專利名稱：生物醫(yī)學廢物的處理的制作方法
技術領域：
本發(fā)明所處的領域是廢物處理，特別是生物醫(yī)學廢品的處理和處置。
背景在醫(yī)學領域內，特別是在醫(yī)院環(huán)境中，對潛在致病的有機體的擴散進行控制是一個重要的關注方面。大量研究已經表明由于疾病有機體的擴散而引起的傳染危險是嚴重的人類健康問題。傳染能夠通過與病人或醫(yī)務人員的操作可能堆積有機體的表面相接觸而傳播，或者通過咳嗽或噴嚏后的空氣傳播擴散而傳播。由于典型醫(yī)院的受限空間，并且由于醫(yī)院中的人的抵抗傳染的能力可能因他們自身的健康問題而被削弱的事實，從而傳染的危險進一步加重。而且在一些情形下，傳染性有機體有時對常用的抗生素有抵抗性，即所謂超級蟲(super-bugs)，因此，通過醫(yī)學干預治療傳染病即使可能也會比較困難。
結果，在現代醫(yī)療設置中通常的做法是采取適當的措施來降低傳染的危險。這樣的措施包括在與病人接觸后洗手；經常用消毒溶液清洗地板、墻壁和家具；以及使用一次性產品。使用一次性塑料注射器、餐具和飲料容器只不過是設計成用于單次使用以便降低擴散病原體的危險的產品的若干示例，這些產品使用后就變?yōu)樯镝t(yī)學廢物。
生物醫(yī)學廢物還包括例如血液和血液制品、手術期間切除的組織、以及在手術過程的正常過程中使用和丟棄的單次使用的物品。公認的是，與諸如血液的人類體液的接觸是在引起獲得性免疫缺損綜合癥(AIDS)疾病的人體免疫缺損病毒(HIV)的傳播中的重要危險因素。
公認的是，生物醫(yī)學廢物的處理和處置造成健康危害，并且在處理這些廢物和處置這些廢物時必須加以小心。在許多管轄權中期望并命令應該對生物醫(yī)學廢物處理以消滅病原體，通常通過焚燒進行該處理。焚燒需要相當大的能量，而且還將潛在有害的燃燒產物釋放到大氣中。
可選地，也可以采用化學消毒溶液來消滅生物醫(yī)學廢物中的病原體。這些本身就有毒的化學制品給那些職責是處理生物醫(yī)學廢物的人帶來附加的危險，在這些化學制品的處置時也給環(huán)境帶來危險。
臭氧也被公知為具有消毒特性，而且被公知為某些應用中的消毒劑。如美國食品及藥物管理局的許可所證實的那樣，臭氧在處理食品的使用中被認為是非常安全的。臭氧為氧氣的化學活性自由基物種，通常是通過空氣或純氧氣的離子化而產生的。與傳統(tǒng)的消毒化學制品不同，臭氧不形成對環(huán)境有害的或對動物和人類有毒的危險消毒副產品。一旦臭氧已經與水或空氣中的物質充分反應，過量的氣體快速分解為正常的氧氣并被重新吸收到大氣中。可獲得經濟地生產大量臭氧的商品化臭氧發(fā)生器。
在大量現有技術專利中公開了臭氧在生物醫(yī)學廢物的處置中的使用。Pearson的美國專利5,078,965和5,116,574公開了磨碎廢物并加水從而在流化床上產生漿液、然后使臭氧向上冒泡通過該漿液。在Mosenson的美國專利6,494,391以及Berlanga Barrera的美國專利5,820,541中公開的系統(tǒng)類似地向磨碎的廢物加水，并將諸如臭氧的消毒劑加入到混合物中。Berndt的美國專利5,520,888采用廢物的漿或漿液以及含冰的臭氧來對醫(yī)學廢物進行消毒。
在很大程度上由于經濟的原因，當前在醫(yī)院等中的廢物實踐包括將廢物分離為一般廢物和生物醫(yī)學廢物，其中對生物醫(yī)學廢物進行這樣的處理，而將一般廢物作為普通垃圾進行處理，并且不處理就拿到掩埋場和處置場所。通常，必須根據嚴格的規(guī)定包裝和運輸生物醫(yī)學廢物，以便將生物醫(yī)學廢物從諸如醫(yī)院等的來源地移出以進行非現場的處理。
