Găng tay trị liệu và sơn khắc tinh nấm

Nhằm hỗ trợ những người bị yếu chức năng bàn tay, hai học sinh Trần Nhật Nam và Nguyễn Duy Minh Thông (lớp 11CT Trường THPT Gia Định, TP.HCM) đã sáng chế ra găng tay phục hồi chức năng bàn tay. Đề tài trên vừa mang về cho hai em giải 3 cấp quốc gia về nghiên cứu khoa học.

Một đề tài đoạt giải 3 khác của học sinh Trường THPT Gia Định là nghiên cứu ra loại sơn xử lý nấm mốc xung quanh môi trường sống như tường, gỗ, kính do hai học sinh lớp 11CH – Hoàng Trương Thanh Xuân và Hoàng Duy Minh – thực hiện. Cả hai đề tài đều được đánh giá cao về sự gần gũi và tính ứng dụng thực tiễn trong đời sống hàng ngày.

Từ ý tưởng phim đến đôi găng tay… trị liệu

Găng tay giúp trị liệu phục hồi chức năng bàn tay

Trong một lần tình cờ xem bộ phim viễn tưởng “Doctor Strange” với nội dung kể về hành trình dai dẳng tìm lại “chức năng bàn tay” sau tai nạn của một bác sĩ, bằng quá trình tập vật lý trị liệu đầy đau đớn nhưng không hiệu quả. Nhật Nam đã thật sự xúc động, em tự hỏi tại sao không có một dụng cụ nào hỗ trợ quá trình tập vật lý trị liệu để người bệnh bớt đau đớn. Nhiều lần xem đi xem lại bộ phim, ý tưởng về một đôi găng tay hỗ trợ tập vật lý trị liệu phục hồi chức năng bàn tay đã ra đời như thế.

Nhật Nam chia sẻ ý tưởng này với bạn thân cùng lớp Minh Thông và nhận được cái gật đầu hợp tác, cả hai bắt tay vào nghiên cứu. Ròng rã suốt 7 tháng, từ tháng 8-2017 đến tháng 3-2018, kể từ lúc đưa ý tưởng vào thực hiện, đôi bạn mới nghiên cứu thành công ra sản phẩm. “Khó nhất là khâu lập trình phát triển thuật toán cho găng tay. Đây cũng là khâu đầu tiên để chế tạo ra sản phẩm. Vì tín hiệu điện cơ của mỗi người không giống nhau nên không thể chỉ dùng một thuật toán chung chung. Do đó, nếu chỉ là những thuật toán đơn giản thì khó có thể xử lý được”, Nhật Nam nhớ lại.

Riêng khâu này, Nhật Nam cho biết nhóm đã mất 4 tháng để có thể phát triển thành công một thuật toán phù hợp nhất. Không biết bao lần đưa thuật toán vào chạy nhưng đều không đúng ý, đành phải viết lại. “Mỗi lần đưa vào chạy là mỗi lần hý hửng. Thế nhưng đều thất bại. Chỉ sau khi chúng em áp dụng một thuật toán mới trong lập trình, cho phép tự phân tích các dữ liệu của người bệnh sau khi thu thập để lập trình cho riêng từng người thì mới tạm coi là thành công. Ở thuật toán này, với từng người bệnh khác nhau, khi sử dụng, găng tay sẽ có thời gian 5 phút để điều chỉnh cho thích hợp”, Nhật Nam cho biết. Bổ sung thêm, Minh Thông cho biết điểm nổi bật trong thuật toán này là cho phép bác sĩ có thể can thiệp để điều chỉnh tốc độ và lực kéo, độ mạnh hay yếu của găng tay sao cho phù hợp với bệnh lý của từng bệnh nhân.

Sau khi đã tìm ra được thuật toán, đôi bạn lại mất 3 tháng để có thể đưa ra một cấu tạo hoàn chỉnh cho găng tay, gồm: một cảm biến điện cơ giúp đo sóng điện cơ của người bệnh, một bo mạch để điều khiển động cơ, một động cơ servo giúp cánh tay có thể cử động, một vỏ bọc (được in 3D) để chứa các linh kiện và không thể thiếu là một đôi găng tay bình thường. Tất cả được sắp xếp một cách có tính toán để thiết bị có thể hiểu được mong muốn co duỗi của người dùng. “Phiên bản đầu tiên ra đời vào tháng 1-2018. Tuy nhiên hơi dày và bất tiện cho người dùng. Phiên bản tháng 3-2018 vừa ra mắt đã hoàn thiện hơn khi dây hoạt động đi theo đường gân của bàn tay khiến sản phẩm gọn, mỏng và dễ sử dụng hơn”, Nhật Nam chia sẻ.

Để nghiên cứu ra đôi găng tay, suốt 7 tháng thực hiện, đều đặn mỗi tối Minh Thông ngồi xe buýt 45 phút đến nhà Nhật Nam, cả hai cùng mày mò đến 10 giờ tối, hôm nào trễ quá thì ngủ lại. Với đôi bạn, tham vọng lớn nhất là có thể đưa sản phẩm vào đời sống để hỗ trợ những người cần phục hồi chức năng bàn tay. “Trong tương lai, chúng em sẽ phát triển, hoàn thiện thêm phần cấu tạo của găng tay để linh hoạt và dễ dàng hơn cho người sử dụng”, Nhật Nam bật mí.

