JP2023531458A - ヒトの排泄物から化学物質を除去するための方法及びデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、糞便及び尿などのヒトの排泄物から化学物質を除去するための方法であって、自身の排泄物から化学物質の除去を行う必要のある人物に対してトイレットを用意するステップと、トイレットに対して濾過デバイスを取外可能に連結するステップであって、濾過デバイスが、フィルタを有する少なくとも１つの除去可能なカートリッジを備える、ステップと、トイレットからカートリッジ内のフィルタに向かって送りネジにより排泄物を搬送するステップであって、圧力が、プランジャにより排泄物に対して印加される、ステップと、濾過デバイスを使用して、排泄物から化学物質をその場で濾過するステップと、少なくとも１つのカートリッジを定期的に交換するステップと、交換されたカートリッジを処理するステップとを含む方法に関する。本発明は、この方法における適用のための濾過デバイスと、かかる濾過デバイスで使用するためのカートリッジとにも関する。

Description

本発明は、ヒトの排泄物、特に糞便及び尿などから化学物質を除去するための方法に関する。さらに、本発明は、この方法において使用するための濾過デバイスと、かかる濾過デバイスを備えるトイレットとに関する。

かかる方法は、特に特許文献１から知られている。当該特許文献１に記載されている方法では、ヒトの排泄物が、トイレットとして機能する可搬式容器内に収集され、中央処理施設へと搬送される。次いで、排泄物中に存在する製薬物質が、この施設内で分離され、次いで破壊される。

排出物（ｅｘｃｒｅｍｅｎｔ）とも称されるヒトの排泄物、例えば糞便及び尿、ただし、場合により、付加的な排泄物、例えば、吐瀉物、血液、及び唾液等も、今日では通常、水洗トイレットからの水と共に下水システム中へと放出され、長い距離を経て下水処理場へと搬送される。下水処理場において、汚染水が浄化される。最終的に、地表水への放出が行われる。かかる浄化方法は、医薬品などの（あらゆる）化学物質の除去においても、有益な化学（添加）物質の回収においても効率的でも有効でもない。なぜならば、とりわけ、これらの物質の濃度が実際には（非常に）低いからである。

米国特許第６３１７９００号明細書

本発明は、その目的として、人の排泄物及び／又はパーソナル衛生用品（例えばトイレットペーパー等）から化学物質を、特に医薬品などの製薬物質を効果的に除去するための方法を提供することを有し、本発明による方法は、この目的のために、
自身の排泄物及び／又はパーソナル衛生用品（例えばトイレットペーパー等）から化学物質の除去を行う必要のある人物に対してトイレットを用意するステップと、
トイレットに対して濾過デバイスを取外可能に連結するステップであって、濾過デバイスが、少なくとも１つの除去可能なカートリッジを備える、ステップと、
トイレットからカートリッジ内のフィルタに向かって送りネジにより排泄物を搬送するステップであって、圧力が、プランジャにより排泄物に加えられる、ステップと、
濾過デバイスを使用して、排泄物及び／又はパーソナル衛生用品（例えばトイレットペーパー等）から化学物質をその場で濾過するステップと、
少なくとも１つのカートリッジを定期的に交換するステップと、
交換されたカートリッジを処理するステップと
を含む特別な特徴を有する。

換言すれば、例えば製薬物質又は医薬品などの化学物質が、現場ですなわちトイレットの位置にて排泄物から除去される。これは、これまでに比べて浄化がより効果的かつ特定的に行われ得る、すなわちトイレットで直接的に行われ得るという大きな利点を有する。トイレットでは、トイレット水中の化学物質の濃度は比較的高く、トイレット水中の例えば医薬品などの化学物質の種類の数が比較的少ない。上記の処理ステップにおいて、化学物質は、好ましくは濾過デバイスから分離される。次いで、この化学物質は、例えば別個の保管、別個の破壊、及び／又は再利用などの観点から、個別に処理され得る。

この方法は、トイレットのタイプにかかわらず実施が可能であり、水洗水を用いて機能するタイプのトイレットに限定されない点を指摘しておく。小便用トイレットの場合を除き、水／尿は、好ましくは処理前に排泄物の固形部分から分離される。さらに、この方法は、下水道連結がされた及びされていないトイレットにおいても、小便用トイレットにおいても適用が可能である。

