DE69224743T2

DE69224743T2 - Steuersystem für eine Vorrichtung zur Beseitigung von medizinischen Abfallmaterialien

Info

Publication number: DE69224743T2
Application number: DE1992624743
Authority: DE
Inventors: Robert S Meijer
Original assignee: WINFIELD IND
Current assignee: WINFIELD IND
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: EP0586763A3; JPH06105875A; EP0586763A2; DE69224743D1; EP0586763B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Behandlung medizinischer Abfallmaterialien. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Steuersystem für Vorrichtungen, die infektiöse Abfallmaterialien mechanisch zerkleinern und dekontaminieren. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, nützlich für die Überwachung und Regelung der Temperatur und der Desinfektionsmittelkonzentration während der Dekontamination infektiöser Abfallmaterialien.

ERFINDUNGSHINTERGRUND

Die Beseitigung infektiöser Abfallmaterialien in Krankenhäusern und anderen medizinischen Einrichtungen ist ein wesentliches Problem. Tatsächlich hat die Bedeutung der korrekten und wirksamen Beseitigung infektiöser Abfallmaterialien in den letzten Jahren deutlich zugenommen, da das Bewußtsein möglicher Gesundheitsgefährdungen, etwa durch AIDS-Epidemien, größer geworden ist. Zum Teil wurden durch die AIDS-Epidemie die Definitionen für "infektiöse Abfallmaterialien" ausgeweitet. Entsprechend nimmt das Volumen der zu beseitigenden infektiösen Abfallmaterialien zu. Demgemäß wächst der Bedarf für ein System oder ein Gerät, das für die sichere, wirksame und kostengünstige Behandlung zur Beseitigung bedeutender Mengen infektiöser Abfallmaterialien geeignet ist.
Ein Verfahren zur Dekontamination infektiöser Abfallmaterialien umfaßt die Verbrennung, wobei die Abfallmaterialien verbrannt werden und die dekontaminierte Asche korrekt beseitigt wird. Ein alternatives Behandlungsverfahren ist die Desinfektion der Abfallmaterialien in einem Dampfautoklaven vor der Beseitigung der Abfallmaterialien. Obgleich für den jeweils vorgesehenen Zweck wirkungsvoll, bringen sowohl die Verbrennung als auch das Autoklavieren nachgeordnete Probleme mit sich. Beispielsweise sind Verbrennungsanlagen kompliziert und kostenaufwendig im Aufbau und bei einem umweltgerechten Betrieb relativ teuer. Autoklaven bringen ebenfalls zusätzliche Probleme mit sich, etwa Gerüche, Kosten und komplexe Bedingungen im Betrieb. Außerdem erfordern Abfalimaterialien, die im Autoklaven desinfiziert wurden, normalerweise weitere Behandlungschritte, etwa Verbrennen oder Zerkleinern, bevor solche Abfallmaterialien z.B. auf Mülldeponien eingelagert werden.
Vor dem Hintergrund der obigen Ausführungen wurden alternative Behandlungssysteme für infektiöse Abfallmaterialien vorgeschlagen, um die Abfallmaterialien als Vorbereitung für die Beseitigung zu desinfizieren Nach diesen Vorschlägen werden feste infektiöse Abfallmaterialien mit einer Desinfektionslösung in Kontakt gebracht, die eine Chlorverbindung enthält, um die Abfallmaterialien zu dekontaminieren. Die dekontaminierten Abfallmaterialien können anschließend auf normalen Mülldeponien eingelagert werden.
Ungünstigerweise verursacht die Dekontamination von Abfallmaterialien mit Chlorverbindungen bestimmte technische Probleme. Erstens verlieren flüssige Desinfektionsmittel nach längerer Lagerung ihr Desinfektionsvermögen. Daraus resultiert die Notwendigkeit der Verwendung flüssiger Desinfektionsmittel, die relativ "frisch" sind, um einen akzeptablen Grad der Dekontamination der Abfallmaterialien zu erreichen. Zweitens ist relativ schwierig sicherzustellen, daß eine geeignete Konzentration des Desinfektionsmittels während des Behandlungsprozesses mit den Abfallmaterialien in Kontakt gekommen ist. Es ist jedoch außerdem wichtig, die Einwirkung einer zu hohen Konzentration der Chlorverbindung auf die Abfallmaterialien zu verhindern, um unerwünschte Ergebnisse wie korrosive Effekte und die Freisetzung toxischer Gase zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung räumt ein, daß exakt bemessene Mengen der Vorstufen des Desinfektionsmittels für relativ lange Zeiträume ohne Verlust des Desinfektionsvermögens gelagert und bei Bedarf mit Wasser gemischt werden können, um eine chlorierte Desinfektionslösung zu bilden. Die resultierende Lösung kann verwendet werden, um infektiöse Abfallmaterialien in einem System zu dekontaminieren, das die Abfallmaterialien mechanisch zerkleinert.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für die Behandlung von Abfallmatenahen bereitzustellen, das die Vermischung präziser Mengen eines Desinfektionsmittels auf Chlorbasis mit infektiösem Abfallmaterial sicherstellt, um das Abfallmaterial zu dekontaminieren. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Steuerungsystems zur Behandlung von Abfallmaterialien, das die Temperatur der infektiösen Abfallmaterialien in engen Grenzen regelt, während diese desinfiziert werden. Noch eine weitere Äufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Steuersystems, das die Zufuhr von Wärme und Desinfektionsmittel während des Dekontaminationsprozesses geeignet einstellt, um die Abfallmaterialien im wesentlichen nichtinfektiös zu machen. Letztlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem zur Behandlung von Abfallmaterialien bereitzustellen, das relativ leicht und vergleichsweise kostengünstig realisierbar ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist ein Steuersystem für die Behandlung infektiöser Abfallmaterialien in einer Mehrstufen Behandlungsvorrichtung. Genauer gesagt beziehen sich die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf die Prozeßsteuerung für den Desinfektions- oder Dekontaminationsschritt der mehrstufigen Behandlungsvorrichtung.
