(Đồ án hcmute) nghiên cứu thiết kế máy sinh hóa cụm thuốc thử

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.67 MB, 106 trang )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
MÁY SINH HÓA CỤM THUỐC THỬ

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG THỊNH
SVTH: HÀ NHẬT TÂN
MSSV: 11146099

SKL 0 0 4 0 1 0

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016

do an

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY SINH HÓA
CỤM THUỐC THỬ

GVHD : PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG THỊNH
SVTH : HÀ NHẬT TÂN
MSSV : 11146099

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2016

i

do an

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Cơ điện tử

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn:

PGS. TS Nguyễn Trường Thịnh

Sinh viên thực hiện: Hà Nhật Tân MSSV: 11146099

1. Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY SINH HÓA - CỤM THUỐC THỬ.

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Khơng có.
3. Nội dung chính của đồ án:
-

Thiết kế bản vẽ cụm thuốc thử.
Tính tốn và đưa ra các thông số cho từng thiết bị.
Mô phỏng hoạt động của cụm thuốc thử.

4. Các sản phẩm dự kiến
- Video mô phỏng chuyển động cơ bản của cụm máy thuốc thử.
- Một mơ hình thực tế dạng nhỏ mơ phỏng thực nghiệm.

5. Ngày giao đồ án:
6. Ngày nộp đồ án:
TRƯỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

ii

do an

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Bộ mơn Cơ điện tử

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: …..Hà Nhật Tân ......................... MSSV: …11146099…………….
Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế máy sinh hóa - Cụm thuốc thử... .............................................
Ngành đào tạo: …..Cơng nghệ kỹ thuật Cơ điện tử…..
Họ và tên GV hướng dẫn: …..Nguyễn Trường Thịnh…..
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên
.................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN:
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................

2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát
triển)
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................

2.3.Kết quả đạt được:

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày

tháng

năm 20…

Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)

iv

do an

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Bộ mơn Cơ điện tử

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: ………Hà Nhật Tân……………………….MSSV:…11146099 .................
Tên đề tài: ….Nghiên cứu thiết kế máy sinh hóa - Cụm thuốc thử. ...........................................
Ngành đào tạo: …..Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử….. ...............................................................
Họ và tên GV phản biện: …………Nguyễn Vũ Lân ....................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................

2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát
triển)
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................

3. Kết quả đạt được:
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................

4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................

v

do an

....................................................................................................................................................................................

5. Câu hỏi:
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................

6. Đánh giá:
Mục đánh giá

TT
1.

2.

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm
tối đa

Điểm đạt

được

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình

đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

vi

do an

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

7. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng

năm 20

Giảng viên phản biện
((Ký, ghi rõ họ tên)

vii

do an

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn cơ điện tử

PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài : Nghiên cứu, thiết kế và mơ phỏng cơ khí máy phân tích sinh hóa (Cụm thuốc
thử)...
Tên sinh viên: ………Hà Nhật Tân .........................................MSSV: ……11146099…………
A. ĐÁNH GIÁ
Mục đánh giá
4.1 Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm tối đa Điểm chấm
20
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục
5
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
5
50
4.2 Nội dung ĐATN
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
5
TT

học xã hội…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10
15

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển

15
5

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

4.3 Kỹ năng thuyết trình

30

Thuyết trình hiệu quả, tự tin, trình bày rõ ràng, mạch lạc, truyền cảm
hứng cho người nghe,có khả năng làm việc nhóm,…
Trả lời câu hỏi phản biện với kiến thức về các vấn đề liên quan, hiểu
được ảnh hưởng của các giải pháp của mình
Hiểu được trách nhiệm nghề nghiệp và đạo đức nghề nghiệp

