Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống gội đầu và massage đầu cho bệnh nhân nằm liệt giường

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống gội đầu và massage đầu cho bệnh nhân nằm liệt giường" nhằm giúp bệnh nhân nằm liệt giường, khó di chuyển hoặc không thể tự di chuyển; bệnh nhân sau phẫu thuật, xạ trị ung thư; người cao tuổi cần chăm sóc y tế đặc biệt; Người tàn tật chân tay, liệt nửa người, đời sống thực vật.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống gội đầu và massage đầu cho bệnh nhân nằm liệt giường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG GỘI ĐẦU VÀ MASSAGE ĐẦU CHO BỆNH NHÂN NẰM LIỆT GIƯỜNG MÃ SỐ: SV2020-45 SKC 0 0 7 3 9 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG GỘI ĐẦU VÀ MASSAGE ĐẦU CHO BỆNH NHÂN NẰM LIỆT GIƯỜNG Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Đào Xuân Hải TP Hồ Chí Minh, tháng 9/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG GỘI ĐẦU VÀ MASSAGE ĐẦU CHO BỆNH NHÂN NẰM LIỆT GIƯỜNG Thuộc nhóm ngành khoa học: Kĩ thuật SV thực hiện: Nguyễn Đào Xuân Hải Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 16142095, Khoa Cơ khí chế tạo máy Năm thứ: 04/Số năm đào tạo: 04 Ngành học: Điện – Điện tử Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Trường Thịnh TP Hồ Chí Minh, tháng 9/2020
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên cho em gửi lời cảm ơn đến trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh và phòng thí nghiệm mở Openlab vì đã tạo điều kiện tốt nhất để em có thể được học tập cũng như nâng cao kiến thức về các kỹ năng xã hội và đặc biệt là nâng cao kiến thức kỹ thuật cho chúng em. Nhà trường đã và luôn cung cấp những trang thiết bị tốt nhất, những kiến thức mới nhất, những thầy cô tâm đắc nhất để giúp chúng em có thể vững bước trên con đường mai sau. Đây là điều em trân quý nhất và sẽ không bao giờ quên được những đặc ân này từ nhà trường cũng như ban lãnh đạo khoa. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới giảng viên hướng dẫn thầy PGS. TS Nguyễn Trường Thịnh. Trong suốt khoảng thời gian đồ án cũng như thời gian học tập của trường, thầy luôn là người hỗ trợ em cả về kiến thức lẫn kỹ năng sống, giúp đỡ em trong những khó khăn, thầy luôn nhiệt tình và tâm huyết với sinh viên. Một lần nữa em xin cảm ơn thầy. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến ba mẹ đã luôn hỗ trợ cũng như ủng hộ em trên con đường do chính em chọn. Với những kiến thức còn rất nhiều hạn chế và kinh nghiệm ít ỏi, nên bài báo cáo này không tránh khỏi những sai sót. Kính mong các thầy cô góp ý cho em để em có thể hoàn thiện hơn đồ án này cũng như giúp đỡ thêm chúng em hành trang cuối cùng trước khi rời xa mái trường. TP.HCM, tháng 07 năm 2020 Sinh viên thực hiện đề tài: Nguyễn Đào Xuân Hải - 16142095 I
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Việc chăm sóc và gội đầu cho bệnh nhân. ...................................................... 2 Hình 2.1. Mô hình da đầu của một người da đầu cho bất kỳ tác động nào đến da đầu của con người, mật độ tóc là một phần bảo vệ đầu .......................................................... 7 Hình 2.2. Scalp Reflexology map from posterior view (left) and Scalp Reflexology map from right side view (right) ...................................................................................... 8 Hình 2.3. Các điểm huyệt phân bố trên da đầu người ..................................................... 9 Hình 2.4. Quy trình massage theo phương pháp India .................................................. 11 Hình 3.1 Hệ trục tọa độ với quá trình massage điểm .................................................... 15 Hình 3.3 Cấu hình thiết kế một cánh tay robot thực hiện massage ............................... 19 Hình 3.4 Cấu hình thiết kế một cánh tay robot thực hiện massage ............................... 21 Hình 3.5 Không gian hoạt động của cánh tay robot massage ....................................... 21 Hình 3.6 Kết cấu cánh tay robot massage thứ nhất ....................................................... 23 Hình 4.1 Sơ đồ tổng quát của các mạng thần kinh nhân tạo. ........................................ 28 Hình 4.2 Đồ thị của kết quả kiểm nghiệm sai số của 1 lớp ẩn. ..................................... 29 Hình 4.3 Mô hình mạng thần kinh nhân tạo để đưa ra giá trị Thốn .............................. 29 Hình 4.4 Đồ thị của kết quả kiểm nghiệm sai số của 1 lớp ẩn. ..................................... 30 Hình 4.5 Đồ thị của kết quả kiểm nghiệm sai số trung bình của 2 lớp ẩn. ................... 30 Hình 4.6 Mô hình mạng thần kinh nhân tạo để đưa ra tạo độ Xi .................................. 31 Hình 4.7 Lưu đồ của thuật toán truyền ngược ............................................................... 