Thiết kế chế tạo máy lắc máu có cân ứng dụng trong y tế

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. 3
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ 4
MỤC LỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................... 5
DANH MỤC VIẾT TẮT ............................................................................................. 7
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 9
CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................... 12
1.1.

Vai trò lắc máu và định lƣợng lƣợng máu lấy từ ngƣời cho máu ................. 12

1.2.

Phƣơng pháp giải quyết: ................................................................................ 14

1.3.

Nhu cầu máu cho điều trị tại Việt nam .......................................................... 14

CHƢƠNG 2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÁY LẮC MÁU KÈM CÂN ........................ 17
2.1 Giới thiệu một số máy lắc máu kèm cân hiện nay ................................................ 17
2.2 Giới thiệu một số thiết bị đặc trƣng.................................................................... 18
2.2.1 Model MEDDA9802 – LM – Việt Nam ...................................................... 19
2.2.2 Model HEMOMIX 2 - Ý .............................................................................. 20
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ .................................................. 21
3.1 Phân tích và xây dựng yêu cầu thiết kế .............................................................. 21
3.2. Sơ đồ nguyên lý thiết kế ................................................................................. 25
3.2.1 Khối giao tiếp (bàn phím và hiển thị) ........................................................... 26
3.2.2 Khối lắc máu ................................................................................................. 32
3.2.3. Khối van kẹp ................................................................................................ 37
3.2.4.

Khối cân .................................................................................................. 40

3.2.5

Vi điều khiển ........................................................................................... 50

3.2.5.

Khối nguồn ............................................................................................. 59

3.2.7.

Thiết kế vỏ máy ...................................................................................... 63

CHƢƠNG 4: HOÀN THIỆN SẢN PHẨM VÀ ĐÁNH GIÁ ..................................... 65
4.1.

Mạch nguyên lý tổng hợp và mạch in của sản phẩm .................................... 65

4.2.

Kiểm chuẩn chất lƣợng .................................................................................. 67
1


4.2.1.

Xác lập cơ sở dữ liệu (hàm quan hệ) của phép cân ................................ 67

4.2.2.

Thử nghiệm thực tế với quá trình truyền dịch ........................................ 69

PHỤ LỤC. Các phần mềm sử dụng trong đề tài ...................................................... 72
Phần mềm mô phỏng proteus ................................................................................ 72
Phần mềm vẽ mạch Altium ................................................................................... 73
Phần mềm viết code Code vision AVR ................................................................. 74
Phần mềm nạp code IC Prog ................................................................................. 75
Phụ lục. Nguyên tắc lấy máu....................................................................................... 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 83

2


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên tôi xin cảm ơn TS Nguyễn Phan Kiên đã tận tâm chỉ dẫn cho
tôi những kiến thức nghiên cứu khoa học quý báu để tôi hoàn thiện luận
văn.Tôi xin cảm ơn Bộ môn Công nghệ Điện tử và kỹ thuật Y sinh, Viện Điện
tử Viễn thông, Viện sau đại học, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà nội đã tạo
mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập.
Xin cảm ơn Phòng Vật tƣ Thiết bị Y tế, Phòng Tổ chức cán bộ, Viện
Huyết học Truyền máu Trung ƣơng, đã cho tôi tham dự khóa học này. Hơn
hết tôi xin cảm ơn Giáo sƣ Anh hùng lao động Nguyễn Anh Trí Viện trƣởng
Viện Huyết học Truyền máu Trung ƣơng đã tạo động lực và tinh thần say mê
khoa học để tôi có đƣợc ý tƣởng tốt tạo ra đƣợc sản phẩm có thể đƣa vào ứng
dụng hữu ích cho ngành Huyết học Truyền máu.
Sau cùng tôi xin cảm gia đình tôi, bạn bè và các bạn đồng nghiệp đã
động viên giúp đỡ tạo điều kiện cho về thời gian, cũng nhƣ các ý kiến đóng
góp quý báu để tôi hoàn thành khóa cao học này.

3


LỜI CAM ĐOAN
Ngoài sự giúpđỡ và hƣớng dẫn của giảng viên TS. Nguyễn Phan Kiên, luận văn này
là sản phẩm của quá trình tìm tòi, nghiên cứu của tác giả về các vấn đề đƣợc đặt ra
trong luận văn. Mọi số liệu, quan điểm, kết cấu cơ khí, thiết kế mạch, phân tích,
đánh giá, kết luận của các tài liệu và các nhà nghiên cứu khác đƣợc trích dẫn theo
đúng quy định. Vì vậy, tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu thiết kế
chế tạo máy lắc máu kèm cân là công trình nghiên cứu của riêng mình.
Hà nội, tháng 08 năm 2014
Tác giả

Cù Tiến Dũng

4


MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1. Một quy trình sản xuất chế phẩm máu tại Viện huyết học ............. 13
Hình 1. 2. Nhu cầu máu cho điều trị củaViệt nam ........................................... 15
Hình 2. 1. Model MEDDA9802 - LM .............................................................. 17
Hình 2. 2. Delcon Hemomix 2 .......................................................................... 17
Hình 2. 3. Model Hemolight Plus .................................................................... 18
Hình 2. 4. Model Biomixer 330 ........................................................................ 18
Hình 3. 1. Quy trình giảm thiểu sai số đối với phƣơng pháp dừng lắc và cân 22
Hình 3. 2. Sơ đồ khối ........................................................................................ 25
Hình 3. 3. Khởi tạo cho LCD Nokia 5110 ....................................................... 31
Hình 3. 4. Mạch nguyên lý khối hiển thị LCD ................................................. 32

