nghiên cứu chế tạo thiết bị pha dịch lọc tự động dùng cho máy thận nhân tạo

Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án: Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người Nội dung tham gia chính Sản phẩm chủ yếu đạt đ

KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ PHA DỊCH LỌC TỰ ĐỘNG

DÙNG CHO MÁY THẬN NHÂN TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HÀ NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày 9 tháng 4 năm 2013

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I THÔNG TIN CHUNG

máy thận nhân tạo

2 Chủ nhiệm đề tài:

Họ và tên: Vũ Duy Hải

Ngày, tháng, năm sinh: 09/04/1979 Nam/ Nữ: Nam

Học hàm, học vị: Tiến sĩ

Điện thoại: Tổ chức: 04.38682099 Nhà riêng: 04.36830040

Tên tổ chức đang công tác: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Địa chỉ tổ chức: Số 1 Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội

Địa chỉ nhà riêng: 708 Nơ19, Khu Đô thị Pháp Vân, Hoàng Mai, Hà Nội

3 Tổ chức chủ trì đề tài:

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Điện thoại: 04.38692136 Fax: 04.38692006

Địa chỉ: Số 1 Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: GS Nguyễn Trọng Giảng

Số tài khoản: 3711.1.1057109

Kho bạc: Nhà nước Hai Bà Trưng, Hà Nội

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục và Đào tạo

II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN

1 Thời gian thực hiện đề tài:

- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 1/ năm 2012 đến tháng 12/ năm2012

- Thực tế thực hiện: từ tháng 1/ năm 2012 đến tháng 12/ năm2012

Thời gian (Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

Ghi chú

(Số đề nghị quyết toán)

1 3/2012 290 3/2012 290 290

2 6/2012 221 6/2012 221 203

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Đối với đề tài:

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:

(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

Số

TT

Số, thời gian ban

và phát triển công nghệ Có khí và tự động hóa Mã số chương trình KC.03/11-15

Kiến nghị: Trong thuyết minh đã được phê duyệt mua

06 cái bơm khuấy công suất cao, tuy nhiên trên thực tế triển khai thiết kế chỉ cần 05 cái, 01 cái dự phòng không sử dụng Chủ nhiệm đề tài đề nghị hoàn trả lại phần kinh phí mua 01 cái bơm này cho Nhà nước

4 Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú

tạo, Bệnh viện

Bạch Mai

Khoa Thận nhân tạo, Bệnh viện Bạch Mai

Phối hợp thử nghiệm

Thử nghiệm, nhận xét đánh giá kết quả nghiên cứu

tạo, Bệnh viện đa

khoa Vĩnh Phúc

Khoa thận nhân tạo, Bệnh viện đa khoa Vĩnh Phúc

Phối hợp khảo sát, phân tích đánh giá

Khảo sát, phân tích đánh giá hiện trạng thực tế

Thiết bị Y tế Việt

Phan

Công ty TNHH Thiết bị Y tế Việt Phan

Phối hợp nghiên cứu, chạy thử đánh giá tại phòng thí nghiệm

Phối hợp thiết kế phần cơ khí cho toàn bộ thiết bị, chạy thử và đánh giá thiết bị

4 Công ty TNHH

Thiết bị Y tế Việt

Nhật

Công ty TNHH Thiết bị Y tế Việt Nhật

Phối hợp nghiên cứu, chạy thử đánh giá tại phòng thí nghiệm

Phối hợp chạy thử đánh giá thiết bị tại phòng thí nghiệm

5 Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:

(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người

Nội dung tham gia chính Sản phẩm chủ yếu đạt được Ghi chú

1 Vũ Duy Hải Vũ Duy Hải Khảo sát thực tế tại các

cơ sở y tế Xây dựng các chỉ tiêu kỹ thuật

Thiết kế tổng thể hệ thống, xây dựng phương

áp thiết kế Chạy thử tại phòng thí nghiệm, hiệu chỉnh các thông số thiết kế

Kết quả khảo sát thực tế tại các cơ sở

y tế, xây dựng các chỉ tiêu kỹ thuật thiết

kế, thiết kế tổng thể

hệ thống, đánh giá, hiệu chỉnh sản phẩm sau thiết kế

2 Nguyễn

Hữu Trung Nguyễn Thái Hà Nghiên cứu lựa chọn phương pháp tự động pha

dịch lọc từ chất rắn dạng bột sang dạng dịch đồng đều

Hoàn thiện hệ thống để

có thể đưa đi chạy thử nghiệm tại cơ sở y tế

Lựa chọn phương pháp tự động pha dịch lọc từ chất rắn dạng bột sang dạng dịch đồng đều Hoàn thiện hệ thống

để có thể đưa đi chạy thử nghiệm tại cơ sở

y tế

3 Phạm Mạnh

Hùng

Phạm Mạnh Hùng

Khảo sát thực tế tại các

cơ sở y tế Nghiên cứu xây dựng các chế độ pha dịch khác nhau, phù hợp với hầu hết các máy chạy thận hiện đang sử dụng tại Việt Nam

Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thiết kế khoang chứa dịch vô khuẩn

Thiết kế khối nguồn cách

ly cho hệ thống

Xây dựng các chế độ pha dịch khác nhau, phù hợp với hầu hết các máy chạy thận hiện đang sử dụng tại Việt Nam

Lựa chọn phương pháp thiết kế khoang chứa dịch vô khuẩn

4 Nguyễn

Thúy Anh

Nguyễn Thúy Anh

Nghiên cứu quy trình điều khiển lưu lượng

Xây dựng quy trình điều khiển lưu lượng nước siêu tinh khiết

nước siêu tinh khiết RO Nghiên cứu thiết kế phần

cơ khí, điện tử điều khiển, cảnh báo an toàn, chỉ thị

Xây dựng phần mềm giao tiếp bàn phím

RO Xây dựng phần mềm giao tiếp bàn phím

Nghiên cứu các phương pháp đo lường, kiểm soát nồng độ dịch sau khi pha theo tiêu chuẩn y tế Nghiên cứu lựa chọn phương án thiết kế, chế tạo, lắp ráp toàn bộ hệ thống

Chạy thử tại phòng thí nghiệm, hiệu chỉnh các thông số thiết kế

Lựa chọn phương pháp đo lường, kiểm soát nồng độ dịch sau khi pha theo tiêu chuẩn y tế

Thử tại phòng thí nghiệm, hiệu chỉnh các thông số thiết kế

Trung Đinh Thị Nhung

Nghiên cứu lựa chọn phương pháp bơm dịch

vô khuẩn để cung cấp cho các hệ thống điều trị thận nhân tạo

Xây dựng phần mềm điều khiển hiển thị các thông số về chế độ rửa của hệ thống

Lựa chọn phương pháp bơm dịch vô khuẩn để cung cấp cho các hệ thống điều trị thận nhân tạo Xây dựng phần mềm điều khiển hiển thị các thông số về chế

độ rửa của hệ thống

7 Chử Đức

Chử Đức Hoàng

Nghiên cứu lựa chọn phương pháp bơm dịch pha lên bộ phân lưu trữ

vô khuẩn Nghiên cứu lựa chọn phương án thiết kế, chế tạo, lắp ráp toàn bộ hệ thống

Lựa chọn phương pháp bơm dịch pha lên bộ phân lưu trữ

vô khuẩn Lựa chọn phương án thiết kế, chế tạo, lắp ráp toàn bộ hệ thống

8 Trương

Ngọc Minh

Phạm Phúc Ngọc Trương Ngọc Minh

Nghiên cứu lựa chọn quy trình tự động điều khiển các loại bơm pha dịch Nghiên cứu lựa chọn phương pháp kiểm soát

áp lực dịch

Lựa chọn quy trình

tự động điều khiển các loại bơm pha dịch

Lựa chọn phương pháp kiểm soát áp lực dịch

9 Nguyễn

Hữu Dũng

Nguyễn Hữu Dũng

Nghiên cứu đặc trưng các loại dịch lọc hiện đang được sử dụng tại các cơ

sở y tế Nghiên cứu lựa chọn

Báo cáo đặc trưng các loại dịch lọc hiện đang được sử dụng tại các cơ sở y tế Đánh giá hệ thống

phương pháp diệt khuẩn trong quá trình pha dịch Đánh giá hệ thống

- Lý do thay đổi (nếu có): Một cán bộ do bận công tác nên không thể tham gia thực hiện đề tài như dự kiến

1 Hội thảo: “Hệ thống thiết bị pha dịch

lọc chạy thận nhân tạo tự động tại

Việt Nam”

Thời gian: 2012

Kinh phí: 10 triệu đồng

Địa điểm: Trường ĐHBK HN

Hội thảo: “Hệ thống thiết bị pha dịch lọc chạy thận nhân tạo tự động tại Việt Nam”