10
15
3
2

Trang phục chỉnh tề và nghiêm túc

TỔNG ĐIỂM

100

B. CÁC Ý KIẾN NHẬN XÉT KHÁC (Nếu có)
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................

những kiến thức để tơi có thể hồn thiện được kiến thức nói chung và đồ án tốt nghiệp
này nói riêng.
Tiếp đến là lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến anh Lê Nguyễn Công Thanh kỹ sư Cơ điện tử - là người đã có những sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình trong suốt thời
gian tôi thực hiện đồ án này.
Chân thành cảm ơn người bạn thân Phan Thanh Tâm đã giúp đỡ tôi trong việc
tìm tài liệu để hồn thiện đồ án. Và cùng với đó là lời cảm ơn đến người thân, bạn bè
đã động viên tôi trong thời gian vừa qua. Họ là những người ln cho tơi những góp ý
hữu ích, cũng như giúp tôi thu thập tài liệu thiết yếu để phục vụ cho đồ án tốt nghiệp
này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên
Hà Nhật Tân

x

do an

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY SINH HÓA
CỤM THUỐC THỬ”
Cơ điện tử y sinh là một ngành khá mới mẻ hiện nay, nhưng lại cho thấy là một
tiềm năng lớn trong tương lai, khi tất cả các lĩnh vực trong đời sống đều được tự động
hóa, cả về vấn đề chăm sóc sức khỏe con người.
Việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo ra những sản phẩm tự động đoán biết và
điều trị được bệnh cho con người quả thực là không phải dễ dàng đối với bất kỳ ai. Nó
khơng chỉ anh hưởng đến sức khỏe của bệnh nhân mà còn anh hưởng đến tiền bạc, thời
gian và dẫn đến sai phác đồ điều trị của các bác sĩ.
Để đốn biết và có hướng điều trị đúng đắn cho những bệnh nhân, thiết bị đáp

ứng được điều này chỉ nên là máy phân tích sinh hóa tự động - một thiết bị thường thấy
trong các bệnh viện, phịng xét nghiệm… nhưng khó khăn là chúng ta chưa sản xuất ra
được mặt hàng này trong nước cũng như hàng trơi nổi khơng ít và số lượng máy phù
hợp cũng chưa đáp ứng được nhu cầu. Chính vì lý do này, trong đồ án của mình, tơi sẽ
có những thiết kế và tính tốn và sử dụng những kiến thức của mình để bổ sung vào
việc phác thảo chung, cũng như phát triển một cụm máy của máy phân tích sinh hóa
hồn chỉnh nhất có thể.

xi

do an

ABSTRACT
“RESEARCH AND DESIGN A REAGENT OF
THE BIOCHEMICAL ANALYZER”

Biomedical mechatronic is a pretty new major now but is really potential in the
future while all the aspects in our life even the human healthcare issue are
automaticalized.
The research, design and creation of the automatic products which diagnose and
cure the human disease are really not easy to anyone. It affects not only to the patient's
health but also to money, time and the mistakes in treatments of the doctors.
To diagnose and have an accurate treatment for the patients, the facility that can
meet these requests only can be the biochemical analyzer automatically - a facility
which is usually seen in hospitals, laboratories... but the challenge is that we have not
produced this kind of product in our country as well as there are lot of fake products;
moreover, the number of product which is suitable have not met the needs. For this
reason, in my project, i am designing, calculating and using my knowledge to add to
the general outline as well as developing the most complete a part of biochemical

analyzer automatically as much as possible.

xii

do an

MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
Kế hoạch thực hiện đồ án tốt nghiệp
Trang phiếu nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Trang phiếu nhận xét của giáo viên phản biện
Phiếu chấm điểm
Lời cảm ơn
Tóm tắt đồ án
Mục lục
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình ảnh, biểu đồ

TRANG
i
ii
iii
v
vii
x
xii
xiii
xv

xvi
xvii

Chương I TỔNG QUAN. ........................................................................................................... 1
1.1

Thiết bị y tế và tầm quan trọng trong cuộc sống hiện đại – máy phân tích sinh hóa ... 1

1.2

Lịch sử phát triển và hình thành:.................................................................................. 2

1.3

Tính thời sự của đề tài: ................................................................................................. 3

1.4

Phạm vi và mục tiêu nghiên cứu của đề tài .................................................................. 4

Chương II CƠ SỞ LÝ THUYẾT. ............................................................................................... 5
2.1

Truyền động vít – đai ốc: ............................................................................................. 5

2.2

Truyền động đai: .......................................................................................................... 6

2.3

Chọn động cơ: .............................................................................................................. 7

2.4

Hộp giảm tốc: ............................................................................................................... 8

