Thiết kế thiết bị đo kiểm cường độ sáng của đèn mổ trong phòng mổ phẫu thuật chuyên tim tại bệnh viện tim hà nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Thiết kế thiết bị đo kiểm cường độ sáng
của đèn mổ trong phòng mổ phẫu thuật
chuyên tim tại Bệnh viện Tim Hà Nội

NGUYỄN KHẮC VƯƠNG
Ngành Kỹ thuật Y sinh

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Nguyễn Phan Kiên

Viện:

Điện tử - Viễn thông

HÀ NỘI, 2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Thiết kế thiết bị đo kiểm cường độ sáng
của đèn mổ trong phòng mổ phẫu thuật
chuyên tim tại Bệnh viện Tim Hà Nội

NGUYỄN KHẮC VƯƠNG
Ngành Kỹ thuật Y sinh

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Nguyễn Phan Kiên
Chữ ký của GVHD

Viện:

Điện tử - Viễn thông

HÀ NỘI, 2021


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

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn : Nguyễn Khắc Vương
Đề tài luận văn: Thiết kế thiết bị đo kiểm cường độ sáng của đèn
mổ trong phòng mổ phẫu thuật chuyên tim tại Bệnh viện Tim Hà
Nội
Chuyên ngành: Kỹ thuật y sinh
Mã số SV: CA 190179
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn
xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội
đồng ngày….........................………… với các nội dung sau:

Ngày

tháng năm 2021

Giáo viên hướng dẫn

Tác giả luận văn

TS. Nguyễn Phan Kiên

Nguyễn Khắc Vương
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS. Vũ Duy Hải


LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tôi đã
được Quý Thầy Cô trang bị cho tôi những kiến thức chuyên sâu, giúp tôi
trưởng thành trong học tập và nghiên cứu khoa học. Tôi xin gửi lời biết ơn
sâu sắc đến tất cả Q Thầy Cơ đã tận tình giảng dậy tơi trong suốt thời gian
học tập tại trường.
Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành tới TS. Nguyễn Phan Kiên đã
dành nhiều thời gian hướng dẫn, tận tình chỉ bảo và định hướng cho tơi trong
suốt q trình nghiên cứu và hoàn thành Luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn./.

Hà Nội, ngày

tháng
Tác giả

năm 2021

Nguyễn Khắc Vương


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................... iii
DANH MỤC BIỂU BẢNG ................................................................................. iv
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÈN MỔ TẠI BỆNH VIỆN
TIM HÀ NỘI ........................................................................................................ 1
1.1 Yêu cầu lâm sàng của các bác sĩ với hệ thống đèn mổ ................................... 1
1.2 Một số hệ thống đèn mổ hiện đang sử dụng tại Bệnh viện tim Hà nội ........... 2
1.2.1 Hệ thống đèn mổ Dr. Mach 380 ....................................................... 2
1.2.2 Hệ thống đèn mổ MAQUET SA ........................................................ 3
1.3 Giải pháp- Hệ thống Harmony LED ............................................................... 4
1.4 Thông số kỹ thuật ............................................................................................ 5
1.4.1 Cấu trúc ............................................................................................ 5
1.4.2 Tính năng kĩ thuật ............................................................................ 6
1.4.3 Đặc điểm........................................................................................... 6
1.5 Yêu cầu kiểm định trang thiết bị y tế hiện nay ................................................ 7
1.6 Bàn luận chương và kết luận ........................................................................... 9
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO LƯỜNG ÁNH SÁNG .................. 10
2.1 Các đại lượng đo ánh sáng............................................................................. 10
2.1.1 Cường độ ánh sáng ........................................................................ 10
2.1.2 Quang thông – Luminous Flux ....................................................... 10
2.1.3 Độ chói ........................................................................................... 11
2.1.4 Độ rọi – llluminance ...................................................................... 12
2.1.5 Nhiệt độ màu – Correlated Color Temperature(CCT) .................. 13
2.1.6 Chỉ số hoàn màu – Color Render Index CRI(Ra) .......................... 14
2.1.7 Quang hiệu – Luminous Efficacy ................................................... 15
2.2 Các cách đo thường được sử dụng ................................................................ 15

2.2.1 Sử dụng Photometer ....................................................................... 15
2.2.2 Sử dụng Luxmeter ........................................................................... 17
2.3 Kết luận chương ............................................................................................ 20
i


CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐO ÁNH SÁNG VÀ THỬ
NGHIỆM ĐO VỚI ĐÈN MỔ CHUYÊN TIM TẠI BỆNH VIỆN TIM HÀ NỘI
.............................................................................................................................. 21
3.1 Mô ta sở bộ y tưởng thiết kế ......................................................................... 21
3.2 Thiết kế chi tiết thiết bị đo sáng .................................................................... 21
3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống đo ................................................................... 21
3.2.2 Lựa chọn cảm biến ......................................................................... 22
3.2.3 Khối xử lý ....................................................................................... 25
3.2.4 Khối ghép kênh............................................................................... 29
3.2.5 Sơ đồ mạch tổng quát..................................................................... 31
3.3 Lắp đặt và chạy thử ....................................................................................... 32
3.3.1 Sản phẩm thực tế ............................................................................ 32
3.3.2 Chạy thử tại phòng mổ của bệnh viện tim ..................................... 33
3.4 Bàn luận kết quả và dự kiến các hướng phát triển của luận văn ................... 36
3.4.1 Kết quả thu được sau khi đo .......................................................... 36
3.4.2 Nhận xét ......................................................................................... 38
3.4.3 Đánh giá quá trình thực hiện đề tài ............................................... 38
3.5 Kết luận ......................................................................................................... 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 39

ii


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hệ thống đèn mổ Dr. Mach 380 tại phịng mổ viện Tim ........................ 3
Hình 1.2 Phòng mổ trang bị hệ thống đèn mổ Maquet .......................................... 4
Hình 2.1 Hình ảnh minh họa đo độ chói .............................................................. 12
Hình 2.2 Hình ảnh minh họa đo độ rội ................................................................ 13
Hình 3.1 Sơ đồ khối ............................................................................................. 22
Hình 3.2 Cảm biến đo sáng BH1750 ................................................................... 22
Hình 3.3 Cảm biến temt6000 ............................................................................... 23
Hình 3.4 OPT101 ................................................................................................. 24
Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến ............................................................. 25
Hình 3.6 Arduino UNO R3 .................................................................................. 26
Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý ................................................................... 28
Hình 3.8 IC tương tự 74HC4051.......................................................................... 30
Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý của khối ghép kênh .................................................... 31
Hình 3.10 Sơ đồ mạch in ...................................................................................... 31
Hình 3.11 Mạch 3D .............................................................................................. 32
Hình 3.12 Mạch sau khi hồn thiện ..................................................................... 32
Hình 3.13 Hai bàn tay duỗi thẳng cách mặt thiết bị đo 30 cm ............................. 33
Hình 3.14 Hai bàn tay nắm thẳng cách mặt thiết bị đo 30 cm ............................. 34
Hình 3.15 Hai bàn tay duỗi thẳng cách mặt thiết bị đo 20 cm ............................. 34
Hình 3.16 Hai bàn tay nắm cách mặt thiết bị đo 20 cm ....................................... 35
Hình 3.17 Hai bàn tay duỗi thẳng cách mặt thiết bị đo 10 cm ............................. 35
Hình 3.18 Hai bàn tay duỗi thẳng cách mặt thiết bị đo 5 cm ............................... 36
Hình 3.19 Hai bàn tay nắm cách mặt thiết bị đo 5 cm ......................................... 36

iii


DANH MỤC BIỂU BẢNG

Bảng 1.1 Thông số hệ thống đèn mổ Maquet tại Viện Tim Hà Nội ...................... 4