32 Hình 5.1 Hệ thống cảm biến .......................................................................................... 36 Hình 5.2 Hệ thống truyền điều khiển từ robot massage ................................................ 37 Hình 5.3 Sơ đồ truyền nhận dữ liệu của mạch điều khiển động cơ robot ..................... 37 Hình 5.4 Sơ đồ của thiết bị giao tiếp máy tính với cảm biến ........................................ 38 Hình 5.5 Sơ đồ khối của hệ thống an toàn .................................................................... 38 Hình 5.6 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ...................................................................... 39 Hình 5.7 Sơ đồ khối bộ điều khiển tầng (cascade controller) ....................................... 41 Hình 5.8 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển robot massage ....................................... 42 Hình 5.9 Sơ đồ cảm biến trong robot ............................................................................ 42 Hình 5.10 Mô hình lắp đặt hệ thống massage và gội đầu dễ di chuyển kết hợp với giường massage .............................................................................................................. 43 Hình 5.11 Cấu tạo của Encoder ..................................................................................... 43 Hình 6.1 Hình ảnh mô hình và thực tế với sự tương quan giữa người và bộ cánh tay . 47 ii
Hình 6.2 Hình ảnh mô tả không gian hoạt động thiết bị trên đầu người ....................... 49 Hình 6.5 Các đường mát-xa đi qua các điểm huyệt đạo ............................................... 50 Hình 8.6 Quỹ đạo chuyễn động đầu massage trên đầu . Error! Bookmark not defined. Hình 8.7 Màn hình tương tác của robot massage và màn hình điều khiển ................... 51 Hình 8.8 Kiểm nghiệm kết quả của AI. ........................ Error! Bookmark not defined. Hình 8.9 Kiểm nghiệm kết quả của AI .......................... Error! Bookmark not defined. Hình 8.10 Biểu đồ giá trị kiểm nghiệm sai số trung bình của AI.................................. 51 Hình 8.21 Tình nguyện viên đang được hệ thống robot massage thử nghiệm.............. 52 Hình 8.22 Đánh giá hiệu quả của quá trình massage .................................................... 53 iii
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Quy trình massage đầu truyền thống .............................................................. 11 Bảng 3.1 Đặc tính động học và động lực học của các kỹ thuật massage ...................... 16 Bảng 3.2 Phân tích ưu nhược điểm của các cấu hình đề xuất cho robot. ...................... 18 Bảng 3.3 Thông số kích thước thốn và khảo sát kích thước đầu người Việt Nam........ 20 Bảng 3.4 Kích thước động cơ 24VDC-17W ................................................................. 24 Bảng 3.1 Bảng tham số D-H .......................................................................................... 25 Bảng 6.1 Thông số của hệ thống robot massage ........................................................... 47 Bảng 8.2 Đánh giá ngưỡng đau trên hệ thống massage robot ....................................... 52 iv
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................... ii DANH MỤC BẢNG ............................................................................................ iv MỤC LỤC ............................................................................................................. v CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ...................................................................................... 1 1.1 . GIỚI THIỆU...................................................................................................... 1 1.2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC .......................... 2 1.2.1 TRONG NƯỚC ............................................................................................. 2 1.2.2 NGOÀI NƯỚC .............................................................................................. 3 1.3. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI...................................................................... 4 1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU ..................................................... 5 1.5. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI ............................................................................................ 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MASSAGE VÀ GỘI ĐẦU DỰA TRÊN Y HỌC TRUYỀN THÔNG VIỆT NAM ...................................................... 7 2.1. GIỚI THIỆU....................................................................................................... 