Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật cơ khí: Thiết kế, chế tạo thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ HẤP TIỆT TRÙNG, KHỬ KHUẨN - Phương pháp thực hiện bao gồm nghiên cứu các tiêu chuẩn thiết kế được ban hành của bộ y tế Việt Nam, các tiêu chuẩn cơ khí và tính

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

GVHD: TS ĐẶNG QUANG KHOA SVTH: LÊ ANH TUẤN

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ

HẤP TIỆT TRÙNG, KHỬ KHUẨN

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài: “Thiết kế, chế tạo thiết bị hấp tiệt trùng,

khử khuẩn”

Giảng viên hướng dẫn: TS ĐẶNG QUANG KHOA

Sinh viên thực hiện: LÊ ANH TUẤN

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài: “Thiết kế, chế tạo thiết bị hấp tiệt trùng,

khử khuẩn”

Giảng viên hướng dẫn: TS ĐẶNG QUANG KHOA

Sinh viên thực hiện: LÊ ANH TUẤN

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Học kỳ II/ năm học 2023-2024 Giảng viên hướng dẫn: TS Đặng Quang Khoa

Sinh viên thực hiện:

1 Lê Anh Tuấn MSSV: 20144485 Điện thoại: 0972924033

1 Mã số đề tài: Ckm - 09

Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Các tiêu chuẩn về y tế liên quan đến thiết bị hấp tiệt trùng

- Các nghiên cứu và bài báo khoa học liên quan đến hấp tiệt trùng, khử khuẩn

- Thiết bị hấp tiệt trùng có dung tích 220L

- Tự động hoạt động theo chu trình, thông số đã cài đặt và có màn hình để giám sát các thông

số hoạt động của các bộ phận trong thiết bị

- Trang bị các cảm biến, đảm bảo an toàn trong trường hợp xảy ra sự cố

- Kích thước tổng thể của máy: 1270 x 1050 x 1670 (mm) (Dài x Rộng x Cao)

3 Nội dung chính của đồ án:

- Nghiên cứu về công nghệ và phương pháp hấp tiệt trùng

- Nghiên cứu về vật liệu phù hợp bảo đảm tính an toàn và khả năng tiệt trùng của thiết bị

- Nghiên cứu thiết bị đo lường, kiểm soát và đo lường quá trình hấp tiệt trùng

- Tiến hành viết báo cáo, thuyết minh

4 Các sản phẩm dự kiến

- Thiết bị hấp tiệt trùng đã được thiết kế hoàn chỉnh

- Các chi tiết được gia công và lắp ráp ra thành phẩm

5 Ngày giao đồ án:

6 Ngày nộp đồ án:

 Được phép bảo vệ:………

TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

- Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn

- GVHD: TS Đặng Quang Khoa

- Họ tên sinh viên: Lê Anh Tuấn

- MSSV: 20144485 Lớp: 201442C

- Địa chỉ sinh viên: Phường Trung Mỹ Tây, Quận 12, Tp Hồ Chí Minh

- Số điện thoại liên lạc: 0972924033

- Email: 20144485@student.hcmute.edu.vn

- Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN):

- Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do

chính tôi nghiên cứu và thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Em xin chân thành cảm ơn TS Đặng Quang Khoa đã là nguồn động viên quan trọng,

hỗ trợ tận tình và chia sẻ kiến thức sâu rộng trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp của

em Sự tận tâm của thầy không chỉ giúp em hoàn thiện công việc đúng thời hạn, đạt được kết quả như mong muốn mà còn truyền đạt niềm đam mê và sự nhiệt huyết Với sự hướng dẫn chân thành và sự quan tâm không ngừng, em đã tạo nên một hành trình học thuật, nghiên cứu

và đạt được một kết quả trọn vẹn và khó quên Em rất may mắn và biết ơn vì đã có thầy là người hướng dẫn và đồng hành cùng với em trong chặng đường cuối cùng về đích vừa qua Kính chúc thầy luôn mạnh khỏe và truyền được nhiều năng lượng, kiến thức cho lớp trẻ tương lai

Bên cạnh đó, em xin gửi lời tri ân sâu sắc đến quý Công ty cổ phần công nghệ Thương Doanh vì sự hỗ trợ đặc biệt mà em đã nhận được trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình Sự đóng góp của quý công ty không chỉ tạo điều kiện thuận lợi về tài chính mà còn

mở rộng đến nhiều mặt khác nhau Xin cảm ơn quý công ty đã đồng hành cùng em trong quá trình nghiên cứu và triển khai đồ án cuối cùng trong thời gian vừa qua Sự tận tâm và chia sẻ kinh nghiệm quý báu từ đội ngũ chuyên gia của quý công ty đã giúp em vượt qua những thách thức và phát triển kiến thức chuyên sâu, phá bỏ những giới hạn của mình Em biết ơn vì quý công ty đã tạo điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành đồ án một cách xuất sắc nhất Hy vọng mối quan hệ hợp tác này sẽ tiếp tục phát triển và làm nền tảng cho những cơ hội tương lai

Sau cùng, em muốn dành lời cảm ơn, những lời yêu thương đến gia đình vì đã là chỗ dựa tinh thần và luôn tiếp thêm sức mạnh, động lực để em cố gắng mỗi ngày và hoàn thiện

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ HẤP TIỆT TRÙNG, KHỬ KHUẨN

- Phương pháp thực hiện bao gồm nghiên cứu các tiêu chuẩn thiết kế được ban hành của bộ y tế Việt Nam, các tiêu chuẩn cơ khí và tính toán các thông số kỹ thuật như nhiệt độ,

áp suất…Công cụ được sử dụng trong đồ án bao gồm phần mềm Autocad, Inventor) để thiết

kế và mô phỏng thiết bị Cùng với các phần cứng như cảm biến nhiệt độ, áp suất và vi xử lý được tích hợp để điều khiển quy trình hoạt động của thiết bị

- Tính thực tế của đồ án này có thể được áp dụng ngay vào các phòng khám và bệnh viện Định hướng phát triển mở rộng của đồ án trong tương lai bao gồm việc thay đổi thiết kế giao diện bên ngoài, bổ sung các tính năng an toàn và dễ sử dụng hơn như hệ thống cảnh báo

tự động và bảng điều khiển cảm ứng

- Thông qua đồ án này, tôi đã đạt được nhiều kiến thức và kỹ năng quan trọng như thiết

kế và mô phỏng cơ khí, cũng như kỹ năng quản lý dự án và làm việc nhóm Đồ án không chỉ

là một sản phẩm kỹ thuật mà còn là một bước tiến lớn trong sự nghiệp học tập và phát triển bản thân của tôi

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ viii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

1.2.1 Ý nghĩa khoa học: 2

1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 3

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 4

1.5 Phương pháp nghiên cứu 4

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận 4

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 5

1.6 Kết cấu của ĐATN 5

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 7

2.1 Giới thiệu 7

2.1.1 Khảo sát và nghiên cứu các thiết bị tiệt trùng đang được sử dụng để tiệt trùng tại các bệnh viện, cơ sở y tế, giới thiệu các loại máy tiệt trùng 7

2.1.2 Khảo sát và nghiên cứu các đối tượng cần được tiệt trùng 9

2.1.3 Định nghĩa về tiệt trùng và làm rõ mục đích của việc tiệt trùng 10

2.1.4 Các phương pháp và thiết bị tiệt trùng, khử khuẩn truyền thống và hiện đại 11

2.1.5 Ưu, nhược điểm của từng phương pháp: 15

2.1.6 Nguyên lý hoạt động của thiết bị hấp tiệt trùng bằng phương pháp hơi nước bão hòa 18

2.3.1 Các nghiên cứu ngoài nước: 20

2.3.2 Các nghiên cứu trong nước: 22

2.4 Tồn tại và phương hướng giải quyết: 23

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 25

3.1 Đánh giá về mức độ tin cậy của thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn 25