Im Betrieb werden die Abfallmaterialien zerkleinert, granuliert und mit einem ersten Quantum von Desinfektionsmittel vermischt, bevor sie in einer Reaktionskammer dekontaminiert werden. Um eine ausreichende Dekontamination der Abfallmatenahen sicherzustellen, hält ein Steuersystem die erforderlichen Bedingungen der Behandlungsflüssigkeit für eine bestimmte biologische Abtötungsrate aufrecht. Die vorliegende Erfindung räumt ein, daß der gewünschte Dekontaminationsgrad variieren kann und ermöglicht es daher dem Bediener, den gewünschten Dekontaminationsgrad in Form einer Abtötungsrate vorzugeben.
Das verwendete Steuersystem kann entweder ein einfacher Regelkreis oder eine Kaskadenregelung sein. Das System mit einfachem Regelkreis regelt die Temperatur der Desinfektionsflüssigkeit in Abhängigkeit von der Abtötungsrate und der momentanen Desinfektionsmittelkonzentration, während das System mit Kaskadenregelung die Temperatur und die Desinfektionsmittelkonzentration in Abhängigkeit von der Sollabtötungsrate und der gewünschten Temperatur regelt.
Die Hauptkomponente des Steuersystems mit einfachem Regelkreis ist eine Steuereinheit, die einen Mikroprozessor umfaßt. Diese Steuereinheit ist mit einem elektronischen Thermometer und einem Gasanalysator verbunden. Das Thermometer umfaßt einen Temperaturfühler, der in der Reaktionskammer angeordnet ist, und ist in der Lage, die aktuelle Fluidtemperatur an die Steuereinheit zu übermitteln.
Der mit der Steuereinheit verbundene Gasanalysator analysiert aus der Reaktionskammer erhaltene Gasproben. Durch eine mit der Reaktionskammer verbundene Luftpumpe wird dem Gasanalysator Luft zugeführt. Diese Luftpumpe zieht "aufsprudelndes" Gas aus der Reaktionskammer und liefert dieses an den Gasanalysator. Die Probe wird vom Gasanalysator analysiert, um die Konzentration des vorhandenen Desinfektionsmittels festzustellen, wobei die Resultate anschließend an die Steuereinheit weitergegeben werden.
Mit Kenntnis der gewünschten Abtötungsrate ist das Steuersystem in der Lage, einen Temperaturziel- oder -sollwert für eine gegebene Desinfektionsmittelkonzentration, die vom Gasanalysator festgestellt wurde, zu berechnen. Nach Berechnung des erforderlichen Temperatursollwerts nimmt das System einen Vergleich der aktuellen Reaktionskammertemperatur mit dem berechneten Temperatursollwert vor.
Wenn das Ergebnis des Vergleichs der aktuellen Temperatur mit dem Temperatursollwert zeigt, daß die aktuelle Temperatur der Reaktionskammer unter dem Temperatursollwert liegt, aktiviert die Steuereinheit eine Heizung, um die Reaktionskammer aufzuheizen. Wenn andererseits die aktuelle Temperatur über dem Sollwert liegt, schaltet die Heizung ab, so daß das System abkühlen kann.
Auf diese Weise hält das Steuersystem die gewünscht Abtötungsrate durch Regulieren der Kammertemperatur zum Ausgleich von Änderungen der Desinfektionsmittelkonzentration aufrecht
Ein Steuersystem mit Kaskadenregelung wird ebenfalls bereitgestellt, das die festgesetzte Abtötungsrate aufrechterhält, während es die Temperatur in der Reaktionskammer auf oder nahe bei einer festgesetzten Temperatur hält. Zusätzlich zu den Komponenten des oben beschriebenen Systems mit einfachem Regelkreis umfaßt das Kaskadenregelsystem einen zweiten Regelkreis, um die Reaktionskammer auf oder nahe bei einer idealen Betriebstemperatur zu halten. Um die zusätzliche Temperaturregelung zu erreichen, steuert die Steuereinheit des Kaskadenregelsystems außerdem eine Pumpe. Diese Pumpe kann zusätzliches Desinfektionsmittel aus einem Desinfektionsmittelvorratsbehälter in die Reaktionskammer fördern.
Wie bei dem System mit einfachem Regelkreis legt der Bediener beim Kaskadenregelsystem die gewünschte Abtötungsrate fest. Für den zweiten Regelkreis benötigt die Steuereinheit zusätzlich die Angabe einer idealen Betriebstemperatur. Diese ideale Betriebstemperatur ist vorzugsweise in der Steuereinheit voreingestellt, kann aber alternativ auch vom Bediener eingegeben werden.
Während des Betriebs des Kaskadenregelsystems arbeitet der erste Regelkreis im wesentlichen in der gleichen Weise wie der einfache Kreis beim System mit einfachem Regelkreis. Genauer gesagt, die Steuereinheit überwacht die aktuelle Kammertemperatur und die Desinfektionsmittelkonzentration, wobei die Steuereinheit in Kenntnis der gewünschten Abtötungsrate einen Temperatursollwert berechnen kann. Wenn die aktuelle Temperatur unter dem Temperatursollwert liegt, wird die Heizung wieder eingeschaltet.