7 2.2. LÝ THUYẾT VỀ MASSAGE VÀ PHƯƠNG PHÁP MASSAGE VÀ GỘI ĐẦU .......................................................................................................................... 7 2.2.1. CẤU TRÚC DA ĐẦU ................................................................................... 7 2.3. BẤM HUYỆT DỰA VÀO LÝ THUYẾT Y HỌC CỔ TRUYỀN VIỆT NAM 8 2.4. Bấm huyệt theo y học cổ truyền Việt Nam ...................................................... 11 2.5. Lợi ích của việc xoa bóp bấm huyệt................................................................. 11 2.6. Phương pháp trị liệu áp dụng cho vùng đầu. .................................................... 13 2.7. Kết luận: ........................................................................................................... 13 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CƠ KHÍ ....................................................................... 14 3.1. GIỚI THIỆU..................................................................................................... 14 3.2. DESIGN CONCEPT BASED ON FUNCTION STRUCTURE ..................... 14 v
3.3. Phương án thiết kế ............................................................................................ 16 3.4. Lựa chọn đánh giá phương án thiết kế ............................................................. 19 3.5. Thiết kế kích thước của cấu hình song song đã chọn ....................................... 20 3.5.1 xác định vùng hoạt động. ............................................................................ 20 3.5.2. Lựa chọn kích thước phù hợp robot. .......................................................... 21 3.6. Kết cấu của cánh tay massage .......................................................................... 22 3.7. Tính toán lực và điều kiện bền ......................................................................... 23 3.7.1. Tính toán lực .............................................................................................. 23 3.7.2. Kết quả tính ứng suất ................................................................................. 23 3.7.3. Kết quả tnh chuyển vị ................................................................................. 23 3.8. Tính toán công suất động cơ ............................................................................ 24 3.9. Động học robot ................................................................................................. 24 3.9.1 Bài toàn động học thuận của robot............................................................. 24 3.10. Bài toán động học nghịch ............................................................................... 25 3.11. Kết luận .......................................................................................................... 26 CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (AI) ĐỂ NHẬN DẠNG VÙNG HUYỆT MASSAGE TƯƠNG ỨNG KHẢ NĂNG TỰ PHỤC HỒI. ................... 27 4.1. Giới thiệu .......................................................................................................... 27 4.2. Thốn:................................................................................................................. 27 4.3. Mạng thần kinh nhân tạo: ................................................................................. 27 4.3.1. Sơ đồ tổng quát. ......................................................................................... 27 4.3.2. Mạng thần kinh cho dữ liệu đầu ra độ dài thốn. ....................................... 28 4.4.3. Các mạng thần kinh cho dữ liệu đầu ra là quỹ đạo chuyển động massage. .............................................................................................................................. 29 4.4. Các thuật toán sử dụng trong thuật toán training. ............................................ 31 4.5.2. Các thuật toán sử dụng trong thuật toán Backpropagation: ..................... 32 4.6 Kết luận ............................................................................................................. 35 CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN - ĐIỀU KHIỂN ............................. 36 vi