Thời gian: 2012 Kinh phí: 10 triệu đồng Địa điểm: Trường ĐHBK HN

8 Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài)

thiết kế, thiết kế tổng thể hệ

thống

4/2012

2/2012-4/2012 Vũ Duy Hải

Phạm Mạnh Hùng Nguyễn Thái Hà ĐHBK Hà Nội

2 Thiết kế khối diệt khuẩn trong

Nguyễn Hữu Dũng Bệnh viện Bạch Mai

3 Thiết kế khối đo lường nồng độ

dịch sau khi pha theo tiêu chuẩn

y tế

ĐHBK Hà Nội

4 Thiết kế khối kiểm soát nồng độ

5/2012-4/2012 Lại Hữu Phương Trung

Phạm Mạnh Hùng ĐHBK Hà Nội

hiển thị các thông số về chế độ

rửa của hệ thống

8/2012

Lại Hữu Phương Trung ĐHBK Hà Nội

ĐHBK Hà Nội

8 Thiết kế khối kiểm soát áp lực

dịch cung cấp cho các máy chạy

thận

8/2012 9/2012 Đào Quang Huân Phạm Phúc Ngọc

5/2012-ĐHBK Hà Nội

9 Thiết kế khối điều khiển giao

tiếp

9/2012

7/2012-9/2012 Lại Hữu Phương Trung

Nguyễn Thúy Anh ĐHBK Hà Nội

10 Thiết kế khối hiển thị trên màn

hình TFT-LCD

9/2012

7/2012-9/2012 Phạm Phúc Ngọc

Nguyễn Thái Hà ĐHBK Hà Nội

11 Thiết kế phần cơ khí cho hệ

thống

9/2012

8/2012-9/2012 Vũ Duy Hải

ĐHBK Hà Nội

Lê Thanh Lịch Công ty Việt Phan

12 Lắp ráp toàn bộ hệ thống, đo

lường các thông số kỹ thuật sau

thiết kế

10/2012

Đào Việt Hùng ĐHBK Hà Nội

13 Chạy thử tại phòng thí nghiệm,

đánh giá hiệu chỉnh các thông số 10/2012-12/2012 11/2012 Phạm Phúc Ngọc ĐHBK Hà Nội

Lê Thanh Lịch Công ty Việt Phan

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

Thực tế đạt được

1 Thiết bị pha dịch lọc tự động

dùng trong điều trị thận nhân

tạo công suất lớn, cung cấp

đồng thời cho nhiều hệ thống

điều trị thận nhân tạo đạt

công suất 30lít/giờ

b) Sản phẩm Dạng II:

Yêu cầu khoa học cần đạt

Ghi chú

Phần mềm điều khiển cài đặt cho bộ xử lý trung tâm của sản phẩm thiết kế thực hiện chức năng điều khiển hoạt động trong toàn hệ thống

2 Bản vẽ thiết

kế

Bản vẽ đầy đủ, rõ ràng, chính xác các phần thiết kế trong đề tài

Bản vẽ đầy đủ, rõ ràng, chính xác các phần thiết kế trong đề tài

Số lượng, nơi công bố

có phản biện trong nước

Tạp chí, kỷ yếu hội nghị

có phản biện trong nước

1 bài tại Hội nghị quốc tế trong nước: The 4rd International Conference on Communications and Electronics (ICCE), 1-3th Aug 2012, Hue, Vietnam, pp: 647-651

d) Kết quả đào tạo:

Số lượng

Số

TT

Cấp đào tạo, Chuyên

ngành đào tạo Theo kế hoạch Thực tế đạt

được

Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

đ) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế

12/2012-Bạch Mai

Đáp ứng được các yêu cầu

kỹ thuật cần thiết cho việc pha dịch lọc (Giấy nhận xét kèm theo)

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ công nghệ

so với khu vực và thế giới…)

Việc nghiên cứu chế tạo và triển khai thử nghiệm thành công thiết bị sẽ là một trong những khâu quan trọng trong lộ trình nghiên cứu, làm chủ về khoa học trong toàn bộ lĩnh vực thận nhân tạo mà nhóm đã định hướng bao gồm: Hệ thống điều trị thận nhân tạo, thiết bị lọc màng bụng, thiết bị pha dịch tự động, thiết bị lọc huyết tương, thiết bị lọc nước siêu tinh khiết RO, thiết bị rửa quả lọc và dây dẫn máu tự động Đây là một lĩnh vực đang nóng bỏng của ngành

Y tế cũng như những ngành liên quan do chi phí điều trị cho bệnh nhân là rất lớn Bên cạnh

đó, sản phẩm nghiên cứu sẽ đóng góp vào Chương trình nghiên cứu sản xuất thiết bị y tế trong nước giai đoạn 2011-2015 do Chính phủ chỉ đạo

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường…)

Theo tính toán sơ bộ ở trên, nếu sử dụng thiết bị pha dịch lọc tự động, trung bình có thể tiết kiệm được 5.000đồng/lít dịch lọc Vì vậy, mỗi năm ngành Y tế có thể tiết kiệm khoảng 700tỷ đồng cho việc nhập dịch lọc Bên cạnh đó, với gần 1.000 cơ sở y tế điều trị suy thận trên cả nước nhưng hiện tại hầu như chưa có cơ sở nào sản xuất thiết bị pha dịch lọc tự động tại thị trường Việt Nam Các thiết bị nhập ngoại vừa đắt tiền lại vừa không phù hợp với điều kiện của Việt Nam nên chưa được ứng dụng nhiều Trong khi đó sản phẩm của đề tài sẽ khắc phục những nhược điểm trên nên rất phù hợp với điều kiện của Việt Nam Một số công ty sản xuất kinh doanh về trang thiết bị y tế rất muốn triển khai sản xuất hệ thống thiết bị này tại Việt Nam nên đã phối hợp nghiên cứu với đơn vị chủ trì thực hiện ngay từ bước đầu Vì vậy, khả năng ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào sản xuất kinh doanh là rất lớn Việc nghiên cứu thành công thiết bị để triển khai tại các cơ sở y tế sẽ giảm được chi phí trong việc nhập khẩu

và lưu kho dịch lọc, từ đó giảm giá thành điều trị cho bệnh nhân Hiện tại, ngành Y tế và bảo hiểm mới chỉ đáp ứng điều trị được cho khoảng 10% số lượng bệnh nhân suy thận giai đoạn cuối Nếu triển khai tốt việc thực hiện pha dịch lọc tự động tại chỗ thì có thể tiết kiệm được trên 30% chi phí cho dịch lọc, từ đó có thể tăng tỷ lệ bệnh nhân suy thận được điều trị Bên cạnh đó, với việc nghiên cứu làm chủ công nghệ chế tạo thiết bị sẽ góp phần vào việc đào tạo trình độ bậc cao trong lĩnh vực điện tử y sinh và trang thiết bị y tế công nghệ cao

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:

Số

TT Nội dung

Thời gian thực hiện

Ghi chú

(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…)

quy định đều đã hoàn thành theo đúng yêu cầu trong thuyết minh của đề tài Kết quả nghiên cứu tốt, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chuyên môn phục vụ đề tài

Việc giải ngân được cấp cho đề tài cũng đã hoàn thành, theo đúng những quy định của Nhà nước Kiến nghị Ban chủ nhiệm chương trình và Văn phòng các chương trình tạo điều kiện cấp nốt phần kinh phí còn lại của đề tài để nhóm nghiên

cứu tiếp tục triển khai các nội dung còn lại của

đề tài

Tiến độ giải ngân đúng thời hạn Cần tăng tốc độ thực hiện để kịp nghiêm thu cuối năm

III Nghiệm thu cấp

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: PHẦN MỞ ĐẦU……… 1

1.1 MỞ ĐẦU……… 1

1.2 THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI……… 2

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THẬN NHÂN TẠO VÀ QUY TRÌNH SỬ DỤNG DỊCH LỌC………