Bảng 2.1 ví dụ về cường độ sáng của một số nguồn sáng ................................... 10
Bảng 2.2 ví dụ về quang thơng của một số nguồn sáng ...................................... 11
Bảng 2.3 ví dụ về độ chói của một số nguồn sáng............................................... 12
Bảng 2.4 ví dụ về độ rọi của một số nguồn sáng ................................................. 13
Bảng 2.5 ví dụ về nhiệt độ màu của một số nguồn sáng ..................................... 14
Bảng 3.1 Hai bàn tay duỗi thẳng cách mặt thiết bị đo 30 cm .............................. 37
Bảng 3.2 Hai bàn tay nắm cách mạch thiết bị 30 cm .......................................... 37
Bảng 3.3 Hai bàn tay duỗi thẳng cách mạch thiết bị 20 cm ................................ 37
Bảng 3.4 Hai bàn tay nắm cách mặt thiết bị 20 cm ............................................. 37
Bảng 3.5 Hai bàn tay duỗi thẳng cách mặt thiết bị đo 10 cm .............................. 37
Bảng 3.6 Hai bàn tay nắm cách mặt thiết bị đo 10 cm ........................................ 37
Bảng 3.7 Hai bàn tay duỗi thẳng cách mặt thiết bị đo 5 cm ................................ 38
Bảng 3.8 Hai bàn tay nắm cách mặt thiết bị đo 5 cm .......................................... 38

iv


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÈN MỔ TẠI BỆNH VIỆN
TIM HÀ NỘI
Các bác sĩ phẫu thuật hiện nay khơng thích đèn sợi đốt hiện tại trong bệnh
viện của họ: chúng quá nóng, quá vàng và quá mờ. Điều này gây khó khăn rất lớn
cho các bác sĩ khoa ngoại. Hãy tưởng tượng bạn phải dành hàng giờ (và nhiều khi
là hàng chục giờ) tập trung cao độ trong một mơi trường khơng hề dễ chịu: cảm
giác nóng rát cho đèn, ánh sáng vàng khiến khó phân biệt các cấu trúc và mạch
máu trong cơ thể. Rất nhiều bác sĩ đã chia sẻ rằng ánh sáng khơng có chỉ số hoàn
màu tốt gây ra rất nhiều nhầm lẫn và biến chứng trong phẫu thuật. Vì vậy kinh
nghiệm là tuyệt đối quan trọng trong ngoại khoa. Đây là rào cản khá lớn với các
phẫu thuật viên trẻ tuổi khi mới đi từ lý thuyết đến thực tiễn.
Vậy nên, các bác sĩ đang yêu cầu công nghệ LED mới nhất cho các quy trình
của họ. Bệnh viện biết họ cần phải nâng cấp. Họ thậm chí khơng thể nhớ khi nào

đèn hiện tại của họ đã được lắp đặt. Họ đã xem qua công nghệ LED hiện tại trên
thị trường và hơi chống ngợp bởi sự phức tạp. Có cách nào dễ dàng để đáp ứng
các yêu cầu về ánh sáng của bác sĩ phẫu thuật không?
Các kỹ sư đã dành 14 tháng để bàn bạc với các nhà quản lý Trung tâm phẫu thuật
và Chăm sóc cấp tính, bác sĩ phẫu thuật và y tá, để tìm ra nhu cầu quan trọng nhất
của họ đối với ánh sáng phẫu thuật. Các bác sĩ lâm sàng này đã yêu cầu những điều
tương tự: hiệu suất ánh sáng ổn định, mát, cường độ cao, ánh sáng trắng tinh khiết
và chỉ số hoàn màu tốt.
1.1 Yêu cầu lâm sàng của các bác sĩ với hệ thống đèn mổ
Ở đây, chúng ta sẽ chỉ bàn về yêu cầu lâm sàng đối với mổ có xâm lấn; vì lý
do mổ ít xâm lấn và có xâm lấn có khác biệt rất rõ ràng về quy trình, thiết bị cũng
như u cầu. Đối với mổ ít xâm lấn, ta cần các thiết bị khác hỗ trợ như camera nội
soi, các thiết bị sử dụng khi mổ nội soi, các thiết bị X-quang tăng sáng truyền hình,
vv…
Đối với phòng mổ, nhất là phòng mổ xâm lấn, vệ sinh và vô khuẩn, tiệt trùng
là yếu tố tối quan trọng. Điều này đồng nghĩa với việc các thiết bị trên phòng mổ
cũng yêu cầu dễ lau rửa, tháo lắp để vệ sinh và đèn mổ cũng khơng ngoại lệ.
Ngồi ra, khu vực phẫu thuật cần rất nhiều sự hỗ trợ của nhiều người. Vậy
nên bố trí phịng mổ rất được xem trọng. Phịng mổ cần được bố trí gọn gàng và
có thể tối ưu hóa diện tích, khơng để xảy ra rối rắm trong quá trình phẫu thuật,
tránh việc mọi người cản trở lẫn nhau trong quá trình thực hiện phẫu thuật. Các
quy định về chỗ đứng đối với bác sĩ mổ chính, bác sĩ mổ phụ, bác sĩ gây mê, y tá,
vv… rất nghiêm ngặt và vị trí của các màn hình quan sát, monitor cũng vậy. Vì thế
1


nên hệ thống đèn mổ cũng phải được bố trí sao cho phù hợp nhất, mà vẫn kết nối
được với hệ thống mê thở cũng như màn hình quan sát và monitor.
Tiêu chuẩn phòng mổ quy định hệ thống chiếu sáng phịng mổ tn theo tiêu
chuẩn đối với khu vơ trùng là sử dụng ánh sáng nhân tạo. Hệ thống chiếu sáng cần

