THIẾT KẾ MÁY KHỬ KHUẨN Y TẾ BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA NHIỆT ĐỘ THẤP, Ở MÔI TRƯỜNG ÁP SUẤT THƯỜNG

1. đề tài:

“Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị phục vụ thực nghiệm khử khuẩn y tế bằng công nghệ Plasma nhiệt độ thấp ở môi trường áp suất thường”

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:

-      Mô hình thiết bị có kích thước 650x500x1400 mm;

-      Tiến hành các thử nghiệm khử khuẩn;

-      Mô hình tạo ra môi trường Plasma ở nhiệt độ thấp 30-70°C và áp suất bằng áp suất phòng.

3. Nội dung chính của đồ án:

-      Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước, mục đích và nhiệm vụ đề tài;

-      Cơ sở lý thuyết: môi trường hình thành Plasma nhiệt độ thấp ở môi trường áp suất thường, nguyên lý diệt khuẩn của môi trường Plasma;

-      Tính toán, thiết kế và tìm ra mô hình tối ưu cho thiết bị; chế tạo mô hình với kích thước 650x500x1400 mm;

-      Kiểm tra và tìm ra các thông số tối ưu của thiết bị - điện áp, tần số;

-      Kết luận và kiến nghị: những ưu và khuyết điểm của mô hình; khả năng ứng dụng của mô hình vào thực tế.

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THIẾT BỊ PHỤC VỤ THỰC NGHIỆM KHỬ KHUẨN Y TẾ BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA NHIỆT ĐỘ THẤP Ở MÔI TRƯỜNG ÁP SUẤT THƯỜNG.

Công nghệ Plasma đã có lâu đời nhưng hầu hết được dùng trong phòng thí nghiệm với áp suất thấp.Về việc ứng dụng công nghệ Plasma đểkhử khuẩn dụng cụ y tế đã được thế giới áp dụng khoảng 40 năm nay, vài năm gần đây thì mới được áp dụng tại Việt Nam.

Hiện nay ở Việt nam, córất nhiều phương pháp thường được ứng dụng riêng rẽ hoặc kết hợp để khử khuẩn dụng cụ y tế trong các bệnh viện, trung tâm y tế: phương pháp dùng hóa chất, phương pháp vật lý, phương pháp phối hợp… Phương pháp dùng hóa chất có đặc điểm là dung dịch khử trùng tấn công vào cơ thể vi sinh vật sống để tiêu diệt chúng. Các dụng cụ cần tiệt trùng phải tiếp xúc hoàn toàn với hóa chất dưới dạng hơi hoặc dung dịch nếu không đảm bảo nồng độ thích hợp và trong một thời gian cần thiết thì tác dụng tiệt trùng kém hiệu quả. Ngoài ra, một số hóa chất lại có hại cho dụng cụ, có thể làm rát da, vì vậy phải đeo găng tay khi sử dụng. Và sử dụng hóa chất để tiệt trùng khá tốn kém nhưng hiệu quả cũng không cao. Đối với phương pháp vật lý người ta dùng nhiệt độ cao để tiến hành khử khuẩn như dùng khí khô ở nhiệt độ cao, hơi nước bão hòa ở nhiệt độ và áp suất cao, dùng tia và sóng điện từ được dùng khá phổ biến nhưng hạn chế chỉ xử lý được các dụng cụ chịu được nhiệt độ cao. Bên cạnh đó người ta còn có thể kết hợp cả 2 phương pháp trên để phát huy những ưu điểm của chúng. Tuy nhiên các phương pháp trên thường có chi phí đầu tư cao, dễ nhiễm độc do lượng dư hóa chất, dụng cụ hạn chế do đó đó việc nghiên cứu và áp dụng phương pháp xử lý xanh sạch và hiệu quả như công nghệ Plasama là hết sức cần thiết.

Nghiên cứu được thực hiện gồm bốn giai đoạn là: Giai đoạn 1 – nghiên cứu lý thuyết về công nghệ Plasma, động lực học plasma, nghiên cứu khả năng diệt khuẩn bằng công nghệ Plasma và ứng dụng vào diệt khuẩn dụng cụ y tế, giai đoạn 2 – đưa ra nhiều phương án thiết kế chế tạo mô hình xử lý thực nghiệm, phân tích ưu nhược điểm của từng phương án, và cuối cùng chọn phương án tối ưu dựa trên tiêu chí hiệu suất xử lý, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, giai đoạn 3 – tiến hành thí nghiệm với các điều kiện khác nhau: công suất tiêu hao (dòng điện, điện áp, tần số), kích thước hình dáng buồng Plasma, giai đoạn 4 – phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm và kết luận.