Hình 3. 5. Cơ cấu cam ...................................................................................... 33
Hình 3. 6. Cơ cấu lệch trục .............................................................................. 33
Hình 3. 7. Cách lắp động cơ với kết cấu lắc .................................................... 34
Hình 3. 8. Nguyên lý của encoder .................................................................... 35
Hình 3. 9. Cảm biến Hall ................................................................................. 36
Hình 3. 10. Vị trí lắp cảm biến Hall ................................................................. 36
Hình 3. 11. Mạch và vị trí lắp mạch của cảm biến Hall .................................. 37
Hình 3. 12. Cấu trúc ......................................................................................... 38
Hình 3. 13. Nguyên lý chặn sử dụng động cơ RC ........................................... 39
Hình 3. 14. Kết cấu khối van kẹp ..................................................................... 39
Hình 3. 15. Mạch nguyên lý điều khiển động cơ và van kẹp .......................... 40
Hình 3. 16. Nguyên lý đo sử dụng cảm biến áp suất ....................................... 41
Hình 3. 17. Một số lọai Loadcell thông dụng .................................................. 43
Hình 3. 18. Cấu tạo của Loadcell .................................................................... 44
Hình 3. 19. Loadcell dạng uốn trong thực tế. .................................................. 47
Hình 3. 20. CS5530 kết nối với nguồn ............................................................. 47
Hình 3. 21. Cấu tạo bên trong của CS5530 ..................................................... 48
5


Hình 3. 22. Sơ đồ của khối khuếch đại trong CS5530 ..................................... 49
Hình 3. 23. Mạch nguyên lý khối loadcell ....................................................... 50
Hình 3. 24. ATMEGA 32 .................................................................................. 51
Hình 3. 25. Sơ đồ chân vi

điều khiển ATMEGA32. ...................................... 53

Hình 3. 26. Kết cấu bên trong vi xử lý ............................................................. 54
Hình 3. 27. Sơ đồ cấu trúc vi điều khiển Atmega16 ........................................ 54
Hình 3. 28. Mạch nguyên lý khối vi điều khiển Atmega8 ................................ 56

Hình 3. 29. Mạch nguyên lý khối vi điều khiển Atmega32 .............................. 57
Hình 3. 30. Lƣu đồ thuật toán điều khiển ........................................................ 58
Hình 3. 31. Sơ đồ khối khối nguồn .................................................................. 59
Hình 3. 32. LM2596 ......................................................................................... 60
Hình 3. 33. Sơ đồ cấu tạo của LM2596 ........................................................... 60
Hình 3. 34. Sơ đồ nguyên lý của LM2596 ........................................................ 61
Hình 3. 35. LM7806 ......................................................................................... 62
Hình 3. 36. Mạch nguyên lý khối nguồn .......................................................... 63
Hình 3. 37. Bản vẽ thiết kế chi tiết vỏ máy...................................................... 64
Hình 4. 1. Nguyên lý tổng hợp ......................................................................... 65
Hình 4. 2. Mạch in hoàn thiện .......................................................................... 66
Hình 4. 3. Mạch in sản phẩm ........................................................................... 66
Hình 4. 4. Sản phẩm hoàn thiện cuối cùng ..................................................... 67
Hình 4. 5. Thí nghiệm thực nghiệm kết quả đo ............................................... 69
Phụ lục 1. Phần mềm proteus........................................................................... 72
Phụ lục 2 Phần mềm altium ............................................................................. 73
Phụ lục 3. Phần mềm Code vision AVR ........................................................... 74
Phụ lục 4 . Phần mềm IC Prog......................................................................... 75

6


DANH MỤC VIẾT TẮT
Tên đầy đủ

STT

Tên viết tắt

1

A

2

AC

3

ADC

Analog digital convert

4

ALU

Arithmetic and logic unit

5

ASCII

6

AVR

7

C

8

CPU

9

DC

10

DRAM

11

EEPROM

12

EN

Enable

13

GND

Ground

14

I/O

Inpu/output

15

I2C

Inter-Intergrated Circuit

16

IEEE

17

INVDK

18

JTAG

19

K

20

LCD

Liquid Crystal Display

21

LED

Light Emitting Diode

22

MHZ

Megahertz

23

Ms

Mili second

24

NTC

25

OUTVDK

Ampe

Alternating current

American Standard Code for Information Interchange
Advanced Virtual RISC
Celsius
Central Processing Unit
Direct current
Dynamic RAM
Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

Institute of Electrical and Electronics Engineers
Đầu vào vi điều khiển
Joint Test Action Group
Kilo

National Telecommunications Conference
Đầu ra vi điều khiển

7


26

PCB

Printed circuit board

27

PD1

PortD 1

28

PIC

Programmable Intelligent Computer

29

PWM

Pulse-width modulation

30

R/W

Read/Write

31

RAM

Random Access Memory

32

RISC

Reduced Instructions Set Computer

33

ROM

Read-only memory

34

RS

35

RTD

Regional Transportation District

36

SPI

Serial Peripheral Interface

37

UART

38

V

39

VCC

40

W

41

WHO

Register Select

Universal asinchonus Receiver Transmitter
Volt
Voltage Controlled Clock
Watt
Tổ chức y tế thế giới

8


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học công nghệ, Ngành Huyết học
Truyền máu Việt nam ngày càng phát triển, trong đó viện Huyết học Truyền máu