Der zweite Regelkreis vergleicht die aktuelle Temperatur mit der Idealtemperatur. Wenn die aktuelle Temperatur über der Idealtemperatur liegt, betätigt die Steuereinheit die Pumpe, um zusätzliches Desinfektionsmittel in die Kammer einzubringen. Die Zugabe von Desinfektionsmittel setzt den Sollwert für die Kammer und demzufolge die notwendige Wärmezufuhr herab. Dies in Verbindung mit der periodischen Zugabe von nicht erwärmtem Wasser in das System setzt die Temperatur der Flüssigkeit in der Reaktionskammer herab. Die Dekontaminationsgrade, die sich proportional zur Flüssigkeitstemperatur und zur Desinfektionsmittelkonzentration in der Reaktionskammer verhalten, werden während des Abkühlens der Kammer durch das zusätzliche Desinfektionsmittel aufrechterhalten.
Auf diese Weise hält die Kaskadenregelung die gewünschte Abtötungsrate und die ideale Betriebstemperatur aufrecht, indem sie sowohl die Temperatur als auch die Konzentration des Desinfektionsmittels in der Reaktionskammer regelt.
Die neuartigen Merkmale der Erfindung sowie die Erfindung selbst, und zwar sowohl deren Aufbau als auch deren Funktion, werden am besten aus den beigefügten Zeichnungen in Verbindung mit der zugehörigen Beschreibung klar, bei der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Komponentendarstellung des Steuersystems mit einfachem Regelkreis gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Komponentendarstellung des Steuersystems mit Kaskadenregelung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm der Arbeitsweise des Steuersystems mit einfachem Regelkreis gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm der Arbeitsweise des Steuersystems mit Kaskadenregelung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein generalisierter Kurvenverlauf für den funktionalen Zusammenhang zwischen der Reaktionskammertemperatur und der Desinfektionsmittelkonzentration für verschiedene Abtötungsraten;
Fig. 6 ist ein generalisierter Kurvenverlauf für den funktionalen Zusammenhang zwischen der Reaktionskammertemperatur und der Desinfektionsmittelkonzentration, der die Arbeitsweise des Systems mit einfachem Regelkreis zeigt; und
Fig. 7 ist ein generalisierter Kurvenverlauf für den funktionalen Zusammenhang zwischen der Reaktionskammertemperatur und der Desinfektionsmittelkonzentration, der die Arbeitsweise des Systems mit Kaskadenregelung zeigt.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die das Steuersystem mit einfachem Regelkreis für ein System zur Behandlung infektiöser Abfallmaterialien in schematischer Weise zeigt, wobei dieses allgemein mit 10 bezeichnet ist. Das Steuersystem 10 wird verwendet, um die Dekontamination von Abfallmaterialien in einer Reaktionskammer 12 (in allgemeiner Darstellung) zu regeln.
Das Hauptelement des Steuersystems 10 ist die Steuereinheit 14, die, wie der Fachmann weiß, vorzugsweise aus einem Mikroprozessor und einem Speicher besteht. Die Steuereinheit 14 ist elektrisch verbunden mit dem Thermometer 16, dem Gasanalysator 18 und der Heizung 20. Die Steuereinrichtung 14 regelt die Wärmeabgabe der Heizung 20 in Reaktion auf die Eingangsparameter zur Einheit 14, bei denen es sich um die ClO&sub2;-Konzentration und die Temperatur des flüssigen Mediums in der Reaktionskammer 12 handelt. Der Wert der Desinfektionsmittelkonzentration für die Steuereinheit 14 wird durch einen herkömmlichen Luftabzug 22 festgestellt, der in Fluidkontakt mit der Kammer 12 und dem Gasanalysator 18 steht. Die Temperaturwerte für die Steuereinheit 14 werden durch ein herkömmliches Thermometer 16 bereitgestellt, das einen in der Reaktionskammer 12 installierten Temperaturfühler umfaßt.
Nunmehr wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die in schematischer Weise das erfindungsgemäße Kaskadenregelsystem mit dem Bezugszeichen 30 zeigt. Das System 30 ist im wesentlichen gleich dem System 10 und umfaßt eine Steuereinheit 14, ein Thermometer 16, einen Gasanalysator 18, eine Heizung 20 und einen Luftabzug 22 zusammen mit einer Reaktionskammer 12 (in allgemeiner Darstellung). Zusätzlich umfaßt das System 30 eine Pumpe 32, die elektrisch mit der Steuereinheit 14 verbunden ist. Die Pumpe 32 steht außerdem in Fluidkontakt mit der Reaktionskammer 12 und einem Vorratsbehälter 34, der zusätzliches gelöstes Desinfektionsmittel enthält. Die Pumpe 32 kann von der Steuereinheit 14 betätigt werden, um Desinfektionsmittel aus dem Vorratsbehälter 34 in die Kammer 14 zu fördern.
Die Steuereinheit 14 bietet die Möglichkeit, daß der Bediener Daten in die Steuereinheit eingeben kann. Diese Eingabemöglichkeit wird vorzugsweise durch eine Tastatur und eine Sichtanzeige zur Wiedergabe der eingegebenen Daten realisiert. Dem Fachmann ist eine Vielzahl anderer Einrichtungen bekannt, die ebenso verwendet werden können, und die eine Tastatur, Kartenleser oder das Herunterladen von einem externen Rechner umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Die Sichtanzeige des bevorzugten Systems kann eine LED-Anzeige oder ein anderes Display wie z.B. ein Bildschirm oder jede andere bekannte Anzeigeeinrichtung sein. Vorzugsweise bringt das Display nicht nur die vom Bediener eingegebenen Daten zur Ausgabe, sondern außerdem die aktuelle Kammertemperatur und die Desinfektionsmittelkonzentration.
Wie der Fachmann weiß, kann die Steuereinheit 14 einen einzelnen Mikroprozessor umfassen, wenn die Steuerungsfunktionen sequentiell auszuführen sind. Alternativ kann die Steuereinheit 14 eine Mehrzahl von Mikroprozessoren umfassen, wenn die Steuerungsfunktionen simultan erfolgen müssen.