MỤC LỤC

LỜI CAM KẾT.. ii

LỜI CAM KẾT.. iii

LỜI CẢM ƠN.. iv

TÓM TẮT ĐỒ ÁN.. v

MỤC LỤC   vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU.. ix

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ.. x

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.. xii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.. 1

1.1     Tính cấp thiết của đề tài1

1.2     Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài2

1.3     Mục tiêu nghiên cứu của đề tài2

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. 3

1.5     Phương pháp nghiên cứu. 3

1.6     Kết cấu của đồ án. 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI. 4

2.1     Giới thiệu về Plasma. 4

2.2     Đặc tính của mô hình. 5

2.3     Các nghiên cứu liên quan đến đề tài5

2.3.1     Nghiên cứu cá nhân về các loại dụng cụ y tế để xử lý. 5

2.3.2     Các loại vi khuẩn có thể gây ra nhiễm khuẩn. 7

2.3.3     Khả năng diệt khuẩn của Plasma. 11

2.4     Kết cấu của mô hình. 11

2.4.1     Thuyết minh sơ đồ mô hình. 12

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 13

3.1     Các định nghĩa cơ bản. 13

3.1.1     Ion hoá. 13

3.1.2     Năng lượng ion hoá. 13

3.1.3     Bậc Ion hóa. 13

3.2     Sự tương tác giữa các hạt trong Plasma. 15

3.2.1     Tiết diện hiệu dụng. 15

3.2.2     Khoảng đường tự do trung bình. 16

3.2.3     Tần số va chạm... 16

3.2.4     Va chạm đàn hồi16

3.2.5     Va chạm không đàn hồi16

3.3     Quá trình tạo chất oxi hoá. 17

3.3.1     Tạo ozone. 17

3.3.2     Tạo H₂O₂. 17

3.3.3     Tạo gốc OH* có mức oxi hoá mạnh. 18

3.3.4     Các va chạm trong mô hình. 18

3.4     Quá trình oxy hóa. 20

3.4.1     Oxy hóa vòng benzene bằng OH^*. 20

3.4.2     Oxy hóa vòng benzene bằng Ozon. 20

CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẶT RA.. 21

4.1     Những yêu cầu cơ bản của đề tài21

4.2     Cơ sở chọn phương án thiết kế. 21

4.2.1     Lựa chọn mô hình của thiết bị22

4.2.2     Lựa chọn điện cực trong. 25

4.2.3     Lựa chọn lưu lượng khí28

4.2.4     Lựa chọn hiệu điện thế đặt vào. 28

4.2.5     Lựa chọn đầu phun. 29

4.2.6     Kẹp chặt và tịnh tiến ống thạch anh. 30

4.2.7     Tính toán, thiết kế sơ bộ bàn trượt. 32

4.3     Trình tự công việc tiến hành. 33

CHƯƠNG 5:TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ DỤNG CỤ Y TẾ  BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA   34

5.1     Nhận xét. 34

5.2     Chọn vật liệu cho hệ thống. 34

5.3     Tính toán cho hệ thống. 34

5.3.1     Buồng plasma. 34

5.3.2     Kích thước bàn máy cần di chuyển. 36

5.3.3     Bộ phận mang chi tiết. 36

5.3.4     Bộ phận kẹp ống thạch anh. 38

CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM... 40

6.1     Chế tạo thử nghiệm... 40

6.2     Đánh giá kết quả. 46

6.2.1     Kiểm nghiệm xử lý trái cây, thực phẩm... 46

6.2.2     Kiểm nghiệm xử lý dụng cụ y tế. 48

6.2.3     Kiểm nghiệm xử lý vi khuẩn. 49

6.3     Kết luận, đề nghị51

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 52

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bảng phân loại Spaulding. 7

Bảng 2.2 Phân loại vi sinh vật theo thứ tự nhạy cảm với các mức độ khử khuẩn. 8

Bảng 2.3 Các phương pháp khử tiệt khuẩn. 9

Bảng 2.4 Ưu và nhược điểm của các phương pháp tiệt khuẩn. 10

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của lưu lượng khí đến khoảng cách phóng ra của plasma. 28

