生物医学废物的处理
本发明所处的领域是废物处理，特别是生物医学废品的处理和处 置。
背景
在医学领域内，特别是在医院环境中，对潜在致病的有机体的扩 散进行控制是一个重要的关注方面。大量研究已经表明：由于疾病有 机体的扩散而引起的传染危险是严重的人类健康问题。传染能够通过 与病人或医务人员的操作可能堆积有机体的表面相接触而传播，或者 通过咳嗽或喷嚏后的空气传播扩散而传播。由于典型医院的受限空间， 并且由于医院中的人的抵抗传染的能力可能因他们自身的健康问题而 被削弱的事实，从而传染的危险进一步加重。而且在一些情形下，传 染性有机体有时对常用的抗生素有抵抗性，即所谓超级虫(super-bugs)， 因此，通过医学干预治疗传染病即使可能也会比较困难。
结果，在现代医疗设置中通常的做法是采取适当的措施来降低传 染的危险。这样的措施包括：在与病人接触后洗手；经常用消毒溶液 清洗地板、墙壁和家具；以及使用一次性产品。使用一次性塑料注射 器、餐具和饮料容器只不过是设计成用于单次使用以便降低扩散病原 体的危险的产品的若干示例，这些产品使用后就变为生物医学废物。
生物医学废物还包括例如血液和血液制品、手术期间切除的组织、 以及在手术过程的正常过程中使用和丢弃的单次使用的物品。公认的 是，与诸如血液的人类体液的接触是在引起获得性免疫缺损综合症 (AIDS)疾病的人体免疫缺损病毒(HIV)的传播中的重要危险因素。
公认的是，生物医学废物的处理和处置造成健康危害，并且在处 理这些废物和处置这些废物时必须加以小心。在许多管辖权中期望并 命令应该对生物医学废物处理以消灭病原体，通常通过焚烧进行该处 理。焚烧需要相当大的能量，而且还将潜在有害的燃烧产物释放到大 气中。
可选地，也可以采用化学消毒溶液来消灭生物医学废物中的病原 体。这些本身就有毒的化学制品给那些职责是处理生物医学废物的人 带来附加的危险，在这些化学制品的处置时也给环境带来危险。
臭氧也被公知为具有消毒特性，而且被公知为某些应用中的消毒 剂。如美国食品及药物管理局的许可所证实的那样，臭氧在处理食品 的使用中被认为是非常安全的。臭氧为氧气的化学活性自由基物种， 通常是通过空气或纯氧气的离子化而产生的。与传统的消毒化学制品 不同，臭氧不形成对环境有害的或对动物和人类有毒的危险消毒副产 品。一旦臭氧已经与水或空气中的物质充分反应，过量的气体快速分 解为正常的氧气并被重新吸收到大气中。可获得经济地生产大量臭氧 的商品化臭氧发生器。
在大量现有技术专利中公开了臭氧在生物医学废物的处置中的使 用。Pearson的美国专利5,078,965和5,116,574公开了磨碎废物并加水 从而在流化床上产生浆液、然后使臭氧向上冒泡通过该浆液。在 Mosenson的美国专利6,494,391以及Berlanga Barrera的美国专利 5,820,541中公开的系统类似地向磨碎的废物加水，并将诸如臭氧的消 毒剂加入到混合物中。Berndt的美国专利5,520,888采用废物的浆或浆 液以及含冰的臭氧来对医学废物进行消毒。
在很大程度上由于经济的原因，当前在医院等中的废物实践包括 将废物分离为一般废物和生物医学废物，其中对生物医学废物进行这 样的处理，而将一般废物作为普通垃圾进行处理，并且不处理就拿到 掩埋场和处置场所。通常，必须根据严格的规定包装和运输生物医学 废物，以便将生物医学废物从诸如医院等的来源地移出以进行非现场 的处理。
这样的分离受到人为错误的影响，而且一般废物通常在分离前与 生物医学废物接触。此外，这样的分离还延长了在生物医学废物的产 生与其处理之间的时间。病原体因此在处理之前具有延长的时间来繁 殖，从而增加了处理过程必须失活的病原体的数量。而且，废物管理 人员在通常从一般废物手动分离生物医学废物期间暴露于这些病原 体。
发明内容