Trung ƣơng đƣợc nhà Đảng và nhà nƣớc giao cho chức năng chức năng khám bệnh,
chữa bệnh chuyên khoa, sản xuất chế phẩm máu, thực hiện việc thu gom, sàng lọc,
cung cấp máu và các sản phẩm máu, nghiên cứu khoa học, đào tạo, hƣớng dẫn, chỉ
đạo, kiểm tra về chuyên môn nghiệp vụ đối với hệ thống Huyết học - Truyền máu
trong phạm vi cả nƣớc, thực hiện hợp tác quốc tế trong lĩnh vực Huyết học - Truyền
máu cũng lớn mạnh không ngừng.
Nhận thức đƣợc tầm quan trọng của quá trình truyền máu, Thủ tƣớng chính
phủ đã ra Quyết định số 198/2001/QĐ-TTG về việc phê duyệt Chƣơng trình an toàn
truyền máu trong đó có các yêu cầu về xây dựng các tiêu chuẩn và quy trình truyền
máu quốc gia cũng nhƣ thành lập các trung tâm truyền máu quốc gia nhằm đảm bảo
chiết tách các chế phẩm máu trong quá trình phục vụ thăm khám và chữa trị bệnh
cho nhân dân.
Với các yêu cầu trên có thể thấy, việc đảm bảo quy trình sản xuất chế phẩm
máu mang tính quyết định trong việc đảm báo chất lƣợng máu phục vụ việc khám
chữa bệnh trong đó có vai trò của các thiết bị phục vụ nghiên cứu và sản xuất chế
phẩm máu.
Cho tới hiện nay, các thiết bị phục vụ cho nghiên cứu và sản xuất chiết tách
và lƣu trữ các sản phẩm máu cũng ngày càng hiện đại và chính xác. Các thiết bị này
phần lớn đều nhập từ nƣớc ngoài và với giá thành thƣờng rất cao. Trong khi đó, với
mục tiêu ƣu tiên trong việc ứng dụng KHCN của Việt Nam vào trong việc sản xuất
và nội địa hóa các sản phẩm đã đƣợc Đảng và Nhà nƣớc nhắc đến nhiều trong các
nghị quyết đã ra những năm gần đây nhƣng số lƣợng sản phẩm đƣợc đƣa vào ứng
dụng trong y tế là chƣa nhiều.
Chính vì thế, trong luận văn này chúng tôi đề xuất nghiên cứu chế tạo sản
xuất máy lắc máu kèm cân một thiết bị quan trọng trong dây truyền sản xuất và
9


chiết tách các thành phần máu nhằm góp phần chủ động trong việc tạo ra các sản
phẩm ứng dụng trong lĩnh vực y tế, chuẩn bị cho việc đáp ứng yêu cầu phát triển

của ngành y tế nói chúng và Viện huyết học nói riêng.
2. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu:
- Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy lắc
máu kèm cân có tính năng kỹ thuật tƣơng đƣơng với các máy đƣợc nhập khẩu hiện
có tại bệnh viện, nhƣng chi phí giá thành sản sản xuất và thấp hơn nhiều so với máy
nhập khẩu.
- Đối tượng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn là thiết bị máy lắc máukèm cân, đƣa ra
các thông số kỹ thuật,tính năng,tác dụng của máy lắc máu nhập khẩu hiện đang sử
dụng tại Viện Huyết Học Truyền Máu Trung Ƣơng, từ đó lên phƣơng án nghiên
cứu,thiết kế và chế tạo thiết bị có tính năng tƣơng đƣơng phù hợp với thiết bị nhập
khẩu và các tiêu chuẩn của ngành Truyền máu
- Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu tổng quan về các máy lắc máu kèm cân hiện đang đƣợc sử dụng
tại Viện Huyết Học Truyền Máu Trung Ƣơng cũng nhƣ các thiết bị hiện có trên thị
trƣờng, đánh giá, phân tích để chọn lựa giải pháp kỹ thuật phù hợp với bài toán kinh
tế đặt ra nhằm đảm bảo thiết bị nghiên cứu sản xuất ra đáp ứng đƣợc yêu cầu thị
trƣờng về mặt giá cả cũng nhƣ các chỉ tiêu kỹ thuật.
Nghiên cứu, ứng dụng KHCN vào trong quá trình thiết kế sản phẩm nhằm
đảm bảo tính khoa học cũng nhƣ tính chính xác của sản phẩm.
3. Tóm tắt cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả:
Nội dung chính của luận văn là nghiên cứu, đánh giá tính năng kỹ thuật của
một số dòng máy lắc máu kèm cân nhập khẩu đang đƣợc sử dụng tại Viện Huyết
Học Truyền Máu Trung Ƣơng.Từ đó đƣa ra phƣơng án thiết kế chế tạo thiết bị sử
dụng vi điều khiển Atemaga32 để điều khiển cơ cấu lắc, kiểm soát lƣợng máu lấy
đƣợc và hiển thị lên trên màn hình LCD. Kết quả nghiên cứu cuối cùng của đề tài là
10

một sản phẩm có khả năng ứng dụng thực tế, có độ chính xác tƣơng đƣơng thiết bị
ngoại nhập về chức năng, đồng thời đảm bảo yêu cầu thực tiễn trong ứng dụng cho
ngành Huyết học Truyền máu Việt nam.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Phân tích các mô hình sản phẩm sẵn có trên thực tế đối chiếu với nhu cầu sử
dụng tại Việt nam từ đó lực chọn bộ thông số kỹ thuật phù hợp và tiến hành thiết kế
mô hình thử nghiệm. Chỉ tiêu chất lƣợng của máy sẽ đƣợc xác định thông qua các
phép đo lƣờng thí nghiệm.