5.1. Giới thiệu .......................................................................................................... 36 5.2. Hệ thống điện ................................................................................................... 36 5.2.1. Giao tiếp với vi điều khiển ......................................................................... 36 5.2.2. Giao tiếp giữa hệ thống cảm biến và máy tính trung tâm ......................... 37 5.2.3. Hệ thống an toàn ........................................................................................ 38 5.3. Hệ thống diều khiển ......................................................................................... 38 5.3.1. Cấu trúc hệ thống điều khiển ..................................................................... 39 5.3.2. Nguyên lý điều khiển .................................................................................. 40 5.3.3. Thiết kế hệ thống điều khiển ...................................................................... 41 5.4. Hệ thống cảm biến trong robot massage .......................................................... 42 5.4.1. Giải thuật thị giác máy .............................................................................. 42 5.4.2. Bộ mã hóa gia lượng (Encoder) ................................................................ 43 5.5 Lưu đồ giải thuật................................................................................................. 44 5.5.1 Lưu đồ giải thuật chế độ chạy về vị trí Home ban đầu ................................ 44 5.5.2 Lưu đồ giải thuật giao tiếp .............................................................................. 45 5.6 Kết luận ............................................................................................................. 46 CHƯƠNG 6. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ............................... 47 6.1. Xây dựng mô hình robot .................................................................................. 47 8.2. Hệ thống cơ khí và không gian hoạt động thực của robot ............................... 48 8.3. Hệ thống điện - điều khiển ............................................................................... 49 8.4. Xử lý ảnh và tọa độ huyệt ................................................................................ 49 8.5. Xây dựng quỹ đạo chuyển động cho robot ...... Error! Bookmark not defined. 8.6. Chương trình điều khiển trên máy tính ............................................................ 50 8.7. Kết quả AI: ....................................................................................................... 51 8.8. Thực nghiệm..................................................................................................... 51 CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN ........................................................................................ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 55 vii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 . GIỚI THIỆU Xoa bóp bấm huyệt đầu (gọi là mát-xa hoặc massage) là một kích thích vật lý, trực tiếp tác động vào da thịt, thần kinh, mạch máu và các cơ quan cảm thụ gây nên những thay đổi về thần kinh, thể dịch, nội tiết qua đó nâng cao năng lực hoạt động của hệ thần kinh, nâng cao quá trình dinh dưỡng của cơ thể [1]. Xoa bóp làm giãn mạch máu, tăng tuần hoàn tại chỗ (Hình 1.1), góp phần chống viêm, giảm phù nề. Luồng máu tới sẽ tăng cường trao đổi chất, mang oxy tới cho tế bào và mang đi các chất thải cặn bã. Đối với cơ xương khớp, xoa bóp làm giãn cơ, đặc biệt là những nhóm cơ đã bị co cứng trước đó. Trong các bệnh khớp, gân, dây chằng bao giờ cũng có hiện tượng co cứng các nhóm cơ xung quanh khớp, từ đó gây đau, hạn chế vận động. Xoa bóp có thể cải thiện các tình trạng nói trên. Gội đầu là việc vệ sinh tóc cho sạch bằng cách rửa nó với nước và dầu gội đầu, dầu xả hoặc các chất tẩy khác. Mục đích của việc gội đầu là để làm sạch tóc và da. Da đầu lâu ngày không rửa sẽ trở nên bết dính do mồ hôi, bã nhờn bài tiết ra. Với người bệnh với việc uống/tiêm thuốc để chữa trị thường tiết ra mồ hôi các chất tạo ra các vãy nến, bết dính tạo mảng do đó cần phải gội đầu làm sạch và thông qua quá trình này làm cho lưu thông mạch máu giúp thư giản và liệu pháp chữa bệnh cho bệnh nhân. Ngoài ra, trên da đầu còn có nhiều huyệt đạo, thần kinh nên việc gội đầu kết hợp massage sẽ mang lại nhiều ích lợi khác nhau như: 1. Cải thiện tuần hoàn máu, ngăn ngừa tóc bạc và rụng tóc. 2. Giảm stress hiệu quả, tăng cường khả năng tư duy, giúp hiệu suất làm việc tốt hơn. 3. Phòng ngừa một số bệnh suy nhược thần kinh, đau đầu, mất ngủ, hay quên,… Theo các bác sỹ khi đau ốm, sức đề kháng của cơ thể đối với ngoại cảnh cũng như đối với các loại vi khuẩn sẽ giảm đi. Nếu vệ sinh thân thể kém, vi khuẩn sẽ thâm nhập vào cơ thể qua da, niêm mạc, gây ảnh hưởng không tốt đến việc điều trị bệnh. Vì vậy cần phải giữ vệ sinh cho bệnh nhân thật tốt để góp phần vào việc phòng bệnh, tránh các biến chứng nguy hiểm có thể xảy ra đồng thời rút ngắn thời gian điều trị. Do đó việc kết hợp việc gội đầu với xoa bóp bấm huyệt (còn gọi là mát-xa hoặc massage) là một kích thích vật lý, trực tiếp tác động vào da thịt, thần kinh, mạch máu và các cơ quan cảm thụ gây nên những thay đổi về thần kinh, thể dịch, nội tiết qua đó nâng cao năng lực hoạt động của hệ thần kinh, nâng cao quá trình dinh dưỡng của cơ thể [1], với mục đích hỗ trợ người bệnh gặp khó khăn về vận động có thể tự gội đầu được, đầu tiên để đảm bảo vệ sinh, giảm tình trạng nhiễm khuẩn bệnh viện do vấn đề vệ sinh cá nhân của người bệnh (hình 1.1). Gội đầu và massage đầu còn nhằm mục đích làm sạch tóc và da đầu bệnh nhân để phòng chống các bệnh về tóc và da đầu đồng 1
