Thiết kế máy cấp thuốc để tránh nhiễm xạ cho nhân viên y tế

Trình bày tác dụng sinh lý của chất phóng xạ. Thiết kế máy cấp thuốc. Lắp ráp, điều chỉnh máy. Thử nghiệm máy, hướng phát triển tiếp theo. Trình bày tác dụng sinh lý của chất phóng xạ. Thiết kế máy cấp thuốc. Lắp ráp, điều chỉnh máy. Thử nghiệm máy, hướng phát triển tiếp theo.

Bộ giáo dục và đào tạoBộ giáo dục và đào tạo

Trường đại học Bách khoa Hà nội

Mục lục

Trang Trang1 1

Mở đầu 3 Chương 1- Tác dụng sinh lí của chất phóng xạ 4

2.2- Tính chiều dày vỏ chì và độ nhiễm xạ cho nhân viên y tế 33 2.3- Cấu tạo chung của máy cấp thuốc 35

3.3- Kiểm tra phóng xạ xung quanh máy 80 Chương 4- Thử nghiệm máy, hướng phát triển tiếp theo83

Mở đầu

Lí do chọn đề tài, mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Chữa bệnh bằng cách uống thuốc có chứa chất phóng xạ thích hợp dã

được sử dụng ngày càng rộng rãi ở nước ta và trên thế giới Hiện nay ,ở các cơ

sở điều trị bằng thuốc phóng xạ trên đất nước ta, nhân viên y tế vẫn phải dùng kẹp để gắp thuốc phóng xạ để cấp cho người bệnh Cách làm này có nguy cơ gây nhiễm phóng xạ cho nhân viên y tế và còn gây ra nhiễm phóng xạ vùng xung quanh Nhân viên làm việc này sẽ không làm việc lâu dài được và nhân viên y tế khác cũng bị ảnh hưởng.Vì vậy nhu cầu về máy cấp thuốc phóng xạ

đã trở thành một nhu cầu cấp thiết Xuất phát từ thực tế đó, tôi chọn đề tài thiết kế máy cấp thuốc để tránh nhiễm phóng xạ cho nhân viên y tế Mục đích của đề tài này là thiết kế một loại máy cấp thuốc chuyên dùng nhằm bảo đảm an toàn cho nhân viên y tế và tránh gây nhiễm phóng xạ cho môi trường xung quanh Yêu cầu quan trọng đối với máy này là: Làm việc tin cậy, giá thành hạ, dễ chế tạo và dễ sử dụng Đây là loại máy chuyên dùng nhưng có thể thay đổi, điều chỉnh để cấp những loại thuốc khác nhau trong phạm vi rộng, và có thể làm một số công việc khác Khi thiết

kế máy này, tôi cố gắng đơn giản hoá kết cấu máy, sử dụng các mạch điện tử

đơn giản được lắp từ các linh kiện điện tử thông dụng Hiện nay ở các cơ sở y

tế của nước ta chưa có máy cấp thuốc này, và cũng chưa có thông tin về loại máy này của thế giới nên tôi phải thiết kế hoàn toàn mới Chắc chắn trên thế giới đã có các loại máy cấp thuốc phóng xạ, tuy vậy giá thường rất đắt nên khó có thể phù hợp với các cơ sở y tế ở nước ta hiện nay Vì vậy việc tự thiết

kế và chế tạo máy cấp thuốc này là rất cần thiết

Thông qua thiết kế máy này mà có thể rèn luyện khả năng thiết kế máy cả về phần cơ khí và điện, điện tử Điều này rất cần thiết với cán bộ kĩ thuật cơ khí hiện nay

UChương I :U Tác dụng sinh lí của chất phóng xạ

Chất phóng xạ là chất có chứa các nguyên tố phóng xạ Các nguyên tố

này luôn tự phân rã để tạo thành các nguyên tố mới đồng thời phát ra các tia

phóng xạ Các tia này có ảnh hưởng lớn đến cơ thể sống mà nó chiếu vào

Việc nghiên cứu ảnh hưởng này là rất cần thiết khi thiết kế máy làm việc với

chất phóng xạ, tính toán độ an toàn về phóng xạ cho người và cho môi trường

1.1 Các loại tia phóng xạ :

Các loại tia phóng xạ bao gồm: Tia an pha, tia bê ta, tia gam ma, tia nơ

tơ rôn Cụ thể về các tia này như sau:

1.1.1 Tia an pha α :

Tia α gồm các hạt α bay với tốc độ từ 10.000 đến 25.000 km/s Hạt α

chính là hạt nhân của nguyên tử Hê li Nó có khối lượng là 4 đơn vị khối

lượng nguyên tử (đvklnt ) và có điện tích dương với trị số bằng hai lần trị số

điện tích của điện tử Tuỳ chất phóng xạ mà bức xạ α của chúng có năng

lượng khác nhau, thường từ 3 MeV đến 11 MeV

Ví dụ : Năng lượng hạt α của đồng vị phóng xạ PuP

239 P

là 5,1 MeV, của UP

233 P

là 4,8 MeV, của UP

235 P

là 4,5 MeV, của UP

238 P

năng lượng 3MeV thì vận tốc là 1,2.10P

4 Pkm/s, với năng lượng 5MeV thì vận

tốc là 1,5.10P

4 Pkm/s, với năng lượng 11 MeV thì vận tốc là 2,3.10P

4 Pkm/s Đối với các hạt mang điện thì đây cũng không phải là tốc độ lớn

1.1.2- Tia bê ta β :

Tia bê ta bao gồm βP

+ P

và βP - P Tia βP

+ P

là chùm hạt pôditrôn còn tia βP

P

là chùm hạt điện tử ( electron) Hai loại hạt này có khối lượng đều bằng nhau ( 9,1.10P

-31

P

kg ), điện tích bằng nhau ( 1,6.10P

-19 P

Cu lông ) và ngược dấu

Tại thời điểm được tạo thành, bức xạ β có năng lượng từ 0,02 - 12,43 MeV tuỳ theo từng đồng vị phóng xạ nhưng phần lớn năng lượng bức xạ β khoảng 0,5 – 2 MeV Phổ năng lượng β là phổ liên tục Vận tốc bức xạ β có thể tính theo công thức:

−

511 , 0

511 , 0 1

β

E

P 2 P (km/s)

c – vận tốc ánh sáng trong chân không, bằng 300.000 km/s

ER β R - năng lượng β tính bằng MeV

Ví dụ : Năng lượng β của đồng vị CoP

60 P

là 0,313 MeV; vận tốc tính theo công thức trên là 232.000 km/s Đồng vị SrP

90 P phát ra bức xạ β có năng lượng cực đại

là 1,5 MeV, có vận tốc là 291.000 km/s

1.1.3 Tia gam ma γ :

Tia gam ma γ có bản chất là sóng điện từ có tần số rất cao tức là có

bước sóng rất ngắn, ngắn hơn bước sóng của tia Rơn ghen Phô tôn γ được phát ra bởi các nguồn sau:

- Từ hạt nhân: ở trạng thái kích thích, hạt nhân phát bức xạ gam ma γ để trở

về trạng thái cơ bản hay trạng thái kích thích thấp hơn

- Bức xạ gam ma γ do phản ứng huỷ cặp: Phản ứng huỷ cặp êlectrôn – pôditrôn sinh ra hai bức xạ gam ma, có năng lượng mỗi bức xạ là 0,51 MeV

Bức xạ γ của phần lớn các đồng vị phóng xạ có năng lượng khoảng 0,1 – 7 MeV Người ta chia bức xạ γ thành hai loại: Bức xạ γ cứng có năng lượng lớn hơn 1 MeV, bức xạ γ mềm có năng lượng nhỏ hơn hoặc bằng 1 MeV Quan hệ giữa năng lượng bức xạ γ và bước sóng của chúng thể hiện qua công thức sau:

-11 P

m , ν = 2 , 41 10 P

19 P

Hz Với năng lượng Eγ = 7 MeV ta có λ = 1,77.10P

-13 P

m , ν = 1 , 75 10 P

21 P

Hz

1.2 - Tương tác của tia phóng xạ với vật chất :

Các bức xạ phóng xạ (tia phóng xạ) tương tác với tất cả mọi vật chất có trên đường đi của chúng quá trình tương tác có thể xảy ra ở lớp vỏ điện tử hay trực tiếp với hạt nhân tuỳ theo bản chất của bức xạ và vật chất bị tác dụng Các hạt mang điện như βP

+

PR R, βP - P, prôtôn p, hạt α thì phần lớn tương tác với lớp

vỏ điện tử của nguyên tử, ít khi tương tác với hạt nhân Có điều đó là do có sự tương tác Culông rất mạnh giữa lớp vỏ điện tử với hạt mang điện, kết quả là hạt mang điện bị lệch hướng chuyển động, mất năng lượng rất nhanh và không còn đủ khả năng đi tới hạt nhân Do đó để tương tác được với hạt nhân thì các bức xạ mang điện cần có năng lượng rất lớn

Bức xạ X, γ khi có năng lượng nhỏ cũng tương tác với lớp vỏ điện tử Khi có năng lượng lớn thì dễ dàng tương tác với hạt nhân

Nơ trôn chỉ tương tác với hạt nhân, không tương tác trực tiếp với lớp vỏ

b)Va chạm không đàn hồi :

Va chạm không đàn hồi là những va chạm qua đó gây nên sự thay đổi

động năng, trạng thái của các hạt va chạm nhưng vẫn không làm thay đổi bản chất của chúng

14 P

= R 7 RNP 15 P =R 1 RHP 1 P + R 6 RCP

14 Sau đây sẽ xét các trường hợp va chạm (vì phản ứng hạt nhân ít xảy ra )

1.2.1- Tương tác của tia α :

Hạt α phải có năng lượng đủ lớn thì mới có thể gây ra phản ứng hạt nhân, thông thường nó chỉ tương tác với lớp vỏ điện tử của nguyên tử Do có khối lượng và điện tích lớn nên hạt α tương tác rất mạnh với môi trường Nó ion hoá nguyên tử trở thành ion dương và điện tử chuyển động tự do như một ion âm Năng lượng để tạo ra một cặp iôn trong từng loại vật chất khác nhau thì khác nhau, với không khí thì năng lượng đó là 35,5 eV/cặp Số cặp ion

được tạo thành trên đường đi của hạt α là rất lớn

Ví dụ: Một hạt α có năng lượng 5 MeV, chuyển động trong không khí, đến khi mất hết năng lượng sẽ tạo ra số cặp ion là khoảng 1,5.105 cặp ion

Những cặp ion do hạt α tạo ra gọi là những căp ion sơ cấp Các ion sơ cấp lại ion hoá các nguyên tử của môi trường tạo ra các cặp ion thứ cấp Số ion thứ cấp lớn hơn số ion sơ cấp rất nhiều Quãng đường mà hạt α đi được trong môi trường cho tới khi nó mất hoàn toàn năng lượng thì được gọi là tầm của hạt α trong môi trường đó Người ta dùng khái niệm mật độ iôn hoá để biểu thị khả năng iôn hoá của các bức xạ trên tầm của chúng Mật độ iôn hoá được tính bằng số cặp iôn sinh ra trên một đơn vị độ dài của tầm Mật độ iôn hoá do hạt

α gây ra là rất lớn.Với hạt α có năng lượng 8,3 MeV, có tầm trong không khí

là 7,8 cm, tạo được 237100 cặp iôn sơ cấp Mật độ iôn hoá trung bình là:

237100: 7,8 ≈ 30.000 (cặp iôn/cm không khí)

Do iôn hoá môi trường rất mạnh nên tầm của hạt α thường rất nhỏ

Ví dụ : Với Eα =5MeV thì tầm của hạt α trong không khí là 3,5 cm, trong mô

của cơ thể là 47àm Như vậy hạt α chỉ ảnh hưởng đến lớp mỏng bên ngoài

Sau đây là tầm của hạt α trong một số chất

Bảng 1.1 – Tầm của hạt α trong một số chất (àm)

Eα

(MeV)

Không khí(cm)

Nước, mô của cơ thể

14,3 23,5 33,9 47,5 62,5 80,8 100,4

16,0 26,3 38,1 53,3 70,2 90,7 112,8

9,4 15,5 22,4 31,4 41,2 53,3 66,3

6,5 10,6 15,4 21,6 28,3 36,6 45,6

3,2 5,2 7,6 10,6 13,9 18,0 22,4

Như vậy tầm của hạt α rất nhỏ, chỉ cần một tờ giấy mỏng, quần áo bình thường cũng đủ ngăn hết hạt α

Hiện tượng kích thích và ion hoá nguyên tử thường xảy ra khi các hạt β

có năng lượng nhỏ.Với năng lượng lớn thì cách tương tác chủ yếu của bức xạ

β với môi trường là phát sinh ra bức xạ hãm (tia rơn ghen); tia rơn ghen bức xạ ra có thể có năng lượng xấp xỉ bằng năng lượng β Có thể nói: Năng lượng bức xạ β mất đi do ion hoá môi trường thì nhỏ hơn rất nhiều so với năng lượng mất đi do làm phát bức xạ hãm Mật độ trung bình ion hoá của bức xạ β nhỏ hơn rất nhiều so với bức xạ α

Ví dụ: Hạt α có năng lượng 3 MeV gây ra mật độ ion hoá trung bình là 50.000 cặp ion /cm không khí Hạt β có năng lượng 3 MeV chỉ tạo ra được mật độ 50 cặp ion /cm không khí

Do khả năng ion hoá nhỏ như vậy nên tầm của bức xạ β lớn hơn tầm của bức xạ α rất nhiều, khoảng 1000 lần

Sau đây là bảng tầm của bức xạ β trong một số chất ( Bảng 1.2 )

Tầm của hạt β tỉ lệ nghịch với khối lượng riêng của môi trường nó truyền qua

Ví dụ : Với bức xạ β có năng lượng 0,9 MeV khi truyền qua chì ( khối lượng

riêng 11,3 g/cmP

3 P ) thì tầm của nó là :

R = 1,3

3 , 11

7 ,

2 =0,4 (mm)

ở đây 1,3mm là tầm của bức xạ β có năng lượng 0,9 MeV trong nhôm ( ρ

bị các ion dương bắt( tái hợp ion ), còn bức xạ β P

+ P thì tương tác với một điện tử theo phản ứng huỷ cặp tạo thành hai phô tôn γ, mỗi phô tôn có năng lượng 0,51 MeV

1.2 3 Tương tác của tia γ :

Bức xạ γ có thể tương tác với :

- Các điện tử của vỏ điện tử

- Điện trường của hạt nhân và điện tử

- Trường của lực hạt nhân

Kết quả của các tương tác này là gây ra những hiệu ứng sau: Hiệu ứng quang điện, hiệu ứng côm tơn, hiệu ứng tạo cặp

a) Hiệu ứng quang điện:

Hiệu ứng này xảy ra khi phô tôn γ truyền tất cả năng lượng của nó cho một điện tử bất kì của nguyên tử môi trường Khi đó điện tử sẽ bật khỏi quỹ

đạo của nó với năng lựơng Ec bằng hiệu năng lượng phô tôn γ và năng lượng liên kết của điện tử trên quỹ đạo tương ứng En

c) Hiệu ứng tạo cặp:

Phô tôn γ có năng lượng lớn hơn 1,02 MeV khi tác dụng với điện trường hạt nhân thì có thể sinh cặp β+, β- Các hạt này sẽ ion hoá nguyên tử môi

trường Với βP

+ P khi mất hết năng lượng thì có thể phản ứng huỷ cặp với một

điện tử nào đó tạo thàn hai phô tôn γ, mỗi phô tôn có nămg lượng 0,51 MeV

và có tính chất như các bức xạ γ khác

Bức xạ γ khi truyền qua môi trường thì cường độ giảm dần theo hàm số

mũ chứ không có tầm như bức xạ βP

P Mật độ ion hoá trung bình của bức xạ γ rất nhỏ, nhỏ hơn mật độ ion hoá của bức xạ β hàng trăm lần, nhỏ hơn mật độ ion hoá của bức xạ α hàng vạn lần Trong không khí thì mật độ ion hoá trung bình chỉ là một vài cặp ion / cm không khí Nguyên nhân ion hoá chủ yếu là do các điện tử thứ cấp gây ra ( do hiệu ứng quang điện, hiệu ứng côm tơn , hiệu ứng tạo cặp )

Với tính chất tương tác như vậy nên độ dày hấp thụ bức xạ γ rất lớn: hàng ngàn mét không khí gần mặt đất, suốt cơ thể con người, vài chục cm bê tông ,…vì vậy nghiên cứu các vật liệu hấp thụ tia γ trở thành vấn đề hết sức quan trọng và thiết thực Sự hấp thụ γ của vật chất xảy ra đồng thời với các quá trình tương tác nêu ở trên Gọi cường độ bức xạ γ ban đầu là Io, khi tương tác với vật chất đồng nhất trên quãng đường l thì cường độ bức xạ γ còn lại là I

Ta có :

I = Io eP

- à l P

ở đây à = àR q R + àR c R + àR tc

à - hệ số hấp thụ dài toàn phần

àR q R- hệ số hấp thụ dài của môi trường do hiệu ứng quang điện

àR c R - hệ số hấp thụ dài của môi trường do hiệu ứng côm tơn

àR tc R – hệ số hấp thụ dài của môi trường do hiệu ứng tạo cặp

Với l tính bằng cm, à tính bằng cmP

-1 P

Hệ số hấp thụ toàn phần à và độ dày hấp thụ một nửa dR 1/2 Rcủa bức xạ γ trong một số chất cho theo bảng 1-3

0,14 0,87 2,10 3,60 5,40 7,00 8.20 10,00 12,00 15,50

0,069 0,54 1,3 1,8 2,7 3,5 4,1 4,9 6,0 7,8

0,046 0,30 0,75 1,3 1,8 2,3 2,8 3,3 3,8 4,9

0,013 0,089 0,22 0.37 0,54 0,71 0,84 0,89 1,2 1,6

Bảng 1.3 Giá trị hệ số hấp thụ toàn phần à và độ dày hấp thụ một nửa (

dR1/2R ) của bức xạ γ trong một số chất

(à của không khí tính bằng cmP

-1 P.10P -4 P, còn lại là cmP

-1 P)

0,0967 0,0706

7,15 9,80

0,065 0,048

10,22 14,08

0,140 0,100

5,11 7,04

318.10P 3

0,0567 0,0493 0,0396 0,0339

12,10 14,00 17,40 20,40

0,038 0,033 0,025 0,023

17,10 19,92 24,86 28,08

0,081 0,069 0,054 0,010

8,55 9,96 12,43 14,01

d R 1/2 R (cm)

à (cmP -1 P)

d R 1/2(cm)

à (cmP -1 P)

dR 1/2(cm)

à (cmP -1 P)

d R 1/2 R (cm)

0,228 0,166 0,137 0,117 0,094 0,084

3,04 4,17 5,50 5,90 7,40 8,25

0,66 0,47 0,38 0,33 0,28 0,26

1,05 1,47 1,82 2,10 2,48 2,66

1,72 0,79 0,58 0,51 0,47 0,46

0,40 0,88 1,19 1,35 1,48 1,50

Độ dày hấp thụ 0,9 ( tức là còn 0,1 cường độ ban đầu ) kí hiệu là dR 0,1 R

Nơ trôn nhiệt : En =0,001eV – 0,1 eV

Nơ trôn chậm: En< 100 eV

Nơ trôn trung gian: 100 eV < En < 1 MeV

Nơ trôn nhanh: 1 MeV < En < 20 MeV

Nơ trôn cực nhanh: En > 20 MeV

Nơ trôn có thể tương tác với vật chất theo các cách: Khuếch tán nơ trôn, tán xạ nơ trôn, bắt nơ trôn ( có thể gây ra phản ứng hạt nhân ) Nơ trôn có khả năng xuyên qua lớp vật chất rất dày ( Các loại thuốc phóng xạ thì không phát

ra nơ trôn )

1.3 Tác dụng sinh vật của bức xạ phóng xạ:

Mô và tế bào là những cơ quan cấu tạo nên mọi sinh vật Sự tương tác của tia phóng xạ với mô và tế bào theo các hiệu ứng đã nêu ở phần trên Cơ chế hấp thụ bức xạ ở sinh vật cũng giống như ở các vật chất khác Do bị ion hoá mà mô và tế bào có thể bị phá huỷ hoặc mất chức năng hoạt động bình thường (khi bị chiếu xạ quá liều lượng cho phép)

Tất cả những biến đổi của các cơ thể sống dưới tác dụng của bức xạ phóng xạ được gọi là hiệu ứng sinh vật của bức xạ Qua thực nghiệm có thể rút ra một số đặc điểm của cơ chế hiệu ứng sinh vật như sau:

1.3.1- Tác dụng trực tiếp :

Một phần đáng kể bức xạ sẽ huỷ hoại tế bào qua sự ion hoá Qua nghiên cứu, người ta thấy rằng những hiệu ứng sinh vật xảy ra do tác động trực tiếp thì không phụ thuộc vào những yếu tố trung gian như nhiệt độ, độ pH hoặc thành phần hoá học của môi trường xung quanh

1.3.2- Tác dụng gián tiếp :

Khi nước bị các bức xạ làm ion hoá, sẽ tạo thành các gốc ion, phản ứng với các nguyên tử và phân tử khác trong mô Vì tốc độ, hiệu suất và các sản phẩm của phản ứng này phụ thuộc vào nhiệt độ, độ pH, … do đó những yếu tố này ảnh hưởng ngay đến quá trình tác dụng gián tiếp Nếu đưa vào mô các

chất tác dụng với gốc ion sinh ra sau chiếu xạ thì tác hại sẽ giảm đi Đây chính là nguyên tắc chung để chế tạo thuốc dự phòng phóng xạ

1.3.3- Tác dụng truyền lan :

Khi một bộ phận nào đó của cơ thể bị chiếu xạ, thì những bộ phận khác tuy không bị chiếu xạ nhưng cũng sinh ra một số thay đổi do ảnh hưởng của phần bị chiếu xạ Điều này thể hiện cơ thể là một thể thống nhất và có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau giữa các bộ phận; mặt khác còn giải thích được vì sao suất liều lượng cho phép đối với một bộ phận trong cơ thể lại lớn hơn nhiều so với suất liều lượng cho phép đối với toàn bộ cơ thể

Tác hại cụ thể của từng loại tia phóng xạ như sau:

Tia α :

Tia α chỉ xuyên qua lớp vật chất rất mỏng vì vậy nó chỉ gây tác hại cho lớp biểu bì rất mỏng ngay bên ngoài Lớp này có thể bị huỷ nhưng ít có ảnh hưởng đáng kể đến cơ thể

1.4 Bệnh phóng xạ :

1.4.1 Khái niệm về bệnh phóng xạ :

Người ta chia bệnh phóng xạ thành bệnh phóng xạ cấp tính và bệnh phóng xạ mãn tính Bệnh cấp tính xảy ra khi cơ thể bị chiếu xạ toàn thân với một liều lớn hoặc nhiều liều liên tiếp.Trái lại, nếu chịu liều xạ nhỏ( nhưng đủ lớn hơn mức nào đó ) trong một thời gian dài thì sẽ gây ra bệnh phóng xạ mãn tính