また、化学物質という用語は、その最も広い意味において理解されるべきであり、すなわち考えられるあらゆる物質を意味するものとして理解されるべきである点を指摘しておく。化学物質という用語は、限定するものではないが、例えば植物、動物、微生物、菌、ウイルス、及び／又はバクテリアから少なくとも部分的に抽出された物質などの生物学的物質ならびに有機物質、製薬物質及び医薬品全般、例えば医薬／製薬残留物質及び人体により部分的に代謝された（医薬／製薬）残留物質などの残留化学物質、微量汚染物質、合成物質、放射性物質、ならびに化学元素等を少なくとも意味するものとして理解されるべきである。

プランジャは、好ましくは、カートリッジの一部を形成し、より好ましくは、取外可能であり、すなわち、カートリッジから取外可能である。したがって、フィルタの方向へと排泄物に対して圧力を作用させることに加えて、プランジャは、カートリッジのためのカバーとしても機能し得る。また、かかる一実施形態は、プランジャが、常にカートリッジと共に交換されるため、洗浄される必要がないという利点を有する。また、プランジャが、カートリッジから取外可能である場合に、及びカートリッジの固定部分を形成しない場合に、プランジャは、送りネジと共により大きな容積を圧縮することが可能である。これはすなわち、プランジャは、プランジャが装着され得る送りネジの外側端部に対応して、より長い経路にわたって変位可能であることを意味する。換言すれば、これによりプランジャの行程容積が増大する。

好ましくは、プランジャは、濾過デバイスを使用して排泄物から化学物質をその場で濾過するステップが実施された後に、ならびに好ましくはカートリッジにより形成された濾過デバイスの交換及び処理の前に、カートリッジのためのカバーとして機能する。

排泄物の搬送の前に、好ましくは、プランジャは、送りネジの外側端部に対して取外可能に結合され、より好ましくは、この結合が、送りネジの外側端部に位置する結合要素によって行われる。この場合に、結合要素は、好ましくは電気的に、磁気的に、空力学的に、又は機械的に動作する。結合要素は、例えば電気グリッパを備えることができる。したがって、いずれの場合も、本方法では、同一の送りネジが、しかし本方法の反復ごとに異なるプランジャが使用される。当然ながら、送りネジもまた好ましくは交換可能であるが、これは本方法の反復ごとに必須ではない。好ましくは、結合要素は、結合要素から外側に変位可能でありプランジャに係合するように構成された把持要素を備える。

好ましくは、プランジャは、送りネジと排泄物との間にバリアを形成し、この場合に、このバリアは、好ましくは、気密バリア及び／又は液密バリアである。これにより、送りネジは、排泄物と接触状態にならず、これは、衛生上及びメンテナンス上の要件の観点から有利となる。この理由は、送りネジが、排泄物による影響を被らず、したがって場合によっては存在する送りネジの駆動手段及び／又は送りネジハウジングもまた、排泄物による影響を被らないからである。

好ましくは、トイレットは、例えば排泄物が水洗された後に、排泄物を受領するための受領チャンバを備える。好ましくは、この受領チャンバは、細長受領チャンバであり、好ましくは、送りネジは、細長受領チャンバの長手方向へ移動するように構成される。好ましくは、カートリッジ及び受領チャンバは、好ましくは排泄物を搬送するステップの最中には、ジョイント処理チャンバを形成する。好ましくは、受領チャンバ、カートリッジ、及び／又はジョイント処理チャンバは、排泄物が負圧により受領チャンバ、カートリッジ、及び／又はジョイント処理チャンバへ移動するように、真空ポンプに対して直接的に又は間接的に連結される。より好ましくは、トイレットは、受領チャンバ、カートリッジ、及び／又はジョイント処理チャンバに対して直接的に又は間接的に連結された排泄物入口を備える。

好ましくは、濾過デバイスのカートリッジは、排泄物から濾過されることとなる化学物質を示す可読コードを備え、したがって、交換されたカートリッジは、このコードに基づき処理され得る。この場合に、例えばカラーコード又はバーコードなどのコードは、濾過デバイスがその特定の用途（例えば特定の医薬品又は医薬品群をキャプチャするなど）の観点からどのように構成される又は充填されるかを示す。さらに、このコードは、濾過デバイスのカートリッジ及び収集後の特定の医薬品又は医薬品群を環境的にフレンドリな方法で処理又は再利用するオプションを提供する。

水洗水を用いて機能するトイレットの場合に、本方法では、濾過された水洗水をリザーバ内で別個に収集することと、これを水洗水として再利用することとが可能である。したがって、本方法は、下水道システムに対する連結がなされていないトイレット及び／又は固定の水道連結がなされていないトイレットに適用することが可能である。例えば殺生物剤又は着臭剤などの追加的な物質が、水洗水に任意に付加される。本方法におけるさらなるオプションは、トイレットにおける濾過及び／又は抽気もしくは空気処理の前又は後における酸化ステップの追加である。

