Đồ án Kỹ thuật: tốt nghiệp nghiên cứu kỹ thuật chế tạo ngón tay giả thẩm

Nghiên cứu chuyên sâu Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu kỹ thuật chế tạo ngón tay giả thẩm mỹ mang tính hệ thống, nâng cao năng lực chuyên môn

• Tác giả: Huỳnh Như
• Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Hưng Thủy
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Hóa học và Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu kỹ thuật chế tạo ngón tay giả thẩm mỹ từ latex cao su thiên nhiên
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Ngón Tay Giả Thẩm Mỹ từ Latex Cao Su Thiên Nhiên

Ngón tay giả thẩm mỹ là một giải pháp y tế hiện đại giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho những người bị mất chi. Nghiên cứu kỹ thuật chế tạo ngón tay giả từ latex cao su thiên nhiên đã mở ra hướng phát triển mới tại Việt Nam với chi phí thấp hơn các sản phẩm nhập khẩu. Đề tài tốt nghiệp nghiên cứu kỹ thuật này tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, lựa chọn nguyên liệu phù hợp và đánh giá tính chất của sản phẩm cuối cùng. Mục tiêu là tạo ra một sản phẩm có độ bền cao, màu sắc tự nhiên, phù hợp với người Việt Nam và có giá thành cạnh tranh trên thị trường.

1.1. Nhu Cầu Sử Dụng Ngón Tay Giả Thẩm Mỹ

Nhu cầu về ngón tay giả thẩm mỹ đang tăng cao trong xã hội hiện đại. Các bệnh nhân mất chi do tai nạn, bệnh lý hay các vấn đề bẩm sinh cần giải pháp phục hồi chức năng và tâm lý. Sản phẩm ngón tay giả cải thiện khả năng grasping, tính thẩm mỹ và tự tin xã hội. Latex cao su thiên nhiên mang lại tính linh hoạt tự nhiên, thoáng khí và tương thích tốt với da người, tạo sự thoải mái trong quá trình sử dụng lâu dài.

1.2. Tình Hình Nghiên Cứu và Sản Phẩm Thương Mại

Hiện nay, các sản phẩm ngón tay giả trên thị trường chủ yếu được chế tạo từ silicone cao cấp với giá thành rất cao. Nghiên cứu kỹ thuật chế tạo từ latex cao su thiên nhiên là một hướng đi mới, tận dụng lợi thế về nguyên liệu tại Việt Nam. Đồ án tốt nghiệp này so sánh tính chất của sản phẩm latex với silicone để chứng minh tính khả thi và ưu thế kinh tế của phương pháp mới.

II. Quy Trình Nghiên Cứu Kỹ Thuật Chế Tạo Ngón Tay Giả

Quy trình nghiên cứu kỹ thuật bao gồm nhiều bước khảo sát chi tiết về nguyên liệu, công nghệ chế tạo và đánh giá sản phẩm. Việc lựa chọn nguyên liệu đầu (latex cao su thiên nhiên), hóa chất phối trộn (chất làm đặc, chất xúc tiến, chất phòng lão) và khuôn chế tạo là những yếu tố quan trọng. Phương pháp gia công được tối ưu hóa để đảm bảo độ chính xác cao, tạo ra các vân chi tiết trên ngón tay giả. Ngoài ra, việc xác định tỉ lệ màu phù hợp với da người Việt Nam cũng là một phần quan trọng của đồ án tốt nghiệp này.

2.1. Khảo Sát Nguyên Liệu và Hóa Chất

Latex cao su thiên nhiên được nghiên cứu kỹ về thành phần, độ nhớt và tính chất đông đặc. Hóa chất sử dụng bao gồm chất làm đặc để tăng độ cứng, chất trợ xúc tiến để tăng tốc độ đông tụ, và chất phòng lão để bảo vệ sản phẩm. Việc xác định hàm lượng chất làm đặc thích hợp là quan trọng, đặc biệt với những khuôn có góc thoát hẹp trên ngón tay nhỏ.

2.2. Thiết Kế Khuôn và Phương Pháp Gia Công

Loại khuôn chế tạo được lựa chọn để tạo ra vân ngón tay chính xác nhất, phù hợp với hình thái học của con người. Phương pháp gia công và tỉ lệ màu được tinh chỉnh để đạt độ giống thật cao. Quá trình này bao gồm đổ khuôn, đông tụ, thoát khuôn và hoàn thiện sản phẩm với các bước kiểm tra chất lượng.

III. Phương Pháp Đánh Giá Tính Chất Sản Phẩm Ngón Tay Giả

Để đảm bảo chất lượng sản phẩm ngón tay giả, đồ án tốt nghiệp sử dụng các phương pháp phân tích tiên tiến theo tiêu chuẩn quốc tế. Độ bền kéo được đo theo ASTM D882 để đánh giá khả năng chịu lực. Độ bền màu được kiểm tra trước và sau lão hóa nhiệt bằng phương pháp Q-UV để mô phỏng tác động của thời gian và ánh sáng. Tỉ lệ màu được so sánh với ngón tay mẫu để đảm bảo tính thẩm mỹ. Những đánh giá này giúp chứng minh rằng sản phẩm latex có độ bền cao hơn silicone cả trước và sau khi tồn trữ nhiệt, làm cho nó trở thành lựa chọn thực tiễn và kinh tế.

3.1. Phương Pháp Đo Độ Bền Kéo và Độ Bền Màu

Độ bền kéo được đo bằng máy kéo theo tiêu chuẩn ASTM D882, cung cấp dữ liệu về sức chịu lực và khả năng kéo dãn của sản phẩm. Độ bền màu được đánh giá bằng so sánh trước và sau lão hóa nhiệt trong phòng Q-UV trong điều kiện chuẩn. Những phương pháp này đảm bảo sản phẩm latex phù hợp với tiêu chuẩn chất lượng quốc tế.

3.2. Lão Hóa Nhiệt và Tồn Trữ Sản Phẩm

Lão hóa nhiệt theo tiêu chuẩn JIS K 5400 mô phỏng quá trình tồn trữ nhiệt để đánh giá độ bền lâu dài. Sản phẩm latex được so sánh với silicone về khả năng chịu lão hóa nhiệt, chứng minh rằng nó có độ bền cao hơn trong điều kiện lưu trữ thực tế, làm tăng giá trị thương mại của sản phẩm này.

IV. Kết Quả và Ứng Dụng Thực Tiễn của Đồ Án Tốt Nghiệp

Đồ án tốt nghiệp về chế tạo ngón tay giả từ latex cao su thiên nhiên đã đạt được những kết quả đáng kể. Sản phẩm ngón tay giả được tạo ra có màu gần giống ngón tay mẫu, tính thẩm mỹ cao và độ bền cao hơn silicone cả trước và sau lão hóa nhiệt. Những phát hiện này chứng minh khả năng thay thế các sản phẩm silicone nhập khẩu đắt tiền bằng một giải pháp địa phương, tiết kiệm chi phí. Ứng dụng thực tiễn của kỹ thuật chế tạo này có thể được mở rộng để sản xuất hàng loạt, phục vụ nhu cầu của bệnh nhân tại Việt Nam và các nước trong khu vực. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí y tế mà còn tạo cơ hội phát triển công nghiệp mới trong lĩnh vực công nghệ kỹ thuật hóa học.

4.1. Các Kết Quả Chính Của Nghiên Cứu

Kết quả chính bao gồm: xác định loại khuôn phù hợp để tạo vân chính xác; xác định hàm lượng chất làm đặc tối ưu; tạo ra sản phẩm ngón tay giả với màu phù hợp; và chứng minh rằng latex có độ bền cao hơn silicone. Những thành công này mở đường cho ứng dụng thương mại.