Bảng 4.2 Ảnh hưởng của hiệu điện thế đến khoảng cách phóng ra của plasma. 28

Bảng 5.1 Bảng nhiệt độ một số loại Plasma [nguồn internet]. 35

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

Hình 1.1 Quy trình xử lý dụng cụ y tế hiện tại1

Hình 2.1 Plasma nhân tạo và trong tự nhiên. 4

Hình 2.2 Bộ dụng cụ để mổ lác. 5

Hình 2.3 Các loại dao mổ. 5

Hình 2.4 Bộ dụng cụ nhãn khoa. 6

Hình 2.5 Bộ dụng cụ mổ đục thủy tinh thể. 6

Hình 2.6 Pen thẳng có mấu. 7

Hình 2.7 Dao mổ. 7

Hình 2.8 Cấu tạo của vi khuẩn và cơ cấu phản ứng. 11

Hình 2.9 Kết cấu của mô hình. 11

Hình 3.1 Phản ứng giữa 2 điện cực. 19

Hình 3.2 Chuỗi phản ứng electron sinh ra. 19

Hình 4.1 Mô hình dạng tấm... 22

Hình 4.2 Mô hình dạng ống phóng plasma. 23

Hình 4.3 Mô hình ống phóng plasma phương án nhiều ống (3 ống). 24

Hình 4.4 Thanh điện cực Ø8 dài 200mm... 25

Hình 4.5 Điện cực đầu hình cầu đuôi liền. 26

Hình 4.6 Điện cực đầu chop đuôi rời26

Hình 4.7 Đuôi để gắn các điện cực. 26

Hình 4.8 Đầu điện cực hình nón cụt. 27

Hình 4.9 Đầu điện cực có phần trụ dài27

Hình 4.10 Đầu phun có dạng giống đuôi phóng tên lửa. 29

Hình 4.11 Đầu phun dạng nón cụt và cách gắn vào ống thach anh. 30

Hình 4.12 Đầu phun sau khi đã gia công. 30

Hình 4.13 Kẹp chặt bằng vít. 31

Hình 4.14 Kẹp chặt bằng đai ốc. 31

Hình 4.15 Truyền động bằng cách thay đổi tỷ số truyền. 32

Hình 4.16 Điều khiển bằng 2 động cơ. 33

Hình 5.1 Kích thước điện cực và ống thạch anh. 35

Hình 5.2 Tấm dẫn hướng trên. 36

Hình 5.3 Tấm dẫn hướng dưới36

Hình 5.4 Đế trên. 37

Hình 5.5 Đế dưới37

Hình 5.6 Lắp ổ bi37

Hình 5.7 Lắp động cơ trên. 38

Hình 5.8 Lắp động cơ dưới38

Hình 5.9 Ống kẹp. 38

Hình 5.10 Đai ốc kẹp. 39

Hình 6.1 Mô hình chế tạo thực tế. 40

Hình 6.2 Máy tính điều khiển bàn máy. 41

Hình 6.3 Mạch điều khiển bàn máy. 41

Hình 6.4 Bộ nguồn phát Plasma. 42

Hình 6.5 Bàn máy để mang dụng cụ. 42

Hình 6.6 Đế lắp ổ bi43

Hình 6.7 Đế lắp động cơ. 43

Hình 6.8 Ống kẹp. 44

Hình 6.9 Bộ biến đổi điện áp cao (Flyback). 44

Hình 6.10 Ống phóng plasma. 45

Hình 6.11 Quá trình xử lý dụng cụ. 45

Hình 6.12 Chuối trước khi xử lý bằng plasma. 46

Hình 6.13 Quá trình xử lý chuối bằng plasma. 46

Hình 6.13 Chuối sau khi sử lý bằng plasma với tốc độ bàn máy thay đổi47

Hình 6.14 Chuối sau khi xử lý được 2 giờ. 47

Hình 6.15 Bòn bon sau khi xử lý 2 giờ. 48

Hình 6.16 Măng cục sau khi xử lý 2 giờ. 48

Hình 6.17 Xử lý dụng cụ y tế. 48

Hình 6.18 Xử lý vi khuẩn bằng plasma. 49

Hình 6.19 Mẫu đối chứng bỏ vào buồng plasma mà không xử lý. 49

Hình 6.20 Mẫu đối chứng chạy plasma xung quanh đĩa. 49

Hình 6.21 Mẫu đối chứng khi xử lý bằng plasma mới nuôi cấy nấm men. 49

Hình 6.22 Xử lý nâm men với tốc độ bàn máy 1300 mm/phút. 50

Hình 6.23 Xử lý nấm men với tốc độ bàn máy 600 mm/phút. 50

Hình 6.24 Xử lý nấm men với tốc độ bàn máy 400 mm/phút. 50

Hình 6.25 Xử lý nấm men với tốc độ bàn máy 200 mm/phút. 50