3.1.1 Kiểm tra vi sinh vật bằng chỉ thị sinh học (Bilogical Indicator) 25

3.1.2 Quy trình kiểm tra bằng chỉ thị sinh học 25

3.1.3 Kiểm tra vi sinh vật bằng chỉ thị hóa học (Chemical Indicator) 26

3.2 Lý thuyết về tạo ra hơi nước trong thiết bị hấp tiệt trùng 27

3.2.1 Công thức tính nhiệt lượng cần thiết 28

3.2.2 Kiểm soát nhiệt độ và áp suất 28

3.3 Lý thuyết về tính toán phương án bão ôn buồng cách nhiệt 29

3.3.1 Hệ số dẫn nhiệt 29

3.3.2 Độ dày của lớp cách nhiệt 29

3.3.3 Kiểm soát nhiệt độ 29

3.4 Đặc tính vật liệu chế tạo thiết bị hấp tiệt trùng 29

3.5 Cơ sở lý thuyết về tính toán thân buồng hấp 31

3.6 Cơ sở lý thuyết về tính toán đáy buồng hấp 33

3.7 Lựa chọn vật liệu cách nhiệt, bão ôn buồng hấp 33

CHƯƠNG 4 PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ THIẾT BỊ 36

4.1 Yêu cầu đề tài: 36

4.2 Phương hướng thiết kế: 36

4.3 Phương án thiết kế 37

4.3.1 Các phương án thiết kế cho giai đoạn trước tiệt trùng 37

4.3.2 Các phương án thiết kế cho giai đoạn tiệt trùng 40

4.5 Quy trình thực hiện các công việc 45

4.6 Thiết kế 3D hoàn chỉnh 46

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 47

5.1 Tính toán cân bằng nhiệt lượng 47

5.1.1 Thời gian tiệt trùng cho đồ dùng/dụng cụ y tế 47

5.1.2 Giai đoạn gia nhiệt: 47

5.1.3 Giai đoạn giữ nhiệt: 50

5.1.4 Lưu lượng 51

5.2 Tính toán và thiết kế buồng hấp và đáy buồng hấp tiệt trùng 53

5.3 Tính toán và chọn máy bơm chân không 56

5.4 Tính toán thiết kế khung thiết bị hấp 57

5.5 Chọn bẫy nước 59

5.6 Tính toán và chọn cảm biến đo nhiệt độ 59

5.7 Lựa chọn các linh kiện trong thiết kế 61

CHƯƠNG 6 CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ 64

6.1 Xác định yêu cầu chung trong kỹ thuật cho hệ cơ khí 64

6.2 Chi tiết các bộ phận của máy 64

6.3 Phương pháp kiểm thử sản phẩm sau tiệt trùng 66

6.4 Kết quả thử nghiệm, đánh giá hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị 67

6.5 Đề xuất cải tiến dựa trên kết quả đánh giá 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1

Bảng 2.1: Ưu, nhược điểm của các phương pháp tiệt trùng 15

Bảng 5.1: Thông số đầu vào của cảm biến đo nhiệt độ 59

Bảng 5.2: Thông số kỹ thuật cảm biến PT100 60

Bảng 5.3: Linh kiện trong thiết kế 61

Hình 2.2: Thiết bị hấp tiệt trùng 8

Hình 2.3: Thiết bị hấp tiệt trùng ASP 8

Hình 2.4: Khu vực tiệt trùng dụng cụ và khoa kiểm soát nhiễm khuẩn 9

Hình 2.5: Các dụng cụ phẫu thuật cần tiệt trùng 9

Hình 2.6: Filter lọc và ống thở 10

Hình 2.7: Kim tiêm 10

Hình 2.8: Thiết bị hấp tiệt trùng bằng hơi nước bão hòa 12

Hình 2.9: Thời gian tiệt trùng ứng với nhiệt độ tiệt trùng 13

Hình 2.10: Máy tiệt trùng bằng nhiệt khô 13

Hình 2.11: Thiết bị tiệt trùng bằng khí EO 14

Hình 2.12: Thiết bị tiệt trùng bằng Plasma 15

Hình 2.13: Kết cấu hệ thống thiết bị hấp tiệt trùng 19

Hình 2.14: Bảng so sánh kết quả tiệt trùng của các phương pháp hiện có 21

Hình 2.15: Robot khử khuẩn tự động 23

Hình 2.16: Hình 2.16 : Thiết bị đang chiếu tia UV vào nước 23

Hình 3.1: Đặt chỉ thị sinh học trước khi bắt đầu tiệt trùng 25

Hình 3.2: Kết quả chỉ thị sinh học thành công sau chu trình tiệt trùng 26

Hình 3.3: Chỉ thị hóa học trước quá trình tiệt trùng 27

Hình 3.4: Chỉ thị hóa học sau quá trình tiệt trùng 27

Hình 3.5: Thành phần hóa học và tính chất cơ học của thép 316L 31

Hình 3.6: Chiều dày thân hình trụ 31

Hình 3.7: Bông thủy tinh cách nhiệt 34

Hình 3.8: Bông khoáng 34

Hình 3.9: Vật liệu cách nhiệt Polyurethane Foam 34

Hình 4.1: Phương pháp loại bỏ không khí bằng phương pháp trọng lực 37

Hình 4.4: Biểu đồ thể hiện thời gian và áp suất của 2 phương pháp loại bỏ không khí 39

Hình 4.5: Mô tả bình sinh hơi (nồi hơi) gia nhiệt từ thanh đốt 41

Hình 4.6: Mô tả bình sinh hơi (nồi hơi) gia nhiệt bằng củi 42

Hình 4.7: Nguyên lý hoạt đông của phương pháp sấy chân không 43

Hình 4.8: Sơ đồ khối hoạt động của thiết bị hấp tiệt trùng 45

Hình 4.9: Thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn 46

Hình 4.10: Thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn 46

Hình 4.11: Thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn 46

Hình 5.1: Đồ thị hệ số quá trình hút chân không 57

Hình 5.2: Thép hộp 60x30x1.5 57

Hình 5.3: Kết cấu và hình dáng khung thiết bị hấp 58

Hình 5.4: Khối lượng, diện tích và thể tích khung 58

Hình 5.5: Cấu tạo của bẫy nước 59

Hình 6.1: Ruột buồng hấp 64

Hình 6.2: Các chi tiết của cửa buồng hấp 65

Hình 6.3: Các bộ phận của bẫy nước 65

Hình 6.4: Khoan lỗ đáy buồng hấp 66

Hình 6.5: Đi đường ống trong máy 66

Hình 6.6: Chỉ thị hóa học kiểm soát nhiễm khuẩn 67

Hình 6.7: Kết quả mẫu thử độ thâm nhập của hơi nước 67

Hình 6.8: Thiết bị sau khi thiết kế hoàn chỉnh 68

Hình 6.9: Màn hình hiển thị 68

ĐATN: Đồ Án Tốt Nghiệp

PLC: Programmable Logic Controller

3D: 3 – Dimention

EO: Ethylene Oxide

VHP: Vaporized Hydrogen Peroxide

HPGP: Hydrogen Peroxide Gas Plasma

PCD: Process Challenge Device

ISO: International Organization for Standardization

PT: Platinium

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Dịch bệnh COVID – 19 cũng như các bệnh truyền nhiễm khác cho ta thấy rằng, với sự phát triển chóng mặt của các chủng loại virus mới đã gây ra rất nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe

và tính mạng con người Trong đó, một trong những đặc điểm chung chính là sự truyền nhiễm bắt nguồn từ những dụng cụ, đồ dùng và nhiều hình thức xâm nhập của các loại vi sinh vật,

vi khuẩn khác nhau, xuất hiện nhiều nhất tại bệnh viện Vấn đề về sự truyền nhiễm vẫn là một trong những bài toán khó của y tế, khi mà tỉ lệ nhiễm khuẩn ghi nhận được tại các bệnh viện

chiếm tỉ lệ từ 3,5 – 10% số người nhập viện [14]

Theo khảo sát, những nguyên nhân dẫn đến việc truyền nhiễm trên xuất phát từ việc các cơ sở y tế chưa thực sự kiểm soát nhiễm khuẩn tốt, chưa có đủ kiến thức, kinh nghiệm trong việc xử lý và phân loại các dụng cụ y tế Phương pháp vệ sinh và lưu trữ chưa hợp lý, chưa đảm bảo vệ sinh và thiếu những trang thiết bị, phương pháp chuyên dụng để kiểm soát được sự nhiễm khuẩn Các trường hợp thất bại trong những ca phẫu thuật có nguyên nhân bắt nguồn từ sự nhiễm khuẩn, khi mà dụng cụ y tế không được vệ sinh hoàn toàn đạt chất lượng hoặc vệ sinh không đúng cách, điều đó dẫn đến những tai họa khó lường tăng nguy cơ tử vong bởi những vi khuẩn, vi sinh vật còn sót lại trên đồ dùng, dụng cụ y tế