本发明的目的在于提供用于处理生物医学废物的设备，该设备克 服了生物医学废物处理和处置的当前方法所具有的问题。
本发明在第一实施例中提供用于处理固体生物医学废物的设备。 该设备包括废物输入容器，该废物输入容器具有在其顶部的输入开口 和在其底部的输出开口。输入门可操作用来关闭并大致密封该输入开 口，输出门可操作用来关闭并大致密封该输出开口。撕碎机安装在输 出开口下方，并可操作用来将废物撕碎为期望的最大尺寸。处理腔室 位于该撕碎机下方，从而在该输出门打开时，堆积在废物输入容器中 的固体废物通过输出开口并通过撕碎机，而且撕碎的废物落入到该处 理腔室中。在处理腔室中设置可密封的排出开口。臭氧气体源连接到 处理腔室，并可操作用来将臭氧气体引导到处理腔室中，而且臭氧指 示器可操作用来指示处理腔室内部的大气中存在的臭氧气体的浓度。 腔室排气装置可选择性操作用来从处理腔室排空大气，而且料斗排气 装置可选择性操作用来从废物输入容器排空大气。
本发明在第二实施例中提供用于处理固体生物医学废物的方法。 该方法包括：在大致密封的处理腔室上方设置撕碎机；在撕碎期间， 将该处理腔室内部的富含臭氧的大气中的选定臭氧浓度维持在足以将 生物医学废物消毒的水平；将废物馈送至该撕碎机中，并操作撕碎机 将废物撕碎为期望的最大尺寸，并允许撕碎的废物落下通过处理腔室 内部的富含臭氧的大气，并在该选定臭氧浓度下将废物保留在处理腔 室中一段足以将生物医学废物消毒的时间长度；从处理腔室排空富含 臭氧的大气，并去除已消毒的废物。
本发明在简单系统中使用气态臭氧，该系统不需要如现有技术中 那样使用浆液。通过包括传感器和控制机构能提供相当大的自动化水 平。这些传感器操作用来提供与处理腔室中的臭氧水平相关的信息， 或者操作用来指示何时料斗充满、或何时处理过程结束且能够安全地 将另一批次的材料添加到处理腔室中。
本发明提供相对简单并易于安装的设备，运行该设备相对不贵， 并且该设备允许大致自动化连续处理生物医学废物。用该设备处理的 生物医学废物将基本没有病原体，因而可安全地在市政掩埋场等处处 置。用于实施本发明方法的设备简单经济，从而能够将该设备安装在 医院或类似的生物医学废物源中，而且能够在该设备中处理所有废物。 化学制品和药物仍然需要分离，不过目前无论如何都不认为这些废物 是适于传统处置的一般废物。
附图说明
尽管本发明在其结束部分中提出了权利要求，不过在所附的详细 说明中提供了优选实施例，结合附图可最好地理解该详细说明，其中， 在所述若干附图中的每个附图中相同的部件用相同的附图标记表示， 并且其中：
图1为用于生物医学废物处理的本发明的实施例的透视示意图；
图2为图1的实施例的分解透视图；
图3为图1的实施例的示意性侧视图；
图4为本发明的替换实施例的示意性侧视图，特别示出废物车提 升和倾卸机构。
图示实施例的详细说明
本发明提供用于处理生物医学废物的废物处理设备100，从而将 经处理的废物消毒到足以在诸如卫生掩埋场的场所处置的程度。在图1 至3的所示实施例中，该设备包括图示为料斗1的废物输入容器，未 处理的废物通过由该料斗1的敞开顶部提供的输入开口而放入到该料 斗1中。
料斗1包括输入门3，该输入门3操作用于关闭和大致密封由料 斗1的敞开顶部提供的输入开口，从而防止空气从料斗1逸出。可以 在视觉上对料斗1中的废物的高度进行监视，或者可以设置指示器7， 以通过启动视觉或听觉警告或二者的组合来通知废物处理系统的操作 者该料斗处于最大容量。该设备还可包括诸如液压或机械提升器的提 升器2，该提升器2可操作用来将废物车和类似的容器提升直到料斗1 顶部的输入开口，并在无需手动操纵废物车的情况下将容纳物倾卸至 料斗1中。
在料斗1的底部设置输出门9，该输出门9打开以允许废物从料 斗1运动到处理腔室5中。该设备包括撕碎机11，当废物从料斗1进 入到腔室5中时，该撕碎机11将废物撕碎和磨碎。撕碎和磨碎使得废 物的暴露于臭氧的内部区域增加，从而提高臭氧消毒作用的有效性。 筛10保留撕碎机11中的废物，直到被撕碎的废物片低于最小尺寸， 此时，被撕碎的废物片能通过筛10进入到处理腔室5中。