được phân chia thành chiếu sáng tổng thể và chiếu sáng cục bộ. Chiếu sáng tổng
thể là ánh sáng từ hệ thống đèn âm trần hoặc hệ đèn ở góc. Chiếu sáng cục bộ là
ánh sáng lấy từ đèn mổ (đèn khơng hắt bóng) được bố trí thuận tiện, dễ dàng xoay
chuyển và điều chỉnh tiêu cự sáng và độ sáng. Tổng độ rọi từ các hệ thống chiếu
sáng trong phịng mổ khoảng 300 – 700 lux.
Ngồi ra, đèn mổ còn phải yêu cầu thời gian hoạt động liên tục kéo dài mà
không làm giảm chất lượng nguồn sáng hay ảnh hưởng gì đến mạch điện. Trong
trường hợp mất điện đột ngột, đèn cần hệ thống tự ngắt bảo vệ tránh chập, để khi
có điện lại thì có thể hoạt động bình thường.
Quan trọng hơn hết, các bác sĩ yêu cầu đèn mổ phải cho ánh sáng dịu, hiệu
suất ánh sáng ổn định, mát, cường độ cao, ánh sáng trắng tinh khiết, hạn chế đổ
bóng và chỉ số hoàn màu tốt. Tất cả những yếu tố trên giúp tăng chất lượng của ca
phẫu thuật, giảm đáng kể các biến chứng phẫu thuật do nhầm lẫn gây ra bởi việc
ánh sáng vàng làm thay đổi màu sắc, bóng mờ khiến khó quan sát, ánh sáng gắt và
nóng khiến các bác sĩ mỏi mắt, hay chỉ số hồn màu khơng cao. Đồng thời, nó
cũng góp phần làm giảm áp lực lên các bác sĩ khoa ngoại cũng như cung cấp cho
họ một môi trường làm việc dễ chịu và thoải mái, đáng tin cậy nhất. Một hệ thống
đèn mổ không gây chói lóa và khó chịu kể cả khi ngước lên nhìn màn hình quan
sát và monitor là một hệ thống mà mọi bác sĩ ngoại khoa đều ao ước.
1.2 Một số hệ thống đèn mổ hiện đang sử dụng tại Bệnh viện tim Hà nội
Từ 2014 đến nay, bệnh viện Tim Hà Nội cơ sở 1 có 4 phịng mổ trong đó 3
phịng mổ được trang bị đủ tiêu chuẩn của phòng mổ tim hở với các thiết bị hiện
đại. 01 phòng mổ Hybrib tiêu chuẩn quốc tế. Các hệ thống đèn mổ được trang bị
tại bệnh viện Tim là hệ thống đèn mổ Dr. Mach, Harmony Led, Maquet SA
1.2.1 Hệ thống đèn mổ Dr. Mach 380
Hệ thống đèn mổ treo trần Dr Mach 380 loại bóng sợi đốt có cơng suất 216W
có chức năng điều chỉnh trường chiếu của đèn tự động hoặc bán tự động.

2

Hình 1.1 Hệ thống đèn mổ Dr. Mach 380 tại phịng mổ viện Tim

Thơng số của đèn mổ:

Tính năng

Maquet

Độ sáng tối đa

110.000 Lux

Vùng chiếu sáng

15 – 25cm

Nhiệt độ màu

3600 K

Chỉ số hoàn màu CRI

95

Chỉ số màu R9

95

Tỷ số nhiệt/độ sáng

( mW/m2-lx )

3.6

Tuổi thọ đèn

1000 giờ

1.2.2 Hệ thống đèn mổ MAQUET SA
Hệ thống đèn mổ treo trần theo công nghệ đèn Led, chóa đèn có hình chữ X,
tuổi thọ của bóng đèn Led là 30.000 giờ. Hệ thống này thường sử dụng trong các
phẫu thuật có vùng rộng và sâu như: Phẫu thuật lồng ngực, phẫu thuật chấn thương
chỉnh hình, phẫu thuật tổng qt.
Đèn mổ có chương trình ổn định độ sáng trong thời gian phẫu thuật, có thể chỉnh
độ hội tụ bằng núm xoay gắn ở tâm đèn
3


Hình 1.2 Phịng mổ trang bị hệ thống đèn mổ Maquet

Hệ thống đèn mổ này có các thơng số như sau:
Bảng 1.1 Thông số hệ thống đèn mổ Maquet tại Viện Tim Hà Nội

Tính năng

Maquet

Độ sáng tối đa

140.000 Lux

Vùng chiếu sáng

17 – 26cm

Nhiệt độ màu

3800 K

Chỉ số hoàn màu CRI

95

Chỉ số màu R9

95

Tỷ số nhiệt/độ sáng
( mW/m2-lx )

3.6

Tuổi thọ đèn

30.000 giờ

1.3 Giải pháp- Hệ thống Harmony LED
Hệ thống Harmony LED có thể được cấu hình để thỏa mãn các u cầu khác
nhau, từ việc chẩn đoán đơn giản đến các trung tâm phẫu thuật bệnh nhân ngoại
trú, cũng như các phòng mổ lớn trong các bệnh viện đào tạo lớn. Các cấu hình có

thể gồm một, hai, hoặc ba đầu đèn (trên một trụ); hoặc bốn đầu đèn (trên hai trụ).

4


Hệ thống Harmony LED cũng có thể được sử dụng một cách hiệu quả trong các
phòng khám và điều trị, phịng cấp cứu và phịng săn sóc đặc biệt.
Hệ thống Harmony LED được thiết kế kết hợp với tín hiệu hình ảnh hoặc các
tín hiệu kiểm sốt được truyền thơng qua cáp điện bằng đồng truyền thống hoặc
cáp quang trong nhánh mang monitor (có thể lên đến 4 sợi cáp quang cho monitor
truyền hình)
Bảng điều khiển gắn trên tường cung cấp giao diện người dùng để điều khiển
đầu đèn và camera. Bảng điều khiển gắn trên tường giám sát trạng thái mơ-đun
LED và có thể được sử dụng để kiểm sốt cường độ ánh sáng, cũng như các tính
năng của camera như lấy nét, xoay camera và thu phóng. Ngồi ra, có thể bật và
tắt các đầu đèn và có thể kiểm soát cường độ của chúng bằng cách sử dụng các nút
điều khiển của bác sĩ phẫu thuật ở vị trí thuận tiện trên tay cầm của mỗi đèn pha.
Các điều khiển ánh sáng cho bác sĩ phẫu thuật đã được cấp bằng sáng chế bao gồm
lệnh một chạm để bật tất cả các đầu đèn đồng thời về cài đặt trước đó của chúng.
Đầu đèn cung cấp ánh sáng mát, được kiểm sốt bóng tối. Hệ thống có thể
được đặt hàng với một, hai hoặc ba đầu đèn gắn vào hệ thống treo có khả năng
định vị quay 360° liên tục. Đầu đèn có sẵn trong cả hai kiểu mẫu có thể điều chỉnh
và cố định. Kích thước kiểu chiếu sáng được điều chỉnh bằng cách xoay tay cầm.
Hầu hết các Hệ thống chiếu sáng phẫu thuật Harmony LED có thể được định cấu
hình để bao gồm một hoặc hai cánh tay hỗ trợ màn hình video.
1.4 Thơng số kỹ thuật
1.4.1 Cấu trúc
Mỗi đầu đèn Harmony LED 585 và LED 785 được chế tạo bằng vật liệu bền
chắc và nhẹ. Hệ thống quang học của Harmony LED 585 và LED 785 gồm có một
nguồn sáng sử dụng nhiều diode phát sang, hệ thống phản chiếu nội TIR và các

thấu kính song Harmony Wave. Các module được lắp ráp và định hướng trên vỏ
nhơm bằng máy có độ chính xác cao, mỗi module có 3 (LED 585) hoặc 6 (LED
785) diode phát sáng cùng với hệ thống phản chiếu nội TIR. Tổng số đèn LED trên
một đầu đèn: 84. Các thiết kế tuyệt hảo này tạo ra nguồn sáng lạnh với tuổi thọ vào
khoảng 30.000 giờ
Bộ phản chiếu được phủ một chất lỏng chất hiệu chỉnh màu và tản nhiệt. Một
mắt lưới các bề mặt hội tụ được đúc trên bề mặt của bộ phản chiếu
Các thấu kính sóng được làm bằng polycarbonate và che kín đầu đèn để tránh
bụi xâm nhập