11


CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Vai trò lắc máu và định lƣợng lƣợng máu lấy từ ngƣời cho máu
1.1.1 Các thành phần chính của máu:
Máu gồm hai nhóm thành phần chính: Các tế bào và các yếu tố thể dịch.
Yếu tố tế bào
1. Hồng cầu chịu trách nhiệm vận chuyển O2 và CO2, tế bào hồng cầu
có hình đĩa, 2 mặt lõm.
Tỷ trọng trung bình của Hồng cầu 1,100g/ml
Thể tích trung bình Hồng cầu 87 x 10-15lít
2. Bạch cầu là các tế bào có nhân, không mầu, có chứa chức năng bảo vệ
cơ thể chống lại các vi sinh vật xâm nhập cơ thể.
a. Tế bào thực bào ăn các tổ chức bị bệnh hoặc các vật lạ, tế bào thực
bào có thể nhận diện bằng phƣơng pháp nhuộm hạt (bạch cầu hạt trung tính,
ƣa acid, ƣa bazơ) hoặc đặc trƣng về nhân: monocyte.
b. Tế bào miễn dịch liên quan đến các phản ứng miễn dịch thực thể cũng
nhƣ phản ứng miễn dịch qua trung gian tế bào.
2. Tiểu cầu: là các mảnh bào tƣơng hình đĩa không nhân. Tiểu cầu đƣợc
phóng thích vào tuần hoàn để ngăn chặn các lỗ rò rỉ hoặc chảy máu

do các thƣơng tổn.
Tỷ trọng trung bình Tiểu cầu 1,058g/ml
Thể tích trung bình Tiểu cầu 16 x 10-15lit
Các yếu tố thể dịch
Huyết tƣơng là phần dịch trong máu mà các yếu tố tế bào đƣợc truyền
dịch và lƣu hành khắp cơ thể, gồm 3 thành phần chính: Nƣớc, chất điện giải
protein, các chất chống đông máu, ….

12


1.1.2 Chu trình thu gom, sản xuất chế phẩm máu và các thiết bị trong chu
trình:
Ngày nay trong truyền máu hiện đại ngƣời ta không truyền máu toàn phần
nữa mà truyền máu từng phần cần gì truyền nấy. Do vậy máu thu nhận đƣợc từ
ngƣời cho phải đƣợc chiết tách và sản xuất ra các thành phần riêng biệt nhằm đáp
ứng nhu cầu điều trị. Máu thu nhận đƣợc sản xuất và chiết tách ra các thành phần
riêng biệt trong 24 giờ hoặc ngắn hơn tùy theo từng thành phần máu kể từ khi máu
đƣợc lấy ra khỏi ngƣời cho máu.Các thành phần máu đƣợc chiết tách sản xuất ra
từng thành phần riêng biệt dựa trên sự khác nhau về tính chất vật lý của chúng
(trọng lƣợng, sự kết tủa trong những điều kiện nhiệt độ nhất định,….).
Với quy trình sản xuất chế phẩm máu hiện nay, các túi máu sau khi đƣợc lấy
sẽ đƣợc đƣa vào máy ly tâm để phân lớp các thành phần máu.Có thế nói, song hành
với một lịch sử phát triển khá lâu đời của ngành truyên máu thế giới, viện Huyết
học Truyền máu Trung ƣơng cũng đã có đƣợc nhiều thành tựu đáng khích lệ trong

Hình 1. 1. Một quy trình sản xuất chế phẩm máu tại Viện huyết học
suốt quá trình hình thành và phát triển. Để đạt đƣợc điều đó, quy trình sản xuất chế
phẩm máu của Viện cũng đã đƣợc hoàn thiện một cách đầy đủ nhằm đảm bảo chất
lƣợng của quá trình chăm sóc và điều trị bệnh.

Trong hình trên, có thể thấy, quy trình lấy máu từ ngƣời hiến tặng là việc đầu
tiên thực hiện trong chuỗi sản xuất chế phẩm máu. Việc cân máu, xác định chính
13


xác lƣợng máu đƣợc lấy sẽ liên quan trực tiếp tới chất lƣợng các sản phẩm chiết
tách và các thành phần máu tƣơng ứng. Khi ly tâm để phân lớp các thành phần máu
đòi hỏi độ cân bằng tuyệt đối, do đó nếu cân chính xác đƣợc khối lƣợng máu lấy
ngay từ ban đầu sẽ làm giảm thiểu việc cân thăng bằng trƣớc khi đƣa máu vào ly
tâm.

1.1.3. Các vấn đề đặt ra khi thu nhận máu từ người cho:
- Đo lƣờng chính xác thể tích máu thu nhận.
- Ngừng chính xác khi lƣợng máu đã thu nhận đủ.
- Kiểm soát dòng chảy của máu từ ngƣời cho.
- Trộn đều các thành phần máu và chất chống đông không để máu đông và tiểu cầu
ngƣng kết.

1.2. Phƣơng pháp giải quyết:
1.2.1. Phương pháp đo lường và trộn tách rời:
Dùng một cân trọng lƣợng máu riêng biệt và lắc máu bằng tay. Phƣơng pháp
này gây cho nhân viên y tế rất nhiều khó khăn nhân viên y tế phải theo dõi liên tục,
thời gian thu nhận máu từ ngƣời cho chậm, sai số về thể tích máu thu nhận lớn, khó
kiểm soát đƣợc dòng máu chảy từ ngƣời cho…

1.2.2Kết hợp trộn đều và định lượng:
Việc kết hợp trộn đều và định lƣợng trên cùng một thiết bị sẽ giải quyết đƣợc
toàn bộ các khó khăn của phƣơng pháp trên, sự kết hợp này sẽ giải quyết đƣợc tất cả
các vấn đề đƣợc đặt ra.

