Rác thải y tế nguy hại là các mẫu bệnh phẩm, cơ quan người, mô hoặc xác động vật thử nghiệm thải ra… Và chắc chắn một vật dụng hữu ích như kim tiêm chắc hẳn sẽ chiếm phần lớn khối lượng rác thải nguy hại. Đa số mầm bệnh trong kim tiêm đã qua sử dụng tồn tại dưới dạng bào tử chịu được nhiệt độ cao, pH thấp… giúp chúng “ngủ yên” trong các môi trường khắc nghiệt. Đồng thời có các mô và máu của người còn lại trên kim sau sử dụng, cung cấp cho chúng một lượng vừa đủ để sinh sống trong thời gian dài. Nếu không được xử lý đặc biệt, chúng sẽ tạo ra môi trường rất thích hợp cho việc phát triển và lây truyền của các dịch bệnh như: uốn ván, dại và đặc biệt là HIVAIDS. Điều này không những gây ra một mối lo cho xã hội mà còn cản trở sự phát triển của kinh tế, xã hội và chính trị Quốc gia.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT THĂNG LONG - QUẬN HAI BÀ TRƯNG ************** ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015). Tên đề tài: TIÊU HỦY NỖI LO KIM TIÊM SAU SỬ DỤNG Lĩnh vực: Kĩ thuật điện và cơ khí NGƯỜI HƯỚNG DẪN Lục Mạnh Quân - Đơn vị công tác: Xí nghiệp cơ khí Long Quân TÁC GIẢ: 1. Ngô Doãn Thông Lớp: 11T1 Trường: THPT Thăng Long 2. Nguyễn Đình Thành Lớp:11T1 Trường: THPT Thăng Long Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Lời nói đầu Đề tài của nhóm chúng tôi nghiên cứu nhằm giải quyết một vấn đề vẫn còn nhức nhối của ngành Y tế và xã hội. Để hiểu rõ hơn về đề tài nghiên cứu này, mời các nhà khoa học tham khảo những nội dung sau. 2 MỤC LỤC I. LÍ DO CHỌN ĐỂ TÀI 3 II. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4 1. Các phương pháp xử lý kim tiêm hiện nay.……………………………4 2. Điểm mới của đề tài……………… 4 III. QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ 5 1. Cấu tạo máy 5 2. Cơ sở khoa học 7 IV. KẾT LUẬN 11 V.PHỤ LỤC 12 3 I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay đất nước ta đang trải qua quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, vì vậy sự phát triển của ngành Y tế là tất yếu. Đi cùng với sự phát triển đó là nỗi lo về xử lý rác thải y tế nguy hại. Theo thống kê chúng tôi đã có, tại Hà Nội ước tính các bệnh viện mỗi tháng thải ra môi trường khoảng 350-500 tấn rác thải. Đáng sợ hơn, con số này đang gia tăng theo từng năm với tốc độ chóng mặt nên phải xử lý đúng cách để bảo vệ môi trường. Dự tính, đến năm 2015 mỗi tháng sẽ có khoảng 700 tấn rác thải y tế; đến năm 2020 con số này xấp xỉ 930 tấn. Rác thải y tế nguy hại là các mẫu bệnh phẩm, cơ quan người, mô hoặc xác động vật thử nghiệm thải ra… Và chắc chắn một vật dụng hữu ích như kim tiêm chắc hẳn sẽ chiếm phần lớn khối lượng rác thải nguy hại. Đa số mầm bệnh trong kim tiêm đã qua sử dụng tồn tại dưới dạng bào tử chịu được nhiệt độ cao, pH thấp… giúp chúng “ngủ yên” trong các môi trường khắc nghiệt. Đồng thời có các mô và máu của người còn lại trên kim sau sử dụng, cung cấp cho chúng một lượng vừa đủ để sinh sống trong thời gian dài. Nếu không được xử lý đặc biệt, chúng sẽ tạo ra môi trường rất thích hợp cho việc phát triển và lây truyền của các dịch bệnh như: uốn ván, dại và đặc biệt là HIV/AIDS. Điều này không những gây ra một mối lo cho xã hội mà còn cản trở sự phát triển của kinh tế, xã hội và chính trị Quốc gia. Ngoài ra còn có một vấn đề nghiêm trọng nữa, đó là những nhược điểm trong cách xử lý rác thải y tế nói chung, kim tiêm sau sử dụng nói riêng. Các phương pháp hiện nay sinh ra một lượng chất thải gây ô nhiễm môi trường như CO 2 , hợp chất kim loại nặng bền vững của sắt và chất có thành phần Cacbon gây ngộ độc… tàn phá hệ sinh thái với quy mô cao, kiềm chế sự phát triển của thực vật, giết chết các vi sinh vật có ích và các loài động vật. Việc ô nhiễm môi trường đang là một vấn đề ”nóng” toàn cầu và yêu cầu phải giảm thiểu mọi nguồn ô nhiễm lớn hay nhỏ. Vì vậy phương pháp xử lý kim tiêm sau sử dụng hiệu quả và thân thiện với môi trường cần được đặt ra. 4 II. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Các phương pháp xử lý kim tiêm hiện nay: - Phương pháp đốt - Phương pháp xử lý bằng chôn lấp - Phương pháp xử lý bằng vi sóng 2. Điểm mới của đề tài: - Các phương pháp xử lý nêu trên còn nhiều hạn chế, chưa xử lý triệt để, vẫn gây ô nhiễm môi trường, có những phương pháp chi phí còn cao chưa phù hợp với điều kiện kinh tế nước ta hiện nay. Vậy để góp phần giải quyết vấn đề này, nhóm chúng tôi đã nghiên cứu và đưa ra một phương pháp mới: “Xử lý kim tiêm sau sử dụng bằng nhiệt điện”. - Trong phương pháp này, chúng tôi sử dụng một thiết bị biến đổi dòng điện thành nhiệt năng để diệt khuẩn mũi tiêm đã qua sử dụng. * Ưu điểm: - Đơn giản, nhỏ gọn, dễ sử dụng, chi phí thấp. - An toàn, không gây ô nhiễm môi trường. - Xử lí tại chỗ ngay sau khi tiêm. - Có thể được sử dụng rộng rãi trong các bệnh viện. - Có thể tái chế được sau khi xử lí. * Nhược điểm: - Lượng xử lí được ít. Các bước trong phương pháp: Tuy vậy, trong bản báo cáo này nhóm chúng tôi chỉ tập trung đề cập đến vấn đề xử lí mũi tiêm. 5 III. QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ 1. Cấu tạo máy: Sơ đồ máy tiêu hủy kim tiêm bằng nhiệt điện 1. Mũi tiêm 5. Pin 9. Lưỡi cắt di động 2. Ống nhựa (xi lanh) 6. Máy biến áp 10. Lưỡi cắt cố định 3. Điện cực hủy mũi tiêm7. Khay chứa kim đã tiệt trùng 11. Giá đỡ kim tiêm 4. Nam châm điện 8. Thùng chứa nhựa 12. Máng 6 a) Lưỡi dao cắt: - Công dụng: Tách riêng hai phần mũi tiêm và ống nhựa của ống tiêm. - Dựa trên nguyên lý hoạt động của dập ghim, gồm hai lưỡi cắt: Một lưỡi cắt cố định và một lưỡi cắt di động. Khi cắt, lưỡi cắt di động sẽ dập xuống phần nối giữa ống nhựa và mũi tiêm của ống tiêm đang được giữ cố định, tách riêng mũi tiêm và ống nhựa. Ống nhựa rơi xuống thùng chứa và được đưa đi tái chế. Mũi tiêm sẽ rơi xuống rãnh xử lý kim của máy. b) Bộ phận xử lý (tiệt trùng): Nam châm điện: -Tác dụng: Giữ cố định mũi tiêm trong quá trình nung nóng. Bộ phận nung chảy: - Tác dụng: Tiệt trùng mũi tiêm. - Gồm hai phần: Máy biến áp đã chỉnh sửa và hai thanh sắt: + Máy biến áp có thể tìm thấy trong mọi chiếc lò vi sóng gia đình, chúng tôi biến đổi lại máy bằng cách: Cắt bỏ một đế, tháo bỏ cuộn sơ cấp, lắp lại cuộn thứ cấp ban 7 đầu, cuốn 1,5 vòng dây cáp hàn loại WAG-2 quanh trục kim loại để làm cuộn thứ cấp rồi dán lại đế. + Hai thanh sắt được mắc với đầu điện ra của máy biến áp, đặt nghiêng song song với nhau thành một máng cho kim tiếp xúc và nóng đỏ. Thùng chứa nhựa: - Tác dụng: Chứa ống nhựa sau khi cắt. Không có gì đặc biệt. 2. Cơ sở khoa học: a) Nhiệt độ tiệt trùng vi sinh vật: Bảng thống kê số liệu vi sinh vật Tên VSV Nhiệt độ chết nhiệt của VSV Thời gian chết nhiệt (phút) Escherichia coli 56 o C 4,5 Streptococcus faecalis 60 o C 15,7 Lactobacillus plantarum 70 o C 11,0 Bacillus cereus 100 o C 8,0 HIV 100 o C 20 Bacillus subtilis 121 o C 0,57 b) Một số tính toán về gia nhiệt kim tiêm: - Nhiệt độ chiếc máy này tạo ra đủ để “nướng chín” 8 lần mọi loài vi khuẩn