nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển thuốc và y cụ trong bệnh viện pdf pdf

Hệ thống ngoài việc giải phóng một khối lượng công việc tốn nhiều thời gian và công sức của điều dưỡng bằng hệ thống tự động hóa hoạt động được liên tục và chính xác, mà còn có nhiều ý n

ỦY BAN NHÂN DÂN TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ BÁCH KHOA

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ

BÁO CÁO TỔNG HỢP

KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN

THUỐC VÀ Y CỤ TRONG BỆNH VIỆN

Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Nghiên cứu Thiết bị và Công nghệ Cơ khí Bách Khoa

Chủ nhiệm nhiệm vụ: TS Phạm Văn Anh

Tp.HCM, 03/2022

Thành phố Hồ Chí Minh - 2022

ỦY BAN NHÂN DÂN TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ BÁCH KHOA

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ

BÁO CÁO TỔNG HỢP

KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN THUỐC VÀ Y CỤ TRONG BỆNH VIỆN

(Đã chỉnh sửa theo kết luận của Hội đồng nghiệm thu ngày 28/04/2022)

Mục lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Giới thiệu những phương pháp vận chuyển thuốc và y cụ hiện nay trong các bệnh viện 1

1.1.1 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng xe đẩy truyền thống 2

1.1.2 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng hệ thống khí nén 4

1.1.3 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng AGV 6

1.1.4 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng phương pháp thùng thuốc di chuyển trên ray dẫn 8

1.1.5 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng phương pháp sử dụng ray dẫn và thiết kế xe di chuyển bên trong 11

1.1.6 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng phương pháp thùng thuốc di chuyển trên băng tải treo 14

1.2 Công nghệ cảm biến và phương án điều khiển thường sử dụng cho hệ thống vận chuyển 16

1.3 Các tiêu chuẩn an toàn trong việc chế tạo, vận hành thiết bị trong Bệnh viện 21

1.3.1 Tiêu chuẩn Quốc gia về an toàn điện trong y tế 21

1.3.2 Quy định về phương tiện vận chuyển và trang thiết bị y tế 21

1.3.3 Quy định loại vật liệu sử dụng trong bệnh viện 22

1.3.4 Quy định vận chuyển và thuốc trong quá trình vận chuyển 23

1.4 Nhận xét ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp vận chuyển thuốc dc trích dẫn 23

1.5 Đặt vấn đề 28

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 32

2.1 Lựa chọn phương án truyền động 32

2.2 Lựa chọn phương án module băng tải thẳng 41

2.3 Lựa chọn phương án băng tải qua các đoạn 900 44

2.4 Lựa chọn phương án module băng tải chuyển line 46

2.5 Lựa chọn phương án module băng tải nâng hạ (module di chuyển lên xuống) 48

2.6 Lựa chọn loại động cơ truyền động 49

2.7 Lựa chọn loại vật liệu chế tạo thùng thuốc 50

2.8 Lựa chọn bộ điều khiển cho hệ thống 51

2.9 Lựa chọn cảm biến cho hệ thống 53

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ 59

3.1 Tính toán thiết kế cơ khí cho module băng tải thẳng 60

3.1.1 Tính toán, lựa chọn xích tải 60

3.1.2 Tính toán, lựa chọn động cơ dẫn động 66

3.1.3 Tính toán bộ truyền xích 70

3.1.4 Tính toán kiểm nghiệm trục và then 76

3.1.5 Tính toán kiểm nghiệm ổ lăn 84

3.2 Tính toán thiết kế cơ khí cho module chuyển line 87

3.2.1 Tính toán lựa chọn vít me bi 87

3.2.2 Lựa chọn loại đai ốc bi 89

3.2.3 Lựa chọn phương án gá đặt trục vít me bi 89

3.2.4 Lựa chọn loại gối đỡ 91

3.2.5 Tính toán và lựa chọn động cơ 91

3.2.6 Kiểm nghiệm bền cho hệ vít me bi 94

3.3 Tính toán thiết kế cơ khí cho module băng tải nâng hạ 96

3.3.1 Tính toán, lựa chọn động cơ dẫn động 96

3.3.2 Tính toán bộ truyền xích (trục động cơ đến trục 1) 100

3.3.3 Tính toán bộ truyền xích (Từ trục 1 đến trục 2) 105

3.3.4 Tính toán kiểm nghiệm trục 110

3.3.5 Tính toán kiểm nghiệm ổ lăn 117

3.4 Tính toán thiết kế cơ khí cho module băng tải cong 120

3.4.1 Tính toán lựa chọn loại xích tải 120

3.5 Nghiên cứu tính toán, thiết kế hệ thống treo băng tải sử dụng không gian phía trên trần 126

3.5.1 Tính toán thiết kế khung đỡ băng tải 128

3.5.2 Lựa chọn thanh dầm 130

3.5.3 Bố trí treo và lắp đặt hệ thống 131

3.5.4 Tính toán lựa chọn thanh ren treo hệ thống 134

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN 139

4.1 Tiêu chí và tổng quan thiết kế hệ thống điện 139

4.2 Tính toán thiết kế lựa chọn thiết bị điện 139

4.2.1 Lựa chọn loại PLC 139

4.2.2 Lựa chọn loại remote I/O 140

4.2.3 Lựa chọn HMI 143

4.2.4 Lựa chọn bộ đếm Counter 144

4.2.5 Lựa chọn loại RFID, cảm biến tiệm cận và công tắc hành trình 145

4.2.6 Lựa chọn nguồn điện DC cho hệ thống 147

4.2.7 Tính toán lựa chọn loại dây điện và khí cụ điện cho hệ thốngq 147

4.3 Thiết kế hệ thống điện cho module băng tải thẳng 152

4.4 Thiết kế hệ thống điện cho module băng tải nâng hạ 155

4.5 Thiết kế hệ thống điện cho module băng tải chuyển 2 line và 4 line 156

4.6 Thiết kế hệ thống điện cho toàn hệ thống 158

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 169

5.1 Tiêu chí thiết kế module điều khiển 170

5.2 Tổng quan về giải thuật điều khiển 170

5.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu 172

5.4 Xây dựng giải thuật điều khiển và lưu đồ giải thuật 176

5.4.1 Giải thuật tổng quát điều khiển hệ thống 176

5.4.2 Giải thuật điều khiển cho module băng tải thẳng 180

5.4.3 Giải thuật điều khiển cho module băng tải nâng hạ 185

5.4.4 Giải thuật điều khiển cho module băng tải chuyển 2 line và 4 line

190

5.5 Đề xuất phương án sử dụng mạch counter và cảm biến tiệm cận để tiết kiệm điện và rủi ro khi hệ thống hoạt động 197

5.5.1 Thùng thuốc di chuyển trên băng tải thẳng từ module nâng hạ đến module chuyển line 198

5.5.2 Thùng thuốc di chuyển trên module băng tải thẳng từ module chuyển line đến module nâng hạ 203

5.5.3 Trường hợp thùng thuốc di chuyển trên module băng tải thẳng từ module chuyển line đến một module chuyển line khác 204