1.3.

Nhu cầu máu cho điều trị tại Việt nam

Nhu cầu sử dụng máu trong cấp cứu và điều trị rất lớn, theo WHO thì cần
phải có 2% dân số của một nƣớc cho máu 1 lần/năm để đáp ứng nhu cầu máu của
quốc gia, trong khi đó tỷ lệ này tại Việt nam hiện tại mới có khoảng 1% tƣơng
đƣơng với 900.000 lƣợt ngƣời. Máu còn thiếu rất nhiều để đáp ứng yêu cầu điều trị,
nguyên nhân gây ra thiếu máu để điều trị phần lớn do nhận thức của ngƣời dân còn
hạn hẹp dẫn tới thiếu nguồn ngƣời cho máu.

14


Hình 1. 2. Nhu cầu máu cho điều trị củaViệt nam

Hình 2.3 Ảnh hiến máu tại bộ giao thông vận tải năm
2014(nguồn website bộ giao thông vận tải )
Năm 2013 Viện Huyết học Truyền máu Trung ƣơng thu nhận đƣợc 180.000
đơn vị máu (180.000 lƣợt ngƣời tham gia hiến máu), có ngày thu nhận đƣợc 7000
đơn vị máu tại lễ hội hiến máu Xuân hồng.
Với số lƣợng đơn vị máu thu gom đƣợc tại Việt nam càng ngày càng tăng và
để rút ngắn thời gian sản xuất chiết tách các thành phần máu, đảm bảo chất lƣợng
của chế phẩm máu thì lắc và cân đo đƣợc chính xác lƣợng máu lấy ban đầu ban đầu
15


là rất quan trọng. Hiện tại Ngành Huyết học Truyền máu nói chung Viện Huyết học
Truyền máu nói riêng vẫn còn đang sử dụng khá lớn các cân máu bằng các cân thô
sơ độ chính xác không cao (cân đĩa 1kg).

Với số lƣợng máu thu nhận cho điều trị ngày càng tăng, thì số lƣợng các thiết
bị cho ngành truyền máu cũng tăng theo, trong nhóm các thiết bị nêu trên có rất
nhiều thiết bị có thể chế tạo và sản xuất đƣợc tại Việt nam trong điều kiện nghiên
cứu và công nghệ của nƣớc ta hiện nay. Ví dụ nhƣ : Máy lắc máu kèm cân, Bể ổn
nhiệt +40C, Tủ lạnh lƣu trữ máu, .....các dụng cụ phụ trợ cho quá trình lấy máu và
bảo quản máu nhƣ Ghế cho ngƣời lấy máu, thùng đựng máu khi vân chuyển máu từ
nơi này đến nơi khác,.....
Chính vì thế, việc cần thiết chế tạo một thiết bịgiá thành hạ cụ thể trong luận
văn này là Máy lắc máu kèm cân, có độ chính xác cao để đáp ứng yêu cầu sản xuất
chế phẩm máu quốc gia hiện đang là một vấn đề đƣợc quan tâm hàng đầu đối với
ngành y tế Việt nam nói chung và ngành huyết học nói riêng.

16


CHƢƠNG 2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÁY LẮC
MÁU KÈM CÂN
2.1 Giới thiệu một số máy lắc máu kèm cân hiện nay
Tại Việt Nam, đa số các máy lắc máu điện tử kèm cân đƣợc nhập khẩu. Một
số doanh nghiệp trong nƣớc đã chế tạo đƣợc máy này, nhƣng vẫn chƣa phổ biến
nhiều trên thị trƣờng. Dƣới đây là bảng tổng hợp một số loại máy lắc máu điện tử
kèm cân trên thị trƣờng Việt Nam:
STT
Tên máy
Nhà cung cấp
1
Máy lắc với túi máu (Model: MEDDA9802 - Công ty TNHH MTV
LM) (Việt Nam)
Viettronics Medda

Hình 2. 1. Model MEDDA9802 - LM

3

4

Máy lắc túi máu Delcon Hemomix 2 (Ý)

Hình 2. 2. Delcon Hemomix 2
Máy lắc túi máu Hemolight Plus

17

- Công ty Cổ phần Khoa học
kỹ thuật Hà Linh
- Siêu thị Điện máy online
VMART

Công ty TNHH Thiết bị y tế
Thu Thủy


Hình 2. 3. Model Hemolight Plus
5

Máy cân lắc túi máu, Biomixer Công ty TNHH Thiết bị y tế
330,LJUNGBERG & KÖGEL AB,Thụy điển Thu Thủy

Hình 2. 4. Model Biomixer 330
Thông qua quá trình sử dụng thực tế, có thể chỉ ra đƣợc một vài điểm khác biệt của

các dòng máy lắc máu kèm cân nhƣ sau:
-

-

Đối với các dòng máy của nƣớc ngoài:
o Ƣu điểm: Chất lƣợng tốt, độ bền cao
o Nhƣợc điểm: Giá thành cao, khả năng bảo dƣỡng gần nhƣ không có
Đối với các dòng máy đã đƣợc sản xuất tại việt nam
o Ƣu điểm: Giá thành hợp lý, bả dƣỡng và sửa chữa dễ dàng
o Nhƣợc điểm: Độ thẩm mĩ chƣa đƣợc cao

2.2 Giới thiệu một số thiết bị đặc trƣng
Để hiểu rõ hơn, trong phần này sẽ giới thiệu về 2 dòng máy đặc trƣng trên thị
trƣờng hiện nay để làm cơ sở tham khảo, trong đó bao gồm:
18


-

Máy lắc máu không kèm cân Model MEDDA9802 – LM do Việt Nam sản
xuất
Máy lắc máu kèm cân Model HEMOMIX 2 do Ý sản xuất.