thời còn kích thích tuần hoàn ở đầu. Giúp bệnh nhân dễ chịu, thoải mái. Gội đầu tại giường được tiến hành khi bệnh nhân nằm lâu tại chỗ không tự gội được. Xoa bóp làm giãn mạch máu, tăng tuần hoàn tại chỗ, góp phần chống viêm, giảm phù nề. Luồng máu tới sẽ tăng cường trao đổi chất, mang oxy tới cho tế bào và mang đi các chất thải cặn bã. Đối với cơ xương khớp, xoa bóp làm giãn cơ, đặc biệt là những nhóm cơ đã bị co cứng trước đó. Trong các bệnh khớp, gân, dây chằng bao giờ cũng có hiện tượng co cứng các nhóm cơ xung quanh khớp, từ đó gây đau, hạn chế vận động. Xoa bóp có thể cải thiện các tình trạng trên. Theo y học cổ truyền, xoa bóp thông qua tác động vào các huyệt, kinh lạc (kinh cân) có thể đuổi được ngoại tà, điều hòa được dinh vệ, thông kinh hoạt lạc và điều hòa chức năng tạng phủ. Hình 1.1. Việc chăm sóc và gội đầu cho bệnh nhân. Xoa bóp lên lớp da phần đầu, các bó cơ ở mặt, cổ, gáy bằng tay hoặc xoa bóp bằng thiết bị giả các chuyển động của tay người như thiết bị massage, làm giãn mạch máu, tăng tuần hoàn tại chỗ, góp phần chống viêm, giảm phù nề. Luồng máu tới sẽ tăng cường trao đổi chất, mang oxy tới cho tế bào và mang đi các chất thải cặn bã. Đối với cơ xương khớp, xoa bóp làm giãn cơ, đặc biệt là những nhóm cơ đã bị co cứng trước đó. Trong các bệnh khớp, gân, dây chằng bao giờ cũng có hiện tượng co cứng các nhóm cơ xung quanh khớp, từ đó gây đau, hạn chế vận động. Xoa bóp có thể cải thiện các tình trạng trên. Theo y học cổ truyền, xoa bóp thông qua tác động vào các huyệt, kinh lạc (kinh cân) có thể đuổi được ngoại tà, điều hòa được dinh vệ, thông kinh hoạt lạc và điều hòa chức năng tạng phủ. 1.2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.2.1 TRONG NƯỚC Ở Việt Nam, quá trình phát triển nguồn nhân lực y tế những năm qua cho thấy những nỗ lực trong công tác đào tạo của ngành y tế nói chung và ngành dịch vụ sức khỏe nói riêng. Tuy nhiên trước sự gia tăng nhanh chóng về nhu cầu khám chữa bệnh, chăm sóc sức khỏe nhân dân, đặc biệt đối với những đối tượng cụ thể như đặc biệt trong những ngày từ đầu năm tới nay, do ảnh hưởng của đại dịch CoV-19 thì tình trạng thiếu hụt nguồn nhân lực là không tránh khỏi. Hiện nay, nguồn nhân lực y tế không chỉ thiếu về lượng, yếu về chất mà còn phân bố không đồng đều giữa các vùng. 2
Về số lượng, theo thống kê chung về nhân lực của ngành y tế hiện cả nước có khoảng 345.000 nhân viên y tế, trong đó số lượng bác sĩ là trên 55 nghìn người, tương ứng với tỷ lệ 7,2 bác sĩ/ 1 vạn dân, còn số y tá và hộ lý là 105 nghìn người, tương ứng 13 y tá, hộ lý/1 vạn dân. Nhìn chung tỷ lệ này cũng được xếp vào nhóm có tỷ lệ cao trên thế giới. Tuy nhiên, vẫn thấp hơn so với các nước trong khu vực như Thái Lan, Singapore, Malaysia, Phillippines và tương đương với Indonesia. Chất lượng ngành y tế hiện nay đã được nâng cao nhưng vẫn còn nhiều bất cập. Số cán bộ y tế có trình độ cao, chuyên sâu còn chưa nhiều. Hiện nay số cán bộ y tế trình độ cao đẳng, trung cấp chiếm tới trên 1/2 tổng số cán bộ, trong khi số cán bộ có trình độ đại học chỉ chiếm khoảng 1/3 và số cán bộ có trình độ thạc sĩ trở lên khoảng 10%. Bên cạnh đó, tình trạng thiếu nguồn lực trầm trọng thể hiện rõ nhất tại các vùng sâu, vùng xa, các bệnh viện tuyến dưới và các địa phương. Sự khác biệt về thu nhập và điều kiện làm việc là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng phân bố cán bộ y tế không đồng đều này giữa các khu vực. Tiếp đó, việc ứng dụng máy móc, robot vào trong việc chăm sóc các bệnh nhận còn chưa được phổ biến. Mặc dù việc này rất cần thiết trong một đất nước đang phát triển như Việt Nam với tình trạng một số bệnh viện đang quá tải dẫn tới sự cần một số lượng lớn nhân viên để chăm sóc các bệnh nhân. Hiện tại các máy móc thiết bị chăm sóc bệnh nhân ở Việt Nam còn ít chỉ vì giá thành sản xuất khá cao, điều này làm ảnh hưởng trực tiếp làm chậm việc chăm sóc bệnh nhân nhất là nhưng người bệnh không di chuyển đươc. 1.2.2 NGOÀI NƯỚC Ở Việt Nam, hiện tại chưa có nghiên cứu nào triển khải việc ứng dụng khoa học công nghệ cho việc hỗ trợ nhu cầu sinh hoạt tắm gội nói riêng và việc kết hợp giữa massage và gội đầu hàng ngày cho bệnh nhân, nhất là bệnh nhân khiếm khuyết trong khả năng tự di chuyển do tai nạn, khuyết tật, tai biến, người già hoặc người thực vật. Mặt khác, các y tá, nhân viên chăm sóc y tế, hộ lý hiện nay đang thiếu hụt, nguồn lực y tế ta đang khó khăn lại càng khó khăn hơn khi đại dịch CoV-19 mà nước ta và cả thế giới đang hứng chịu. Vậy nên việc cần một thiết bị y tế giúp hỗ trợ vệ sinh cá nhân, gội và thực hiện chức năng xoa bóp vùng huyệt trên đầu nhằm hướng tới “sức khỏe là vàng” cho những đối tượng yếu thế kể trên, giúp những chuyên viên y tế, y tá chuyên tâm hơn và tập chung vào những đối tượng cần chăm sóc y tế hơn và giảm tải gánh nặng y tế trên ngành y Việt Nam. Còn trên thế giới có 2 nghiên cứu ứng dụng cánh tay robot công nghiệp và quay ly tâm vào trong việc massage cho người bệnh được trình bày ở các phần sau: 3