CHƯƠNG 6 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 206

6.1 Chương trình mô phỏng hệ thống 3 trạm đặt tại trung tâm BK-RECME 207

6.1.1 Truy xuất dữ liệu từ cơ sở dữ liệu 209

6.1.2 Xử lý tại vị trí băng tải nâng hạ 211

6.1.3 Xử lý tại vị trí băng tải chuyển 2 line 212

6.1.4 Xử lý tại vị trí băng tải chuyển 4 line 215

6.1.5 Xử lý việc hệ thống có thể hoạt động trở lại sau khi bị ngắt điện 218

6.2 Chương trình mô phỏng 3 trạm theo sa bàn thực tế tại bệnh viện quận 11

220

6.3 Nhận xét kết quả mô phỏng hệ thống 225

CHƯƠNG 7 THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

228

7.1 Thiết lập kết nối giữa PLC, HMI, đầu đọc RFID và Server thông qua TCP/IP 228

7.2 Một số hình ảnh về quá trình lắp đặt hệ thống 234

7.3 Kết quả thực nghiệm của hệ thống 240

7.3.1 Thực nghiệm khả năng truyền thông giữa các thiết bị là PLC, HMI, đầu đọc RFID, Server và cơ sở dữ liệu 240 7.3.2 Thực nghiêm khả năng vận chuyển thùng thuốc trên hệ băng tải treo, các đoạn 900 và những vấn đê phát sinh 245 7.3.3 Thực nghiệm vận chuyển thùng thuốc từ trạm đến module chuyển line gần nhất 248 7.3.4 Thực nghiệm vận chuyển thùng thuốc từ trạm chuyển line tại khoa đến trạm chuyển line kế tiếp 252 7.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm của hệ thống 255

CHƯƠNG 8 TỔNG KẾT VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 257

8.1 Kết luận 257 8.2 Đề xuất 262

Danh mục các bảng

Bảng 1.1 Bảng so sánh các phương pháp vận chuyển thuốc và y cụ được dùng

trong các bệnh viện trong nước 24

Bảng 1.2 Bảng so sánh các phương pháp vận chuyển thuốc và y cụ được dùng trong các bệnh viện ngoài nước 25

Bảng 1.3 Bảng so sánh các phương pháp vận chuyển thuốc và y cụ đã được nghiên cứu trong nước 27

Bảng 2.1 So sánh lựa chọn phương án truyền động theo các tiêu chí đã đưa ra 33

Bảng 2.2 So sánh lựa chọn loại băng tải phù hợp 36

Bảng 2.3 so sánh lựa chọn cách thức hoạt động của hệ thống băng tải phù hợp 42

Bảng 2.4 So sánh lựa chọn phương án di chuyển đoạn chuyển hướng 900 44

Bảng 2.5 So sánh lựa chọn phương án chuyển hướng 46

Bảng 2.6 So sánh lựa chọn phương án module băng tải nâng hạ 48

Bảng 2.7 So sánh lựa chọn bộ điều khiển 51

Bảng 2.8 So sánh lựa chọn loại cảm biến cho hệ thống 53

Bảng 2.9 So sánh lựa chọn tủ điện bật tắt băng tải 56

Bảng 2.10 Bảng dữ liệu tóm tắt lại ác phương án đã chọn 57

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của mắc xích C0820K0750DPAA [23] 63

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của bánh xích C0820M19NY [23] 64

Bảng 3.3 Các số liệu tính toán trục 1 của băng tải thẳng tại các vị trí nguy hiểm 80

Bảng 3.4 Kết quả tính toán hệ số an toàn của trục 1 băng tải thẳng đối với tiết diện nguy hiểm 81

Bảng 3.5 Kết quả kiểm nghiệm then đối với các tiết diện nguy hiểm 82

Bảng 3.6 Bảng thống kê thông số module băng tải thẳng 86

Bảng 3.7 Các cấp sai số ứng với hành trì vít me [57] 88

Bảng 3.8 Ký hiệu khe hở hướng trục vít me [58] 88

Bảng 3.9 Độ dài tối đa của trục vít me bi [58] 88

Bảng 3.10 Thông số cơ bản của đai ốc bi SFU3210-4 [58] 89

Bảng 3.11 Thông số kích thước cơ bản của 2 gối đỡ BK25 và BF25 [58] 91

Bảng 3.12 Thông số kích thước của nối trục MHW-50C-12-20 (mm) [59] 94

Bảng 3.13 Bảng thống kê thông số của module băng tải chuyển 2 line 96

Bảng 3.14 Các số liệu tính toán trục 1 của băng tải đứng tại tiết diện nguy hiểm 113

Bảng 3.15 Kết quả tính toán hệ số an toàn đối với các tiết diện nguy hiểm trên trục 1 băng tải đứng 113

Bảng 3.16 Kết quả kiểm nghiệm then đối với các tiết diện nguy hiểm trục 1 băng tải đứng 114

Bảng 3.17 Các số liệu tính toán trục 2 băng tải đứng tại các vị trí nguy hiểm

116

Bảng 3.18 Kết quả tính toán hệ số an toàn đối với tiết diện nguy hiểm trục 2 băng tải đứng 116

Bảng 3.19 Kết quả kiểm nghiệm then đối với các tiết diện nguy hiểm 117

Bảng 3.20 Bảng thống kê thông số của module băng tải nâng hạ 119

Bảng 3.21 Thông số kỹ thuật của mắc xích C0880K0750LFBA 122

Bảng 3.22 Thông số kỹ thuật của bánh xích C0820M19NY 123

Bảng 3.23 Thông số dầm thép chữ I 131

Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật của PLC [50] 140

Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật của các module EtherNet, I/O mở rộng [51] 143

Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật của HMI MT8071IP 143

Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật Counter CX6s-1P4F [54] 144

Bảng 4.5 Thông số kỹ thuật của đầu đọc RFID HDM8540 [56] 145

Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật của cảm biến [53] 146

Bảng 4.7 Thông số kỹ thuật của công tắc hành trình CNTDTZ – 8166 146

Bảng 4.8 Thông số kỹ thuật của nguồn Allen-Bradley 1606-XLB240E

[54] 147

Bảng 4.9 Thông số kỹ thuật MCB EZ9F34250 150

Bảng 4.10 Phân chia module điều khiển các trạm 162

Bảng 4.11 Quy ước tên băng tải, tên thiết bị và các chú thích khác 163

Bảng 4.12 Quy định tiếp điểm cho các input của hệ thống 164

Bảng 4.13 Phân chia cuộn dây và tiếp điểm tương ứng với các output của hệ thống 165

Bảng 5.1 Cơ sở dữ liệu của các module băng tải 173

Bảng 5.2 Cơ sở dữ liệu của thùng thuốc 174

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Hình 1.1 Y tá thực hiện vân chuyển thuốc tại bệnh viện Chợ Rẫy 2

Hình 1.2 Xe chở thuốc và y cụ tại bệnh viện Từ Dũ 3

Hình 1.3 Hệ thống vận chuyển mẫu máu bằng ống khí nén tại Bệnh viện Quận 11 4

Hình 1.4 Ngưỡng tốc độ và khối lượng vận chuyển carrier của hệ thống vận chuyển khí nén 5

Hình 1.5 Vận chuyển bằng ống khí nén ở Bệnh viện châu Âu 5

Hình 1.6 Vận chuyển sử dụng xe tự hành ở Bệnh viện châu Âu 7

Hình 1.7 Sơ bộ kết cấu của hệ thống vận chuyển bằng ray dẫn Telelift 9

Hình 1.8 Hệ thống ray điện xuyên suốt chiều dài hệ thống của Telelift 10

Hình 1.9 Thiết kế xe bánh ma sát 11

Hình 1.10 Ray dẫn và xe được chế tạo và thực nghiệm của nhóm tác giả 12

Hình 1.11 Xe chở thuốc dùng cặp bánh xe ma sát ngoài 12

Hình 1.12 Cơ cấu giúp xe luôn bám vào bề mặt ray dẫn 13

Hình 1.13 ray dẫn điện loại 3 line được trang bị cho hệ thống 13

Hình 1.14 Kết cấu của một hệ băng tải treo với khung đỡ bên dưới khung sườn băng tải 14