FUNKTIONSWEISE

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird die Funktionsweise der Systeme 10 und 30 im kontinuierlichen Betrieb ersichtlich. Die Systeme 10 und 30 sind insbesondere geeignet für die Behandlung infektiöser Abfallmaterialien, die in Krankenhäusern und anderen medizinischen Einrichtungen anfallen. Bei diesen Abfallmaterialien handelt es sich vorwiegend um feste Abfallmaterialien aus Kunststoff, Papier, Stoff, Glas und Metall, wozu ein weiter Bereich von medizinischen Gegenständen wie Spritzen, Flaschen, Tuben, Verbandmaterial u. dgl. gehören. Der hierin gebrauchte Begriff "Behandlung von Abfallmaterialien" beinhaltet die Zerkleinerung der Abfallmaterialien zu relativ kleinen Granulatteilchen und die Desinfektion der Abfallmaterialien, so daß diese im wesentlichen unschädlich und für reguläre Mülldeponien geeignet sind.
Die infektiösen Abfallmaterialien werden vorzugsweise zerkleinert, granuliert und mit einer ersten Beschickung von Desinfektionsmittel gemischt, bevor sie in einer Reaktionskammer dekontaminiert werden. Wie dem Fachmann bekannt und wie nachstehend detaillierter beschrieben, kann das System auch eingesetzt werden, um die Dekontamination von Abfailmaterialien zu steuern, die vor dem Einbringen in die Reaktionskammer nicht mit Desinfektionsmittel vermischt wurden.
Die Prozeßsteuerung für den Dekontaminationsprozeß erfolgt durch die Steuereinheit 14. Der Dekontaminationsgrad, d.h. der Abtötungsgrad, der durch den Dekontaminationsprozeß erreicht werden kann, ist eine Funktion mehrerer miteinander gekoppelter Betriebsparameter einschließlich Desinfektionsmittelkonzentration und Temperatur.
Demzufolge kann die Prozeßsteuerung durch Wahl eines gewünschten Abtötungsgrades, d.h. einer Abtötungsrate, und Einregeln der Desinfektionsmittelkonzentration und der Temperatur der Desinfektionsmittellösung als eine Funktion der Betriebsparameter zur Einhaltung der vorgewählten Abtötungsrate vorgenommen werden. Zum Beispiel wird für typische infektiöse medizinische Abfallmaterialien eine Abtötungsrate von 6 Zehnerpotenzen (10&sup6; Organismen/ml) innerhalb von ungefähr drei Minuten erreicht, wenn eine Chlordioxidlösung mit einer Konzentration von 30 ppm bei einer Temperatur von 50º verwendet wird.
Bei Einsatz eines Steuersystems 10 mit einfachem Regelkreis wird der Prozeß nur durch Regelung der Temperatur gesteuert, wobei die Überwachung von Schwankungen der Desinfektionsmittelkonzentration die Grundlage für die Temperaturregelung bildet. Die Temperatur ist dabei als unabhängige Variable und die Desinfektionsmittelkonzentration als abhängige Variable gewählt, und zwar aus dem praktischen Grund, daß die Möglichkeit einer unabhängigen Regelung der Desinfektionsmittelkonzentration etwas eingeschränkt ist, wenn eine festgelegte Menge von Desinfektionsmittel eingesetzt wird. Demgegenüber ist die Regelung der Lösungstemperatur mittels der Heizung 20 relativ einfach.
Fig. 3 zeigt ein Logik-Flußdiagramm für das Steuersystem 10 mit einfachem Regelkreis. Zunächst muß in Schritt 40 die mit killn bezeichnete gewünschte Abtötungsrate festgelegt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform erlaubt das System dem Bediener die Eingabe eines gewünschten Wertes killn. Alternativ kann das Steuersystem einen Voreinstellungswert für die Abtötungsrate enthalten, der vom Bediener überschrieben werden kann.
Der nächste Schritt des Steuerungsprozesses, Schritt 42, ist die Bestimmung der aktuellen Temperatur (Ta) und der Desinfektionsmittelkonzentration (Ca) in der Reaktionskammer. Wie allgemein bekannt ist, kann die Steuereinheit programmiert werden, um periodisch Eingangssignale vom Thermometer 16 und vom Gasanalysator 18 zu erhalten und zu speichern. Sobald diese Daten gespeichert sind, können sie je nach Erfordernis für spätere Berechnungen verwendet werden.
In Schritt 44 bestimmt die Steuereinheit aus der aktuellen Desinfektionsmittelkonzentration Ca und dem gewünschten Wert killn einen Temperatursollwert Tset. Das Steuersystem 10 kennt den funktionalen Zusammenhang zwischen der Lösungstemperatur und der Konzentration des Desinfektionsmittels Chlordioxid bei einer gegebenen Abtötungsrate killn. Der Zusammenhang wird durch die folgende Gleichung repräsentiert:
(1) [ClO&sub2;] = ane-knT
wobei [ClO&sub2;] = Chlordioxidkonzentration,
T = Temperatur, und
an, kn = empirisch bestimmte Modellkonstanten für killn.
Fig. 5 zeigt allgemein den Kurvenverlauf der Gleichung (1). Jeder Punkt auf der Kurve definiert Werte von [ClO&sub2;] und T, bei denen ein killn erhalten werden kann. Folglich ist die Prozeßsteuerung genauer gesagt dadurch realisiert, daß die Abtötungsrate vorgewählt wird, die Modelikonstanten für die Abtötungsrate empirisch bestimmt werden, um eine Kurve zu definieren, und die aktuellen Werte von [ClO&sub2;] und T so geregelt werden, daß diese auf oder über der Kurve für die Abtötungsrate liegen. Fig. 5 zeigt außerdem Kurven entsprechend einer höheren Abtötungsrate killn+1 und einer niedrigeren Rate killn-1. Wie zu erwarten ist, erfordern höhere Abtötungsraten entweder eine höhere Temperatur oder eine höhere Desinfektionsmittelkonzentration oder beides.
Wie dem Fachmann klar ist, werden vorzugsweise die einmal empirisch bestimmten Modellkonstanten für die spätere Benutzung im Speicher der Steuereinheit abgelegt. Wenn Ca bekannt ist, kann Gleichung (1) nach T aufgelöst und die minimale Temperatur (Tset), die für killn erforderlich ist, mathematisch bestimmt werden.
Die erneute Betrachtung von Fig. 3 zeigt, daß nach der oben beschriebenen Bestimmung von Tset die Steuereinheit 14 den Vergleichsschritt 46 ausführt. Dieser Vergleichsschritt prüft, ob Ta größer oder gleich Tset ist. Ist dies nicht der Fall, betätigt die Steuereinheit 14 in Schritt 48 die Heizung 20, um Ta zu erhöhen.
Die Steuereinheit 14 kann programmiert werden, um die Heizung 20 für eine vorbestimmte Zeitdauer zu betätigen, vorzugsweise ist die Zeitdauer der Heizungsbetätigung jedoch proportional zur Differenz zwischen Tset und Ta. Wie der Fachmann sieht, kann dadurch die korrektive Änderung von Ta mit weniger Iterationen des Regelkreises bewirkt werden, so daß die Reaktionsgeschwindigkeit des Steuersystems erhöht wird. Die Beheizung der Kammer kann in vielfältiger Weise erfolgen, einschließlich einer Beheizung des Kammerraumes selbst. Vorzugsweise würde ein Tauchheizelement verwendet, um das sich in der Reaktionskammer ansammelnde Desinfektionsmittel zu erwärmen, so daß bei der Zirkulation des Desinfektionsmittels die Wärme an die Abfallmaterialien übertragen wird. Bei diesem System wird der Temperaturfühler des Thermometers 16 ebenfalls vorzugsweise im angesammelten Desinfektionsmittel angeordnet und die Kammertemperatur durch Messung der Temperatur des zirkulierten Desinfektionsmittels bestimmt.
Wenn Ta größer oder gleich Tset ist, kehrt die Steuereinheit nach Schritt 42 zurück, aktualisiert ihre gespeicherten Werte für Ca und Ta und wiederholt die Schritte 44 und 46. In gleicher Weise kehrt die Steuereinheit 14 nach Schritt 42 zurück, wenn die Heizung 20 betätigt wurde, und der Durchlauf wird für eine weitere Iteration wiederholt.
Fig. 4 zeigt das Logik-Flußdiagramm für das Steuersystem 30 mit Kaskadenregelung. Wie dargestellt, sind die Logikschritte 50, 52, 54, 56 und 58 im wesentlichen die gleichen wie die Schritte 40, 42, 44, 46 und 48 beim System mit einfachem Regelkreis. Der einzige Unterschied besteht darin, daß nach Betätigung der Heizung in Schritt 58 oder nach der Feststellung in Schritt 56, daß Ta größer oder gleich Tset ist, anstatt einer Wiederholung der ersten Schleife ein zweiter Vergleich angestellt wird.
Bei diesem zweiten Vergleich in Schritt 60 vergleicht die Steuereinheit 14 Ta mit einer idealen Betriebstemperatur TI. Vorzugsweise wird TI vorbestimmt und in der Steuereinheit 14 gespeichert. Alternativ kann die Steuereinheit 14 programmiert werden, um dem Bediener die Eingabe von TI zu ermöglichen. Immer wenn der Vergleich zwischen Ta und TI zeigt, daß Ta größer als TI ist, betätigt die Steuereinheit die Pumpe 32, um in Schritt 62 Desinfektionsmittel zu der Reaktionskammer zuzugeben. Nach Beendigung der zweiten Regelschleife wird der Prozeß beginnend mit der Aktualisierung von Ta und Ca durch die Steuereinheit wiederholt. In Schritt 62 gibt die Pumpe 32 Desinfektionsmittel mit vorzugsweise einer Rate proportional zu der Differenz zwischen Ta und TI zu. Es ist klar, daß die Steuereinheit 14 ebenso programmiert werden könnte, statt dessen eine festgelegte Menge von Desinfektionsmittel zuzugeben, die Wirksamkeit des Steuersystems würde aber herabgesetzt.
