รายงานเร่ือง

ผลิตภัณฑ “ตูอบเด็กทารก” รุน V-850 Infant Incubator Model V-850

จัดทําโดย

นายอาทิตย ธรรมตระการ เลขประจําตัว 4370622221

รายงานน้ีเปนสวนหน่ึงของวิชา 2102644 Microprocessors-Based Instrumentation ภาคการศึกษาตน ปการศึกษา 2543

ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟา จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

คํานํา

รายงานฉบับนี้ เปนการนําเสนอเก่ียวกับหลักการทํางาน ของตูอบเด็กทารก รุน V-850 ของบริษัท ATOM ท่ีใช Microprocessor เปนอุปกรณหลักในการควบคุม อุณหภูมิ และ Air Flow ภายในตู เพราะอุณหภูมิของตูอบเด็กนั้นจะตองคงที่ตลอดเวลา เพราะเด็กทารกจะตองหายใจ อากาศภายในตูอบเด็กทารกตองไหลเวียนได ไมเชนน้ันเด็กทารกจะไมมีอากาศหายใจ ซึ่งทําใหตูอบเด็กตองใชระบบควบคุมที่เที่ยงตรง แมนยํา และมีเสถียรภาพ เพราะถาทํางานผิดพลาดน่ันหมายถึงชีวิตของเด็กทารก นอกจากนี้ในปจจุบัน ประเทศไทยไดมีการนําเขาเครื่องมือแพทย ซ่ึงเปนอุปกรณราคาสูงมาก และตูอบเด็กทารกก็เปนเครื่องมือชิ้นหนึ่งที่มีราคาสูงมาก และประเทศไทยยังคงตองนําเขามาเรื่อยๆ ในรายงานฉบับนี้ จึงไดนําเสนอหลักการตางๆ ที่จําเปนสําหรับตูอบเด็ก และไดอธิบายลงรายละเอียดของผลิตภัณฑตูอบเด็กรุนหน่ึง ซ่ึงกําลังใชงานอยูในโรงพยาบาลทุกวันน้ี สิ่งที่เสนอในรายงานฉบับนี้จึงนาจะเปนประโยชนบาง ในการวิจัยสรางตูอบเด็กทารกที่อาจจะมีขึ้นในอนาคต

นายอาทิตย ธรรมตระการ ผูจัดทํา

สารบัญ

เรื่อง หนา

1. บทนํา………...…………………………………………………………………………………..1

2. ทฤษฎีเบื้องตน………………...………………………………………………………...……….1 2.1 สมดุลความรอนทางสรีระวิทยา……...……………...………………...………………..2 2.2 การสรางความรอนในรางกาย…………...……………………………...………………2

2.3 การสูญเสียความรอนในรางกาย……………...……………………………...………….2 2.4 การคํานวณคาความรอนท่ีทารกสูญเสีย…………...…………...……………………….2 2.5 อุณหภูมิอากาศโดยรอบ………………………………...………...…………………….3 2.6 การถายเทความรอนภายในรางกาย………………………...……...……………………3

3. ภาพรวมของตูอบเด็กทารกรุน V-850………………………………………..………………….4

3.1 Specifications ของตูอบเด็กทารกรุน V-850……………………………..…………….4 3.2 ระบบ Alarm ของตูอบเด็กทารกรุน V-850………………………..…………………...4 3.3 การทาํงานของ Sensor ในสวนตางๆ…….……………….……………….……………5 3.4 วงจรสวนตางๆ และหนาที่ของแตละวงจร…………………………………….………5 3.5 รายละเอียดยอยอ่ืนๆ…………………………………………….……………………..6

4. หลักการทํางานของตูอบเด็กทารกรุน V-850…………………………………………………...7

5. วิธีการใชงาน และบํารุงรักษาตูอบเด็กทารกรุน V-850………………………………………..12 5.1 วิธีการใชงานตูอบเด็กทารกรุน V-850……………………………………………….12 5.2 วิธีการบํารุงรักษา…………………………………………………………………….15

6. บรรณานุกรม………………………………………………………………………………….17 7. ภาคผนวก สําเนาเอกสารอางอิงทัง้หมด

และวงจรสวนตางๆ ของตูอบเด็กทารกรุน V-850…………………………...…………...18

1

ตูอบเด็กทารก รุน V-850

1. บทนํา ในวงการแพทยน้ัน เปนท่ีทราบกันมานานแลววาการเล้ียงเด็กแรกคลอดในสภาวะท่ีปองกันไมใหทารกมีการสูญเสียความรอนออกจากรางกาย จะสามารถเพ่ิมอัตราการเจริญเติบโต ลดอัตราการเกิดโรค และเพ่ิมอัตราการมีชีวิตรอดไดมากข้ึน นอกจากนี้ในกรณีที่ทารกนั้นคลอดกอนกําหนด เจ็บปวย หรืออยูในสภาวะท่ีเสียงตอการเจ็บปวย การรักษาอุณหภูมิรางกายทารกเหลาน้ีใหคงท่ีจะมีผลตอการอยูรอดของทารกมาก และตูอบเด็กทารกคืออุปกรณท่ีออกแบบมาเพ่ือวัตถุประสงคดังกลาว โดยจะรักษาสภาวะแวดลอมของเด็กทารกแตละรายใหคงท่ีในระดับที่เหมาะสมกับทารกแตละราย ตูอบเด็กทารกมีหลายรุนดวยกัน แตละรุนโดยท่ัวไปก็จะมีหลักการเดียวกัน แตจะตางกันก็แครายละเอียดของแตละรุนเทานั้น โดยหลักการสําคัญของตูอบเด็กทารก คือ มีเครื่องใหความรอน พรอมท้ังมีกลไก ควบคุมอุณหภูมิใหคงที่ตามตองการได มีเครื่องชวยใหอากาศหมุนเวียนเพ่ือทําใหมีอุณหภูมิเทากัน และใหทารกไดอากาศเพียงพอ มีเครื่องเพิ่มความชื้นของอากาศใหพอเหมาะ นอกจากน้ัน ยังจะตองมีการออกแบบใหใชงานไดสะดวก รวดเร็ว ปองกันการกระจายของเช้ือโรค เปนตน

