Thiết kế hệ thống pha dịch lọc đậm đặc tự động dùng trong điều trị thận nhân tạo

là lựa chọn chính trên thực tế hiện nay quả thận nhân tạo. Yêu cầu về nồng độ các chất, các với tỷ lệ ngày càng cao (chiếm hơn 90%). Dịch lọc là một thông số điện giải, độ dẫn điện và áp suất thẩm thấu của trong những loại vật tư tiêu hao không thể thiếu trong quá dịch lọc A, dịch lọc B và dịch tổng hợp được mô tả như trình chạy thận nhân tạo. Trên thực tế, dịch lọc đang được trên bảng 1 [2,3]. sử dụng dưới dạng pha sẵn, đóng thành can từ một số nước phát triển, sau đó vận chuyển cung cấp cho toàn thế Một vấn đề gặp phải tại các bệnh viện khi sử dụng dịch giới. Trong bài báo này, nhóm tác giả đã đề xuất quy trình lọc nhập khẩu là với khối lượng dịch lớn nên các cơ sở pha dịch lọc tự động, từ đó thiết kế một hệ thống pha dịch y tế sẽ bị phụ thuộc vào đơn vị nhập dịch, không chủ lọc đậm đặc để cung cấp dịch lọc tại chỗ cho thiết bị chạy động được lượng dịch cần sử dụng, cần phải có nhiều thận dùng trong điều trị thận nhân tạo. Hệ thống đã thực không gian để lưu trữ dịch nhập. Vì thế càng làm tăng hiện pha và đánh giá cho 2 loại bột dịch lọc khác nhau là các khoản chi phí trong quá trình điều trị cho bệnh bột dịch HDF của Tianjin và bột dịch JH của Jihua (đây là nhân. Một số cơ sở y tế đã thực hiện nhập bột dịch, sau hai loại bột dịch hiện đang được các cơ sở y tế sử dụng để đó pha thủ công tại chỗ để giảm chi phí và giá thành pha bằng tay). Việc đánh giá chất lượng dịch lọc sau pha điều trị. Tuy nhiên, với quy trình pha thủ công này thì thể hiện trên bộ thông số đặc trưng gồm: nồng độ các chất Natri Clorid, Kali Clorid, Calci Clorid, Magnesl Clorid, vấn đề chất lượng cũng như hiệu quả trong vấn đề sử Acid Acetic, Natri Bicabornat; nồng độ các chất điện giải dụng dịch lọc là chưa cao. Một số thiết bị pha dịch của Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-; độ dẫn điện và áp suất thẩm nước ngoài mới chỉ thực hiện pha bột dịch của chính thấu. Kết quả đánh giá cho thấy, các loại dịch lọc sau pha hãng sản xuất mà không pha được cho các loại bột dịch đều đáp ứng những tiêu chuẩn của dịch lọc đậm đặc dùng của hãng khác [4]. Bên cạnh đó, khả năng thay đổi công trong điều trị thận nhân tạo hiện nay. Với kết quả đạt suất của hệ thống để phù hợp với quy mô của từng bệnh được, hệ thống hoàn toàn có thể sử dụng để thực hiện pha viện gặp khó khăn, chưa tối ưu được quy trình pha dịch các loại dịch lọc dùng trong điều trị thận nhân tạo nhằm để giảm thời gian pha và giảm chi phí vận hành. giảm giá thành điều trị, chủ động về nguồn dịch lọc cho các cơ sở y tế, nâng cao khả năng được điều trị cho những BẢNG 1. Hàm lượng các chất trong dịch A, dịch B và dịch tổng hợp bệnh nhân bị suy thận. dùng trong điều trị thận nhân tạo Từ khóa—Thận nhân tạo; dịch lọc loại A; dịch lọc loại Hàm lượng các chất - Natri Clorid: 150-160 g/lit trong dịch A - Kali Clorid: 5-6 g/lit B; dịch lọc tổng hợp; nước tinh khiết RO; nồng độ điện giải; - Calci Clorid: 9-10 g/lit độ dẫn dịch lọc; áp suất thẩm thấu. - Magnesl Clorid: 3-4 g/lit - Acid Acetic: 8-9 g/lit I. GIỚI THIỆU Hàm lượng các chất - Natri Clorid: 30-31 g/lit Theo số liệ u thống kê của Bộ Y tế, với khoảng 10.000 trong dịch dịch B - Natri Bicabornat: 65-66 g/lit bệnh nhân thường xuyên phải điều trị suy thận bằng Nồng độ điện giải sau - Na+: 130-140 mmol/lit khi trộn dịch A, dịch B - K+: ~2 mmol/lit phương pháp chạy thận nhân tạo hiện nay, tần suất điều và nước tinh khiết RO - Ca2+: ~2 mmol/lit trị là 3ca/tuần, mỗi ca cần 10lít dịch lọc đậm đặc thì (dịch lọc tổng hợp cuối - Mg2+: ~0.5-1 mmol/lit trung bình mỗi năm ngành y tế đã sử dụng khoảng cùng dung để điều trị - Cl-: 105-110 mmol/lit 15triệu lít. Trên thực tế tại các bệnh viện, hầu hết lượng cho bệnh nhân) - Độ dẫn: 130-140mEq/l dịch lọc này đều phải nhập khẩu từ nước ngoài dưới - Áp suất thẩm thấu: ~307 mOsm/l dạng đã pha và đóng thành can sẵn, với giá thành trung bình là 15.000đồng/lít. Do vậy, mỗi năm ngành bảo II. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH PHA DỊCH LỌC TỰ ĐỘNG hiểm y tế phải chi khoảng 200 tỷ đồng cho việc nhập Quy trình pha dịch lọc tự động được đề xuất theo mô tả dịch lọc này [1]. tóm tắt như sau: Bột dịch (A hoặc B) sẽ được cho vào Dịch lọc gồm 2 loại là dịch Acetat (dịch A) và dịch bình pha dịch, tùy theo từng loại bột dịch, lượng nước Bicarbonate (dịch B). Khi tiến hành chạy thận nhân tạo, siêu tinh khiết RO sẽ được bơm định lượng vào trong máy lọc thận sẽ trộn dịch A, dịch B và nước tinh khiết bình pha dịch thông qua các van điện tử, bơm định ISBN: 978-604-67-0349-5 317 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) lượng và cảm biến mức nước. Tiếp theo hệ thống khuấy D. Công đoạn bơm dịch ra: sẽ thực hiện hòa tan bột dịch thông qua hệ thống khuấy, Sau khi pha dịch xong, nếu dịch đạt yêu cầu thông qua bơm, van điện tử và cảm biến độ dẫn dịch lọc. Khi bột việc đánh giá độ dẫn trung bình, cùng với tính đồng đều dịch đã tan hết và đồng đều, tùy theo yêu cầu sử dụng, của dịch lọc, để chuyển dịch ra ngoài lúc này van Vb mở dịch lọc sẽ được diệt khuẩn rồi bơm tới các máy chạy trong khoảng thời gian ngắn, đồng thời bơm P3 hoạt thận nhân tạo để tiến hành lọc máu thông qua hệ thống động để hút dịch có nồng độ không đồng đều đẩy ra đèn diệt khuẩn cực tím, các van điện tử và bơm định đường thải. Sau thời gian này thì Vb đóng lại và Va mở lượng. Sơ đồ quy trình pha dịch được mô tả như trên ra, dịch được bơm ra ngoài thông qua bơm P3 và bộ hình 1. Trong đó bao gồm hệ thống 10 van điện tử điều đếm xung 2 hoạt động để định lượng dịch được bơm ra. khiển tự động và 1 van điều khiển bằng tay, 3 bơm định E. Công đoạn rửa máy: lượng (gồm 1 bơm RO, 1 bơm khuấy và 1 bơm dịch ra), Sau mỗi ngày pha dịch, toàn bộ hệ thống sẽ được rửa 2 bộ đếm xung, 2 bộ cảm biến (cảm biến mực nước siêu sạch để tiế p tục sử dụng. Lúc này van V0, V2 mở, đồng âm và cảm biến đo độ dẫn dịch lọc), 1 bộ lọc dịch và 1 thời bơm P1 hoạt động. Nước RO được bơm từ P1 qua đèn diệt khuẩn bằng tia cực tím UV [5,6]. Chi tiết các các van tới vòi phun sương để rửa bình chứa và các công đoạn tự động điều khiển quy trình pha dịch được đường dẫn. Các van V3, V4 mở để nước thải chảy ra mô tả như sau: ngoài. A. Công đoạn bơm nước RO vào và khuấy: F. Công đoạn xả dịch lỗi: Các van V0, V1 mở, đồng thời bơm P1 bơm nước RO Trong trường hợp dịch pha không đạt yêu cầu thông qua vào bình chứa, bộ đếm xung 1 và bộ định lượng nước việc kiểm tra chất lượng dịch (dịch sau pha bị hỏng do siêu âm sẽ hoạt động. V4, V5 mở, đồng thời bơm P2 hoạt bột dịch không đảm bảo, lỗi đổ bột dịch vào bình pha động để tạo dòng khuấy. Các van còn lại đều đóng. của kỹ thuật viên) thì cần phải xả dịch hỏng. Khi đó B. Công đoạn lọc dịch: các van V3, V4 mở, đồng thời bơm P2 hoạt động để bơm Thông qua bộ lọc dịch thì bơm P2 hoạt động, các van dịch thải ra ngoài. V4, V6 mở. Van V0, V1 mở (nếu đang quá trình bơm nước vào) còn nếu không thì đóng. Các van còn lại đều III. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG đóng. Trong trường hợp không cần lọc các V4, V8 mở, A. Thiết kế sơ đồ nguyên lý tổng thể cho hệ thống: van V6 đóng lúc này bơm P2 sẽ bơm bình thường. Từ quy trình pha dịch lọc tự động đề xuất ở trên, nhóm Cảm biến tác giả đã thiết kế hệ thống theo sơ đồ nguyên lý mô tả V siêu âm 2 Đèn UV trên hình 2. Trong đó gồm 3 khối chính gồm: Môđun Nước RO vào Đếm xung 1 điều khiển trung tâm, môđun pha dịch và môđun cấp Bình pha dịch V1 dịch. Bột dịch được đưa vào môđun pha dịch theo định lượng chuẩn của từng nhà sản xuất. Môđun pha dịch V0 Bơm P1 thực hiện chức năng bơm nước siêu tinh khiết RO và chức năng hòa tan đều dịch lọc theo yêu cầu. Tiếp theo, Đếm xung 2 dịch pha sẽ đi qua khâu kiểm soát dịch lọc để hiệu chỉnh lại nồng độ dịch dưới dạng tinh để đưa về môđun cấp Dịch ra Va V5 V8 dịch. Dựa theo yêu cầu từ các máy chạy thận nhân tạo, Bơm P3 V 4 môđun cấp dịch sẽ thực hiện chức năng cấp dịch theo công suất yêu cầu. Dưới đây mô tả chi tiết thiết kế một Vb Bơm P2 số khối chính trong hệ thống. V Thiết bị Đo độ dẫn và 6 HỆ THỐNG PHA chạy thận 1 V3 nhiệt độ dịch MÔĐUN DỊCH ĐẬM ĐẶC Bộ phận lọc dịch ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM Thiết bị chạy thận 2 V7 Dịch thải . Hình 1. Sơ đồ mô tả quy trình pha dịch lọc tự động đề xuất Bột dịch MÔĐUN PHA MÔĐUN KIỂM MÔĐUN CẤP . C. Công đoạn kiểm tra độ dẫn dịch lọc: DỊCH SOÁT DỊCH DỊCH . Khi kiểm tra độ dẫn dịch lọc xem có đạt tiêu chuẩn sau Thiết bị Nước RO pha hay không thì bơm P2 hoạt động, van V7 mở trong chạy thận n HỆ THỐNG khoảng thời gian rất ngắn để cho dịch sau pha tràn vào CẤP NƯỚC SIEU TINH Chú thích: KHIẾT RO khoang đo độ dẫn dịch. Sau đó van V7 đóng lại. Trường Đường điều khiển hợp dịch lọc không đạt yêu cầu cần xả dịch thì van V , 3 Đường dịch V4 mở đồng thời bơm P2 bơm dịch lọc ra ngoài. Các van Hình 2. Sơ đồ nguyên lý tổng thể cho hệ thống pha dịch lọc đậm đặc còn lại đều đóng. tự động. ISBN: 978-604-67-0349-5 318 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) B. Thiết kế khối định lượng nước tinh khiết RO: Theo đó, dịch lọc sẽ được đưa vào ống chứa giữa 2 Việc định lượng nước tinh khiết RO để bơm vào bình cuộn dây. Dòng điện tự cảm ở cuộn dây A được sinh ra pha dịch được thực hiện dựa trên cảm biến siêu âm. Sơ và được truyền đi bởi dòng dịch chảy trực tiếp ngay đồ khối định lượng nước RO được thiết kế như trên phía bên trong nó. Bản thân dịch lọc sẽ là một chất dẫn hình 3. điện. Nhờ đó cuộn dây B sẽ nhận được các tín hiệu điện từ cuộn dây A truyền tới. Các tín hiệu điện này sẽ biểu Bộ đếm thời thị độ dẫn của dịch lọc trong ống chứa và được ký hiệu gian Bộ phát là Sd. Đơn vị đo độ dẫn bằng µS [4,7]. sóng âm Bộ phát D. Thiết kế khối diệt khuẩn sử dụng đèn UV: xung Bộ đệm LPF Khuếch đại Dữ liệu ra Hiệu lực diệt khuẩn của tia cực tím không những tuỳ chuẩn thuộc mật độ, thời gian chiếu tia, điều kiện môi trường Bộ thu sóng âm mà còn tùy thuộc vào sức chịu đựng của vi khuẩn cần diệt. Khi chiếu tia cực tím ở độ ẩm 40-50% có thể làm Hình 3. Sơ đồ khối định lượng nước tinh khiết RO dùng cảm biến siêu âm. giảm 80% số lượng vi khuẩn. Nhưng khi độ ẩm tương Với đầu phát, cần có một bộ tạo xung vuông đặt yêu cầu đối là 80- 90% thì hiệu quả diệt khuẩn giảm từ 30-40%. là độ rộng xung là 0.4ms, điện áp đỉnh là dưới 10V với Sử dụng các đèn cực tím, khả năng diệt khuẩn phụ tần số là 40kHz. Xung vuông sẽ được đưa đến bộ đệm thuộc vào điện áp cung cấp. Khi điện thế giảm 10% thì và được đóng ngắt bởi vi xử lý để hạn chế số xung cần khả năng diệt khuẩn sẽ giảm 15-20%. Cường độ bức xạ đưa đến đầu phát. Cụ thể trong thiết kế này, nhóm tử ngoại của đèn cực tím còn phụ thuộc vào chiều dài nghiên cứu chọn gửi đi 8 xung lên và ngắt cho đến lần bóng. Với chiều dài từ 100 đến 2300 mm có năng lượng phát sóng siêu âm tiếp theo. Như vậy, vi xử lý sẽ thực đầu ra từ 80 W/cm đến 200 W/cm. Khối điều khiển đèn hiện việc đếm thời gian để hạn chế đúng 8 xung lên và cực tím được thiết kế như trên hình 5. Nửa phần bên ngắt bộ đệm. Sau khi đầu phát phát đi sóng siêu âm, đầu trên bao gồm phần lọc nhiễu điện từ (EMI), chỉnh lưu, thu sẽ đợi sóng phản xạ. Khi sóng phản xạ về, đầu thu nửa cầu H và dao động LC đóng vai trò là chấn lưu điện sẽ chuyển thành tín hiệu tương tự. Để tránh các nhiễu có tử giúp quá trình đốt nóng dây tóc của đèn cực tím và thể lọt vào đầu thu, tín hiệu tương tự được đi qua bộ lọc giúp đèn cực tím phát sáng. Việc điều khiển độ sáng của thông thấp với tần số 40kHz. Sau đó được đi qua bộ đèn cực tím được thưc hiện bằng cách thay đổi tần số khuếch đại để khuếch đại và tiếp tục lọc lấy tín hiệu của mạch nửa cầu H, khiến cho độ khuếch đại của mạch tương tự cần đưa vào vi xử lý và có biên độ đạt chuẩn. LC thay đổi. Sau đó mạch hồi tiếp dòng điện đo dòng Trong thiết kế, nhóm đã sử dụng cảm biến siêu âm điện của đèn và điều chỉnh dòng điện tới mức độ sáng SRF02 do có ưu điểm là nhỏ gọn. Để tạo ra xung vuông tham chiếu được đưa vào bằng cách điều chỉnh liên tục đạt yêu cầu là độ rộng xung 0.4ms, điện áp đỉnh dưới tần số hoạt động của mạch nửa cầu H. Căn cứ vào các 10V và tần số 40kHz, nhóm nghiên cứu sử dụng IC chế độ pha dịch khác nhau để điều tiết công suất diệt LM555 để tạo ra xung vuông và một thạch anh 40kHz khuẩn. Việc sử dụng Triac để điều khiển công suất đèn [7,8]. UV sẽ đảm bảo các mạch điều khiển không gây nhiễu. Các Triac được sử dụng trong thiết kế là loại BT139 C. Thiết kế khối đo và kiểm soát độ dẫn dịch lọc: [7,9]. Việc đo lường và kiểm soát nồng độ dịch lọc trong quá trình pha dịch sẽ được thực hiện dựa trên nguyên lý đo độ dẫn tức thời của dịch như mô tả trên hình 4. Hình 5. Sơ đồ khối điều khiển đèn diệt khuẩn cho dịch lọc IV. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Hình 4. Minh họa nguyên lý đo độ dẫn của dịch lọc với các mức độ Hệ thống đã được chế tạo theo nguyên lý thiết kế được nồng độ dịch khác nhau. mô tả ở trên, thể hiện như trên hình 6. ISBN: 978-604-67-0349-5 319 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) C. Kết quả đánh giá: Loại bột dịch 1: Tiến hành thực hiện 20 lần pha dịch lọc cho bột dịch loại HDF-A và 20 lần pha dịch lọc cho bột dịch loại HDF-B của hãng Tianjin theo các quy trình pha khác nhau đã thiết lập trên hệ thống. Mỗi lần pha bột dịch HDF-A sẽ được 55L dịch lọc A đậm đặc. Mỗi lần pha bột dịch HDF-B sẽ được 72L dịch lọc B đậm đặc. Kết thúc mỗi lần pha, dịch lọc được thực hiện đánh giá chất lượng theo quy trình và phương pháp đã mô tả ở phần trên. Với loại bột dịch của Tianjin, tỷ lệ trộn dịch lọc tổng hợp sẽ là 1:1.225:32.775 (A:B:RO). Tổng hợp kết quả đánh giá chất lượng dịch lọc loại HDF theo các chỉ số đặc trưng được mô tả như trên hình 7, 8, 9 và bảng 2. Hình 6. Hệ thống pha dịch lọc tự động ghép nối hoàn chỉnh sau thiết kế với các chức năng tự động pha các loại dịch lọc để dùng trực tiếp trong điều trị thận nhân tạo. Nhóm tác giả đã thực hiện đánh giá chất lượng của dịch lọc sau khi pha trên hệ thống thiết kế, chế tạo thông qua các chỉ số: nồng độ các chất Natri Clorid, Kali Clorid, Calci Clorid, Magnesl Clorid, Acid Acetic, Natri Bicabornat của dịch lọc A, dịch lọc B; nồng độ các chất điện giải Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl- độ dẫn điện và áp suất thẩm thấu của dịch lọc tổng hợp để kiểm nghiệm và đối Hình 7. Biểu đồ thể hiện kết quả định lượng nồng độ các chất trong dịch lọc loại HDF-A của 20 lần pha bằng thiết bị thiết kế. Trong đó, chiếu với yêu cầu thực tế trong [2,3]. nồng độ chất Natri Clorid được giảm đi 10 lần để thuận tiện trong việc A. Quy trình đánh giá: biểu diễn trên cùng một biểu đồ. Thực hiện pha các loại bột dịch gồm bột dịch A và bột dịch B của hãng Tianjin và Jihua là những loại bột dịch hiện đang được sử dụng tại những cơ sở y tế để pha bằng tay. Sử dụng nước siêu tinh khiết RO từ hệ thống tạo nước RO tại khoa Thận nhân tạo, Bệnh viện Bạch Mai. Sau khi kết thúc quá trình pha dịch, dịch lọc sau pha sẽ được lấy mẫu ngẫu nhiên để mang đi định lượng các thông số của từng loại dịch lọc (A và B), dịch lọc tổng hợp sau khi trộn dịch A, dịch B và nước RO theo tỷ lệ chuẩn đã quy định cho từng loại dịch thông qua thiết bị Hình 8. Biểu đồ thể hiện kết quả định lượng nồng độ các chất trong xét nghiệm điện giải. Đưa hỗn hợp dịch lọc sau pha vào dịch lọc loại HDF-B của 20 lần pha bằng thiết bị thiết kế. máy chạy thận nhân tạo. Thông qua chế độ kiểm tra dịch lọc của máy chạy thận, các thông số về độ dẫn và áp suất thẩm thấu của dịch lọc sẽ được đo lường và hiển thị. Thực hiện pha và đánh giá cho 20 lần pha dịch khác nhau [10,11]. B. Phương pháp đánh giá Định lượng nồng độ các thông số của từng loại dịch lọc sau pha (A và B), dịch lọc tổng hợp thông qua máy xét nghiệm RapidChem của Bayer Healthcare tại phòng xét nghiệm hóa sinh. Đánh giá độ dẫn và áp suất thẩm thấu Hình 9. Biểu đồ thể hiện kết quả định lượng các thông số đặc trưng của dịch lọc sau pha thông qua chế độ kiểm tra trên hệ trong dịch lọc tổng hợp loại HDF của 20 lần pha bằng thiết bị thiết kế. + - thống chạy thận nhân tạo Surdial của hãng Nipro, Nhật Trong đó nồng độ điện giải của các ion Na , Cl , độ dẫn và áp suất thẩm thấu của dịch lọc được giảm đi 10 lần; nồng độ điện giải của các Bản tại khoa Thận nhân tạo, Bệnh viện Bạch Mai, Hà ion K+, Ca2+, Mg2+ được tăng lên 10 lần để thuận tiện trong việc biểu Nội [12]. diễn trên cùng một biểu đồ. ISBN: 978-604-67-0349-5 320 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) BẢNG 2. Kết quả định lượng trung bình các chỉ số đặc trưng của dịch lọc tổng hợp cho 20 lần pha bột dịch HDF Áp suất Độ Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- thẩm dẫn thấu 135.5 1.905 1.915 0.493 107.3 138.9 307.5 mmol/l mmol/l mmol/l mmol/l mmol/l mEq/l mOsm/l Theo kết quả đạt được, tất cả các thông số đặc trưng của từng loại dịch sau khi pha bằng thiết bị thiết kế cho loại bột dịch HDF gồm dịch A, dịch B và dịch lọc tổng hợp trong mỗi lần pha đều nằm trong giới hạn quy định cho phép về dịch lọc chạy thận nhân tạo [2,3]. Loại bột dịch 2: Tiến hành thực hiện 20 lần pha dịch lọc cho bột dịch loại JH-A và 20 lần pha dịch lọc cho bột dịch loại JH-B Hình 12. Biểu đồ thể hiện kết quả định lượng các thông số đặc trưng trong dịch lọc tổng hợp loại JH của 20 lần pha bằng thiết bị thiết kế. của hãng Jihua theo các quy trình pha khác nhau đã thiết + - lập trên hệ thống. Mỗi lần pha bột dịch JH-A sẽ được Trong đó nồng độ điện giải của các ion Na , Cl , độ dẫn và áp suất thẩm thấu của dịch lọc được giảm đi 10 lần; nồng độ điện giải của các 50L dịch lọc A đậm đặc. Mỗi lần pha bột dịch JH-B sẽ ion K+, Ca2+, Mg2+ được tăng lên 10 lần để thuận tiện trong việc biểu được 90L dịch lọc B đậm đặc. Kết thúc mỗi lần pha, diễn trên cùng một biểu đồ. dịch lọc được thực hiện đánh giá chất lượng theo quy BẢNG 3 - Kết quả định lượng trung bình các chỉ số đặc trưng của trình và phương pháp đã mô tả ở phần trên. Với loại bột dịch lọc tổng hợp cho 20 lần pha bột dịch JH Áp suất dịch của Jihua, tỷ lệ trộn dịch lọc tổng hợp sẽ là Độ Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- thẩm 1:1.83:34 (A:B:RO). Tổng hợp kết quả đánh giá chất dẫn thấu lượng dịch lọc loại JH theo các chỉ số đặc trưng được 139.5 1.965 1.495 0.496 104.7 139.7 306.9 mô tả như trên hình 10, 11, 12 và bảng 3. mmol/l mmol/l mmol/l mmol/l mmol/l mEq/l mOsm/l Như vậy, tất cả các thông số đặc trưng của từng loại dịch sau khi pha bằng thiết bị thiết kế cho loại bột dịch JH gồm dịch A, dịch B và dịch lọc tổng hợp trong mỗi lần pha cũng đều nằm trong giới hạn quy định cho phép về dịch lọc chạy thận nhân tạo [2,3]. V. KẾT LUẬN VÀ THẢO LUẬN Với kết quả đạt được ở trên trong việc thực hiện pha thử nghiệm 2 loại bột dịch HDF và JH bằng thiết bị pha dịch lọc tự động thì chất lượng dịch lọc hoàn toàn đáp ứng được những yêu cầu hiện tại trong điều trị thận Hình 10. Biểu đồ thể hiện kết quả định lượng nồng độ các chất trong nhân tạo. Theo tính toán ở trên, với khoảng 10.000 bệnh dịch lọc loại Jh-A của 20 lần pha bằng thiết bị thiết kế. Trong đó, nồng độ chất Natri Clorid được giảm đi 10 lần để thuận tiện trong việc nhân thường xuyên phải điều trị suy thận bằng phương biểu diễn trên cùng một biểu đồ. pháp chạy thận nhân tạo hiện nay, trung bình mỗi năm ngành y tế phải nhập khẩu khoảng 15 triệu lít dịch lọc. Với tính toán sơ bộ, nếu chỉ nhập bột dịch và sử dụng thiết bị pha dịch lọc tự động, trung bình có thể tiế t kiệm được khoảng 5.000đồng/lít. Vì vậy, mỗi năm ngành y tế có thể tiế t kiệm được khoảng 75tỷ đồng cho việc nhập dịch lọc. Bên cạnh đó, hiện tại với chi phí điều trị lớn, ngành bảo hiểm y tế mới chỉ đáp ứng được cho khoảng 10% số lượng bệnh nhân suy thận giai đoạn cuối cần phải điều trị thận nhân tạo. Nếu triển khai việc thực hiện pha dịch lọc tự động tại chỗ thì có thể tiế t kiệm được trên 30% chi phí điều trị cho phần dịch lọc. Từ đó có thể tăng tỷ lệ bệnh nhân suy thận được điều trị. Đồng Hình 11. Biểu đồ thể hiện kết quả định lượng nồng độ các chất trong thời cũng khắc phục được những tồn tại của việc nhập dịch lọc loại JH-B của 20 lần pha bằng thiết bị thiết kế. khẩu dịch lọc cho các cơ sở y tế hiện nay. ISBN: 978-604-67-0349-5 321 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) TÀI LIỆU THAM KHẢO [7] John G. Webster, Bioinstrumentation. Wiley; 1 edition 2003 ISBN-13: 978-0471263272. [1] Nguyen Nguyen Khoi, Tran Van Chat (2001), Hemodialysis, [8] Ramin SAM, Mohammad VASEEMUDDIN, Wai Hong Reference Textbook, Bach Mai Hospital: 152-167. LEONG, Brooks E. ROGERS, Carl M. KJELLSTRAND, Todd [2] Association for the Advancement of Medical Instrumentation: S. ING. Composition and clinical use of Hemodialysates. American National Standard. Dialysate for hemodialysis. Hemodialysis International 2006; 10: 15-28. ANSI/AAMI RD52: 2004. Arlington, VA: AAMI, 2004. [9] Doorenbos CJ, Bosma RJ, Lamberts PJN. Use of urea [3] Fresenius Medical Care North America, Understanding containing dialysate to avoid disequilibrium syndrome, Dialysate Bicarbonate. 2011, www.fmcna-concentrates.com enabling intensive dialysis treatment of a diabetic patient with [4] Vu Duy Hai, Nguyen Duc Thuan, Nguyen Minh Duc, Le Van renal failure and severe glucophage induced lactic acidosis. Quyen, Dao Viet Hung, Pham Phuc Ngoc. Design of Nephrol Dial Transplant. 2001; 16:1303-1304. Automated Dialyzer and Bloodline Washing System and [10] Ahmad S, Callan R, Cole JJ, Blagg CR. Dialysate made from Quality Assessment of Dialyzer after Reprocessing for Reusing dry chemical using citric acid increases dialysis dose. Am J in Hemodialysis. Proceedings of the 4rd International Kidney Dis. 2000; 35:493-499. Conference on Communications and Electronics (ICCE), 1-3th [11] Gupta A, Amin NB, Besarab A, et al. Dialysate iron therapy: Aug 2012, Hue, Vietnam, pp: 647-651. Infusion of soluble ferric pyrophosphate via the dialysate [5] Biff F. Palmer, Dialysate Composition in Hemodialysis and during hemodialysis. Kidney Int. 1999; 55:1891-1898. Peritoneal Dialysis. Dialysis as Treatment of End-Stage Renal [12] Palmer BF. Dialysate composition in hemodialysis and Disease, 2008. peritoneal dialysis. In: Henrich WL. ed. Principles and [6] ERA-EDTA European Best Practice Guidelines for Composition and clinical use of hemodialysates Hemodialysis Haemodialysis IV-Dialysis Fluid Purity. Nephrol Dial International 2006; 10: 15-28 25 Practice of Dialysis. 3rd ed. Transplant. 2002; 17(Suppl 7):45-62. Philadelphia, PA: Lippincott, Williams and Wilkins; 2004:28- 44. ISBN: 978-604-67-0349-5 322 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) Hệ thống ổn định nhiệt độ cho tủ lưu trữ máu Cù Tiến Dũng Nguyễn Mạnh Cường Viện Huyết học và Truyền máu trung ương Bệnh Viện Hữu Nghị Việt Nam- Cu Ba Yên Hòa, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam 37 Hai Bà Trưng- Hoàn Kiếm- Hà Nội Email: cutiendung@gmail.com Email: cuongvtvncb@gmail.com Kien NguyenPhan, Hoang ChuDuc Viện Điện tử viễn thông, Đại học Bách Khoa Hà Nội Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội, Việt Nam Email: kien.nguyenphan@hust.edu.vn, hoang.chuduc@hust.edu.vn Tóm tắt— Máu người được lưu trữ tại ngân hàng máu Viện Huyết học và Truyền máu Trung ương là cơ trước khi đến được với người bệnh cần phải trải qua quá quan chủ quản trong việc thu thập, xử lý và bảo quản trình sàng lọc, tách ghép vô cùng khắt khe và phức tạp, các đơn vị máu từ rất nhiều nguồn trong cả nước. Hiểu bởi khi máu đi ra khỏi cơ thể sẽ rất dễ bị hỏng do các tác rõ được vai trò của khâu bảo quản máu và chế phẩm từ nhân bên ngoài. Việc bảo quản máu phải tuân theo một dây chuyền với những yêu cầu nghiêm ngặt. Nhiệt độ máu, tại đây đã sử dụng hệ thống tủ chuyên dụng dùng trong tủ lưu trữ máu có vai trò quan trọng trong việc bảo để lưu trữ máu. Tuy nhiên sau một thời gian, một số tủ quản máu, giữ cho máu luôn ở trạng thái ổn định và sẵn vì nhiều nguyên nhân mà bộ phận điều khiển đã gặp sự sàng truyền cho bệnh nhân. Nhiệt độ này được phép dao cố gây lỗi hệ thống hoặc ngừng hoạt động. Nhóm động trong khoảng từ 2 độ C đến 8 độ C. Bài báo này tập nghiên cứu chúng tôi đã đưa ra giải pháp thay thế các trung nghiên cứu thiết kế hệ thống ổn định nhiệt độ trong mạch điều khiển lỗi trên bằng các mạch điều khiển tủ lưu trữ máu dùng hệ thống cảm biến tự động, điều khác, ổn định và an toàn hơn. Mục đích của nhóm khiển số dùng vi điều khiển. Hệ thống cho phép điều khiển nghiên cứu là thiết kế mạch điện tử đủ khả năng điều các chế độ hoạt động của bộ làm lạnh, tích hợp với các khiển Compressor, qua đó có thể điều khiển nhiệt độ chức năng cảnh báo vượt ngưỡng nhiệt độ và cảnh báo sự thay đổi môi trường, chế độ hoạt động. trong tủ lưu trữ máu trong khoảng ổn định, tích hợp vào các tủ lưu trữ máu để bảo quản. Ngoài ra mạch điện tử Từ khóa— Lưu trữ máu, vi điều khiển, ổn định nhiệt độ, cần bổ sung các cơ chế cảnh báo và dự phòng khi có sự huyết học và truyền máu.. cố xảy ra. I. GIỚI THIỆU Máu và các chế phẩm máu là các loại thuốc điều trị II. PHƯƠNG PHÁP đặc biệt, chỉ có thể lấy từ người. Hàng ngày có rất nhiều Quan hệ giữa đáp ứng và kích thích của bộ cảm biến người bệnh cần truyền máu và được cứu chữa nhờ có thể cho dưới dạng bảng giá trị, đồ thị hoặc biểu thức truyền máu. Số lượng đơn vị máu và các chế phẩm thu toán học (hàm truyền) [1]. Hàm truyền có thể được biểu được từ những người hiến máu là chưa đủ để phục vụ diễn dưới dạng tuyến tính hoặc phi tuyến (hàm logarit, nhu cầu điều trị. Ngoài ra, máu khi đến được với người hàm lũy thừa hoặc hàm mũ). Cảm biến sử dụng trong tủ bệnh cần phải trải qua quá trình sàng lọc, tách ghép vô cùng khắt khe và phức tạp, bởi khi máu đi ra khỏi cơ thể lưu trữ máu được nhóm nghiên cứu sử dụng là cảm biến sẽ rất dễ bị hỏng do các tác nhân bên ngoài. Máu và các NTC 10k 2%, giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ. chế phẩm về máu bị suy giảm chất lượng khi ra khỏi cơ Một số thông số cần quan tâm của cảm biến này như thể người, đồng thời cần phải đảm bảo an toàn truyền hàm quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ, Hằng số B0 và máu, chính vì thế cần một quy trình bảo quản, sàng lọc Hằng số tiêu tán nhiệt C [2]. rât nghiêm ngặt. Nhiều tủ lưu trữ máu đã ra đời, với dải nhiệt độ thích hợp cho việc bảo quản máu, tuy nhiên giá Hàm quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ được thành còn cao và chưa đáp ứng được nhiều yếu tố. Việc mô tả trong công thức (1) như sau: bảo quản máu phải tuân theo một dây chuyền với những yêu cầu nghiêm ngặt. (1) ISBN: 978-604-67-0349-5 323 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) với R0: điện trở tại nhiệt độ 25 độ C (298K), với cảm biến sử dụng R0 = 10 kΩ. T0: 298 độ K, tương ứng với 25 độ C. Hằng số B0 được tính bởi công thức (2): (2) với cảm biến sử dụng, B0 = 3934. Hằng số tiêu tán nhiệt C đặc trưng cho lượng năng lượng cần thiết mà điện trở nhiệt tự tăng 1 độ C không do môi trường bên ngoài, Hằng số tiêu tán nhiệt C được tính bằng công thức (3): (3) với điện trở nhiệt NTC, C = 1mW/0C. Hình 1: Mạch tạo nguồn dòng sử dụng LM334 [3] Đồ thị giá trị điện áp, cường độ dòng điện và công Chúng tôi lựa chọn phương án tạo nguồn dòng xử suất biến thiên trên cảm biến được đưa ra như hình 2. lý thay đổi điện trở của cảm biến nhiệt độ bằng việc tạo Nhìn vào đồ thị này, ta thấy công suất rơi trên NTC một nguồn dòng với định mức cường độ không đổi, để trong khoảng từ 0.4 mW đến 0.6 mW. Giá trị này so 0 tạo giá trị điện áp biến đổi theo nhiệt độ. Ở đây chúng sánh với hệ số tiêu tán nhiệt C = 1mW/ C thì cho thấy tôi lựa chọn linh kiện LM334. LM334 là linh kiện giá trị nhiệt độ tương ứng với điện trở cảm biến sẽ chênh lệch từ 0.4 đến 0.60C so với giá trị nhiệt độ môi chuyên dụng cho các mạch tạo nguồn dòng ổn định trường. Đây là một giá trị sai số cần loại bỏ bằng vi điều hoặc có thể thay đổi được, tuy nhiên có sự phụ thuộc khiển trong quá trình xử lý. - giá trị điện áp giữa 2 chân R và V (gọi tắt là VR) theo nhiệt độ, cụ thể là mức điện áp 64mV tại 250C và thay đổi 224µV/0C [3]. Chúng tôi thể bổ sung diode và điện trở để có thể loại bỏ sự phụ thuộc dòng điện thao nhiệt độ (Với diode có hệ số thay đổi theo nhiệt độ - 2.5mV/0C). Tính toán cụ thể như sau: ISET = I1 + I2 + IBIAS (4) trong đó ISET = VR/R1, I2 = (VR + VD)/R2 Hình 2: Đồ thị điện áp, dòng điện và công suất trên cảm biến dISET /dT = dI1 /dT + dI2/ dT (5) III. PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG A. Sơ đồ nguyên lý Mạch điều khiển có chức năng nhận biết, xử lý các (6) thông tin về nhiệt độ thu được từ bên ngoài thông qua cảm biến, sau đó đưa ra thông tin điều khiển và giao Sơ đồ nguyên lý của khối tạo nguồn dòng dùng tiếp với người sử dụng. Yêu cầu thiết kế có thể giải LM334 như hình 1. Giá trị nguồn dòng thích hợp được quyết dựa trên nguyên lý thu nhận tín hiệu cảm biến, điều khiển bởi các giá trị điện trở R1 và R2 [4], [5]. điều chỉnh nguồn dòng để thay đổi công suất của thiết bị ổn định nhiệt. Sơ đồ này gồm các khối cơ bản như hình 3 dưới đây: ISBN: 978-604-67-0349-5 324 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) B. Mô hình lấy mẫu, lượng tử và mã hoá Nguyên tắc làm việc của mạch chuyển đổi tương tự - và mã hoá được minh hoạ trong hình 4 dưới đây. Theo sơ đồ tính toán, sau mạch lượng tử hóa là mạch mã hóa. Trong mạch mã hóa, kết quả lượng tử hóa được sắp xếp lại theo một trật tự nhất định phụ thuộc vào loại mã yêu cầu trên đầu ra bộ chuyển đổi. Có 2 thông số quan trọng Hình 3: Hệ thống điều khiển và xử lý nhiệt độ của 1 bộ ADC bao gồm Độ phân giải và Điện áp tham Khối cảm biến có nhiệm vụ chuyển đổi giá trị nhiệt chiếu. độ thành giá trị điện, cảm nhận và