Bệnh phóng xạ có thể sinh ra do bị chiếu ngoài hoặc nhiễm vào trong cơ thể các chất phóng xạ, hoặc do cả hai Chiếu xạ có thể gây tác hại lên cơ thể trong thời gian chiếu và những hậu quả sau này, những hậu quả này phụ thuộc nhiều vào những tổn thương ban đầu

1.4.2 Bệnh phóng xạ cấp tính :

Những triệu chứng của bệnh phóng xạ cấp tính gồm những triệu chứng xảy ra ngay từ đầu cùng với những biểu hiện xảy ra dần dần.Mức độ nặng của bệnh tuỳ liều hấp thụ và tình trạng cơ thể ( tuổi, sức khoẻ, thể lực, dinh dưỡng ,…)

Có thể chia bệnh phóng xạ cấp tính thành 4 giai đoạn :

- Giai đoạn 1: Những triệu chứng đầu tiên, chủ yếu là tăng hoạt động của hệ

thần kinh trung ương

- Giai đoạn 2: Giai đoạn ẩn: Bệnh tiến triển mà không biểu hiện các triệu

chứng gì

- Giai đoạn 3: Những triệu chứng lâm sàng: Rối loạn chức năng ruột, tạo

máu, đông máu, miễn dịch,…

- Giai đoạn 4 : Giai đoạn hồi phục ( nếu bệnh không nặng quá ): Có thể hồi

phục hoàn toàn hoặc chỉ một phần

1.4.2.1- Giai đoạn 1 :

Bệnh nhân khó chịu do bị kích thích thần kinh Hệ thần kinh bị kích thích nhưng nếu tổn thương nặng hơn thì có thể chuyển sang ức chế trên ngưỡng Bệnh nhân cảm thấy khó chịu, mất khẩu vị, buồn nôn, khát, khô miệng, đau đầu Đôi khi có hiện tượng giống như hạ huyết áp động mạch Nếu

bị liều cao thì có thể bị tổn thương ruột dẫn đến tiêu chảy Có thể rối loạn tri thức, rối loạn nhịp tim, sốt và có thể phù do tăng tính thấm Đôi khi có triệu chứng viêm màng não nhẹ Thường gặp dấu hiệu tăng bạch cầu đa nhân trung tính, giảm lim phô,…,có những hạt nhiễm độc trong bạch cầu Giai đoạn 1 thường kéo dài không quá 3 ngày

1.4.2.2 Giai đoạn 2 :

Đây là giai đoạn ẩn ở giai đoạn này nhiệt độ trở lại bình thường, hết

đau đầu, hết nôn, tỉnh táo, chỉ đôi khi mất ngủ, khó chịu vùng tim Các triệu chứng giảm là do ức chế thần kinh sau kích thích Giai đoạn 2 kéo dài khác nhau và không phụ thuộc trực tiếp vào liều hấp thụ Nếu nặng thì không có giai đoạn 2 ở giai đoạn này thì chất lượng máu giảm Tuỷ xương giảm sản sinh tế bào máu, nhất là hồng cầu

Sốt có thể do nhiễm khuẩn ,nhiễm độc huyết; có thể loạn nhịp tim,…

Rối loạn vị tràng là triệu chứng nặng: Buồn nôn, mửa, tiêu chảy (có máu hoặc không ), liệt ruột

Tình trạng xuất huyết thì rất hay gặp do tổn thương thành mạch, giảm sản xuất các yếu tố đông máu, giảm tiểu cầu

Các chức năng nội tạng: gan, thận, sinh dục bị rối loạn Máu bị giảm bạch cầu Tuỷ xương không sản xuất tế bào máu Có triệu chứng màng não: giảm phản xạ, rối loạn động tác,…

Bệnh nhân có thể tử vong trong giai đoạn này

1.4.2.4- Giai đoạn 4 :

ở những đối tượng bị chiếu xạ dưới liều tử vong thì có thể xuất hiện quá trình phục hồi một phần hoặc hoàn toàn các rối loạn chức năng, trường hợp tốt thì sau thời gian nào đó có thể phục hồi hoàn toàn.Tuy nhiên ở một số bệnh nhân vẫn còn các rối loạn chức năng và hình thái Bệnh nhân bị yếu sức hoặc mệt mỏi kéo dài hàng tháng, hàng năm Có thể bị thiếu máu kéo dài Một số bệnh nhân bị máu trắng và các khối u Một số bị vô sinh, phụ nữ có thai có thể bị sảy thai hoặc sinh quái thai Hậu quả muộn còn có thể là đục nhân mắt ( có khi sau 3,4 năm mới xuất hiện )

1.4.3 Bệnh phóng xạ mãn tính :

Triệu chứng bệnh phóng xạ mãn tính có thể xuất hiện sau một lần bị chiếu xạ với liều lớn hoặc bị chiếu xạ với liều nhỏ nhưng kéo dài.Có thể chia bệnh này thành 3 giai đoạn

Bệnh nhân bị nhiễm phóng xạ có thể bị thay đổi về gien, thể nhiễm sắc,

do đó có thể sinh con quái thai hoặc các trường hợp không bình thường khác rất nguy hiểm cho thế hệ sau

Tóm lại : Bệnh phóng xạ rất nguy hiểm Ta phải dùng mọi biện pháp để giảm mức độ phóng xạ phải chịu Trong công việc tiếp xúc với phóng xạ thì phải tuyệt đối chấp hành quy tắc an toàn, phải theo nguyên tắc giảm liều Trong y học thì không cho phép đề cập đến việc thích nghi phóng xạ đối với con người

Xu hướng hiện nay là tìm cách giảm liều lượng phóng xạ mà con người phải chịu đến mức càng thấp thì càng tốt ( điều này còn phụ thuộc vào điều kiện kinh tế cụ thể ), cũng giống như tìm cách để điều kiện sống được tốt hơn

No

. ( Hạt / cmP

2 P s )

R

A

Π ( hạt /cmP

2 P.s )

A là độ phóng xạ, tính bằng Cu ri ( Ci ).Người ta thường lấy độ phóng xạ của

1 gam ra đi nguyên chất làm đơn vị, gọi là Cu ri

1Cu ri = 3,7.10P

10 P (phân rã/giây)

2

10

( hạt/cmP

2 P.s ) Với nR i Rlà hàm lượng % của bức xạ i có độ phóng xạ Ai

1.5.2- Cường độ bức xạ :

Cường độ bức xạ là đại lượng đặc trưng cho sự truyền năng lượng bởi bức xạ Nó cho biết năng lượng bức xạ truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền trong một đơn vị thời gian

Nếu mỗi bức xạ có năng lượng E thì cường độ bức xạ sẽ là:

I = φ E ( MeV /cmP

2 P.s ) Người ta còn định nghĩa cường độ bức xạ toàn phần bằng tích giữa độ phóng xạ A của nguồn và năng lượng mỗi bức xạ E

I = 3,7 10P

10 P

Π ( MeV /cmP

2 P.s ) Với nguồn điểm phát ra nhiều loại bức xạ đa năng lượng :

2

10

Với nR i R là hàm lượng % của bức xạ i có năng lượng Ei và độ phóng xạ Ai

1.5.3 Liều lượng bức xạ :

Các loại bức xạ đều tương tác với môi trường,gây ra sự ion hoá Liều lượng bức xạ - kí hiệu là Ll hoặc D – là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của một loại bức xạ với môi trường, đo bằng tác dụng ion hoá của bức xạ đó trong không khí

Ll = k

m Q

k – Hệ số phụ thuộc vào đơn vị dùng

Q - Tổng điện tích sinh ra trong khối lượng m bị chiếu xạ

Đơn vị liều lượng chiếu xạ là: Cu lông / ki lô gam ( C/kg )

Đơn vị đo liều lượng bức xạ X hoặc γ là C/kg là liều lượng bức xạ X hoặc γ

trong không khí, khi mà sự phát xạ hạt kèm theo tạo ra trong 1 kg không khí những ion mang điện tích bằng 1 cu lông theo dấu âm hay dấu dương