4.2. Tiềm Năng Phát Triển và Sản Xuất Hàng Loạt

Kỹ thuật chế tạo được phát triển qua đồ án tốt nghiệp có tiềm năng cao để mở rộng sang sản xuất hàng loạt. Giải pháp này có giá thành thấp từ nguyên liệu sẵn có tại Việt Nam, tạo ra sản phẩm cạnh tranh và phục vụ nhu cầu y tế địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Trong cuộc sống, người khuyết tật thể vì lí do khuyết tật bẩm sinh hoặc do tai nạn trong quá trình lao động mưu sinh mà mất đi một phần cơ thể. Đối với một nước đã từng bị chiến tranh tàn phá nặng nề và đang trong quá trình phát triển như Việt Nam, tỷ lệ người khuyết tật nhiều nên nhu cầu về việc phục hồi chức năng hay sử dụng tay chân giả rất cao. Để phục vụ nhu cầu của bệnh nhân, các bệnh viện hay trung tâm chỉnh hình hiện nay thường cung cấp hai loại sản phẩm là tay chân giả chức năng hoặc tay chân tay giả thẩm mỹ. Chân tay giả thẩm mỹ là sản phẩm mang tính thẩm mỹ, được lắp trùm lên mỏm cụt, các ngón tay giả còn có tác dụng bảo vệ các đầu mỏm cụt nhạy cảm, tránh các va chạm gây đau đớn đầu mỏm cụt.

Thành phần chính của ngón tay giả là cao su silicone và một ngón tay hoàn chỉnh có giá thành rất cao[1]. Ở Việt Nam, đa số người lao động không may bị tai nạn thường có thu nhập trung bình không cao, tuổi đời trẻ và số người được các tổ chức nhân đạo hỗ trợ là không nhiều. Nguyên liệu cao su silicone có giá thành cao và thường phải nhập khẩu. Trong khi đó, tại Việt Nam cay cao su được trồng nhiều, khai thác tốt, giá thành rẻ và có những tính năng tốt[2].

Latex cao su thiên nhiên dung dung môi pha loãng là H2O thân thiện với môi trường, có chỉ số lượng chất hữu cơ bay hơi VOCs thấp hơn nhiều so với cao su silicone thuộc hệ dầu. Do vậy latex cao su thiên nhiên được khai thác từ cây cao su là vật liệu thích rất hợp thay thế cao su silicone trong việc nghiên cứu và chế tạo sản phẩm ngón tay giả thẩm mỹ theo hướng khoa hoc kỹ thuật bền vững (hoá học xanh). Tính đến năm 2019, ngón tay giả silicone đã được phát triển phổ biến nhưng các nước khác trên thế giới cũng như Việt Nam vẫn chưa có công trình nghiên cứu hay công bố sản phẩm ngón tay giả thẩm mỹ làm từ latex cao su thiên nhiên. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn của một bộ phận lớn người lao động thu nhập thấp không may bị khuyết tật, căn cứ vào tình hình nguyên liệu cao su đặc trưng tại Việt Nam và tình hình nghiên cứu trên thế giới, đề tài “NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CHẾ TẠO NGÓN TAY GIẢ THẨM MỸ TỪ LATEX CAO SU THIÊN NHIÊN” được tiến hành nhằm tạo ra sản phẩm ngón tay giả thẩm mỹ dành cho người Việt Nam , có giá thành thấp từ nguyên liệu sẵn có tại Việt Nam, mang đến niềm vui, sự tự tin đặc biệt là những phụ nữ trẻ bị khuyết tật qua đó góp phần ổn định tâm lý và an sinh xã hội.