có thể sống trong cơ thể con người trong một phiên làm việc. - Theo định luật Jun – Len xơ và phương trình cân bằng nhiệt, ta có thể tính được cường độ dòng điện cần để tiệt trùng mũi tiêm. 8 + Định luật Jun – Len xơ: Q tỏa = I 2 .R.t + Phương trình cân bằng nhiệt: Q thu = Q tỏa m.c.T = I 2. R.t Bảng thống kê nhiệt độ gia nhiệt kim tiêm Kim Thời gian tiệt trùng (s) Nhiệt độ tiệt trùng ( o C) Nhiệt lượng tiệt trùng (J) Cường độ dòng điện (A) 18G x 1 1,25 x 38 mm 1 8501000 138,05 192,90 20G x 1 0,90 x 38 mm 1 8501000 71,28 99,71 22G 0,9 x 25 mm 1 8501000 47,15 99,95 22G x 1 0,70 x 38 mm 1 8501000 43,38 65,86 23G 0,65 x 20 mm 1 8501000 19,66 52,14 23G x 1 0,6 x 25,4 mm 1 8501000 21,27 46,12 c) Tính toán máy biến áp: - Nguyên lý hoạt động: Dựa trên nguyên lý hoạt động của máy biến áp (đã thay đổi cuộn thứ cấp), biến đổi dòng điện từ nguồn điện dân dụng có cường độ thấp, điện áp cao (220V) thành dòng điện có có điện áp thấp, dễ sử dụng, an toàn; đồng thời mũi tiêm có khả năng dẫn điện sẽ bị nung nóng bởi dòng điện với cường độ cao. Máy biến áp hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lí: 9 Q tỏa : Nhiệt lượng dòng điện tỏa ra (J) I: Cường độ dòng điện (A) R: Điện trở của kim (Ω) t: Thời gian dòng điện chạy qua (s) Q thu : Nhiệt lượng kim thu vào (J) m: Khối lượng kim tiêm (kg) c: Nhiệt dung riêng (J/kg.K) T: Độ tăng nhiệt độ ( o C) + Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ trường) + Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây thứ cấp tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng (cảm ứng điện). - Khi cuộn dây sơ cấp được nối với hiệu điện thế sơ cấp sinh ra một dòng điện và xuất hiện một từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp một hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt. Dựa vào công thức sau: ta có được bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp: Bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp Số vòng dây 15 1,5 Công suất ~4400W ~4400W Điện áp U ~220V ~22V Cường độ dòng điện I ~20A ~200A d) Nam châm điện: - Nguyên lý hoạt động: Khi mắc một dây dẫn điện có nhiều vòng quấn với nguồn điện, dòng điện sản sinh một điện trường E trong các vòng quấn. Khi dòng điện đi qua các vòng quấn, biến đổi của điện trường trong các vòng quấn sinh ra một từ trường B vuông góc với điện trường E. - Từ trường của cuộn dây dẫn điện có tính chất giống như từ trường của một Nam Châm cũng hút hay đẩy một từ vật nằm trong từ trường của cuộn dây. 10 N 1, N 2 : Số vòng dây sơ cấp, thứ cấp U 1 , U 2 : Điện áp sơ cấp, thứ cấp (V) I 1 , I 2 : Cường độ dòng điện (A) [...]... có thể gây cháy, nổ Nguyên lý này mới chỉ được sử dụng trong các thiết bị bảo vệ mạch điện, ví dụ như cầu chì Tuy nhiên chúng tôi đã ứng dụng hiện tượng đoản mạch vào trong chính cơ chế hoạt động của máy để tiệt trùng kim tiêm IV KẾT LUẬN 11 Khi hoàn thành nghiên cứu và được đưa vào sử dụng rộng rãi, máy của nhóm có thể biến kim tiêm nguy hiểm sau sử dụng thành những vật vô trùng đang chờ tái chế,... dịch bệnh nguy hiểm Với tính năng trên cùng với các đặc điểm: đơn giản, an toàn, ít tiêu tốn năng lượng và chi phí thấp hơn so với các cách hiện nay, chiếc máy này sẽ là người bạn tốt cho bệnh viện Hy vọng máy sẽ đóng góp cho ngành Y tế Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung một phương pháp mới để hạn chế rủi ro kim tiêm bẩn gây thương tích và truyền bệnh trong xã hội, đồng thời giúp bảo vệ thiên nhiên