一种医疗垃圾分类处理装置的研究与设计

高云帆

（东北林业大学机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

在当今疫情的大环境下，各地医院每天会产生大量的医疗垃圾。虽然我国医院对医疗垃圾的处理能力有所提升，但医疗废物的处理技术还处于摸索阶段，优选方法不够成熟。为了降低细菌与病毒的二次传播，本文提出了一种医疗垃圾分类处理智能装置，即在收集垃圾时先初步对其进行一遍消毒处理，避免垃圾中的细菌、病毒进一步传播[1]。

1 研究背景及设计目的

国家卫生部门的医疗检测报告表明，由于医疗垃圾具有空间污染、急性传染和潜伏性污染等特征，其危害性是普通生活垃圾的几百甚至上千倍。如果处置不当，会造成严重的环境污染，也会成为疫病流行的源头[2]。

当前人们对医疗垃圾的处理主要通过焚烧的方式进行，根据医疗垃圾的危害性采用不同颜色的垃圾袋进行分装，如将一般医疗垃圾装入黄色垃圾袋，有害废弃垃圾放入红色塑料袋，传染性垃圾放入白色塑料袋，普通垃圾放入黑色塑料袋，锐器垃圾放入硬容器内[3]。

单纯按照塑料袋颜色的不同进行医疗垃圾的分类和保存，而且当前的医疗垃圾分类处理装置大部分是采用人工分类，虽然这种方式对医疗垃圾分类有一定帮助，但是分类压力较大且缺乏消毒处理，若出现分类错误或是分类后没有及时消毒，容易在医疗垃圾被丢弃后造成二次污染，在运输过程中也容易出现泄漏、溢出等情况。

目前，我国大多数医院对医疗垃圾的处理是在医院时将其分类并投入垃圾袋 （箱）中，然后等待转运车将其运到处置中心再进行处理。医院只负责对垃圾进行分类与装袋，缺乏有效、及时的消毒处理，在装袋与运输的过程中，存在二次传播病毒的危险[4]。一旦有人触碰到废弃物，造成的后果不堪设想。因此，有必要设计一款在医院使用的集回收与消毒于一体的医疗垃圾智能处理装置。

2 同类产品调研

2.1 垃圾终端处理设备

主要针对农村固体垃圾处理，运用无害磁化降解技术，更倾向机械化方式处理，缺少科技感。

2.2 智能医废管控箱

造型与日常所见的社区内垃圾桶相似，每个管控箱上有标识，分别用于处理不同类别垃圾，分类投放后可自动消毒杀菌。

2.3 无害化就地处置一体机

在国外，部分地区已经实现在医院就地处理医疗垃圾。法国一家公司研发的斯特威即为一款基于微波技术，集消毒、毁形为一体的无害化就地处置一体机，可实现医疗废物的自主化处理。我国医院应当在收集医疗垃圾时先初步进行一遍消毒处理，降低危险性，技术上向国外靠拢，逐步实现医疗垃圾处理的科技化和无害化。

3 整体设计与功能实现

3.1 外观设计

3.1.1 造型与色彩

由于该装置用于在医院内对医疗垃圾进行分类处理，考虑到医疗卫生方面的产品大多以白色为主，因此选择以白色为主色调，辅以淡蓝色和黑色。淡蓝色能够给人舒适感，获得内心平静的体验，而中部电子屏幕及设备的感应功能、消毒功能等体现了较强的科技感，用黑色体现最为合适。造型选择简单的长方体，简约洁净。

3.1.2 结构组成

该装置由外壳、柜门、加工箱、电子控制屏幕、脚踏开关及内部零件等组成。外壳以白色ABS塑料为主要材料，柜门采用半透明黑色树脂，方便随时查看内部加工情况。内部加工箱为淡蓝色，舒适洁净。电子屏幕对加工过程进行参数化设置，柜门上的红外感应区与脚踏开关控制柜门的开关。

红外感应主要是通过红外线物理性质的应用实现测量的目的。红外线探测主要是根据待测目标的红外辐射特性进行红外系统的设定。当待测目标红外辐射经过地球大气层时，气体分子、各种气体以及各种溶胶粒散射与吸收，会使红外源发出的红外辐射产生衰减。通过接收器对红外辐射进行接收，将其传递给感应器。当感应器接收到待测目标所设定的红外线信息后，会做出相应的判断与决策，若是与设定值相符，柜门就会打开。

脚踏开关是通过脚踏的方式进行电路通断操作和控制输入输出电流大小的开关，将其应用在医疗垃圾分类处理方面，采用脚踏的方式代替双手进行柜门开关处理，可以提高垃圾分类处理效率，保障工作人员的安全。