本発明による方法の好ましい一実施形態では、化学物質は、人がトイレットを使用した直後に排泄物及び／又はパーソナル衛生用品（例えばトイレットペーパー等）から濾過される。好ましくは、トイレットは、人の入院又は治療の期間にわたりその人専用のものであり、これにより個人単位で排泄物から例えば特定の医薬品などの特定の化学物質を分離することが可能となる。

本発明による方法の次に好ましい一実施形態では、化学物質は、化学濾過により、好ましくは吸着により、及び／又は物理濾過により、好ましくはＵＦ／ＮＦにより、排泄物から濾過される。物理濾過の場合には、好ましくは、例えばＵＦ／ＮＦ膜などの膜が使用される。好ましくは、この膜は、濾過対象の化学物質に対して適合化されたコーティングを備える。このコーティング及び／又は膜のメッシュ幅及び／又は吸着特性は、例えば濾過対象の化学物質に対して適合化される。

本発明による方法の一実施形態では、濾過デバイスは、第１の除去可能なカートリッジ及び第２の除去可能なカートリッジを備え、人の排泄物及び場合によってはパーソナル衛生用品（トイレットペーパー等）の固形部分が、第１のカートリッジにより（例えば濾過により）実質的に除去され、化学物質を含む実質的な液状部分（例えば尿及び場合によっては水洗水）が、化学物質が除去されるように第２のカートリッジにより濾過される。第１のカートリッジでは、好ましくは、排泄物は、濾過により濾過される。第２のカートリッジでは、好ましくは、排泄物は、用途に応じて（例えばどの化学物質を除去すべきかなど）、物理的原理（例えばＵＦ／ＮＦ）及び／又は化学的原理（例えば吸着）に基づき濾過される。好ましくは、第１のカートリッジ及び第２のカートリッジは、別個の除去可能ユニットとして個別にそれぞれ具現化される。代替形態では、第１のカートリッジ及び第２のカートリッジは、１つの除去可能ユニットとして共に具現化される。本方法が、上述のようなコードを使用する場合には、好ましくは、コードは、少なくとも第２のカートリッジ上に配置される。小便用トイレットの場合には、小便のみ、すなわち液状排泄物のみが濾過される必要があるため、この場合には１つのカートリッジで十分になり、このカートリッジは、好ましくは前記第２のカートリッジである。

好ましくは、このカートリッジは、排泄物が、最初に第１のカートリッジにより濾過され、その後に初めて第２のカートリッジにより濾過されるように構成される。この結果として、例えば糞便などの排泄物の固形部分は、第１のカートリッジにより濾過され（好ましくはふるい分けされ）、例えば尿などの排泄物の液状部分は、第２のカートリッジにより濾過される（好ましくは吸着により）。したがって、排泄物の固形部分及び液状部分の濾過の残留物は、相互に別個に処理され得る。化学物質が医薬品である場合には、その最大部分が、第２のカートリッジにより概ね濾過されることになる（好ましくは吸着により）。したがって、これは、第１のカートリッジ及び第２のカートリッジそれぞれの処理方法において考慮することができる。

本発明による一方法では、排泄物をフィルタへ搬送するために加圧技術が、及び任意にはさらに真空技術が利用される。また、本明細書では、加圧技術に基づくフィルタへの搬送を伴うトイレットは、スクリュー作用トイレットとも呼ばれる。このスクリュー作用タイプのトイレットの場合に、人の排泄物は、特にトイレットの送りネジにより（第１の）カートリッジ内のフィルタに向かって搬送される。この場合に、フィルタの方向への圧力は、プランジャによって加えられ、このプランジャは、好ましくはカートリッジの一部を形成し、より好ましくは第１のカートリッジの一部を形成する。代替的には又は追加的には、プランジャが、トイレットの一部を（さらに）形成することが可能である。この場合に、例えば人及び場合によっては水洗水による尿及び他の流体などの液状排泄物は、カートリッジへ、好ましくは第１のカートリッジから第２のカートリッジへ運ばれ、製薬物質が、そこから除去される。代替的には、トイレットは、尿分流トイレットとして具現化することが可能であり、人の糞便及び尿が、別個に収拾される。したがって、尿分流トイレットの場合には、第１のカートリッジは、好ましくは尿分流トイレットの糞便用の部分内に配置され、第２のカートリッジは、好ましくは尿分流トイレットの尿用の部分内に配置される。第１のカートリッジ及び第２のカートリッジの交換頻度は、特に尿分流トイレットの場合には相互に異なることが可能である。