2. ทฤษฎีเบ้ืองตน

แตดั้งเดิมนั้น ตูอบเด็กทารกจะใชระบบควบคุมเปนลักษณะของระบบ Analog ซ่ึงใช Servomechanism คืออุณหภูมิของทารกถูกควบคุม โดยเทอรมิสเตอรสําหรับวัดอุณหภูมิ ซึ่งติดโพรบวัดไวที่หนาทองของทารก จะไปทําใหขดลวดใหความรอนทํางาน และหยุดทํางาน ซ่ึงข้ึนอยูกับอุณหภูมิท่ีวัดได สวนในการใหความรอนน้ัน ในระยะที่อุณหภูมิยังต่ําอยูขดลวดใหความรอนจะทํางานเต็มที ่ แตเมื่ออุณหภูมิที่ผิวหนังเพิ่มจนระดับต่ํากวาอุณหภูมิท่ีต้ังไว 0.4 oF ขดลวดใหความรอนจะทํางานลดลงโดย Servo Control คือ จะทํางานลดลง ¼ และ ½ ตามลําดับ โดยวิธีน้ีเปนการปองกันไมใหอุณหภูมิแกวงข้ึนสูงเกินระดับท่ีตองการ เม่ืออุณหภูมิสูงถึงระดับ ขดลวดใหความรอนจะหยุดทํางาน ระบบควบคุมอุณหภูมินี ้ บางรุนยังมีการควบคุมเปน 2 ขั้นตอน เพื่อชวยในดานความปลอดภัย คือ ระบบควบคุมขั้นแรก เปนการควบคุมอุณหภูมิใหไดตามระดับที่ไดปรับตั้งไว และมีข้ันท่ีสองไวในกรณีที่ระบบควบคุมขั้นแรกทํางานไมได และอุณหภูมิเพ่ิมข้ึนไปถึง 41 oC ระบบควบคุมขั้นที่สองจะทําหนาที่ตัดวงจรของขดลวดใหความรอน พรอมกันน้ันจะทําใหมีสัญญาณเตือนดวย

นอกจากระบบควบคุมอุณหภูมิแลว ยังมีระบบอื่นๆ ท่ีชวยเพ่ิมประสิทธิภาพของเคร่ืองมืออีก คือ ระบบการทําใหอากาศไหลเวียน โดยการใชเครื่องเปาอากาศใหไหลไปตามชองทางบังคับ และใหไหลเวียนผานเด็กทารก เคร่ืองชวยทําความเย็น ทําเปนชองใสน้ําเย็นหรือน้ําแข็งในกรณีที่ตองการลดอุณหภูมิของผูปวย เครื่องกรองอากาศซ่ึงสามารถสกัดก้ันส่ิงสกปรกท่ีมีขนาดเล็กถึง 0.3 ไมครอนได สวนการเพ่ิมความช้ืนของอากาศใชวิธีงายๆ คือ เพียงแตใหอากาศไหลเวียนผานภาชนะท่ีบรรจุนํ้าไว

2

2.1 สมดุลยความรอนทางสรีรวิทยา

ปกติแลวอุณหภูมิรางกายทารกจะอยูระหวาง 35.5oC ถึง 37.5oC เทานั้น โดยอุณหภูมิรางกายน้ีเปนผลมาจากสมดุลยของพลังงานความรอนท่ีถูกสรางข้ึนในรางกาย กับการสูญเสียความรอนจากเน้ือเย่ือรางกายไปยังบรรยากาศภายนอก 2.2 การสรางความรอนในรางกาย

ทารกปกติสวนใหญจะมีความสามารถในการสรางพลังงานความรอนสูงสุดไดถึง 4.5 ถึง 5 W/kg โดยความรอนท่ีสามารถสรางเพ่ิมข้ึน เพ่ือปกปองทารกจากส่ิงคุกคาม, การติดเช้ือ,หรือความเครียดซ่ึงยังผลใหรางกายมีการสูญเสียความรอนอยางรวดเร็ว ซ่ึงความสามารถพิเศษในการเผาไหมสารอาหารเพ่ือชดเชยความรอนท่ีเสียไปนี้เราเรียก “Homeothermy” และเราเรียกส่ิงมีชีวิตท่ีสามารถรักษาอุณหภูมิรางกายใหคงท่ีน้ีเราเรียกสัตวเลือดอุน (Homeotherm) ในทางกลับกันสัตวท่ีไมสามารถรักษาอุณหภูมิรางกายใหคงท่ี เราเรียกวาสัตวเลือดเย็น (Poikilotherm) ในทารกแรกคลอดอาจมีการเกิด poikilotherm จากการท่ีมารดาไดรับยาหรือสารบางชนิดระหวางต้ังครรภ ทําใหเราไมสามารถคาดการณไดวา อุณหภูมิของทารกแรกคลอดจะเปนไปในลักษณะใด การสรางพลังงานความรอนในทารก หมายถึงการทีท่ารกจะตองมีการเผาไหมสารอาหารมากขึน้ และจะทําใหมีการใชสารอาหารท่ีมีจํากัดของตนไปเพื่อการนี ้ จนอาจไปมีผลรบกวนการทํางานท่ีสําคัญๆ ของทารก รวมทั้งมีผลยับยั้งการเจริญ เติบโตดวย 2.3 การสูญเสียความรอน การสูญเสียความรอนของทารกน้ันเกิดได 4 วิธีการใหญๆ ไดแก

!"การนําความรอน (Conduction) จะเกิดข้ึนเม่ือวัตถุอุณหภูมิสูงมาสัมผัสกับวัตถุท่ีอุณหภูมิตํ่ากวา ในกรณีของตูอบเด็กทารกก็สูญเสียความรอนดวยการนําความรอนไปยังท่ีนอน ผาหม ผากันเปอน ฯลฯ เปนตน

!"การพาความรอน (Convection) เกิดข้ึนเม่ือทารกสัมผัสกับกระแสลมท่ีมีอุณหภูมิตํ่ากวาตัวทารก หมายความวาเราจะตองออกแบบพัดลมในตูอบเด็กใหพัดผานตัวทารกนอยท่ีสุด เพ่ือกันการสูญเสียความรอนในสวนนี ้

!"การแผรังสี (Radiant) เกิดจากตัวทารกมีการแผรังสีอินฟราเรดไปยังวัตถุโครงสรางท่ีมีอุณหภูมิตํ่ากวาโดยรอบ (โดยไมตองสัมผัสกับตัวทารก) ไมวาจะเปนผนังตูอบ ชองหนาตางของตูอบ และเฟอรนิเจอรตางๆ จนกระทั่งผนังหอง