這樣的分離受到人為錯誤的影響，而且一般廢物通常在分離前與生物醫(yī)學廢物接觸。此外，這樣的分離還延長了在生物醫(yī)學廢物的產生與其處理之間的時間。病原體因此在處理之前具有延長的時間來繁殖，從而增加了處理過程必須失活的病原體的數量。而且，廢物管理人員在通常從一般廢物手動分離生物醫(yī)學廢物期間暴露于這些病原體。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供用于處理生物醫(yī)學廢物的設備，該設備克服了生物醫(yī)學廢物處理和處置的當前方法所具有的問題。
本發(fā)明在第一實施例中提供用于處理固體生物醫(yī)學廢物的設備。該設備包括廢物輸入容器，該廢物輸入容器具有在其頂部的輸入開口和在其底部的輸出開口。輸入門可操作用來關閉并大致密封該輸入開口，輸出門可操作用來關閉并大致密封該輸出開口。撕碎機安裝在輸出開口下方，并可操作用來將廢物撕碎為期望的最大尺寸。處理腔室位于該撕碎機下方，從而在該輸出門打開時，堆積在廢物輸入容器中的固體廢物通過輸出開口并通過撕碎機，而且撕碎的廢物落入到該處理腔室中。在處理腔室中設置可密封的排出開口。臭氧氣體源連接到處理腔室，并可操作用來將臭氧氣體引導到處理腔室中，而且臭氧指示器可操作用來指示處理腔室內部的大氣中存在的臭氧氣體的濃度。腔室排氣裝置可選擇性操作用來從處理腔室排空大氣，而且料斗排氣裝置可選擇性操作用來從廢物輸入容器排空大氣。
本發(fā)明在第二實施例中提供用于處理固體生物醫(yī)學廢物的方法。該方法包括在大致密封的處理腔室上方設置撕碎機；在撕碎期間，將該處理腔室內部的富含臭氧的大氣中的選定臭氧濃度維持在足以將生物醫(yī)學廢物消毒的水平；將廢物饋送至該撕碎機中，并操作撕碎機將廢物撕碎為期望的最大尺寸，并允許撕碎的廢物落下通過處理腔室內部的富含臭氧的大氣，并在該選定臭氧濃度下將廢物保留在處理腔室中一段足以將生物醫(yī)學廢物消毒的時間長度；從處理腔室排空富含臭氧的大氣，并去除已消毒的廢物。
本發(fā)明在簡單系統(tǒng)中使用氣態(tài)臭氧，該系統(tǒng)不需要如現有技術中那樣使用漿液。通過包括傳感器和控制機構能提供相當大的自動化水平。這些傳感器操作用來提供與處理腔室中的臭氧水平相關的信息，或者操作用來指示何時料斗充滿、或何時處理過程結束且能夠安全地將另一批次的材料添加到處理腔室中。
本發(fā)明提供相對簡單并易于安裝的設備，運行該設備相對不貴，并且該設備允許大致自動化連續(xù)處理生物醫(yī)學廢物。用該設備處理的生物醫(yī)學廢物將基本沒有病原體，因而可安全地在市政掩埋場等處處置。用于實施本發(fā)明方法的設備簡單經濟，從而能夠將該設備安裝在醫(yī)院或類似的生物醫(yī)學廢物源中，而且能夠在該設備中處理所有廢物?；瘜W制品和藥物仍然需要分離，不過目前無論如何都不認為這些廢物是適于傳統(tǒng)處置的一般廢物。


盡管本發(fā)明在其結束部分中提出了權利要求，不過在所附的詳細說明中提供了優(yōu)選實施例，結合附圖可最好地理解該詳細說明，其中，在所述若干附圖中的每個附圖中相同的部件用相同的附圖標記表示，并且其中圖1為用于生物醫(yī)學廢物處理的本發(fā)明的實施例的透視示意圖；圖2為圖1的實施例的分解透視圖；圖3為圖1的實施例的示意性側視圖；圖4為本發(fā)明的替換實施例的示意性側視圖，特別示出廢物車提升和傾卸機構。