同様に、本発明は、とりわけ本発明による方法において使用するための濾過デバイスに関する。本発明によるこの濾過デバイスは、フィルタと、送りネジと、プランジャとを有する少なくとも１つの除去可能なカートリッジを内部に備える。

濾過デバイスの一実施形態では、プランジャは、カートリッジの一部を形成し、好ましくは取外可能である。この場合に、プランジャは、例えば送りネジの外側端部に位置する結合要素などにより、送りネジの外側端部に対して取外可能に結合され得る。この結合要素は、電気的結合要素、磁気的結合要素、空力学的結合要素、又は機械的結合要素とすることができる。この結合要素は、例えば電気グリッパを備えることができる。

濾過デバイスの他の一実施形態では、プランジャは、送りネジと排泄物との間にバリアを形成することが可能であり、このバリアは、気密バリア及び／又は液密バリアとすることができる。さらに、少なくとも１つのカートリッジが、化学物質を示す可読コードを備え得る。

さらに別の実施形態では、濾過デバイスは、第１の除去可能なカートリッジ及び第２の除去可能なカートリッジを備え、第１のカートリッジは、排泄物の固形部分を濾過するように構成され、第２のカートリッジは、化学物質を含む排泄物の液状部分を濾過するように構成される。この場合に、第１のカートリッジ及び第２のカートリッジは、直列に連結することが可能であり、第１のカートリッジは、第２のカートリッジの上流に配置され得る。第１のカートリッジ及び第２のカートリッジは、共に除去可能ユニットを形成することが可能であるが、第１のカートリッジ及び第２のカートリッジは、別体の除去可能ユニットをそれぞれ形成することも予期され得る。

さらに、本発明は、本発明による濾過デバイスと共に使用するための個人専用のすなわち独立したトイレットに関する。好ましくは、このトイレットは、特別に開発されたソフトウェアを備え、このソフトウェアは、濾過デバイスすなわち第１のカートリッジ及び第２のカートリッジと通信することにより、このトイレットにおける独自のカートリッジのみの使用を可能にする。

最後に、本発明は、上述のような濾過デバイスのための個人専用のすなわち独立したカートリッジにも関する。本発明によれば、かかるカートリッジは、ハウジングを備え、このハウジングは、排泄物のための入口と、濾過された液状部分のための出口と、入口と出口との間でハウジング内に収容されたフィルタ材料とを有する。フィルタ材料は、少なくとも１つのふるい、少なくとも１つの吸着材料、又は全量膜フィルタ（dead-end membrane filter）を備えることができる。前記フィルタ材料の組合せも予期することができる。

図面に示す図に基づき、本発明をさらに説明する。

濾過デバイスを有するスクリュー作用トイレットの断面図である。 濾過デバイスを有する小便用トイレットの概略斜視図である。 濾過デバイスのカートリッジの実施形態を示す図であり、真空式トイレットにおいて使用するための粒子フィルタカートリッジを示す図である。 濾過デバイスのカートリッジの実施形態を示す図であり、吸着フィルタカートリッジを示す図である。 濾過デバイスのカートリッジの実施形態を示す図であり、全量膜フィルタカートリッジを示す図である。 フィルタカートリッジがスクリューコンベヤに対して結合されている、又は結合されていない状況における、真空技術に基づくトイレットのための加圧技術に基づく濾過デバイスの好ましい一実施形態の断面図である。 濾過デバイスが排泄物を受領する準備ができている、図４に対応する図である。

図１は、スクリュー作用トイレット１０、すなわち加圧技術に基づく排泄物のための濾過デバイスを有するトイレットを示す。スクリューコンベヤ１１が、便器１２の直下に取り付けられる。便器１２は、クロージャ１３（例えばナイフゲート弁もしくはピンチ弁）又は液体シール（図示せず）によりスクリューコンベヤ１１に対して連結される。例えば排泄物（尿及び糞便等）、トイレットペーパー、水洗水、又は存在し得る他の物などの内容物（図示せず）が便器１２を退出すると、それらは、スクリューコンベヤ１１上に載置された状態になる。次いで、スクリューコンベヤ１１は、スクリュー軸Ｓを中心とする回転により濾過ゾーンへと前記内容物を搬送する。スクリューコンベヤ１１がスクリュー軸Ｓを中心として回転するために、ドライブ１１０が設けられ、例えばこのドライブは電動ドライブである。