5


1.4.2 Tính năng kĩ thuật
Tính năng kỹ thuật của hệ thống Harmony LED được chỉ ra như sau:
Bảng 1. 1. Tính năng kỹ thuật của Harmony LED

Tính năng

Harmony LED 585

Harmony LED 785

Độ sáng tối đa

160.000 Lux

160.000 Lux

Vùng chiếu sáng

18 – 28cm

22 – 30cm

Nhiệt độ màu

4400 K

4400 K

Chỉ số hoàn màu CRI

97

97

Chỉ số màu R9

96

96

Tỷ số nhiệt/độ sáng
( mW/m2-lx )

3.38

3.15

Tuổi thọ đèn

30.000 giờ

30.000 giờ

1.4.3 Đặc điểm
Kỹ thuật thấu kính sóng (wavelens technology) cho phép điều chỉnh kích
thước vùng chiếu sáng trong khi vẫn giữ được độ chiếu sáng đồng đều. Đầu đèn
cung cấp ánh sáng màu tự nhiên dưới dạng ánh sáng trắng với chỉ số hoàn màu
>97 và nhiệt độ màu 4400 (±300) độ Kelvin, các diode phát sáng (LED ) được
thiết kế để tạo ra ánh sáng trong quang phổ thấy được với rất ít ánh sáng cực tím
và hồng ngoại. Các diode phát sáng cũng làm giảm bớt độ nóng trên khu vực phẫu
thuật giúp tăng độ an toàn cho bệnh nhân và tạo sự thoải mái cho đội ngũ phẫu
thuật.
Độ sáng của đèn Harmony LED 585 và LED 787 có thể điều chỉnh lên đến
160.000 lux (14.800 fc) bằng cách sử dụng nút nhấn trên tay cầm của đầu đèn hoặc
từ bộ kiểm soát trung tâm. Mỗi đầu đèn được điều khiển độ sáng riêng nhưng tất
cả các có thể được tắt đồng thời từ bất kỳ một đầu đèn nào. Phẫu thuật viên có thể
điều chỉnh vùng chiếu sáng của đèn Harmony LED 585 với đường kính thay đổi
từ 178 đến 279mm trong khi mổ bằng cách xoay tay cầm giữa đầu đèn ; trong khi
vùng chiếu sáng của đèn Harmony LED 785 có đường kính thay đồi từ 216mm
đến 305mm. Ngoài ra việc định vị đầu đèn có thể thực hiện bằng cách sử dụng
vịng bao không tiệt trùng chung quanh đầu đèn.

6


Hệ thống treo nhẹ được thiết kế để định vị đầu đèn liên tục, không bị giới hạn
và không bị trơi. Hệ thống treo cũng có thể cho phép định vị đầu đèn ở vị trí thấp

:
 Đầu đèn Harmony LED 585 có thể xuống thấp đến 781mm so với sàn nhà
 Đầu đèn Harmony LED 785 có thể xuống thấp đến 635mm so với sàn nhà
Bộ điều khiển và cung cấp điện cung cấp điện một chiều cho mỗi đầu đèn,
độ sáng mỗi đèn có thể điều chỉnh ở bảy mức độ khác nhau. Bộ điều khiển sử dụng
điện thế một pha 100-240VAC, 50/60Hz , 6 – 3A. Dòng điện rò rỉ thấp hơn 2mA.
1.5 Yêu cầu kiểm định trang thiết bị y tế hiện nay
Trang thiết bị y tế là loại hàng hóa đặc biệt, có ảnh hưởng trực tiếp đến sức
khỏe con người. Tuy nhiên, cơ chế quản lý chất lượng mặt hàng này ở nước ta
chưa chặt chẽ, cần được thực hiện ở đầy đủ các khâu, từ nghiên cứu sản xuất, nhập
khẩu đến khai thác sử dụng.
Trang thiết bị y tế (TTBYT) ngày càng đóng vai trị quan trọng trong chẩn
đốn, điều trị và phịng bệnh; là một yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả, chất
lượng của công tác y tế. TTBYT là một trong ba yếu tố (cùng đội ngũ nhân lực và
thuốc) quyết định hiệu quả, chất lượng của công tác chăm sóc, bảo vệ và nâng cao
sức khỏe nhân dân. Do vậy, để nâng cao chất lượng khám, chữa bệnh, dự phịng,
cần khẩn trương kiện tồn ba yếu tố nêu trên. Nếu như nâng cao chất lượng đội
ngũ nhân lực (bằng đào tạo, bồi dưỡng); quản lý chất lượng thuốc đã có Luật Dược
và cần quy định bổ sung, cập nhật các quy định nếu cần thiết thì TTBYT vẫn cịn
khá nhiều khoảng trống.
Hiện nay, chưa có quy định cụ thể về quản lý chất lượng TTBYT, Bộ Khoa
học và Công nghệ mới quy định một số thiết bị đo nhóm hai sử dụng trong y tế
phải kiểm định về đo lường (bao gồm: Nhiệt kế y học, áp kế, huyết áp kế, máy
điện tim, điện não và quy định về kiểm định an toàn bức xạ). Nghị định 36/NÐCP về quản lý thiết bị y tế và Nghị định 169/NÐ-CP sửa đổi, bổ sung một số điều
của Nghị định 36/NÐ-CP đã bổ sung nội dung kiểm định an toàn và tính năng kỹ
thuật thiết bị y tế, thiết bị y tế loại B,C,D là thiết bị nhóm hai theo quy định của
Luật Chất lượng sản phẩm hàng hóa. Nhiều chuyên gia lĩnh vực này chỉ rõ, theo
Luật Chất lượng sản phẩm hàng hóa, hoạt động kiểm định chất lượng phải dựa
theo Quy chuẩn kỹ thuật tương ứng. Nhưng đến nay, Bộ Y tế chưa xây dựng quy
chuẩn kỹ thuật quốc gia cho thiết bị y tế.