Hình 1.15 Kết cấu thực tế của một băng tải treo 14

Hình 1.16 Hệ thống vận chuyển sử dụng băng tải xích treo trên trần 15

Hình 1.17 Mô hình thực nghiệm của nhóm tác giả 17

Hình 1.18 Mô hình quản lý vận chuyển hàng hóa bằng RFID của nhóm tác giả 18

Hình 1.19 Mô hình do Mahmudur Rashid etal đề xuất 19

Hình 1.20 Mô hình quản lý dữ liệu y cụ của nhóm tác giả tài liệu [19] 20

Hình 2.1 Module chuyển line giữa 2 route ngược chiều nhau 46

Hình 3.1 Sơ đồ bố trí sa bàn hệ thống tại đơn vị chủ trì 59

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý module băng tải thẳng 60

Hình 3.3 Mô hình một băng tải xích 61

Hình 3.4 Kết cấu băng tải di chuyển thẳng 62

Hình 3.5 Băng tải loại “Straight slat top chain” 62

Hình 3.6 Thùng chứa thuốc 63

Hình 3.7 Biên dạng và kích thước bánh xích C0820M19NY 64

Hình 3.8 Tích lũy thùng thuốc trên băng tải 64

Hình 3.9 Cách ăn khớp của băng tải xích và bánh xích 67

Hình 3.10 Lực căng tác dụng lên đầu dẫn động băng tải 76

Hình 3.11 Sơ đồ đặt lực và biểu đồ moment trục công tác 1 78

Hình 3.12 Sơ đồ đặt lực và biểu đồ moment trục công tác 2 83

Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý module chuyển line 87

Hình 3.14 Cấu trúc đai ốc bi SFU 89

Hình 3.15 Các phương pháp gá đặt trục vít me 90

Hình 3.16 Phương pháp gá đặt fixed – supported cho vít me bi 90

Hình 3.17 Kết cấu trục vít me bi SFU3210-L1400 90

Hình 3.18 Gối đỡ BK25 91

Hình 3.19 Gối đỡ BF25 91

Hình 3.20 Thông số kích thước của nối trục MHW 94

Hình 3.21 Kết cấu sơ bộ của module băng tải nâng hạ 97

Hình 3.22 Mô hình tính toán thang máy 98

Hình 3.23 Sơ đồ đặt lực và biểu đồ moment trục 1 băng tải đứng 112

Hình 3.24 Sơ đồ đặt lực và biểu đồ moment trục 2 băng tải đứng 115

Hình 3.25 Kết cấu băng tải cong 121

Hình 3.26 Mắc xích nhựa cho băng tải cong 122

Hình 3.27 Biên dạng và kích thước bánh xích C0820M19NY 123

Hình 3.28 Kết cấu khung treo đỡ băng tải 126

Hình 3.29 Kết cấu treo băng tải thực hiện tại trung tâm 127

Hình 3.30 Bố trí hệ thống băng tải treo tương ứng với sa bàn trung tam

BK-RECME 128

Hình 3.31 Vị trí khung đỡ 4 băng tải 128

Hình 3.32 Bố trí thanh đỡ cho băng tải 1m 129

Hình 3.33 Bố trí thanh đỡ cho băng tải 2m 129

Hình 3.34 Bố trí thanh đỡ cho băng tải chuyển line 129

Hình 3.35 Bố trí thanh đỡ cho băng tải 4m 129

Hình 3.36 Khoảng cách bố trí 4 băng tải tên thanh đỡ 130

Hình 3.37 Thông số dầm thép chữ I 130

Hình 3.38 Vị trí chịu tải lớn nhất trên sa bàn 131

Hình 3.39 Sơ đồ tải trọng trên thành thép V tương ứng tại vị trí nguy hiểm

132

Hình 3.40 Biểu đồ lực moment của thành V tại vị trí nguy hiểm 133

Hình 3.41 Biểu đồ kéo đúng tâm 134

Hình 3.42 Thanh ren chịu nén khi siết bulong 2 đầu và quy đổi dạng liên kết 2 đầu 138

Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống điện module băng tải thẳng 153

Hình 4.2 Mạch động lực của module băng tải thẳng 1 chiều và 2 chiều 154

Hình 4.3 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống điện module băng tải nâng hạ

155

Hình 4.4 Mạch động lực của module băng tải nâng hạ 156

Hình 4.5 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống điện module băng tải chuyển line 157

Hình 4.6 Mạch động lực của module băng tải chuyển line 158

Hình 4.7 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống điện toàn bộ hệ thống 159

Hình 4.8 Bố trí RFID 2 đầu của module di chuyển thẳng 160

Hình 4.9 Mạch điện khắc phục sự cố đi quá hành trình của băng tải đứng 168

Hình 5.1 Sơ đồ tổng quát của hệ thống điều khiển (số thùng có thể tăng nhiều hơn 3 thùng trong sơ đồ nêu trên) 169 Hình 5.2 Mô hình tổng quát hệ thống điều khiển của hệ thống 172 Hình 5.3 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống 176 Hình 5.4 Hàm con hoạch định lộ trình di chuyển cho từng thùng thuốc từ khoa Dược đến khoa Nhi 178 Hình 5.5 Hai đầu đọc RFID13 và RFID14 được bố trí 2 đầu module băng tải thẳng fwI_2 180 Hình 5.6 Sơ đồ khối: Hoạt động vận chuyển thùng thuốc của module băng tải thẳng 181 Hình 5.7 Sơ đồ khối: Kiểm tra trạng thái của module nâng hạ 182 Hình 5.8 Các vị trí đón thùng thuốc tương ứng với lộ trình di chuyển của module nâng hạ 183 Hình 5.9 Sơ đồ khối: Kiểm tra trạng thái của module chuyển line 184 Hình 5.10 Hai RFID12 và RFID13 dùng để giới hạn module băng tải nâng hạ LFI.1 trường hợp thùng thuốc ra khỏi trạm 186 Hình 5.11 Hai RFID26 và RFID27 dùng để giới hạn module băng tải nâng hạ LFI_2 trường hợp thùng thuốc đi về trạm 186 Hình 5.12 Sơ đồ khối: Hoạt động vận chuyển thùng thuốc của module nâng hạ 187 Hình 5.13 Sơ đồ khối: Kiểm tra trạng thái của module băng tải thẳng 188 Hình 5.14 Sơ đồ khối: Hoạt động vận chuyển thùng thuốc của module chuyển line 191 Hình 5.15 Hai RFID16 và RFID17 hoặc RFID18 và RFID23 dùng để giới hạn module băng tải chuyển 2 line SW2.2 192 Hình 5.16 Thùng thuốc đang vào trạm tại vị trí chuyển 2 line 192 Hình 5.17 Thùng thuốc đang ra khỏi trạm tại vị trí chuyển 2 line 193