例えば糞便などの固形排泄物など、内容物の固形部分の濾過は、フィルタバスケット１４０により行われる。このフィルタバスケット１４０は、好ましくは第１のカートリッジ１４の一部を形成する。フィルタバスケット１４０に対する圧力を維持するために、プランジャ１４１（例えばバラストばね）を用いて圧力が維持される圧力ゾーンが利用される。このプランジャ１４１は、スクリューコンベヤ１１の送出し端部に位置し、スクリューコンベヤ１１とは逆方向に作用する。より大きな圧力でプランジャ１４１の方向に加圧される内容物の前記固形部分は、第１のカートリッジ１４の収集部分１４２を充填し始める。次いで、固形部分（例えば糞便、トイレットペーパー、及び他の固体物）が、この収集部分１４２に配置され、貯留される。次いで、例えば水及び尿などの残りの液状部分は、（蠕動）ポンプ１５により又は真空技術（図示せず）を利用して第２のカートリッジ１６に沿って運ばれ、そこで例えば製薬物質などの化学物質が、この液状部分から除去される。次いで、放出可能な水が残り、これは、水送出し部１７を経由して例えば下水道もしくは貯留タンク（図示せず）などへと放出され得るか、又は再利用され得る（図示せず）。

任意には、トイレット１０は、例えば尿などの液状排泄物部分のための収集要素１２０を便器１２内に備えることが可能である。この液状部分は、例えば糞便などの固形部分を含まないため、収集要素１２０により第２のカートリッジ１６へと直接的に運ばれ得る。例えば搬送導管１２００が、これを目的として設けられ得る。便器１２は、水洗機構（図示せず）をさらに備えることが可能であり、それにより水洗水が、例えばＬ字型フランジ１２１の直下などに位置する便器１２内へと運ばれ得る。このＬ字型フランジ１２１は、水洗水がトイレット１０の利用者に向かって上方へと跳ねることがないように便器１２に対して装着される。

図２は、例えば尿及び場合によっては水洗水などの液状部分を濾過するための第２のカートリッジ２１を備える小便用トイレット２０を示す。液状部分は、小便用トイレット２０の送込み部２２内へ入れられ、そこから送込み導管２３を経由してバッファタンク２４内へと経路をたどり、このバッファタンク２４内に一時的に貯留される。バッファタンク２４は、例えば（蠕動）ポンプ２６又は真空技術（図示せず）などにより制御された流量でフィルタ導管２５へとこの液状部分を放出する。これにより、液状部分は、図示する第２のカートリッジ２１を通り、制御された流量で運ばれ、例えば製薬（残留）物質などの場合によっては存在する化学物質がキャプチャされる。第２のカートリッジ２１によりこの液状部分から化学物質を濾過及び／又は吸着した後に、放出可能な水が残り、これは送出し導管２７を経由して放出又は再利用され得る。

上述したようなトイレットは、上述の実施形態に限定されないことが明らかになろう。例えば、蠕動ポンプは、スクリュー作用トイレット及び小便用トイレットの両方において真空技術に置き換えることが可能である。また、便器１２、２２は、真空システムで置き換えることが可能であり、スクリュー作用トイレットの場合には、スクリューコンベヤ１１及びカートリッジ１４は、真空技術に基づく粒子濾過デバイスで置き換えられる。

図３は、濾過デバイスにおいて使用するためのカートリッジの３つの実施形態を示す。図３ａは、粒子濾過に基づく一実施形態を示し、図３ｂは、吸着カラムに基づく一実施形態を示し、図３ｃは、全量膜濾過に基づく一実施形態を示す。これらの実施形態は、以降においてさらに説明される。以降で説明されるカートリッジの形状及び構造は図示する実施形態に限定されず、これらの３つの実施形態の組合せもまた可能である点を指摘しておく。

図３ａは、第１のフィルタカートリッジ３０を示す。このフィルタカートリッジ３０は、具体的には粒子濾過すなわちふるい分けに基づくフィルタカートリッジ３０である。このフィルタカートリッジ３０は、入口３１を備え、例えば排泄物及び場合によってはパーソナル衛生用品（例えばトイレットペーパー等）、ならびに場合によっては水洗水等の、濾過対象物（図示せず）は、この入口３１を通りフィルタカートリッジ３０内へと運ばれる。この濾過対象物は、入口３１を経由してフィルタバスケット３２中に載置された状態になり、固体粒子が、このフィルタバスケット３２の構造により濾過対象物から濾過される／通過を阻止される。次いで、場合によっては濾過後に残る濾過対象物の液状部分が、フィルタカートリッジ３０から及び出口３３を経由して放出され得る、再利用され得る、又は例えば図３ｂ及び図３ｃに示すようなフィルタカートリッジ４０、５０などの、出口３３に対して結合された後のフィルタカートリッジ３０、４０、５０へ運ばれ得る。フィルタバスケット３２は、所定の粒径を有する粒子を濾過するように構成され得る。この粒径は、具体的な用途に対して選択することが可能である。また、フィルタバスケット３２は、１つ又は複数の膜（図示せず）から部分的に又は全体的になるものであることを予期することが可能であり、この場合には、物質は、例えば分子レベルで濾過することが可能となる。好ましくは、フィルタカートリッジ３０は、真空式トイレットで使用される。好ましくは、フィルタカートリッジ３０は、交換のためにトイレットから除去可能になるように構成される。フィルタカートリッジ３０は、（部分的に）再利用可能、（部分的に）生物分解性、及び／又は（部分的に）使い捨て式の形態をとることが可能である。

図３ｂは、第２のフィルタカートリッジ４０を示す。このフィルタカートリッジ４０は、具体的には吸着に基づくフィルタカートリッジ４０である。この第２のフィルタカートリッジ４０は、入口４１を備え、例えば排泄物などの濾過対象物（図示せず）は、この入口４１を通りフィルタカートリッジ４０内へ運ばれる。好ましくは、フィルタカートリッジ４０は、吸着材料４３ａ～４３ｃにより相互に分離された複数のコンパートメント４２ａ～４２ｄを備える。吸着材料４３ａ～４３ｃは、相互に同一のものとすることができ、又は相互に異なっていてもよい。例えば、吸着材料４３ａ～４３ｃが相互に異なる場合には、別個の化学物質（図示せず）が、コンパートメント４２ａ～４２ｄそれぞれごとに濾過対象物から濾過され得る。例えば、吸着材料４３の一例は、活性炭である。好ましくは、入口４１は、最初に濾過対象物を下方コンパートメント４２ｄへ、すなわち、入口４１が濾過デバイスに進入する濾過カートリッジ４０の側から最も遠くに離れたコンパートメントへ運ぶ。濾過対象物に対して加えられる圧力又は真空により、濾過対象物は、コンパートメント４２ｄからコンパートメント４２ｃへと上昇し、そこからコンパートメント４２ｂへと上昇し、同様に上方コンパートメント４２ａまで上昇する。このプロセスの最中に、濾過対象物は、各吸着材料４３ａ～４３ｃにより少なくとも吸着によって濾過される。また、これらの吸着材料４３ａ～４３ｃは、濾過対象物からの固体粒子が所定のコンパートメント４２ａ～４２ｄ内に残るように、粒子濾過機能を追加的に備えることも可能である。好ましくは、濾過対象物から固形部分をふるい分けするキャンドルフィルタ４４が、上方コンパートメント４２ａ内に配置される。さらに、キャンドルフィルタ４４は、吸着材料４３ａ～４３ｃをフィルタカートリッジ４０外へと水で流されないように確保する。この場合も同様に、濾過対象物は、濾過対象物に対して加えられる圧力又は真空によりキャンドルフィルタ４４を通り運ばれる。フィルタカートリッジ４０の出口４５が、キャンドルフィルタ４４中に配置され、吸着材料４３ａ～４３ｃ及びキャンドルフィルタ４４により濾過された液状部分は、この出口４５を経由して放出又は再利用される。好ましくは、フィルタカートリッジ４０は、交換のためにトイレットから除去可能となるように構成される。フィルタカートリッジ４０は、（部分的に）再利用可能、（部分的に）生物分解性、及び／又は（部分的に）使い捨て式の形態をとることが可能である。

