一種醫療垃圾分類處理裝置的研究與設計

高云帆

（東北林業大學機電工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040）

在當今疫情的大環境下，各地醫院每天會產生大量的醫療垃圾。雖然我國醫院對醫療垃圾的處理能力有所提升，但醫療廢物的處理技術還處于摸索階段，優選方法不夠成熟。為了降低細菌與病毒的二次傳播，本文提出了一種醫療垃圾分類處理智能裝置，即在收集垃圾時先初步對其進行一遍消毒處理，避免垃圾中的細菌、病毒進一步傳播[1]。

1 研究背景及設計目的

國家衛生部門的醫療檢測報告表明，由于醫療垃圾具有空間污染、急性傳染和潛伏性污染等特征，其危害性是普通生活垃圾的幾百甚至上千倍。如果處置不當，會造成嚴重的環境污染，也會成為疫病流行的源頭[2]。

當前人們對醫療垃圾的處理主要通過焚燒的方式進行，根據醫療垃圾的危害性采用不同顏色的垃圾袋進行分裝，如將一般醫療垃圾裝入黃色垃圾袋，有害廢棄垃圾放入紅色塑料袋，傳染性垃圾放入白色塑料袋，普通垃圾放入黑色塑料袋，銳器垃圾放入硬容器內[3]。

單純按照塑料袋顏色的不同進行醫療垃圾的分類和保存，而且當前的醫療垃圾分類處理裝置大部分是采用人工分類，雖然這種方式對醫療垃圾分類有一定幫助，但是分類壓力較大且缺乏消毒處理，若出現分類錯誤或是分類后沒有及時消毒，容易在醫療垃圾被丟棄后造成二次污染，在運輸過程中也容易出現泄漏、溢出等情況。

目前，我國大多數醫院對醫療垃圾的處理是在醫院時將其分類并投入垃圾袋 （箱）中，然后等待轉運車將其運到處置中心再進行處理。醫院只負責對垃圾進行分類與裝袋，缺乏有效、及時的消毒處理，在裝袋與運輸的過程中，存在二次傳播病毒的危險[4]。一旦有人觸碰到廢棄物，造成的后果不堪設想。因此，有必要設計一款在醫院使用的集回收與消毒于一體的醫療垃圾智能處理裝置。

2 同類產品調研

2.1 垃圾終端處理設備

主要針對農村固體垃圾處理，運用無害磁化降解技術，更傾向機械化方式處理，缺少科技感。

2.2 智能醫廢管控箱

造型與日常所見的社區內垃圾桶相似，每個管控箱上有標識，分別用于處理不同類別垃圾，分類投放后可自動消毒殺菌。

2.3 無害化就地處置一體機

在國外，部分地區已經實現在醫院就地處理醫療垃圾。法國一家公司研發的斯特威即為一款基于微波技術，集消毒、毀形為一體的無害化就地處置一體機，可實現醫療廢物的自主化處理。我國醫院應當在收集醫療垃圾時先初步進行一遍消毒處理，降低危險性，技術上向國外靠攏，逐步實現醫療垃圾處理的科技化和無害化。

3 整體設計與功能實現

3.1 外觀設計

3.1.1 造型與色彩

由于該裝置用于在醫院內對醫療垃圾進行分類處理，考慮到醫療衛生方面的產品大多以白色為主，因此選擇以白色為主色調，輔以淡藍色和黑色。淡藍色能夠給人舒適感，獲得內心平靜的體驗，而中部電子屏幕及設備的感應功能、消毒功能等體現了較強的科技感，用黑色體現最為合適。造型選擇簡單的長方體，簡約潔凈。

3.1.2 結構組成

該裝置由外殼、柜門、加工箱、電子控制屏幕、腳踏開關及內部零件等組成。外殼以白色ABS塑料為主要材料，柜門采用半透明黑色樹脂，方便隨時查看內部加工情況。內部加工箱為淡藍色，舒適潔凈。電子屏幕對加工過程進行參數化設置，柜門上的紅外感應區與腳踏開關控制柜門的開關。

紅外感應主要是通過紅外線物理性質的應用實現測量的目的。紅外線探測主要是根據待測目標的紅外輻射特性進行紅外系統的設定。當待測目標紅外輻射經過地球大氣層時，氣體分子、各種氣體以及各種溶膠粒散射與吸收，會使紅外源發出的紅外輻射產生衰減。通過接收器對紅外輻射進行接收，將其傳遞給感應器。當感應器接收到待測目標所設定的紅外線信息后，會做出相應的判斷與決策，若是與設定值相符，柜門就會打開。

腳踏開關是通過腳踏的方式進行電路通斷操作和控制輸入輸出電流大小的開關，將其應用在醫療垃圾分類處理方面，采用腳踏的方式代替雙手進行柜門開關處理，可以提高垃圾分類處理效率，保障工作人員的安全。

