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
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
1 8501000 138,05 192,90
20G x 1
0,90 x 38 mm
1 8501000 71,28 99,71
22G
0,9 x 25 mm
1 8501000 47,15 99,95
22G x 1
0,70 x 38 mm
1 8501000 43,38 65,86
23G
0,65 x 20 mm
1 8501000 19,66 52,14
23G x 1
0,6 x 25,4 mm
1 8501000 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)
- Từ trường này của cuộn dây tùy thuộc vào số từ cảm cuộn dây và dòng điện
trong cuộn dây
- 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 dòng điện đi qua ( không chạy qua điện trở). Vậy là dòng điện chỉ
chạy qua đó, và vì không 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.
IV. KẾT LUẬN
11
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)
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,
từ đó ngăn chặn việc lây lan các 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 và tạo môi trường sống an toàn
cho con người.
V. PHỤ LỤC
12
Tài liệu tham khảo:
- Các phương pháp xử lý chất thải rắn y tế hiện nay:
/>- Máy biến áp – Wikipedia:
/>- Hiện tượng đoản mạch:
/>13