Hình 5.18 Vị trí kết nối lộ trình các module băng tải thẳng của module băng tải chuyển 4 line 194 Hình 5.19 Trường hợp thùng thuốc di chuyển trên module băng tải thẳng từ module nâng hạ đến module chuyển line 199 Hình 5.20 Sơ đồ đơn giản hóa của hệ băng tải thẳng sử dụng bộ counter-cảm biến cho trường hợp thùng thuốc di chuyển từ module nâng hạ đến module chuyển line 199 Hình 5.21 Thùng thuốc di chuyển đến vùng quét của đầu đọc RFID trên module nâng hạ L 200 Hình 5.22 Thùng thuốc di chuyển ra từ module nâng hạ L và chạm cảm biến PR1 trước khi vào module F 200 Hình 5.23 Thùng thuốc tiếp tục di chuyển và chạm cảm biến PR2 trên băng tải

1 201 Hình 5.24 Quá trình di chuyển thùng thuốc sẽ được thực hiện tuần tự đến băng tải n-1 ứng với counter n-1 202 Hình 5.25 Thùng thuốc di chuyển ra khỏi module F và chạm cảm biến PR(n+2) trước khi vào module băng tải chuyển line S 202 Hình 5.26 Trường hợp thùng thuốc di chuyển trên module băng tải thẳng từ module chuyển line đến module nâng hạ 203 Hình 5.27 Nguyên lý kích băng tải tuần tự của module băng tải thẳng tương ứng với trường hợp thùng thuốc di chuyển từ module chuyển line đến module nâng hạ 203 Hình 5.28 Trường hợp thùng thuốc di chuyển trên module băng tải thẳng từ module chuyển line đến module chuyển line khác 204 Hình 5.29 Nguyên lý kích tuần tự của module băng tải thẳng nằm giữa 2 module băng tải chuyển 205 Hình 6.1 Giao diện chương trình mô phỏng hệ thống (trái – giao diện mô phỏng, phải – bảng dữ liệu truy xuất từ cơ sở dữ liệu) 208

Hình 6.2 Các bảng dữ liệu (tables) được xây dựng cho hệ thống 209

Hình 6.3 Bảng dữ liệu “moduledetail” 210

Hình 6.4 Bảng dữ liệu “package” 210

Hình 6.5 Bảng dữ liệu “packageconveyor” 211

Hình 6.6 Chương trình mô phỏng tại vị trí chờ băng tải nâng hạ 212

Hình 6.7 Trường hợp các thùng thuốc ra khỏi trạm tại băng tải chuyển 2 line

213

Hình 6.8 Trường hợp xuất hiện đồng thời các thùng thuốc vừa cần vào và cần ra khỏi trạm tại module chuyển 2 line 214

Hình 6.9 Các thùng thuốc giao nhau tại module chuyển 4 line 216

Hình 6.10 Các thùng thuốc số 5 (nâu) và 3 (đen) lần lượt vào module 217

Hình 6.11 Trạng thái của các thùng khi thùng số 3 (đen) đang trên module chuyển 4 line 217

Hình 6.12 Các thùng thuốc số 6 (cam), 2 (xanh lam) và 4 (xanh lục) lần lượt vào module 218

Hình 6.13 Ba nút truy xuất cơ sở dữ liệu sau khi khởi động lại hệ thống 219

Hình 6.14 Cơ sở dữ liệu sau khi được truy xuất về chương trình mô phỏng

219

Hình 6.15 Giao diện chính chương trình mô phỏng 3 trạm theo sa bàn thực tế tại bệnh viện quận 11 221

Hình 6.16 Thông tin từ tab General cung cấp công cụ quản lý 221

Hình 6.17 Thùng 1 và thùng 2 đã kết thúc lộ trình và hiện đang ở vị trí khoa ICU và khoa Nhi 222

Hình 6.18 Giao diện chương trình mô phỏng tại tab A3 Floor 223

Hình 6.19 Giao diện tầng 3 tại khoa Dược 224

Hình 6.20 Giao diện tầng 3 tại khoa ICU 224

Hình 6.21 Giao diện tầng 3 tại khoa Nhi 224

Hình 6.22 Giao diện tại thời điểm thùng 1 đang đi qua chuyển 4 và thùng 2

đang chuẩn bị vào chuyển 2 225

Hình 6.23 Thùng thuốc số 1 đang trên băng tải đứng trong lộ trình hạ xuống để về khoa ICU 225

Hình 7.1 Network "Serial-WiFi" phát ra từ đầu đọc 228

Hình 7.2 Các thông số cài đặt trong giao diện cấu hình cho thiết bị 230

Hình 7.3 Giao diện chương trình cho người dùng thao tác đặt tại khoa Dược (thực nghiệm) 232

Hình 7.4 Giao diện HMI để y tá, điều dưỡng thao tác lựa chọn lộ trình cho thùng thuốc 233

Hình 7.5 Nhà sản xuất hổ trợ giao tiếp TCP/IP đối với dòng PLC CompactLogix 233

Hình 7.6 Module băng tải di chuyển thẳng (1m, 2m, 4m) được treo trên giàn

234

Hình 7.7 Hệ visme đai ốc của module băng tải chuyển line 235

Hình 7.8 Module băng tải nâng hạ 235

Hình 7.9 Module băng tải chuyển 4 line (2 line) 236

Hình 7.10 Khu trần trước khi thực hiện lắp giàn treo tại Trung tâm BK-RECME 236

Hình 7.11 Hệ thống treo gồm dầm chữ I và các thanh V đỡ băng tải 237

Hình 7.12 Hệ thống băng tải treo tại trung tâm 237

Hình 7.13 Đoạn di chuyển vuông góc 238

Hình 7.14 Đoạn di chuyển tại module nâng hạ thùng thuốc 238

Hình 7.15 Đoạn di chuyển tại module chuyển 4 line 239

Hình 7.16 Vị trí lắp đặt cảm biến tiệm cận trên module băng tải đứng 239

Hình 7.17 Cách thức lắp đặt cảm biến tiệm cận trên băng tải con 240

Hình 7.18 Thông báo kết nối thành công vào các đầu đọc RFID và tạo thành công Server trên port 44818 241

Hình 7.19 PLC mở socket và tạo kết nối với Server 241 Hình 7.20 Thông báo PLC kết nối thành công vào Server 241 Hình 7.21 Các hàm MSG được set done bit (DN) sau khi PLC thực hiện kết nối với Server thành công 242 Hình 7.22 Dữ liệu cảm biến tiệm cận từ PLC gửi về Server (trái – PLC, phải – thông báo trên Server) 242 Hình 7.23 RFID reader phát hiện RFID tag tương ứng với thùng thuốc số 1 (box1) 243 Hình 7.24 Lựa chọn thùng thuốc và lựa chọn lộ trình cho thùng thuốc từ khoa Dược đến khoa ICU cho box1 trên giao diện trên PC 243 Hình 7.25 Lựa chọn thùng thuốc và lựa chọn lộ trình cho thùng thuốc từ khoa ICU đên khoa Nhi cho box2 trên màn hình HMI 244 Hình 7.26 Thời gian giữa các lần gửi tín hiệu giữa PLC và Server đã tạo 244 Hình 7.27 Mô hình thực nghiệm khả năng vận chuyển thùng thuốc qua đoạn vuông góc trên hệ băng tải treo 246 Hình 7.28 Băng tải nâng hạ đi quá hành trình, bánh xích bị kẹt vào đối trọng 246 Hình 7.29 Vấn đề bị kẹt thùng 247 Hình 7.30 Điểm nối nhau giữa 2 băng tải thẳng không cân chỉnh hợp lý nên dễ gây va đập (khu vực khoanh đỏ) 247 Hình 7.31 Thùng được đặt lên module băng tải fwI_1 sau khi đã cài đặt lộ trình 249 Hình 7.32 Thùng chạm RFID cuối module băng tải thẳng fwI_1 và bật băng tải con cho thùng thuốc đi vào module băng tải nâng hạ 249 Hình 7.33 Thùng đến vị trí cảm biến tiệm cận trên băng tải con của module nâng hạ LFI_1 thì dừng và module nâng hạ di chuyển lên để vận chuyển thùng thuốc 250

