh của cân Hình 3.36: Hệ thống củ bơm thủy lực Hình 3.37: Hệ thống tay bơm và trục nâng của pittong thủy lực Hình 3.38: Hệ thống bơm thủy lực được mô phỏng trên hình 3D Hình 3.39: Hệ thống phía trong trục bơm trên thực tế Hình 3.40: Hệ thống pittong thủy lực được lắp ráp hoàn chỉnh Hình 3.41: Hệ thống hoàn chỉnh của phần cơ khí và điện tử Hình 3.42: Hệ thống hoàn chỉnh của cân nhìn từ trái sang phải Hình 3.43: Hình ảnh thực tế của hệ thống hoàn chỉnh cân bệnh nhân nhìn từ phía trước và nhìn từ phía sau Hình 3.44: Hệ thống hoàn chỉnh của cân nhìn từ trước lại và từ đường sau nhìn lại...94 Hình 3.45: Kết quả đo Hình 3.46: Kết quả đo LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển vượt bậc của ngành y tế như hiện nay, chúng ta không thể không nhắc tới sự phát triển của công nghệ sản xuất ra máy móc thiết bị y tế, vì máy móc thiết bị y tế hiện nay nó là một công cụ hỗ trợ đắc lực cho các y bác sỹ thăm khám, chẩn đoán, điều trị cho bệnh nhân. - Bệnh viện Bạch Mai là một trong những bệnh viện đa khoa hạng đặc biệt đầu ngành của Trung ương, là nơi tiếp nhận hàng trăm, hàng nghìn bệnh nhân mỗi ngày. - Số lượng bệnh nhân điều trị tại bệnh viện luôn nằm trong tình trạng quá tải. - Với sự phát triển của ngành y ngày một vượt bậc thì song hành với nó để đạt được hiệu quả cao trong quá trình điều trị, các y bác sỹ cần phải tuân thủ rất nghiêm ngặt các bước kiểm tra bệnh nhân trước khi đưa ra phác đồ điều trị như tiểu sử bệnh lý của bệnh nhân, các bệnh lý lâm sàng và trong đó cân nặng của bệnh nhân cũng đặc biệt được quan tâm. - Trong ngành y, kiểm soát cân nặng trong quá trình điều trị cho bệnh nhân là hết sức cần thiết, ví dụ như một bệnh nhân có bệnh lý về phổi, tim mạch, suy nội tạng dẫn đến hôn mê. - Điều đầu tiên bác sỹ cần làm đó là cân bệnh nhân để lấy giữ liệu sau đó mới có thể đặt thông số phù hợp cho bệnh nhân thở, ví dụ như đặt tần số thở, chi kỳ thở vào và thở ra cho bệnh nhân thì bắt buộc phải cân bệnh nhân sau đó dựa vào cân nặng, bệnh lý của bệnh nhân để đặt các thông số thở, mà hầu như những bệnh nhân như thế là những bệnh nhân nặng, gặp nhiều khó khăn trong việc di chuyển. - Hiện nay cân điện 12 tử dành cho bệnh nhân người lớn hoàn toàn phải nhập khẩu của nước ngoài với giá thành rất cao. - Do không có linh kiện ở trong nước để thay thế mà bắt buộc phải nhập ngoại với giá linh kiện rất cao và thời gian nhập khẩu linh kiện về có thể mất vài ba tháng, dẫn tới bác sỹ không có cân để sử dụng cho bệnh nhân, lúc này đành phải dựa vào kinh nghiệm để làm nên quá trình điều trị cho bệnh nhân đạt hiệu quả không cao. - Thiết kế chế tạo cân điện tử dành cho bệnh nhân ngƣời lớn. - Với ý tưởng là sẽ thiết kế chế tạo một cân điện tử dành cho bệnh nhân người lớn, có thể di chuyển được mọi nơi trong các khoa phòng trong bệnh viện và cân bệnh nhân ngay tại giường bệnh với độ chính xác cao, có chức năng in thông tin trọng lượng của bệnh nhân khi có yêu cầu và đặc biệt hơn là giá thành chỉ bằng một phần ba nhập ngoại, linh kiện dễ dàng thay thế. - Nguyễn Phan Kiên và các thầy, cô của bộ môn công nghệ điện tử & Kỹ thuật điện tử y sinh trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cũng