!"การระเหย (Evaporation) ไมตองอาศัยความแตกตางระหวางอุณหภูมิเปนตัวเหนี่ยวนําใหเกิดขึ้น เพราะเกิดจากการระเหยของนํ้าจากทารกไปยังอากาศท่ีแหงกวาโดยไมจําเปนตองเย็นกวา 2.4 การคํานวณคาความรอนท่ีทารกสูญเสีย การสูญเสียความรอนท่ีกลาวมาน้ีเปนไปตามสมการการถายเทความรอน ซ่ึงประมาณเปนสมการถายเทความรอนไดดังนี ้

3

Heat Loss = k(To-Te) โดยคา k คือ คาสัมประสิทธ์ิการถายเทความรอน To คือ อุณหภูมิของวัตถุท่ีอุนกวา Te คือ อุณหภูมิของวัตถุท่ีเย็นกวา แตสมการดังกลาวเปนสมการประมาณหยาบๆ ที่ละเลยปจจัยบางอยางไป นอกจากน้ียังละเลยสวนของการแผรังสีความรอนของทารกไปยังผนัง และบรรยากาศในหองดวย โดยความรอนท่ีทารกสูญเสียทางการแผรังสีนั้นคิดเปน 60% ของการสูญเสียความรอนท้ังหมด และจะแสดงไดตามสมการดังน้ี

Hr = [1/Es + Ab/Ar(1/Er – 1)]-1d(Ts4 – Tr

4) โดย Hr คือ ความรอนท่ีทารกสูญเสียทางการแผรังสี Ab คือ พ้ืนท่ีผิวทารกท่ีสัมผัสอากาศ Ar คือ พื้นที่ของผนังดานในตูอบที่ลอมรอบทารก Es คือ ความสามารถในการแผรังสีความรอนของทารก Er คือ ความสามารถในการแผรังสีความรอนของผนังตูอบ d คือ คาคงที่ Stefan Boltzmann Constant เทากับ 5.67 x 10-8 W/(m2K4) สวนการสูญเสียความรอนทางการระเหยของนํ้าบนผิวเด็กน้ัน เกิดจากความแตกตางระหวางความดันยอยของน้ําบนผิวเด็ก (skin partial pressure) และความดันยอยของอากาศท่ีอยูรอบตัวเด็ก (Air partial pressure) ดังสมการขางลางน้ี

Evaporation Loss = KA(Pts-Pta) โดย Pts คือ Skin partial pressure Pta คือ Air partial pressure A คือ Area 2.5 อุณหภูมิอากาศโดยรอบ การสูญเสียความรอนท้ัง 4 วิธีน้ัน เปนกลไกท่ีแมจะมีความสัมพันธกันแตก็ไมไดข้ึนตอกันและกัน เชน อุณหภูมิของอากาศก็เพียงแตบอกถึงการสูญเสียความรอนโดยการพาความรอน ขณะที่การวัดอุณหภูมิของผนังตูอบก็เพียงแสดงถึงการสูญเสียความรอนโดยการแผรังสีความรอน ซ่ึงหมายความวาถาผนังตูเย็นกวาตัวทารก ทารกก็ยังคงสามารถเสียความรอนไดแมวาสภาพอากาศในตูจะอุนกวาตัวเด็ก อุณหภูมิของอากาศท่ีทารกรับจริงจะตํ่ากวาอุณหภูมิอากาศท่ีวัดไดจากกลางตูอบประมาณ 1oC ในทุกๆ 7oC ของความแตกตางระหวางอุณหภูมิอากาศในตูอบ และอากาศในหองที่ตูอบตั้งอยู 2.6 การถายเทความรอนภายในรางกาย ในกรณีท่ีเราสมมติใหความรอนท่ีถูกสรางจากภายในรางกาย และมีอุณหภูมิเทากับ TB ขณะที่อุณหภูมิที่ผิวหนังทารกเทากับ Ts แลวเราจะสามารถคาํนวณการถายเทความรอนภายในรางกายทารกไดตามสมการดังน้ี

Heat Transfer = C(TB-TS) โดย C คือ คาสัมประสิทธ์ิการนําความรอน

4

สําหรับทารกท่ีปวย หรือใชเคร่ืองชวยหายใจจะมีการสูญเสียความรอนทางน้ีไดมาก ซ่ึงการสูญเสียความรอนทางการหายใจนี้จะมีลักษณะแปรปรวนสูงมาก ข้ึนอยูกับอุณหภูมิรางกายทารก อัตราการหายใจ อุณหภูมิและความช้ืนของอากาศทีท่ารกหายใจเขาปอด 3. ภาพรวมของตูอบเด็กทารกรุน V-850 จากหัวขอที่ผานมา ซ่ึงเปนการอธิบายเก่ียวกับเน้ือหาท่ีเปนทฤษฎีการสูญเสียความรอน และพ้ืนฐานของทฤษฎีการควบคุมท่ีใชในการสราง และออกแบบตูอบเด็กทารก ท่ัวๆ ไป ซึ่งในหัวขอนี้จะพูดถึงภาพรวมของผลิตภัณฑตูอบเด็กรุน V-850 นี ้โดยแยกสวนเปนหัวขอยอยๆ ดังนี้ 3.1 Specifications ของตูอบเด็กทารกรุน V-850 ความตองการทางไฟฟา : แลวแตผูใชงาน ระบบควบคุมอุณหภูมิที่ผิวหนังของเด็กทารก : ระบบ Servo Control หรือ Manual Control การตั้งคาอุณหภูมิที่ผิวหนังของเด็กทารก : 34.0 oC – 38.0oC มี step เปน 0.1oC การแสดงคาอุณหภูมิที่ผิวหนังของเด็กทารก : 30.0 oC – 42.0 oC มี step เปน 0.1 oC การต้ังคาอุณหภูมิของตูอบ : 25.0 oC – 38.0 oC มี step เปน 0.1 oC การแสดงคาอุณหภูมิของตูอบ : 20.0 oC – 42.0 oC มี step เปน 0.1 oC ตัวแสดงอุณหภูมิ หรือความชื้นของผนังตูอบ : เปนสวิตชเลือก อุณหภูมิผนังตูอบ : 20.0 oC – 42.0 oC มี step เปน 0.1 oC ความชื้นผนังตูอบ : 20% – 99% มี step เปน 1% หนาจอของตัวทําความรอน(Heater Output) : มีตัวเลขแสดง 0-เต็มสเกล จะแสดงในระดับ 10 องศา