Hình 7.34 Sau khi chạm cảm biến tiệm cận giới hạn trên, module nâng hạ LFI_1 dừng và bật lại băng tải con đẩy thùng thuốc ra module tiếp theo 250 Hình 7.35 Khi thùng thuốc chạm RFID cuối băng tải con, thì module băng tải fwI_2 tiếp theo hoạt động, kéo thùng thuốc ra ngoài 251 Hình 7.36 Module nâng hạ LFI_1 đưa băng tải con về “home” 251 Hình 7.37 Thùng thuốc dừng tại vị trí đợi di chuyển vào module chuyển line 253 Hình 7.38 Thùng thuốc ở trên băng tải con trên băng tải chuyển di chuyển qua

vị trí cần đến 253 Hình 7.39 Thùng thuốc vào module sau băng tải chuyển line và di chuyển tiếp đến băng tải chuyển line khác 254 Hình 7.40 Thùng thuốc di chuyển đến module chuyển line để chuẩn bị đi vào khoa chức năng 254

MỞ ĐẦU

Báo cáo tổng hợp về đề tài nghiên cứu thiết kế và điều khiển hệ thống vận chuyển thuốc và y cụ trong bệnh viện Hệ thống được nghiên cứu và triển khai giúp giảm áp lực cho các điều dưỡng trong việc vận chuyển thuốc khi so với phương pháp vận chuyển thủ công, đồng thời giúp dễ quản lý chất lượng thuốc

và y cụ trong quá trình vận chuyển giữa các khoa Hệ thống ngoài việc giải phóng một khối lượng công việc tốn nhiều thời gian và công sức của điều dưỡng bằng hệ thống tự động hóa hoạt động được liên tục và chính xác, mà còn có nhiều ý nghĩa trong tình hình dịch bệnh như hiện nay và trong tương lai gần khi

mà mọi hoạt động di chuyển và tiếp xúc được hạn chế tối đa khi hệ thống được triển khai vận chuyển các thiết bị, thuốc và nhu yếu phẩm vào các khu vực cách

ly dã chiến tại bệnh viện Trong khuôn khổ nghiên cứu của đề tài, nhóm nghiên cứu tiến hành lắp đặt một hệ thống thu nhỏ tại Trung Tâm Nghiên cứu Thiết Bị

và Công nghệ Cơ Khí Bách Khoa (BK – RECME) so với sa bàn tại Bệnh viện Quận 11 những vẫn giữ được toàn bộ đặc trưng tương tự như hệ thống thực tế

Hệ thống sẽ bao gồm 3 trạm tương ứng với khoa Dược, khoa ICU và khoa Nhi được dẫn động bằng hệ các module băng tải được treo lên cao Các module băng tải bao gồm: Băng tải thẳng, băng tải cong, băng tải nâng hạ và băng tải chuyển line được liên kết với nhau để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh Nội dung báo cáo tổng hợp được trình bày trong 8 chương:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Lựa chọn phương án

Chương 3: Tính toán thiết kế cơ khí

Chương 4: Thiết kế hệ thống điện

Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển

Chương 6: Mô phỏng hệ thống

Chương 7: Thực nghiệm hệ thống và đánh giá kết quả Chương 8: Tổng kết và phương hướng phát triển đề tài

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Nội dung chương này đề cập đến một số phương pháp vận chuyển thuốc

và y cụ đang được sử dụng trong các Bệnh viện tại Việt Nam hiện nay và trên thế giới, các tiêu chuẩn an toàn về quá trình vận chuyển thuốc và y cụ trong các Bệnh viện Việt Nam hiện nay Sau đó, so sánh ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp đã nêu

Đồng thời đánh giá tình hình tại các Bệnh viện trên phạm vi địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh dưới tình trạng quá tải bệnh nhân thường xuyên thì việc ứng dụng hệ thống vận chuyển thuốc tự động sẽ mang lại lợi ích gì cho các nhân viên điều dưỡng trong việc cải thiện quá trình giao nhận thuốc đến các khoa, để họ có thể tập trung vào chăm sóc bệnh nhân Từ đó đặt ra đầu bài

và mục tiêu của đề tài nghiên cứu, phát triển hệ thống vận chuyển thuốc và

y cụ tự động một cách tối ưu nhất nhằm lắp đặt tại các Bệnh viện Việt Nam hiện nay

1.1 Giới thiệu những phương pháp vận chuyển thuốc và y cụ hiện nay trong các Bệnh viện

Trong tình hình hiện nay, việc nâng cao chất lượng hoạt động quản lý chất lượng khám, chữa bệnh trong các Bệnh viện đang được quan tâm và chú trọng Đối với các khoa mũi nhọn như Intensive Care Unit (ICU – Hồi sức tích cực và chống độc), khoa Nhi… đều là những khoa có số lượng bệnh nhân đông và thường xuyên ở tình trạng quá tải, nên số lượng dược phẩm phát sinh trong quá trình điều trị nhiều và việc cung ứng thường tốn thời gian, gây áp lực hoạt động lên khoa Dược (khoa cung cấp)

Tài liệu [1] đã nêu thực trạng quá tải bệnh nhân tại các tuyến Bệnh viện lớn trực thuộc Trung ương tại Việt Nam Tình trạng quá tải này đã gây ra áp lực đáng kể lên đội ngũ nhân viên y tế nhất là các nhân viên điều dưỡng trong

việc đảm bảo chất lượng dịch vụ chăm sóc và khám chữa bệnh cho bệnh nhân Việc thiếu hụt nhân lực cũng khiến cho đội ngũ nhân viên y tế tại các Bệnh viện lớn thường xuyên phải làm việc ngoài giờ và tập trung cao độ bởi khối lượng công việc quá tải Từ thực trạng đó, nhu cầu về một hệ thống vận chuyển thuốc và y cụ tự động để thay thế cho nguồn nhân lực vốn đã hạn chế tại Bệnh viện là vô cùng cần thiết, giúp họ phần nào giảm được áp lực và tập trung vào các công việc chuyên môn cũng chăm sóc bệnh nhân hiệu quả hơn Tùy thuộc vào mức độ hiện đại của từng Bệnh viện mà việc vận chuyển thuốc có thể được thực hiện với nhiều phương pháp khác nhau Bên dưới là một số phương pháp vận chuyển thuốc và y cụ hiện nay được dùng trong các Bệnh viện trong và ngoài nước

Đối với các Bệnh viện trong nước trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh, nhóm nghiên cứu đã đi khảo sát thực tế để tổng hợp các phương pháp vận chuyển thuốc và y cụ đang được sử dụng tại các Bệnh viện (Bệnh Quận 11, Bệnh viện Quận 10, Bệnh viện Chợ Rẫy, Bệnh viện Từ Dũ, Trung tâm Y khoa Medic Hòa Hảo…) Hầu hết các phương pháp vận chuyển thuốc và y

cụ hiện nay trong nước nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng vẫn còn thô sơ và dùng sức người di chuyển là chính