Đơn vị phụ nhưng quen dùng là Rơn ghen (R ):

1R = 2,57976 10-4 C/kg

Đơn vị R chỉ dùng đo liều lượng bức xạ của tia γ ( hoặc X ) có năng lượng thấp hơn 3 MeV

Rơn ghen là liều lượng bức xạ tia γ ( hoặc X ) tgong không khí mà sự phát xạ hạt kèm theo tạo ra trong không khí ở điều kiện tiêu chuẩn (1,293 10P

- Liều lượng bức xạ gây chết người: > 600R hoặc > 0,15 C/kg

- Liều lượng tối đa an toàn cho người làm việc với chất phóng xạ là 0,3 R hoặc 0,8.10P

- Liều lượng Ll hàng ngày mỗi người phải chịu do bức xạ của tia vũ trụ và chất phóng xạ tự nhiên trên trái đất là khoảng 0,0002 R hoặc 0,5.10P

-7 P C/kg ( một số nơi thì cao hơn nhiều, có khi gấp hàng chục lần giá trị này)

1.5.4- Liều lượng hấp thụ bức xạ :

Liều lượng hấp thụ bức xạ - kí hiệu là LlR h R hoặc Dh – là đại lượng đặc trưng cho năng lượng mà chất bị chiếu xạ ( chất bị rọi ) hấp thụ của bức xạ

LlR h R = k

m

E Trong đó : k – Hệ số phụ thuộc vào đơn vị dùng

E – Năng lượng hấp thụ trong khối lượng m của chất bị chiếu xạ

Đơn vị của liều lượng hấp thụ bức xạ là Jun trên ki lô gam ( J/kg )

Đơn vị phụ là rad (rd )

1rd = 0,01 J/kg

Với chất bị chiếu xạ là không khí thì 1R = 0,9 rd

1.5.5- Hiệu ứng sinh vật tương đối :

Tuy năng lượng hấp thụ bằng nhau nhưng tác hại của từng loại bức xạ trên sinh vật lại có thể không bằng nhau vì còn phụ thuộc vào bản chất của bức xạ.Vì vậy cần đưa ra một đại lượng gọi là hiệu ứng sinh vật tương đối RBE (relative biological effectiveness ) hoặc η

Hiệu ứng này đặc trưng cho tác hại trên sinh vật của các loại bức xạ, xác định

sự tương quan giữa các loại bức xạ trong quá trình gây tác hại trên sinh vật khi

có cùng năng lượng hấp thụ bức xạ

Khi nghiên cứu xác định hiệu ứng sinh vật tương đối thì người ta dùng loại bức xạ γ có năng lượng 0,5 MeV làm chuẩn Trị số hiệu ứng sinh vật tương đối thể hiện qua bảng sau :

Bảng 1.4 Hệ số hiệu ứng sinh vật tương đối

Lls = η LlR h R hoặc Ds = η Dh

Đơn vị đo liều lượng tương đương sinh vật là rem( Từ tiếng Anh roentgen equivalent man – nghĩa là liều lượng rơn ghen tương đương sinh vật )

Rem là liều lượng hấp thu bức xạ của mô sinh vật bằng

η

01 , 0

( J/kg ).Rem là

đơn vị dùng cho mọi loại bức xạ

Ta có: Liều lượng bức xạ tính theo rem = η Liều lượng bức xạ tính theo rad

Ví dụ: 1rd bức xạ γ , β , X = 1 rem

1rd bức xạ nơ trôn nhiệt = 5 rem

1 rd bức xạ α = 20 rem

1.5.6 Suất liều lượng bức xạ:

Cùng một liều lượng bức xạ nhưng rọi vào vật trong một thời gian dài

ngắn khác nhau thì gây ra tác dụng khác nhau Suất liều lượng – kí hiệu là Sll hoặc P – là đại lượng đo bằng tỉ số liều lượng bức xạ với thời gian

Sll = k

t

Ll Trong đó: t – thời gian, k – hệ số phụ thuộc vào đơn vị dùng

Đơn vị chính đo suất liều lượng bức xạ là Cu lông trên ki lô gam giây( C/kg.s ) Đơn vị phụ nhưng quen dùng là R/s

Suất liều lượng sinh vật – kí hiệu là Slls hoặcR RPs – là tỉ số giữa liều lượng tương đương sinh vật và thời gian chiếu xạ

η

Đơn vị đo suất liều lượng sinh vật là rem/h, rem/ph, rem/s

1.6- Xác định liều lượng bức xạ:

Xác định liều lượng bức xạ là một công việc rất cần thiết để biết rõ mức

độ nguy hiểm ở nơi có bức xạ phóng xạ ở đây sẽ trình bày cách tính liều lượng của dòng bức xạ và nguồn phóng xạ

1.6.1- Năng lượng hấp thụ bức xạ:

Ta xét cách tính năng lượng hấp thụ bức xạ trong một đơn vị thể tích và một đơn vị khối lượng

Đối với loại bức xạ mà đặc trưng hấp thụ theo hàm mũ ( nơ trôn ,phôtôn,…) thì các đại lượng đặc trưng là hệ số hấp thụ dài hoặc khối Đối với các loại bức xạ mà đặc trưng hấp thụ bởi tầm ( βP

+ P , βP - P , p,…) thì các đại lượng

đặc trưng hấp thụ là tầm dài ( đo bằng cm ) hoặc tầm khối ( đo bằng độ dày tương đương g/cmP

2 P )

Các loại bức xạ đều đặc trưng bởi cường độ I

Năng lượng bức xạ bị hấp thụ trong một đơn vị thể tích, trong trường hợp hấp thụ theo hàm mũ là:

T - Thời gian chiếu xạ

Đối với một đơn vị khối lượng : =

à là hệ số hấp thụ khối

Trong trường hợp hấp thụ theo tầm, ta thấy rằng với tầm R sẽ có toàn bộ năng lượng ∆E bị hấp thụ Như vậy năng lượng bị hấp thụ trong một đơn vị thể tích sẽ là:

E m

1.6.2- Liều lượng của dòng bức xạ :

Nếu giá trị E được tính bằng éc( 1ec = 10P

-7 P

J ) thì liều lượng hấp thụ bức xạ Llh trong trường hợp hấp thụ theo hàm mũ sẽ là:

100

1

1.6.3- Liều lượng của nguồn phóng xạ:

Đối với một nguồn phóng xạ thì liều lượng hấp thụ tại một điểm sẽ phụ thuộc khoảng các x từ điểm đó đến nguồn

R x

AE t

1 100

100

1 Π

Khi đó: Liều lượng tương đương sinh vật ở cách nguồn 1m là:

(Lls)1m= β1m.A.ηβ.t

Khi ηβ=1; t=1h; A=1mCi thì: (Slls)1m=β1m

β1m là suất liều lượng tương đương sinh vật tính bằng mi li rem ( mrem ) sinh

ra trong 1h ở cách 1m từ nguồn phóng xạ có A = 1mCi

β1m tính bằng

mCi h

mrem

. ở 1m

Trường hợp bức xạ γ đơn năng lượng ta có thể thiết lập công thức tính liều lượng tương tự

(Lls)x = (Llh)x= t

x

E A

1 Π

Ta đặt : G1m = Eγ 4 àm

10 4

100

1 Π

mrem

.Vì cho tới Eγ = 3MeV thì 1rem ≈ 1R nên đơn vị đo G1m còn là

mCi h

mR

.Hằng số β1m, G1m cho theo bảng Sau đây là bảng tra G1m của một số đồng vị phóng xạ thường gặp