Trong luận văn này, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài là: - Đối tượng nghiên cứu: ngón tay giả thẩm mỹ làm từ latex cao su thiên nhiên. - Phạm vi nghiên cứu: phương pháp gia công, công thức phối liệu và tỉ lệ màu phù hợp với phụ nữ Việt Nam với màu da trắng và dáng ngón tay nhỏ thon, dài; khảo sát độ bền cơ tính và màu sắc khi sử dụng.1 Đối tượng và nhu cầu sử dụng ngón tay giả thẩm mỹ Tay chân giả là dụng cụ hỗ trợ phục hồi các chức năng đã bị suy giảm hoặc thay thế cho tay chân thật của những người khuyết tật khi bị cắt cụt do tai nạn, bệnh tật hay chiến tranh…Những du ̣ng cu ̣ như chân giả, tay giả ngoài viê ̣c hỗ trơ ̣ người khuyế t tâ ̣t có thể đi la ̣i dễ dàng hơn, sử du ̣ng cánh tay thuâ ̣n tiê ̣n hơn còn giúp làm cân bằ ng cơ thể , tránh khả năng bi dồ ̣ n tro ̣ng lực cơ thể xuố ng mô ̣t bô ̣ phâ ̣n khác của cơ thể Theo số liệu năm 2015 của Liên Hợp Quốc, số người khuyết tật trên thế giới vào khoảng 1 tỷ trong tổng số 7,3 tỷ người, chiếm 7,3% tổng dân số và tại Việt Nam, người khuyết tật chiếm khoảng 10% dân số, tương đương 8,6 triệu người, trong đó khoảng 2 triệu là trẻ em. [3] Tỉ lệ người khuyết tật Việt Nam cao là hệ quả của quá trình phát triển xã hội như tai nạn, ô nhiễm môi trường và do bom mìn, chất độc còn sót lại sau chiến tranh hoặc do thất lạc vũ khí. Số lượng trẻ em tại Việt Nam được nhận trợ giúp phục hồi chức năng rất thấp, chỉ khoảng 1/5 trẻ khuyết tật được sử dụng tay giả, chân giả, chỉnh hình,… Dịch vụ phục hồi chức năng, sản xuất chân tay giả không sẵn có tại nhiều cộng đồng và nhân viên y tế phần lớn chưa được đào tạo đầy đủ để làm việc cùng với gia đình, người bệnh khuyết tật.2 Tình hình nghiên cứu ngón tay giả thẩm mỹ Ngón tay giả thẩm mỹ đã được làm và bán rộng rãi trên thế giới.

Sản phẩm này gần giống như ngón tay thật đến mức các nhà khoa học phải tiến hành nghiên cứu cách phân biệt chúng với ngón tay người còn sống. Năm 2002, trường đại học Yokohama đã phát hiện ra những ngón tay giả nhân tạo từ gummy (keo) được làm tinh xảo có khả năng chép rõ dấu vân tay đã thông qua các thiết bị quét vân tay cảm biến quang và điện dung [4] Năm 2008, Pietro Coli và Fabio Roli đã được chứng minh rằng dấu vân tay giả được làm bằng vật liệu như gelatine hoặc silicon có thể đánh lừa các cảm biến thường được sử dụng tại thời điểm đó.[5] 1 Năm 2011, tại Singapo John-John Cabibihan đã công bố phương mới tạo ra ngón tay giả thẩm mỹ qua sự tương tác trực tuyến giữa người bệnh và người thiết kế ngón tay. Các dữ liệu chụp cắt lớp vi tính (CT) trong vùng ngón tay bị ảnh hưởng và không bị ảnh hưởng được gửi qua internet và bộ phận giả được xây dựng bằng cách sử dụng trực quan, thiết kế hỗ trợ máy tính và các công cụ sản xuất.3 Tình hình sản phẩm ngón tay giả thẩm mỹ thương mại Tại Nhật Bản, ngón tay giả được làm tinh xảo trông không khác những ngón tay còn lại và phải nhìn kỹ mới phát hiện ra. Khi hạ tay, máu chảy về phía bàn tay nên ngón tay sẽ hồng hơn.

Khi giơ tay, máu chảy ngược phía bàn tay nên ngón tay sẽ nhạt màu hơn. Tính đến năm 2016, giá thành cho mỗi ngón tay hoàn chỉnh là 180.490 đôla Mỹ) [7] Hình 1.1 Sản phẩm ngón tay giả thẩm mỹ tại Nhật[7] Ngoài ra, Dianceh là một trong những công ty hàng đầu thế giới về ngành chân tay giả có trụ sở tại Mexico. Các sản phẩm tại đây có độ chân thật rất cao và được làm từ elastomers trong nhóm siloxane, ưu điểm của siloxane là không hòa tan trong các dung môi hữu cơ thông thường như axeton, rượu, xăng, dầu mỡ. Ngoài ra, sự thiếu hụt carbon trong cấu trúc làm cho nó chịu được nhiệt độ cao và vật liệu này còn có đặc tính đàn hồi và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.[8] Cách để dính các bộ phận giả lên cơ thể thì cũng có nhiều dạng, tùy vào từng trường hợp của mỗi người, thường thì họ sẽ sử dụng phương pháp giác hút, khi đặt lên nơi cần 2 gắn thì sẽ tạo nên 1 khoảng chân không giữa 2 bên, việc này giúp bộ phân giả sẽ không bị rơi hoặc lỏng ra trong ngày, kể cả khi phải bắt tay ai đó nếu bộ phận đó dính ở tay.