Dem Fachmann ist klar, daß mit den dekontaminierten Abfallmaterialien etwas Flüssigkeit aus dem System ausgetragen wird. Um diesen Flüssigkeitsverlust auszugleichen, wird der Reaktionskammer zusätzliches nicht erwärmtes Wasser zugegeben. Die Temperatur des zugegebenen Wassers ist normalerweise niedriger als die Temperatur der Flüssigkeit in der Reaktionskammer. Demzufolge bewirkt der geringere Bedarf an Beheizung infolge des zusätzlichen Desinfektionsmittels in Verbindung mit der Zugabe von nicht erwärmtem Wasser eine Verringerung der Flüssigkeitstemperatur in der Reaktionskammer.
Das in Fig. 4 dargestellte Logik-Flußdiagramm bezieht sich auf ein System, das einen einzelnen Mikroprozessor in der Steuereinheit 14 enthält. Die Geschwindigkeit moderner Mikroprozessoren gestaltet die sequentielle Abarbeitung der jeweiligen Regelschleifen nahezu simultan. Wenn eine echte Simultanverarbeitung gewünscht wird, können getrennte Mikroprozessoren zur Abarbeitung der beiden Regelschleifen verwendet werden.
Um die Arbeitsweise der Steuersysteme 10 und 30 vollständig zu verstehen, können spezielle Beispiele für deren Funktion aufgezeigt werden. Im folgenden werden diese speziellen Beispiele unter Bezug auf Fig. 6 erläutert.
Die Kurve 70 gibt die gewünschte Abtötungsrate wieder. Wenn die aktuellen Werte für Temperatur und Desinfektionsmittelkonzentration dem Punkt A entsprechen, würde die Steuereinheit 14 Tset berechnen, und der Vergleich würde ergeben, daß Ta kleiner als Tset ist. Die Berechnung und der Vergleich sind graphisch in Fig. 6 dargestellt. Um die niedrige Temperatur zu korrigieren, würde die Heizung 20 betätigt, um die Kammertemperatur zu erhöhen. Wenn andererseits die Werte für Temperatur und Konzentration dem Punkt B entsprechen, wäre Tset kleiner als Ta, und es wäre keine zusätzliche Wärme erforderlich.
Unter Bezug auf Fig. 7 werden nunmehr mögliche Beispiele für die Funktion des kaskadierten Systems 30 gezeigt. Die Kurve 80 gibt die gewünschte Abtötungsrate wieder. Zusätzlich ist TI durch die Linie 82 angegeben. Vier mögliche Punkte für Temperatur/Konzentrations-Kombinationen sind eingetragen und mit A, B, C und D bezeichnet.
Punkt A repräsentiert die Situation, daß Ta größer ist als Tset, aber kleiner als TI. In diesem Fall wird die Steuereinheit 14 die Reaktionskammer weder beheizen noch Desinfektionsmittel zugeben.
Punkt B repräsentiert die Situation, daß Ta größer ist als Tset und größer ist als TI. In diesem Fall würde die Steuereinheit 14 die Desinfektionsmittelpumpe betätigen, wodurch die weiter oben beschriebene Tendenz zur Abkühlung der Flüssigkeit in der Kammer bewirkt wird.
Punkt C repräsentiert die Situation, daß Ta kleiner ist als Tset, aber größer ist als TI. In diesem Fall würde die Steuereinheit 14 sowohl die Pumpe 32 als auch die Heizung 20 betätigen.
Punkt D repräsentiert die Situation, daß Ta kleiner ist als Tset und kleiner ist als TI. In diesem Fall würde die Steuereinheit 14 nur die Heizung 20 betätigen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Kammer mit den Abfallmaterialien Desinfektionsmittel zugegeben, und die Systeme werden verwendet, um die ausreichenden Desinfektionsmittelkonzentrationen und Temperaturen zu überwachen und einzuhalten, damit die Abfallmaterialien bei oder über der gewünschten Abtötungsrate dekontaminiert werden. Dem Fachmann ist klar, daß das Steuersystem 30 für die Zufuhr des gesamten benötigten Desinfektionsmittels eingesetzt werden kann, solange ein ausreichender Vorratsbehälter 34 mit einer darin enthaltenen ausreichenden Fülimenge frischen Desinfektionsmittels bereitgestellt ist.
Obwohl das hierin detailliert gezeigte und offengelegte spezielle Steuersystem zur Beseitigung von medizinischen Abfallmaterialien uneingeschränkt in der Lage ist, die weiter oben hierin dargelegten Aufgaben zu erfüllen und die entsprechenden Vorteile zu bieten, versteht es sich von selbst, daß es nur erläuternd für die derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anzusehen ist, und daß hierin keine weiteren Einschränkungen der Details von Konstruktion und Ausführung beabsichtigt sind, als in den beigefügten Ansprüchen beschrieben.