図３ｃは、第３のフィルタカートリッジ５０を示す。このフィルタカートリッジ５０は、具体的には全量膜濾過に基づくフィルタカートリッジ５０である。全量膜濾過では、濾過対象物は、濾過対象物に対する圧力又は真空により膜に対して実質的に垂直方向に押し通される。膜の構造によっては、膜のメッシュ幅よりも大きな分子／粒子が、濾過対象物から濾過される。フィルタカートリッジ５０は、入口５１を備え、例えば尿などの液状排泄物などの濾過対象物（図示せず）は、この入口５１を通ってフィルタカートリッジ５０内へと運ばれる。入口５１は、例えばＵＦ／ＮＦシリンダ（「限外濾過／ナノ濾過」）などの膜フィルタ５２内へと流出する。濾過対象物は、膜フィルタ５２に対して加えられる圧力又は真空により膜フィルタ５２に押し通される。好ましくは、膜フィルタ５２は、濾過対象物を濾過する前に水で充填される。したがって、好ましくは、膜フィルタ５２は、フィルタカートリッジ５０内に存在し得るガス（例えば空気）を放出するように構成された通気要素５３を備える。濾過対象物が膜フィルタ５２を通り運ばれると、残るものは主に水となり、これはフィルタカートリッジ５０の出口５４を経由して放出又は再利用され得る。好ましくは、フィルタカートリッジ５０は、交換のためにトイレットから除去可能であるように構成される。フィルタカートリッジ５０は、（部分的に）再利用可能、（部分的に）生物分解性、及び／又は（部分的に）使い捨て式の形態をとることが可能である。

図４は、真空技術に基づくトイレット（ここでは図示せず）のための加圧技術に基づく濾過デバイス１００の好ましい一実施形態を示す。このトイレットは、入口１０１を介して濾過デバイス１００に対して結合され、この入口１０１は、受領チャンバ１０２に対してトイレットを連結する。真空チャンバ１０３が、受領チャンバ１０２内に負圧を生成するために受領チャンバ１０２に対して連結される。真空チャンバ１０３は、例えば複数の連結された又は分離された真空チャンバなどの、複数の部分から構成され得る。好ましくは、真空チャンバ１０３は、真空ポンプに対して連結される。トイレットが水洗されると、排泄物は、受領チャンバ１０２内に生成された負圧により、処理入口１０１を経由して受領チャンバ１０２内へと搬送される。

図４を参照すると、取外可能なカートリッジ１０４が、受領チャンバ１０２に隣接して配置される。カートリッジ１０４は、プランジャヘッド１０５を備え、したがってこのプランジャヘッド１０５は、濾過デバイス１００内にカートリッジ１０４と共に配置される。配置された場合に、プランジャヘッド１０５は、受領チャンバ１０２に隣接して載置される。すなわち、カートリッジ１０４の内部空間から遠隔に位置するプランジャヘッド１０５の側部は、受領チャンバ１０２の内部空間に直接的に隣接して載置されることになる。好ましくは、受領チャンバ１０２の内部空間の断面形状は、カートリッジ１０４の内部空間の断面形状と実質的に同一である。好ましくは、これら２つの断面形状は円形である。プランジャヘッド１０５の断面形状は、プランジャヘッド１０５が受領チャンバ１０２とカートリッジ１０４との間で移動し得ると共に、プランジャヘッド１０５の周囲エッジが変位の最中に受領チャンバ１０２及びカートリッジ１０４それぞれの内壁部と接触状態を維持するような、断面形状に対応する。好ましくは、プランジャヘッド１０５の周囲エッジは、例えばゴムなどの弾性材料を備え、それによりプランジャヘッド１０５は、プランジャヘッド１０５の一方の側及び他方の側の空間同士の間に気密の及び／又は液密のバリアを形成する。

カートリッジ１０４が濾過デバイス１００内に配置された後に、使用することが可能となる。このために、濾過デバイス１００は、受領空間１０２及びカートリッジ１０４の長手方向に移動し得る送りネジ１０６を備える。送りネジ１０６は、カートリッジ１０４のプランジャヘッド１０５に係合するように構成されたグリッパ１０７を外側端部に備える。プランジャヘッド１０５は、グリッパ１０７によって係合された後に、例えばカートリッジ１０４に対するプランジャヘッド１０５の螺旋移動又はスナップ移動などによりカートリッジ１０４から取り外され得る。好ましくは、プランジャヘッド１０５は、グリッパ１０７を受けるための凹部１０５０を備える。好ましくは、グリッパ１０７は、グリッパ１０７から外側に延在し得る及びプランジャヘッド１０５の凹部１０５０と接触し得る、把持要素を備える。