Về nguyên tắc, TTBYT phải được quản lý chất lượng cả ba giai đoạn theo
Công ước quốc tế ASEAN về quản lý Trang thiết bị y tế (AMDD) như sau:

7


- Giai đoạn tiền thị trường (là giai đoạn nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thử
nghiệm, chứng nhận hợp chuẩn hợp quy, thử tiền lâm sàng, thử lâm sàng, hoàn
thiện công nghệ, sản xuất ra sản phẩm TTBYT);
- Giai đoạn thị trường (TTBYT lưu thông trên thị trường);
- Giai đoạn hậu thị trường (giai đoạn đầu tư, mua sắm, khai thác sử dụng
TTBYT tại các đơn vị sử dụng).
Hiện nay, nước ta cũng thực hiện quản lý chất lượng ở cả ba giai đoạn, nhưng
ở mức khác nhau. Giai đoạn tiền thị trường cũng chưa có đơn vị nào tổ chức thử
nghiệm, chứng nhận hợp chuẩn, hợp quy; TTBYT nghiên cứu sản xuất chưa được
đánh giá theo bộ quy tắc thiết yếu (19 quy tắc) trong đó có sáu quy tắc bắt buộc để
bảo đảm tính đặc thù về an tồn và tính năng hoạt động của TTBYT. Ở giai đoạn
thị trường, đã có sự tham gia của Bộ Cơng thương, Tổng cục Hải quan (Bộ Tài
chính) và Bộ Y tế (Bộ Y tế hiện cấp phép nhập khẩu TTBYT theo đơn hàng, chưa
áp dụng số đăng ký lưu hành). Hiện tất cả TTBYT loại B-C-D (nhóm hai theo quy
định tại Nghị định 36-NÐ-CP) chưa được kiểm tra chất lượng hàng hóa nhập khẩu.
Giai đoạn hậu thị trường, hiện mới có sáu loại TTBYT (trong số hơn 10 nghìn
chủng loại TTBYT đang khai thác sử dụng tại các cơ sở y tế) được quy định phải
kiểm định về đo lường và an tồn bức xạ; chưa có quy định về quản lý chất lượng
các loại TTBYT còn lại.
Nghị định 36/NÐ-CP đã ban hành và thống nhất quản lý về TTBYT hài hòa
cơ bản với các quy định của AMDD. Theo đó, TTBYT được chia làm bốn nhóm
theo nguy cơ rủi ro (nhóm A: rủi ro thấp; nhóm B: rủi ro trung bình - thấp; nhóm
C: rủi ro trung bình - cao và nhóm D: rủi ro cao). Mức độ tăng cường quản lý sẽ
tăng lên theo mức độ rủi ro của sản phẩm. Về cơ bản, các TTBYT muốn được lưu

hành trên thị trường cần chứng minh tính an tồn và các nguyên tắc thiết yếu bảo
đảm sự an toàn và tính năng cơ bản. Ðể chứng minh việc phù hợp nguyên tắc thiết
yếu, các thiết bị y tế cần phải đáp ứng các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật tương
ứng hoặc phải chứng minh được tính an tồn, phù hợp qua các hoạt động kiểm tra,
so sánh đánh giá, kiểm nghiệm và thử nghiệm lâm sàng. Ðây là nội dung chính của
hoạt động quản lý chất lượng TTBYT và là khâu quan trọng nhất trong bước quản
lý tiền thị trường sản phẩm TTBYT đồng thời là tiền đề để hậu kiểm. Tại hầu hết
các quốc gia hiện nay, việc đánh giá chất lượng TTBYT để phục vụ công tác quản
lý tiền thị trường do các tổ chức chuyên môn thực hiện. Các tổ chức đánh giá chất
lượng TTBYT đóng vai trò phối hợp cơ quan chức năng qua các hoạt động đánh
giá kỹ thuật và phân loại rủi ro.
Từ phân tích nêu trên, các chuyên gia trong lĩnh vực TTBYT cho rằng cần
sớm hoàn thiện các văn bản quy phạm pháp luật về quản lý chất lượng TTBYT
8


đáp ứng đòi hỏi ngày càng cao của xã hội. Cần quy định rõ hoạt động quản lý chất
lượng trang thiết bị; hoạt động kiểm định kỹ thuật về an tồn và tính năng TTBYT
làm cơ sở cho việc xây dựng hệ thống bảo đảm chất lượng TTBYT đa tầng. Ban
hành danh mục TTBYT cần kiểm định ngay; xây dựng các quy trình kỹ thuật kiểm
định; tổ chức đào tạo nhân lực kiểm định cho hệ thống; giúp Bộ Y tế về chuyên
môn kỹ thuật trong tổ chức đào tạo, đào tạo lại và giám sát kỹ thuật đối với tồn
bộ hệ thống. Trong đó, xây dựng, phát triển hệ thống quản lý chất lượng TTBYT
đa tầng là phù hợp. Ðồng thời, đầu tư xây dựng hệ thống phịng thí nghiệm thử
nghiệm - chứng nhận - kiểm định - giám định kỹ thuật về an tồn và tính năng
TTBYT.
1.6 Bàn luận chương và kết luận
Trước yêu cầu đó, việc cần thiết phải chuẩn bị các phương án nhằm phục vụ
kiểm định, kiểm chuẩn trang thiết bị y tế cho các bệnh viện nói chung là cần thiết.
Bên cạnh đó, các chi phí kiểm định, kiểm chuẩn trang thiết bị y tế thường tương

đối cao, ngốn một phần chi phí khá lớn của các bệnh viện. Để giảm bớt một phần
quan trọng các chi phí, một trong các hướng triển khai là cần chuẩn bị các thiết bị
để kiểm tra, kiểm chuẩn nội bộ trước khi thực hiện các bước thuê khoán kiểm định
độc lập. Đặc biệt, việc theo dõi các trang thiết bị y tế, đảm bảo đủ chất lượng hoạt
động cũng là một yêu cầu cấp thiết. Ví dụ như với hệ thống đèn mổ hiện nay, các
quá trình phẫu thuật vẫn thực hiện nhưng không biết chất lượng đèn có suy giảm
hay khơng mà điều này ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng phẫu thuật. Chính vì
thế, luận văn đề xuất thiết kế một hệ thống đo kiểm ánh sáng phục vụ theo dõi chất
lượng chiếu sáng của hệ thống đèn mổ nhằm phục vụ việc dự đoán sớm, chẩn đoán
sớm sự suy giảm chất lượng của thiết bị để xây dựng các kế hoạch sửa chữa, bảo
dưỡng một cách thuận tiện, đồng thời đảm bảo chất lượng khám chữa bệnh của
bệnh viện.

9


CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO LƯỜNG ÁNH SÁNG
2.1 Các đại lượng đo ánh sáng
2.1.1 Cường độ ánh sáng
Cường độ ánh sáng là đại lượng quang học cơ bản dùng trong việc đo thông
số nguồn sáng, là một trong 7 đơn vị cơ bản của hệ thống đo lường quốc tế. Cường
độ sáng thể hiện mật độ năng lượng phát ra từ một nguồn sáng trong một hướng
cụ thể, hay có thể được định nghĩa là quang thơng theo một hướng nhất định phát
ra trên một đơn vị góc khối ( 1cd = 1 lumen/steradian). Từ tháng 10-1979 CIE đưa
ra định nghĩa mới của candela ( cd) là cường độ ánh sáng theo một phương của
nguồn sáng đơn sắc có bước sóng = 555 nm và có cường độ năng lượng theo
phương này là 1/683 w/steradian.
Để biểu diễn sự phân bố cường độ sáng trong không gian người ta thường sử
dụng hệ tạo độ cực mà gốc là nguồn sáng và đầu mút là các vectơ cường độ sáng.
Trong thực tế, biểu đồ này được biểu diễn trong mặt phẳng hoặc nửa mặt phẳng

bằng cách vẽ đường cong cắt bề mặt này bởi một số mặt phẳng kinh tuyến xác
định. Với các nguồn đối xứng trịn xoay thì chỉ cần cắt bởi một mặt phẳng kinh
tuyến. Các phép đo cường độ sáng phải thực hiện trong phòng đo được thiết kế
chuyên biệt và sử dụng thiết bị đo gọi là goniophotometers.
Bảng 2.1 ví dụ về cường độ sáng của một số nguồn sáng

Nguồn sáng

Cường độ sáng ( cd)

Ngọn nến

0.8cd theo mọi phương

Đèn sợi đốt 40w

35cd theo mọi phương

Đèn halogen

14.800cd theo mọi phương

2.1.2 Quang thông – Luminous Flux
Quang thông là đại lượng trắc quang cho biết công suất bức xạ của chùm ánh
sáng phát ra từ một nguồn sáng, hoặc định nghĩa khác quang thông là thông lượng
ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng theo mọi hướng trong một giây. Đơn vị đo
quang thông là lumen (lm). Để đo quang thông của một nguồn sáng nhân tạo thông
thường người ta sử dụng một thiết bị đo chuyên dụng gọi là Photometric hay cịn
gọi là Integrating sphere.
Quang thơng được sử dụng để đo lượng sáng phát ra bởi một đèn điện, nó

khơng tính theo một hướng phát sáng cụ thể nào và giá trị này thường được ghi
trên các sản phẩm đèn chiếu sáng. Quang thông (đơn vị lumen) là giá trị đo tổng
lượng ánh sáng phát ra từ một đèn. Cường độ sáng (đơn vị candela) là giá trị đo độ
10


sáng của đèn chiếu sáng (cũng như bộ phản xạ) theo một phương nhất định (biểu
thị chùm tia sáng). Nếu một đèn có quang thơng 1 lumen và bộ phản xạ của đèn
(hay cịn gọi chóa tản quang) tập trung ánh sáng đều đặn trong chùm có giá trị góc
khối bằng 1 steradian, thì chùm tia sáng có cường độ sáng bằng 1 candela. Nếu
thay đổi bộ phản xạ để tập trung chùm trong 1/2 steradian thì tia sáng có cường độ
sáng bằng 2 candela. Chùm tia thu được hẹp hơn và sáng hơn, tuy nhiên quang
thơng vẫn có giá trị bằng 1 lumen.
v 

dQv
dt

Trong đó, Qv ( đơn vị lm.s) là tổng năng lượng sáng của một nguồn sáng
Iv 

Trong đó I v là cường độ sáng, và d  

dv
d

dA
ký hiệu góc khối
r2

Bảng 2.2 ví dụ về quang thơng của một số nguồn sáng

Nguồn sáng

Quang Thơng(lm)

Bóng đèn 250W

27.000 lm

Bóng đèn cao áp sodium 400W

47.000 lm

Chipleds Cree

168lm

Chipleds Philips

99lm

2.1.3 Độ chói
Để đặc trưng cho khả năng bức xạ ánh sáng của nguồn hoặc bề mặt phản xạ
gây nên cảm giác chói sáng đối với mắt, người ta đưa ra định nghĩa độ chói là đại
lượng xác định cường độ ánh sáng phát ra trên một đơn vị diện tích của một bề
mặt theo một hướng cụ thể nó ước lượng ánh sáng mà mắt người có thể cảm nhận
và phụ thuộc vào hướng quan sát. Độ chói đóng vai trị cơ bản trong kỹ thuật chiếu
sáng, nó là cơ sở của các khái niệm về tri giác và tiện nghi thị giác. Đơn vị đo độ
chói là candela/m2 (cd/m2).

Độ chói của một điểm xác định của nguồn sáng theo một hướng xác định,
được xác định bởi đạo hàm

11


Hình 2.1 Hình ảnh minh họa đo độ chói
Lv 

d 2v
d  d  cos  

Trong đó,


Lv là độ chói (cd/m)



d 2 v là quang thơng(lm) rời khỏi vùng d  theo bất kỳ hướng nào

bên trong góc d 


d  là vùng (m) của nguồn chứa điểm đã chỉ định



d  là vùng solid angle(sr) chứa hướng được chỉ định

   là angle giữa normal đến bề mặt d  và đặc điểm hướng ied
Bảng 2.3 ví dụ về độ chói của một số nguồn sáng

Độ chói (cd/m2)

Nguồn sáng
Bề mặt mặt trời

165.107 cd/m2

Bề mặt mặt trăng

1500cd/m2

Bầu trời xanh

1500 cd/m2

Bầu trời xám

1000 cd/m2

Giấy trắng khi độ rọi 400 lux

80 cd/m2

2.1.4 Độ rọi – llluminance
Độ rọi là đại lượng đặc trưng cho bề mặt được chiếu sáng, biểu thị mật độ
quang thơng trên bề mặt có diện tích S. Đơn vị đo độ rọi là Lux, một lux là mật độ
quang thông của một nguồn sáng 1 lummen trên diện tích 1 m2 (1 lux = 1 lm/m2).

Khi mặt được chiếu sáng khơng đều độ rọi được tính bằng trung bình đại số của
độ rọi các điểm.

12


Hình 2.2 Hình ảnh minh họa đo độ rội

Khái niệm của độ rọi, ngồi nguồn sáng ra cịn liên quan đến vị trí của mặt
được chiếu sáng sáng. Khi xét nguồn sáng là một điểm O cường độ sáng I bức xạ
tới một mặt nguyên tố dS ở cách O một khoảng R thì độ rọi trên bề mặt nguyên tố
dS sẽ thay đổi với độ nghiêng tương đối của bề mặt (góc giữa pháp tuyến dS và
phương R) và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách R.
Bảng 2.4 ví dụ về độ rọi của một số nguồn sáng

Nguồn sáng

Độ rọi ( lux)

Ngoài trời giữa trưa nắng

100.000 lux

Ngoài trời giữa trưa nhiều mây

10.000 lux

Phòng làm việc

300 ~ 500 lux

Đường phố ban đêm

20~50 lux

2.1.5 Nhiệt độ màu – Correlated Color Temperature(CCT)
Nhiệt độ màu của một nguồn sáng được thể hiện theo thang Kelvin (K) là
biểu hiện màu sắc của ánh sáng do nó phát ra. Tưởng tượng một thanh sắt khi nguội
có màu đen, khi nung đều đến khi nó rực lên ánh sáng da cam, tiếp tục nung nó sẽ
có màu vàng, và tiếp tục nung cho đến khi nó trở nên “nóng trắng”. Tại bất kỳ thời
điểm nào trong q trình nung, chúng ta có thể đo được nhiệt độ của thanh thép
theo độ Kelvin (00C ứng với 273,15K) và gán giá trị đó với màu được tạo ra.
Đối với đèn sợi đốt, nhiệt độ màu chính là nhiệt độ bản thân nó. Đối với đèn
huỳnh quang, đèn phóng điện (nói chung là các loại đèn khơng dùng sợi đốt) thì
nhiệt độ màu chỉ là tượng trưng bằng cách so sánh với nhiệt độ tương ứng của vật
đen tuyệt đối bị nung nóng. Khi nói đến nhiệt độ màu của đèn là người ta có ngay
13


cảm giác đó là nguồn sáng “ấm”, “trung tính” hay là “mát”. Nói chung, nhiệt độ
càng thấp thì nguồn càng ấm, và ngược lại.
Bảng 2.5 ví dụ về nhiệt độ màu của một số nguồn sáng

Nguồn sáng
Đèn huỳnh quang

Nhiệt độ màu
3000K~6200K

Đèn cao áp tại đường cao tốc

4100K

Đèn sợi đốt

2500K

Ngọn nến

1800K

2.1.6 Chỉ số hoàn màu – Color Render Index CRI(Ra)
Chỉ số hồn màu (hay cịn được gọi là: Độ hồn màu; Độ trả màu hoặc Chỉ
số kết xuất màu) là một đại lượng biểu thị về khả năng của một nguồn sáng nhân
tạo so với nguồn sáng lý tưởng hoặc tự nhiên khi so sánh độ trung thực màu sắc
của vật được nguồn sáng chiếu tới. Các nguồn ánh sáng với CRI cao là mong muốn
trong các ứng dụng quan trọng đến màu sắc, ví dụ như bàn trang điểm, shop thời
trang, chăm sóc trẻ sơ sinh, phục hồi nghệ thuật... nên sử dụng nguồn sáng có CRI
càng cao càng tốt.
Chỉ số hoàn màu được ký hiệu là CRI (hoặc Ra), giá trị CRI cao nhất bằng
100, CRI=100 là chỉ số hồn màu của một nguồn sáng đã được chuẩn hóa có ánh
sáng giống hệt như ban ngày. CRI của các nguồn sáng khác sẽ thấp hơn 100, ví dụ
bóng đèn sợi đốt Halogen có CRI~100, bóng đèn huỳnh quang CRI~50, bóng đèn
LED CRI>70 hoặc như CRI của bóng đèn natri áp thấp là có giá trị âm.
Khái niệm chỉ số hoàn màu CRI được bắt đầu đề cập từ năm 1964, về cơ bản chỉ
số đo là kết quả tham chiếu dựa trên sự xuất hiện của tám mảng màu sắc được hiển
thị khi chiếu sáng bởi một nguồn sáng so với những mảng màu sắc tương tự được
hiển thị dưới nguồn ánh sáng tiêu chuẩn (CRI=100). Tuy nhiên, cách đánh giá này
chưa quan tâm đầy đủ đến độ bão hòa màu của nguồn sáng, nghĩa là nếu một hoặc
hai màu hiển thị kém trong khi tất cả các màu khác hiển thị rất tốt thì chỉ số CRI

khơng bị trừ nhiều và vẫn đạt được giá trị cao. Vì vậy, năm 2005 CIE đã đưa ra
một khái niệm mới để khắc phục sự không hiệu quả của CRI và chỉ số mới này
được gọi là Chỉ số chất lượng màu CQS (Color Quality Scale).
CQS (Color Quality Scale) là một thước đo định lượng về khả năng của một nguồn
sáng để tái tạo màu sắc của các vật thể được chiếu sáng bởi nguồn sáng đó. Tương
tự như CRI, giá trị cao nhất của CQS vẫn là 100, tuy nhiên CQS khơng có giá trị
âm, do vậy thang đo của CQS là từ 0 đến 100. CQS được thiết kế sao cho điểm số
của nó được giảm đi nếu một trong hai màu xuất hiện kém ngay cả khi tất cả các
14


màu khác đều được hiển thị tốt, và như vậy cho điểm 0 cho các nguồn sáng khơng
có màu (ví dụ như đèn sodium áp suất thấp).
2.1.7 Quang hiệu – Luminous Efficacy
Quang hiệu (hoặc thường gọi là hiệu suất phát quang) thể hiện đầy đủ khả
năng biến đổi năng lượng mà nguồn sáng tiêu thụ thành quang năng. Quang hiệu
là tỷ số giữa quang thông do nguồn sáng phát ra và công suất điện mà nguồn sáng
tiêu thụ, nghĩa là 1W điện tạo ra được bao nhiêu lumen, đơn vị đo lường quang
hiệu là lm/w.
Thực tế ứng dụng thì nguồn sáng (bóng đèn) ít khi hoạt động được độc lập
mà bắt buộc phải đi kèm cả bộ đèn. Hầu hết các loại nguồn sáng đều cần phải lắp
thêm các thiết bị điện khác mới có thể hoạt động được. Đối với một bộ đèn được
thiết kế để cho phù hợp với u cầu chiếu sáng cụ thể thì ngồi tổn hao của các
thiết bị điện đi kèm này cịn có thêm tổn hao quang thông của nguồn sáng do cấu
trúc buồng quang học, do vấn đề tản nhiệt... của chính bộ đèn đó. Vì vậy ở đây cần
phân biệt rõ quang hiệu của nguồn sáng và quang hiệu của cả bộ đèn.
Thông thường các nhà sản xuất nguồn sáng chỉ công bố quang hiệu của nguồn sáng
đo được trong điều kiện tiêu chuẩn và khơng tính đến tổn hao của các thiết bị điện
đi kèm, còn các nhà sản xuất bộ đèn thì tùy theo chủng loại đèn mà họ có thể cơng
bố hiệu suất phát quang của nguồn sáng, hoặc công bộ hiệu suất phát quang của cả

bộ đèn, hoặc công bố đồng thời cả hai.
2.2 Các cách đo thường được sử dụng
Đo quang là đo lường ánh sáng nhìn thấy về độ sáng cảm nhận được đối với
thị giác của con người. Ánh sáng có thể được đo bằng nhiều cách. Hai trong số các
phương pháp được sử dụng thường xuyên nhất là gồm đo lux hoặc foot-candles.
Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu cách đo sáng lux, dưới đây là 2 loại được dùng phổ
biến nhất trong cách đo lux.
2.2.1 Sử dụng Photometer
Trước khi các yếu tố nhạy cảm với ánh sáng điện tử được phát triển, phép đo
quang được thực hiện bằng cách ước lượng bằng mắt. Quang thông tương đối của
nguồn được so sánh với nguồn tiêu chuẩn. Quang kế được đặt sao cho độ rọi từ
nguồn đang khảo sát bằng với nguồn chuẩn, vì mắt người có thể đánh giá độ rọi
bằng nhau. Sau đó, quang thơng tương đối có thể được tính tốn khi độ rọi giảm
tỷ lệ thuận với bình phương nghịch đảo của khoảng cách. Một ví dụ tiêu chuẩn của
một máy đo quang như vậy bao gồm một mảnh giấy có vết dầu trên đó làm cho
giấy trong suốt hơn một chút. Khi khơng nhìn thấy điểm ở hai bên thì độ rọi từ hai
bên bằng nhau.
15