2.2.1 Model MEDDA9802 – LM – Việt Nam
Đây là máy lắc máu do Công ty TNHH MTV Viettronics Medda thiết kế và
sản xuất trên ý tƣởng của Viện Huyết học Truyền máu Trung ƣơng vào khoảng năm
1997, 1998.
Do trình độ tiếp cận về khoa học công nghệ thời điểm đó nên có cấu tạo đơn giản và
nhanh hỏng cụ thể:

- Phần lắc máu: chuyển đổi từ chuyển động tròn sang chuyển động ngang qua hệ
thống trục khuỷu do cộng nghệ về chế tạo cơ khi không tốt nên rất hay hỏng phần
này.
- Phần kiểm soát thể tích máu: dùng phƣơng pháp kiểm soát độ dầy túi máu bằng
phƣơng pháp quang học với các thể tích khác nhau nên độ chính xác không cao, phụ
thuộc rất nhiều vào các yếu tố nhƣ vị trí đặt túi máu, … chính điều này làm cho khi
sử dụng các túi máu 4 thì gây thêm khó khăn cho ngƣời sử dụng.
Hiện nay máy lắc máu này gần nhƣ không còn đƣợc sử dụng nữa.
Một số thông số kỹ thuật chính nhƣ sau:
o
o
o
o
o
o

Dải đo lƣờng: 3 mức 250ml, 350ml, 450ml
Lắc trộn khoảng 30 – 50 vòng phút
Không theo dõi đƣợc dòng máu chảy từ ngƣời cho máu.
Điện áp nguồn: 01 pha x 220VAC 50/60Hz ±10%
Máy lắc máy có chế độ báo vệ khi lấy máu nhƣ còi kêu, kẹp túi máu.
Vỏ máy đƣợc làm bằng thép sơn tĩnh điện

Nhƣ vậy, có thể nói, cho tới thời điểm hiện nay, các thiết bị sản xuất trong nƣớc vẫn
chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tế của công tác thu nhận máu cũng nhƣ các yêu
cầu cao trong quy trình sản xuất chế phẩm máu. Do đó, sản phẩm trong nƣớc làm ra
khó có cơ hội cạnh tranh với các sản phẩm nƣớc ngoài, chƣa tính về giá thành.
Chính vì thế, yêu cầu cấp bách đặt ra trong luận văn là chế tạo thành công máy lắc
máu kèm cân có tính năng kỹ thuật tƣơng đƣơng với thiết bị nƣớc ngoài, giá thành
hạ nhằm đảm bảo khả năng chủ động trong cung cấp trang thiết bị cũng nhƣ đảm

bảo đƣợc mức đầu tƣ hiệu quả đối với các trang thiết bị y tế. Mặt khác, việc làm chủ
công nghệ chế tạo sản phẩm cho phép đơn vị cung cấp sản phẩm trong nƣớc có khả
19


năng hỗ trợ bảo dƣỡng, sửa chữa thiết bị trong trƣờng hợp hỏng hóc và đây cũng là
vấn đề lớn đối với các sản phẩm nƣớc ngoài hiện nay chƣa đáp ứng đƣợc hoặc đáp
ứng chậm hay giá thành sửa chữa còn quá lớn.
2.2.2Model HEMOMIX 2 - Ý
Hemomix 2 là thiết bị lắc và cân điện, nó đƣợc thiết kế để có thể thu nhận máu đƣợc
dễ dàng nhất. Hemomix 2 có thể nhận máu liên tục với chất chống đông trong túi
đựng máu, ngƣời sử dụng có thể thu nhận máu theo thể tích, thời gian và tỉ lệ lƣu
lƣợng trung bình, máy sẽ tiến hành kiểm tra liên tục để đảm bảo cho lƣu lƣợng nằm
trong khoảng giá trị lớn nhất và nhỏ nhất, đồng thời luôn theo dõi điểm kết thúc quá
trình, nằm trong khoảng thời gian đặt và dừng qua trình lại khi thể tích đã đạt đƣợc
(hoặc khi đã vƣợt quá thời gian tối đa). Tuy nhiên ngƣời sử dụng có thể tiếp tục quá
trình nhận máu khi Hemomix 2 dừng lại do vƣợt quá thời gian giới hạn. Quá trình
thu nhận máu sẽ đƣợc quản lý bằng chƣơng trình trên vi điều khiển. Khi thể tích thu
nhận máu đạt tới, van kẹp sẽ tự động đóng lại, kẹp chặt ống và ngƣời sử dụng đƣợc
cảnh báo với báo động âm thanh và hình ảnh.
Một số thông số kỹ thuật của Hemomix 2
Dải cân đo 10 đến 990 ml sai số ≤±3 ml hoặc gram
Kiểu lắc trộn 3D
Cảnh báo khi lƣu lƣợng dòng không đủ hoặc quá cao
Làm việc với dòng điện một pha, điện áp 115/230 VAC hoặc với pin
có thể sạc lại đƣợc.
o Hiển thị thời gian đã trôi qua của quá trình nhận máu
o Hiển thị lƣu lƣợng dòng trung bình và thể tích máu thu nhận đƣợc
o Tín hiệu âm thanh và hình ảnh khi kết thúc quá trình
o Bộ nhớ trong có khả năng lƣu tới 2048 quá trình thu nhận.