1.1.1 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng xe đẩy truyền thống

Hình 1.1 Y tá thực hiện vận chuyển thuốc tại Bệnh viện Chợ Rẫy

Hình 1.2 Xe chở thuốc và y cụ tại Bệnh viện Từ Dũ

Sau khi khảo sát thực tế tại các Bệnh viện kể trên, thì hầu hết các Bệnh viện vẫn sử dụng các loại xe đẩy (Hình 1.2) để vận chuyển thuốc và y cụ từ khoa Dược đến các khoa lâm sàng và từ khoa này đến khoa khác, người thực hiện là y tá và điều dưỡng (Hình 1.1), chỉ với ưu điểm là vận chuyển được một lượng lớn thuốc và y cụ trong 1 lần vận chuyển

Nhận xét:

Ưu điểm

 Linh hoạt trong việc vận chuyển (dễ dàng chỉnh sửa lộ trình cho phù hợp)

 Số lượng thuốc cũng như y cụ được vận chuyển trong 1 lần nhiều

Nhược điểm

 Chịu ảnh hưởng nhiều bởi không gian và thời gian (giờ cao điểm với số lượng bệnh nhân nhiều)

 Không đảm bảo các tiêu chuẩn về vệ sinh cho thuốc và y cụ

 Dễ xảy ra va chạm trong quá trình vận chuyển

 Tiêu tốn nhân lực trong quá trình vận chuyển

 Suy giảm năng lực làm việc của nhân viên điều dưỡng khi di chuyển quá nhiều

1.1.2 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng hệ thống ống khí nén

Hệ thống vận chuyển mẫu bằng khí nén đã được nhiều Bệnh viện trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh trang bị Hệ thống vận chuyển bằng khí nén (Pneumatic Tube System – PTS) là hệ thống dùng để vận chuyển các mẫu xét nghiệm từ khoa này đến các khoa khác Hệ thống PTS tạo các đường hút

và đẩy nhằm tạo chuyển động cho carrier trong hệ thống đường ống (tubes system)

Theo tài liệu [2], hệ thống PTS được sử dụng nhiều trong các Bệnh viện, với nhiều ưu điểm trong việc đảm bảo an toàn vệ sinh và làm việc êm, không gây ồn Tuy nhiên tải trọng vận chuyển trong đường ống lại khá hạn chế, cũng như khó có thể điều phối vật phẩm giữa các trạm liên tục mà không tốn thêm các công đoạn xử lý trung gian

Hệ thống đang được sử dụng tại các Bệnh viện như: Bệnh viện Nhân Dân

115, Bệnh viện Quận 11… (Hình 1.3) Trong các hệ thống tại các Bệnh viện tại Việt Nam thì hệ thống khí nén vẫn chỉ thực hiện vận chuyển các mẫu xét nghiệm từ điểm đến điểm, các ống vận chuyển chưa được định danh

Hình 1.3 Hệ thống vận chuyển mẫu máu bằng ống khí nén tại Bệnh viện

Quận 11

Đặc điểm kỹ thuật cơ bản của hệ thống vận chuyển bằng ống khí nén:

sử dụng chủ yếu cho việc gửi đi các mẫu thử hoặc mẫu mô xét nghiệm, còn ứng dụng trong việc vận chuyển thuốc vẫn còn khá hạn chế vì tốc độ vận chuyển khá nhanh

Hình 1.5 Vận chuyển bằng ống khí nén ở Bệnh viện châu Âu [4]

Lượng vận chuyển các mẫu mô xét nghiệm (Gewebeproben) bằng phương pháp ống khí nén lên đến 600 đợt vận chuyển/ngày (Transporte/Tag) Trong khi đó, ứng dụng trong việc chuyển các vật phẩm như thuốc men (Medikamente) hay mẫu thử máu (Blutproben) lại khá hạn chế Ngoài ra, tuổi thọ của hệ thống lại khá ngắn và chi phí vận hành khá đáng kể Đối với các hệ thống lớn thì hệ thống đường ống rất phức tạp

Nhận xét:

Ưu điểm

 Thời gian vận chuyển kit nhanh

 Giảm chi phí nhân công

 Đảm bảo các tiêu chuẩn về vệ sinh cho thuốc và y cụ

 Vận hành êm, ít tiếng ồn

Nhược điểm

 Cần nhiều nguồn khí trên đường vận chuyển để duy trì áp suất đẩy và hút trong đường ống

 Với hệ thống nhiều trạm thì hệ thống đường ống rất phức tạp [3]

 Yêu cầu chặt chẽ về không gian bố trí

 Chi phí đầu tư cao

 Việc bảo trì và vệ sinh đường ống rất phức tạp

1.1.3 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng AGV (Automation Guided Vehicle)

Trên thế giới, hiện nay có rất nhiều Bệnh viện đã trang bị hệ thống AGV Với Bệnh viện có quy mô lớn khoảng 800 giường bệnh thì khối lượng vật phẩm cần vận chuyển lên đến 27 tấn và quãng đường vận chuyển khoảng

800 km trong 1 ngày [5] Do đó, AGV là lựa chọn hiệu quả và kinh tế nhất, đồng thời tiết kiệm nhân lực để vận chuyển hàng hóa trong Bệnh viện Với quy mô Bệnh viện 57000 m2 – 500 giường bệnh thì 12 AGV đã đủ để thực hiện quá trình vận chuyển đó [5]

Theo tài liệu [4], hệ thống AGV được áp dụng trong Bệnh viện chủ yếu

để vận chuyển phế liệu, rác thải sinh học, khăn trải giường, vật phẩm nặng hoặc thực phẩm…

Hình 1.6 Vận chuyển sử dụng xe tự hành ở Bệnh viện châu Âu [4]

Theo (Hình 1.6), AGV chủ yếu được sử dụng trong việc vận chuyển phế phẩm (Abfall), thực phẩm (Essen), ga trải giường (Bettwäsche) hoặc các vật phẩm có kích thước lớn (Großpackungen) Chi phí đầu tư cho hệ thống AGV tuy là khá đáng kể nhưng đổi lại tuổi thọ của hệ thống khá dài

Vì quy mô cũng như không gian của các Bệnh viện ở Việt Nam hạn chế, cũng như tình trạng quá tải diễn ra thường xuyên, do đó giải pháp sử dụng AGV không phù hợp với các Bệnh viện ở Việt Nam (không đề cập đến các Bệnh viện quốc tế)

Tốc độ di chuyển trung bình của phương tiện vận chuyển trong không gian

có người theo tiêu chuẩn an toàn ISO 3691-4: v = 0.1 – 0.2 (m/s) [5]

Khối lượng tải 1 lần vận chuyển: Lên đến m = 380 (kg) [6]

Có nhiều cách dùng để định hướng di chuyển cho AGV (line từ, laser, mã vạch dưới sàn, dò line…)

Nhận xét:

Ưu điểm

 Giảm chi phí nhân công

 Tiết kiệm thời gian

 Đảm bảo các tiêu chuẩn về vệ sinh cho thuốc và y cụ được vận chuyển

Nhược điểm

 Yêu cầu chặt chẽ không gian làm việc để hạn chế va chạm trong quá trình di chuyển