4 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG……… 4

2.2 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA THẬN NHÂN TẠO……… 5

2.2.1 Đại cương……… 5

2.2.2 Thận nhân tạo……… 5

CHƯƠNG III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 8

3.1 KHẢO SÁT THỰC TẾ TẠI CÁC CƠ SỞ Y TẾ………… ……… 8

3.1.1 Phương pháp nghiên cứu ……… 8

3.1.2 Nội dung nghiên cứu ……… 8

3.2 THIẾT KẾ TỔNG THỂ HỆ THỐNG ………… ……… 18

3.2.1 Các căn cứ thiết kế……… 18

3.2.2 Phương pháp nghiên cứu………… ……… 18

3.2.3 Xây dựng bộ thông số kỹ thuật chuẩn……… 18

3.2.4 Xây dựng nguyên lý làm việc của thiết bị……… 19

3.2.5 Thiết kế sơ đồ điều khiển chi tiết……… 21

3.3 THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO HỆ THỐNG……… 25

3.3.1 Phương pháp nghiên cứu……… 25

3.3.2 Thiết kế khối diệt khuẩn trong quá trình pha dịch……… 25

3.3.3 Thiết kế khối đo lường nồng độ dịch sau khi pha theo chuẩn y tế……… 31

3.3.4 Thiết kế khối kiểm soát nồng độ dịch cho các chế độ pha khác nhau…… 36

3.3.5 Thiết kế khối nguồn cách ly cho hệ thống………….……… 42

3.3.6 Xây dựng phần mềm điều khiển hiển thị các thông số….……… 46

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU……… 57

4.1 THIẾT KẾ CÁC MÔĐUN PHẦN CỨNG….……….……… 57

4.1.1 Môđun điều khiển trung tâm……… ……… 57

4.1.2 Môđun điều khiển bơm và van điện từ… ……… 59

4.1.3 Một số môđun phần cứng khác……… ……… 60

4.2 HỆ THỐNG GHÉP NỐI HOÀN CHỈNH ……… 62

4.3 KẾT QUẢ ĐO LƯỜNG, ĐÁNH GIÁ TẠI PTN……….………… 63

4.3.1 Nội dung và yêu cầu đo lường, đánh giá… ……… 63

4.3.2 Kết quả đo lường, đánh giá………… … ……… 64

4.4 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ THỰC TẾ……… ……… 75

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………… ……… 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 77

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

STT Chữ viết tắt Thuật ngữ tiếng Việt

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 10 Kết quả thực nghiệm kiểm soát mức RO bằng cảm biến siêu âm

SRF02

41 Bảng 11 Bảng số liệu đo được sau khi thiết kế hoàn chỉnh được đo bằng tải giả 45

Bảng 13 Các lệnh điều khiển LCD 2 dòng 16 cột 51

Bảng 15 Tổng hợp các thông số về điện của môđun điều khiển bơm, van điện từ 59

Bảng 23 Kết quả đo thông số dòng rò của nguồn 12V khi chưa nối đất 66

Bảng 24 Kết quả đo thông số dòng rò của nguồn 12V khi nối đất 66

Bảng 26 Kết quả kiểm tra hoạt động của các quy trình pha và hệ thống bơm,

van

68

Bảng 30 Kết quả đo độ dẫn điện của dung dịch 72

Bảng 33 Kết quả nhiệt độ hoạt động của van và bơm sau một ngày làm việc 74

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 10 Sơ đồ kết nối hệ thống của một môđun pha dịch tự động 21

Hình 11 Công đoạn khuấy 2 chiều 22 Hình 12 Công đoạn lọc dịch 22 Hình 13 Công đoạn kiểm tra độ dẫn lọc dịch 22

Hình 16 Công đoạn xả dịch hỏng 24

Hình 23 Đường cong tuyến tính biểu thị tương quan giữa giá trị ĐK và mức

sáng

28

Hình 27 Nguyên lý làm việc của cảm biến độ dẫn điện dung dịch 32

Hình 28 Sơ đồ khối mạch đo độ dẫn dịch lọc 33

Hình 29 Sơ đồ nguyên lý mạch đo độ dẫn dung dịch 34

Hình 30 Mạch chế tạo hoàn chỉnh 35 Hình 31 Phương pháp đo mức nước bằng phao điện tử 37

Hình 36 Sơ đồ mạch bộ phát xung vuông 40

Hình 39 Khối cảm biến siêu âm dùng để kiểm soát nồng độ dịch 41

Hình 40 Sơ đồ khối của bộ nguồn ổn áp xung cách ly đa mức 44

Hình 41 Sơ đồ khối và các điểm đo thử nghiệm trên tải giả 45

Hình 43 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển và hiển thị của thiết bị 47

Hình 44 Lưu đồ thuật toán điều khiển và hiển thị cho phần hệ thống 47

Hình 45 Lưu đồ thuật toán điều khiển và hiển thị cho phần pha dịch 49

Hình 47 Màn hình ở chế độ Thiết lập các thông số cho các quy trình pha dịch 56

Hình 50 Kết quả thiết kế môđun điều khiển bơm và van điện từ 60

Hình 53 Mạch nguồn cách ly đa mức 61 Hình 54 Mạch đo và kiểm soát độ dẫn dịch lọc 61

Hình 55 Mạch giao tiếp bàn phím điều khiển 62

Hình 56 Hệ thống ghép nối hoàn chỉnh tại phòng thí nghiệm 62

Hình 57 KTV tại Khoa thực hiện pha và lấy mẫu dịch sau pha đi xét nghiệm 75

Hình 58 Kỹ thuật viên đo lường và đánh giá các thông số 75

CHƯƠNG I: PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 MỞ ĐẦU

Hiện nay, tại Việt Nam, số lượng bệnh nhân phải chạy thận nhân tạo ngày càng tăng Theo kết quả nghiên cứu của GS.Thầy thuốc nhân dân Nguyễn Nguyên Khôi, nguyên trưởng khoa Thận nhân tạo, Bệnh viện Bạch Mai: hiện nay cả nước ta có khoảng trên 5.000.000 bệnh nhân mắc bệnh niệu thận, trên 700.000 bệnh nhân mắc bệnh suy thận, trên 300.000 bệnh nhân mắc bệnh suy thận độ I, trên 200.000 bệnh nhân mắc bệnh suy thận độ II, trên 100.000 bệnh nhân mắc bệnh suy thận độ III và trên 80.000 bệnh nhân mắc bệnh suy thận giai đoạn cuối - đây là những bệnh nhân cần được điều trị thường xuyên và liên tục Hàng năm sẽ có thêm khoảng 800.000 bệnh nhân suy thận mới Đặc biệt, chúng ta mới đáp ứng khả năng điều trị cho 10% số bệnh nhân suy thận giai đoạn cuối, còn lại 90% bệnh nhân sẽ tử vong [1, 2] (http://vnexpress.net/GL/Doi-song/2009/03/3BA0CD8F/)

Với khoảng 10.000 bệnh nhân thường xuyên phải điều trị suy thận bằng phương pháp chạy thận nhân tạo Với tần suất điều trị là 3lần/tuần, mỗi tuần sẽ có khoảng 30.000 ca điều trị Trong mỗi ca điều trị, trung bình người bệnh phải sử dụng khoảng 10 lít dịch lọc Vì thế, trung bình mỗi tuần các cơ sở y tế phải sử dụng khoảng 300.000 lít dịch lọc khác nhau Trên thực tế hiện nay tại các bệnh viện, hầu hết lượng dịch lọc này đều phải nhập khẩu từ nước ngoài dưới dạng đã pha và đóng thành can sẵn, với giá thành trung bình là 15.000đồng/lít Do vậy, tổng kinh phí chi cho việc nhập khẩu dịch lọc mỗi tuần vào khoảng 4.5 tỷ đồng Nếu chỉ thực hiện việc nhập bột dịch và tiến hành pha dịch tại chỗ thông qua thiết bị pha dịch, trung bình tính các khoản chi phí, mỗi lít dịch lọc chỉ còn 10.000đồng Một số cơ sở y tế đã thực hiện pha dịch tại chỗ bằng phương pháp thủ công để giảm chi phí Tuy nhiên, với quy trình pha bằng tay này thì vấn đề chất lượng cũng như hiệu quả trong vấn đề sử dụng dịch lọc là chưa cao.

Một số hệ thống thiết bị nhập ngoại có giá thành và chi phí cho việc vận hành còn khá cao, chưa phù hợp với điều kiện kinh tế của các nước đang phát triển như Việt Nam Đặc biệt với một số tính năng không phù hợp như quy trình vận hành phức tạp, này mới chỉ thực hiện được 1 chế độ pha bột dịch của chính hãng sản xuất chứ chưa có chế độ pha cho các loại bột dịch của hãng khác nhau, khả năng thay đổi quy mô của hệ thống để phù hợp với từng bệnh viện khó, chưa tối ưu được quy trình pha dịch để giảm thời gian pha, giảm chi phí vận hành.