o Khay lấy máu chuyển động 3D giúp lắc máu với chất chống đông
Đánh giá
o Ƣu điểm
 Độ chính xác khá cao
 Có đầy đủ các tính năng phục vụ cho quá trình thu nhận máu
o Nhƣợc điểm
 Giá thành khá cao
 Việc bảo dưỡng và sửa chữa gặp khá nhiều khó khăn.
o
o
o
o

-

20


CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ
3.1 Phân tích và xây dựng yêu cầu thiết kế
Để xây dựng yêu cầu thiết kế chế tạo thiết bị, việc đầu tiên đó chính là việc phân
tích các nguyên lý hoạt động của các thiết bị lắc máu kèm cân hiện nay.
3.1.1 Lựa chọn phương pháp kết hợp lắc cân:
Nguyên lý chung của các thiết bị lắc máu kèm cân đƣợc thực hiện bởi 02 nguyên lý
cơ bản:
-

Cân động: Quá trình lắc và cân đƣợc thực hiện liên tục đồng thời.

Với việc cân động, quá trình lắc đƣợc thực hiện liên tục, đồng thời máy sẽ

liên tục thu nhận giá trị cân nặng và sử dụng hệ thống phần mềm thông minh để lựa
chọn đánh giá thời điểm cân đạt độ chính xác. Độ chính xác phép cân buộc phải loại
bỏ các lƣợng dao động nhiễu do máu di chuyển trên khay lắc hoặc bản thân túi máu
di chuyển hay nằm trong hay ngoài trọng tâm khay cân. Tuy nhiên, để làm đƣợc
việc này, buộc phải sử dụng một phần mềm nhúng với khả năng lựa chọn thông
minh và cần phải thực hiện quá trình thống kê tƣơng đối lâu để đạt một cơ sở dữ
liệu đủ lớn và tin cậy, trƣớc khi xây dựng đƣợc hàm cân của hệ thống. Giải pháp
này cũng buộc phải thực hiện cân đối khác nhau đối với cấu trúc cơ khí khác nhau.
-

Dừng lắc và cân: Quá trình cân đƣợc thực hiện trong khoảng ngắt dừng lắc.

Trong khi đó, với phƣơng pháp dừng lắc và cân thì quá trình cân và lắc đƣợc
coi là hai quá trình độc lập. Việc dừng lắc và cân cho phép phép cân đƣợc thực hiện
chính xác. Tuy nhiên, trong phƣơng án này, việc xác định thời gian dừng để cân là
bài toán cần phải thực hiện vì nếu thời gian này không hợp lý sẽ gây ra sai số trong
quá trình cân. Ví dụ thời gian lắc quá lâu mới dừng cân thì có khả năng lƣợng máu
vào túi đã vƣợt quá mức cho phép.
- Nguyên lý lựa chọn thiết kế: So sánh giữa 2 phƣơng pháp trêncó thể thấy
rằng, việc xác định thời gian là tƣơng đối đơn giản so với phƣơng pháp cân động.
Do đó, với thời gian có hạn của luận văn, phương pháp dừng lắc và cân được lựa
chọn để thực hiện thiết kế theo hƣớng đó.

21


Phương pháp dừng lắc và cân
Để phân tích kỹ hơn quá trình dừng lắc và cân, phần dƣới đây chỉ ra các điểm cần
quan tâm trong quá trình dừng lắc và cân, việc lựa chọn thời gian và phƣơng pháp
rút ngắn khoảng sai số bằng quá trình dừng lắc và cân.

Thiết lập
thông số

Cân gần
mức
chính xác

Rút ngắn
thời gian
dừng lắc

Báo hiệu

Bắt đầu
lắc

Dừng cân

Cân đủ

Dừng cân

Kết thúc

Hình 3. 1. Quy trình giảm thiểu sai số đối với phƣơng pháp dừng lắc và cân
Với phƣơng pháp dự kiến trong hình 3.1, có thể thấy, với việc cân đối thời gian lắc
lúc đầu dài và giảm dần thời gian dừng lắc để tăng cƣờng cân nhằm đảm bảo độ
chính xác của phép cân là tƣơng đối khả thi. Do đó, trong luận văn này, việc lựa
chọn phƣơng án này là khả thi cả về mặt thời gian cũng nhƣ về độ chính xác của

thiết bị.
3.1.2 Lựa chọn thông số kỹ thuật
Việc định lƣợng đƣợc chính xác kết hợp lắc trộn đềulƣợng máu lấytừ ngƣời
cho là yếu tố quan trọng của máy lắc máu kèm cân. Theo WHO để không ảnh
hƣởng đến sức khỏe ngƣời cho máu thì số lƣợng máu thu nhận không đƣợc vƣợt
quá 10% tổng thể tích máu cơ thể, cứ 1 Kg cân nặng có từ 70 đến 80ml máu, do đó
số lƣợng máu lấy từ ngƣời cho có 3 mức 250ml, 350ml, 450ml và sai số không quá
1% thể tích máu thu đƣợc.
Thông số lắc trộn đối với máy lắc máu thì không cần kiểm soát chính xác bởi
vì máu lấy ra khỏi cơ thể ngƣời sau 7 phút sẽ ngƣng kết ( đối với ngƣời bình thƣờng
theo phƣơng pháp đo thời gian máu chảy Buke). Từ đó chúng tôi lựa chọn các
thông số này nhƣ sau:
Tải trọng 1000g sai số ± 2g cho toàn dải.
Tần số lắc máu (tốc độ lắc) khoảng 45 lần/phút.