Trong lĩnh vực nghiên cứu này, rất cần thiết có một thiết bị có thể tiệt trùng, khử khuẩn các loại đồ dùng, dụng cụ y tế, đảm bảo tiêu diệt được các vi khuẩn, vi sinh vật và các tác nhân gây bệnh Các phương pháp truyền thống bằng cách sử dụng các chất hóa học để loại

bỏ vi khuẩn trước đây có thể không còn phù hợp và một phần gây hại đến sức khỏe của con người, gây ô nhiễm môi trường Do đó, đề tài thiết kế, chế tạo thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn bằng phương pháp sử dụng hơi nước bão hòa hứa hẹn sẽ là một phương pháp khử khuẩn hiệu quả, an toàn, tiệt trùng của ngành y tế Hơn hết, việc kiểm soát và ngăn ngừa nhiễm khuẩn đóng vai trò then chốt trong y tế, thế nên thiết bị hấp tiệt trùng bằng hơi nước bão hòa (autoclave) là công cụ quan trọng để đảm bảo môi trường vô khuẩn, giảm thiểu nguy

cơ lây nhiễm và đảm bảo chất lượng sản phẩm

Thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn có thể nâng cao hiệu quả tiệt trùng, tiêu diệt được các loại vi khuẩn, vi sinh vật,…với các dụng cụ có hình dạng phức tạp và bề mặt khó tiếp cận

Là sản phẩm an toàn và thân thiện với môi trường với các tính năng an toàn và đảm bảo vận hành ổn định Tiết kiệm được chi phí và thời gian, nâng cao năng suất và hiệu quả tiệt trùng

so với các phương pháp truyền thống Là sản phẩm được chế tạo với hiệu suất và độ bền cao, tích hợp các tính năng an toàn, tự động với giao diện người dùng thân thiện Sản phẩm được chế tạo trong nước nên dễ dàng và thuận tiện trong việc bảo trì, sửa chữa Có thể thiết kế, tùy chỉnh theo yêu cầu cụ thể của khách hàng với giá thành cạnh tranh hơn so với các sản phẩm khác Với tất cả những ưu điểm vượt trội và sự cấp thiết trong lĩnh vực y tế thì đề tài thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn không chỉ là đáp ứng nhu cầu hiện tại mà còn góp phần nâng cao chất lượng y tế của Việt Nam hiện nay

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.2.1 Ý nghĩa khoa học:

Việc nghiên cứu và phát triển đề tài này mang lại nhiều ý nghĩa và đóng góp quan trọng trong ngành y tế, góp phần giảm thiểu tỉ lệ nhiễm khuẩn và nguy cơ tử vong của con người thông qua các nghiên cứu khoa học về khả năng tiêu diệt vi khuẩn và vi sinh vật

Cung cấp cơ sở về việc sử dụng các nguyên lý khoa học và công nghệ hiện đại vào việc giải quyết vấn đề nhiễm khuẩn thực tế đang hiện hữu tại bênh viện

1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn sẽ được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế, mang lại hiệu suất cao và năng suất tiệt trùng được nhiều sản phẩm, dụng cụ trong bệnh viện

Mang lại giải pháp mới an toàn và thân thiện với môi trường, góp phần dựng xây đất nước xanh, sạch, đẹp Bảo vệ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường khi hạn chế việc dùng hóa chất để khử khuẩn như phương pháp tiệt trùng truyền thống

Tiết kiệm được nhiều thời gian và sức người trong việc tiệt trùng và khử khuẩn y tế Đạt hiệu quả, năng suất tiệt trùng cao hơn, giảm thiểu tỉ lệ tái nhiễm và tử vong thông qua dụng cụ

Thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn được chế tạo với hiệu suất và độ bền cao, tích hợp các tính năng an toàn, tự động và có giao diện người dùng thân thiện Sản phẩm được sản xuất trong nước, do đó, việc bảo trì và sửa chữa trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn Thiết bị

có thể được thiết kế và tùy chỉnh theo yêu cầu cụ thể của khách hàng, đồng thời có giá thành cạnh tranh hơn so với các sản phẩm khác

Bên cạnh đó, đề tài cũng giúp gia tăng về lợi ích kinh tế, mang lại nhiều giá trị thương mại, đặc biệt là trong lĩnh vực y tế Hiện đại hóa quy trình và để đáp ứng với nhu cầu sử dụng

ở nhiều bệnh viện tại nước ta

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Ứng dụng công nghệ hiện đại và thay thế các phương pháp tiệt trùng, khử khuẩn truyền thống Mang lại giá trị cho người sử dụng, giảm thiểu tỉ lệ nhiễm khuẩn và giảm nguy cơ tử vong xuất phát từ dụng cụ y tế

Tiết kiệm được nhiều chi phí và đảm bảo vệ sinh, bảo vệ môi trường, tăng năng suất

và hiệu quả tiệt trùng là ưu tiên hàng đầu và cũng là mục tiêu chính trong việc nghiên cứu đề tài

Phát triển và tạo ra một thiết bị có khả năng tiệt trùng, khử khuẩn với hầu hết các đồ dùng, vật dụng trong y tế, đảm bảo thiết bị có thể khử trùng và tiếp xúc trực tiếp được với mọi bề mặt của dụng cụ/đồ dùng cần được tiệt trùng

Đánh giá và kiểm tra hiệu quả tiệt trùng của thiết bị đối với mọi loại vi khuẩn, vi sinh vật gây hại trong quá trình sử dụng

Mang lại giá trị thiết thực cho người sử dụng bằng cách tiết kiệm chi phí, bảo vệ môi trường, và nâng cao năng suất và hiệu quả tiệt trùng Thiết kế và chế tạo trong nước nên thuận tiện trong việc bảo trì, sửa chữa Có thể thiết kế, tùy chỉnh theo yêu cầu cụ thể của khách hàng với giá thành cạnh tranh hơn so với các sản phẩm khác Điều này đáp ứng nhu cầu cấp thiết của ngành y tế Việt Nam hiện nay

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

Các thiết bị, dụng cụ nhằm phục vụ cho công tác tiệt trùng, khử khuẩn hiện đã và đang được sử dụng và các phương pháp để diệt khuẩn đã được sử dụng từ trước cho đến nay ở các môi trường cần tiệt trùng và khử khuẩn

Những nghiên cứu và các thí nghiệm về tiêu diệt vi khuẩn, vi sinh vật, các kết quả đạt được ở các thí nghiệm và đồ dùng được sử dụng ở các phòng phẫu thuật hoặc phòng thí nghiệm

Đối tượng hướng đến của đề tài là các bệnh viện, các khoa, bộ phận ở các cơ sở y tế

và đặc biệt hướng đến là khoa kiếm soát nhiễm khuẩn tại các cơ sở y tế và các bệnh viện tại

nước ta để tìm hiểu những kỹ thuật và cách thức phân loại ở các khâu của dụng cụ từ trước, trong và sau khi sử dụng

Các nguyên lí hoạt động của các loại máy dùng trong tiệt trùng, khử khuẩn và những trang thiết bị cần dùng trong việc thiết kế và chế tạo thiết bị Các kỹ thuật và phương pháp gia công, những tiêu chuẩn thiết kế cần tuân theo trong kỹ thuật, một số yêu cầu đặc biệt cần tuân thủ của bộ y tế và những lưu ý khi thiết kế

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này, thiết bị sẽ được nghiên cứu và tiệt trùng đối với những sản phẩm cần được xử lý trước khi sử dụng trong lĩnh vực y tế, có khả năng chịu được nhiệt độ cao từ 134℃ trở xuống Ví dụ: dụng cụ phẫu thuật bằng inox như dao, kéo, các dụng cụ y tế, dụng cụ vật tư dùng cho thí nghiệm, xét nghiệm,…với dung tích chứa là 220 lít

Hệ thống điều khiển thiết bị sẽ được tự động hóa bằng vi xử lý, trong đó vi xử lý sẽ đóng vai trò trong hệ thống điều khiển, hỗ trợ giám sát thời gian, nhiệt độ và áp suất tại các

vị trí khác nhau để đảm bảo quá trình tiệt trùng diễn ra hoàn toàn tự động

Phương pháp gia nhiệt, tạo ra hơi nước bão hòa để tiệt trùng trong thiết bị sẽ được dùng và chế tạo từ bình sinh hơi (nồi hơi) theo tiêu chuẩn Việt Nam Sau đó, giai đoạn làm khô dụng cụ, sản phẩm sau tiệt trùng, sẽ được sử dụng bằng phương pháp sấy chân không

Nhiệt độ nghiên cứu và thử nghiệm dùng trên thiết bị sẽ được giới hạn từ 105℃ cho

đến 134℃ [01] Cùng với đó thì áp suất tiệt trùng sẽ thử nghiệm và sử dụng trong khoảng từ