การแสดงวาอุณหภูมิเกินกวา 37oC : จะมีไฟขึ้นและสงเสียงรองเตือน เมื่ออุณหภูมิในตูอบเกิน 37oC 3.2 ระบบ Alarm ของตูอบเด็กทารกรุน V-850 มีระบบ Alarm ดังนี้

!" Over-temperature alarm จะทํางานเมื่ออุณหภูมิของอากาศในตูอบที่เกิน 39oC หรืออุณหภูมิของ over-temperature sensor เกินกวา 39.5+0.5oC ซ่ึงถาเกิดเหตุการณน้ีข้ึนไฟแสดง over-temperature จะกระพริบ และมีเสียงรองเตือน แลว Heater จะหยุดทํางาน

!" Internal air circulation alarm จะทํางานเมื่อมีปญหาเกิดขึ้นในระบบหมุนอากาศ (air circulation system) ไฟแสดง Appropriate จะกระพริบ และมีเสียงรองเตือน แลว Heater จะหยุดทํางาน

!" High/Low temperature alarm จะมีการปองกันเปน 2 แบบ ขึ้นกับโหมดการทํางาน (โหมด Manual Control) จะทํางานเม่ืออุณหภูมิของอากาศในตูอบเกินกวาอุณหภูมิท่ีต้ังไว

มากกวา 1.5oC หรือตํ่ากวาอุณหภูมิท่ีต้ังไว 3oC ไฟแสดง Selected temperature จะกระพริบและมีเสียงเตือน

(โหมด Servo Control) จะทํางานเมื่ออุณหภูมิที่ผิวหนังของเด็กทารกเปลี่ยนไปจากที่ตั้งไวมากกวา 1oC ไฟ selected temperature จะกระพริบและมีเสียงรองเตือน

5

!" Internal sensor alarm จะทํางานเมื่อมีปญหาเกิดขึ้นกับ sensor ตัวใดตัวหนึ่งของตูอบ ซ่ึงไดแก sensor ท่ีวัดอุณหภูมิของอากาศภายในตูอบ อุณหภูมิของผนังตูอบ ความช้ืน อุณหภูมิเกิน และการหมุนของอากาศในตูอบ ไฟ Internal sensor จะกระพริบ และมีเสียงรองเตือน

!" Skin temperature probe alarm จะทํางานเมื่อมีปญหาใดๆ เกิดขึ้นกับหัววัด(probe) อุณหภูมิท่ีผิวหนัง ไฟ skin temperature probe จะกระพริบ และมีเสียงเตือน แลว Heater จะหยุดทํางาน

!" Power failure alarm จะทํางานเม่ือ Power Supply ถูกขัดจังหวะการทํางาน เนือ่งมาจากไฟดับ หรือเหตุผลใดก็แลวแต ไฟ Power failure จะสวาง และมีเสียงเตือน

3.3 การทํางานของ sensor ในสวนตางๆ ระบบ Sensor ทั้งหมดในตูอบเด็กมีอยูดวยกัน 6 สวน ดังนี้

1. Incubator air temperature sensor ทําหนาท่ีวัดอุณหภูมิของอากาศภายในตูอบเด็ก 2. Relative humidity sensor ทําหนาท่ีวัดอุณหภูมิท่ีมีผลมาจากความรอนจากการระเหย ซ่ึงตัวเซนเซอรถูกคลุมดวย nonwoven fabric

3. Wall temperature sensor ทําหนาที่วัดอุณหภูมิที่ผนังของตูอบเด็กที่มีผลมาจากการแผรังสี 4. Over-temperature sensor ทําหนาท่ีวัดอุณหภูมิของอากาศภายในตูอบท่ีสูงเกินไป โดยใชวงจรแยกออกมาเปนอิสระ

5. Air flow sensor ทําหนาท่ีวัดการเปล่ียนแปลงการหมุนของอากาศภายในตูอบ 6. Skin temperature sensor ทําหนาที่วัดอุณหภูมิที่ผิวหนังของเด็กทารก ตัวเซนเซอรจะติดกับผิวหนังของเด็กทารกเอาไว

3.4 วงจรสวนตางๆ และหนาที่ของแตละวงจร วงจรหลักๆ ที่ทํางานของตูอบเด็ก จะประกอบดวยวงจรหลัก 5 วงจร ดังรูปที่ 1

6

รูปท่ี 1 รูปแสดงภาพรวมของวงจรตูอบเด็ก วงจร 8302A เปนวงจรหลักที่สําคัญที่สุด มี CPU อยูในวงจร ใชเปนวงจรสําหรับการควบคุมทั้งหมด วงจร 8302B เปนวงจรสวิตช ประกอบไปดวยสวิตชสําหรับการใชงานตูอบท้ังหมด และมีระบบ power failure alarm อยูภายในวงจรน้ีดวย วงจร 8302G ประกอบไปดวยรีเลยควบคุมการทํางาน และการจายไฟให Heater และขดลวดตรวจวัดกระแสดวย วงจร 8302D ประกอบไปดวย EEPROM ซึ่งทําหนาที่เก็บขอมูลจาก thermistor ที่วัดอุณหภูมิที่ผิวหนังเด็ก วงจร 8302E ประกอบไปดวย thermistor สําหรับวัดอุณหภูมิอากาศภายในตูอบ, RH, และอุณหภูมิที่ผนังตูอบ และมี EEPROM ซึ่งใชเก็บขอมูลในการเทียบ sensor เอาไว 3.5 รายละเอียดยอยอ่ืนๆ นอกจากท่ีกลาวมาในหัวขอท่ีแลว ถาพิจารณาดูจากรูปที ่1 ก็จะเห็นวามีสวนท่ีไมไดกลาวถึงไวเปนวงจรหลักดวย ซ่ึงไดแก Power Source เปนแหลงพลังงานของตูอบ มีแบบ +5V(3A), +12V(1.2A), -12V(0.3A) Heater ใชเปนตัวสรางอุณหภูมิภายในตูอบ ใชกําลัง 260 VA Fan Motor ใชสําหรับสราง Air circulation หรือ Air flow ภายในตูอบ เพราะเด็กทารกก็ตองการอากาศหายใจ ถาไมมีการหมุนเวียนอากาศภายในตูอบเด็กทารกก็ขาดอากาศหายใจ