3.1.3 人机工程学应用

该装置的几何尺寸为1 200 mm×600 mm×1 500 mm，宽度适合4 个柜门的长度，高度需要使上部投放垃圾的箱体上边缘位置与立姿状态下人的手臂正直向前伸时的高度一致，即与肩高一致。图1和图2 分别为该医疗垃圾分类处理装置的整体外观图和三视图。

图1 医疗垃圾分类处理装置整体外观图

参考人机工程学中产品尺寸选定标准，医疗垃圾分类处理装置属于ⅡB 型产品，需满足绝大部分医护人员可以触及上部加工箱的上边缘。因此，参考人体尺寸数值中女性P5 尺寸，满足度可达到95%，涉及的主要数据为肩高。通过查阅 《人机工程学》得到立姿状态下女性肩高的P5 尺寸为1 195 mm。

图2 医疗垃圾分类处理装置三视图

3.2 基本功能

该装置可以实现对医疗垃圾的分类回收与消毒等处理，不同位置的加工箱分别对不同类别的医疗垃圾进行处理，中部的电子屏幕对垃圾的处理时间与方式进行设置。

每个柜门上都有各自对应的电子感应区，通过红外传感器感应信号。选择对应的垃圾处理区，将手掌或手臂放置在感应区前方，设备通过传感器接收到信号后，门与柜体间的感应磁条会将柜门弹开，而后投入垃圾即可。每列柜门下方设置金属材料组成的脚部感应区，当手不方便时可通过脚踩的方式触动感应区，触发脚踏开关，打开柜门。

该装置不同位置对应不同类别垃圾的回收与处理。左边两列用于处理感染性废物，共4 个处理柜，目前在疫情条件下感染性废物较多，因此所占区域较大，其中，左边一列放置病患产生的垃圾，右边一列放置医生护士日常产生的废弃口罩、防护服、手套等垃圾。分开放置病患与医护人员产生的垃圾，一是由于产量较大，分开放置可分担每个加工箱的工作量，二是避免重复接触，降低危险性。右边两列共4 个处理柜，分别用于处理病理性废物、损伤性废物、药物性废物和化学性废物这4 种垃圾。

3.3 使用过程

1）分类回收垃圾之后装袋。

2）找到垃圾对应的处理格，伸出手臂，放在柜门上的感应区前。

3）柜门收到感应信号自动弹开，投入垃圾袋准备消毒。

4）开启中部控制屏幕，对消毒方式及时间等参数进行设置。

5）加工完成后，屏幕有所提示，脚部踩踏下部感应区。

6）设备收到感应信号后弹开柜门，取出消毒过的垃圾。

3.4 界面设计

电子屏幕由 “数据监测”“消毒”“时间”组成，左上角的起止键控制电子屏幕的开关，开启屏幕设置后才会对垃圾进行处理。通常情况下屏幕显示“数据监测”页，包括温度、湿度、紫外线等数值，当设备工作时，则显示工作的任务进度及加工信息。当对垃圾进行消毒时，先点击 “消毒”页面，然后根据垃圾种类选择高温、紫外线等消毒方式，最后进入 “时间”页面进行自定义设置。

另外，由于每个处理柜专门对应某一种医疗废物，因此设备不论是否处于加工状态，其显示屏幕上都会显示该对应垃圾的名称，即使是第一次使用设备的医护人员也可以轻松使用。

3.5 材料分析

对该装置的主体材料进行分析，外壳主体采用ABS 树脂。ABS 树脂是一种高强度、高韧性、易于加工成型的热塑型高分子材料，由于其强度高、耐腐蚀、耐高温的特点，常被用于制造仪器的塑料外壳，具有良好的刚性、硬度和加工流动性，综合性能良好。

4 设计方案评估

该装置实现了在医院对医疗垃圾进行分类回收并初步消毒处理的功能，降低了病毒二次传播的危险。通过手臂或脚部感应开启柜门，在电子屏幕上进行参数设置，而后对垃圾进行消毒，完成后打开柜门取出，操作简单，功能完备。该设备向智能化与无害化方向靠拢，有一定的创新性与发展前景。此装置的智能性还有待提升，若是能够实现根据医疗垃圾的具体情况直接选择消毒模式，减少人工设置的压力以及不足，可以更好地保障消毒质量与效果。在以后的研究中应增加关于医疗垃圾分类处理的智能化和科学化程度，以保障医疗垃圾分类更加科学、合理，减少人工分类的压力，保障分类的准确性，并在分类后及时进行消毒。

5 结束语

本文提出了一种在医院对医疗垃圾进行分类回收与初步消毒的智能化装置，基于我国在疫情大环境下医疗垃圾处理方式尚不完善的情况，得出产品的设计要点，通过人机工程学与色彩的合理运用，得出医疗垃圾分类处理装置的设计方案，具有较高实用性的同时也具备一定的实际设计意义和市场推广价值。