0,5 kg/cm2 – 2,3 kg/cm2

Phạm vi của đề tài được giới hạn trong lĩnh vực y tế, với mục tiêu tạo ra một thiết bị

có thể áp dụng rộng rãi tại các cơ sở y tế như bệnh viện, phòng khám, trung tâm y tế Điều này giúp đảm bảo rằng sản phẩm được phát triển có thể đáp ứng nhu cầu thực tế và đem lại lợi ích lớn cho ngành y tế và xã hội

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận

Để thực hiện nghiên cứu này, việc áp dụng và sử dụng các phương pháp nghiên cứu, phân tích các kết quả của nhiều thử nghiệm trước đó là một điều không thể thiếu, kết hợp với việc vận dụng lý thuyết thực tiễn làm nền tảng để đạt được những mục tiêu đề ra Từ những kết quả nghiên cứu và sản phẩm tiệt trùng, khử khuẩn đã có trên thị trường làm cơ sở đổi mới

và phát triển ra một sản phẩm hoàn thiện hơn, với kỹ thuật sản xuất, vật liệu và công nghệ có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng

Dựa trên những kiến thức đã có, vận dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết bằng cách đặt ra những giả thuyết, các ý tưởng về việc thực hiện đề tài, sử dụng những kiến thức, công thức đã có để tính toán và thử nghiệm về sản phẩm cần chế tạo

Phương pháp thực nghiệm giúp chúng ta tiến hành khảo sát và vận hành các phép thử của các thiết kế để chọn ra được phương án tối ưu và phù hợp nhất cho việc chế tạo và vận hành thiết bị Việc thực nghiệm sẽ giúp chúng ta kiểm chứng được các kết quả giả thuyết đặt

ra và kết quả khảo sát có đi đúng hướng theo mục đích chế tạo hay không, từ đó điều chỉnh hướng phát triển tiếp theo

Phương pháp phân tích kết quả: sử dụng các công cụ sẵn có, thống kê và phân tích các kết quả từ việc thử nghiệm và chế tạo Kết hợp với các phương pháp bên trên để có thể hướng đến kết quả, mục tiêu cần đạt được ở sản phẩm thiết kế

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết từ những nghiên cứu sâu rộng của các công trình khoa học, các bài báo, tài liệu, thông tin đáng tin cậy từ các nguồn có uy tín để hiểu rõ về ý nghĩa và mục đích của tiệt trùng, khử khuẩn

Phương pháp thực nghiệm: tiến hành thiết kế, vận dụng những tìm hiểu về tiệt trùng

từ các nguồn tham khảo để chế tạo và vận hành thử Kết hợp với các công cụ thiết kế 3D để phác thảo và phát triển thiết bị Sau khi hoàn tất thiết kế, sử dụng các công cụ hỗ trợ để mô phỏng quá trình hoạt động và kiểm tra các tính năng, trình tự vận hành của thiết bị Nếu phát hiện lỗi hoặc sự cố thì dễ dàng chỉnh sửa và thay đổi

Phương pháp đánh giá: sử dụng các sản phẩm hỗ trợ được dùng với mục đích để thử nghiệm và kiểm tra kết quả của thiết bị sau vận hành về khả năng tiêu diệt các loại vi khuẩn,

vi sinh vật Tiến hành các đo lường để đánh giá về mức độ an toàn, độ tin cậy của thiết bị trong thực tế

1.6 Kết cấu của ĐATN

Chương 1: Giới thiệu làm rõ về tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh xã hội hiện

nay Trình bày về lí do, tính ứng dụng, mục tiêu khi thực hiện nghiên cứu Sơ lược về cách

thức thực hiện đề tài, phương pháp nghiên cứu và cách vận dụng vào đúng mục đích để đạt

được kết quả mà đề tài hướng đến trong phạm vi giới hạn đã được xác định

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài tìm hiểu về sự phát triển của phương pháp tiệt

trùng bằng hơi nước, các thiết bị đang được sử dụng tại các cơ sở y tế, bệnh viện, Phác thảo đôi nét về những yếu tố ảnh hưởng đến tiệt trùng, khử khuẩn và những kết quả thí nghiệm nghiên cứu trong và ngoài nước Phân tích ưu, nhược điểm của các phương pháp có trên thị trường Sau cùng là nội dung về kết cấu hệ thống máy, xác định những vấn đề còn tồn đọng

và phương hướng giải quyết của đề tài

Chương 3: Cơ sở lý thuyết sẽ trình bày những lý thuyết để giải quyết vấn đề, tóm tắt lại các kiến thức và công thức sử dụng để tính toán, nghiên cứu

Chương 4: Phương hướng và các giải pháp về thiết bị giới thiệu đôi nét về doanh nghiệp

nhận hỗ trợ đề tài và những yêu cầu đặt ra Xác định phương hướng thiết kế và phân tích được từng ưu, nhược điểm của phương án thiết kế, sau đó đưa ra lựa chọn tốt nhất để thưc hiện Cuối cùng là thể hiện chi tiết một sơ đồ tổng quan về hoạt động của thiết bị và qui trình thực

hiện các công việc

Chương 5: Tính toán và thiết kế vận dụng các công thức, kiến thức để tính toán từng phần

của thiết bị thông qua cơ sở lý thuyết đã được giới thiệu trước đó Dựa trên những tính toán

và yêu cầu cần đạt ở mỗi thiết bị, linh kiện, chương 5 sẽ trình bày chi tiết, rõ ràng về từng bộ

phận được lựa chọn để sử dụng từ những thông tin đã tìm hiểu và tính toán

Chương 6: Chế tạo thử nghiệm – đánh giá sẽ là bước cuối cùng trong công trình nghiên

cứu của đề tài Thiết bị sau khi đã được lưa chọn những phương án tối ưu và tính toán, thiết

kế 3D hoàn chỉnh, sẽ tiến hành chế tạo và thử nghiệm các tính năng, kiểm tra các mục tiêu đã

đề ra trước đó Cuối cùng là các phương pháp được dùng để đánh giá độ tin cậy, độ an toàn

trước khi sử dụng thiết bị

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

2.1 Giới thiệu

2.1.1 Khảo sát và nghiên cứu các thiết bị tiệt trùng đang được sử dụng để tiệt trùng tại các bệnh viện, cơ sở y tế, giới thiệu các loại máy tiệt trùng

Khảo sát thực tế được thực hiện tại khoa xét nghiệm bệnh viện 74 trung ương, đây là

nơi mà thiết bị hấp tiệt trùng (hình 2.1) đang được sử dụng để loại bỏ các loại vi khuẩn, vi

sinh vật bám trên các dụng cụ/đồ dùng

Hình 2.1: Thiết bị hấp tiệt trùng TOMY

Thiết bị hấp tiệt trùng TOMY (hình 2.1) hiện đang được sử dụng tại bệnh viện 74

trung ương tại phòng khử trùng bên trong khoa xét nghiệm Với ưu điểm nhỏ gọn, dễ dàng vận chuyển, thiết bị hấp tiệt trùng TOMY còn mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng Tuy nhiên, nhược điểm của máy theo đánh giá của các y, bác sĩ tại bệnh viện thì máy có dung tích khá hạn chế và thời gian tiệt trùng diễn ra với thời gian dài Chi phí bảo trì tốn kém, cần phải kiểm tra và bảo dưỡng thường xuyên để đảm bảo hiệu quả và độ an toàn khi sử dụng

Hình 2.2: Thiết bị hấp tiệt trùng

Tiếp theo cũng là một thiết bị hấp tiệt trùng (hình 2.2) được sử dụng tại bệnh viện 74

trung ương Thiết bị này được sử dụng tại phòng tiệt trùng dụng cụ của khoa kiểm soát nhiễm khuẩn Đối tượng hấp tiệt trùng là các đồ dùng như filter lọc ống thở, bơm tiêm nhựa,…Thiết

bị với ưu điểm nhỏ gọn và hấp được nhiều đồ hơn so với thiết bị trên, tuy nhiên, thiết kế của thiết bị chưa bắt mắt, chưa gọn gàng và không tạo được sự tiện lợi cho người dùng, khó khăn cho người sử dụng vì bố trí hệ thống điều khiển chưa hợp lí, không có hệ thống hiển thị các thông số của máy khi hoạt động

Hình 2.3: Thiết bị hấp tiệt trùng ASP

Thiết bị hấp tiệt trùng ASP (hình 2.3) là thiết bị đang được sử dụng tại phòng tiệt trùng

dụng cụ, khoa kiếm soát nhiễm khuẩn bệnh viện 74 trung ương Đây là một thiết bị đến từ

thương hiệu ASP Đây là một thiết bị tiệt trùng hiện đại theo phương pháp plasma, tiệt trùng

ở nhiệt độ thấp

2.1.2 Khảo sát và nghiên cứu các đối tượng cần được tiệt trùng

2.1.2.1 Khử khuẩn, tiệt trùng là một bước quan trọng, cần được thực hiện đối với các dụng

cụ trước khi sử dụng trong y tế

Trong phạm vi hoạt động của thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn, thiết bị được sử dụng tại các cơ sở khám, chữa bệnh, các bệnh viện, các phòng khám chuyên khoa, cơ sở thẩm mỹ viện, trung tâm y tế, cụ thể là ở các khoa kiểm soát nhiễm khuẩn ở các bệnh viện,…

Hình 2.4: Khu vực tiệt trùng dụng cụ và khoa kiểm soát nhiễm khuẩn

Đối tượng mà thiết bị hấp tiệt trùng hướng đến, có thể tiệt trùng hoàn toàn vi khuẩn,

vi sinh vật gồm các dụng cụ, đồ dùng y tế, trang phục cần đảm bảo sạch trước khi sử dụng bao gồm:

Dụng cụ phẫu thuật trong y tế bằng kim loại như: dao mổ, kéo,…và các dụng cụ dùng trong phẫu thuật

Hình 2.5: Các dụng cụ phẫu thuật cần tiệt trùng

Các thiết bị y tế như: kim tiêm, găng tay y tế, đồ trang phục trong phòng phẫu thuật, ống thở,…

Hình 2.6: Filter lọc và ống thở

Hình 2.7: Kim tiêm 2.1.3 Định nghĩa về tiệt trùng và làm rõ mục đích của việc tiệt trùng

2.1.3.1 Định nghĩa về tiệt trùng và khử khuẩn

Vô trùng: là trạng thái không có vi khuẩn hoặc bất kỳ vi sinh vật (vi khuẩn gây bệnh, nấm, ký sinh trùng ) nào có thể sống sót

Tiệt trùng: là quá trình tiêu diệt tất cả sự sống của các loại vi khuẩn, vi sinh vật, các tác nhân gây bệnh như nấm, vi khuẩn, vi rút, các dạng bào tử… trên bề mặt của các đồ dùng, dụng cụ hoặc các hợp chất

Khử trùng: là quá trình tiêu diệt hoặc ức chế các vi sinh vật gây bệnh Khử trùng là công đoạn làm sạch các bề mặt dụng cụ, thiết bị với mục đích làm giảm các vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh

Sát trùng: là hành động phòng ngừa nhiễm trùng bằng cách giảm số lượng của vi sinh vật từ các mô sống trên các bề mặt của dụng cụ, thiết bị Tương tự như khử trùng, để sát khuẩn

ta có thể dùng tia UV hoặc dùng các loại hóa chất như thuốc tẩy hoặc cồn có nồng độ cao Làm sạch: là quá trình làm sạch các tác nhân nhiễm khuẩn và các chất hữu cơ bám trên các bề mặt mà không nhất thiết phải khử trùng hoặc đặt nặng vấn đề tiêu diệt vi khuẩn Làm sạch là một bước bắt buộc phải thực hiện trước khi tiến hành các quá trình sát trùng, khử trùng hay tiệt trùng để đảm bảo hiệu quả cần đạt được

2.1.3.2 Mục đích:

Việc tiệt trùng, khử khuẩn được thực hiện với mục đích tiêu diệt các loại vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh bám trên bề mặt của các loại dụng cụ, đồ dùng Giảm thiểu sự lây lan, nhiễm khuẩn khi sử dụng những dụng cụ, đồ dùng này trong các hoạt động tại các cơ sở khám bệnh, chữa bệnh Việc sử dụng thiết bị tiệt trùng còn tiết kiệm được phần lớn chi phí trong việc tiệt trùng bằng các phương pháp truyền thống và thời gian để tiệt trùng, xử lý đồ dùng, dụng cụ trong thời gian ngắn Đảm bảo kiểm soát chặt chẽ và duy trì được chất lượng, sự an toàn trước khi sử dụng, góp phần trong việc bảo vệ môi trường

2.1.4 Các phương pháp và thiết bị tiệt trùng, khử khuẩn truyền thống và hiện đại

2.1.4.1 Các phương pháp tiệt trùng, khử khuẩn truyền thống

2.1.4.1.1 Khử khuẩn bằng hóa chất:

Mỗi loại vi khuẩn, vi sinh vật đều có những độ nhạy cảm, bị ảnh hưởng bởi nồng độ

và thời gian tiếp xúc với hóa chất khác nhau Trong đó, vi khuẩn thực vật và virus là những loại dễ bị tác động và loại bỏ bởi hóa chất Còn bào tử vi khuẩn là những loại khó dùng chất

hóa học để tiêu diệt bởi đặc tính đề kháng mạnh mẽ của loại này [22]

Khi sử dụng phương pháp này, cần lựa chọn và chuẩn bị kĩ càng trước khi sử dụng Nhằm đảm bảo mục đích loại bỏ hiệu quả các loại vi khuẩn, vi sinh vật, chất hóa học được chọn phải có đủ nồng độ, thời gian tiếp xúc để có thể ảnh hưởng đến quá trình tiêu diệt mà không gây hư hại đến đồ dùng, dụng cụ cần khử khuẩn, tiệt trùng

2.1.4.1.2 Khử khuẩn bằng phương pháp Pasteur:

Quá trình khử khuẩn diễn ra khi dụng cụ được ngâm ngập hoàn toàn trong nước nóng

Bởi một số vi khuẩn, vi sinh vật không thể chịu đựng được nước nóng được đun sôi [22]

Những dụng cụ thường dùng ở phương pháp này thường là các dụng cụ hô hấp, gây

mê Cần lưu ý rằng dụng cụ cần được làm sạch trước khi được ngâm ngập trong nước nóng, thường là sẽ được ngâm trong khoảng 30 phút ở nhiệt độ 75°C

2.1.4.1.3 Khử khuẩn bằng tia cực tím

Phương pháp này sử dụng dải ánh sáng ở bước sóng ngắn để làm bất hoạt các loại vi khuẩn, vi sinh vật Khả năng diệt khuẩn của phương pháp này góp phần làm gián đoạn sự lây nhiễm trong không khí và trong không gian kín Bên cạnh những lợi ích của tia cực tím trong việc khử khuẩn, ngăn ngừa lây nhiễm, điểm trừ của phương pháp này là gây ảnh hưởng đến sức khỏe và một số hạn chế khác

2.1.4.2 Các phương pháp và thiết bị tiệt trùng, khử khuẩn hiện đại

2.1.4.2.1 Phương pháp và thiết bị tiệt trùng bằng hơi nước bão hòa

Hai lí do minh chứng cho sự hiệu quả của phương pháp này là về chất lượng hơi nước được tạo ra Thứ nhất, hơi nước bão hòa là chất “mang” năng lượng nhiệt tốt nhất Thứ hai, việc truyền tải năng lượng này được phân bố đều và tiết kiệm thời gian nhất trong việc tiếp cận hoàn toàn các vật cần tiệt trùng, do đó phương pháp này nhận được sự tin cậy và được sử dụng rộng rãi Ưu điểm về khả năng loại bỏ vi khuẩn, vi sinh vật,… sau khi tiệt trùng trong thời gian ngắn và mức độ an toàn, dễ dàng kiểm soát chất lượng là điểm cộng mà phương pháp, thiết bị được đánh giá cao hơn so với các phương pháp, thiết bị khác

Hình 2.8: Thiết bị hấp tiệt trùng bằng hơi nước bão hòa

Với phương pháp này, phải kể đến thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn bằng hơi nước

bão hòa (hình 2.8), đối tượng hướng đến của thiết bị là nhóm dụng cụ chịu được áp suất và

nhiệt độ cao như dụng cụ phẫu thuật, vật tư xét nghiệm, thí nghiệm, Thời gian để đảm bảo tiêu diệt hoàn toàn các loại vi khuẩn, vi sinh vật của một chu trình tiệt trùng sẽ kéo dài trong

khoảng từ 10 – 60 phút [10] ở nhiệt độ tiêu chuẩn từ 121℃ (250℉) đến 134℃ (273℉), dưới dải áp suất từ 15 psi cho đến 30 psi [4] Thời gian tiệt trùng phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ (hình 2.9) càng cao thì thời gian tiệt trùng ngắn và ngược lại