Claims

1. Vorrichtung zur Regelung der Dekontamination von Abfallmaterialien in einer Reaktionskammer, um eine festgesetzte Abtötungsrate aufrechtzuerhalten, wobei die Reaktionskammer eine Kammertemperatur und eine Desinfektionsmittelkonzentration hat, und die Vorrichtung folgendes umfaßt:

eine Einrichtung zum Messen der Kammertemperatur der Reaktionskammer;

eine Einrichtung zur Bestimmung der Desinfektionsmittelkonzentration der Reaktionskammer;

eine Einrichtung zum Beheizen der Reaktionskammer; und eine Steuereinheit, die mit der Meßeinrichtung, der Bestimmungseinrichtung und der Beheizungseinrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung die festgesetzte Abtötungsrate aufrechterhält, indem sie die Kammertemperatur und die Desinfektionsmittelkonzentration der Kammer überwacht und selektiv die Beheizungseinrichtung betätigt, um die Reaktionskammer aufzuheizen.

2. Vorrichtung zur Regelung der Dekontamination von Abfallmaterialien in einer Reaktionskammer, um eine festgesetzte Abtötungsrate aufrechtzuerhalten, wobei die Reaktionskammer eine Kammertemperatur und eine Desinfektionsmittelkonzentration hat, und die Vorrichtung folgendes umfaßt:

eine Einrichtung zum Messen der Kammertemperatur der Reaktionskammer;

eine Einrichtung zum Beheizen der Reaktionskammer;