như anh em, bạn bè trong lĩnh vực y tế, tôi có thể hoàn thành sản phẩm của mình để đưa vào sử dụng trong bệnh viện Bạch Mai cũng như các bệnh viện khác trong cả nước nhằm nâng cao chất lượng điều trị cho bệnh nhân ngày một tốt hơn. - 13 CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ Phần này tôi trình bày các khảo sát tình hình thực tế của thiết bị thiết cân điện tử dành cho bệnh nhân người lớn đang sử dụng tại bệnh viện Bạch Mai, từ đó đưa ra các yêu cầu thiết kế đối với sản phẩm. - Khảo sát tình hình thực tế Như đã được nói ở phần mở đầu, cân nặng là một thông số rất quan trọng trong việc điều trị cho các bệnh nhân. - Trong những trường hợp cụ thể như trước khi bác sỹ cho chỉ định truyền dịch bằng máy truyền dịch, máy bơm tiêm điện, máy thở, máy gây mê kèm thở, trong quá trình điều trị bỏng… thì cân nặng là một thông số không thể thiếu để bác sỹ đưa ra một phác đồ thực hiện cho bệnh nhân. - Điều này đã được chỉ dẫn cụ thể trong công thức tính lượng dịch truyền cho bệnh nhân cũng như đưa ra thể tích, tần số thở trong máy thở và máy gây mê kèm thở. - Bảng quan hệ trọng lƣợng – thể tích – tần số áp dụng cho bệnh nhân phải thở bằng máy thở hoặc máy gây mê kèm thở. - Trọng lượng (Kg) Thể tích (ml) Tần số thở (lần/phút Qua khảo sát, các cân bệnh nhân chuyên dụng tại các Viện Trung Tâm khoa phòng trong bệnh viện Bạch Mai, hiện nay bệnh viện đang sử dụng cân của hãng Scale – Tronix do mỹ sản xuất. - Cân có thiết kế thoải mái cho bệnh nhân có thể nằm mà không bị khó chịu. - Bảng điều khiển cho phép cân đưa giá trị về mức 0 mỗi khi người sử dụng có nhu cầu thay cáng nằm cho bệnh nhân. - Hình 1.1: Thiết bị cân SCALE TRONIX 2002 15 Hình 1.2: Bảng điều khiển của thiết bị cân SCALE-TRONIX 2002 Một số tính năng của cân được trình bày trong bảng sau: Bảng 1.1: Tính năng của cân đo SCALE-TRONIX 2002 Độ chính xác 1/10 lb - 100 gram Dải khối lượng đo được 550 lb - 250 kilogram Hiển thị khối lượng Hiển thị LED khối lượng theo đơn vị pound hoặc đơn vị kilogram Nguồn cấp điện – Không dây 6 pin cỡ D có thể tháo rời được Máy in Máy in nhiệt sử dụng cuộn giấy Chức năng gọi lại giá trị khối lượng Gọi lại giá trị khối lượng đo lần cuối cùng Chức năng cân lại Cân lại giá trị khối lượng Báo hiệu pin yếu Đèn LED báo hiệu trạng thái pin yếu Kết nối máy tính Kết nối theo chuẩn RS-232 Cơ chế nâng bệnh nhân Sử dụng pittong thủy lực 1.2. - Đo chính xác cân nặng của bệnh nhân 16 Thiết bị có chức năng chính là đo cân nặng bệnh nhân thông qua 2 giá treo. - Cung cấp thông tin thời gian Thiết bị cung cấp các chức năng như dữ liệu bệnh nhân, thông tin thời gian cân, trọng lượng bệnh nhân. - Ngoài ra, thiết bị phải cung cấp chức năng tùy chỉnh giá trị thời gian để thuận tiện khi sử dụng. - Lưu dữ liệu thông tin 5 bệnh nhân đo gần nhất Thiết bị tự động lưu thông tin 5 bệnh nhân sử dụng máy gần nhất. - In dữ liệu thông tin bệnh nhân khi có yêu cầu Thiết bị cung cấp chức năng in tại chỗ dữ liệu của bệnh nhân đang đo hiện tại hoặc thông tin bệnh nhân được lưu trong thiết bị. - Thông tin được in ra bao gồm: Trọng lượng đo được của bệnh nhân và thời gian cân
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt