Thiết kế chế tạo hệ thống mô phỏng theo dõi và quản lý khí y tế trung tâm
- 55 trang
- file .pdf
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
~~~~~ ~~~~~
LUẬN VĂN THẠC SĨ
THIẾT KẾ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG MÔ PHỎNG THEO DÕI VÀ
QUẢN LÝ KHÍ Y TẾ TRUNG TÂM
NGUYỄN TIẾN TUYÊN
CB180189
[email protected]
Ngành Kỹ thuật y sinh
Giảng viên hướng dẫn: TS. PHẠM THÀNH CÔNG
Viện: Điện tử - Viễn thông
Hà Nội - 7/2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
THIẾT KẾ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG MÔ PHỎNG THEO DÕI VÀ
QUẢN LÝ KHÍ Y TẾ TRUNG TÂM
NGUYỄN TIẾN TUYÊN
CB180189
[email protected]
Ngành Kỹ thuật y sinh
Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Thành Công
Viện: Điện tử - Viễn thông
HÀ NỘI - 07/2020
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 Tiến Tuyên
Đề tài luận văn: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG MÔ PHỎNG THEO DÕI
VÀ QUẢN LÝ KHÍ Y TẾ TRUNG TÂM
Chuyên ngành: Kỹ thuật y sinh
Mã số SV: CB180189
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 22 tháng
7 năm 2020 với các nội dung sau:
1. Đã sửa chữa bảng biểu rõ ràng
2. Đã rà soát lại các lỗi chính tả
Ngày 28 tháng 7 năm 2020
Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và hoàn thiện luận văn Thạc sỹ em đã nhận được
sự giúp đỡ của Thầy cô và các bạn đồng nghiệp. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc t ớ i : Tiến sỹ Phạm Thành Công đã định hướng và tận tình hướng dẫn, giúp
đỡ em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu đề tài.
Em xin trân trọng cảm ơn sự giảng dạy, hỗ trợ học tập và tạo điều kiện tốt
nhất của các Thầy Cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Điện tử và Kỹ thuật Y
sinh, Trung tâm Điện tử Y sinh và các Thầy Cô giáo trong Viện Điện tử - Viễn
thông trong thời gian qua đã tạo điều kiện giảng dạy, hướng dẫn và giúp đỡ em
trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài này
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, các bạn đồng nghiệp
đã luôn động viên, khích lệ và cùng đồng hành, giúp đỡ Tôi trong quá trình học
tập, thực hiện nghiên cứu đề tài.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 22 tháng 7 năm 2020
Tác giả luận văn
Nguyễn Tiến Tuyên
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Qua khảo sát thực trạng sử dụng khí y tế của các Trung tâm y tế, các Bệnh viện
đa khoa của tỉnh Bắc Giang và đặc biệt là tại Bệnh viện Hữu nghị Việt – Đức đã có hệ
thống khí y tế trung tâm nhưng chưa có hệ thống theo dõi và quản lý khí y tế trung tâm
phù hợp, có hiệu quả. Từ đó cho thấy việc xây dựng một hệ thống kiểm soát khí y tế
trung tâm là hết sức cần thiết, phải có tính thực tiễn cao, phù hợp về giá thành cũng
như dễ lắp đặt thiết bị
Luận văn “Thiết kế chế tạo hệ thống mô phỏng theo dõi và quản lý khí y tế
trung tâm”.gồm 04 chương:
- Chương 1: Tổng quan hệ thống khí y tế trung tâm
- Chương 2: Mô hình hệ thống
- Chương 3: Thiết kế hệ thống
- Chương 4: Kết quả đo
Luận văn đã cung cấp thông tin về hệ thống khí y tế trung tâm, các thiết bị sử
dụng khí y tế trung tâm, đồng thời cũng ứng dụng việc sử dụng công nghệ thông tin
vào quản lý, vận hành hệ thống khí y tế trung tâm nói riêng và tiến tới có thể đồng bộ
hệ thống thiết bị y tế nói chung.. Nhằm kiểm soát lưu lượng sử dụng, đánh giá tình
trạng hệ thống khí y tế trung tâm và cho phép phát hiện rò khí sớm đưa ra cảnh báo tới
người quản lý, sử dụng từ đó giúp tiết kiệm chi phí vận hành hệ thống khí, giúp bệnh
viện sử dụng hiệu quả và tiết kiệm nguồn khí y tế trung tâm, dựa trên cơ sở lý thuyết,
nguyên lý hệ thống, em đã thiết kế thành công một hệ thống kiểm soát khí y tế ở quy
mô thí nghiệm.
Luận văn là tiền đề để tiếp tục mở rộng nghiên cứu tiến tới đưa sản phẩm ứng
dụng vào hệ thống thực tế hoàn thiện trong tương lai, giúp các Bệnh viện tăng cường
được công tác quản lý, đánh giá việc sử dụng khí y tế trong đơn vị tại một thời điểm,
cũng như việc vận hành hệ thống an toàn.
i
MỤC LỤC
TÓM TẮT ĐỀ TÀI ........................................................................................................ i
DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... vi
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG KHÍ Y TẾ TRUNG TÂM .....................1
1.1 Giới thiệu chương.............................................................................................1
1.2 Kết cấu hệ thống...............................................................................................3
1.2.1 Hệ thống nguồn................................................................................................3
1.2.2 Hệ thống đường dẫn khí và kiểm soát khu vực ................................................6
1.2.3 Các dạng đầu ra của khí y tế trung tâm ..........................................................9
1.3 Các thiết bị ngoại vi và ứng dụng .................................................................11
1.4 Thực trạng các hệ thống khí ở một số cơ sở y tế .........................................14
1.5 Thực trạng ứng dụng CNTT và truyền thông trong vận hành hệ thống khí y
tế trung tâm ..............................................................................................................15
1.6 Kết luận chương .................................................................................................16
CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH HỆ THỐNG ......................................................................17
2.1 Giới thiệu chương ...............................................................................................17
2.2 Nguyên lý hệ thống .............................................................................................17
2.3 Dự kiến mô hình hệ thống .................................................................................17
2.4 Tổng quan về kết nối LoRa ...............................................................................17
2.4.1 Khái niệm LoRa .............................................................................................17
2.4.2 Nguyên lý hoạt động của LoRa ......................................................................19
2.4.3 Các Thông số hoạt động của LoRa................................................................22
2.4.4 Các module LoRa sẵn có trên thị trường ......................................................24
2.5 Kết luận chương .................................................................................................25
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG .....................................................................26
3.1 Giới thiệu chương ...............................................................................................26
3.2 Sơ đồ hệ thống và các module sử dụng ............................................................26
3.2.1 Khối cảm biến khí y tế ...................................................................................27
ii
3.2.2 Khối mạch xử lý .............................................................................................31
3.2.3 Module LoRa .................................................................................................32
3.2.4 Khối hiển thị ..................................................................................................34
3.3 Thiết kế trạm đo trung tâm ...............................................................................35
3.4 Hệ thống phần mềm ...........................................................................................36
3.5 Kết luận chương .................................................................................................37
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐO ......................................................................................38
4.1 Giới thiệu chương ...............................................................................................38
4.2 Mô phỏng hệ thống.............................................................................................38
4.3 Kết quả thí nghiệm .............................................................................................39
4.3.1 Phương pháp đo.............................................................................................39
4.3.2 Kết quả thí nghiệm .........................................................................................40
4.4 Kết luận chương .................................................................................................43
KẾT LUẬN ..................................................................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................45
iii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1 Hệ thống khí y tế trung tâm tiêu biểu ..............................................................1
Hình 1. 2 Nguồn Ô xy .....................................................................................................3
Hình 1. 3 Bộ hóa hơi .......................................................................................................4
Hình 1. 4 Hệ thống máy khí nén......................................................................................5
Hình 1. 5 Hệ thống máy hút khí ......................................................................................6
Hình 1. 6 Hệ thống ống dẫn khí ......................................................................................6
Hình 1. 7 Các loại ổ khí gắn tường..................................................................................9
Hình 1. 8 Trụ khí y tế ....................................................................................................10
Hình 1. 9 Dây dẫn khí treo trần .....................................................................................10
Hình 1. 10 Máy gây mê và máy thở drager ...................................................................11
Hình 1. 11 Máy hút dẫn lưu áp lực thấp loại 03 bình model HDLT - 310....................12
Hình 1. 12 Máy hút dẫn lưu loại 03 bình HDLC – 310 ................................................12
Hình 1. 13 Máy hút dẫn lưu loại 02 bình model: HDLT - 205 .....................................12
Hình 1. 14 Hệ thống hút dịch ........................................................................................13
Hình 1. 15 Máy bơm CO2 phẫu thuật ...........................................................................13
Hình 2. 1 Các cấu trúc mạng truyền thông trong LPWAN ...........................................18
Hình 2. 2 Radio packet của LoRA.................................................................................20
Hình 2. 3 Dự báo khả năng tang trưởng của truyền thông LoRa ..................................20
Hình 2. 4 Mô hình kết nối dạng sao của LoRaWan ......................................................22
Hình 2. 5 Module RF433 SX1278 IPEX RA-02 ...........................................................24
Hình 2. 6 Module E32-433T20DCL .............................................................................24
Hình 3. 1 Cấu chung hình hệ thống giám sát ................................................................26
Hình 3. 2 Sơ đồ khối hệ thống .......................................................................................26
Hình 3. 3 Cảm biến oxy trong máy thở .........................................................................27
Hình 3. 4 cảm biến SPO2 ..............................................................................................27
Hình 3. 5 Cảm biến lưu lượng khí dựa trên nguyên lý nhiệt độ không đổi...................28
Hình 3. 6 Cảm biến lưu lượng dựa trên nguyên lý thay đổi nhiệt độ ............................28
Hình 3. 7 Cảm biến lưu lượng khí dòng MF5700 .........................................................29
iv
Hình 3. 8 Sơ đồ khối cảm biến lưu lượng khí dòng MF5700 .......................................30
Hình 3. 9 Module RS485 – TTL01 ..... 32 Hình 3. 10 Module wifi ESP8266 ESP – 12F
......................................................................................................................33
Hình 3. 11 Module lora RF433 SX1278 IPEX RA – 02 ...............................................34
Hình 3. 12 Sơ đồ khối chức năng của trạm kết nối trung tâm .......................................35
Hình 4. 1 Hình ảnh hệ thống kiểm soát lưu lượng khí demo ........................................38
Hình 4. 2. Máy nén khí ..................................................................................................38
Hình 4. 3 Ống dẫn khí ...................................................................................................39
Hình 4. 4 Giao diện theo dõi hệ thống tổng ..................................................................40
Hình 4. 5 Biểu đồ lưu lượng khí trong hệ thống ...........................................................41
Hình 4. 6 Biểu đồ tổng lượng khí đã sử dụng trong hệ thống .......................................42
Hình 4. 7 Giao diện kết quả khoa hồi sức tích cực........................................................43
v
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1 Thống kê lượng khí sử dụng trong 4 tháng năm 2020 tại Trung tâm y tế
huyện Lục Ngạn ...........................................................................................14
Bảng 1. 2 Thống kê lượng khí sử dụng trong 4 tháng năm 2020 tại các Bệnh viện của
tỉnh Bắc Giang .............................................................................................14
Bảng 1. 3 Thống kê lượng khí sử dụng trong 4 tháng năm 2020 tại Bệnh viện Hữu
nghị Việt Đức ...............................................................................................15
Bảng 2. 1. Tỷ lệ tăng dữ liệu tương ứng với CR ...........................................................23
Bảng 2. 2. Bảng dữ liệu sử dụng tương ứng với từng ứng dụng ...................................23
Bảng 3. 1 Thông số kỹ thuật họ cảm biến 5700 ............................................................31
Bảng 3. 2 Bảng các chuẩn wifi 802.11 ..........................................................................33
Bảng 4. 1 Kết quả thu được của hệ thống trong 10 phút ...............................................41
vi
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÍ Y TẾ TRUNG TÂM
1.1 Giới thiệu chương
Trong y học hiện đại, các ứng dụng của khí y tế trong lĩnh vực điều trị bệnh
nhân, phẫu thuật, cấp cứu và chẩn đoán luôn luôn đóng một vai trò quan trọng. Nó có
ý nghĩa quyết định cho kết quả điều trị an toàn, phòng chống cháy nổ và tránh gây
nhiễm khuẩn cho bệnh nhân. Vì vậy, vấn đề cung cấp khí y tế cho các khu vực điều trị
luôn là nhu cầu hàng đầu của các bệnh viện và là một trong những tiêu chuẩn để đánh
giá mức độ hiện đại của các bệnh viện. Hệ thống khí y tế này được thiết kế theo mô
hình trung tâm. Các loại khí được đặt tại nhà nguồn đảm bảo an toàn trách cháy nổ,
tránh ồn cho bác sỹ, bệnh nhân. Sau đó khí được dẫn vào khu vực điều trị bằng hệ
thống các ống inox hoặc ống đồng y tế. Tại vị trí điều trị có các ổ cấp khí, khi cần khí
nhân viên y tế chỉ cần cắm đầu dây cấp vào là có khí ngay. Khí y tế trung tâm được ví
như trái tim của các trung tâm y tế.
Hình 1. 1 Hệ thống khí y tế trung tâm tiêu biểu
Ngày nay với sự tiến bộ của ngành y khoa trong công tác điều trị, việc trang bị các
thiết bị hiện đại là rất cần thiết, trong đó hệ thống khí y tế là một trong những yếu tố
quan trọng có ý nghĩa quyết định cho kết quả điều trị an toàn, phòng chống cháy nổ và
tránh gây nhiễm khuẩn cho bệnh nhân. Mỗi loại khí y tế phải được cấp từ một hệ
thống riêng biệt và toàn bộ các linh kiện của mỗi hệ thống đều phải là loại chuyên biệt
dùng cho khí nhằm bảo đảm không xảy ra khả năng kết nối chéo giữa các hệ thống
1
Hệ thống khí y tế (Viết tắt của tiếng Anh là MGPS - Medical Gas Pipeline
System). Là hệ thống phân phối các loại khí y tế từ nguồn cấp, thông qua hệ thống
đường ống dẫn đến bệnh nhân/nhân viên y tế tại nơi sử dụng các thiết bị ngoại vi.
Hệ thống khí trung tâm bao gồm 7 hệ thống cơ bản:
- Khí Oxy (O2): Ôxy y tế, ở dạng lỏng và khí, dùng cho tất cả các liệu pháp hô hấp
và - cùng với nitơ oxit cho thuốc gây mê.
- Khí nén (MA4 - Sa7),
- Khí hút VAC
- Khí gây mê (N2O): Hay còn gọi là "khí cười" . Ở dạng lỏng và khí, rất quan trọng
trong giảm đau, sản xuất thuốc gây gây mê và gây mê hỗn hợp khi trộn với oxy hoặc
không khí.
- Khí ni tơ (N2): Nitơ y tế, ở dạng lỏng, điểm sôi của nó là -196 °C, được sử dụng
như một chất làm lạnh trong phương pháp gây tê lạnh và phẫu thuật lạnh. Các ứng
dụng khác nữa bao gồm bảo quản các vật liệu sinh học, máu và tủy xương.
- Khí Cacbonic (Co2): CO2 y tế, ở dạng khí, chủ yếu dung cho phẫu thuật xâm lấn
tối thiểu và dùng cho tắm thuốc.
- Hệ thống hút khí thải gây mê (AGSS)
Việc thiết kế và thi công hệ thống khí y tế bệnh viện dựa trên các thông số thiết kế
kiến trúc, các khoa phòng chức năng và số giường bệnh. Nhưng để đạt các yêu cầu
chuyên môn cũng như hiệu quả cho cơ sở y tế và bệnh nhân. Các kỹ sư thông thường
dựa vào các tiêu chuẩn sau:
- Tiêu chuẩn thiết kế: HTM 2022 và HTM 02-01 Anh Quốc
- Các tiêu chuẩn tham khảo: ISO 7396-1, ISO 7396-2 (Châu Âu), NFPA 99 (Mỹ).
- Các tiêu chuẩn tham khảo khác:
- Tiêu chuẩn thiết kế khoa phẫu thuật, Bệnh viện đa khoa: 52TCN-CTYT
0038:2005.
- Tiêu chuẩn thiết kế khoa cấp cứu, khoa điều trị tích cực và chống độc, Bệnh viện
đa khoa: 52TCN-CTYT 0039:2005.
- Tiêu chuẩn thiết kế - khoa chẩn đoán hình ảnh, Bệnh viện đa khoa: 52TCN-CTYT
0040:2005.
- Hướng dẫn áp dụng tiêu chuẩn TCVN 365-2007 Bệnh viện đa khoa
- Yêu cầu thiết kế Bộ y tế.
- Tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống khí y tế Air Liquide Medical Systems
(Medical Gas Design Guide).
- Tiêu chuẩn chất lượng: EN ISO 9001, EN ISO 13485. EN 13348, EN 1057, FSC
- Tiêu chuẩn an toàn PCCC: TCVN2622.
- Tiêu chuẩn an toàn lao động: TCVN2287
- Tiêu chuẩn quốc gia: 8022-1-2019 (ISO7396-1-2007)
2
1.2 Kết cấu hệ thống
Hệ thống cung cấp khí y tế theo quy cách: Trung tâm khí y tế. Thông thường có 03
phần cơ bản:
- Các kết nối đầu ra
- Hệ thống đường dẫn và kiểm soát khu vực
- Hệ thống nguồn.
1.2.1 Hệ thống nguồn
a/ Nguồn Ôxy
* Bồn ô xy lỏng
Khi sử dụng bồn chứa ô xy
dạng lỏng các thông tin liên
quan cần có thông số cụ thể:
- Bình chứa dạng gì? (đứng
hay nằm)
- Dung tích chứa
- Tỷ lệ hóa hơi tự nhiên mỗi
ngày
- Lưu lượng dòng liên tục
trong 8 giờ
Hình 1. 2 Nguồn Ô xy
- Áp suất làm việc tối đa
- Trọng lượng của bồn chứa rỗng
- Chiều cao lắp đặt tank
- Có đồng hồ hiển thị mức áp lực Oxy trong bồn chứa
- Có đồng hồ hiển thị mức Oxy lỏng trong bồn chứa
- Bồn chứa và các phụ kiện chính được thiết kế bằng sắt không rỉ để đảm bảo độ
bền cao, giảm chi phí bảo trì
- Chân đế được thiết kế để chống gió mạnh & động đất
- Hệ thống có thể được thiết kế thêm hệ thống chống sét, báo động, chống cháy…
- Có đầy đủ các phụ kiện đi kèm như: Van kiểm tra mở rộng, đồng hồ điều chỉnh áp
lực đầu ra, van an toàn, đồng hồ hiển thị áp lực hệ thống, các đầu nối…
3
Hình 1. 3 Bộ hóa hơi
* Bộ hóa hơi
- Lưu lượng phân phối bao nhiêu Nm3/h
- Trọng lượng bao nhiêu kg
- Áp suất suy giảm khi hoạt động tại luu lượng tối đa ở áp lực bao nhiêu bar
- Khả năng chịu sức cản của gió km/h
- Áp suất làm việc tối đa bao nhiêu bar
* Bộ điều áp
- Áp suất làm việc tối đa bao nhiêu bar
- Lưu lượng bao nhiêu m3/giờ
- Điều tiết và ổn định áp suất khí cấp vào hệ thống
- Xả khí khi áp suất vượt quá ngưỡng cho phép
- Cô lập với hệ thống khi cần thiết
- Bộ điều áp bao gồm: Van an tòan, điều áp chuyên dụng, van khóa, đồng hồ đo áp
suất
* Trạm phân phối ô xy
Bao gồm 04 bộ phận chính:
- Bộ điều phối tự động lưu lượng
- Bộ thanh góp nối với bình O2
- Giá đỡ cố định dàn thanh góp và bình O2
- Dây nối cao áp bình O2
b. Nguồn CO2
Bao gồm 04 bộ phận chính:
4
- Bộ điều phối tự động lưu lượng
- Bộ thanh góp nối với bình CO2
- Giá đỡ cố định dàn thanh góp và bình CO2
- Dây nối cao áp bình CO2
c. Hệ thống máy nén khí
* Quy cách: Hệ thống máy nén khí không dầu trung tâm.
Hình 1. 4 Hệ thống máy khí nén
* Các thông tin cơ bản:
- Hệ thống máy nén khí không dầu kiểu Scroll hoạt động luân phiên tùy theo công
suất của hệ thống kèm bộ điều khiển độc lập cho từng máy
- Máy sấy khô khí nén
- Máy sấy khí dạng hấp thụ
- Bộ lọc thô khí nén
- Bộ lọc tinh khí nén
- Bộ lọc carbon khí nén
- Bộ điều khiển trung tâm
- Bình tích áp trung gian
- Bộ điều áp
d. Hệ thống máy hút khí
5
Hình 1. 5 Hệ thống máy hút khí
* Quy cách: Hệ thống máy hút khí trung tâm
* Các thông tin cơ bản:
- Hệ thống máy bơm hút hoạt động luân phiên tùy theo công suất của hệ thống
- Bộ điều khiển trung tâm
- Bộ lọc khuẩn kép và ht tách dịch
- Bình tích áp trung gian
1.2.2 Hệ thống đường dẫn khí và kiểm soát khu vực
a. Hệ thống ống dẫn khí
* Yêu cầu chung:
Hình 1. 6 Hệ thống ống dẫn khí
Các đặc tính kỹ thuật và điều kiện kỹ thuật lắp đặt đường ống phải tuân thủ theo tiêu
chuẩn HTM 02-01 hoặc tương đương.
6
Ống dẫn khí: Toàn bộ ống dẫn truyền khí phải là ống đồng hoặc inox và các cút
nối phải bằng đồng, là loại chuyên dụng dùng trong y tế đạt tiêu chuẩn BS EN 13348
hoặc tương đương. Toàn bộ các ống đồng phải được làm sạch, khử dầu, khử kim loại
nặng, độc tố, xuất xứ từ nhà sản xuất ống chính quy đạt tiêu chuẩn an toàn của Châu
Âu hoặc tương đương dùng cho y tế. Bảo đảm không có Arsenic và hàm lượng
carnone trong ống đồng ít hơn 32 mg/dm2.
Ống phải có độ dày dồng nhất đối với mạng phân phối và chịu được áp lực cao
để đảm bảo an toàn áp lực.
Đường kính của ống thay đổi theo lưu lượng cho từng khu vực và đường kính
được tính toán theo phương pháp tính suy hao áp lực của tiêu chuẩn HTM 2022, HTM
02-01 hoặc tương đương.
Yêu cầu về suy hao áp lực: Theo tiêu chuẩn HTM 02-01, độ suy hao áp lực cho
phép tại điểm đầu cao c uối xa nhất của từng loại khí trong hệ thống không được phép
> 10% so với áp lực thiết kế.
* Thiết kế đường ống truyền khí, tính toán suy hao áp lực trên đường truyền và lựa
chọn kích thước đường ống:
- Tính toán suy hao áp lực: Theo tiêu chuẩn HTM 02-01, HTM 2022.
Nguyên tắc lựa chọn đường ống: Lựa chọn đường ống có kích thước nhỏ nhất có thể
để đảm bảo độ suy hao áp lực từ đầu ra cấp khí xa nhất của từng loại khí trong hệ
thống tới máy trung tâm phải ≤ 10%
b. Hệ thống kiểm soát và báo trung tâm, khu vực:
*Bộ báo động trung tâm
Số lượng và chức năng: 01 bộ báo động trung tâm ≥ 04 kênh, theo dõi được tình
trạng hoạt động của 04 thiết bị nguồn trung tâm và áp lực cấp vào nhánh chính của
mỗi hệ thống đường ống gồm: trung tâm O2, trung tâm CO2, hệ thống máy nén khí
trung tâm, hệ thống máy hút khí trung tâm. Gồm màn hình theo dõi kỹ thuật số được
trang bị với màn hình thủy tinh sáng tạo: hiển thị tên các loại khí, tình trạng áp lực các
loại khí, chi tiết áp suất hiện tại đầu ra của hệ thống trung tâm, đèn led nhiều màu báo
hiệu, nút tắt báo động cho mỗi loại khí riêng biệt của từng hệ thống máy trung tâm.
Hiển thị thông minh qua màn hình chiếu sáng LCD, hoạt động thao tác qua các phím
cảm ứng, hiển thị thông tin về tình trạng hiện tại: bình thường, áp lực cao, áp lực thấp.
*Hệ thống hộp van khu vực, báo động khu vực:
7
- Hộp van khu vực kèm báo động khu vực 03 loại khí: được bố trí cho nhánh cấp
khí vào các khoa phòng quan trọng
Số lượng: Theo thiết kế, hộp van khu vực kèm báo động khu vực 03 loại khí (O2, A4,
V) cho các nhánh chính cấp vào các khoa phòng
Chức năng: Theo dõi áp lực 03 loại khí (O2, A4, V) trong nhánh chính cấp vào
các phòng ở trên. Báo động bằng âm thanh và ánh sáng khi có sự cố, trong trường hợp
khẩn cấp hoặc bảo trì có thể ngắt van khu vực để cách ly từng khu khoa phòng mà
không ảnh hưởng đến các tầng khác trong hệ thống.
Vị trí: Theo bản vẽ thiết kế
- Hộp van khu vực 05 loại khí:
Số lượng: Theo thiết kế Hộp van khu vực 05 loại khí (O2, CO2, A4, A7, V) cho các
nhánh chính cấp vào phòng mổ, phòng chức năng.
Chức năng: có đồng hồ áp lực hiển thị áp lực 05 loại khí (O2, CO2, A4, A7, V)
trong nhánh chính cấp vào các phòng, trong trường hợp khẩn cấp hoặc bảo trì có thể
ngắt van khu vực để cách ly từng khu mà không ảnh hưởng đến các khu khác trong hệ
thống.
Vị trí: theo bản vẽ thiết kế
- Hộp van khu vực 03 loại khí:
Số lượng: Theo thiết kế Hộp van khu vực 03 loại khí (O2, A4, V) cho các nhánh chính
cấp vào các khoa phòng.
Chức năng: có đồng hồ áp lực hiển thị áp lực 03 loại khí (O2, A4, V) trong nhánh
chính cấp vào các khoa phòng ở trên, trong trường hợp khẩn cấp hoặc bảo trì có thể
ngắt van khu vực để cách ly từng khu mà không ảnh hưởng đến các khu khác trong hệ
thống.
Vị trí: theo bản vẽ thiết kế
- Van ngắt
Các van ngắt chính: đặt tại nhà trung tâm nén, hút và phòng đặt trung tâm O2, CO2.
Các van ngắt trên đường ống cho từng loại khí được đặt trên các nhánh ống dẫn khí
vào các phòng chức năng quan trọng trong mỗi tầng để ngắt khí trong các trường hợp
khẩn cấp, bảo trì.
8
1.2.3 Các dạng đầu ra của khí y tế trung tâm
a/ Ổ khí
Hình 1. 7 Các loại ổ khí gắn tường
- Mục đích sử dụng: Là một cụm các đầu ổ cắm kết nối giữa nguồn khí y tế và thiết
bị sử dụng.
- Phạm vi sử dụng: Phòng hồi tỉnh, cấp cứu, tiền mê, điều trị, phòng mổ...
- Phân loại:
o Theo liên kết với tường thì chia thành 02 loại: Lắp âm tường & nổi trên
tường.
o Theo hình dáng đầu ổ cắm liên kết giữa đầu khí chờ với đầu cắm thiết bị
thì chia thành 02 loại: Đầu cắm khí nổi (hệ CPS) và đầu cắm khí chìm (hệ
NSV):
- Quy cách cơ bản:
o Áp lực hoạt động trung bình: 3-5bar
o Các đầu ra cùng loại khí, phải có hình dạng giống nhau, lắp lẫn được các
đấu cắm cùng loại khí
o Các đầu khí khác nhau, có hình dạng khác nhau, không lắp lẫn được ổ cắm
o Có màu sắc và hình dạng để phân biệt các loại khí với nhau
o Có van khóa tự động, kỹ thuật khớp nối nhanh
o Đầu khí được thiết kế hai cấp kín, trong trường hợp cấp thứ nhất được
tháo ra bảo dưỡng hay sửa chữa thì cấp thứ 2 vẫn là kín hệ thống, không gây
rò rỉ.
9
b/ Trụ khí
- Mục đích sử dụng: Là một tổ hợp các đầu kết nối giữa các nguồn (Khí y tế, điện...)
với các thiết bị sử dụng.
Hình 1. 8 Trụ khí y tế
- Phạm vi sử dụng: Chủ yếu cho phòng mổ
- Phân loại, thông thường chia làm 02 loại:
o Có tay, có thể dịch chuyển xoay vòng, lên xuống
o Trụ cố định, có thể điểu chỉnh lên xuống (cao thấp của trụ khí)
c/ Dây dẫn khí y tế treo trần
Hình 1. 9 Dây dẫn khí treo trần
10
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
~~~~~ ~~~~~
LUẬN VĂN THẠC SĨ
THIẾT KẾ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG MÔ PHỎNG THEO DÕI VÀ
QUẢN LÝ KHÍ Y TẾ TRUNG TÂM
NGUYỄN TIẾN TUYÊN
CB180189
[email protected]
Ngành Kỹ thuật y sinh
Giảng viên hướng dẫn: TS. PHẠM THÀNH CÔNG
Viện: Điện tử - Viễn thông
Hà Nội - 7/2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
THIẾT KẾ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG MÔ PHỎNG THEO DÕI VÀ
QUẢN LÝ KHÍ Y TẾ TRUNG TÂM
NGUYỄN TIẾN TUYÊN
CB180189
[email protected]
Ngành Kỹ thuật y sinh
Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Thành Công
Viện: Điện tử - Viễn thông
HÀ NỘI - 07/2020
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 Tiến Tuyên
Đề tài luận văn: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG MÔ PHỎNG THEO DÕI
VÀ QUẢN LÝ KHÍ Y TẾ TRUNG TÂM
Chuyên ngành: Kỹ thuật y sinh
Mã số SV: CB180189
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 22 tháng
7 năm 2020 với các nội dung sau:
1. Đã sửa chữa bảng biểu rõ ràng
2. Đã rà soát lại các lỗi chính tả
Ngày 28 tháng 7 năm 2020
Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và hoàn thiện luận văn Thạc sỹ em đã nhận được
sự giúp đỡ của Thầy cô và các bạn đồng nghiệp. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc t ớ i : Tiến sỹ Phạm Thành Công đã định hướng và tận tình hướng dẫn, giúp
đỡ em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu đề tài.
Em xin trân trọng cảm ơn sự giảng dạy, hỗ trợ học tập và tạo điều kiện tốt
nhất của các Thầy Cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Điện tử và Kỹ thuật Y
sinh, Trung tâm Điện tử Y sinh và các Thầy Cô giáo trong Viện Điện tử - Viễn
thông trong thời gian qua đã tạo điều kiện giảng dạy, hướng dẫn và giúp đỡ em
trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài này
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, các bạn đồng nghiệp
đã luôn động viên, khích lệ và cùng đồng hành, giúp đỡ Tôi trong quá trình học
tập, thực hiện nghiên cứu đề tài.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 22 tháng 7 năm 2020
Tác giả luận văn
Nguyễn Tiến Tuyên
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Qua khảo sát thực trạng sử dụng khí y tế của các Trung tâm y tế, các Bệnh viện
đa khoa của tỉnh Bắc Giang và đặc biệt là tại Bệnh viện Hữu nghị Việt – Đức đã có hệ
thống khí y tế trung tâm nhưng chưa có hệ thống theo dõi và quản lý khí y tế trung tâm
phù hợp, có hiệu quả. Từ đó cho thấy việc xây dựng một hệ thống kiểm soát khí y tế
trung tâm là hết sức cần thiết, phải có tính thực tiễn cao, phù hợp về giá thành cũng
như dễ lắp đặt thiết bị
Luận văn “Thiết kế chế tạo hệ thống mô phỏng theo dõi và quản lý khí y tế
trung tâm”.gồm 04 chương:
- Chương 1: Tổng quan hệ thống khí y tế trung tâm
- Chương 2: Mô hình hệ thống
- Chương 3: Thiết kế hệ thống
- Chương 4: Kết quả đo
Luận văn đã cung cấp thông tin về hệ thống khí y tế trung tâm, các thiết bị sử
dụng khí y tế trung tâm, đồng thời cũng ứng dụng việc sử dụng công nghệ thông tin
vào quản lý, vận hành hệ thống khí y tế trung tâm nói riêng và tiến tới có thể đồng bộ
hệ thống thiết bị y tế nói chung.. Nhằm kiểm soát lưu lượng sử dụng, đánh giá tình
trạng hệ thống khí y tế trung tâm và cho phép phát hiện rò khí sớm đưa ra cảnh báo tới
người quản lý, sử dụng từ đó giúp tiết kiệm chi phí vận hành hệ thống khí, giúp bệnh
viện sử dụng hiệu quả và tiết kiệm nguồn khí y tế trung tâm, dựa trên cơ sở lý thuyết,
nguyên lý hệ thống, em đã thiết kế thành công một hệ thống kiểm soát khí y tế ở quy
mô thí nghiệm.
Luận văn là tiền đề để tiếp tục mở rộng nghiên cứu tiến tới đưa sản phẩm ứng
dụng vào hệ thống thực tế hoàn thiện trong tương lai, giúp các Bệnh viện tăng cường
được công tác quản lý, đánh giá việc sử dụng khí y tế trong đơn vị tại một thời điểm,
cũng như việc vận hành hệ thống an toàn.
i
MỤC LỤC
TÓM TẮT ĐỀ TÀI ........................................................................................................ i
DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... vi
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG KHÍ Y TẾ TRUNG TÂM .....................1
1.1 Giới thiệu chương.............................................................................................1
1.2 Kết cấu hệ thống...............................................................................................3
1.2.1 Hệ thống nguồn................................................................................................3
1.2.2 Hệ thống đường dẫn khí và kiểm soát khu vực ................................................6
1.2.3 Các dạng đầu ra của khí y tế trung tâm ..........................................................9
1.3 Các thiết bị ngoại vi và ứng dụng .................................................................11
1.4 Thực trạng các hệ thống khí ở một số cơ sở y tế .........................................14
1.5 Thực trạng ứng dụng CNTT và truyền thông trong vận hành hệ thống khí y
tế trung tâm ..............................................................................................................15
1.6 Kết luận chương .................................................................................................16
CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH HỆ THỐNG ......................................................................17
2.1 Giới thiệu chương ...............................................................................................17
2.2 Nguyên lý hệ thống .............................................................................................17
2.3 Dự kiến mô hình hệ thống .................................................................................17
2.4 Tổng quan về kết nối LoRa ...............................................................................17
2.4.1 Khái niệm LoRa .............................................................................................17
2.4.2 Nguyên lý hoạt động của LoRa ......................................................................19
2.4.3 Các Thông số hoạt động của LoRa................................................................22
2.4.4 Các module LoRa sẵn có trên thị trường ......................................................24
2.5 Kết luận chương .................................................................................................25
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG .....................................................................26
3.1 Giới thiệu chương ...............................................................................................26
3.2 Sơ đồ hệ thống và các module sử dụng ............................................................26
3.2.1 Khối cảm biến khí y tế ...................................................................................27
ii
3.2.2 Khối mạch xử lý .............................................................................................31
3.2.3 Module LoRa .................................................................................................32
3.2.4 Khối hiển thị ..................................................................................................34
3.3 Thiết kế trạm đo trung tâm ...............................................................................35
3.4 Hệ thống phần mềm ...........................................................................................36
3.5 Kết luận chương .................................................................................................37
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐO ......................................................................................38
4.1 Giới thiệu chương ...............................................................................................38
4.2 Mô phỏng hệ thống.............................................................................................38
4.3 Kết quả thí nghiệm .............................................................................................39
4.3.1 Phương pháp đo.............................................................................................39
4.3.2 Kết quả thí nghiệm .........................................................................................40
4.4 Kết luận chương .................................................................................................43
KẾT LUẬN ..................................................................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................45
iii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1 Hệ thống khí y tế trung tâm tiêu biểu ..............................................................1
Hình 1. 2 Nguồn Ô xy .....................................................................................................3
Hình 1. 3 Bộ hóa hơi .......................................................................................................4
Hình 1. 4 Hệ thống máy khí nén......................................................................................5
Hình 1. 5 Hệ thống máy hút khí ......................................................................................6
Hình 1. 6 Hệ thống ống dẫn khí ......................................................................................6
Hình 1. 7 Các loại ổ khí gắn tường..................................................................................9
Hình 1. 8 Trụ khí y tế ....................................................................................................10
Hình 1. 9 Dây dẫn khí treo trần .....................................................................................10
Hình 1. 10 Máy gây mê và máy thở drager ...................................................................11
Hình 1. 11 Máy hút dẫn lưu áp lực thấp loại 03 bình model HDLT - 310....................12
Hình 1. 12 Máy hút dẫn lưu loại 03 bình HDLC – 310 ................................................12
Hình 1. 13 Máy hút dẫn lưu loại 02 bình model: HDLT - 205 .....................................12
Hình 1. 14 Hệ thống hút dịch ........................................................................................13
Hình 1. 15 Máy bơm CO2 phẫu thuật ...........................................................................13
Hình 2. 1 Các cấu trúc mạng truyền thông trong LPWAN ...........................................18
Hình 2. 2 Radio packet của LoRA.................................................................................20
Hình 2. 3 Dự báo khả năng tang trưởng của truyền thông LoRa ..................................20
Hình 2. 4 Mô hình kết nối dạng sao của LoRaWan ......................................................22
Hình 2. 5 Module RF433 SX1278 IPEX RA-02 ...........................................................24
Hình 2. 6 Module E32-433T20DCL .............................................................................24
Hình 3. 1 Cấu chung hình hệ thống giám sát ................................................................26
Hình 3. 2 Sơ đồ khối hệ thống .......................................................................................26
Hình 3. 3 Cảm biến oxy trong máy thở .........................................................................27
Hình 3. 4 cảm biến SPO2 ..............................................................................................27
Hình 3. 5 Cảm biến lưu lượng khí dựa trên nguyên lý nhiệt độ không đổi...................28
Hình 3. 6 Cảm biến lưu lượng dựa trên nguyên lý thay đổi nhiệt độ ............................28
Hình 3. 7 Cảm biến lưu lượng khí dòng MF5700 .........................................................29
iv
Hình 3. 8 Sơ đồ khối cảm biến lưu lượng khí dòng MF5700 .......................................30
Hình 3. 9 Module RS485 – TTL01 ..... 32 Hình 3. 10 Module wifi ESP8266 ESP – 12F
......................................................................................................................33
Hình 3. 11 Module lora RF433 SX1278 IPEX RA – 02 ...............................................34
Hình 3. 12 Sơ đồ khối chức năng của trạm kết nối trung tâm .......................................35
Hình 4. 1 Hình ảnh hệ thống kiểm soát lưu lượng khí demo ........................................38
Hình 4. 2. Máy nén khí ..................................................................................................38
Hình 4. 3 Ống dẫn khí ...................................................................................................39
Hình 4. 4 Giao diện theo dõi hệ thống tổng ..................................................................40
Hình 4. 5 Biểu đồ lưu lượng khí trong hệ thống ...........................................................41
Hình 4. 6 Biểu đồ tổng lượng khí đã sử dụng trong hệ thống .......................................42
Hình 4. 7 Giao diện kết quả khoa hồi sức tích cực........................................................43
v
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1 Thống kê lượng khí sử dụng trong 4 tháng năm 2020 tại Trung tâm y tế
huyện Lục Ngạn ...........................................................................................14
Bảng 1. 2 Thống kê lượng khí sử dụng trong 4 tháng năm 2020 tại các Bệnh viện của
tỉnh Bắc Giang .............................................................................................14
Bảng 1. 3 Thống kê lượng khí sử dụng trong 4 tháng năm 2020 tại Bệnh viện Hữu
nghị Việt Đức ...............................................................................................15
Bảng 2. 1. Tỷ lệ tăng dữ liệu tương ứng với CR ...........................................................23
Bảng 2. 2. Bảng dữ liệu sử dụng tương ứng với từng ứng dụng ...................................23
Bảng 3. 1 Thông số kỹ thuật họ cảm biến 5700 ............................................................31
Bảng 3. 2 Bảng các chuẩn wifi 802.11 ..........................................................................33
Bảng 4. 1 Kết quả thu được của hệ thống trong 10 phút ...............................................41
vi
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÍ Y TẾ TRUNG TÂM
1.1 Giới thiệu chương
Trong y học hiện đại, các ứng dụng của khí y tế trong lĩnh vực điều trị bệnh
nhân, phẫu thuật, cấp cứu và chẩn đoán luôn luôn đóng một vai trò quan trọng. Nó có
ý nghĩa quyết định cho kết quả điều trị an toàn, phòng chống cháy nổ và tránh gây
nhiễm khuẩn cho bệnh nhân. Vì vậy, vấn đề cung cấp khí y tế cho các khu vực điều trị
luôn là nhu cầu hàng đầu của các bệnh viện và là một trong những tiêu chuẩn để đánh
giá mức độ hiện đại của các bệnh viện. Hệ thống khí y tế này được thiết kế theo mô
hình trung tâm. Các loại khí được đặt tại nhà nguồn đảm bảo an toàn trách cháy nổ,
tránh ồn cho bác sỹ, bệnh nhân. Sau đó khí được dẫn vào khu vực điều trị bằng hệ
thống các ống inox hoặc ống đồng y tế. Tại vị trí điều trị có các ổ cấp khí, khi cần khí
nhân viên y tế chỉ cần cắm đầu dây cấp vào là có khí ngay. Khí y tế trung tâm được ví
như trái tim của các trung tâm y tế.
Hình 1. 1 Hệ thống khí y tế trung tâm tiêu biểu
Ngày nay với sự tiến bộ của ngành y khoa trong công tác điều trị, việc trang bị các
thiết bị hiện đại là rất cần thiết, trong đó hệ thống khí y tế là một trong những yếu tố
quan trọng có ý nghĩa quyết định cho kết quả điều trị an toàn, phòng chống cháy nổ và
tránh gây nhiễm khuẩn cho bệnh nhân. Mỗi loại khí y tế phải được cấp từ một hệ
thống riêng biệt và toàn bộ các linh kiện của mỗi hệ thống đều phải là loại chuyên biệt
dùng cho khí nhằm bảo đảm không xảy ra khả năng kết nối chéo giữa các hệ thống
1
Hệ thống khí y tế (Viết tắt của tiếng Anh là MGPS - Medical Gas Pipeline
System). Là hệ thống phân phối các loại khí y tế từ nguồn cấp, thông qua hệ thống
đường ống dẫn đến bệnh nhân/nhân viên y tế tại nơi sử dụng các thiết bị ngoại vi.
Hệ thống khí trung tâm bao gồm 7 hệ thống cơ bản:
- Khí Oxy (O2): Ôxy y tế, ở dạng lỏng và khí, dùng cho tất cả các liệu pháp hô hấp
và - cùng với nitơ oxit cho thuốc gây mê.
- Khí nén (MA4 - Sa7),
- Khí hút VAC
- Khí gây mê (N2O): Hay còn gọi là "khí cười" . Ở dạng lỏng và khí, rất quan trọng
trong giảm đau, sản xuất thuốc gây gây mê và gây mê hỗn hợp khi trộn với oxy hoặc
không khí.
- Khí ni tơ (N2): Nitơ y tế, ở dạng lỏng, điểm sôi của nó là -196 °C, được sử dụng
như một chất làm lạnh trong phương pháp gây tê lạnh và phẫu thuật lạnh. Các ứng
dụng khác nữa bao gồm bảo quản các vật liệu sinh học, máu và tủy xương.
- Khí Cacbonic (Co2): CO2 y tế, ở dạng khí, chủ yếu dung cho phẫu thuật xâm lấn
tối thiểu và dùng cho tắm thuốc.
- Hệ thống hút khí thải gây mê (AGSS)
Việc thiết kế và thi công hệ thống khí y tế bệnh viện dựa trên các thông số thiết kế
kiến trúc, các khoa phòng chức năng và số giường bệnh. Nhưng để đạt các yêu cầu
chuyên môn cũng như hiệu quả cho cơ sở y tế và bệnh nhân. Các kỹ sư thông thường
dựa vào các tiêu chuẩn sau:
- Tiêu chuẩn thiết kế: HTM 2022 và HTM 02-01 Anh Quốc
- Các tiêu chuẩn tham khảo: ISO 7396-1, ISO 7396-2 (Châu Âu), NFPA 99 (Mỹ).
- Các tiêu chuẩn tham khảo khác:
- Tiêu chuẩn thiết kế khoa phẫu thuật, Bệnh viện đa khoa: 52TCN-CTYT
0038:2005.
- Tiêu chuẩn thiết kế khoa cấp cứu, khoa điều trị tích cực và chống độc, Bệnh viện
đa khoa: 52TCN-CTYT 0039:2005.
- Tiêu chuẩn thiết kế - khoa chẩn đoán hình ảnh, Bệnh viện đa khoa: 52TCN-CTYT
0040:2005.
- Hướng dẫn áp dụng tiêu chuẩn TCVN 365-2007 Bệnh viện đa khoa
- Yêu cầu thiết kế Bộ y tế.
- Tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống khí y tế Air Liquide Medical Systems
(Medical Gas Design Guide).
- Tiêu chuẩn chất lượng: EN ISO 9001, EN ISO 13485. EN 13348, EN 1057, FSC
- Tiêu chuẩn an toàn PCCC: TCVN2622.
- Tiêu chuẩn an toàn lao động: TCVN2287
- Tiêu chuẩn quốc gia: 8022-1-2019 (ISO7396-1-2007)
2
1.2 Kết cấu hệ thống
Hệ thống cung cấp khí y tế theo quy cách: Trung tâm khí y tế. Thông thường có 03
phần cơ bản:
- Các kết nối đầu ra
- Hệ thống đường dẫn và kiểm soát khu vực
- Hệ thống nguồn.
1.2.1 Hệ thống nguồn
a/ Nguồn Ôxy
* Bồn ô xy lỏng
Khi sử dụng bồn chứa ô xy
dạng lỏng các thông tin liên
quan cần có thông số cụ thể:
- Bình chứa dạng gì? (đứng
hay nằm)
- Dung tích chứa
- Tỷ lệ hóa hơi tự nhiên mỗi
ngày
- Lưu lượng dòng liên tục
trong 8 giờ
Hình 1. 2 Nguồn Ô xy
- Áp suất làm việc tối đa
- Trọng lượng của bồn chứa rỗng
- Chiều cao lắp đặt tank
- Có đồng hồ hiển thị mức áp lực Oxy trong bồn chứa
- Có đồng hồ hiển thị mức Oxy lỏng trong bồn chứa
- Bồn chứa và các phụ kiện chính được thiết kế bằng sắt không rỉ để đảm bảo độ
bền cao, giảm chi phí bảo trì
- Chân đế được thiết kế để chống gió mạnh & động đất
- Hệ thống có thể được thiết kế thêm hệ thống chống sét, báo động, chống cháy…
- Có đầy đủ các phụ kiện đi kèm như: Van kiểm tra mở rộng, đồng hồ điều chỉnh áp
lực đầu ra, van an toàn, đồng hồ hiển thị áp lực hệ thống, các đầu nối…
3
Hình 1. 3 Bộ hóa hơi
* Bộ hóa hơi
- Lưu lượng phân phối bao nhiêu Nm3/h
- Trọng lượng bao nhiêu kg
- Áp suất suy giảm khi hoạt động tại luu lượng tối đa ở áp lực bao nhiêu bar
- Khả năng chịu sức cản của gió km/h
- Áp suất làm việc tối đa bao nhiêu bar
* Bộ điều áp
- Áp suất làm việc tối đa bao nhiêu bar
- Lưu lượng bao nhiêu m3/giờ
- Điều tiết và ổn định áp suất khí cấp vào hệ thống
- Xả khí khi áp suất vượt quá ngưỡng cho phép
- Cô lập với hệ thống khi cần thiết
- Bộ điều áp bao gồm: Van an tòan, điều áp chuyên dụng, van khóa, đồng hồ đo áp
suất
* Trạm phân phối ô xy
Bao gồm 04 bộ phận chính:
- Bộ điều phối tự động lưu lượng
- Bộ thanh góp nối với bình O2
- Giá đỡ cố định dàn thanh góp và bình O2
- Dây nối cao áp bình O2
b. Nguồn CO2
Bao gồm 04 bộ phận chính:
4
- Bộ điều phối tự động lưu lượng
- Bộ thanh góp nối với bình CO2
- Giá đỡ cố định dàn thanh góp và bình CO2
- Dây nối cao áp bình CO2
c. Hệ thống máy nén khí
* Quy cách: Hệ thống máy nén khí không dầu trung tâm.
Hình 1. 4 Hệ thống máy khí nén
* Các thông tin cơ bản:
- Hệ thống máy nén khí không dầu kiểu Scroll hoạt động luân phiên tùy theo công
suất của hệ thống kèm bộ điều khiển độc lập cho từng máy
- Máy sấy khô khí nén
- Máy sấy khí dạng hấp thụ
- Bộ lọc thô khí nén
- Bộ lọc tinh khí nén
- Bộ lọc carbon khí nén
- Bộ điều khiển trung tâm
- Bình tích áp trung gian
- Bộ điều áp
d. Hệ thống máy hút khí
5
Hình 1. 5 Hệ thống máy hút khí
* Quy cách: Hệ thống máy hút khí trung tâm
* Các thông tin cơ bản:
- Hệ thống máy bơm hút hoạt động luân phiên tùy theo công suất của hệ thống
- Bộ điều khiển trung tâm
- Bộ lọc khuẩn kép và ht tách dịch
- Bình tích áp trung gian
1.2.2 Hệ thống đường dẫn khí và kiểm soát khu vực
a. Hệ thống ống dẫn khí
* Yêu cầu chung:
Hình 1. 6 Hệ thống ống dẫn khí
Các đặc tính kỹ thuật và điều kiện kỹ thuật lắp đặt đường ống phải tuân thủ theo tiêu
chuẩn HTM 02-01 hoặc tương đương.
6
Ống dẫn khí: Toàn bộ ống dẫn truyền khí phải là ống đồng hoặc inox và các cút
nối phải bằng đồng, là loại chuyên dụng dùng trong y tế đạt tiêu chuẩn BS EN 13348
hoặc tương đương. Toàn bộ các ống đồng phải được làm sạch, khử dầu, khử kim loại
nặng, độc tố, xuất xứ từ nhà sản xuất ống chính quy đạt tiêu chuẩn an toàn của Châu
Âu hoặc tương đương dùng cho y tế. Bảo đảm không có Arsenic và hàm lượng
carnone trong ống đồng ít hơn 32 mg/dm2.
Ống phải có độ dày dồng nhất đối với mạng phân phối và chịu được áp lực cao
để đảm bảo an toàn áp lực.
Đường kính của ống thay đổi theo lưu lượng cho từng khu vực và đường kính
được tính toán theo phương pháp tính suy hao áp lực của tiêu chuẩn HTM 2022, HTM
02-01 hoặc tương đương.
Yêu cầu về suy hao áp lực: Theo tiêu chuẩn HTM 02-01, độ suy hao áp lực cho
phép tại điểm đầu cao c uối xa nhất của từng loại khí trong hệ thống không được phép
> 10% so với áp lực thiết kế.
* Thiết kế đường ống truyền khí, tính toán suy hao áp lực trên đường truyền và lựa
chọn kích thước đường ống:
- Tính toán suy hao áp lực: Theo tiêu chuẩn HTM 02-01, HTM 2022.
Nguyên tắc lựa chọn đường ống: Lựa chọn đường ống có kích thước nhỏ nhất có thể
để đảm bảo độ suy hao áp lực từ đầu ra cấp khí xa nhất của từng loại khí trong hệ
thống tới máy trung tâm phải ≤ 10%
b. Hệ thống kiểm soát và báo trung tâm, khu vực:
*Bộ báo động trung tâm
Số lượng và chức năng: 01 bộ báo động trung tâm ≥ 04 kênh, theo dõi được tình
trạng hoạt động của 04 thiết bị nguồn trung tâm và áp lực cấp vào nhánh chính của
mỗi hệ thống đường ống gồm: trung tâm O2, trung tâm CO2, hệ thống máy nén khí
trung tâm, hệ thống máy hút khí trung tâm. Gồm màn hình theo dõi kỹ thuật số được
trang bị với màn hình thủy tinh sáng tạo: hiển thị tên các loại khí, tình trạng áp lực các
loại khí, chi tiết áp suất hiện tại đầu ra của hệ thống trung tâm, đèn led nhiều màu báo
hiệu, nút tắt báo động cho mỗi loại khí riêng biệt của từng hệ thống máy trung tâm.
Hiển thị thông minh qua màn hình chiếu sáng LCD, hoạt động thao tác qua các phím
cảm ứng, hiển thị thông tin về tình trạng hiện tại: bình thường, áp lực cao, áp lực thấp.
*Hệ thống hộp van khu vực, báo động khu vực:
7
- Hộp van khu vực kèm báo động khu vực 03 loại khí: được bố trí cho nhánh cấp
khí vào các khoa phòng quan trọng
Số lượng: Theo thiết kế, hộp van khu vực kèm báo động khu vực 03 loại khí (O2, A4,
V) cho các nhánh chính cấp vào các khoa phòng
Chức năng: Theo dõi áp lực 03 loại khí (O2, A4, V) trong nhánh chính cấp vào
các phòng ở trên. Báo động bằng âm thanh và ánh sáng khi có sự cố, trong trường hợp
khẩn cấp hoặc bảo trì có thể ngắt van khu vực để cách ly từng khu khoa phòng mà
không ảnh hưởng đến các tầng khác trong hệ thống.
Vị trí: Theo bản vẽ thiết kế
- Hộp van khu vực 05 loại khí:
Số lượng: Theo thiết kế Hộp van khu vực 05 loại khí (O2, CO2, A4, A7, V) cho các
nhánh chính cấp vào phòng mổ, phòng chức năng.
Chức năng: có đồng hồ áp lực hiển thị áp lực 05 loại khí (O2, CO2, A4, A7, V)
trong nhánh chính cấp vào các phòng, trong trường hợp khẩn cấp hoặc bảo trì có thể
ngắt van khu vực để cách ly từng khu mà không ảnh hưởng đến các khu khác trong hệ
thống.
Vị trí: theo bản vẽ thiết kế
- Hộp van khu vực 03 loại khí:
Số lượng: Theo thiết kế Hộp van khu vực 03 loại khí (O2, A4, V) cho các nhánh chính
cấp vào các khoa phòng.
Chức năng: có đồng hồ áp lực hiển thị áp lực 03 loại khí (O2, A4, V) trong nhánh
chính cấp vào các khoa phòng ở trên, trong trường hợp khẩn cấp hoặc bảo trì có thể
ngắt van khu vực để cách ly từng khu mà không ảnh hưởng đến các khu khác trong hệ
thống.
Vị trí: theo bản vẽ thiết kế
- Van ngắt
Các van ngắt chính: đặt tại nhà trung tâm nén, hút và phòng đặt trung tâm O2, CO2.
Các van ngắt trên đường ống cho từng loại khí được đặt trên các nhánh ống dẫn khí
vào các phòng chức năng quan trọng trong mỗi tầng để ngắt khí trong các trường hợp
khẩn cấp, bảo trì.
8
1.2.3 Các dạng đầu ra của khí y tế trung tâm
a/ Ổ khí
Hình 1. 7 Các loại ổ khí gắn tường
- Mục đích sử dụng: Là một cụm các đầu ổ cắm kết nối giữa nguồn khí y tế và thiết
bị sử dụng.
- Phạm vi sử dụng: Phòng hồi tỉnh, cấp cứu, tiền mê, điều trị, phòng mổ...
- Phân loại:
o Theo liên kết với tường thì chia thành 02 loại: Lắp âm tường & nổi trên
tường.
o Theo hình dáng đầu ổ cắm liên kết giữa đầu khí chờ với đầu cắm thiết bị
thì chia thành 02 loại: Đầu cắm khí nổi (hệ CPS) và đầu cắm khí chìm (hệ
NSV):
- Quy cách cơ bản:
o Áp lực hoạt động trung bình: 3-5bar
o Các đầu ra cùng loại khí, phải có hình dạng giống nhau, lắp lẫn được các
đấu cắm cùng loại khí
o Các đầu khí khác nhau, có hình dạng khác nhau, không lắp lẫn được ổ cắm
o Có màu sắc và hình dạng để phân biệt các loại khí với nhau
o Có van khóa tự động, kỹ thuật khớp nối nhanh
o Đầu khí được thiết kế hai cấp kín, trong trường hợp cấp thứ nhất được
tháo ra bảo dưỡng hay sửa chữa thì cấp thứ 2 vẫn là kín hệ thống, không gây
rò rỉ.
9
b/ Trụ khí
- Mục đích sử dụng: Là một tổ hợp các đầu kết nối giữa các nguồn (Khí y tế, điện...)
với các thiết bị sử dụng.
Hình 1. 8 Trụ khí y tế
- Phạm vi sử dụng: Chủ yếu cho phòng mổ
- Phân loại, thông thường chia làm 02 loại:
o Có tay, có thể dịch chuyển xoay vòng, lên xuống
o Trụ cố định, có thể điểu chỉnh lên xuống (cao thấp của trụ khí)
c/ Dây dẫn khí y tế treo trần
Hình 1. 9 Dây dẫn khí treo trần
10