2.1.4.2.2 Phương pháp và thiết bị tiệt trùng bằng nhiệt khô

Phương pháp này áp dụng đối với các loại dụng cụ, đồ dùng chịu được nhiệt độ cao như dao, kéo phẫu thuật, ống nghiệm, Tiệt trùng bằng nhiệt khô được thực hiện bằng cách dẫn nhiệt và để hơi nóng xuyên thấu dần thông qua các lớp của dụng cụ, đồ dùng sau đó đẩy nhiệt độ đạt ở mức 170℃ đến 180℃ rồi được duy trì trong thời gian liên tục trong ít nhất là

2h để tiêu diệt được các loại vi khuẩn, vi sinh vật [4]

Thiết bị tiệt trùng bằng nhiệt khô (hình 2.10) đòi hỏi nhiệt độ cao hơn với thời gian tiệt

trùng lâu hơn so với thiết bị tiệt trùng bằng hơi nước bão hòa để đạt được hiệu quả tiệt trùng

Hình 2.10: Máy tiệt trùng bằng nhiệt khô

Hình 2.9: Thời gian tiệt trùng ứng với nhiệt độ tiệt trùng [3]

2.1.4.2.3 Phương pháp và thiết bị tiệt trùng bằng bằng khí EO

Đối với phương pháp tiệt trùng bằng khí Ethylene oxide hay formaldehyde là những

phương pháp tiệt trùng hướng đến những dụng cụ, đồ dùng không ưa nhiệt độ cao [4]

Ethylene oxide là một loại chất hóa học không màu và rất dễ cháy nổ Là phương pháp lý tưởng để tiệt trùng ở nhiệt độ thấp Điểm cộng của phương pháp này là khả năng xuyên thấu cao đối với các loại bao bì bằng chất dẻo Tuy nhiên thời gian để hoàn thành một chu kỳ tiệt trùng là khá dài và chi phí vận hành khá cao Hơn hết, phương pháp này gây nguy hại và có thể gây ung thư ở người

Các yếu tố tác động [7] đến kết quả tiệt trùng của thiết bị tiệt trùng bằng khí EO (hình 2.11) bao gồm 4 yếu tố là: nồng độ khí, độ ẩm, nhiệt đô và thời gian

Hình 2.11: Thiết bị tiệt trùng bằng khí EO 2.1.4.2.4 Phương pháp và thiết bị tiệt trùng bằng Plasma

Phương pháp tiệt trùng bằng Plasma là phương pháp sử dụng khí Hydrogen Peroxide (H2O2) [2] Đây là một phương pháp tiệt trùng an toàn ở nhiệt độ thấp, không độc hại

Hiệu quả tiệt trùng của phương pháp này phổ biến với các loại ống thô và dụng cụ phẫu thuật Chu trình tiệt trùng của phương pháp có thể hoàn thành trong thời gian ngắn Tuy nhiên, chi phí để vận hành và bảo trì đối với phương pháp này rất tốn kém

Thiết bị tiệt trùng bằng Plasma (hình 2.12) là một sản phẩm được trang bị công nghệ

mới, hình thành và phát triển sau các thiết bị kể trên Tương tự như phương pháp tiệt trùng bằng Ethylene Oxide, phương pháp này hướng đến những dụng cụ, đồ dùng không chịu được nhiệt độ cao Tuy nhiên, điểm khác biệt của phương pháp này đến từ yếu tố an toàn khi sử dụng và không gây hại đến sức khỏe của người dùng Dải nhiệt độ hoat độ của thiết bị tiệt trùng Plasma sẽ dao động trong khoảng từ 50℃ ± 5℃

Hình 2.12: Thiết bị tiệt trùng bằng Plasma 2.1.5 Ưu, nhược điểm của từng phương pháp:

Bảng 2.1: Ưu, nhược điểm của các phương pháp tiệt trùng

Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm

- Thời gian tiệt trùng ngắn

- Tiết kiệm được nhiều chi phí vận hành

- An toàn và thuận tiện trong việc giám sát và vận hành

- Không gây ô nhiễm môi trường, không độc hại

- Không phù hợp và phổ biến với mọi loại dụng cụ, đồ dùng bởi đặc tính nhiệt độ cao Thích hợp với những loại dụng cụ chịu nhiệt độ cao

- Yêu cầu khắc khe về cài đặt

và các tiêu chuẩn về nhiệt độ

và thời gian cần tuân thủ

Tiệt khuẩn bằng khí

Ethylene Oxide

- Khả năng xuyên thấu qua các loại dụng cụ được đóng gói tốt

- Tốn nhiều thời gian trong quá trình loại bỏ không khí

- Chất hóa học độc hại, có khả năng gây ung thư ở người, dễ

- Không kén chọn vật liệu, dụng cụ, đồ dùng trong y tế cần tiệt trùng

- Không cần mất thời gian cho việc loại bỏ không khí

- Đảm bảo an toàn đối với người giám sát và vận hành

- Giải pháp tiệt trùng không gây ô nhiễm môi trường

- Dễ lắp đặt và sử dụng

- Không phù hợp với mọi loại dụng cụ, đồ dùng và các loại vật liệu khác nhau

- Không tiệt trùng được các đồ dùng bằng vải và chất lỏng

Tiệt khuẩn bằng hơi

nóng khô

- Khả năng thâm nhập, thẩm thấu tốt vào dụng cụ,

đồ dùng

- An toàn cho môi trường

- Loại bảo được tình trạng

ẩm ướt ở tải dụng cụ, đồ dùng cần tiệt trùng

- Không thích hợp với các dụng cụ, đồ dùng không chịu được nhiệt độ cao, cụ thể là ở nhiệt độ 170℃

- Mất khá nhiều thời gian để hoàn thành một chu trình tiệt trùng so với các phương pháp khác

- Thời gian tiếp xúc chậm và không đều đối với dụng cụ, đồ dùng

Khử khuẩn bằng chất

hóa học

- Là phương pháp hiệu quả trong việc khử khuẩn, ngăn chặn sự lây lan của các loại

vi khuẩn, vi sinh vật

- Có thể sử dụng linh hoạt đối với các loại dụng cụ, môi trường và các bề mặt

- Không có nhiều đòi hỏi, khó khăn hoặc yêu cầu nhiều về kỹ thuật

- Có thể sử dụng đối với những dụng cụ, đồ dùng không thể sử dụng nhiệt độ cao

- Không tốt cho sức khỏe, có thể gây kích ứng da, mắt nếu không cẩn thận

- Không an toàn và gây ô nhiễm môi trường

- Một số chất hóa học rất đắt tiền

- Có thể gây nguy hiểm khi thực hiện như bỏng nếu như không cẩn thận

- Sau khi khử khuẩn, cần có phương pháp làm khô và bảo quản thích hợp tránh khả năng tái nhiễm trong quá trình lưu trữ và vận chuyển đồ dùng, dụng cụ

- Có khả năng làm bất hoạt đối với một số loại vi khuẩn,

vi sinh vật gây bệnh

mà các tia cực tím không thể tiếp cận được

- Không hiệu quả trong môi trường có độ ẩm cao

- Theo nghiên cứu, tia UV có khả năng gây hại đến mắt và gây bỏng da Đây cũng là một hạn chế của phương pháp này

2.1.6 Nguyên lý hoạt động của thiết bị hấp tiệt trùng bằng phương pháp hơi nước bão hòa

Trước khi hoạt động, các dụng cụ đồ dùng cần được vệ sinh trước khi được đưa vào buồng hấp Sau đó được sắp xếp theo hướng dẫn của nhà sản xuất Kiểm tra các điều kiện cần

để thiết bị hoạt động như nguồn nước cấp vào máy, các công tắc điện và các van, sau khi các điều kiện an toàn đã sẵn sàng thì mới bắt đầu vận hành

Khi bắt đầu chu trình hoạt động, cửa của nồi hấp sẽ đóng chặt lại và tạo thành một buồng kín để đảm bảo không có sự rò rỉ không khí từ bên ngoài vào hoặc hơi nước bị rò rỉ ra bên ngoài trong quá trình tiệt trùng

Sau khi đóng cửa và đảm bảo các điều kiện an toàn, không khí trong khoang buồng hấp sẽ được thay thế bởi hơi nước bão hòa được tạo ra từ bình sinh hơi (nồi hơi) Cần loại bỏ hoàn toàn không khí trong buồng hấp trước khi đến giai đoạn tiệt trùng Vì không khí sẽ là yếu tố cản trở hơi nước tiếp xúc với các bề mặt của dụng cụ và đồ dùng cần tiệt trùng