Hình 1.2 Hình nghiên cứu Head care của hãng Panasonic Đây là sản phẩm của công ty Panasonic chế tạo (hình 1.2) trong các tiệm làm tóc để hỗ trợ nhưng bệnh nhân cao tuổi gặp khó khăn trong việc gội đầu và massage da đầu. Head care được thiết kế với 2 cánh tay với 24 đầu ngón tay có gắn cảm biến lực để điều chỉnh lực tác dụng lên da đầu người sử dụng. Khi hoạt động, head care sẽ phun nước và sẽ quét qua toàn bộ đầu của người đang nằm trên ghế để nhận biết hình dáng của đầu, điều chỉnh chế độ gội đầu phù hợp. Sau đó, bộ phận cảm biến sẽ định vị lỗ tai và đảm bảo nước không vào tai khi gội, máy sẽ phun nước nóng và lượng dầu gội vừa đủ lên đầu. Lúc này hệ thống 24 ngón tay cử động theo nhiều chiều, nhẹ nhàng làm sạch tóc và da đầu. Head care còn có chức năng truyền xung điện với cường độ thích hợp làm rung da đầu, giúp máu tuần hoàn tốt hơn trong quá trình massage. Ngoài ra, Head care còn có các nhược điểm như cần phải có người có chuyên môn về y học để vận hành và xử lý các vấn đề phát sinh trong quá trình vận hành, đặc biệt head care sử dụng cơ cấu cơ khí nối tiếp và tiếp xúc trực tiếp vào đầu, nếu có phát sinh vấn đề trong quá trình sử dụng thì sẽ rất nguy hiểm đến người sử dụng ví như thiết bị gội đầu của anh nông dân người Trung này hình 1.3 Hình 1.3. Máy gội đầu tự chế của tác giả người Trung Quốc 1.3. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Gần đây, một cuộc khảo sát từ Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) chỉ ra rằng khoảng 70% người trưởng thành có vấn đề về da đầu. Nguyên nhân của các vấn đề, bao gồm di truyền, nội tiết, bệnh và các yếu tố nội bộ khác. Tuy nhiên, để đối mặt với các vấn đề da đầu ngày càng nghiêm trọng như vậy, ngày nay, các dịch vụ chuyên dụng của vật lý trị liệu da đầu đã xuất hiện. 4
Theo Tổng cục Thống kê Việt Nam, dựa trên Ủy ban Kế hoạch Dân số và Gia đình Việt Nam đến năm 2029, dân số Việt Nam bước vào giai đoạn già hóa với tỷ lệ dân số cao tuổi là 17% và số người cao tuổi chăm sóc ăn được là 800.000 người. Hiện nay, số người mắc bệnh từ hoạt động vô hiệu hóa làm tăng chi tiêu. Hơn nữa, theo dữ liệu về thần kinh học tại Bệnh viện Đại học Y khoa HCM năm 2019, một số lượng lớn bệnh nhân mắc các bệnh như đột quỵ, tê liệt, ... mất khả năng vận hành chi tiết và hoàn toàn phụ thuộc vào người chăm sóc. Có ảnh hưởng của các bệnh về não, vòi hoa sen của bệnh nhân cũng gặp một số khó khăn, di chứng mất kiểm soát cơ bắp gây khó khăn cho việc tự làm sạch và hạn chế, phải mất rất nhiều thời gian để người chăm sóc hỗ trợ tắm hoặc tắm. Vòi hoa sen được hỗ trợ bởi các thiết bị được nghiên cứu bởi người nước ngoài rất đắt so với thu nhập trung bình của người Việt Nam. Bảng 1.1: Giá của thiết bị hỗ trợ massage và gội đầu. Devices Price Panasonic head wash US$200,000 (2010) Automatic shampoo machine US$5,000 (2012) (SARObot) Mặc dù chi phí cao, các thiết bị này mới chỉ dừng lại ở giai đoạn thiết kế của thiết bị, nhưng không có nghiên cứu nào tập trung vào việc theo dõi tình trạng triệu chứng của bệnh nhân, trong khi điều này rất quan trọng. Người chăm sóc cần đánh giá tình trạng bệnh nhân và cảm giác đau của bệnh nhân dựa trên việc điều trị bấm huyệt trên da đầu người Việt Nam. Bởi vì người Việt Nam có thu nhập thấp và các cơ sở trong các trung tâm chăm sóc tài trợ cho người già, người khuyết tật không đủ tốt, vì vậy họ cần một thiết bị giá cả phải chăng hơn. Do đó, sự sẵn có của massge kết hợp với các hệ thống vòi hoa sen trên thị trường và việc thiếu các nghiên cứu liên quan đã thúc đẩy dự án này. 1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU Ở nước ta, thiếu hụt trầm trọng nhân viên y tế cũng như nhân viên chăm sóc người già, đặc biệt là sự phân bố nhân viên không đồng đều ở các khu vực khác nhau như sự khác biệt lớn giữa thành thị và nông thôn. Khi tiến hành khảo sát, nhóm nghiên cứu chọn ra vấn đề cần giải quyết là bệnh có thể sử dụng phương pháp gội đầu tự động và được yêu cầu sử dụng phương pháp gội đầu truyền thống vì có hàng trăm điểm bấm huyệt trên đầu, cho mỗi triệu chứng làm giảm các bệnh; Xuất phát từ nhu cầu của bệnh nhân, người khuyết tật ở Việt Nam cần hỗ trợ thiết bị cho nhu cầu vệ sinh hàng ngày, khả năng sử dụng cao, phù hợp với người Việt Nam sử dụng và chi phí đầu tư hợp lý, không có nhiều kiến thức, chúng tôi bắt tay vào một dự án có tên là Mass Massaging and Wash Robot dành cho bệnh nhân khuyết tật, bất động sản và bệnh nhân khuyết tật ", viết tắt là Head-CARE-BOT. Mục tiêu là đạt 5
