Tiêu hủy nỗi lo kim tiêm sau sử dụng

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

TÁC GIẢ:

Lục Mạnh Qn

1. Ngơ

- Đơn vị cơng tác: Xí nghiệp cơ khí
Long Qn

2. Nguyễn

Dỗn Thơng
Thăng Long

Lớp: 11T1 Trường: THPT

Đình Thành Lớp:11T1 Trường: THPT
Thăng Long

Hà Nội, tháng 12 năm 2014


Lời nói đầu
Đề tài của nhóm chúng tơi 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.

1


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

2

I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ngày nay đất nước ta đang trải qua q trình cơng 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 tơi đã có, tại Hà Nội ước tính các
bệnh viện mỗi tháng thải ra mơi 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 mơ 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 mơi 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.
Ngồi ra cịn 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 CO2, 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 lồi động vật. Việc ơ nhiễm mơi trường đang là một vấn đề ”nóng” tồn
cầu và u cầu phải giảm thiểu mọi nguồn ơ 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.

3


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 ơ
nhiễm mơi trường, có những phương pháp chi phí cịn cao chưa phù hợp với điều kiện kinh
tế nước ta hiện nay. Vậy để góp phần giải quyết vấn đề này, nhóm chúng tơi 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 tồn, khơng gây ơ nhiễm mơi 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 tơi chỉ tập trung đề cập đến vấn đề xử lí
mũi tiêm.

4

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

5


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:
6


+ Máy biến áp có thể tìm thấy trong mọi chiếc lị vi sóng gia đình, chúng tơi biến
đổi lại máy bằng cách: Cắt bỏ một đế, tháo bỏ cuộn sơ cấp, lắp lại cuộn thứ cấp ban
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. Khơng 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
Nhiệt độ chết nhiệt của
VSV

Thời gian chết nhiệt

(phút)

Escherichia coli

56oC

4,5

Streptococcus faecalis

60oC

15,7

Lactobacillus plantarum

70oC

11,0

Bacillus cereus

100oC

8,0

HIV

100oC

20

Bacillus subtilis

121oC

0,57

Tên VSV

b) Một số tính tốn về gia nhiệt kim tiêm:
- Nhiệt độ chiếc máy này tạo ra đủ để “nướng chín” 8 lần mọi lồi vi khuẩn có
thể sống trong cơ thể con người trong một phiên làm việc.

7


- 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.
+ Định luật Jun – Len xơ:
Qtỏa: 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)

Qtỏa = I2.R.t

+ Phương trình cân bằng nhiệt:
Qthu = Qtỏa  m.c.T = I2.R.t

Qthu: Nhiệt lượng kim thu vào (J)
m: Khối lượng kim tiêm (kg)
c: Nhiệt dung riêng (J/kg.K)
T: Độ tăng nhiệt độ (oC)

Bảng thống kê nhiệt độ gia nhiệt kim tiêm
Kim
18G x 1
1,25 x 38 mm
20G x 1
0,90 x 38 mm
22G
0,9 x 25 mm
22G x 1
0,70 x 38 mm
23G
0,65 x 20 mm
23G x 1
0,6 x 25,4 mm

Thời gian tiệt

Nhiệt độ tiệt

Nhiệt lượng

Cường độ

trùng (s)

trùng (oC)

tiệt trùng (J)

dịng điện (A)

1

8501000

138,05

192,90

1

8501000

71,28

99,71

1

8501000

47,15

99,95

1

8501000

43,38

65,86

1

8501000

19,66

52,14

1

8501000

21,27

46,12

c) Tính tốn 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
8

cao (220V) thành dịng điện có có điện áp thấp, dễ sử dụng, an tồn; đồng thời mũi
tiêm có khả năng dẫn điện sẽ bị nung nóng bởi dịng điện với cường độ cao. Máy biến
áp hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lí:
+ Dịng 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.
N1, N2: Số vòng dây sơ cấp, thứ cấp

Dựa vào công thức sau:

U1, U2: Điện áp sơ cấp, thứ cấp (V)
I1, I2: Cường độ dịng điện (A)

ta có được bảng thơng số kỹ thuật của máy biến áp:
Bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp
Cuộn sơ cấp

Cuộn thứ cấp

Số vịng dây

15

1,5

Cơng 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

9


các vòng quấn, biến đổi của điện trường trong các vịng quấn sinh ra một từ trường B
vng 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.
- Từ trường này của cuộn dây tùy thuộc vào số từ cảm cuộn dây và dòng điện

trong cuộn dây
B là từ cảm (T)

L là chiều dài dây (m)
U là hiệu điện thế (V)
R là tổng điện trở của dây (Ω)

- Từ cảm cuộn dây tỉ lệ thuận với chiều dài, hiệu điện thế và tỉ lệ nghịch với điện
trở của cuộn dây.
e) Cơ chế đoản mạch:
- Máy của chúng tôi hoạt động dựa trên nguyên lý đoản mạch.
- Ta đều biết đoản mạch là hiện tượng khi có 2 sợi dây điện tiếp xúc nhau, tạo nên
một "đường tắt" cho dịng điện đi qua ( khơng chạy qua điện trở). Vậy là dòng điện chỉ
chạy qua đó, và vì khơng bị cản trở nên nó tăng lên cao một cách bất ngờ, 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.

10


IV. KẾT LUẬN
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 vơ trùng đang chờ tái chế,
từ đó ngăn chặn việc lây lan các dịch bệnh nguy hiểm.
Với tính năng trên cùng với các đặc điểm: đơn giản, an tồn, 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 và tạo mơi trường sống an tồn
cho con người.

11


V. PHỤ LỤC

Tài liệu tham khảo:
- Các phương pháp xử lý chất thải rắn y tế hiện nay:
/>- Máy biến áp – Wikipedia:
/>- Hiện tượng đoản mạch:
/>
12