2.4.1

Hộp giảm tốc hình trụ: .......................................................................................... 9

2.4.2

Hộp giảm tốc bánh răng côn và trụ côn: ............................................................... 9

2.4.3

Hộp giảm tốc trục vít: ......................................................................................... 10

2.5

Giải thuật điều khiển PID:.......................................................................................... 11

2.6

Phương pháp Ziegler–Nichols: .................................................................................. 11

2.7

Arduino : .................................................................................................................... 12

2.8

Mạch cầu H L298: ...................................................................................................... 13

xiii

do an

2.9

Barcode và phương thức nhận diện:........................................................................... 15

2.9.1

Barcode là gì? ..................................................................................................... 15

2.9.2

Các loại Barcode : ............................................................................................... 15

2.9.3

Phương thức nhận diện: ...................................................................................... 17

Chương III THIẾT KẾ: ............................................................................................................ 18
3.1 Nguyên lý hoạt động ....................................................................................................... 18
3.2

Thiết kế cơ khí: .......................................................................................................... 20

3.1.1

Chọn động cơ điện: ............................................................................................. 22

3.1.2

Truyền động đai răng: ......................................................................................... 22

3.1.3

Tính bộ truyền bánh răng: ................................................................................... 25

Tính bộ truyền động vít – đai ốc bi:.................................................................................. 28
3.2

Thiết kế điều khiển: .................................................................................................... 31

3.2.1

Giải thuật điều khiển: .......................................................................................... 31

3.2.2

Thiết kế giao diện điều khiển:............................................................................. 36

3.2.3

Thiết kế phần điều khiển:.................................................................................... 45

3.3

Mô phỏng: .................................................................................................................. 71

3.3.1

Ý tưởng mô phỏng ảo bằng phần mềm: .............................................................. 71

3.3.2

Mô phỏng bằng phần mềm Solidwork:............................................................... 71

3.3.3

Kết quả mơ phỏng: .............................................................................................. 73

3.3.4

Ý tưởng mơ hình hóa thiết kế: ............................................................................ 77

3.3.5

Mơ hình hóa thiết kế: .......................................................................................... 77

Chương IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 86
4.1 Kết luận ...................................................................................................................... 86
4.2 Kiến nghị..................................................................................................................... 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 87

xiv

do an

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU (chữ in, cỡ 16, tô đậm)
Bảng 1.1 Bảng giá trị PID:
Kc
0.36

T (ms)
120

Kb
0.216

Ki
0.005275

Kd
0.00324

Kb
0.000122067

Bảng 1.2 So sánh và đánh giá đáng giá chất lượng hệ thống điều khiển
Ô

Giá trị đặt
(xung)

Giá trị vọt lố
(xung)

0
1
2
3
4
5
6
7

0
5929
11857
17786
23714
29643
35571
41500

12
5935
11883
17831
23815
29668
35623
41569

Tỷ lệ
vọt lố
(%)
0.20
0.1
0.22
0.25
0.43
0.08
0.15
0.17

Giá trị xác
lập (xung)
12
5933
11840
17809
23764
29631
35617
41511

Giá trị
sai lệch
(xung)
+12
+4
-17

+23
+50
-12
+46
+11

Giá trị
sai lệch
(độ)
+0.09
+0.03
-0.13
+0.17
+0.38
-0.09
+0.35
+0.08

xv

do an

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
4

4.5

Dap ung ngo ra khi Kp = 0.36

x 10

4

3.5

3

Xung

2.5

2

1.5

1

0.5

0

0

50

100

150

200
Thoi gian(ms)

250

300

350

400

Hình 1.1 Đồ thị đáp ứng khi Kc=0.36, T=120ms

xvi

do an

4

4.5

Dap ung ngo ra cua khay thuoc thu

x 10

Dap ung 41500 xung
4
Dap ung 35571 xung
3.5

Dap ung 29643 xung
3

So xung

Dap ung 23714 xung
2.5

Dap ung 17786 xung

2

1.5

Dap ung 11857 xung

1
Dap ung 5929 xung
0.5

0

0

200

400

600

800

1000
Thoi gian (ms)

1200

1400

1600

1800

2000

Hình 1.2 Đồ thị đáp ứng của khay theo thời gian khảo sát trong 2 s

xvii

do an

Chương I TỔNG QUAN.
1.1

Thiết bị y tế và tầm quan trọng trong cuộc sống hiện đại – máy phân
tích sinh hóa

Điện tử y sinh nói chung và ngành cơ điện tử y sinh nói riêng là ngành có những
ứng dụng rất nhân văn của khối ngành kỹ thuật điện tử, cơ khí và cơng nghệ máy tính.