Do vậy, việc nghiên cứu, thiết kế thiết bị tự động pha dịch lọc dùng trong điều trị bệnh suy thận bằng phương pháp chạy thận nhân tạo với chi phí thấp, hiệu quả rửa cao, tối ưu hóa quá trình điều khiển, dễ dàng vận hành, an toàn cho người sử dụng hiện nay ở nước ta là hết sức cần thiết để giảm chi phí cho các bệnh nhân cũng như gánh nặng của ngành bảo hiểm y tế Tăng tỷ lệ bệnh nhân nghèo được điều trị Đây cũng là việc nghiên cứu góp phần vào việc triển khai chính sách Quốc gia về trang thiết bị y tế của Chính Phủ [3]

1.2 THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo thiết bị pha dịch lọc tự động dùng cho máy thận nhân tạo

2 Mã số: KC.03.TN14/11-15

3 Thuộc chương trình: Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ cơ khí và tự động

hóa Mã số: KC.03/11-15

4 Thời gian thực hiện: 12 tháng, từ tháng 1/2012 đến tháng 12/2012

5 Đơn vị chủ trì thực hiện: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

HĐ-ĐTTN-KC.03/11-15 ngày 12/1/2012 giữa Ban chủ nhiệm Chương trình KHCN trọng điểm cấp Nhà nước KC.03/11-15, Văn phòng các chương trình trọng điểm cấp nhà nước và Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, chủ nhiệm đề tài TS Vũ Duy Hải

8 Mục tiêu (theo đề cương đã duyệt):

- Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng thành công thiết bị pha dịch

lọc tự động dùng trong điều trị thận nhân tạo

- Mục tiêu cụ thể: Làm chủ công nghệ thiết kế chế tạo và triển khai thử nghiệm thiết

bị tự động pha dịch lọc công suất lớn có thể cung cấp trực tiếp đồng thời cho nhiều

hệ thống chạy thận nhân tạo với nhiều chế độ pha khác nhau, phù hợp với nhiều hệ thống chạy thận đang sử dụng tại các cơ sở y tế của Việt Nam hiện nay

9 Nội dung nghiên cứu:

(1) Nội dung 1: Khảo sát

1.1 Khảo sát thực tế tại Khoa Thận nhân tạo - Bệnh viện Bạch Mai

1.2 Khảo sát thực tế tại Khoa Thận nhân tạo - Bệnh viện Đa khoa Vĩnh Phúc 1.3 Khảo sát một số thiết bị pha dịch lọc của thế giới hiện đang có tại các cơ sở y

tế gồm: Bệnh viện E, Bệnh viện Đa khoa Hưng Yên

(2) Nội dung 2: Thiết kế tổng thể hệ thống

2.1 Nghiên cứu đặc trưng các loại dịch lọc hiện đang được sử dụng tại các cơ sở

y tế 2.2 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp tự động pha dịch lọc từ chất rắn dạng bột sang dạng dịch đồng đều

2.3 Nghiên cứu xây dựng các chế độ pha dịch khác nhau, phù hợp với hầu hết các máy chạy thận hiện đang sử dụng tại Việt Nam

2.4 Xây dựng các chỉ tiêu kỹ thuật thiết kế, thiết kế tổng thể hệ thống

(3) Nội dung 3: Thiết kế chi tiết cho hệ thống

3.1 Thiết kế khối diệt khuẩn trong quá trình pha dịch

3.2 Thiết kế khối điều khiển lưu lượng nước siêu tinh khiết RO

3.3 Thiết kế khối đo lường nồng độ dịch sau khi pha theo tiêu chuẩn y tế

3.4 Thiết kế khối kiểm soát nồng độ dịch cho các chế độ pha khác nhau

3.5 Thiết kế khối bơm dịch vô khuẩn để cung cấp cho các hệ thống điều trị thận

nhân tạo 3.6 Thiết kế khối nguồn cách ly cho hệ thống

3.7 Thiết kế khối bơm dịch pha lên bộ phân lưu trữ vô khuẩn

3.8 Thiết kế khối kiểm soát áp lực dịch cung cấp cho các máy chạy thận

3.9 Thiết kế khoang chứa dịch vô khuẩn

3.10 Xây dựng phần mềm điều khiển hiển thị các thông số về chế độ rửa của hệ

thống 3.11 Xây dựng phần mềm giao tiếp bàn phím điều khiển

3.12 Thiết kế khối điều khiển giao tiếp

3.13 Thiết kế khối hiển thị trên màn hình TFT-LCD

3.14 Thiết kế phần cơ khí cho hệ thống

(4) Nội dung 4: Lắp ráp hệ thống và thử nghiệm

4.1 Chế tạo các khối đã thiết kế

4.2 Lắp ráp toàn bộ hệ thống

4.3 Đo lường các thông số kỹ thuật sau thiết kế

4.4 Chạy thử tại phòng thí nghiệm, đánh giá hiệu chỉnh các thông số

4.5 Hiệu chỉnh sản phẩm

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THẬN NHÂN TẠO VÀ QUY TRÌNH

SỬ DỤNG DỊCH LỌC

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Theo số liệu thống kê của Bộ Y tế, hàng năm các cơ sở y tế trên cả nước phải điều trị cho khoảng 10.000 bệnh nhân bị suy thận gian đoạn cuối, trong đó, hầu hết số lượng bệnh nhân này là do ngành Bảo hiểm y tế chi trả Do vậy, tổng cộng một năm các bệnh viện phải điều trị cho khoảng 1.440.000 lần (10.000 bệnh nhân x 12tháng/năm x 4tuần/tháng x 3lần/tuần), tương ứng với việc sử dụng khoảng 1.440.000 bộ quả lọc và dây dẫn máu Mỗi lần điều trị hiện nay, bệnh nhân phải trả từ 400 - 500 nghìn đồng Với tần suất 3 lần/tuần, bình mỗi tháng bệnh nhân phải trả 4 - 5 triệu đồng [4] Để giảm giá thành điều trị, hiện tại ở nước

ta, một số giải pháp đang được đưa ra như: tự pha dịch lọc, tăng số lần tái sử dụng quả lọc và dây dẫn máu đang là lựa chọn tối ưu của các cơ sở y tế [2] Tuy nhiên, do chưa có đơn vị nào nghiên cứu sử dụng khoa học kỹ thuật để hỗ trợ công việc pha dịch lọc nên hầu hết các cơ sở

y tế đều thực hiện mua dịch lọc đã đóng sẵn, một số ít thực hiện pha dịch lọc bằng tay Vì thế không đánh giá được chất lượng của dịch lọc sau pha, chưa tối ưu được quy trình sử dụng dịch lọc

Qua việc khảo sát thực tế tại một số cơ sở y tế đang thực hiện điều trị thận nhân tạo: Khoa thận nhân tạo Bệnh viện Bạch Mai; Khoa thận nhân tạo Bệnh viện Đa khoa tỉnh Vĩnh Phúc; Khoa thận nhân tạo Bệnh viện E; Khoa thận nhân tạo Bệnh viện Đa khoa tỉnh Hưng Yên cho thấy: Hầu hết các đơn vị này đều thực hiện quy trình sử dụng dịch lọc bằng việc nhập khẩu dịch lọc đã đóng sẵn của các hãng Một số sử dụng thiết bị pha dịch của nước ngoài nhập về, xong thiết bị nhập ngoại có giá thành và chi phí cho việc vận hành còn khá cao, chưa phù hợp với điều kiện kinh tế của các nước đang phát triển như Việt Nam Đặc biệt với một số tính năng không phù hợp như quy trình vận hành phức tạp, này mới chỉ thực hiện được 1 chế độ pha bột dịch của chính hãng sản xuất chứ chưa có chế độ pha cho các loại bột dịch của hãng khác nhau, khả năng thay đổi quy mô của hệ thống để phù hợp với từng bệnh viện khó, chưa tối ưu được quy trình pha dịch để giảm thời gian pha, giảm chi phí vận hành

Nhận xét: (1) Với việc sử dụng phổ biến hiện nay là dịch lọc được pha và đóng sẵn,

nhập khẩu về dẫn tới giá thành của dịch lọc cao, dịch lọc không được sử dụng ngay, các cơ sở

y tế phải bố trí kho chứa các can dịch nhập khẩu về với số lượng lớn (2) Để giảm giá thành, một số cơ sở y tế đã thực hiện pha dịch bằng tay Với phương pháp này, chất lượng dịch lọc không được đảm bảo, quy trình pha dịch chưa tối ưu Một số cơ sở đã nhập khẩu máy pha dịch lọc của các hãng về để thực hiện pha dịch tự động Tuy nhiên thiết bị nhập về có giá thành và chi phí cho việc vận hành còn khá cao, chưa phù hợp với điều kiện kinh tế của các nước đang phát triển như Việt Nam Đặc biệt với một số tính năng không phù hợp như quy trình vận hành phức tạp, này mới chỉ thực hiện được 1 chế độ pha bột dịch của chính hãng sản xuất chứ chưa có chế độ pha cho các loại bột dịch của hãng khác nhau nên cũng chưa được nhiều cơ sở ứng dụng

2.2 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA THẬN NHÂN TẠO

2.2.1 Đại cương

Thẩm tách máu ngắt quãng truyền thống (Intermittent Hemodialysis - IHD: thận nhân tạo) thường gây nên rối loạn huyết động cho những bệnh nhân (BN) đang bị bệnh nặng trong hồi sức cấp cứu và chống độc (HSCC & CĐ) Hơn nữa biện pháp này cũng không giúp lọc bỏ khỏi máu một cách hiệu quả một số “chất độc” gắn với Protein hoặc có trọng lượng phân tử trung bình và lớn [1]