1,20 1,91 0,14 1,21 1,80 1,57 1,32 1,32 0,285 1,46 1,41

NbP 94

AgP 110

AgP 111

SbP 124

IP 124

IP 131

CsP 134

TaP 182

IrP 192

PoP 210

RaP

226

1,57 1,56 0,66 2,09 1,96 0,72 1,37 1,23 0,88 0,80 2,40

0,89 1,55 0,23 1,02 1,18 0,23 0,89 0,66 0,50 4,6.10P

-60,98

Suất liều lượng tương sinh vật tại một điểm bất kì, cách nguồn một khoảng x được xác định theo công thức sau :

(Slls) = G1m 2

x A

ở đây: Độ phóng xạ A tính bằng mCi, x tính bằng m, suất liều lượng thu được

là mrem /h hoặc mCi/h

1.6.4- Liều lượng tối đa cho phép :

Để bảo đảm an toàn khi tiếp xúc với phóng xạ, liều lượng con người phải chịu không được vượt quá liều tối đa cho phép, kí hiệu là (Slls)cp hoặc Dcp Theo quy định quốc tế thì Dcp = 5rem /năm hay 0,1 rem/tuần, đồng thời quy

định người từ 18 tuổi trở lên mới được làm việc ở nơi có phóng x

Độ nhạy cảm đối với phóng xạ của các cơ quan trong cơ thể thì khác nhau: Mắt, máu, cơ quan sinh dục được coi là nhạy cảm nhất nên người ta xếp vào nhóm 1; nhóm 2 gồm các cơ quan nội tạng; nhóm 3 gồm tuyến giáp trạng, xương; nhóm 4 gồm bàn tay, cánh tay,…Vì vậy liều tối đa cho phép là nhỏ nhất với các cơ quan nhóm 1, và lớn nhất là nhóm 4

Liều lượng tối đa cho phép còn quy định với đối tượng và địa điểm làm việc như sau:

- Đối tượng A: Những người làm phóng xạ chuyên nghiệp, Dcp=5rem/năm

- Đối tượng B: Những người không chuyên nghiệp nhưng làm việc ở gần khu

có phóng xạ, Dcp=1,5 rem/năm

- Đối tượng C: Dân cư, chịu liều lượng phóng xạ tự nhiên Dcp=0,5 rem/năm

Về địa điểm, có quy định chia làm 3 vùng :

- Vùng có phóng xạ: Là vùng làm việc của những người chuyên môn (Đối

tượng A)

- Vùng ảnh hưởng: Là vùng lân cận với vùng có phóng xạ (Đối tượng B)

- Vùng an toàn: Là vùng còn lại (Có thể coi là vùng của đối tượng C) tuy liều

lượng có cao hơn liều lượng phóng xạ tự nhiên nhưng vẫn dưới mức tối đa cho phép

Mối liên quan giữa suất liều lượng và thời gian làm việc tại nơi có suất liều lượng ấy trong các vùng trên được tính như sau:( Suất liều lượng tính bằng mrem/giờ)

Ps =

t k

Dt

. Dt- Là liều lượng tương đương sinh vật trong một tuần, tính bằng mrem

Dt=100 mrem tại vùng có phóng xạ Dt = 30 mrem tại vùng ảnh hưởng Dt= 10 mrem tại vùng an toàn

t- Thời gian làm việc, tính bằng giờ / tuần

k- Hệ số có liên quan tới độ nhạy cảm phóng xạ của các bộ phận cơ thể.Với các bộ phận ở nhóm 1,2 lấy k=3.Với các bộ phận ở nhóm 3,4 thì lấy k=2 Nếu thời gian làm việc dưới 1 năm thì có thể lấy k=1

Thời gian làm việc ở nơi có phóng xạ được tính như sau :

t=

k Ds

Dt

. ( giờ/tuần) Các công thức, số liệu nêu trên đây sẽ dùng khi tính toán an toàn cho người khi làm việc ở nơi có phóng xạ

Hiện nay có xu hướng dùng các đơn vị thuộc hệ thống quốc tế SI để thay thế cho các đơn vị đặc biệt Đó là các đơn vị sau:

- Cu lông trên kg (C/kg) là đơn vị SI của lượng chiếu thay thế cho rơn ghen

1R = 2,58.10P

-4 PC/kg không khí Do đó 1 C/kg = 3876 R

- Gray (Gy) là đơn vị SI của liều hấp thụ bức xạ, nó thay thế cho rad

1rad = 10P

-2 PJ/kg = 10P

-2 P

Gy Vậy 1Gy = 100 rad

- Becquerel (Béc cơ ren, kí hiệu là Bq) là đơn vị SI của hoạt tính, nó thay thế cho Cu ri (Ci)

1 Bq = 1 phân rã/ giây = 2,703.10P

-11 P

Ci

1 Ci = 3,7.10P

10 P

Bq

- Sievert (Si vớt, kí hiệu là Sv) là đơn vị SI của liều tương đương Nó thay thế cho rem

1 Sv = 100 rem

- Cu lông trên ki lô gam giây (C/kg.s) là đơn vị SI của suất liều lượng chiếu

- Gray trên giây (Gy/s) là đơn vị SI của suất liều hấp thu Nó thay thế cho rad/s

- Sievert trên giây (Sv/s) là đơn vị SI của suất liều tương đương Nó thay thế cho rem/giây

1.7- Đặc điểm của thuốc phóng xạ thường dùng :

Thuốc phóng xạ ở đây là thuốc uống để điều trị bệnh, không tính các

thuốc phóng xạ uống để kiểm tra hoặc chẩn đoán bệnh ( Những loại này có độ

phóng xạ rất nhỏ ) Các thuốc phóng xạ uống vào để diệt các khối u Các chất

phóng xạ ở đây cần có độ tập trung cao ở nơi cần thiết nhằm hạn chế tác hại

của chúng tới các bộ phận khác Các chất này cần có chu kì bán rã ngắn để độ

phóng xạ giảm nhanh theo thời gian

Loại thuốc dùng phổ biến hiện nay là thuốc chứa IP

131 P Nó dùng để chữa bệnh u tuyến giáp , ba dơ đô IP

131 P bức xạ βP

P, γ Chu kì bán rã là 8,05 ngày.Sau khi vào cơ thể thì IP

-131 P

sẽ tập trung chủ yếu ở tuyến giáp trạng Tia phóng xạ của nó sẽ tiêu diệt chủ yếu là các tế bào của khối u do các tế bào này hấp thụ

nhiều I hơn tế bào bình thường Tuy vậy tia phóng xạ vẫn gây tác hại cho các

tế bào khác ở mức độ thấp hơn Nhờ chu kì bán rã ngắn nên độ phóng xạ giảm

nhanh theo thời gian Năng lượng bức xạ của IP

131 P như sau :

là : 0,250.0,028+0,335.0,093+0,608.0,872+0,815.0,007≈0,574 (MeV)

Năng lượng trung bình của tia γ là :

từ 1 đến 3 lần, khoảng cách giữa hai lần là từ 6 đến 8 tuần Cá biệt có trường hợp dùng liều phóng xạ đến 20 mCi hoặc hơn nữa

Hiện nay thuốc phóng xạ chứa IP

131 P

ở nước ta thường được chế tạo thành viên con nhộng với độ phóng xạ khi mới chế tạo là 3mCi và 5mCi

Những loại thuốc phóng xạ dùng trong chẩn đoán gồm:

: Chu kì bán rã 66 ngày, bức xạ γ năng lượng 0,035 MeV

Ngoài ra còn nhiều loại thuốc khác Trong chẩn đoán thì chỉ dùng liều lượng phóng xạ rất nhỏ nên dễ bảo đảm an toàn phóng xạ

ở đây ta chỉ xét đến thuốc phóng xạ phổ biến nhất, chứa IP

131 P Máy cấp thuốc ở đây được thiết kế để cấp loại thuốc này

Với đặc điểm của tia phóng xạ do IP

131 P phát ra người ta thấy tia phóng xạ này không gây ra hiện tượng phóng xạ cảm ứng, tức là không biến nguyên tố không phóng xạ thành nguyên tố phóng xạ Nhờ vậy dễ chọn vật liệu chế tạo