3.1.3 人機工程學應用

該裝置的幾何尺寸為1 200 mm×600 mm×1 500 mm，寬度適合4 個柜門的長度，高度需要使上部投放垃圾的箱體上邊緣位置與立姿狀態下人的手臂正直向前伸時的高度一致，即與肩高一致。圖1和圖2 分別為該醫療垃圾分類處理裝置的整體外觀圖和三視圖。

圖1 醫療垃圾分類處理裝置整體外觀圖

參考人機工程學中產品尺寸選定標準，醫療垃圾分類處理裝置屬于ⅡB 型產品，需滿足絕大部分醫護人員可以觸及上部加工箱的上邊緣。因此，參考人體尺寸數值中女性P5 尺寸，滿足度可達到95%，涉及的主要數據為肩高。通過查閱 《人機工程學》得到立姿狀態下女性肩高的P5 尺寸為1 195 mm。

圖2 醫療垃圾分類處理裝置三視圖

3.2 基本功能

該裝置可以實現對醫療垃圾的分類回收與消毒等處理，不同位置的加工箱分別對不同類別的醫療垃圾進行處理，中部的電子屏幕對垃圾的處理時間與方式進行設置。

每個柜門上都有各自對應的電子感應區，通過紅外傳感器感應信號。選擇對應的垃圾處理區，將手掌或手臂放置在感應區前方，設備通過傳感器接收到信號后，門與柜體間的感應磁條會將柜門彈開，而后投入垃圾即可。每列柜門下方設置金屬材料組成的腳部感應區，當手不方便時可通過腳踩的方式觸動感應區，觸發腳踏開關，打開柜門。

該裝置不同位置對應不同類別垃圾的回收與處理。左邊兩列用于處理感染性廢物，共4 個處理柜，目前在疫情條件下感染性廢物較多，因此所占區域較大，其中，左邊一列放置病患產生的垃圾，右邊一列放置醫生護士日常產生的廢棄口罩、防護服、手套等垃圾。分開放置病患與醫護人員產生的垃圾，一是由于產量較大，分開放置可分擔每個加工箱的工作量，二是避免重復接觸，降低危險性。右邊兩列共4 個處理柜，分別用于處理病理性廢物、損傷性廢物、藥物性廢物和化學性廢物這4 種垃圾。

3.3 使用過程

1）分類回收垃圾之后裝袋。

2）找到垃圾對應的處理格，伸出手臂，放在柜門上的感應區前。

3）柜門收到感應信號自動彈開，投入垃圾袋準備消毒。

4）開啟中部控制屏幕，對消毒方式及時間等參數進行設置。

5）加工完成后，屏幕有所提示，腳部踩踏下部感應區。

6）設備收到感應信號后彈開柜門，取出消毒過的垃圾。

3.4 界面設計

電子屏幕由 “數據監測”“消毒”“時間”組成，左上角的起止鍵控制電子屏幕的開關，開啟屏幕設置后才會對垃圾進行處理。通常情況下屏幕顯示“數據監測”頁，包括溫度、濕度、紫外線等數值，當設備工作時，則顯示工作的任務進度及加工信息。當對垃圾進行消毒時，先點擊 “消毒”頁面，然后根據垃圾種類選擇高溫、紫外線等消毒方式，最后進入 “時間”頁面進行自定義設置。

另外，由于每個處理柜專門對應某一種醫療廢物，因此設備不論是否處于加工狀態，其顯示屏幕上都會顯示該對應垃圾的名稱，即使是第一次使用設備的醫護人員也可以輕松使用。

3.5 材料分析

對該裝置的主體材料進行分析，外殼主體采用ABS 樹脂。ABS 樹脂是一種高強度、高韌性、易于加工成型的熱塑型高分子材料，由于其強度高、耐腐蝕、耐高溫的特點，常被用于制造儀器的塑料外殼，具有良好的剛性、硬度和加工流動性，綜合性能良好。

4 設計方案評估

該裝置實現了在醫院對醫療垃圾進行分類回收并初步消毒處理的功能，降低了病毒二次傳播的危險。通過手臂或腳部感應開啟柜門，在電子屏幕上進行參數設置，而后對垃圾進行消毒，完成后打開柜門取出，操作簡單，功能完備。該設備向智能化與無害化方向靠攏，有一定的創新性與發展前景。此裝置的智能性還有待提升，若是能夠實現根據醫療垃圾的具體情況直接選擇消毒模式，減少人工設置的壓力以及不足，可以更好地保障消毒質量與效果。在以后的研究中應增加關于醫療垃圾分類處理的智能化和科學化程度，以保障醫療垃圾分類更加科學、合理，減少人工分類的壓力，保障分類的準確性，并在分類后及時進行消毒。

5 結束語

本文提出了一種在醫院對醫療垃圾進行分類回收與初步消毒的智能化裝置，基于我國在疫情大環境下醫療垃圾處理方式尚不完善的情況，得出產品的設計要點，通過人機工程學與色彩的合理運用，得出醫療垃圾分類處理裝置的設計方案，具有較高實用性的同時也具備一定的實際設計意義和市場推廣價值。