Khi quá trình loại bỏ không khí hoàn thành, nồi hấp sẽ chuyển sang giai đoạn gia nhiệt, đẩy nhiệt độ và áp suất trong buồng hấp đến tiêu chuẩn để có thể tiêu diệt vi khuẩn, vi sinh vật

Khi đạt đến nhiệt độ tiêu chuẩn để tiêu diệt các loại vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh, thiết bị sẽ duy trì nhiệt độ trong một khoảng thời gian đã được cài đặt để đảm bảo có thể tiêu diệt hoàn toàn tất cả các loại vi khuẩn, vi sinh vật

Sau giai đoạn tiệt trùng, nồi hấp sẽ chuyển sang giai đoạn tiếp theo là xả khí trong nồi hấp, và tiến hành sấy khô dụng cụ/đồ dùng được tiệt trùng

Sau khi hoàn thành giai đoạn sấy khô, nồi hấp sẽ chuyển sang quá trình cân bằng áp suất trong buồng hấp Cuối cùng là mở cửa và lấy sản phẩm tiệt trùng ra khỏi buồng hấp và

2.2 Kết cấu hệ thống máy

Hình 2.13: Kết cấu hệ thống thiết bị hấp tiệt trùng

1 – Van an toàn: Được sử dụng để kiểm soát áp suât bên trong buồng hấp với mức áp suất được cài đặt sẵn

2 – Van điện từ: là loại van sử dụng để điều tiết chất lỏng trong quy trình hoạt động của thiết

bị hấp Trong phạm vi hoạt động ở thiết bị hấp tiệt trùng, van điện từ được sử dụng sẽ là loại thường đóng và được đóng, mở điều khiển thông qua nguồn điện

3 – Đồng hồ đo áp suất bên trong buồng hấp: dụng cụ này dùng để đo áp suất thay đổi bên trong buồng hấp, giúp người vận hành quan sát và kiểm tra áp suất khi vận hành thiết bị

4 – Van xả nhanh: là loại van sử dụng để xả chất lỏng/khí bên trong buồng hấp ra môi trường bên ngoài sau khi thiết bị hoàn tất một chu trình nào đó trong chu kỳ tiệt trùng

5 – Cửa buồng hấp: là bộ phận đóng/mở của thiết bị hấp tiệt trùng trước và sau khi sử dụng thiết bị

6 – Hệ thống tạo hơi nước: là nơi diễn ra quá trình tạo hơi nước bão hòa để cấp vào buồng hấp trong quá trình hoạt đông của thiết bị

7 – Hộp điện: nơi lắp đặt các linh kiện, thiết bị điện tử để điều khiển, kiểm soát quá trình hoạt động và an toàn của thiết bị

8 – Van xả khí: là thiết bị được sử dụng để kiểm soát lượng khí/hơi nước ở bộ phận tạo hơi nước, giúp kiểm soát áp suất bên trong khi vượt quá áp suất cho phép, đảm bảo an toàn khi

sử dụng

9 – Cảm biến nhiệt độ: là linh kiện được sử dụng để đo nhiệt độ bên trong buồng hấp và một

số vị trí cần kiểm tra nhiệt độ, góp phần vào kiểm soát nhiệt độ và điều khiển thiết bị

10 - Ống thủy: là bộ phận để kiểm tra mực nước bên trong bộ phận sinh hơi

11 – Van cấp nước: là loại van kiểm soát nguồn nước cấp vào bộ phận sinh hơi để cung cấp tài nguyên cho thiết bị vận hành

12 – Cánh tay cửa: là một chi tiết trong bộ phận cửa: giúp cửa được đóng kín và chắc chắn, chịu được áp lực lớn bên trong buồng hấp khi thiết bị hoạt động

2.3 Các nghiên cứu liên quan:

2.3.1 Các nghiên cứu ngoài nước:

2.3.1.1 Đánh giá so sánh hoạt tính diệt vi khuẩn của công nghệ khử trùng ở nhiệt độ thấp và khử trùng bằng hơi nước - (Rutala WA, Gergen MF, Emily E., et al Comparative evaluation

of the microbicidal activity of low-temperature sterilization technologies to steam sterilization; 41(4):391-395 Doi: 10.1017/ice.2020.2) [11]

Ở nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm và đánh giá kết quả tiêu diệt vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh bằng các phương pháp tiệt trùng hiện có trong y học Phương pháp để thực hiện nghiên cứu này đó chính là sử dụng các loại vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh lần lượt trải qua các phương pháp tiệt trùng và sau đó đánh giá hiệu quả của từng phương pháp Phương pháp chủ yếu để tiệt trùng nhóm dụng cụ đồ dùng này là phương pháp hơi nước bão hòa Đối với nhóm dụng cụ nhạy cảm với nhiệt độ cao thì sẽ được tiệt trùng với các phương pháp tiệt trùng ở nhiệt độ thấp như tiệt trùng bằng khí EO, plasma lạnh hoặc phương pháp tiệt trùng bằng hơi bay hơi (VHP)

Sau khi thực hiện nghiên cứu, kết quả tiệt trùng của các phương pháp như sau (hình 2.14): phương pháp khử trùng bằng hơi nước đã tiêu diệt được tất cả 5 sinh vật thử nghiệm

sinh dưỡng và 3 sinh vật hình thành bào tử Đối với phương pháp tiệt trùng bằng khí EO và phương pháp plasma lạnh HPGP đã ức chế được các vi khuẩn, vi sinh vật thử nghiệm với tỉ

lệ thất bại là 1,9% đối với mỗi loại vi sinh vật Cuối cùng là phương pháp tiệt trùng bằng hơi phương pháp (VHP), phương pháp này đã không thể ức chế hoàn toàn các vi sinh vật thử

nghiệm trong 76,3% số thử nghiệm Qua nghiên cứu, thử nghiệm về hiệu quả tiệt trùng của các phương pháp cho thấy, phương pháp tiệt trùng bằng hơi nước là phương pháp đạt hiệu quả tốt nhất

Hình 2.14: Bảng so sánh kết quả tiệt trùng của các phương pháp hiện có [11]

2.3.1.2 Một nghiên cứu so sánh về khí EO, plasma khí Hydrogen Peroxide và khử trùng Formaldehyde bằng hơi nước ở nhiệt độ thấp (Kanemitsu K, Imasaka T, et al A comparative study of ethylene oxide gas, hydrogen peroxide gas plasma, and low-temperature steam

formaldehyde sterilization; 26(5):486 – 489 Doi: 10.1086/502572) [2]

Ở nghiên cứu này, các tác giả đã so sánh hiệu quả tiệt trùng ở nhiệt độ thấp của khí Ethylene Oxide, Plasma và formanldehyde Nghiên cứu này được thực hiện bằng cách sử dụng các tấm kim loại và nhựa, dụng cụ y tế thông thường và ba thiết bị thử thách quy trình (PCD) Tất cả các mẫu đều bị nhiễm bào tử Bacillus stearothermophilus, sau khi tiến hành thử nghiệm thì dùng các chỉ số sinh học để đánh giá hiệu quả tiệt trùng Kết quả nhận được như sau: đối với phương pháp dùng khí Ethylene Oxide và Formaldehyde đã tiêu diệt được hoàn toàn bào tử Bacillus stearothermophilus Riêng đối với phương pháp Plasma thì đã không thể tiệt trùng hoàn toàn loại bào tử này ở một số thí nghiệm bao gồm 2 trong 3 đĩa, 2 trong ba dụng cụ của 3 thiết bị thử thách quy trình

Kết quả của nghiên cứu này cho thấy rằng, phương pháp tiệt trùng bằng Plasma có thể không thành công trong một số điều kiện nhất định Đặc biệt là đối với những dụng cụ có hình dạng phức tạp

2.3.1.3 Nghiên cứu về các thông số đo đảm bảo quá trình tiệt trùng đạt hiệu quả (Van

Doornmalen J.P.C.M, Tesarolo F, Kopinga K Measurements of only pressure and

temperature are insufficient to monitor steam sterilization processes: A case study; 22(4):246

– 253) [9]

Nghiên cứu này tập trung vào các chỉ số đo nhằm đánh giá kết quả tiệt trùng bằng hơi nước có đảm bảo hiệu quả và an toàn để sử dụng hay không Phương pháp để thực hiện nghiên cứu này là sử dụng thiết bị giám sát đa chức năng kết hợp với các cảm biến áp suất và nhiệt

độ Dựa trên kết quả thí nghiệm, nghiên cứu đã chỉ ra rằng chỉ sử dụng chỉ số áp suất và nhiệt