Các thiết bị tham gia vào công tác khám chữa bệnh ngày càng được quan tâm đầu tư ở
các cơ sở ý tế. Vì vậy việc nắm bắt khoa học công nghệ về lĩnh vực này là cần thiết
trong giai đoạn hiện tại.
Tầm quan trọng của ngành cơ điện tử y sinh đã được chứng minh rõ ràng, cơ
điện tử y sinh hỗ trợ cho cuộc sống con người một cach tồn diện, khơng những phát
triển mà cịn sẽ phát triển nhanh chóng để đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu ngày càng
cao của xã hội.
Trong một xã hội phát triển không ngừng như Việt Nam, thập niên 90 là thập
niên của điện tử, sang đến những năm đầu của thế kỷ 21 là thập niên của công nghệ
thông tin, vậy thập niên 2010 là thập niên của cái gì? Đó là sản phẩm chăm sóc sức
khỏe.
Bởi chúng ta đã qua rất xa thời kỳ “ chạy ăn từng bữa ”, dần bước qua giai
đoạn “ ăn đủ no, mặc đủ ấm “, và chúng ta đang từng bước tiến tới giai đoạn thỏa
mãn nhu cầu của đời sống hằng ngày là “ ăn ngon mặc đẹp ” rồi. Khi đó thì con người
càng quan tâm nhiều đến sức khỏe bản thân và đến tiếp đến chắc chắn là vấn đề thẩm
mỹ.Đó là xu thế của cuộc sống, khi chúng ta đã đạt được đỉnh cao của sự thỏa mãn bản
thân thì chúng ta lại mong ước nó được vững bền, cái vững bền mà tơi muốn nói đây là
sự vững vàng của sức khỏe. Con người có đời sống cao thì họ càng trân quý bản thân
và sức khỏe của họ.
Ai cũng hiểu rõ khám sức khỏe định kỳ giúp phòng ngừa và phát hiện sớm
nhiều bệnh tật. Mọi loại bệnh đều có những mầm móng phát sinh ra và trước đó là tác
nhân ảnh hưởng đến sức khỏe trước khi có biểu hiện phát triển thành bệnh. Việc làm

1

do an

xét nghiệm sinh hóa cho ta một cái nhìn rõ hơn về tình trạng sức khỏe cá nhân từ đó có
thể kiểm sốt và điều trị bệnh một cách nhanh chóng, tiết kiệm chi phí và tránh các

biến chứng bất lợi có thể xảy ra đối với người bệnh.
Ngồi ra, từ kết quả tổng quan về sức khỏe, ta có sự điều chỉnh thích hợp, tốt
hơn về chế độ ăn uống, dinh dưỡng, phương thức sống, thời gian làm việc…. cải thiện
đời sống tốt hơn.
Từ đó ta thấy xét nghiệm khơng chỉ mang tính chất sàng lọc bệnh tình của bệnh
nhân mà cịn góp phần lớn cho cơng tác chuẩn đoán của bác sĩ. Đối với các bệnh tim
mạch, đái tháo đường, gan, thận…. thì kết quả xét nghiệm sinh hóa là rất quan trọng,
chỉ cần sai một tí là có thể gây ra nhiều hậu quả khơn lường đến sức khỏe bệnh nhân.
Để thực hiện tốt điều này cần một thiết bị y tế có khả năng phân tích sinh hóa
mẫu máu, nước tiểu, huyết tương… một cách chính xác, đáng tin cậy. Đó cũng là tiền
đề cho sự ra đời của hàng loạt các hãng sản xuất thiết bị y tế, trong đó có mặt hàng máy
phân tích sinh hóa tự động như HITACHI, SEIMEN, OLYMPUS…

1.2

Lịch sử phát triển và hình thành:

Máy phân tích sinh hóa tự động là một thiết bị y tế dùng trong phịng thí nghiệm
được thiết kế để đo các hóa chất khác nhau và các đặc tính riêng biệt của một số lượng
lớn các mẫu thử sinh học một cách nhanh chóng với rất ít sự can thiệp giúp đỡ từ phía
con người.
Máy có khả năng phân tích máu và các chất lỏng có thể hỗ trợ cho việc chuẩn
đốn bệnh tật.
Máy phân tích sinh hóa đầu tiên được sản xuất và giới thiệu với phương diện
thương mại là vào năm 1959 với tên “Robot Chemist” do nhà sinh lý học người Mỹ
Hans Baruch sáng chế [1], nhưng đây chỉ là một bước khởi đầu trong việc kinh doanh
vì máy này là máy hoạt động với từng mẫu thử riêng rẽ.

2

do an

Trước đó, vào năm 1957, Tiến sĩ Leonard Skeggs đã ứng dụng cơng nghệ mang
tên “ phân tích dịng liên tục” (CFA) vào máy phân tích sinh hóa, biến nó trở thành
một sản phẩm tự động hóa. [2]
Một ion thơng thường được đo bằng một module ISE, đây là module mà cho
phép các ion di chuyển qua đó đo được điện áp khác nhau. [3]
Enzym có thể đo bằng cách đánh giá màu sắc quang phổ. Và các xét nghiệm
khác thì cần có sự thay đổi của sắc kế để xác định sự tập trung của chất hóa học.

1.3

Tính thời sự của đề tài:

Trước đây không lâu, trên một bản tin thời sự 19 giờ thường ngày của Đài
truyền hình Việt Nam đã đề cập tới việc xử phạt hành chính đối với bệnh viện đa khoa
Thường Tín vì sử dụng máy xét nghiệm sinh hóa quá đát và hỏng hóc, cho ra các kết
quả xét nghiệm sai lệch đã bị đồn cơng tác liên ngành gồm Cục Cảnh sát phịng chống
tội phạm về mơi trường, Sở y tế Hà Nội, Cơng an huyện Thường Tín kiểm tra và xử lý.
Theo thông tin trên báo điện tử vov.vn , ngày 16 - 12 – 2013, Đội kiểm sốt
chống bn lậu miền Bắc (cục điều tra chống buôn lậu - Tổng cục Hải quan đã phá
đường dây chuyên nhập khẩu thiết bị y tế quá đát của Công ty TNHH kỹ thuật thiết bị
y tế Bảo Trân (Công ty Bảo Trân, ở số 19, 180/2, đường Trần Duy Hưng, Hà Nội).[4]
Tới ngày 3/1/2014, Chi cục Hải quan cửa khẩu sân bay Quốc tế Nội Bài đã phối
hợp với Cục Điều tra chống buôn lậu (Tổng cục Hải quan) tiến hành kiểm tra lô hàng
của Công ty TNHH Thương mại và Kinh doanh thiết bị y tế A.N.N.A (số 18, ngõ 110,
đường Trần Duy Hưng, quận Cầu Giấy, TP Hà Nội) phát hiện một chiếc máy xét
nghiệm sinh hóa tự động Hitachi 917 nhập khẩu (cùng các thiết bị đi kèm) đã qua sử
dụng. [5]

Hậu quả của những việc làm trên sẽ là vô cũng nghiêm trọng, những sai lầm
trong kết quả xét nghiệm khi sử dụng máy phân tích xét nghiệm sinh hóa cũ, khơng
đảm bảo chất lượng và khơng rõ nguồn gốc thì bệnh nhân là người phải chịu nhiều tổn
thất nhất và là đối tượng đầu tiên chịu hậu quả nghiêm trọng này. Một cái máy như vậy
sẽ đưa ra nhiều kết quả không kịp thời, chậm chạp trong khi những yêu cầu khám chữa

3

do an

bệnh càng lúc càng nhiều sẽ gây ra quá tải, hoặc nghiêm trọng hơn là nó cho ra một kết
quả sai lệch. Từ kết quả sai lệch đó, bác sĩ có chun mơn có giỏi tới đâu cũng sẽ đưa
ra một kết quả chuẩn đoán sai, một phác đồ điều trị khơng chính xác… kèm theo đó là
vơ số hệ lụy kèm theo, nhưng chúng ta chỉ đề cấp đến vấn đề sức khỏe người bệnh và
thời lượng khám bệnh ở đây mà thôi.
1.4