 Chi phí đầu tư cao

 Không phù hợp với điều kiện làm việc trong bệnh viện tại Việt Nam vì

có diện tích nhỏ và khoảng không gian hành lang đông người qua lại vì quá tải

1.1.4 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng phương pháp thùng thuốc di chuyển trên ray dẫn

Phương pháp vận chuyển vật phẩm được công ty Telelift (Đức) nghiên cứu và phát triển trải qua 20 năm, được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong nhiều lĩnh vực (y tế, thư viện, công nghiệp…)

Trong các lĩnh vực được Telelift nghiên cứu và phát triển thì riêng lĩnh vực y tế, Telelift đã cho ra đời hệ thống ray vận chuyển thuốc và y cụ (Telelift UniCar) đến các khoa bằng hệ thống ray dẫn

Theo [4], hệ thống vận chuyển theo kiểu ray dẫn có khả năng tải vượt trội hơn nhiều so với hệ thống sử dụng ống khí nén (PTS) vốn đã được biết đến khá rộng rãi trước đó, với tải trọng lên đến 10 – 15 kg và dung tích từ 30 –

35 lít Đến nay đã có hơn 10 Bệnh viện lớn tại Trung Quốc và phần lớn bệnh viện tại Đức được trang bị hệ thống vận chuyển theo kiểu ray đẫn của Telelift Hệ thống vận chuyển kiểu ray dẫn có nhiều ứng dụng khác nhau trong Bệnh viện, trong đó chủ yếu là các hàng hóa như thuốc men, dịch truyền hoặc các vật phẩm vô trùng và cả tài liệu…

Năng suất của hệ thống vận chuyển bằng ray dẫn cao có khả năng vận chuyện nhiều thùng thuốc cùng lúc trên hệ thống Với khối lượng mang lớn (lên đến 15 kg) Theo tài liệu [7], kết cấu của một hệ gồm hộp thuốc tự hành

và ray dẫn của Telelift được thể hiện như sau:

Hình 1.7 Sơ bộ kết cấu của hệ thống vận chuyển bằng ray dẫn Telelift [7]

Theo (Hình 1.7), các đoạn ray (2), (6), (8), (10) dẫn hướng cho thùng thuốc

di chuyển Đoạn ray (4) là đoạn ray đóng vai trò như một module chuyển hướng giúp chuyển thùng thuốc đến các đoạn ray khác Đoạn ray (30) là

đoạn ray có kết cấu đặc biệt có thể xoay quanh bản lề (32) Motor (41) dẫn động bánh xoay (42) đỡ thùng thuốc và dẫn thùng thuốc chuyển động Trên ray dẫn, 2 line điện (34) và (36) cấp nguồn động lực cho thùng thuốc hoạt động, đoạn ray (38) cấp tín hiệu điều khiển Trong suốt quá trình chuyển động, thùng thuốc được giữ thăng bằng trong quá trình vận chuyển, đồng thời tích hợp hệ thống đèn UV đảm bảo khử trùng bên trong thùng

Tốc độ vận chuyển trung bình: v = 0.6 (m/s) [8]

Khối lượng tải tối đa cho phép: m = 10 (kg) [8]

Hệ thống điện được cấp bằng 3 line điện (2 line nguồn và 1 line truyền thông) xuyên suốt chiều dài hành trình di chuyển của xe thuốc (Hình 1.8)

Hình 1.8 Hệ thống ray điện xuyên suốt chiều dài hệ thống của Telelift [9]

Nhận xét:

Ưu điểm

 Giảm chi phí nhân công

 Đảm bảo các tiêu chuẩn về vệ sinh cho thuốc và y cụ

 Có khả năng vận chuyển nhiều thùng thuốc cùng lúc trên hệ thống

Nhược điểm

 Chi phí đầu tư cao

 Hệ thống đòi hỏi gia công chế tạo phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao

và phải đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn về điện (vì nguồn điện sẽ được cấp liên tục trong quá trình di chuyển)

 Phụ thuộc nhiều vào không gian trần Bệnh viện, nơi bố trí các ray dẫn

1.1.5 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng phương pháp sử dụng ray dẫn và thiết kế xe di chuyển bên trong

Ray dẫn và xe vận chuyển được nhóm tác giả tiến hành thiết kế dựa vào phương án ray dẫn của Telelift

Theo tài liệu [10], kết cấu của một hệ xe di chuyển trên ray dẫn được thể hiện như sau:

Hình 1.9 Thiết kế xe bánh ma sát [10]

Cơ cấu giúp cho xe luôn bám vào bề mặt ray dẫn được thiết kế bao gồm

lò xo (24), một bánh ma sát (12a) tiếp xúc với mặt (26) và một bánh răng (12b) ăn khớp với thanh răng (28) Bánh xe (8) trượt trong khung chữ C (16) giúp dẫn hướng đảm bảo xe không bị nhấc ra khỏi ray dẫn Khi xe di chuyển,

lò xo có vai trò giúp cho bánh răng luôn ăn khớp với dây răng trên ray dẫn, nhờ đó mà sự ăn khớp luôn xảy ra làm cho xe có khả năng di chuyển trên ray

mà không bị rơi

Phương án này được nhóm tác giả [11] thiết kế, chế tạo và thử nghiệm làm đoạn di chuyển thẳng và đoạn di chuyển cong (Hình 1.10)

Hình 1.10 Ray dẫn và xe được chế tạo và thực nghiệm của nhóm tác giả [11]

Xe di chuyển bên trong ray dẫn được thiết kế bao gồm các cặp bánh ma sát với thành ray dẫn (Hình 1.11) và bao gồm cơ cấu giúp cho bánh răng luôn được ăn khớp với thanh răng (Hình 1.12) để không bị rơi trong quá trình di chuyển lên cao



Hình 1.11 Xe chở thuốc dùng cặp bánh xe ma sát ngoài [11]

Hình 1.12 Cơ cấu giúp cho xe luôn bám vào bề mặt ray dẫn [11]

Hệ thống điện của mô hình trên mục tiêu là sử dụng ray điện 3 line và 1 ray tín hiệu (Hình 1.13)

Hình 1.13 Ray dẫn điện loại 3 line được trang bị cho hệ thống

Tốc độ di chuyển trung bình của xe trên ray dẫn: 0.4 (m/s) [11]

 Khối lượng bản thân của xe trên ray dẫn lớn (gắn trực tiếp động cơ vào xe)

1.1.6 Vận chuyển thuốc và y cụ bằng phương pháp thùng thuốc di chuyển trên băng tải treo

Hệ thống vận chuyển sử dụng băng tải treo được áp dụng cho các ứng dụng yêu cầu tiết kiệm không gian bên dưới sàn và không gây ảnh hưởng đến các bố trí hiện thời của hệ thống ở dưới đất

Theo tài liệu [12], hệ thống sử dụng băng tải treo có thế được bố trí với khung đỡ phía dưới khung sườn băng tải và được treo lên trần nhà phía trên như (Hình )

Hình 1.14 Kết cấu của một hệ băng tải treo với khung đỡ bên dưới khung

sườn băng tải [12]

Một số hình ảnh về kết cấu băng tải được treo bằng thanh ren được biểu diễn như các hình dưới đây:

Hình 1.15 Kết cấu thực tế của một băng tải treo [12]

