ชุดอุปกรณ์ตรวจวัณโรค ชนิด มัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คุโลซีส

Abstract

ชุดอุปกรณ์ตรวจวัณโรค ชนิด มัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คุโลซีส (Mycobacterium tuberculosis) ใช้ เพื่อการตรวจและป้องกันการระบาดของวัณโรคที่เป็นปัญหาสำคัญของประเทศ อาศัยปฏิกิริยาที่เกิดระหว่าง ตัวตรวจจับ (probe) ที่จำเพาะต่อเป้าหมายเกิดขึ้นบนแผ่น ควอทซ์ คริสตัล (quartz crystal) ทำหน้าที่กำเนิด ความถี่ และส่งสัญญาณต่อไปยังวงจรกำเนิดความถี่ โดยสัญญาณความถี่ที่ได้จะถูกส่งต่อไปยังวงจร ประมวลผลหลัก เป็นวงจรรวมประมวลผล ทำหน้าที่ประมวลผลนับวัดความถี่ที่เข้ามาจากวงจรกำเนิดความถี่ แล้วจับเวลาเพื่อหาค่าความถี่ที่แท้จริงของสัญญาณที่ได้ แล้วส่งค่าที่วิเคราะห์แล้วไปแสดงผลยังจอแสดงผล (LCD) แสดงผลความถี่ที่วัดได้เป็นแบบตัวเลขดิจิตอลและส่งไปยังคอมพิวเตอร์ผ่านวงจรเชื่อมต่อแบบพอร์ต ส่งสัญญาณออกมาทางจอแสดงผล ซึ่งสัญญาณที่ได้แสดงผลออกมาเป็นกราฟเส้น กรณีไม่เป็นวัณโรค กราฟ สัญญาณความถี่จะแสดงเป็นเส้นตรง แต่กรณีเป็นวัณโรค กราฟสัญญาณความถี่จะแสดงเป็นเส้นโค้งลดลง อุปกรณ์ชุดตรวจวัณโรค ชนิด มัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คุโลซีส ตามการประดิษฐ์นี้ (รูปที่ 1 และ 2) ประกอบด้วย 2 ส่วน คือ 1)ควอทซ์ คริสตัล(quartz crystal)สำหรับตรวจวัดเชื้อวัณโรค และ 2)อุปกรณ์ใน การประมวลผลการตรวจ โดยอุปกรณ์ดังกล่าวใช้กับแรงดันไฟฟ้าขนาด 12 VAC/DC หลักการทำงานของอุปกรณ์ชุดตรวจวัณโรค ชนิด มัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คุโลซีส เริ่มต้นจากเมื่อป้อน ไฟ 9-12 โวลต์ เข้าวงจรไดโอด D11 จะทำหน้าที่ป้องกันการป้อนไฟกลับขั้ว และ C29 ทำให้ไฟเรียบนิ่งขึ้น จากนั้นเชื่อมต่อวงจรเรากูเรเตอร์ประด้วย U4,C102 ทำหน้าที่รักษาระดับแรงดันไฟฟ้าในวงจรให้คงที่ใน ระดับ 5โวลต์ เพื่อเลี้ยงวงจร ส่วนไมโครคอนโทรลเลอร์ U1, C80 และ C91 ต่อไว้เพื่อลดสัญญาณรบกวนความถี่สูงจากไฟเลี้ยงใน วงจร U5 เป็นไอซี ทำหน้าที่แปลงการสื่อสารแบบอนุกรมจากไมโครคอนโทรลเลอร์เป็น USB เพื่อสื่อสารกับ คอมพิวเตอร์โดยผ่าน USB port ISO1 และ ISO2 เป็น opto isolator ใช้หลักการเชื่อมต่อทางแสง ทำหน้าที่แยกกราวด์(isolate ground)ระหว่างวงจรวัดกับคอมพิวเตอร์ เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนที่ปะปนมากับกราวด์ของ ตอมพิวเตอร์ ไมโครคอมโทรลเลอร์ เมื่อได้รับไฟเลี้ยงจะทำงานตามโปรแกรมที่เขียนอยู่ภายใน หน้าที่หลักคือ ทำการ รับการกดปุ่ม input ต่างๆ, interface กับ คอมพิวเตอร์ ผ่าน U5 และนับความถี่ที่เข้ามาในช่วงระยะเวลาหนึ่งๆ เพื่อคำนวณหาความถี่ input ด้วยสมการ (สูตรเคมี) F=ความถี่ n=จำนวนรูปคลื่นสัญญาณที่นับได้ในช่วงเวลา t t=ช่วงเวลาในการนับความถี่ ความถี่ที่เข้ามาอาจสูงกว่าความเร็วของไมโครคอมโทรลเลอร์ที่จะรับได้ จึงออกแบบภาคแรกเป็นวงจร หารความถี่ โดยใช้ IC U3 และใช้ฐานเวลาในการวัดที่ 10 วินาที ซึ่งจะทำให้สามารถวัดความถี่ได้สูงถึง 30 MHz โดยมีความละเอียดในการวัดถึง 1 Hz เมื่อทำการวัดและคำนวณหาความถี่ด้านเข้าแล้ว คำสั่งจะแสดงผลออกจอ LCD และส่งไปที่ คอมพิวเตอร์ต่อไป ชุดอุปกรณ์ตรวจดังกล่าว ใช้กับ quartz crystals ความถี่ประมาณ 12 MHz, เส้นผ่าศูนย์กลาง 8 มิลลิเมตร, เส้นผ่าศูนย์กลางทอง 4 มิลลิเมตรและความหนา 0.2 มิลลิเมตร ทำหน้าที่เป็นโพรบ สำหรับตรวจ วัณโรค ชนิด มัยโคแบคทีเรียม ทูเบอร์คุโลซีส ชุดอุปกรณ์ตรวจดังกล่าว ประกอบด้วยส่วนสำคัญ คือ quartz crystal สำหรับตรวจวัด, ไอซี oscilator ทำให้เกิดการสั่น, ไมโครคอนโทลเลอร์ ทำหน้าประมวลผล การใช้งานของเครื่องมือวัด ใช้แรงดันไฟฟ้า กระแสตรง 12V, ช่องสำหรับเสียบ quartz สำหรับตรวจวัด, ปุ่ม Run 1 ครั้ง สำหรับอ่านค่า บนจอ LCD ส่วน ปุ่ม Run ต่อเนื่อง ประมวลผลโดยผ่าน USB port ไปยัง Computer