7

LCD unit เปนหนวยแสดงคา ขอมูล และสภาพเง่ือนไขตางๆ ที่ใชในการควบคุม และใชงานตูอบเด็กรุน V-850 นี ้

4. หลักการทํางานของตูอบเด็กทารกรุน V-850 สําหรับหลักการทํางานของตูอบเด็กจะอธิบายจาก Block Diagram ดังรูปที่ 2 ดังนี้

รูปท่ี 2 Block Diagram ของสวนวงจร Heater และระบบตรวจสอบ Power Failure

โดยจะเริ่มตนจากปลั๊กไฟ AC ปอนพลังานผานLine Filter และ Circuit Breaker จากน้ันผานเขาสวิตชเพื่อแบงไฟไปจายให Voltage Regulator สําหรับเปนไฟเลี้ยงใหกับวงจรอิเลคทรอนิกส และวงจรไมโครโปรเซสเซอร สวนไฟอีกสวนจะถูกสวิตชไปปอนใหพัดลมสําหรับสรางอากาศหมุนเวียนภายในตูอบ และ Heater สําหรับสรางอุณหภูมิในตูอบ โดยในวงจร Heater จะมี Relay และ Current Sensor ไวทําหนาที่ตรวจจับทิศทางกระแสที่ไหล (จึงตองม ีRelay 2 ตัว) เพราะถาเกิด Power Failure กระแสไฟฟาจากแหลงจะไมมีผาน Relay แตตัว Heater ซ่ึงเปนขดลวดมีการสะสมพลังงานจะใหกระแสยอนกลับทาง ทําให Relay ตรวจจับไดวามีกระแสกลับทาง จะสงสัญญาณท่ีวัดไดไปเพ่ือใหวงจร Alarm สงเสียงเตอืน Power Failure Alarm แตถาเกิดเปนการตัดกระแสที่ปอนให Heater เน่ืองจากอุณหภูมิไดระดับท่ีตองการแลว จะมีสัญญาณมา Trip ตัว Relay ซ่ึงจะทําใหวงจร Heater ถูกตัดแยกออกจาก Sensor ซ่ึงจะทําใหไมมีกระแสกลับทางไหลผาน Sensor จึงไมมีการสง Power Failure Alarm ออกมา สวนตอมาเปน Multiplexer ซ่ึงรับสัญญาณจาก Sensor ทุกตัวเขามาทางขาเขา และสัญญาณจาก Sensor จะถูก Select จาก IC 81C55 ที่รับขอมูลจาก EEPROM และ Microprocessor เพ่ือนําสัญญาณจาก Sensor แตละตัวสงไปประมวลผลในการตรวจวัดวาตูอบเด็กยังทํางานเปนปกติหรือไม

8

รูปท่ี 3 Block Diagram สวนวงจร Multiplexer และ Comparator โดยถาพิจารณาจากรูปท่ี 3 ก็จะเห็นวาที่ Over Temperature Sensor จะมีการนําสัญญาณมาผาน Comparator เพื่อสงไป Trip ตัว Relay ในกรณีท่ีมีการใหความรอนเกินกวาระดับท่ีต้ังคาไวดวย หลังจากท่ีสัญญาณ Sensor ถูกเลือกออกมาจาก Multiplexer แลวจะไปเปรียบเทียบที่ Comparator อีกทีเพ่ือตรวจวัดวาสัญญาณจาก Sensor ถึงระดับที่ผิดปกติแลวหรือยัง ถาถึงระดับที่ผิดปกติจะสงสัญญาณไปที่วงจร Latch เพ่ือจะดูวามีการต้ังคาใหตรวจวัดไวอยางไร เนื่องจากวงจร Latch มี Bus ตอกับสวน Switch Board และสวนที่เปน Interface กับผูใช รวมถึงตอกับ Bus ของไมโครโปรเซสเซอรและ 81C55 ดวย

รูปท่ี 4 Block Diagram สวนA/D เม่ือนําสัญญาณออกมาจาก Multiplexer แลวก็มีการนํามาผาน A/D เพ่ือปอนให Port ของ 81C55 เพื่อนําสัญญาณทีไ่ดไปตรวจสอบวาคาของ Sensor ที่วัดไดเปนอยางไร จะไดนําไปควบคุมอุปกรณใหทํางานตามตองการตอไป (สวนสาเหตุท่ีไมตอเขากับไมโครโปรเซสเซอรโดยตรงเพราะวามีอุปกรณหลายตัวท่ีตองการการควบคุมจากไมโครโปรเซสเซอร จึงตองใช 81C55 เพ่ือจะไดตอไดหลายอุปกรณ)

9

รูปท่ี 5 Block Diagram สวนของ 81C55 ในสวนของ 81C55 น้ีจะมีอยูดวยกัน 3 Port คือ Port A, Port B, และ Port C โดยรับสัญญาณจาก Sensor เขาทาง Port B จํานวน 7 บิต (PA0-PA6) และใช Port A จํานวน 3 บิต (PA5-PA7) เปนการสง Select ไปที่ Multiplexer ใช PA4 ในการสงสัญญาณ Trip Relay อีกตัวหนึ่งที่เปน Solid State Relay ใช PA3 ในการสงสัญญาณไปที ่Buzzer เพ่ือรอง Alarm และสง PA2 ไปท่ีสวนควบคุมการแสดงไฟ Alarm ใช PC0-5 ในการติดตอกับ EEPROM ที่เปนสวนเก็บขอมูลสําหรับใหไมโครโปรเซสเซอรทํางานเพื่อควบคุมการทํางานของตูอบเด็ก และใช Port A ที่เหลือ ในการสงสัญญาณแสดงผลบนจอ LCD Display