được một sản phẩm đáp ứng các yêu cầu của người dùng trong quá trình khảo sát như xoa bóp giác quan, xử lý lực trên huyệt dựa trên tiếng Việt truyền thống Dự án sử dụng cho kết quả khảo sát, phân tích, mô phỏng, tạo mẫu, thí nghiệm và phân tích thực nghiệm để nghiên cứu, triển khai và đánh giá kết quả nghiên cứu. 1.5. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Với khả năng và các điều kiện cho phép nên đề tài này chủ yếu tập trung vào việc thiết kế và chế tạo hệ thống gội trên cơ sở dữ liệu tập mẫu cho phép là nhưng người bệnh không bị các vấn đề da đầu. Vì thời gian nghiên cứu và khả năng nên đề tài này chủ yếu tập trung vào việc thiết kế và chế hệ thống gội đầu, không đi quá sâu vào việc massage đầu và áp dụng hệ thống cho tất cả các bệnh, robot chỉ phiên dịch những khái niệm cơ bản, giải thích cho bệnh nhân hiểu những thuật ngữ cơ bản và chưa đi sâu vào phiên dịch những từ ngữ chuyên ngành phức tạp Người sử dụng thiết bị này là người già, người tàn tật, người khó thức dậy hoặc ngồi xuống chiếc ghế ổn định. Những người như vậy bị chấn thương cột sống, bại não và các bệnh cơ bắp. Ví dụ, người cao tuổi bị thoái hóa cột sống không thể đứng trên ghế hoặc thậm chí ngồi trên ghế một mình và thường gặp khó khăn khi di chuyển cổ cần sự hỗ trợ từ các thiết bị khác hoặc người chăm sóc để gội đầu. Những người mắc bệnh cơ bắp có các cử động cơ bắp yếu, mặc dù họ có thể cử động tay, họ vẫn bị hạn chế vận động khuỷu tay và khớp vai để tự tắm. Tóm lại, mục tiêu của dự án: Bệnh nhân nằm liệt giường, khó di chuyển hoặc không thể tự di chuyển; bệnh nhân sau phẫu thuật, xạ trị ung thư; người cao tuổi cần chăm sóc y tế đặc biệt; Người tàn tật chân tay, liệt nửa người, đời sống thực vật. Tuy nhiên, với sự chống chỉ định như bệnh nhân không kiểm soát hành vi nhân sự; mới sinh, đứa trẻ và người bệnh với vết thương hở. 6
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MASSAGE VÀ GỘI ĐẦU DỰA TRÊN Y HỌC TRUYỀN THÔNG VIỆT NAM 2.1. GIỚI THIỆU Đầu là bộ phận quan trọng nhất của cơ thể con người, nơi hàng triệu tế bào thần kinh cảm giác và hộp sọ mạnh bảo vệ cơ quan quan trọng nhất của cơ thể con người, hệ thần kinh, phải đề cập đến là bộ não xử lý trung tâm của con người. toàn bộ hệ thống các chức năng của cơ thể 2.2. LÝ THUYẾT VỀ MASSAGE VÀ PHƯƠNG PHÁP MASSAGE VÀ GỘI ĐẦU 2.2.1. CẤU TRÚC DA ĐẦU Trước khi robot bắt đầu thiết kế và sản xuất robot, dự án nên được biết về mục tiêu và đóng góp cho khoa học và các công trình đang được thực hiện. Dự án chào mừng ứng dụng Y học cổ truyền Việt Nam (TVM). Các thành phần quan trọng dưới da đầu có sinh thiết liên quan sức khỏe của con người. Gồm có 3 lớp chính như hình 2.1 là lớp biểu bì, lớp hạ bì và mô dưới da. Lớp biểu bì có tóc nhằm bảo vệ cho đầu tránh tổn thương do va đập. Chính vì vậy nên khi có sự tác động vật lý nào nên bất cứ vùng nào của da mỏng hay vùng da dày nơi có cơ quan cảm giác nói chung và cụ thể hơn là của da đầu của bệnh nhân cũng sẽ làm người bệnh hoặc đối tượng, có thể có cảm giác từ dễ chịu tới đau, từ đó làm có thể đi tới khảo sát và cơ sở để tính toán áp lực vừa đủ và phương pháp massage kết hợp với gội đầu phù hợp để có thể tác dụng lên các bộ phận ngoại quan trên cơ thể của con người . Hair Soft tissue Vessel Soft tissue Bone tissue Hình 2.1. Mô hình da đầu của một người da đầu cho bất kỳ tác động nào đến da đầu của con người, mật độ tóc là một phần bảo vệ đầu Có nhiều định nghĩa về huyệt cũng như nhiều nghiên cứu về mảng này, tuy nhiên chúng em chọn việc nghiên cứu dựa trên những tài liệu của y học cổ truyền Việt Nam là chủ yếu, chính vì vậy những cơ sở lí thuyết về huyệt đạo cũng như xoa bóp có xu hướng theo y học cổ truyền dân tộc. Như đã giới thiệu về định nghĩa xoa bóp bấm huyệt của y học cổ truyền Việt Nam, chúng ta có thể hiểu được phần nào phương thức massage này. Thế nhưng để có thể thực hiện được và áp dụng nó vào robot thì chúng 7