Phạm vi và mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Với tình hình nhập lậu máy cũ, máy kém chất lượng, việc nghiên cứu, chế tạo ra
những chiếc máy sinh hóa mang nhãn mác Việt Nam sẽ giải quyết được rất nhiều vấn
đề. Thứ nhất, ta có thể tự túc trong việc cung ứng máy và thiết bị y tế, không phụ thuộc
quá nhiều vào nguồn xuất khẩu. Một máy phân tích sinh hóa tự động mới hồn tồn và
được nhập về từ nước ngồi dù đã khơng chịu đánh thuế Hải quan nhiều nhưng giá
thành cũng rất cao. Thứ hai, ta giải quyết được nạn máy xét nghiệm rởm, nhân bản kết
quả xét nghiệm, nhập máy đã qua sử dụng…
Nhưng nghiên cứu và thiết kế máy phân tích khơng thể thực hiện một cách nóng
vội và thiếu khoa học. Phải có lộ trình phù hợp và cùng với đó là sự cộng tác của nhiều
khối ngành nghề khác nhau.

Do đó, với đề tài này, mục tiêu đề ra là giải quyết được phần thiết kế và tính
tốn phần cơ khí động thời đưa ra hệ thống điều khiển điện tử tự động của một cụm
máy trong máy phân tích sinh hóa tự động – trước mắt là cụm thuốc thử. Từ đó sẽ là
tiền đề để phát triển thêm các bộ phận khác của một máy hoàn chỉnh.

4

do an

Chương II CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
2.1

Truyền động vít – đai ốc:
Truyền động vít – đai ốc được dùng để biến chuyển động quay
thành chuyển động tình tiến nhờ cơ cấu vít trượt hoặc cơ cấu vít lăn.
Truyền động vít - đai ốc được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ
thuật khác nhau: các dụng cụ chính xác, các thiết bị tải nặng của cơ cấu
ép, cần trục… nhờ kết cấu đơn giản, gọn, khả năng tải lớn, di chuyển
chính xác, tuy nhiên tổn thất về ma sát trong ren lớn, hiệu suất thấp, nguy
hiểm về mòn tăng.
Chọn sơ đồ động của truyền động vít – đai ốc dựa vào yêu cầu sử
dụng và bố trí kết cấu: vít quay đai ốc tịnh tiến, vít vừa quay vừa tịnh
tiến, đai ốc cố định.
Tùy theo ma sát trên ren người ta phân ra truyền động vít – đai ốc
ma sát trượt ( truyền động trượt) và truyền động vít – đai ốc ma sát lăn (
truyền động lăn).
Khác với ren lắp ghép dùng trong bulong, vít và vít cấy yêu cầu
cao về độ bền chắc, trong truyền động vít – đai ốc ma sát trượt yêu cầu
ma sát nhỏ, vì vậy người ta dùng ren có profin nhỏ. Thường dung ren

hình thang cân với góc α = 300. Loại ren này có tính cơng nghệ, tiếp nhận
được tải trọng dọc trục lớn thích hợp cho các truyền động đảo chiều có
tải.
Với các vít tải chịu lực dọc trục lớn một phía người ta dùng ren
răng cưa.Trong các kích vít và máy ép đơi khi cũng sử dụng ren hình
vng có hiệu suất cao hơn vì α = 0 nhưng có độ bền thấp hơn so với reb
hình thang, tính cơng nghệ kém (không thể gia công lần cuối bằng phay
hoặc mài), khi mịn tạo thành khe hở dọc trục khó khắc phục.
Chọn vật liệu vít và đai ốc người ta dựa vào công dụng của bộ
truyền, điều kiện làm việc và phương pháp gia công ren để chọn.