Lọc máu liên tục CBP (Continuous Blood Purification) hay còn gọi là liệu pháp thay thế thận liên tục CRRT (Continuous Renal Replacement Therapy) lần đầu tiên được Kramer mô

tả vào năm 1977 nhằm cố gắng cung cấp sự giúp đỡ nhân tạo cho chức năng thận bị suy yếu của một BN không thể làm IHD được do tụt huyết áp Các dạng CRRT đầu tiên được thực hiện bằng cách lấy máu từ động mạch (ĐM) và sử dụng chính huyết áp ĐM trung bình của

BN để đẩy máu qua quả lọc Kỹ thuật này hiếm khi thành công do hầu hết các BN nặng thường có huyết động không ổn định, hơn nữa các biến chứng do đặt ống thông vào động mạch đã làm hạn chế rất nhiều hiệu quả của liệu pháp này [5]

Đã hơn 20 năm, CRRT đã trải qua những bước ngoặt đáng kể về kỹ thuật và quan niệm, ngày nay hầu hết các trường hợp CRRT đều thực hiện bằng cách lấy máu từ tĩnh mạch (TM)

và sử dụng hệ thống bơm máu nhằm duy trì dòng máu thỏa đáng đi qua quả lọc Việc nghiên cứu và sử dụng các lọai màng lọc - quả lọc mới có cấu trúc đặc biệt, cùng với những hiểu biết mới về cơ chế bệnh sinh lý đã làm thay đổi một cách sâu sắc về vai trò của CRRT trong y học, nhất là trong lĩnh vực HSCC & CĐ CRRT không chỉ còn dành riêng để điều trị suy thận cấp trên những BN có huyết động không ổn định mà đã được mở rộng không ngừng về chỉ định điều trị cho cả nhóm BN không bị suy thận CRRT thực sự đã được coi như một cuộc cách mạng trong HSCC & CĐ, nó đã góp phần đáng kể làm thay đổi tiên lượng của nhiều loại bệnh vốn là những thách thức của nhân loại như những BN suy đa phủ tạng (Multiorgan Failure Syndrome - MOFS), suy hô hấp cấp tiến triển (ARDS), sốc nhiễm khuẩn, suy gan cấp, suy tim phù kháng trị, suy hô hấp trong nhược cơ hay trong hội chứng Guillain-Barre, viêm tụy cấp, đặc biệt các BN bị ngộ độc (Intoxication) nặng…đã có thêm cơ hội được sống [1]

2.2.2 Thận nhân tạo

2.2.2.1 Lọc máu là gì

Tập hợp các phương thức điều trị nhằm lọc bỏ ra khỏi máu (làm sạch) một cách liên tục

và chậm rãi các chất độc (nội sinh hoặc ngoại sinh), dịch và điện giải …, dành cho các BN có huyết động không ổn định, có hoặc không có suy thận Khái niệm và tên gọi của liệu pháp lọc máu liên tục đã có những thay đổi đáng kể, phần lớn các tài liệu xuất bản trên thế giới đều dùng thuật ngữ “liệu pháp thay thế thận liên tục - CRRT” do lúc đầu biện pháp điều trị này chỉ dành để thay thế cho chức năng bài tiết của thận bị suy giảm trên những BN có huyết động không ổn định Những năm gần đây nhờ những tiến bộ về kỹ thuật chế tạo màng lọc và máy lọc máu cũng như những nghiên cứu và hiểu biết mới cơ chế bệnh sinh của suy thận cấp, suy

đa tạng và đặc biệt về vai trò của các chất trung gian hóa học (Mediator), nên chỉ định của

CRRT đã được mở rộng sang nhóm BN suy đa tạng, bệnh lý tự miễn, tim mạch, thần kinh, nhiễm độc nặng …, tức là kể cả những BN hoàn toàn không có suy thận Chính vì thế liệu pháp lọc máu liên tục - CRRT còn được gọi là “liệu pháp hỗ trợ đa tạng liên tục - Continuous

Supportive Multiorgan Therapy - CSMT” [5,6]

2.2.2.2 Nguyên lý cơ bản

Máu của BN được lấy ra từ TM lớn (thường là TM cảnh trong, TM dưới đòn hoặc TM bẹn) qua một nòng của ống thông TM (Catheter) cỡ lớn (11.5 - 13.5 French), rồi được dẫn trong một hệ thống gọi là tuần hoàn ngoài cơ thể bao gồm dây dẫn và quả lọc (Filter), được lọc bỏ các phân tử “độc chất” bằng màng bán thấm (Semi-Permeable Membrane - SPM), sau

đó được đưa trả lại cho BN qua nòng khác của ống thông đó gọi là ống thông hai nòng Lumen - DL) [6]

(Dual-2.2.2.3 Màng lọc và quả lọc

Màng lọc là một màng bán thấm, có một vai trò quyết định trong tất cả các phương thức lọc máu Nó cho phép nước và một số chất hòa tan lọt qua màng, trong khi các thành phần tế bào và một số chất hòa tan khác vẫn bị giữ lại ở phía bên kia Nước huyết tương và một số chất hòa tan lọt qua màng được gọi là dịch siêu lọc (Ultrafiltrate) Màng lọc trong lọc máu gồm nhiều bó sợi rỗng cho máu đi qua và được bao bọc trong một khung cố định gọi là quả lọc (Filter) Cấu trúc, hình dạng và diện tích của màng lọc có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lọc Màng lọc có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau dựa vào thành phần hóa học, cấu trúc, độ xốp… Tuy nhiên có thể được chia làm 2 nhóm chính: màng có bản chất Cellulose và màng tổng hợp Trong đó màng tổng hợp (Polysulfone, Polyamide, Polyacrylonitrile Polymethylmethacrylate) sử dụng trong lọc máu liên tục Màng có bản chất là Cellulose (gồm Cuprophan, Hemophan, Cellulose Acetate) thường sử dụng trong thẩm tách máu ngắt quãng (IHD) Quả lọc thường sẽ được thay mới khi bị hỏng, bị tắc và theo thời gian sử dụng (tùy thuộc vào quy định của từng bệnh viện có đơn vị lọc máu) Với các kỹ thuật chống đông, quả lọc có thể sử dụng kéo dài hơn mà vẫn đảm bảo an toàn, tuy nhiên thường không nên sử dụng quá 36 giờ do khả năng hấp phụ các phân tử “độc chất” không còn [5]

2.2.2.4 Dịch sử dụng trong CRRT

a) Dịch thẩm tách (Dialysate):

Trong lọc máu sử dụng cơ chế khuếch tán - thẩm tách, loại dịch được đặt đối diện với máu phía bên kia màng lọc là dịch thẩm tách Dòng chẩy của dịch thẩm tách được thiết kế ngược chiều với dòng chảy của máu trong quả lọc giúp cho quá trình khuếch tán qua màng mạnh hơn Dịch thẩm tách là một loại dịch tinh thể (Crystalloid) chứa nhiều điện giải, Glucose, chất đệm và một số chất hòa tan khác Nồng độ của các chất hòa tan đó thường giống với nồng độ của huyết tương bình thường và sẽ được pha chế dựa theo nhu cầu của BN [1]

b) Dịch thay thế (Replacement Fluids):

Dịch thay thế cũng là các lọai dịch tinh thể, được cung cấp với một tốc độ nhanh vào lúc ngay trước hoặc ngay sau dòng máu chảy vào quả lọc nhằm mục đích làm gia tăng lượng chất hòa tan sẽ được lấy bỏ qua cơ chế đối lưu trong lọc máu liên tục Điều rất quan trọng cần hiểu

rõ là mặc dù được dùng với tên gọi là “dịch thay thế” nhưng thực chất nó chẳng thay thế cái

gì cả Nhiều người mới tiếp cận với lọc máu liên tục đã nhầm lẫn khi tin rằng khi dịch thay thế được thêm vào trong liệu pháp sẽ làm giảm tốc độ lấy bỏ dịch trong cơ thể hay nói một cách khác là “dịch thay thế” là để thay thế lượng dịch bị lấy bỏ Khi tiến hành CRRT, tốc độ dịch thay thế được tính toán độc lập với tốc độ lấy bỏ dịch Dịch thay thế thường dùng nhất là dịch muối sinh lý (0.9%), các loại dịch tinh thể khác như Ringer-Lactat hoặc Bicacbonat cũng thường được dùng làm dịch thay thế tùy thuộc vào mục đích cần đạt thêm vào là sửa chữa rối loạn cân bằng điện giải hay kiềm toan Lúc đó chỉ cần tính toán thêm vào túi dịch thay thế các chất cần thiết Cần chú ý khi sử dụng chất chống đông Citrate, nếu dịch thay thế có chứa Canxi sẽ trung hòa bớt Citrate và có thể gây đông máu tại màng lọc Tốc độ dịch thay thế thường dùng là 1000 - 2000 ml/giờ Nếu thấp hơn sẽ không có hiệu quả lấy bỏ chất hòa tan bằng cơ chế đối lưu Khi sử dụng tốc độ dịch thay thế lớn trên 3000 ml/giờ (High Volume) có thể làm gia tăng đáng kể khả năng lấy bỏ chất hòa tan nhưng cũng gây tăng đáng kể lượng

dịch thay thế cần dùng [1]

CHƯƠNG III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 KHẢO SÁT THỰC TẾ TẠI CÁC CƠ SỞ Y TẾ

3.1.1 Phương pháp nghiên cứu

3.1.1.1 Thu thập và phân tích số liệu sơ cấp và thứ cấp

1) Thu thập các tài liệu kỹ thuật liên quan tới một số thiết bị pha dịch lọc của nước ngoài hiện đang chào bán trên thị trường Phân tích chức năng và những tính năng kỹ thuật

để phục vụ cho việc nghiên cứu thiết kế hệ thống Các thiết bị pha dịch lọc đã khảo sát

Nigale Electronic, Trung Quốc.