Hình 1.16 Hệ thống vận chuyển sử dụng băng tải xích treo trên trần

Theo tài liệu [13], nhóm tác giả đề xuất phương án sử dụng hệ thống vận chuyển thuốc và y cụ bằng thùng thuốc đặt trên hệ thống băng tải treo trên trần Bệnh viện Với phương pháp treo, nhóm tác giả nêu rằng sẽ tận dụng được không gian phía trên trần Bệnh viện giúp vận chuyển thùng thuốc, thay

vì y tá phải thực hiện vận chuyển trên sảnh Bệnh viện đông đúc

Loại băng tải được nhóm tác giả lựa chọn đó là loại băng tải PVC, với khung băng tải được thiết kế bằng khung nhôm định hình

Tốc độ di chuyển trung bình (dùng để thiết kế): 0.3 m/s

Tải mang tối đa (dùng để thiết kế): 15 kg

Nhận xét:

Ưu điểm

 Hệ thống là một phương án khả thi về mặt truyền động thùng thuốc trên cao (trần Bệnh viện)

 Có thể vận chuyển nhiều thùng thuốc trên hệ thống

 Giảm chi phí về nhân công

 Có khả năng gia công, chế tạo và lắp đặt phù hợp với điều kiện tại Việt Nam

 Linh hoạt với nhiều sa bàn khác nhau bằng việc kết hợp các module băng tải với nhau Có khả năng mở rộng

Nhược điểm

 Chi phí đầu tư ban đầu cao

 Vận chuyển trên trần Bệnh viện nên phải đảm bảo chặt chẽ những tiêu chuẩn an toàn trong quá trình vận chuyển và quá trình treo

Như vậy, hầu hết các phương án vận chuyển thuốc và y cụ đang triển khai trong nước và ngoài nước đều có ưu nhược điểm riêng Điều này giúp cho nhóm nghiên cứu có cái nhìn tổng hợp về mặt nguyên lý để lựa chọn và áp dụng cho phù hợp với tình trạng trong nước

1.2 Công nghệ cảm biến và phương án điều khiển thường sử dụng cho hệ thống vận chuyển

Hệ thống vận chuyển thuốc và y cụ trong Bệnh viện có thể đơn giản được xem là một hệ thống giúp vận chuyển hàng hóa từ điểm tới điểm, do đó, vấn

đề giải thuật cần giải quyết chính là việc lựa chọn loại cảm biến, mô hình xử

lý dữ liệu và cách thức truyền nhận và lưu trữ dữ liệu phù hợp với hệ thống Hiện nay, có nhiều công bố đề xuất những phương án truyền, nhận và lưu trữ dữ liệu cũng như lựa chọn loại cảm biến phù hợp với những hệ thống vận chuyển hàng hóa

Đối với các hệ thống vận chuyển hàng hóa, cảm biến được lựa chọn phải giải quyết được các vấn đề về môi trường (ánh sáng, bụi…), cũng như các vấn đề về va chạm liên tục Hiện nay, công nghệ Radio Frequency Identification (RFID) đang là công nghệ được rất nhiều hệ thống trên thế giới

sử dụng giúp nhận diện hàng hóa không cần tiếp xúc và sóng vô tuyến Gần đây, theo Srivastava K et al công nghệ RFID đang được nghiên cứu và phát triển trong môi trường y tế [14], nhằm giúp quản lý và lưu trữ dữ liệu của

Bệnh viện

Theo Sysafrial Fachri Pane et al [15] đối với một hệ thống logistics vấn

đề cần quan tâm chính là định danh và phân loại hàng hóa theo loại để lưu trữ đúng chỗ và hướng giải quyết của họ chính là sử dụng công nghệ RFID kết hợp với hệ thống băng tải để cải thiện hoạt động của quá trình vận chuyển hàng hóa Mô hình của nhóm tác giả là sử dụng công nghệ RFID trong việc nhận diện loại sản phẩm với bộ dữ liệu đã được gán sẵn trong RFID tag và thực hiện phân loại hàng hóa vào đúng nơi lưu trữ

Hình 1.17 Mô hình thực nghiệm của nhóm tác giả [16]

Theo Valentin VLAD et al [16] đối với những hệ thống vận chuyển hàng hóa trên băng tải phức tạp, đặc biệt là những hệ thống bao gồm rất nhiều trạm, nhiều lộ trình di chuyển cũng như nhiều vị trí chuyển hướng Nhóm tác giả này đề xuất 1 phương án sử dụng RFID để định vị với các đầu đọc RFID được đặt tại các vị trí chuyển line, với thông tin nhận được từ các đầu đọc sẽ xử lý để hoạch định lộ trình phù hợp bằng kết cấu cơ khí tay gạt như hình 1.17 (chỗ được khoanh đỏ) để vận chuyển nguyên liệu thô đến nơi sản xuất chế biến

Một concept nhận dạng và quản lý dữ liệu hàng hóa khác sử dụng công nghệ RFID được M.S Osman et al [17] đề xuất ứng với hệ thống vận chuyển hàng hóa bằng băng tải Trên các thùng hàng hóa, các RFID tag sẽ được dán

vào các mặt bên của thùng, đồng thời xây dựng một chương trình người dùng

để thực hiện đọc các tag đó khi đầu đọc RFID phát hiện thẻ tag và trích xuất

dữ liệu được gán cho RFID tag để truy xuất dữ liệu với cơ sở dữ liệu, nhằm mục đích quản lý triệt để quá trình vận hành hàng hóa của hệ thống Mô hình được nhóm tác giả xây dựng được biểu diễn như Hình , các đầu đọc RFID được bố trí tại 3 điểm (2 bên và trên đầu), sau khi quét được RFID tag ở các mặt bên của thùng hàng, dữ liệu sẽ được gửi về PC để xử lý và truy xuất với

để quét toàn bộ RFID tag (Hình ), dữ liệu từ RFID tag sau khi được chuyển lên database Người dùng có thể tương tác với database thông qua ứng dụng

phần mềm

Hình 1.19 Mô hình do Mahmudur Rashid etal đề xuất [18]

Một công bố khác về việc thiết kế hệ thống quản lý logistis về thiết bị y tế được Wassim Youssef et al [19] đề xuất là ứng dụng RFID-based trong việc quản lý dự liệu về hàng hóa, cụ thể ở đây là y cụ Trong đó, mỗi khi y cụ về tới kho thuốc thì đó sẽ được gắn RFID tag dùng để định danh và lưu trữ các thông tin liên quan Tại đây, khi các đầu đọc RFID quét được tag tương ứng thì sau khi truy xuất được thông tin tương ứng của tag đó thì sẽ được đưa lên database để quản lý Sau đó, y cụ sẽ được vận chuyển đến các khoa Tất cả các thông tin trong quá trình vận chuyển và việc sử dụng y cụ đều được quản

lý thông qua RFID, cơ sở dữ liệu và một phần trung gian (middleware) có thể là máy tính, cho việc xử lý và kết nối như Hình

Với những nghiên cứu đã tìm hiểu được, nhóm nghiên cứu có một số nhận xét:

Với nghiên cứu theo tài liệu [15], mô hình được nhóm tác giả đề xuất thì phù hợp với hệ thống vận chuyển thuốc và y cụ, chứng minh được tính khả thi của sự kết hợp giữa công nghệ RFID trong việc định danh hàng hóa trong một hệ thống vận chuyển hàng hóa nói chung, đồng thời nghiên cứu cũng đưa ra một một phương án sử dụng cơ sở dữ liệu trong việc lưu trữ Bài báo của đưa ra được một số nhược điểm của công nghệ RFID như có thể bị nhiễu bởi các vật liệu kim loại và sẽ không hoạt động được nếu tín hiệu EtherNet