10

รูปท่ี 6 Block Diagram แสดงสวน Microprocessor ใช CPU เบอร 80C85 ในสวนของไมโครโปรเซสเซอรนี้ จะใช 80C85 โดยมี 128k PROM ไวเก็บโปรแกรมหลัก และ EEPROM x2444 ไวเก็บขอมูลจากผูใชตอผาน 81C55 สวนไมโครโปรเซสเซอรจะมี Bus ตอกับ Latch และ 81C55 สวน User Interface และวงจรสวิตช เพ่ือใชสงขอมูลท่ีคํานวณไดไปควบคุมสวนตางๆ เร่ิมจากเม่ือผูใชปอนคาเขามา จะสงคาเหลานี้ไปเก็บยัง EEPROM และเม่ือมีสัญญาณจาก Sensor เขามาก็จะไปตรวจสอบที่วงจร Switch และ Latch วามีการกดปุมรับรู Alarm หรือไม(กรณีเกิด Alarm) หรือวา Sensor สามารถตรวจวัดไดวามีความผิดปกติเกิดขึ้นก็จะสงขอมูลไปยัง Latch เพื่อ Latch คาไวสงให 81C55 ไปสงสัญญาณ Alarm และ Microprocessor นี้จะติดตอกับสวนอุปกรณตางๆ โดยสงการควบคุมผาน Bus ที่ตอกับ 81C55 คือสงสัญญาณไป Trip ตัว Solid State Relay กรณี Heater ทํางานจนใกลคาอุณหภูมิท่ีตองการก็จะชวยลดกระแสลง ได หรือสงสัญญาณ Alarm ไปให 81C55 สงไปสงเสียงรอง พรอมกับแสดงไฟ Alarm ที่จุดตางๆ หรือสงแสดงผลบนจอ LCD รวมท้ังมีการบันทึกขอมูลการทํางาน และลบขอมูลที่ตัว EEPROM ดวย นอกจากน้ี ไมโครโปรเซสเซอรยังทําหนาทีค่วบคุมการ Select สัญญาณ Sensor โดยผานขา Select ของ Multiplexer ดวย โดยอาศัย 81C55 เชนกันสวนรูปในหนาถัดไปเปนรูปที ่7 ที่แสดง Block Diagram เปนภาพรวมของวงจรตูอบเด็กทั้งหมด สวนโปรแกรมที่เปนสวนสําหรับให Microprocessor ควบคุมการทํางานทั้งหมดนั้น เปนความลับของบริษัท ATOM ที่ผลิตตูอบเด็กรุนนี้ ซ่ึงไมมีการเปดเผยออกมา แตเปนโปรแกรมที่ใหการควบคุมในลักษณะ Servo Control และมี Manual Control ตามท่ีผูใชตองการ และไดเลือกไวต้ังแตตอนแรก

11

รูปท่ี 7 Block Diagram แสดงการทํางานทั้งหมดของตูอบเด็กทารก รุน V-850

12

5.วิธีการใชงาน และบํารุงรักษาตูอบเด็กทารกรุน V-850 เน่ืองจากตูอบเด็กทารกเปนอุปกรณทางการแพทยท่ีมีราคาแพง และมีความสําคัญตอชีวิตเด็กทารกอยางมาก จึงตองมีการใชงาน และบํารุงรักษาอยางถูกวิธี สําหรับตูอบเด็กรุนนี้จะม ีPanel ที่ใชควบคุมการทํางานเปนดังรูปที ่8

รูปท่ี 8 แสดง Panel ควบคุมการทํางานของตูอบเด็กรุน V-850 จาก Service Manual สวนขั้นตอนการใชงานใหปฏิบัติตามดังนี้ 5.1 วิธีการใชงานตูอบเด็กทารกรุน V-850 กอนนําทารกเขาเครื่องใหปฏิบัติตามขั้นตอนตางๆ ดังนี้

1. เสียบปลั๊กไฟ 220 โวลต ของเครื่องตูอบเด็กใหเขากับปลั๊กไฟของทางโรงพยาบาลใหแนนเปนที่เรียบรอย

2. เปดสวิตช Power ที่ปุมสวิตชซึ่งอยูทางขวามือของเครื่องตูอบเด็กไปที่ตําแหนงเลข 1 และจะมีสัญญาณไฟแสดง โดยติดสวางท่ีจอเคร่ืองดานหนาเพ่ือแสดงวาไดเปดสวิตชแลว

3. ปรับอุณหภูมิตามท่ีตองการโดยกดปุม SET แชไวเปนเวลา 3 วินาท ี ในกรณีใชแบบ Manual Control จะมีไฟกระพริบที่ตําแหนง AIR เมื่อไฟกระพริบที่ตําแหนง AIR ก็สามารถต้ังอุณหภูมิตามตองการโดยกดปุม SET TEMP

ตองการอุณหภูมิสูงข้ึน ตองการอุณหภูมิลดลง 4. ตัวเลขที่จอเครื่องดานหนาจะขึ้นแสดงใหทราบคาอุณหภูมิที่ตั้งไวซึ่งอยูตรงกลาง และสวนตัวเลขท่ีแสดงคาอุณหภูมิในตูอบเด็กซ่ึงอยูขวามือ

13

5. เมื่อตั้งอุณหภูมิตามที่ตองการเปนที่เรียบรอยแลว ที่หนาปทม Heater Output ไฟจะติดจาก 0 – ½ แสดงวาอุณหภูมิภายในเคร่ืองใชได

6. หากอุณหภูมิภายในเคร่ืองสูงกวา 37 องศาเซลเซียส จะมีไฟติดที่ตําแหนง > 37oC 7. ในกรณีเครื่องตูอบเด็กเปนรุน Double-Wall Hood จะสามารถทราบคาอุณหภูมิท่ีฝาผนังช้ันท่ีสองโดยกดปุม Wall เม่ือกดปุมแลวจะเห็นวาไฟท่ีคําวา Wall จะติดสวาง

RH 8. กรณีใหความช้ืนภายในตูอบเด็ก ขอใหใสน้ําที่แทงคน้ําตรงดานหนา ประมาณ 1.6 ลิตร หรือระดับขีดที่เขียนไวน้ําที่ใชเติมตองเปนน้ํากลั่น หรือถาเปนน้ําประปาตองมีสวนผสมของซิลเวอรไนเตรท ประมาณ 2 มิลลิลิตร

9. เมื่อใสน้ําเขาไปในแทงค เปนที่เรียบรอยแลวใหใสน้ํากลั่นที่สําหรับบรรจุน้ํากลั่นทําหนาที่วัดความช้ืนสัมพัทธจนเต็มขีดจํากัด

10. นําแผน Humidity Sensor Wetter มาตอกับข้ัวท่ีวัดความช้ืนสัมพัทธ สวนอีกดานหนึ่งใสในที่บรรจุนํ้ากล่ัน