尽管许多类型的撕碎机能提供令人满意的撕碎，不过一种合适的 撕碎机是由Shred-Tech of Cambridge，Ontario，Canada(加拿大安大略省 剑桥市的协德技术公司)制造的STQ-50型四轴工业撕碎机。Shred-Tech 撕碎机包括筛，从而废物在撕碎机附近直到废物小得足以通过该筛。 撕碎机11和筛10组合以只允许横向小于约2至3厘米的废物片从撕 碎机落到处理腔室5中。
在操作中，填充料斗1并关闭输入门3。操作臭氧发生器15从而 将臭氧气体喷射到处理腔室5内部的大气中，直到臭氧的浓度达到预 期在百万分之100(100ppm)至10,000ppm的期望水平。时间和臭氧 浓度的相关在于：在较高的臭氧浓度下，使给定数量的病原体失活需 要较少的时间。例如，将病原体条(pathogenic strip)暴露到浓度为 10,000ppm的大气中需要3分钟来杀死病原体，而将相同的病原体条暴 露到浓度为100ppm的大气中需要300分钟来杀死相同的病原体。
处理腔室5中的臭氧传感器19连接控制面板上的指示器。操作者 通过控制从臭氧发生器15喷射到腔室5中的臭氧量能控制处理腔室5 内部的大气中臭氧的浓度。便利地，臭氧发生器15可适于采用市场上 可买到的便携式压缩空气或氧气筒、或者在医院中可管接得到的呼吸 用空气或氧气作为氧气源17。市场上可买到的一些臭氧发生器还具有 从周围空气提取氧气用于臭氧化的能力，这样就不需要任何专门的氧 气供应。这些装置会很容易适于设备100。
当大气中实现了期望的臭氧浓度时，打开料斗1底部中的输出门 9，从而允许材料从料斗1运动到撕碎机11中，然后运动到处理腔室5 中。在料斗1中设置推料机构6，该推料机构6能如图3中的假想线示 意性示出的那样枢转，从而推动废物通过输出门9进入到撕碎机11中。
当废物被撕碎成小得足以通过筛10的尺寸时，废物落下通过处理 腔室5中的富含臭氧的大气，从而暴露于臭氧的消毒作用。当废物落 入到腔室中时，废物片堆积在处理腔室5的底部上，在堆中废物片之 间的空间中存在富含臭氧的空气。一旦料斗1的容纳物已经被撕碎并 已经落入到处理腔室5中，则如果需要的话能关闭输出门9，而且能将 废物堆保留在密封的处理腔室5中一段时间，该时间被计算成通过使 可能存在于废物中的生物有机体失活从而令人满意地消毒废物所需的 时间。
可以改变处理时间的长度，使得可能存在于废物中而且可能或多 或少抗失活的不同种类或数量的病原体能在臭氧消毒过程期间有效地 失活。基于已知的研究，将能够容易地确定时间和臭氧浓度的什么组 合将适于实现使可能存在于废物中的大致所有病原体失活的过程的目 的。为了操作者使用而便利放置的控制面板31中可包括来自传感器和 计时器的输出以及其它期望的控制。对臭氧浓度和处理时间的控制可 以自动化。
将处理腔室5密封防止了富含臭氧的空气释放到周围的大气中。 由于臭氧对人是有毒的，所以控制该设备的臭氧释放对确保操作者、 或在设备运行时偶然出现在设备区域中的人的安全而言是重要的。
取决于正在处理的废物和正在采用的过程步骤，如发现需要或期 望的话，废物处理设备1还可以在处理腔室5中包括搅拌器13。例如， 如果在将臭氧引入到处理腔室的大气中之前一些废物存在于处理腔室 中，则在处理过程期间搅拌器13将提升该废物并使该废物落下通过富 含臭氧的大气，从而确保与臭氧的接触。
预期将湿气引入到处理腔室5的大气中可有利于帮助臭氧渗透到 撕碎的废物中。水源可将水喷洒到处理腔室5中，或者可将蒸汽源33 连接到处理腔室5上以添加湿气。