圖示實施例的詳細說明本發(fā)明提供用于處理生物醫(yī)學廢物的廢物處理設備100，從而將經處理的廢物消毒到足以在諸如衛(wèi)生掩埋場的場所處置的程度。在圖1至3的所示實施例中，該設備包括圖示為料斗1的廢物輸入容器，未處理的廢物通過由該料斗1的敞開頂部提供的輸入開口而放入到該料斗1中。
料斗1包括輸入門3，該輸入門3操作用于關閉和大致密封由料斗1的敞開頂部提供的輸入開口，從而防止空氣從料斗1逸出?？梢栽谝曈X上對料斗1中的廢物的高度進行監(jiān)視，或者可以設置指示器7，以通過啟動視覺或聽覺警告或二者的組合來通知廢物處理系統(tǒng)的操作者該料斗處于最大容量。該設備還可包括諸如液壓或機械提升器的提升器2，該提升器2可操作用來將廢物車和類似的容器提升直到料斗1頂部的輸入開口，并在無需手動操縱廢物車的情況下將容納物傾卸至料斗1中。
在料斗1的底部設置輸出門9，該輸出門9打開以允許廢物從料斗1運動到處理腔室5中。該設備包括撕碎機11，當廢物從料斗1進入到腔室5中時，該撕碎機11將廢物撕碎和磨碎。撕碎和磨碎使得廢物的暴露于臭氧的內部區(qū)域增加，從而提高臭氧消毒作用的有效性。篩10保留撕碎機11中的廢物，直到被撕碎的廢物片低于最小尺寸，此時，被撕碎的廢物片能通過篩10進入到處理腔室5中。
盡管許多類型的撕碎機能提供令人滿意的撕碎，不過一種合適的撕碎機是由Shred-Tech of Cambridge，Ontario，Canada(加拿大安大略省劍橋市的協德技術公司)制造的STQ-50型四軸工業(yè)撕碎機。Shred-Tech撕碎機包括篩，從而廢物在撕碎機附近直到廢物小得足以通過該篩。撕碎機11和篩10組合以只允許橫向小于約2至3厘米的廢物片從撕碎機落到處理腔室5中。
在操作中，填充料斗1并關閉輸入門3。操作臭氧發(fā)生器15從而將臭氧氣體噴射到處理腔室5內部的大氣中，直到臭氧的濃度達到預期在百萬分之100(100ppm)至10,000ppm的期望水平。時間和臭氧濃度的相關在于在較高的臭氧濃度下，使給定數量的病原體失活需要較少的時間。例如，將病原體條(pathogenic strip)暴露到濃度為10,000ppm的大氣中需要3分鐘來殺死病原體，而將相同的病原體條暴露到濃度為100ppm的大氣中需要300分鐘來殺死相同的病原體。
處理腔室5中的臭氧傳感器19連接控制面板上的指示器。操作者通過控制從臭氧發(fā)生器15噴射到腔室5中的臭氧量能控制處理腔室5內部的大氣中臭氧的濃度。便利地，臭氧發(fā)生器15可適于采用市場上可買到的便攜式壓縮空氣或氧氣筒、或者在醫(yī)院中可管接得到的呼吸用空氣或氧氣作為氧氣源17。市場上可買到的一些臭氧發(fā)生器還具有從周圍空氣提取氧氣用于臭氧化的能力，這樣就不需要任何專門的氧氣供應。這些裝置會很容易適于設備100。
當大氣中實現了期望的臭氧濃度時，打開料斗1底部中的輸出門9，從而允許材料從料斗1運動到撕碎機11中，然后運動到處理腔室5中。在料斗1中設置推料機構6，該推料機構6能如圖3中的假想線示意性示出的那樣樞轉，從而推動廢物通過輸出門9進入到撕碎機11中。
當廢物被撕碎成小得足以通過篩10的尺寸時，廢物落下通過處理腔室5中的富含臭氧的大氣，從而暴露于臭氧的消毒作用。當廢物落入到腔室中時，廢物片堆積在處理腔室5的底部上，在堆中廢物片之間的空間中存在富含臭氧的空氣。一旦料斗1的容納物已經被撕碎并已經落入到處理腔室5中，則如果需要的話能關閉輸出門9，而且能將廢物堆保留在密封的處理腔室5中一段時間，該時間被計算成通過使可能存在于廢物中的生物有機體失活從而令人滿意地消毒廢物所需的時間。
可以改變處理時間的長度，使得可能存在于廢物中而且可能或多或少抗失活的不同種類或數量的病原體能在臭氧消毒過程期間有效地失活。基于已知的研究，將能夠容易地確定時間和臭氧濃度的什么組合將適于實現使可能存在于廢物中的大致所有病原體失活的過程的目的。為了操作者使用而便利放置的控制面板31中可包括來自傳感器和計時器的輸出以及其它期望的控制。對臭氧濃度和處理時間的控制可以自動化。
將處理腔室5密封防止了富含臭氧的空氣釋放到周圍的大氣中。由于臭氧對人是有毒的，所以控制該設備的臭氧釋放對確保操作者、或在設備運行時偶然出現在設備區(qū)域中的人的安全而言是重要的。
取決于正在處理的廢物和正在采用的過程步驟，如發(fā)現需要或期望的話，廢物處理設備1還可以在處理腔室5中包括攪拌器13。例如，如果在將臭氧引入到處理腔室的大氣中之前一些廢物存在于處理腔室中，則在處理過程期間攪拌器13將提升該廢物并使該廢物落下通過富含臭氧的大氣，從而確保與臭氧的接觸。
預期將濕氣引入到處理腔室5的大氣中可有利于幫助臭氧滲透到撕碎的廢物中。水源可將水噴灑到處理腔室5中，或者可將蒸汽源33連接到處理腔室5上以添加濕氣。
在圖示的實施例中，處置容器23具有填充開口，該填充開口以可松開的方式連接和密封到處理腔室5的壁中的排出開口21上。設置諸如輸送器等的裝置來使撕碎的廢物從處理腔室5通過排出開口21進入到處置容器23中。便利地，可由與垃圾壓實機類似的機構來提供該裝置，該機構包括大致直立的壁，該壁位于處理腔室5中與排出開口21對置的位置；以及致動器，該致動器可操作用于使該壁向排出開口21運動并推動撕碎的廢物通過排出開口21進入到處置容器23中。這樣能在處理腔室5中處理若干批次，并將這些批次的廢物推入到處置容器23中。
由于臭氧是有毒物質，所以在處理腔室5和料斗1中設置了排氣裝置。在圖2中，這些排氣裝置包括過濾器25、35，過濾器25、35含有可操作用來將臭氧分解為氧氣的CaruliteTM或類似物質；以及真空放氣孔27、37，真空放氣孔27、37安裝并連接在處理腔室5和料斗1上。過濾器25、35將臭氧分解，而真空放氣孔27、37連接到真空源，該真空源能夠被起動用來通過過濾器25、35從處理腔室5和料斗1把富含臭氧的大氣抽出到外部大氣中，剩余的臭氧將在外部大氣中擴散。可添加加熱器來增大過濾器25、35的效率。預期的是，如果放氣區(qū)域不靠近人群，則可以不需要過濾器25、35。
由于料斗1底部處的輸出門9在撕碎期間是打開的，所以，在廢物已經從料斗倒空后，在料斗中存在較高的臭氧水平。因此，當來自料斗1的所有廢物已經被撕碎進入到處理腔室5中、且料斗1的底部處的輸出門9已經關閉時，在打開輸入門3之前通過操作真空源來通過放氣孔37排空料斗1。一旦臭氧已經從料斗1放出，就能打開輸入門3并加入另外的廢物，并且重新關閉和密封輸出門3，然后打開輸出門9并重復撕碎過程。
在圖示的實施例中，能夠重復該過程直到處置容器23充滿時為止。因為處理腔室5通過排出開口21與處置容器23的內部開放連通，從而處置容器內部的大氣具有與處理腔室5中的大氣大致相同的臭氧濃度。因而，從廢物進入撕碎機的時刻起一直到處置容器充滿并在去除之前排空臭氧為止，廢物都暴露于臭氧。在許多應用中，這一時段可以持續(xù)到若干天。為了獲得最好的結果，在廢物進入前，大氣具有選出的較高臭氧濃度，處理腔室5或處置容器23中的所有廢物在堆積時、在被推入到處置容器中、以及在擱置于處置容器中時總是充分暴露于臭氧。
一旦處置容器23充滿，能夠去除處置容器23并用另一空的處置容器23替換。充滿的處置容器可以被運輸到諸如衛(wèi)生掩埋場的處置場所，而且現在已消毒的容納物能夠被處置，而不必擔心傷害人或周圍環(huán)境。
在圖4中示意性示出了用于處理生物醫(yī)學廢物的廢物處理設備150的替換實施例，該廢物處理設備150包括液壓提升器102，該液壓提升器102可操作用來將廢物車155和類似的容器從靠近設備150的大致地面高度提升到料斗101頂部的輸入開口，并在無需手動操縱廢物車的情況下將容納物傾卸至料斗101中。提升器102與廢物車155的前部157接合，并通過臂159連接到輸入門103上。輸入門103通過液壓缸161打開。當輸入門103向上運動到打開位置OP時，這些臂159將廢物車155向上拉動到翻轉傾卸位置DP，從而將廢物倒空到料斗101中。在輸入門關閉時，廢物車155返回到地面高度。
廢物處理設備100、150相對簡單和經濟，使得廢物處理設備能夠放置在生物醫(yī)學廢物源諸如醫(yī)院等處，而且使得能夠在廢物處理設備中撕碎和處理既含有生物醫(yī)學廢物又含有一般廢物的未分離的廢物，從而消除了與分離廢物相關的問題。因此能夠減少在產生生物醫(yī)學廢物與處理之間的時間，而且不需要操作廢物。還將降低分離中的錯誤、和人員對病原體的暴露、以及對包裝和運輸的關注。
以上應認為是僅對本發(fā)明原理的說明。而且，因為本領域內技術人員將容易想到大量變化和變型，從而不應將本發(fā)明限制為所示和所述的確切構造和操作，因此，在結構或操作中可能采取的所有這樣的合適變化或變型都意圖落入所要求保護的本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.用于處理廢物的設備，該設備包括廢物輸入容器，該廢物輸入容器具有在其頂部的輸入開口和在其底部的輸出開口；輸入門，該輸入門可操作用來關閉并大致密封所述輸入開口；輸出門，該輸出門可操作用來關閉并大致密封所述輸出開口；撕碎機，該撕碎機安裝在輸出開口下方，并可操作用來將廢物撕碎為期望的最大尺寸；處理腔室，該處理腔室位于撕碎機下方，從而在輸出門打開時，堆積在廢物輸入容器中的廢物通過輸出開口并通過撕碎機，而且撕碎的廢物落入到處理腔室中；可密封的排出開口，該排出開口位于處理腔室中；臭氧氣體源，該臭氧氣體源連接到處理腔室，并可操作用來將臭氧氣體引導到處理腔室中；臭氧指示器，該臭氧指示器可操作用來指示處理腔室內部的大氣中存在的臭氧氣體的濃度；腔室排氣裝置，該腔室排氣裝置可選擇性操作用來從處理腔室排空大氣；以及料斗排氣裝置，該料斗排氣裝置可選擇性操作用來從廢物輸入容器排空大氣。
2.權利要求1所述的設備，還包括處置容器，該處置容器具有以可松開的方式連接和大致密封到排出開口上的填充開口、以及用于使撕碎的廢物從處理腔室通過排出開口運動到處置容器中的裝置。
3.權利要求2所述的設備，其中，用于使撕碎的廢物從處理腔室通過排出開口運動到處置容器中的裝置包括大致直立的壁，該壁位于處理腔室中與排出開口對置的位置；以及致動器，該致動器可操作用來使所述壁向排出開口運動并推動撕碎的廢物通過排出開口。
4.權利要求2和3中任一項所述的設備，還包括腔室排出門，該腔室排出門可操作用來關閉并大致密封處理腔室中的排出開口。
5.權利要求1至4中任一項所述的設備，還包括位于處理腔室中的攪拌器，該攪拌器可操作用來提升處理腔室中含有的撕碎的廢物，并使該廢物落下通過處理腔室內部的大氣。
6.權利要求1至5中任一項所述的設備，還包括位于撕碎機下方的篩，并且其中該篩防止大于期望尺寸的撕碎的材料落入到處理腔室中。
7.權利要求1至4中任一項所述的設備，還包括位于廢物輸入容器中的推料機構，該推料機構在起動時可操作用來朝著輸入開口對廢物輸入容器中的廢物施加力，并可操作用來將廢物推動到撕碎機中。
8.權利要求1至7中任一項所述的設備，其中，所述排氣裝置包括連接外部大氣的放氣孔和過濾器中的至少一個。
9.權利要求1至8中任一項所述的設備，還包括水源，該水源連接到處理腔室上，并可操作用來將水引導到處理腔室中。
10.權利要求9的設備，其中，所述水源包括蒸汽源。
11.權利要求1至10中任一項所述的設備，還包括廢物車升降機，該廢物車升降機可操作用來從靠近設備的大致地面高度提升廢物車并翻轉該廢物車，以將廢物車中含有的廢物倒空到廢物輸入容器中。
12.權利要求11所述的設備，其中，所述廢物車升降機連接到廢物容器的輸入門上，使得打開輸入門操作所述廢物車升降機將廢物倒空到廢物輸入容器中，并且使得關閉輸入門使廢物車返回到大致地面高度。
13.用于處理生物醫(yī)學廢物的方法，該方法包括在大致密封的處理腔室上方設置撕碎機；在撕碎期間，將該處理腔室內部的富含臭氧的大氣中的選定臭氧濃度維持在足以將生物醫(yī)學廢物消毒的水平；將廢物饋送至該撕碎機中，并操作撕碎機將廢物撕碎為期望的最大尺寸，并允許撕碎的廢物落下通過處理腔室內部的富含臭氧的大氣，并在該選定臭氧濃度下將廢物保留在處理腔室中一段足以將生物醫(yī)學廢物消毒的時間長度；從處理腔室排空富含臭氧的大氣，并去除已消毒的廢物。
14.權利要求13所述的方法，還包括在排空富含臭氧的大氣之前，周期性地使廢物從處理腔室通過處理腔室中的排出開口運動到密封于該排出開口上的處置容器中，并且當使廢物運動到該處置容器中時撕碎更多的廢物進入到處理腔室中，直到處置容器充滿。
15.權利要求13和14中任一項所述的方法，其中，將廢物饋送至撕碎機中包括饋送未分離廢物，該未分離廢物包括生物醫(yī)學廢物和一般廢物。
16.權利要求13至15中任一項所述的方法，還包括增大處理腔室中的濕氣水平。
17.生物醫(yī)學廢物的處理方法，所述方法包括a.撕碎要處理的生物醫(yī)學廢物；b.將撕碎的廢物堆積在含有富含臭氧的環(huán)境的處理腔室內，其中，在將撕碎的廢物堆積到處理腔室中期間，撕碎的廢物暴露于處理腔室內含有的臭氧，并與臭氧混合；c.維持將撕碎的廢物暴露于處理腔室內的富含臭氧的環(huán)境中一段足以將撕碎的生物醫(yī)學廢物消毒的時間；以及d.在對撕碎的生物醫(yī)學廢物消毒時，從處理腔室去除現在已處理的撕碎的生物醫(yī)學廢物，用于進一步的傳統(tǒng)包裝或處置。
全文摘要
用于處理生物醫(yī)學廢物的設備包括廢物輸入容器，該廢物輸入容器具有在其頂部的輸入門和在其底部的輸出門。撕碎機安裝在輸出開口下方，并可操作用來將廢物撕碎為期望的最大尺寸。處理腔室位于撕碎機下方，從而在輸出門打開時，堆積在廢物輸入容器中的固體廢物通過輸出開口并通過撕碎機，而且撕碎的廢物落入到該處理腔室中。將臭氧氣體引導到處理腔室中，而且臭氧指示器指示臭氧濃度。排氣裝置可選擇性操作用來從處理腔室和廢物輸入容器排空大氣。
文檔編號B02C18/00GK1964747SQ200580018388
公開日2007年5月16日 申請日期2005年4月5日 優(yōu)先權日2004年4月5日
發(fā)明者彼得·克拉普特楚克 申請人:彼得·克拉普特楚克