11. ปรับเครื่องควบคุมความชื้นซึ่งอยูทางดานซายใหอยูในตําแหนงที่ต่ําที่สุด น้ําที่หลอเลี้ยงตองเปลี่ยนทุกวัน

12. ปรับเครื่องควบคุมความชื้นสัมพัทธไดสูงสุดเพียง 70 เปอรเซ็นต โดยท่ีความช้ืนสัมพัทธในบรรยากาศประมาณ 50 เปอรเซ็นต

13. ถาตองการความช้ืนสัมพัทธใหกับตูอบเด็กมากถึง 80 เปอรเซ็นตตองใสแผน High Humidification Pad ในชองที่แทงคน้ํา

14. เมื่อทุกอยางเปนที่เรียบรอย ใหเปดฝาครอบ (Hood) จนสุด และกดล็อคทางดานขวามือขางทาย เพื่อมิใหฝาครอบตกลงมาแลวนําทารกลงวางบนเบาะ

15. เมื่อนําทารกวางบนเบาะแลว ใหปดฝาครอบลงโดยปลดล็อคออก 16. ในกรณีท่ีทารกมีรูปรางเล็ก สามารถนําทารกเขาทางประตูดานหนา โดยปลดล็อคซายขวาดานบนออกแลวคอยๆ วางบานประตูดานหนาลง

17. เมื่อตองการยกเบาะทางดานหัว และดานทาย สามารถทําไดโดยการปรับคันโยกท่ีดานหนา 18. ในกรณีท่ีมีความตองการใชระบบ Servo Control ตองตอสาย Skin Temperature Probe เขากับขอตอซึ่งอยูทางดานขวามือของตูอบเด็กใหถูกตอง

19. สาย Skin Temperature Probe อีกดานหนึ่งใชติดที่บริเวณระหวางหนาอกกับสะดือของผูปวย โดยมีดานที่เปนโลหะติดใหแนบแนนเขากับผิวหนัง มิฉะนั้นอุณหภูมิจะไมขึ้นหรืออาจจะเปลี่ยนแปลงกลาวคือ อานคาไดสูงขึน้ก็ได สวนอีกดานหน่ึงของสาย Probe ซ่ึงเปนยางสังเคราะห สําหรับปดผาเทปเพ่ือยึด Probe ใหติดกับผิวหนัง ดังรูปที่ 9

14

รูปท่ี 9 รูปแสดงลักษณะ Probe และการแปะ Probe บนตัวเด็ก 20. ตองใหตัวหนังสือคําวา SKIN ติดสวาง ซ่ึงถาคําวา SKIN ติดสวางก็หมายถึง ใชระบบ Servo

Control โดยการกดปุม SKIN แชทิ้งไวเปนเวลา 3 วินาท ีAIR

21. ตองการต้ังอุณหภูมิตามท่ีตองการโดยกดปุม SET แชไวเปนเวลา 3 วินาท ีตอจากนั้นไฟที่ตําแหนง SKIN ก็จะกระพริบซ่ึงเม่ือไฟกระพริบแลวก็สามารถต้ังอุณหภูมิตามตองการได โดยกดปุม SET TEMP

ตองการอุณหภูมิสูงข้ึน ตองการอุณหภูมิลดลง 22. ตัวเลขที่จอเครื่องดานหนาจะขึ้นแสดงใหทราบคาอุณหภูมิที่ตั้งไว ซ่ึงอยูตรงกลาง และสวนตัวเลขท่ีแสดงคาอุณหภูมิจะอยูทางซายมือ

23. เมื่อตั้งอุณหภูมิตามที่ตองการเปนที่เรียบรอยแลว ที่หนาปทม Heater Output ไฟจะติดจาก 0 – ½ แสดงวาอุณหภูมิไดตามท่ีต้ังไว

24. ในขณะเปดเครื่องใชงานอยูแลวเกิดไฟดับ หรือสายไฟปล๊ัก 220 โวลตหลุดแลว จะมีสัญญาณเตือนดวยแสงและเสียงโดยไฟติดสวางท่ีคําวา Power Failure

25. มีระบบสัญญาณเตือนดวยแสงและเสียงในกรณีท่ี !" อุณหภูมิสูงกวา 39 องศาเซลเซียส !" เปดฝาครอบตูอบ (Hood) นานเกินไป และแผนกรองอากาศหมดอายุการใชงาน !" อุณหภูมิท่ีแสดงจะสูง – ตํ่ากวาอุณหภูมิท่ีตองการ !" สายขอตอ Sensor หลุดออกจากตัว Power Unit !" ขอตอสาย Skin Temperature Probe หลุดออกจากตัวเครื่องตูอบเด็ก

26. ในขณะท่ีมีสัญญาณเตือนสามารถใหสัญญาณเตือนเงียบไดโดยกดปุม Alarm แลวจะมีไฟติดสวางที่คําวา SILENCE SILENCE

RESET 27. การใหออกซิเจนใหดูตามตารางตอไปนี้ อัตราการไหลของออกซิเจน (ลิตร/นาท)ี 2 3 4 5 6 8 10 ระดับของออกซิเจนเปนเปอรเซ็นต 28

ถึง 31

32 ถึง 36

37 ถึง 40

54 ถึง 59

60 ถึง 65

66 ถึง 72

73 ถึง 80

15

ซ่ึงคาเปอรเซ็นตของออกซิเจนในตารางขางบนนี ้ หลังจากใหออกซิเจนกับตูอบเด็ก นานไปแลว 30 นาท ีจึงจะไดคาเทากับตารางขางบน 28. เมื่อตองการใหออกซิเจนกับเครื่องตูอบเด็กมากกวา 40 เปอรเซ็นต ตองดึงแผนปายเตือนเปนพลาสติกสีแดงข้ึนไปเสียบไวท่ีสําหรับเสียบซ่ึงสรางไวโดยเฉพาะท่ีฝาครอบตูอบ (Hood)

29. มีระบบปองกันโดยอัตโนมัติในกรณีที่การใหออกซิเจนเกิดขัดของ อากาศภายในหองจะถูกดูดผานเขาไปได 5 ลิตร/นาท ีทางชองรอบขอตอออกซิเจน