Một số photometer( quang kế) đo ánh sáng bằng cách đếm các photon riêng
lẻ chứ không phải thông lượng tới. Nguyên tắc hoạt động giống nhau nhưng kết
quả được tính theo đơn vị như photon/cm2 hoặc photon.cm-2.sr-1 chứ không phải
W/cm2 hoặc W.cm -2 · sr -1.
Do bản chất đếm photon riêng lẻ của chúng, các dụng cụ này chỉ giới hạn
trong các quan sát ở nơi bức xạ thấp. Bức xạ bị giới hạn bởi độ phân giải thời gian
của thiết bị điện tử đọc đầu dò liên quan của nó. Với cơng nghệ hiện tại, điều này
nằm trong phạm vi megahertz. Bức xạ tối đa cũng bị giới hạn bởi các thơng số
thơng lượng và độ lợi của chính máy dò.
Phần tử cảm nhận ánh sáng trong các thiết bị đếm photon ở bước sóng NIR,

khả kiến và tia cực tím là một nhân quang để đạt đủ độ nhạy.
Trong viễn thám trong không gian và không gian, các bộ đếm photon như
vậy được sử dụng ở các vùng trên của phổ điện từ như tia X đến tia cực tím xa.
Điều này thường là do cường độ bức xạ thấp hơn của các đối tượng được đo cũng
như khó đo ánh sáng ở năng lượng cao hơn bằng cách sử dụng bản chất giống như
hạt của nó so với bản chất giống như sóng của ánh sáng ở tần số thấp hơn. Ngược
lại, máy đo bức xạ thường được sử dụng để viễn thám từ dải tần số vơ tuyến có thể
nhìn thấy, hồng ngoại. Một số máy đo quang đo ánh sáng bằng cách đếm các
photon riêng lẻ chứ không phải thông lượng tới. Nguyên tắc hoạt động giống nhau
nhưng kết quả được tính theo đơn vị như như photon/cm2 hoặc photon.cm-2.sr-1
chứ không phải W/cm2 hoặc W.cm -2 · sr -1.
Do bản chất đếm photon riêng lẻ của chúng, các dụng cụ này chỉ giới hạn
trong các quan sát ở nơi bức xạ thấp. Bức xạ bị giới hạn bởi độ phân giải thời gian
của thiết bị điện tử đọc đầu dị liên quan của nó. Với công nghệ hiện tại, điều này
nằm trong phạm vi megahertz. Bức xạ tối đa cũng bị giới hạn bởi các thơng số
thơng lượng và độ lợi của chính máy dị.
Phần tử cảm nhận ánh sáng trong các thiết bị đếm photon ở bước sóng NIR,
khả kiến và tia cực tím là một nhân quang để đạt đủ độ nhạy.
Trong viễn thám trong không gian và không gian, các bộ đếm photon như
vậy được sử dụng ở các vùng trên của phổ điện từ như tia X đến tia cực tím xa.
Điều này thường là do cường độ bức xạ thấp hơn của các đối tượng được đo cũng
như khó đo ánh sáng ở năng lượng cao hơn bằng cách sử dụng bản chất giống như
hạt của nó so với bản chất giống như sóng của ánh sáng ở tần số thấp hơn. Ngược
lại, máy đo bức xạ thường được sử dụng để viễn thám từ dải tần số vô tuyến có thể
nhìn thấy, hồng ngoại.

16


Photometer là bất kỳ dụng cụ nào có thể được sử dụng để đo độ rọi hoặc bức

xạ. Những máy đo này thường được sử dụng trong cơng nghiệp vì "photometer"
là một thuật ngữ chung để chỉ "detecting instruments". Hầu hết các photometer
hoạt động bằng cách sử dụng điện trở quang hoặc điốt quang. Chúng hoạt động
bằng cách cho thấy sự thay đổi các đặc tính điện khi tiếp xúc với ánh sáng dễ dàng
phát hiện bằng cách sử dụng dịng điện tử thích hợp.
Photometer là những dụng cụ quang học để đo sự hấp thụ ánh sáng của một
bước sóng nhất định (hoặc một dải bước sóng nhất định) của các chất có màu trong
dung dịch. Từ sự hấp thụ ánh sáng, định luật Bia có thể tính được nồng độ của chất
có màu trong dung dịch. Do ứng dụng rộng rãi cũng như độ tin cậy và mạnh mẽ
của nó, quang kế đã trở thành một trong những cơng cụ chính trong hóa sinh và
hóa học phân tích. Máy đo quang hấp thụ để làm việc trong dung dịch nước hoạt
động trong phạm vi tử ngoại và khả kiến, từ bước sóng khoảng 240 nm đến 750
nm.
Nguyên tắc của photometer là ánh sáng đơn sắc được phép đi qua một vật
chứa (ơ) có cửa sổ phẳng quang học chứa dung dịch. Sau đó, nó đến một máy dị
ánh sáng đo cường độ của ánh sáng so với cường độ sau khi đi qua một ô giống
hệt với cùng một dung mơi nhưng khơng có chất tạo màu. Từ tỉ số giữa các cường
độ ánh sáng, biết khả năng hấp thụ ánh sáng của chất màu (hoặc diện tích tiết diện
phôtôn của các phân tử chất màu ở một bước sóng cho trước), có thể tính được
nồng độ của chất đó. sử dụng định luật Bia.
Có hai loại photomer thường được sử dụng: quang phổ kế
(spectrophotometer) và quang kế bộ lọc (filter photomete). Trong máy quang phổ
người ta dùng bộ đơn sắc (với lăng kính hoặc cách tử) để thu được ánh sáng đơn
sắc có bước sóng xác định. Trong quang kế bộ lọc, bộ lọc quang học được sử dụng
để cung cấp cho ánh sáng đơn sắc. Do đó, máy đo quang phổ có thể dễ dàng được
sử dụng để đo độ hấp thụ ở các bước sóng khác nhau, và chúng cũng có thể được
sử dụng để quét quang phổ của chất hấp thụ. Theo cách này, chúng linh hoạt hơn
so với quang kế bộ lọc, cũng cho độ tinh khiết quang học cao hơn của ánh sáng
phân tích, và do đó chúng được ưu tiên sử dụng cho mục đích nghiên cứu. Quang
kế bộ lọc rẻ hơn, mạnh mẽ và dễ sử dụng hơn và do đó chúng được sử dụng để

phân tích thơng thường. Quang kế cho tấm microtiter là quang kế bộ lọc.
2.2.2 Sử dụng Luxmeter
Luxmeter là một thiết bị dùng để đo lượng ánh sáng. Trong nhiếp ảnh, máy
đo ánh sáng (chính xác hơn là máy đo độ phơi sáng) được sử dụng để xác định độ
phơi sáng thích hợp cho một bức ảnh. Máy đo sẽ bao gồm một máy tính kỹ thuật
17