5

do an

Vít khơng nhiệt luyện chế tạo từ thép 45, 50, … trường hợp dung
vít nhiệt luyện thường sử dụng thép tôi 65 Mn, 40Cr, 40CrMn …, hoặc
thép thấm nitơ như thép 18CrMnTi … Thép thấm nitơ có độ chịu mịn
cao và ít bị biến dạng khi nhiệt luyện.
Để giảm ma sát và mòn ren, đai ốc được chế tạo từ các loại đồng
thanh như đồng thanh thiếc, đồng thanh thiếc – chì – kẽm và đồng thanh
nhơm – sắt hoặc gang giảm ma sát. Để giảm chi phí đồng, thường dùng
đai ốc bằng hai kim loại. [6]
2.2

Truyền động đai:
Truyền động đai được dùng để truyền động giữa các trục xa nhau.
Đai được mắc lên hai bánh với lực căng ban đầu F0, nhờ đó có thể tạo ra
lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai và nhờ lực ma sát mà

tải trọng được truyền đi.
Nhờ đai có độ dẻo, bộ truyền làm việc êm, khơng ồn, thích hợp
với vận tốc lớn.
Chỉ tiêu về khả năng làm việc của truyền động đai là khả năng kéo
và tuổi thọ của đai.
Thiết kế truyền động đai bao gồm các bước:
 Chọn loại đai.
 Xác định các kích thước và thông số bộ truyền.
 Xác định các thông số của đai theo chỉ tiêu về khả năng
kéo của đai và về tuổi thọ.
 Xác định lực căng đai và lực tác dụng lên trục.
Theo hình dạng của tiết diện đai, phân ra: đai dẹt, đai thang, đai
nhiều chêm và đai răng
Đai răng là loại đai dẹt được chế tạo thành vịng kín, có răng ở mặt
trong. Khi vào tiếp xúc với bánh đai sẽ ăn khớp với các răng trên bánh

6

do an

đai. Do truyền lực bằng ăn khớp, truyền động đai răng có những ưu điểm:
khơng có trượt, tỷ số truyền lớn (u ≤ 12, đôi khi u < 20), hiệu suất cao,
không cần lực căng ban đầu lớn, lực tác dụng lên trục và lên ổ nhỏ. Đai
răng được chế tạo từ cao su trộn với nhựa nairit hoặc được đúc từ cao su
poliuretan. Lớp chịu tải chủ yếu là dây thép, sợi thủy tinh hoặc sợi
poliamit.
Đường kính dây thép bằng 0,3 – 0,4 mm (đối với đai có module m
= 2; 3 và 4 mm) và bằng 0,65 – 0,8 mm (đối với m = 4; 5; 7 và 10 mm)
thường dùng loại đai răng bằng cao su nhân tạo có cốt là dây kim loại.

Nhờ lớp cốt cứng và bền mà bước cảu đai không bị thay đổi. Để nâng cao
độ bền mòn của răng người ta phủ thêm lớp vải nilon.
Mô đun là thông số cơ bản của đai răng.
Chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của truyền động đai răng là
độ bền của răng đai. Nó phụ thuộc trước hết vào độ bền của cao su và độ
bám của cao su vào cốt, đồng thời phụ thuộc vào các đặc trưng hình học
của răng đai và bánh đai. [7]
2.3

Chọn động cơ:
Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị cơng
nghệ là giai đoạn đầu tiên trong q trình tính tốn thiết kế máy. Trong
trường hợp dùng hộp giảm tốc và động cơ biệt lập, vệc chọn đúng loại
động cơ ảnh hưởng rất nhiều đến việc lựa chọn và thiết kế hộp giảm tốc
cũng như các bộ truyền ngoài hộp. Muốn chọn đúng động cơ cần hiểu rõ
đặc tính và phạm vi sử dụng của từng loại, đồng thời cần chú ý đến các
yêu cầu làm việc cụ thể của thiết bị cần được dẫn động.
Động cơ điện một chiều (kích từ mắc song song, nối tiếp hoặc hỗn
hợp) và hệ thống động cơ - máy phát (dùng dịng điện kích từ điều
chỉnh) cho phép thay đổi trị số của moment và vận tốc góc trong một
phạm vi rộng (3:1 đến 4:1 đối với động cơ điện một chiều và 100:1 đối
với động cơ - máy phát), đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ

7

do an

(Đồ án hcmute) nghiên cứu thiết kế máy sinh hóa cụm thuốc thử

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về