在图示的实施例中，处置容器23具有填充开口，该填充开口以可 松开的方式连接和密封到处理腔室5的壁中的排出开口21上。设置诸 如输送器等的装置来使撕碎的废物从处理腔室5通过排出开口21进入 到处置容器23中。便利地，可由与垃圾压实机类似的机构来提供该装 置，该机构包括：大致直立的壁，该壁位于处理腔室5中与排出开口 21对置的位置；以及致动器，该致动器可操作用于使该壁向排出开口 21运动并推动撕碎的废物通过排出开口21进入到处置容器23中。这 样能在处理腔室5中处理若干批次，并将这些批次的废物推入到处置 容器23中。
由于臭氧是有毒物质，所以在处理腔室5和料斗1中设置了排气 装置。在图2中，这些排气装置包括：过滤器25、35，过滤器25、35 含有可操作用来将臭氧分解为氧气的CaruliteTM或类似物质；以及真空 放气孔27、37，真空放气孔27、37安装并连接在处理腔室5和料斗1 上。过滤器25、35将臭氧分解，而真空放气孔27、37连接到真空源， 该真空源能够被起动用来通过过滤器25、35从处理腔室5和料斗1把 富含臭氧的大气抽出到外部大气中，剩余的臭氧将在外部大气中扩散。 可添加加热器来增大过滤器25、35的效率。预期的是，如果放气区域 不靠近人群，则可以不需要过滤器25、35。
由于料斗1底部处的输出门9在撕碎期间是打开的，所以，在废 物已经从料斗倒空后，在料斗中存在较高的臭氧水平。因此，当来自 料斗1的所有废物已经被撕碎进入到处理腔室5中、且料斗1的底部 处的输出门9已经关闭时，在打开输入门3之前通过操作真空源来通 过放气孔37排空料斗1。一旦臭氧已经从料斗1放出，就能打开输入 门3并加入另外的废物，并且重新关闭和密封输出门3，然后打开输出 门9并重复撕碎过程。
在图示的实施例中，能够重复该过程直到处置容器23充满时为 止。因为处理腔室5通过排出开口21与处置容器23的内部开放连通， 从而处置容器内部的大气具有与处理腔室5中的大气大致相同的臭氧 浓度。因而，从废物进入撕碎机的时刻起一直到处置容器充满并在去 除之前排空臭氧为止，废物都暴露于臭氧。在许多应用中，这一时段 可以持续到若干天。为了获得最好的结果，在废物进入前，大气具有 选出的较高臭氧浓度，处理腔室5或处置容器23中的所有废物在堆积 时、在被推入到处置容器中、以及在搁置于处置容器中时总是充分暴 露于臭氧。
一旦处置容器23充满，能够去除处置容器23并用另一空的处置 容器23替换。充满的处置容器可以被运输到诸如卫生掩埋场的处置场 所，而且现在已消毒的容纳物能够被处置，而不必担心伤害人或周围 环境。
在图4中示意性示出了用于处理生物医学废物的废物处理设备 150的替换实施例，该废物处理设备150包括液压提升器102，该液压 提升器102可操作用来将废物车155和类似的容器从靠近设备150的 大致地面高度提升到料斗101顶部的输入开口，并在无需手动操纵废 物车的情况下将容纳物倾卸至料斗101中。提升器102与废物车155 的前部157接合，并通过臂159连接到输入门103上。输入门103通 过液压缸161打开。当输入门103向上运动到打开位置OP时，这些臂 159将废物车155向上拉动到翻转倾卸位置DP，从而将废物倒空到料 斗101中。在输入门关闭时，废物车155返回到地面高度。
废物处理设备100、150相对简单和经济，使得废物处理设备能够 放置在生物医学废物源诸如医院等处，而且使得能够在废物处理设备 中撕碎和处理既含有生物医学废物又含有一般废物的未分离的废物， 从而消除了与分离废物相关的问题。因此能够减少在产生生物医学废 物与处理之间的时间，而且不需要操作废物。还将降低分离中的错误、 和人员对病原体的暴露、以及对包装和运输的关注。
以上应认为是仅对本发明原理的说明。而且，因为本领域内技术 人员将容易想到大量变化和变型，从而不应将本发明限制为所示和所 述的确切构造和操作，因此，在结构或操作中可能采取的所有这样的 合适变化或变型都意图落入所要求保护的本发明的范围内。