độ thì không thể đảm bảo mức độ tiệt trùng đạt mức độ khử khuẩn cẩn thiết Bên cạnh kết quả trên, nghiên cứu cũng chỉ ra thêm những điều kiện, chỉ số cần thiết để đảm bảo mức độ khử khuẩn cần đạt

Ngoài chỉ số về áp suất và nhiệt độ thì yếu tố về thời gian và độ ẩm của hơi nước cũng đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá trình tiệt trùng đạt mức độ khử khuẩn tiêu chuẩn để

sử dụng Bởi với các loại dụng cụ/đồ dùng sử dụng trong y tế có thể tiếp xúc và bị nhiễm khuẩn bởi không chỉ một mà rất nhiều loại vi khuẩn, vi sinh vật khác nhau Và mỗi loại vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh sẽ có những đặc tính khác nhau Vì thế, để quá trình tiệt trùng đạt kết quả mong muốn và tiêu diệt được hoàn toàn tất cả các loại vi khuẩn, vi sinh vật thì chỉ số

về thời gian và độ ẩm là cần thiết và không thể thiếu

2.3.2 Các nghiên cứu trong nước:

2.3.2.1 Đề tài nghiên cứu robot khử khuẩn đa phương án điều khiển (Phạm Minh Tiến, Huỳnh Ngọc Tuyển, Thiết kế và thi công mô hình robot khử khuẩn đa phương án điều

khiển, ĐATN, ĐHSPKT TP.HCM, 2022) [15]

Để kiểm soát và phát hiện ra những đối tượng đang nhiễm bệnh, đồng thời ngăn chặn

sự lây lan của virus trong thời kỳ dịch bệnh COVID, cần có những phương pháp để hạn chế

tiếp xúc giữa người với người, vì vậy nghiên cứu về một mô hình robot khử khuẩn đa phương án điều khiển (hình 2.11) đã được nghiên cứu và chế tạo Robot được thiết kế với

các chức năng chính là khử khuẩn bằng các chất hóa học thông qua vòi phun được thiết kế trên robot, với cánh tay phun khử khuẩn được trang bị có khả năng quay được các góc từ 0° đến 180° giúp tăng độ bao phủ thuốc trên bề mặt

Kết quả hoạt động của thiết bị đúng với mục tiêu đề ra, robot tự động di chuyển theo đường line và có khả năng tự tránh vật cản Giao diện trực quan và ổn định được điều khiển thông qua ứng dụng trên điện thoại thông minh Cùng với đó là khả năng khử khuẩn giúp hạn chế được sự lây lan

Hình 2.15: Robot khử khuẩn tự động [15]

2.3.2.2 Nghiên cứu và chế tạo thiết bị khử vi khuẩn sử dụng LED cực tím (Vũ Thế Đảng,

Nghiên cứu và chế tạo thiết bị khử vi khuẩn sử dụng LED cực tím, LVTN Thạc sĩ, ĐHSPKT

TP.HCM, 2010) [13]

Hiện nay, phương pháp khử khuẩn bằng LED cực tím được nghiên cứu và phát triển để khắc phục ô nhiễm môi trường, cạn kiệt nguồn nước sạch và an toàn vệ sinh So với việc dùng hóa chất, nhiệt hoặc ozone, phương pháp này không ảnh hưởng sức khỏe, không làm thay đổi tính chất của đối tượng khử khuẩn và hiệu quả cao hơn Chính vì thế mà phương pháp sử dụng LED cực tím được nghiên cứu và chế tạo

Kết quả nghiên cứu và chế tạo LED cực tím hiệu quả hơn so với đèn thủy ngân Những ưu điểm của thiết bị này giúp giải quyết được tình trạng ô nhiễm nước, tiết kiệm điện năng, tiêu thụ công suất thấp và hơn hết là an toàn cho người sử dụng Ngoài ra, thiết bị cho phép điều khiển trực tiếp trên máy tính, cập nhật lịch sử chiếu xạ từ thiết bị lên máy tính

giúp dễ dàng kiểm soát khả năng khử khuẩn của thiết bị

2.4 Tồn tại và phương hướng giải quyết:

Dựa trên những kết quả nghiên cứu về các phương pháp tiệt trùng và những sản phẩm tiền thân sử dụng phương pháp tiệt trùng bằng hơi nước bão hòa, một số điểm cần cải thiện

và nâng cấp như sau:

Hình 2.16: Thiết bị đang chiếu tia UV vào nước [13]

Thông qua những nghiên cứu về các sản phẩm đã có, những vấn đề mà các thiết bị đang sử dụng gặp phải và cần đổi mới đó chính là các chu trình chạy của máy còn hạn chế Thiết kế tổng thể của máy chưa bắt mắt và chưa tạo được sự thuận lợi khi giám sát và vận hành máy

Dung tích hạn chế, không chứa đủ đồ dùng, dụng cụ để hấp tiệt trùng Do đó, mất nhiều thời gian với nhiều lần hấp để có thể tiệt trùng toàn bộ các đồ dùng, dụng cụ

Một số sản phẩm chưa có chu trình để kiểm tra rò rỉ và hiệu quả loại bỏ hơi nước trước

và sau khi tiệt trùng

Từ những điểm cần cải thiện trên, thiết bị hấp tiệt trùng sẽ giải quyết các vấn đề còn tồn đọng với những giải pháp như sau:

Để đáp ứng sự an toàn cho người sử dụng, người vận hành, thiết bị sẽ được thiết kế và

sử dụng các loại cảm biến và van an toàn với mục đích thuận tiện cho người vận hành trong quá trình giám sát, có thể theo dõi và nắm bắt các thông tin khi thiết bị hoạt động

Thiết kế và chọn sử dụng các thiết bị hiện đại như máy hút chân không, máy nén khí,

và các bộ trao đổi nhiệt độ để tiết kiệm thời gian vận hành Kết quả sau khi tiệt trùng được kiểm soát

Thiết lập những chu trình riêng với các thông số nhiệt độ và thời gian phù hợp với từng loại đồ dùng, dụng cụ cần tiệt trùng

Thiết kế màn hình để hiển thị các thông số khi máy vận hành, biểu đồ nhiệt độ, áp suất trong khoang tiệt trùng và hệ thống cảm biến để phát hiện các lỗi, sự cố xảy ra khi thiết bị vận hành

Nâng cấp dung tích máy để đáp ứng được sức chứa các đồ dùng, dụng cụ

CHƯƠNG 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 Đánh giá về mức độ tin cậy của thiết bị hấp tiệt trùng, khử khuẩn

3.1.1 Kiểm tra vi sinh vật bằng chỉ thị sinh học (Bilogical Indicator)

Để kiểm tra được mức độ loại bỏ vi khuẩn, vi sinh vật, người ta sử dụng các mẫu chỉ

thị sinh học trong y tế để đánh giá tính hiệu quả của thiết bị Các chỉ thị sinh học (BI – Biological Indicator) là hệ thống thử nghiệm có chứa các loại vi sinh vật có khả năng chống lại quy trình tiệt trùng cụ thể

Chỉ thị sinh hoạt cho biết các thông tin về việc liệu các điều kiện cần thiết có thể đáp ứng để tiêu diệt một số lượng nhất định cho một quy trình khử trùng nhất định hay không, mang lại mức độ tin cậy trong quy trình tiệt trùng Bào tử hay nội bào tử, bào tử vi khuẩn là những loại vi khuẩn khó tiêu diệt nhất, do đó bào tử vi khuẩn được chọn cho một quy trình khử trùng cụ thể dựa trên khả năng chống lại quy trình trình đó Điển hình là loại bào tử vi

khuẩn Geobacillus stearothermophilus [9], chúng có khả năng chống lại hơi nước và Hydro

Peroxide, do đó được sử dụng trong chỉ thị sinh học để theo dõi quy trình tiệt trùng

3.1.2 Quy trình kiểm tra bằng chỉ thị sinh học

Đầu tiên đặt các chỉ thị sinh học ở các vị trí bất kỳ trong thiết bị, sau đó khởi động và chạy chu trình tiệt trùng Sau chu trình, ta lấy các mẫu thử chỉ thị sinh học ra và kiểm tra mức

độ phát triển của vi sinh vật

Một chu trình tiệt trùng hiệu quả là khi tất cả các chỉ thị sinh học cho thấy các vi sinh vật không còn dấu hiệu của sự phát triển nữa

Hình 3.1: Đặt chỉ thị sinh học trước khi bắt đầu tiệt trùng