30. ในขณะที่ใช Air Temperature หากมีเหตุขัดของทางกระแสไฟ อุณหภูมิท่ีต้ังไวไมตอง Set ใหม 31. กลองใสนํ้าสามารถเคล่ือนออกมาได เพ่ือสะดวกในการใชงาน และการทําความสะอาดแมในขณะเครื่องยังทํางานอยู

32. กลองใสนํ้า (Humidity Chamber) ทําดวยสาร Polysulfone Resin ซ่ึงทนตอความรอนสามารถนําไป Autoclaving ได

33. ดานบนฝาครอบตู (Hood) มีรูสําหรับขอเกี่ยวเครื่องชั่งน้ําหนัก 34. มีสเกลสําหรับวัดตัวทารกเปนเซนติเมตรซึ่งอยูดานหลังที่ฝาครอบตู (Hood) 35. มีชองสําหรับตอทอ I.V. Resipiration Tube ซึ่งอยูดานหนาที่ฝาครอบตู (Hood) 36. มีแผนกรองอากาศละเอียด (Microfilter) ขนาดใหญสามารถกรองอนุภาคไดถึง 0.3 ไมครอน ซ่ึงอยูที่ดานหลังของเครื่อง

37. Air Temperature สามารถต้ังอุณหภูมิไดต้ังแต 25.0 – 38.0 องศา เพิ่มขึ้นครั้งละ 0.1 องศา 38. ตัวเลขสามารถแสดงคาอุณหภูมิของ Air Temperature ไดตั้งแต 20.0 – 42.0 องศา 39. ตัวเลขสามารถแสดงคาความช้ืนเปนตัวเลขไดต้ังแต 20-99% โดยคาจะเพิ่มขึ้นครั้งละ 1% 40. ตัวเลขสามารถแสดงคาอุณหภูมิของผนังช้ันท่ี 2 (Wall Temperature) เปนตัวเลขไดตั้งแต 20.0 –

42.0 องศาเซลเซียส โดยคาจะเพิ่มขึ้นครั้งละ 0.1 องศา 41. ระบบ Skin Temperature สามารถต้ังอุณหภูมิไดต้ังแต 34.0 – 38.0 องศา 42. ระบบ Skin Temperature เคร่ืองสามารถอานอุณหภูมิท่ีผิวหนังไดต้ังแต 30.0 – 42.0 องศา

5.2 วิธีการบํารุงรักษา

1. ในกรณีท่ีใหความช้ืนภายในตู ตองเอาน้ําที่หลอเลี้ยงความช้ืนออกโดยการดึงที่ใสน้ําแลวเทเปลี่ยนทุกวัน

2. ใหเปดฝาครอบ (Hood) จนสุด แลวกดล็อคที่ดานขางเครื่องตูอบเด็ก เพื่อมิใหฝาครอบตกลงมา 3. ดึงเบาะและเสาค้ําออก แลวเอาผานุมๆ ชุบนํ้าผสมดวย Antiseptic Solution หรือนํ้ายา Sorlon 1:100 แลวเช็ดใหสะอาด

4. หนาตางตูอบเด็กใชนํ้ายาฆาเช้ือโรค และสายยางรอบๆ หนาตางกับสายยางขอบประตูดานหนาใหถอดออกมาลางในนํ้ายาฆาเช้ือ

5. การทําความสะอาด Probe ใหเช็ดดวยผาแหง และนํ้ายาฆาเช้ือออนๆ หามใช Alcohol 6. เมื่อเช็ดภายในฝาครอบเรียบรอยแลว ใหถอดตัว Power Unit ที่อยูดานหนาของเครื่องโดยการถอดสายไฟ 220 โวลต กับสายขอตอ Sensor ออกจากตัว Power Unit ซ่ึงตัว Power Unit จะมีตัวล็อคอยู

16

ท้ังซายขวา ตองดันตัวล็อคสีดําขึ้นไปดานบน แลวดึงออกมา เอาผาชุบนํ้าแลวซับใหแหง พรอมกับเช็ดตัวพัดลม และกลองดานขางและหลังใหสะอาด

7. เมื่อทําความสะอาดตัว Power Unit เปนที่เรียบรอยแลวใหใสเขาที่อยางเดิม 8. นํา Probe มาติดที่บริเวณระหวางหนาอกกับสะดือของผูปวย โดยมีดานที่เปนโลหะติดใหแนบแนนเขากับผิวหนังมิฉะนั้นอุณหภูมิจะไมขึ้น หรืออาจจะเปลี่ยนแปลง กลาวคืออานคาไดสูงข้ึนก็ได สวนอีกดานหนึ่งของ Probe ซ่ึงเปนยางสังเคราะหสําหรับปดผาเทปเพ่ือยึด Probe ใหติดกับผิวหนัง

9. ควรเปล่ียนท่ีกรองอากาศ (Microfilter) เมื่อเปลี่ยนส ี หรือถาใชเครื่องตูอบเด็กทุกวันก็ควรเปลี่ยนประจําประมาณ 3-6 เดือนตอครั้ง วิธีการเปลี่ยนโดยการขันน็อตที่อยูดานหลังเครื่องตรงที่แผนพลาสติกสีแดงออกมา แลวดึงแผนกรองอากาศเกาออกแลวใสท่ีกรองอากาศใหมเขาแทนท่ี แลวขันน็อตใหเปนที่เรียบรอย

10. ในการทําความสะอาดเครื่องตูอบเด็ก จะตองถอดปล๊ักไฟออกกอนทุกคร้ัง

รูปท่ี 10 รูปผลิตภัณฑตูอบเด็กทารก รุน V-850

17

บรรณานุกรม

1. บริษัท เตยีวฮงสีลม จํากัด, “คูมือการใชงานอะตอมพรอมแผนผังวงจรไฟฟา (Service Manual)” 2. ชูศักดิ ์เวชแพทย, “อิเลคทรอนิกสสําหรับอุปกรณการแพทย”, สถาบนั, สํานักพิมพ ปท่ีพิมพ 3. สุรพล ศรีบุญทรง, “ตูอบเด็กทารก”, วารสารฟสิกสอุตสาหกรรม และอุปกรณการแพทย ปที่ 1 ฉบับที ่1(เดือน ป) หนา 36-50

18

ภาคผนวก

สําเนาเอกสารอางอิงท้ังหมด และวงจรสวนตางๆ ของตูอบเด็กรุน V-850