2) Thu thập và khảo sát những đặc tính lý hóa của các loại dịch lọc hiện đang được sử dụng phổ biến tại các cơ sở y tế điều trị thận nhân tạo Các loại dịch lọc đã được khảo sát gồm: Dịch lọc A và B của B.Braun, dịch lọc A và B của Jihua Đây là 2 loại dịch lọc hiện đang được sử dụng chủ yếu tại các bệnh viện hiện nay

3.1.1.1 Thu thập và phân tích số liệu từ thực nghiệm

1) Xuống thực tế khảo sát tại một số cơ sở y tế hiện đang điều trị thận nhân tạo, tổng hợp quy trình sử dụng dịch lọc, quy trình pha dịch lọc bằng phương pháp thủ công Các cơ

sở đã xuống khảo sát bao gồm: Khoa thận nhân tạo Bệnh viện Bạch Mai; Khoa thận nhân tạo Bệnh viện E; Khoa thận nhân tạo Bệnh viện Đa khoa tỉnh Vĩnh Phúc và Khoa thận nhân tạo Bệnh viện Đa khoa tỉnh Hưng Yên

3.1.2 Nội dung nghiên cứu

3.1.2.1 Khảo sát thực tế tại Khoa Thận nhân tạo - Bệnh viện Bạch Mai

Hiện tại, tại Khoa thận nhân tạo Bệnh viện Bạch Mai, dịch lọc chủ yếu đang được sử dụng là loại dịch lọc đã pha sẵn và đóng thành can cho cả hai loại dịch A và dịch B Loại được dùng nhiều nhất là dịch lọc của hãng B.Braun Các thông số về hàm lượng các chất trong 2 loại dịch A và B của B.Braun được mô tả như trên bảng 1

Bảng 1 - Hàm lượng các chất trong dịch A và B của B.Braun

- Kali Clorid: 5-6 g/lit

- Acid Acetic băng: 8-9 g/lit

- Natri Bicabornat: 65-66 g/lit

3 Nồng độ điện giải sau khi trộn dịch

A, dịch B và nước tinh khiết RO

là 3.120 can dịch A và 3.120 can dịch B Do phải sử dụng số lượng dịch A và B như vậy nên vấn đề lưu kho những can dịch này trong mỗi lần nhập là một vấn đề lớn của khoa Hiện tại,

do chưa có đủ diện tích lưu kho nên đa số các can dịch này được xếp ngay tại hành lang đi lại hay phòng chờ của bệnh nhân trong bệnh viện (như mô tả trên hình 1 và 2)

Hình 1 - Các can dịch (A và B) được xếp đống tại hành lang bệnh viện

Hình 2 - Dịch lọc được xếp trong phòng chờ của bệnh nhân

3.1.2.2 Khảo sát thực tế tại Khoa Thận nhân tạo - Bệnh viện Đa khoa Vĩnh Phúc

Hiện tại, tại Khoa thận nhân tạo Bệnh viện Đa khoa tỉnh Vĩnh Phúc, dịch lọc chủ yếu đang được sử dụng là loại dịch lọc đã pha sẵn và đóng thành can cho cả hai loại dịch A và dịch B Loại được dùng nhiều nhất là dịch lọc của hãng B.Braun như trên hình 3

Hình 3 - Hai loại dịch A và B của B.Braun được sử dụng tại khoa

Các thông số về hàm lượng các chất trong 2 loại dịch A và B của B.Braun được mô tả như trên bảng 2

Bảng 2 - Hàm lượng các chất trong dịch A và B của B.Braun

- Kali Clorid: 5-6 g/lit

- Acid Acetic băng: 8-9 g/lit

- Natri Bicabornat: 65-66 g/lit

3 Nồng độ điện giải sau khi trộn dịch

chạy 2 ca/ngày và 26 ngày/tháng, từ đó tổng số ca chạy thận tại khoa sẽ là 15 x 2 x 26 = 780 ca/tháng Như vậy số lượng can dịch A và dịch B mà khoa phải sử dụng trong tháng sẽ là 390 can dịch A và 390 can dịch B Do phải sử dụng số lượng dịch A và B như vậy nên vấn đề lưu kho những can dịch này trong mỗi lần nhập là một vấn đề lớn của khoa Hiện tại, do chưa có

đủ diện tích lưu kho nên đa số các can dịch này được xếp ngay tại hành lang đi lại hay phòng chờ của bệnh nhân trong bệnh viện như mô tả trên hình 4

Hình 4 - Dịch lọc được xếp trong phòng chờ của bệnh nhân

Nhận xét: Qua việc khảo sát thực tế tại Khoa thận nhân tạo, Bệnh viện Bạch Mai và Khoa

thận nhân tạo, Bệnh viện Đa khoa tỉnh Vĩnh Phúc cho thấy:

- Dịch lọc là một bộ phận không thể thiếu trong quá trình chạy thận nhân tạo Hiện nay, việc sử dụng dịch lọc chủ yếu vẫn dùng dịch đóng can được nhập khẩu

- Với số lượng bệnh nhân chạy thận quá lớn như hiện nay, nhu cầu sử dụng dịch lọc là rất lớn Việc sử dụng những can dịch đóng sẵn của các hãng sẽ làm cho giá thành điều trị của bệnh nhân cao Bên cạnh đó, vấn đề lưu kho những can dịch này trong bệnh viện, trong khoa thận nhân tạo cũng là vấn đề phải quan tâm hiện nay do cần diện tích lưu kho lớn

- Từ những khảo sát thực tế trên, việc thiết kế chế tạo hệ thống pha dịch tự động để cung cấp cho các máy chạy thận sẽ giải quyết những tồn tại kể trên, đặc biệt là trong việc giảm chi phí điều trị, giảm diện tích lưu kho sản phẩm trong bệnh viện

3.1.2.3 Khảo sát một số thiết bị pha dịch lọc của thế giới hiện đang có tại các cơ sở y tế:

- Thiết bị pha dịch Rockwell tại bệnh viện E

Khoa thận nhân tạo tại Bệnh viện E hiện có khoảng 30 máy chạy thận nhân tạo, hàng ngày phải điều trị cho khoảng 80-90 bệnh nhân Trước đây, việc sử dụng lịch lọc tại Bệnh viện chủ yếu cũng sử dụng dịch lọc đã đóng can, được nhập khẩu từ nước ngoài Mới đây, để giảm chi phí cũng như nâng cao hiệu quả điều trị cho người bệnh, bệnh viện đã nhập khẩu 02

B, cung cấp dịch lọc cho các máy chạy thận nhân tạo như trên hình 5 [7]

Hình 5 - Thiết bị pha dịch lọc của Rockwell, Mỹ

Các đặc điểm kỹ thuật của thiết bị pha dịch lọc của Rockwell

a) Quy trình pha dịch A:

- Cho 1 gói bột dịch A vào bình khuấy

- Thiết bị sẽ tự động bơm 94.5lít nước RO vào bình khuấy và thực hiện khuấy đều lượng bột dịch trên

- Thực hiện khuấy dịch xong, dịch sẽ được bơm ra từng can 5lit để mang tới các máy thận nhân tạo cho quá trình điều trị

- Thực hiện rửa bình khuấy, diệt khuẩn bằng đèn cực tím

b) Quy trình pha dịch B:

- Cho 1 gói dịch B vào bình khuấy

- Thiết bị sẽ tự động bơm 96.5lít nước RO vào bình khuấy và thực hiện khuấy đều lượng bột dịch trên

- Thực hiện khuấy dịch xong, dịch sẽ được bơm ra từng can 5lit để mang tới các máy thận nhân tạo cho quá trình điều trị

- Thực hiện rửa bình khuấy, diệt khuẩn bằng đèn cực tím

c) Đặc điểm kỹ thuật của thiết bị:

- Kỹ thuật khuấy: tạo dòng xoáy

- Kỹ thuật định lượng nước RO: Phao điện tử và cảm biến siêu âm

- Kỹ thuật diệt khuẩn: Dùng đèn cực tím UV loại 30W

- Loại bơm sử dụng: Định lượng kiểu màng

- Van điện từ: Loại van 24VDC, 1A

- Vật liệu bình chứa, đế: Nhựa y tế, Inox

- Thể tích bình khuấy: 120lit

- Công suất pha: 100lit/giờ

- Chế độ pha dịch: 1 cho loại dịch của Rockwell

- Bột dịch sử dụng: RenalPure Powder Bicarbonate và RenalPure Powder Acid của Rockwell như trên hình 6

Hình 6 - Các loại bột dịch dùng cho thiết bị pha dịch của Rockwell

Bảng 3 - Nồng độ các loại dịch sau pha của hãng Rockwell

- Kali Clorid: 5-6 g/lit

- Acid Acetic băng: 8-9 g/lit

2 Hàm lượng các chất trong dịch dịch B - Natri Clorid: 31 g/lit

- Natri Bicabornat: 65-66 g/lit

3 Nồng độ điện giải sau khi trộn dịch

- Thiết bị pha dịch My100L tại bệnh viện Đa khoa Hưng Yên

Khoa thận nhân tạo tại Bệnh viện đa khoa tỉnh Hưng Yên hiện có khoảng 15 máy chạy thận nhân tạo, hàng ngày phải điều trị cho khoảng 30-40 bệnh nhân Việc sử dụng lịch lọc tại Bệnh viện trước đây chủ yếu dùng dịch lọc đã đóng can, được nhập khẩu từ nước ngoài Để giảm chi phí cũng như nâng cao hiệu quả điều trị cho người bệnh, bệnh viện đã nhập khẩu 02 thiết bị pha dịch My100L của hãng Nigale Electronic, Trung Quốc để thực hiện pha 2 loại dịch A và B, cung cấp dịch lọc cho các máy chạy thận nhân tạo như trên hình 7 [8,9]

Hình 7 - Thiết bị pha dịch lọc của Nigale Electronic, Trung Quốc

Các đặc điểm kỹ thuật của thiết bị pha dịch lọc của Nigale Electronic

a) Quy trình pha dịch A:

- Cho 6 gói bột dịch A vào bình khuấy

- Thiết bị sẽ tự động bơm 51lít nước RO vào bình khuấy và thực hiện khuấy đều lượng bột dịch trên

- Thực hiện khuấy dịch xong, dịch sẽ được bơm ra từng can 5lit để mang tới các máy thận nhân tạo cho quá trình điều trị

- Thực hiện rửa bình khuấy, diệt khuẩn bằng đèn cực tím

b) Quy trình pha dịch B:

- Cho 6 gói dịch B vào bình khuấy

- Thiết bị sẽ tự động bơm 54lít nước RO vào bình khuấy và thực hiện khuấy đều lượng bột dịch trên

- Thực hiện khuấy dịch xong, dịch sẽ được bơm ra từng can 5lit để mang tới các máy thận nhân tạo cho quá trình điều trị

- Thực hiện rửa bình khuấy, diệt khuẩn bằng đèn cực tím

c) Đặc điểm kỹ thuật của thiết bị:

- Kỹ thuật khuấy: tạo dòng xoáy

- Kỹ thuật định lượng nước RO: Phao điện tử và cảm biến siêu âm

- Kỹ thuật diệt khuẩn: Dùng đèn cực tím UV loại 30W

- Loại bơm sử dụng: Định lượng kiểu màng

- Van điện từ: Loại van 12VDC, 1A

- Vật liệu bình chứa, đế: Nhựa y tế, Inox

- Thể tích bình khuấy: 100lit

- Công suất pha: 80lit/giờ

- Chế độ pha dịch: 1 cho loại dịch của Jihua

- Bột dịch sử dụng: JHAB của Jihua như trên hình 8

Hình 8 - Các loại bột dịch dùng cho thiết bị pha dịch của Nigale Electronic

Bảng 4 - Nồng độ các loại dịch sau pha của hãng Niegle

- Kali Clorid: 5-6 g/lit

- Acid Acetic băng: 8-9 g/lit

- Natri Bicabornat: 65-66 g/lit

3 Nồng độ điện giải sau khi trộn dịch

A, dịch B và nước tinh khiết RO

của hãng Rockwell của Mỹ tại Bệnh viện E và thiết bị My100L của Nigale Electronic, Trung Quốc tại Bệnh viện đa khoa tỉnh Hưng Yên cho thấy:

- Đây đều là các thiết bị pha dịch lọc đạt tiêu chuẩn Quốc tế Chế độ pha dịch lọc được thiết kế tối ưu cho việc định lượng, kiểm soát chất lượng dịch sau pha để cấp dịch trong quá trình chạy thận nhân tạo Các kỹ thuật sử dụng cho quá trình pha dịch hiện đại, đảm bảo độ chính xác cũng như độ tin cậy

- Tuy nhiên các thiết bị này mới chỉ thực hiện được 1 chế độ pha bột dịch của chính hãng sản xuất chứ chưa có chế độ pha cho các loại bột dịch của hãng khác nên nếu một bệnh viện đang quen dùng một loại dịch lọc thì lại phải thay đổi sang loại dịch khác khi sử dụng những thiết bị này

- Bên cạnh đó, cả 2 thiết bị này đều chưa có môđun chứa dịch sau pha nên chưa thể bơm trực tiếp dịch tới các máy chạy thận mà mới chỉ có công đoạn bơm dịch vào can, sau đó kỹ thuật viên sẽ mang những can này tới các máy chạy thận

- Thực tế cho thấy, với việc sử dụng những thiết bị này, các cơ sở y tế cũng đã phần nào giải quyết được những hạn chế trong việc sử dụng dịch lọc được nhập khẩu đã đóng can như phần khảo sát đầu Nếu có những cải tiến phù hợp hơn nữa cho các thiết bị pha dịch lọc này, thì khả năng ứng dụng thiết bị sẽ còn cao hơn, đem lại nhiều thuận lợi hơn cho các bệnh viện

3.2 THIẾT KẾ TỔNG THỂ HỆ THỐNG

3.2.1 Các căn cứ thiết kế

a Căn cứ theo các kết quả khảo sát thực trạng về quy trình sử dụng dịch lọc và quy trình pha dịch lọc tại một số cơ sở điều trị thận nhân tạo trên địa bàn Hà Nội và các tỉnh lân cận để làm cơ sở thiết kế hệ thống phù hợp với điều kiện của Việt Nam

b Căn cứ theo kết quả khảo sát một số hệ thống thiết bị pha dịch lọc trên thế giới hiện đang được bán trên thị trường Phân tích những tính năng kỹ thuật chính, các chế độ pha dịch và nguyên lý hoạt động

c Căn cứ theo những ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực điều trị thận nhân tạo tại các cơ sở y tế

3.2.2 Phương pháp nghiên cứu

Kế thừa những kết quả nghiên cứu trước đó của thế giới và trong nước về kỹ thuật pha dịch lọc tự động dùng trong điều trị thận nhân tạo để thiết kế tổng thể hệ thống Kết hợp phương pháp thống kê, phân tích và đánh giá để tổng hợp, phân tích các yêu cầu và điều kiện thực tế tại các cơ sở y tế của Việt Nam

3.2.3 Xây dựng bộ thông số kỹ thuật chuẩn

Bộ thông số kỹ thuật chuẩn cho thiết bị thiết kế được mô tả như trên bảng 5 sau:

Bảng 5 - Bộ thông số kỹ thuật chuẩn cho thiết bị

3 Kiểm soát nồng độ dịch Cảm biến đo độ dẫn

4 Bơm khuấy Kiểu màng

điều khiển và cảnh báo

Bơm + Khuấy 2 chiều trong thời gian 10phút

Bơm + Khuấy 2 chiều trong thời gian 20phút

3.2.4 Xây dựng nguyên lý làm việc của thiết bị

Nguyên lý làm việc của hệ thống được mô tả tóm lược như sau:

Khi có yêu cầu pha dịch lọc, hệ thông sẽ yêu cầu nhập vào các thông tin về dịch pha để làm cơ sở cho quá trình pha dịch tự động của hệ thống Các thông tin bào gồm: Loại dịch nào (Fresenius hay Gambro), pha dịch nào (pha dịch A hay pha dịch B), trọng lượng của bột dịch lọc cần pha Trên cơ sở đó hệ thống sẽ tính toán để xác định các thông số mà hệ thống cần điều khiển và kiểm soát như: lượng nước RO ban đầu đưa vào, lượng nước RO tổng đưa vào,

độ dẫn điện của dịch pha, thời gian tiến hành pha, các hệ số nhận biết lỗi Tuy nhiên, trước khi thực hiện quá trình này hệ thống sẽ đưa ra yêu cầu xác nhận việc Có hay Không làm sạch lại hệ thống (rửa toàn bộ hệ thống hay rửa từng môđun trong pha dịch)