22


Nhƣ tiêu chí đề ra đối với máy lắc máu kèm cân, việc thực hiện thiết kế chế
tạo các thiết bị phải đảm bảo có thông số kỹ thuật tƣơng đƣơng so với thiết bị nƣớc
ngoài. Do đó, phần dƣới đây sẽ thống kê một số đặc điểm chung và yêu cầu thông
số kỹ thuật chung của các thiết bị nƣớc ngoài đang có tại Việt nam để làm cơ sở và
tiêu chuẩn kỹ thuật của thiết bị sẽ đƣợc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo. Đảm bảo
đƣợc các thông số và tiêu chuẩn kỹ thuật này về cơ bản sẽ đáp ứng đƣợc các yêu
cầu về độ chính xác cũng nhƣ đáp ứng đƣợc các yêu cầu ứng dụng trong thực tế của
thiết bị.
Các thông số kỹ thuật lựa chọn cho máy lắc máu của đề tài và so sánh với
thông số kỹ thuật nhƣ sau :
Mức chất lƣợng
Số

TT

Tên sản phẩm và chỉ
tiêu kỹ thuật của sản
phẩm

1
1

Đơn
vị đo

2

Cần đạt

3

Máy lắc máu kèm cân

cái

Dung lƣợng

Gam

4

Trong
nƣớc

Thế giới

Dự
kiến
quy mô
sản
phẩm
tạo ra

5

6

7

Mẫu tƣơng tự (theo
các tiêu chuẩn mới
nhất)

01
1000

450ml

1000

45

30 - 50

3D

Gam
(ml
máu)

0 - 1000

3
mức
250ml,
10ml –
350ml,
990ml
450ml

Độ chính xác cân nặng

Gam

± 2 của
5% tổng
trọng
≤ ± 3ml
thể tích
lƣợng
hoặc g
thu nhận
thực

Công suất tiêu thụ

W

≈ 20

≈ 20

≈ 20

Không

Không

Không

Tần số lắc máu (tốc độ Lần/p
lắc)
hút
Giải cân đo

Nguồn điện dự trữ trong
Giờ
máy

23


Trọng lƣợng

kg

≈6

≈6

≈6

Điện áp sử dụng

220VAC 220VAC
50/60Hz 50/60Hz
(± 10%) (± 10%)

220VAC
50/60Hz
(± 10%)

Thiết bị bảo vệ: Còi, kẹp
máu, đèn

Có

Có

Có

Tính năng báo động, báo
hiệu khi máu chảy chậm,

không chảy máu, không
có khay đựng túi máu…

Có

Không

Có

Ngắt can thiệp dừng lấy
máu

Có

Không

Có

Hiển thị LCD: các thông
số cân hiện thời và cân
kết thúc

Có

Không

Có

Thiết bị phải gọn nhẹ để
có thể dễ dàng vận

chuyển

Có

Có

Có

Đĩa đựng máu

Có

Có

Có

Dây nguồn

Có

Có

Có

Vỏ máy làm bằng thép
sơn tĩnh điện có độ bền
cao.

Có

Có

Có

Phụ kiện đi kèm bao gồm:

Máy lắc máy có chế độ
báo vệ khi lấy máu nhƣ
Có
Có
Có
còi kêu, kẹp túi máu.
Bảng 3. 1. Bảng thông số kỹ thuật của máy dự kiến so với máy nƣớc ngoài

Thiết kế chi tiết
Theo các yêu cầu thiết kế trên, phần dƣới sẽ chỉ ra chi tiết các thiết kế khối riêng
biệt nằm trong sơ đồ khối chung tổng thể của máy. Các thiết kế chi tiết này sẽ đƣợc
sử dụng tổng hợp thành thiết bị nhằm đạt đƣợc các yêu cầu kỹ thuật đã đề ra.
24


3.2. Sơ đồ nguyên lý thiết kế
Đối với các máy lắc máu kèm cân phục vụ việc thu nhận máu từ ngƣời hiến
tặng, việc đầu tiên cần làm đó là ngƣời sử dụng sẽ cài đặt lƣợng máu cần lấy (đơn vị
là ml). Việc cài đặt đƣợc thực hiện nhờ hệ thống bàn phím, các thông số đƣợc hiển
thị lên màn hình LCD.

Hình 3. 2. Sơ đồ khối
Sau khi thiết lập xong các thông số đối với quá trình lấy máu, máy sẽ bắt đầu
chạy mà cụ thể là quá trình lắc đƣợc thực hiện. Quá trình dừng lắc và cân nhƣ đã

đƣợc phân tích ở trên đã đƣợc một số hãng nƣớc ngoài thực hiện và áp dụng. Để
việc cân đƣợc chính xác, máy sẽ lắc 4 vòng, rồi dừng lại cân 1 lần. Chu kỳ lắc
khoảng 1 vòng/s, trong 1 phút máy lắc đƣợc khoảng 45 vòng, thời gian dừng cân
khoảng 1 giây. Lƣợng máu lấy đƣợc sau mỗi cân khoảng 6 đến 7 ml/lần.
Khi lƣợng máu lấy đƣợc gần bằng lƣợng cài đặt (cách khoảng 10 đến 15 ml),
máy sẽ dừng lắc và cân liên tục. Đến khi lƣợng máu lấy đã đủ, máy sẽ báo chuông
để ngƣời sử dụng biết, đồng thời có 1 cơ cấu van kẹp sẽ ngắt dây truyền máu, sau
đó máy sẽ tiếp tục lắc với chu kỳ nhƣ trên.
Nhƣ vậy, với phƣơng pháp dừng lắc và cân sau khi thống kê từ các chỉ tiêu
kỹ thuật của các thiết bị lắc máu tiên tiến đang sử dụng phƣơng pháp này cho thấy
25