eine Einrichtung zur Zugabe von Desinfektionsmittel in die Reaktionskammer; und

eine Steuereinheit, die mit der Meßeinrichtung, der Bestimmungseinrichtung, der Beheizungseinrichtung und der Zugabeeinrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung die festgesetzte Abtötungsrate aufrechterhält, indem sie die Kammertemperatur und die Desinfektionsmittelkonzentration der Kammer überwacht und selektiv die Zugabeeinrichtung und die Beheizungseinrichtung betätigt, um die festgesetzte Abtötungsrate aufrechtzuerhalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuereinheit einen Temperatursollwert als Funktion der festgesetzten Abtötungsrate und der Desinfektionsmittelkonzentration berechnet, und die Steuereinheit die Kammertemperatur auf oder über dem Temperatursollwert hält, indem sie die Beheizungseinrichtung betätigt, um die Kammer zu aufzuheizen, wenn die Kammertemperatur unter dem Tempe ratursollwert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Bediener die Abtötungsrate für die Steuereinheit festsetzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, die des weiteren eine Pumpe umfaßt, die mit der Steuereinheit verbunden ist und durch diese gesteuert wird, wobei die Pumpe in Fluidkontakt mit der Kammer und einem Vorratsbehälter mit Desinfektionsmittel steht, und die Pumpe Desinfektionsmittel von dem Vorratsbehälter zu der Kammer fördert, wenn sie durch die Steuereinheit betätigt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Dekontamination in optimaler Weise bei einer Idealtemperatur vorgenommen wird, und bei der die Steuereinheit die Pumpe betätigt, wenn die Kammertemperatur oberhalb der Idealtemperatur ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Steuereinheit einen Temperatursollwert als Funktion der Abtötungsrate und der Desinfektionsmittelkonzentration in der Kammer berechnet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Dekontamination in optimaler Weise bei einer Idealtemperatur vorgenommen wird, und bei der die Steuereinheit selektiv Desinfektionsmittel zugibt und die Kammer aufheizt, um die Abtötungsrate aufrechtzuerhalten und um die Kammer im wesentlichen bei der Idealtemperatur zu betreiben.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Einrichtung für die Zugabe von Desinfektionsmittel in die Reaktionskammer eine Pumpe umfaßt, die in Fluidkontakt mit der Kammer und einem Vorratsbehälter mit Desinfektionsmittel in flüssiger Lösung steht, und die Pumpe selektiv Desinfektionsmittel von dem Vorratsbehälter zu der Kammer fördert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Steuereinheit selektiv die Beheizungseinrichtung betätigt, wenn die Kammertemperatur unter dem Temperatursollwert ist, und selektiv die Zugabeinrichtung betätigt, wenn die Kammertemperatur über der Idealtemperatur ist.

11. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung zum Messen der Temperatur der Reaktionskammer ein Thermometer umfaßt, das eine Temperatursonde in der Reaktionskammer hat, wobei das Thermometer elektrisch mit der Steuereinheit verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung zur Bestimmung der Desinfektionsmittelkonzentration der Reaktionskammer einen Gasanalysator umfaßt, der elektrisch mit der Steuereinheit verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Einrichtung zur Bestimmung der Desinfektionsmittelkonzentration der Reaktionskammer des weiteren einen Luftabzug hat, der in Fluidkontakt mit der Reaktionskammer und dem Gasanalysator steht, wobei der Luftabzug selektiv Gasproben aus der Kammer entnimmt und die Gasproben an den Gasanalysator übergibt.

14. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit eine CPU und einen mit der CPU verbundenen Speicher umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Steuereinheit des weiteren eine Tastatur für die Eingabe der festgesetzten Abtötungsrate durch den Bediener umfaßt, wobei die Tastatur elektrisch mit der CPU verbunden ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Steuereinheit des weiteren eine Sichtanzeige umfaßt, die die vom Bediener eingegebene festgesetzte Abtötungsrate anzeigt, wobei die Sichtanzeige elektrisch mit der CPU verbunden ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Sichtanzeige des weiteren die Kammertemperatur und die Desinfektionsmittelkonzentration der Kammer anzeigt.

18. Verfahren zur Regelung der Dekontamination von Abfalimaterialien in einer Reaktionskammer, um eine festgesetzte Abtötungsrate aufrechtzuerhalten, wobei die Reaktionskammer eine Kammertemperatur und eine Desinfektionsmittelkonzentration hat, und das Verfahren durch die folgenden enthaltenen Schritte gekennzeichnet ist:

Überwachen der Kammertemperatur mittels eines Thermometers, das einen elektrischen Ausgang hat; Überwachen der Desinfektionsmittelkonzentration mittels eines Gasanalysators, der einen elektrischen Ausgang hat;

Berechnen eines Temperatursollwertes als Funktion der Abtötungsrate und der Desinfektionsmittelkonzentration mittels einer Steuereinheit, die mit dem Thermometer und dem Gasanalysator verbunden ist, wobei die Steuereinheit als Eingänge die elektrischen Ausgänge des Thermometers und des Gasanalysators hat; und Aufrechterhalten der Abtötungsrate durch Aufheizen der Reaktionskammer, wenn die Kammertemperatur unter dem Temperatursollwert ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, das des weiteren den Schritt der Zugabe von Desinfektionsmittel in die Reaktionskammer umfaßt, wenn die Kammer oberhalb einer einer Idealtemperatur ist, bei der die Dekontamination durchgeführt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem Schritt der Zugabe von Desinfektionsmittel umfaßt:

Bereitstellen eines Vorratsbehälters mit Desinfektionsmittel und einer Pumpe, die in Fluidkontakt mit dem Vorratsbehälter und der Kammer steht; und Betätigen der Pumpe, um Desinfektionsmittel von dem Vorratsbehälter zu der Kammer zu fördern.