Màng bọc tường khắc tinh… của nấm

Sơn được phun lên bức tường để chống nấm

Ngày còn học ở trường cũ trên đường Xô Viết Nghệ Tĩnh, Thanh Xuân và Duy Minh thấy lan can, bức tường của trường bị nấm mốc, trông mất thẩm mỹ. Đặc biệt, mỗi khi tựa lưng vào là áo quần lấm lem. “Với thức ăn để tránh ruồi thì dùng màng bọc thực phẩm. Vậy tại sao mình không dùng một loại màng bọc để bọc lan can, bức tường lại, sẽ tránh được nấm mốc”, Thanh Xuân nêu ý tưởng.

Và đề tài khảo sát hoạt tính và ứng dụng thực tiễn của Polymer kháng nấm từ Benzalkonium Chloride biến tính chính thức được Thanh Xuân và Duy Minh đặt lên bàn nghiên cứu. “Nghe có vẻ hàn lâm nhưng thực chất chỉ là nghiên cứu ra loại sơn tựa như màng bọc, để xử lý nấm mốc xung quanh môi trường sống như tường, kính, gỗ”, Duy Minh giải thích.

Nhưng phải bắt đầu từ đâu? Làm thế nào để biết được những loại nấm nào hay tồn tại trên tường, gỗ, kính? Hoạt chất nào có thể kháng nấm hiệu quả?… Để tìm ra câu trả lời là những tháng ngày rong ruổi khắp các con đường trên địa bàn Q.Bình Thạnh, cả hai đi tìm nấm ở các bức tường từ trường học, khu dân cư đến cầu Sài Gòn. “Từ những mảng bám đen chứa nấm đó, chúng em mượn phòng thí nghiệm của viện nghiên cứu để định dạng nấm. Suốt hai tháng như thế, chúng em đưa ra được kết luận là có 2 loại nấm gây hại thường xuất hiện trên tường nhất là Aspergillussp và Trichodermasp. Hai loại nấm này sẽ khiến những bức tường xi măng bị hư hại, giảm chất lượng công trình. Bên cạnh đó còn gây hại về đường hô hấp và bệnh ngoài da cho con người nếu tiếp xúc lâu”, Thanh Xuân cho biết.

Cô Nguyễn Ngọc Khánh Vân (Phó Hiệu trưởng nhà trường) cho biết với lứa tuổi học sinh THPT, việc thực hiện những đề tài mang hơi hướng cuộc sống, đi vào cuộc sống dân sinh là điều cực kỳ đáng trân quý. Để các em vừa học, vừa thực hành và vừa đi vào đời sống.

Từ hai loại nấm gây hại đó, nhóm đã đi đến thống nhất là sử dụng chất kháng nấm BKC để đưa vào sơn. Về hỗn hợp sơn, qua sự hướng dẫn của thầy Phạm Minh Trường (giáo viên dạy hóa), nhóm đã phối trộn từ hai loại polymer là HPMC và PEG 400, tạo độ trong suốt cho lớp sơn và giữ được tính chất bề mặt của môi trường. Cộng thêm cồn 70 độ được pha theo tỷ lệ từ 20-50%, tùy mục đích muốn lớp sơn khô nhanh hay chậm của người sử dụng. “BKC là hoạt chất có tính kháng nấm cao, thường được sử dụng ở hồ nuôi tôm và là một thành phần có trong thuốc nhỏ mắt, dung dịch vệ sinh nên hoàn toàn thân thiện với môi trường và an toàn với con người. Còn hỗn hợp 2 polymer HPMC và PEG 400 lại là một trong những thành phần của mỹ phẩm với tính an toàn cao”, Duy Minh bổ sung. Với thành phần như trên, sản phẩm đã được thử nghiệm thành công trên bức tường của trường cũ và lan can, tường nhà thầy Trường.

Nói về quá trình tìm ra loại sơn kháng nấm này, Thanh Xuân cho biết đó là cả một quá trình thật dài, làm sao để sản phẩm vừa có tốc độ khô nhanh, khả năng kháng nấm cao nhưng lại phải bền với môi trường và đặc biệt là không gây hại cho con người. “7 tháng, hỏng không biết bao nhiêu mẫu sơn thử, không đếm được những lần mâu thuẫn. Từ những bức tường xung quanh nhà đến tủ, bàn ghế, cửa kính…, khắp nơi trong nhà đều được chúng em đưa vào làm vật thí nghiệm”, Duy Minh nhớ lại. Theo hai em, tính ưu việt của sơn là tuổi thọ kéo dài trên 1 năm và có thể sử dụng trên cả bề mặt những bức tường đã có nấm. Giá thành lại rẻ hơn gấp 3 lần so với những loại sơn chống thấm có mặt trên thị trường.

Yến Hoa