để chế tạo máy cấp thuốc này Việc chọn vật liệu chế tạo ở đây tương tự như chọn vật liệu chế tạo các loại máy khác, không cần có yêu cầu gì khác

Chương IIU: Thiết kế máy cấp thuốc phóng xạ

2.1 – yêu cầu chung :

Ngoài những yêu cầu như các máy khác như làm việc tin cậy, dễ thao tác, gọn nhẹ, giá thành hạ,…thì ở máy này phải có thêm những yêu cầu rất quan trọng là:

- Đảm bảo mức phóng xạ thấp dưới mức cho phép ở xung quanh máy

- Việc tháo lắp nguồn phóng xạ ra khỏi máy phải thực hiện được một cách nhanh chóng để giảm đến mức thấp nhất mức độ nhiễm xạ cho người thao tác máy

- Máy phải dễ sửa chữa, khi sửa chữa máy thì không có nguồn phóng xạ trong máy

- Có thể kiểm tra hoạt động của máy ( xem đã chạy tốt chưa ) bằng cách dùng loại thuốc thông thường, đây là yêu cầu rất quan trọng

- Phải lưu được số thuốc đã cấp trong buổi cấp thuốc ngay cả khi mất điện

đột ngột, nhằm xác định được ngay lượng thuốc còn trong máy

Muốn bảo đảm yêu cầu về an toàn phóng xạ thì cần có lớp bảo vệ thích hợp, chuyển động của cơ cấu cấp thuốc nên thực hiện trong lớp này Lớp bảo

vệ đối với tia phóng xạ β,γ tốt nhất là chì Nó có khối lượng riêng lớn (11,3 g/cmP

3

P

), nếu bọc toàn máy thì máy sẽ rất nặng Vì thế nên chọn cách chỉ bọc chì cho hộp thuốc mà không bọc toàn máy Khi cấp thuốc thì không được mở hộp Chỉ riêng viên thuốc cấp cho người bệnh mới ra khỏi vỏ chì Muốn vỏ chì không nặng quá thì nên bố trí nơi thao tác của nhân viên y tế ở xa hộp thuốc Máy cấp thuốc cần gồm hai phần ở xa nhau: Phần điều khiển và phần cấp thuốc Hai phần này liên hệ với nhau bằng dây dẫn( Tránh ảnh hưởng của nhiễu) Nhân viên y tế thao tác máy cần ngồi ở nơi quan sát được dễ dàng việc ngưòi bệnh nhận và uống thuốc Vì vậy khoảng cách giữa hai phần của máy không được lớn quá, và phải dễ bố trí vị trí tương quan giữa hai phần của máy Các linh kiện điện tử không bố trí ở phần cấp thuốc để tránh bị hỏng vì tia

phóng xạ Cấu tạo của hộp thuốc và máy phải bảo đảm tháo lắp hộp thuốc chỉ bằng một vài động tác đơn giản Cấu tạo của máy cần thật đơn giản, không dùng các chi tiết hoặc bộ phận đặc biệt

Máy cần có nguồn điện riêng, nguồn này có công suất nhỏ và chỉ dùng cho mạch điều khiển để lưu số liệu khi mất điện đột ngột

2.2- tính chiều dày vỏ chì và độ nhiễm xạ cho nhân viên y tế:

2.2.1- Tính chiều dày vỏ chì :

Vỏ chì của hộp thuốc được tính để độ phóng xạ bên ngoài hộp thuốc khi

có đủ thuốc(ở đây là 100 viên ) chỉ bằng độ phóng xạ của 1 viên thuốc để ngoài vỏ chì Do IP

131 P bức xạ βP

- P

và γ nên phải tính vỏ chì để ngăn hai loại bức xạ này để bảo đảm an toàn phóng xạ Vỏ chì này còn là chi tiết dùng để đỡ hộp nhựa chứa thuốc

có năng lượng cao nhất là 0,815 MeV Đây là loại bức xạ theo tầm Theo bảng 1.2 thì với Eβ= 0,9 MeV tầm trong nhôm( ρ = 2,7g/cmP

3

P

) là 1,3 mm Với chì có ρ = 11,3 g/cmP

3 P thì tầm của bức xạ đó là:

R = 1,3

3 , 11

7 ,

là 0,398 MeV.Theo bảng 1.3, với Eγ

là 0,5 MeV thì d0,5 của chì là 0,4 cm

Ta có : d0,1 = 3,3 d0,5 ở đây: d0,1 = 3,3.0,4=1,32 (cm)

d0,01 = 2.d0,1 = 2.1,32 = 2,64 (cm)

Như vậy chiều dày lớp vỏ chì ở đây cần là 2,64 cm để giảm cường độ bức xạ γ đi 100 lần(để cường độ bức xạ γ ngoài hộp có 100 viên thuốc chỉ bằng cường độ bức xạ của 1 viên thuốc) Ta lấy chiều dày vỏ chì là 2,7 cm Lớp vỏ này hoàn toàn ngăn hết bức xạ β

2.2.2- Tính độ nhiễm xạ cho nhân viên y tế :

Giả sử nhân viên y tế được bố trí cách nguồn phóng xạ ( hộp thuốc ) một khoảng là 2,5m Khoảng cách đó đủ để quan sát người bệnh nhận và uống thuốc một cách thuận tiện, và tiện cho việc liên kết hai phần của máy nhờ dây dẫn Tại đấy suất liều lượng mà nhân viên y tế phải chịu được tính như sau : (Slls )x = G1m 2

x

A ( mrem/h )

ở đây: A- Độ phóng xạ của nguồn ( hộp thuốc ) tính bằng mCi

x – Khoảng cách từ nguồn đến vị trí thao tác máy, ở đây x=2,5m

G1m – Hệ số, tra theo bảng 1-5 Với IP

131 Pthì G1m = 0,23

mCi h

mrem

.

Nếu ngày làm việc 8 giờ, một năm làm việc 300 ngày thì số giờ làm việc trong năm là 2400 giờ Với vỏ chì như trên thì độ phóng xạ bên ngoài hộp thuốc có 100 viên thuốc sẽ chỉ bằng độ phóng xạ của 1 viên thuốc.Ta coi độ phóng xạ của 1 viên thuốc là 10 mCi ( lấy lớn hơn thực tế ) thì ở đây A=10 mCi Khi đó:

( Slls)2,5 = 0.23 2

5 , 2

- Nhân viên y tế không ngồi liên tục 8giờ / ngày ở nơi làm việc

- Hộp thuốc có lượng thuốc giảm dần theo quá trình cấp thuốc

- Giá trị A=10mCi là giá trị lớn hơn thực tế

Do độ phóng xạ xung quanh máy tương đối thấp cho nên người không chuyên nghiệp vẫn có thể làm việc nếu khoảng cách đến máy không nhỏ quá ( không dưới 2,5m) Tuy vậy nên hạn chế người không chuyên nghiệp vào khu vực này vì những lí do khác

Nếu lấy A= 5 mCi( giá trị thực tế ), máy có hai hộp thuốc với mỗi hộp

đều chứa 100 viên và có lớp vỏ chì như đã tính ở trên( chiều dày vỏ chì là 27 mm) thì độ phóng xạ toàn máy là 10 mCi Nếu nhân viên y tế ngồi cách nơi chứa thuốc 1m thì suất liều phóng xạ phải chịu sẽ là:

(Slls)1m = 0,23 10 = 2,3 (mrem/giờ)

Nếu số giờ làm việc trong năm là 2400 giờ( và toàn bộ thời gian đó ngồi cấp thuốc) thì liều lượng phóng xạ phải chịu sẽ là:

2,3.2400 = 5520 ( mrem) = 5,52 rem

Tuy giá trị này lớn hơn giá trị cho phép (5 rem/năm) một chút nhưng thực tế

số lượng thuốc có trong máy giảm dần theo thời gian cấp thuốc nên liều lượng thực tế mà nhân viên y tế phải chịu sẽ nhỏ hơn nhiều và ở dưới mức cho phép Ngoài ra nhân viên y tế không ngồi cấp thuốc liên tục 8 giờ/ ngày Qua những tính toán trên ta có thể thấy rằng liều lượng phóng xạ mà nhân viên y tế thao tác với máy này phải chịu sẽ nhỏ hơn mức cho phép Vì vậy có thể bố trí nhân

viên cấp thuốc làm việc ở vị trí cách hộp chứa thuốc của máy là 1 mét Như vậy rất dễ bố trí máy và vị trí làm việc ngay trong phòng nhỏ

2.3- Cấu tạo chung của máy cấp thuốc :

Máy cấp thuốc này gồm hai phần bố trí ở xa nhau (có thể đến 2,5m còn gần nhất cũng không được dưới 1m) và nối với nhau nhờ dây dẫn Hai phần

này được gọi là: Khối cấp thuốc và khối điều khiển Khối điều khiển nhận sự

điều khiển của nhân viên y tế sau đó phát các lệnh để điều khiển hoạt động của các cơ cấu trong khối cấp thuốc Nhân viên y tế ngồi cạnh khối điều khiển này để điều khiển máy Khi chuẩn bị cho buổi cấp thuốc thì mới lắp hộp chứa thuốc vào máy Nếu sau buổi cấp thuốc mà còn thừa thuốc (do có người bệnh không đến được) thì hộp thuốc đó cũng được tháo ra khỏi máy

2.3.1- Khối cấp thuốc :

Khối này gồm có bộ phận phân phối thuốc, cảm biến đếm thuốc và khay cấp thuốc Chúng được bố trí trên một khung, có vỏ ngoài làm bằng vật liệu thông thường Bộ phận phân phối thuốc sẽ đưa thuốc trong hộp ra theo

đúng số lượng cần thiết ( theo lệnh điều khiển ) Những viên thuốc được đưa

ra sẽ rơi xuống cảm biến đếm thuốc, từ đây sẽ tạo ra các xung điện để đưa đến khối điều khiển Tiếp đó thuốc sẽ đi vào khay cấp thuốc Khi đã đủ số lượng cần thiết thì bộ phận phân phối thuốc sẽ ngừng làm việc, khay thuốc sẽ di chuyển ra ngoài để người bệnh nhận thuốc Khi chuẩn bị cấp thuốc thì khay thuốc lại đi vào vị trí nhận thuốc

ở khối cấp thuốc thì không bố trí các linh kiện điện tử vì các linh kiện này nhạy cảm với tia phóng xạ ở đây chỉ có các linh kiện điện thông thường

Hình 2.2- Bộ phận khay cấp thuốc và cảm biến đếm thuốc

H×nh 2.1- Nguyªn lÝ bé phËn ph©n phèi thuèc

Thực tế mỗi người bệnh thường chỉ uống 1 viên thuốc mỗi lần (có thể sau

nhiều ngày thì lại uống tiếp viên thứ hai) Tuy vậy máy này được thiết kế cấp

được đến 9 viên thuốc trong mỗi lần cấp (để mở rộng khả năng của nó) Tổng

số thuốc đã cấp sẽ được lưu lại để tiện kiểm tra (lưu lại bằng số ở bộ phận điều

khiển)

2.3.1.1- Bộ phận phân phối thuốc :

Bộ phận này sẽ đưa ra số viên thuốc cần thiết Nguyên lí hoạt động của

nó sẽ quyết định đến cấu tạo của các bộ phận khác

Thuốc được cấp từ máy này có dạng viên con nhộng, được để trong hộp

nhựa Hộp nhựa này có vỏ chì dày Có thể lấy thuốc từ hộp ra theo các cách

sau đây:

- Cách 1: Dùng tay máy để gắp thuốc ra

Theo cách này thì cần mở nắp hộp khi cấp thuốc Sau khi đã mở nắp

hộp thì tay máy sẽ gắp từng viên thuốc ra cho đến khi đủ số lượng yêu cầu thì

dừng lại Cách này khó bảo đảm an toàn phóng xạ vì phải mở hộp, do đó phải

bọc chì toàn máy (rất nặng) ; ngoài ra máy sẽ rất phức tạp, khó chế tạo

- Cách 2: Dùng cơ cấu gạt thuốc để gạt từng viên thuốc ra

Theo cách này thì có thể bố trí cơ cấu gạt thuốc trong hộp thuốc, cơ cấu

này gạt dần từng viên thuốc ra ngoài Dùng cách này dễ xảy ra nguy cơ kẹt và

vỡ thuốc rất nguy hiểm, ngoài ra cơ cấu cũng rất phức tạp nhất là vì phải thực

hiện gạt thuốc trong vỏ chì

- Cách 3: Dùng cơ cấu hút chân không để hút từng viên thuốc ra

Theo cách này thì một đầu hút chân không sẽ đưa qua lỗ nhỏ ở nắp hộp

vào hộp thuốc Đầu hút này sẽ hút 1 viên thuốc rồi đưa ra ngoài, sau đó nhả ra

và thực hiện lần tiếp theo cho đến khi đủ thuốc Cách này cũng phức tạp, trong

máy phải có máy hút chân không, hệ thống van và đầu hút, hệ thống định vị,

… Việc hút thuốc cũng khókhăn, nhất là với viên thuốc dạng con nhộng

- Cách 4: Chứa thuốc trong hộp dốc cho thuốc tự chảy và dùng van phân phối thuốc

Theo cách này thì thuốc được chứa trong hộp có độ dốc rất lớn.Thuốc

sẽ tự chảy xuống một ống nhỏ gọi là ống cấp thuốc bố trí ở đáy hộp, từ đó thuốc chuyển đến nơi nhận Việc khống chế số viên thuốc được cấp sẽ nhờ van phân phối dạng ống có mặt cắt ngang dạng chữ C hoặc dùng hai van phân phối dạng tấm chặn Hoạt động của các loại van đó như sau:

Van chữ C chứa được một viên thuốc khi miệng van hướng vào đáy ống cấp thuốc (viên thuốc thuốc tự đi xuống van này nhờ trọng lượngcủa nó) Khi van quay nửa vòng thì viên thuốc trong van rơi xuống và van khi đó sẽ chặn để thuốc trong ống cấp không xuống nữa Khi van quay thêm nửa vòng nữa thì viên thuốc mới từ hộp sẽ đi vào van cấp thuốc để cấp cho lần sau

Khi dùng hai van dạng tấm chặn thì hai van này bố trí trên ống ở đáy hộp, khoảng cách giữa hai van đúng bằng chiều dài viên thuốc Giữa hai van

đó sẽ chứa một viên thuốc Khi mở van dưới mà van trên đang đóng thì viên thuốc giữa hai van sẽ rơi xuống, sau đó phải đóng van dưới và mở van trên để viên thuốc mới đi và khoảng giữa hai van Quá trình trên sẽ lặp đi lặp lại cho

đến khi cấp đủ thuốc

Cách này tuy không phức tạp nhưng chỉ dùng được khi có ít thuốc ( không quá 20 viên con nhộng) Nếu nhiều hơn thì thuốc rất dễ kẹt lại do bị chèn nhau và rất khó khắc phục sự chèn này Nếu muốn dùng cách này với số thuốc lớn hơn thì cần thêm hộp chứa chính, thuốc từ hộp này được đưa dần vào hộp phân phối (dạng hộp dốc) Cách này rất phức tạp, nhất là với thuốc phóng xạ (vì khi đó vỏ bảo vệ phải có kích thước lớn để bao bọc cả hai hộp)

Như vậy ở đây không nên dùng những cách trên mà phải dùng theo nguyên lí khác

Qua nghiên cứu và thử nghiệm có thể thấy rằng nên dùng theo cách để viên thuốc tự ra khỏi hộp và dùng van phân phối để khống chế lượng thuốc