Ngoài ra cũng có cả các loại keo hoặc vít đi kèm sản phẩm, tùy vào bộ phận. Một số hình ảnh công bố của công ty về loại sản phẩm này được đề cập trong hình 1.2 Sản phẩm ngón tay giả của công ty Dianceht[8] Hình 1.3 Sản phẩm ngón tay giả khi đeo vào[8] Áp dụng kết quả của các công trình nghiên cứu nhận diện ngón tay giả, công ty Futronic sử dụng công nghệ cảm biến hoạt hóa để phát hiện ngón tay người sống. 3 Trong máy quét vân tay quang học Futronic, một tín hiệu đặc biệt được phát ra để ngón tay được xác thực. Tín hiệu này vượt ra ngoài da người và sau đó quay trở lại cảm biến bên trong máy quét.

Tín hiệu trả về của ngón tay người sống là duy nhất so với tín hiệu từ bất kỳ vật liệu nào khác. Do đó, máy quét vân tay quang học Futronic chỉ chụp dấu vân tay của ngón tay sống và từ chối tất cả các vật liệu khác đặt trên nó. Không thể sử dụng ngón tay giả làm từ silicone, cao su,…để truy cập thông qua máy quét vân tay quang học Futronic.[9] Tại Việt Nam từ năm 2005, Xưởng du ̣ng cu ̣ chin̉ h hình của bê ̣nh viê ̣n Phục hồi chức năng – Điều trị bệnh nghề nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã mài mò nghiên cứu cách thức làm “ngón tay giả” thẩ m my,̃ tinh tế bằ ng chất liê ̣u silicone nô ̣i đia.̣ Sau rấ t nhiề u lầ n nghiên cứu, thử nghiệm thấ t ba ̣i, Xưởng du ̣ng cu ̣ chỉnh hin ̀ h của bê ̣nh viê ̣n Phục hồi chức năng – Điều trị bệnh nghề nghiệp đã rút kinh nghiê ̣m và đi đến thành công trong viê ̣c làm đươ ̣c các ngón tay giả đầy thẩ m my,̃ tinh tế để giúp những bệnh nhân có mong muốn làm ngón tay giả thẩ m my.4 Ngón tay giả của BV Phục hồi chức năng và Điều trị bệnh nghề nghiệp[1] Để hoàn thành một ngón tay giả thẩm mỹ, tinh tế như thật, những kỹ thuật viên dụng cụ chỉnh hình phải trải qua rất nhiều công đoạn như làm cốt âm, cốt dương, quét từng lớp silicon mỏng như sương một cách tỉ mỉ, tẩn mẫn cho đến khi ngón tay đủ độ dày mà mỗi lớp silicon phải mất trọn một ngày mới khô. Các ngón tay đều được lấy mẫu từ ngón tay tương ứng của bàn tay còn lại và phải giống như thật đến từng đường chỉ 4 tay.

Tăng phần thẩm mỹ, bệnh nhân có thể điểm xuyến trên bàn tay những chiếc nhẫn để che lấp dấu nối mờ giữa lớp silicon trên ngón tay giả và da thật. Từ những thông tin trên cho thấy ngón tay giả từ cao su silicone đang được sử dụng rất phổ biến và các nghiên cứu khoa học tập trung vào vấn đề nhận diện chúng. Với mức giá khá cao của sản phẩm đặc thù này bằng silicone, những người trẻ không may bị khuyết tật bẩm sinh hoặc tai nạn lao động với thu nhập thấp không ổn định thì sẽ khó sở hữu ngón tay giả thẩm mỹ từ cao su silicone.Chưa có công trình nghiên cứu khoa học ở nước ngoài và ngón tay giả thẩm mỹ thương mại bằng cao su thiên nhiên.