ta cần thêm những kiến thức về huyệt đạo, các động tác thực hiện massage và cả những lợi ích của việc massage đối với người trị liệu. Những điều này chúng em sẽ trình bày trong chương này để có thể tạo ra một nền tảng vững chắc. Từ đây có thể áp dụng vào việc xây dựng thiết kế robot. 2.3. BẤM HUYỆT DỰA VÀO LÝ THUYẾT Y HỌC CỔ TRUYỀN VIỆT NAM Massage là thao tác có hệ thống của các mô mềm của cơ thể, sử dụng các kỹ thuật cụ thể (ví dụ, gõ, nhào, vuốt ve và ma sát) để thư giãn các cơ. Phương pháp bấm huyệt tập trung vào các bản đồ phản xạ của các điểm và khu vực của cơ thể ở bàn chân, bàn tay và đầu bằng các kỹ thuật vi mô độc đáo, như đi bằng ngón tay cái hoặc ngón tay, với mục tiêu tạo ra phản ứng trên khắp cơ thể. Phương pháp bấm huyệt tương tự như châm cứu và bấm huyệt ở chỗ nó đưa ra giả thuyết ảnh hưởng đến năng lượng sống của cơ thể thông qua việc kích thích các điểm trên cơ thể. Tuy nhiên, các huyệt đạo / bấm huyệt thường trùng với các điểm phản xạ được sử dụng trong bấm huyệt. Bấm huyệt là cả hai liệu pháp "phản xạ" ở chỗ chúng hoạt động với các điểm trên một bộ phận của cơ thể để tác động đến các bộ phận khác của cơ thể. Trong khi bấm huyệt sử dụng các phản xạ sắp xếp có trật tự giống như hình dạng của cơ thể người trên bàn chân, bàn tay và tai ngoài, bấm huyệt sử dụng hơn 800 điểm phản xạ được tìm thấy dọc theo các đường năng lượng mỏng gọi là kinh tuyến chạy dọc theo chiều dài của toàn bộ thân hình. Nói tóm lại, các nhà trị liệu Massage làm việc "từ bên ngoài vào", thao túng các nhóm cơ cụ thể hoặc fascia để giải phóng căng thẳng. Các học viên bấm huyệt thấy mình làm việc "từ trong ra ngoài", kích thích hệ thần kinh để giải phóng căng thẳng. Hình 2.2. Scalp Reflexology map from posterior view (left) and Scalp Reflexology map from right side view (right) 8
Về các huyệt đạo hầu như ở mọi nơi trên cơ thể người đều có các huyệt, theo một bài báo được đăng trên tạp chí Science[5] - một tạp chí uy tín cao trong giới khoa học đã nói rõ về hình dạng và kích thước của đầu từ thế kỉ thứ 18, giống người hiện đại, được nghiên cứu của các nhà khoa học khẳng định được đầu của người hiện đại sau quá trình tiến hóa là một hình cầu tròn như hình 2.3 (phải), trong phạm vi của dự án này, chúng tôi chỉ tập trung nghiên cứu và phân tích rõ ràng các điểm trên da đầu của con người (Hình 2.3), vì đây cũng là khu vực nơi robot có thể chạm vào người dùng. Hình 2.3. Các điểm huyệt phân bố trên da đầu người Trước hết chúng ta cần tìm hiểu về khái niệm huyệt đạo. Acupoint hay acupressure có các tên khác nhau: huyệt (acupoint), hội, hội, không, huy, kết, (nghĩa là nhân du huyiêu trong trò chơi của bạn Ở Việt Nam sử dụng: Huy Điều, huyệt, huyệt đạo, du huyêt. Do đó, báo cáo thống nhất cách điều trị bệnh nhân trên khu vực cụ thể gọi là huy huyệt - Phương pháp bấm huyệt và nằm ở vị trí bắt buộc thực hiện cuộc gọi bấm huyệt. Hệ thống huyệt (hình 2.3) tương tự như hệ thống cơ quan cảm thụ của y học hiện đại. Huyệt là nơi thần khí ra vào lưu hành có thể hiểu đó là nơi liên thông cơ thể với ngoại cảnh, nơi cơ thể đáp ứng (xuất), tiếp nhận (nhập), lưu hành (làm việc không ngừng). Y học hiện đại cũng có một tổ chức có chức năng như vậy, đó là hệ thống cơ quan cảm thụ. Các cơ quan này chính là đầu thần kinh tự do, các tiểu thể, các tận cùng có và không có myelin ở chân lông, cụ thể là: Tiếp nhận cảm giác sờ mó, đụng chạm (xúc giác): phân bố ở da, chân lông, đầu ngón tay, chân, lưỡi, núm vú, ở dưới da, lớp sâu của da, bao khớp, dây chằng mang liên cốt (xương), màng xương, cân mạc treo, vỏ bao mạch máu, mô liên kết giữa các 9
tạng. Tiếp nhận cảm giác nóng lạnh: số lượng thụ thể lạnh gấp 3 lần thụ thể nóng. Tiếp nhận cảm giác đau: phân bố ở lớp nông của da, màng xương, thành động mạch mặt khớp, màng não. Ở lướp sâu có ít thụ thể đau hơn. Đáp ứng với cảm giác bản thể (sâu): Đáp ứng với trương lực cơ có phần cảm nhận của suốt thần kinh cơ, đáp ứng với cảm giác ở gân có tiểu thể Golgi. Đáp ứng với thay đổi của tạng phủ: là các tận cùng của phó giao cảm, tận cùng giao cảm sẽ sản xuất các chất hoá học nhằm điều chỉnh hoạt động của các tạng phủ để chúng trở lại trạng thái bình thường. Tuy nhiên vì mỗi điểm huyệt trên đầu người là rất sát nhau và tóc cũng là mộ vấn đề khó khăn để xác định Để có thể xây dựng được vị trí huyệt và phân bố vùng chứa huyệt của mỗi người bệnh, đề tài hướng tìm hiểu cách xác định, vị trí vùng huyệt, chức năng từng huyệt và ý nghĩa của mỗi huyệt về mặt y học. Tất cả đặc điểm của huyệt, khoảng cách và tác dụng huyệt sẽ được trình bày ở phần phụ lục 2.1. Trên cơ sở lý thuyết này, dựa vào những đặc điểm về vị trí của huyệt mà từ đó chúng em xác định tọa độ huyệt và vùng bấm huyệt trên đầu người sao cho phù hợp với chiều dài thốn của mỗi người và phù hợp với triệu chứng bệnh của người đó, từ đó cho ra tọa độ thực, sau đó chuyển thành các tín hiệu gửi cho bộ điều khiển hiểu và điều khiển động cơ theo đúng ý muốn người điều khiển. Massaging the Neck Work up to the Massage the neck Slowly allow the head Move the head back base of the skull to tilt forward without strain or effort. Scalp massage Massage the head Rub the scalp Briskly rub the scalp Stroke your fingers all over with just the through your fingertips of both recipient's hair from 10