Sau khi tính toán được các thông số này hệ thống tự động mở Van để cung cấp nước RO vào bình pha dịch, cung cấp cho đến khi đạt mức nước ban đầu đủ điều kiện thực hiện quá trình khuấy để hòa tan bột dịch lọc Thực hiện quá trình khuấy để hòa tan bột dịch lọc, sau một khoảng thời gian nhất định (tùy thuộc vào lượng bột dịch lọc cần pha), hệ thống tiếp tục cung cấp nước RO cho đến khi nồng độ dịch pha đạt yêu cầu Trong khoảng thời gian này, hệ thống điều khiển khối tạo tia cực tím (tia UV) để diệt khuẩn trong thành phần dịch pha Kết thúc quá trình pha gửi thông tin lên hệ thống, nếu vì một lý do nào đó mà dịch pha không đạt yêu cầu thì hệ thống trung tâm sẽ xử lý và gửi cảnh báo đến người dùng bằng cả âm thanh và ánh sáng

Các quy trình thực hiện:

a) Quá trình bơm nước RO vào bình pha:

- Nhập dữ liệu trước khi bơm nước RO: Thành phần dịch lọc (dịch A, dịch B), lượng dịch cần pha (lượng bột dịch lọc đưa vào để thực hiện quá trình pha dịch lọc)

- Thực hiện chương trình bơm nước RO vào bình pha: xả nước RO có kiểm soát

b) Quá trình khuấy, hòa tan bột dịch lọc:

- Khi mức nước RO trong bình pha đạt đến giá trị cho phép khuấy thực hiện chương trình khuấy

- Kiểm tra nồng độ dịch pha: Liên tục kiểm tra nồng độ dịch pha bằng phương pháp đo

độ dẫn của dịch lọc kết hợp với giá trị định lượng của bột dịch lọc thiết lập ban đầu và lượng nước có trong bình pha dịch để xác định nồng độ dịch cần pha đạt yêu cầu Dừng cấp nước RO khi dịch đạt yêu cầu

- Bật chế độ diệt khuẩn trong dịch lọc đã pha: khi dịch lọc đạt yêu cầu thì bật chế độ diệt khuẩn bằng tia cực tím (tia UV), kết hợp với việc duy trì chế độ khuấy để quá trình diệt khuẩn đạt hiệu quả cao

- Dừng khuấy: khuấy đến khi bột dịch lọc được hòa tan ở mức đạt chuẩn Kết thúc chế

độ khuấy và quá trình pha dịch được hoàn tất

c) Thực hiện rửa sạch hệ thống cho lần điều pha dịch lọc mới:

- Lựa chọn rửa hệ thống: Rửa toàn bộ hệ thống, rửa bình pha dịch lọc, hoặc rửa bình chứa dịch lọc

- Bơm nước RO cho quá trình rửa: nước RO được phun áp lực cao vào trong bình (đến từng bình tùy theo lựa chọn rửa ban đầu)theo hướng từ trên xuống để đảm bảo hệ thống được sạch hoàn toàn

d) Báo động và báo hiệu:

- Báo hiệu: bằng âm thanh và đèn LED khi thực hiện xong một quá trình pha dịch lọc

và bơm dịch lọc sau pha vào bình chứa

- Báo động: bằng âm thanh và đèn LED khi có lỗi xảy ra trên hệ thống như: không có nước RO vào, hệ thống khuấy không hoạt động, không bơm được dịch lọc sau pha sang bình chứa, hết dịch lọc trong bình chứa, các van xả tự động không hoạt động

Sơ đồ khối tổng quát cho quy trình pha dịch được mô tả như trên hình 9 Trong đó gồm

3 khối chính gồm: Môđun điều khiển trung tâm, môđun pha dịch và môđun cấp dịch Bột dịch được đưa vào môđun pha dịch theo định lượng chuẩn Môđun pha dịch thực hiện chức năng bơm nước siêu tinh khiết và chức năng hòa tan đều dịch lọc theo yêu cầu Tiếp theo, dịch pha

sẽ đi qua khâu kiểm soát dịch lọc để hiệu chinh lại nồng độ dịch dưới dạng tinh để đưa về môđun cấp dịch Dựa theo yêu cầu từ các máy chạy thận nhân tạo, môđun cấp dịch sẽ thực hiện chức năng cấp dịch theo công suất yêu cầu hoặc đưa vào môđun lưu trữ dịch

Hình 9 - Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống pha dịch đậm đặc

3.2.5 Thiết kế sơ đồ điều khiển chi tiết

Từ sơ đồ nguyên lý của hệ thống, sơ đồ điều khiển cho mỗi môđun trong hệ thống pha dịch được mô tả như trên hình 10

Hình 10 - Sơ đồ kết nối hệ thống của một môđun pha dịch tự động

Hệ thống gồm có 10 van điều khiển tự động bởi hệ thống và 1 van điều khiển bằng tay,

3 bơm định lượng (gồm 1 bơm RO, 1 bơm khuấy và 1 bơm dịch ra), 2 bộ đếm xung, 2 bộ cảm biến (cảm biến mực nước siêu âm và cảm biến đo độ dẫn dịch lọc), 1 bộ lọc dịch, 1 đèn UV

Các công đoạn điều khiển:

1 Công đoạn bơm nước RO vào và khuấy ngang, khuấy dọc đồng thời:

- V0, V1 mở đồng thời bơm P1 bơm nước vào bình chứa, bộ đếm xung 1 và bộ định lượng nước siêu âm sẽ hoạt động

- V4, V5 mở đồng thời bơm P2 hoạt động để tạo dòng khuấy Các van còn lại đều đóng như trên hình 11

2 Công đoạn lọc dịch thông qua bộ lọc dịch hoặc cho đi thẳng:

- Khi lọc thông qua bộ lọc dịch thì bơm P2 hoạt động, van V4, V6 mở Van V0, V1 mở (nếu là đang quá trình bơm nước vào) còn nếu không thì đóng Các van còn lại đều đóng như trên hình 12

- Trong trường hợp không cần lọc V4, V8 mở, van V6 đóng lúc này bơm P2 sẽ bơm bình thường

3 Công đoạn kiểm tra độ dẫn dịch lọc và xả dịch:

- Khi kiểm tra độ dẫn dịch lọc xem có đạt tiêu chuẩn sau pha hay không thì bơm P2 hoạt động, van V7 mở trong khoảng thời gian rất ngắn để cho dịch sau pha tràn vào khoang đo độ dẫn dịch sau đó van V7 đóng lại

- Trường hợp dịch lọc không đạt yêu cầu cần xả dịch thì van V3, V4 mở đồng thời bơm P2 bơm dịch lọc ra ngoài Các van còn lại đều đóng như trên hình 13

Hình 11 - Công đoạn khuấy 2 chiều

Hình 12 - Công đoạn lọc dịch

Hình 13 - Công đoạn kiểm tra độ dẫn lọc dịch

4 Công đoạn bơm dịch ra:

- Sau khi pha dịch xong, nếu đạt yêu cầu, để chuyển dịch ra ngoài lúc này van Vb mở trong khoảng thời gian 5 giây đồng thời bơm P3 hoạt động để hút dịch có nồng độ

không đồng đều đẩy ra đường thải, sau thời gian 5 giây thì Vb đóng lại và Va mở ra, dịch được bơm ra ngoài thông qua bơm P3, Va và bộ đếm xung 2 hoạt động Dịch được bơm ra ngoài và định lượng như hình 14

Hình 14 - Công đoạn bơm dịch ra

5 Công đoạn rửa máy:

- Sau mỗi ngày pha dịch, yêu cầu sẽ tiến hành rửa toàn bộ máy pha Lúc này van V0, V2 mở đồng thời bơm P1 hoạt động Nước RO đi qua bơm P1 và các van tới vòi phun sương để rửa bình chứa và các đường dẫn Các van V3, V4 mở để nước thải chảy ra ngoài như trên hình 15

Hình 15 - Công đoạn rửa máy

6 Công đoạn xả dịch hỏng:

- Trong trường hợp dịch pha không đạt yêu cầu với giá trị độ dẫn đo được vượt quá mức cho phép (dịch sau pha bị hỏng do bột dịch không đảm bảo, lỗi đổ bột dịch sai của kỹ

thuật viên…) cần xả dịch hỏng thì van V3, V4 mở đồng thời bơm P2 bơm dịch thải ra ngoài Các van còn lại đều đóng như trên hình 16

Hình 16 - Công đoạn xả dịch hỏng

3.3 THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO HỆ THỐNG

3.3.1 Phương pháp nghiên cứu

Kế thừa những kết quả nghiên cứu trước đó của thế giới và trong nước về kỹ thuật