カートリッジ１０４を配置した後に、送りネジ１０６は、グリッパ１０７がカートリッジ１０４からプランジャヘッド１０５を除去することが可能になるように、カートリッジ１０４の方向へと移動する。次いで、送りネジ１０６は、カートリッジ１０４から離れるように逆方向に移動する。プランジャヘッド１０５がカートリッジ１０４から除去されると、受領チャンバ１０２及びカートリッジ１０４の内部空間は、ジョイント空間を形成する。デバイス１００が排泄物を受領及び処理することが可能である濾過デバイス１００の受領状態において、プランジャヘッド１０５は、入口１０１及び真空チャンバ１０３がジョイント空間と接触状態になるように（図５）、送りネジ１０６により受領チャンバ１０２の頂部に常に位置決めされている。この位置は、例えばセンサ又はスイッチにより検出されることが可能であり、その後にトイレットが、使用のために取り外され得る。

濾過デバイス１００が受領状態にある場合に、トイレットは、水洗することが可能であり、真空チャンバ１０３は、受領チャンバ１０２及びカートリッジ１０４と共に、受領チャンバ１０２及びカートリッジ１０４への排泄物の吸引を可能にする。水洗後に、送りネジ１０６は、カートリッジ１０４及びカートリッジ内に位置決めされたフィルタ（ここでは図示せず）に向かってプランジャヘッド１０５を移動する。これにより、プランジャヘッド１０５は、フィルタの方向へと排泄物に対して圧力を作用させる。上述のように、フィルタは、例えば排泄物の固形部分を濾過するための第１のフィルタ（任意には第１のカートリッジにより形成された）及び排泄物の液状部分を濾過するための第２のフィルタ（任意には第２のカートリッジにより形成された）などの、２つの部分から構成され得る。

トイレットの使用が完了すると、又はカートリッジ１０４がその排泄物及び／又は濾過の最大容量に達すると、カートリッジ１０４は、プランジャヘッド１０５により閉じられ、送りネジ１０６は、プランジャヘッド１０５から結合解除される。次いで、カートリッジ１０４は、プランジャヘッド１０５と共に濾過デバイス１００から除去されることが可能となり、このとき、プランジャヘッド１０５は、カートリッジ１０４のためのカバーとしての役割を果たす。

図４の濾過デバイス１００の好ましい実施形態では、濾過デバイス１００は、垂直方向に配置される。当然ながら、濾過デバイス１００の向きは、真空技術の利用により可変である。また、真空技術を使用しない濾過デバイス１００の一実施形態を提供することも可能になる。この場合に、排泄物は、例えば重力又は当業者には既知の他の技術によって受領チャンバ１０２へ搬送され得る。

図示する実施形態では、出口１０８が、カートリッジ１０４の下面に、すなわち受領チャンバ１０２から遠隔に位置するカートリッジ１０４の側部に設けられる。排泄物の液状部分は、カートリッジ１０４により濾過された後に、出口１０８を経由して濾過デバイス１００を退出し得る。出口１０８は、例えば下水道に対して又は液状部分のさらなる濾過のために第２のカートリッジに対して結合され得る。また、出口１０８は、カートリッジ１０４内の他の位置に配置されることも可能である。

図４及び図５に示すような濾過デバイス１００は、様々な形態の排泄物に対して広く適用することが可能である。この場合には、糞便、尿、及び吐瀉物等が予期され得る。

上記で説明した図面は、例示の実施形態を示すにすぎず、添付の特許請求の範囲の保護範囲を限定するものとして解釈してはならないことを指摘しておく。したがって、ここに示す種々の構成要素は、図示するものの他に単独で又は組合せにおいて適用することが可能である。特許請求の範囲は、独立したものとして解釈されなければならず、本説明は、それを説明するものとしての役割を有するにすぎない。

１０ トイレット
１１ スクリューコンベヤ
１２ 便器
１３ クロージャ
１４ 第１のカートリッジ
１５ 蠕動ポンプ
１６ 第２のカートリッジ
１７ 水送出し部
２０ 小便用トイレット
２１ 第２のカートリッジ
２２ 送込み部
２３ 送込み導管
２４ バッファタンク
２５ フィルタ導管
２６ 蠕動ポンプ
２７ 送出し導管
３０ 第１のフィルタカートリッジ
３１ 入口
３２ フィルタバスケット
３３ 出口
４０ 第２のフィルタカートリッジ
４１ 入口
４２ａ コンパートメント
４２ｂ コンパートメント
４２ｃ コンパートメント
４２ｄ コンパートメント
４３ 吸着材料
４３ａ 吸着材料
４３ｂ 吸着材料
４３ｃ 吸着材料
４４ キャンドルフィルタ
４５ 出口
５０ 第３のフィルタカートリッジ
５１ 入口
５２ 膜フィルタ
５３ 通気要素
５４ 出口
１００ 濾過デバイス
１０１ 入口、処理入口
１０２ 受領チャンバ、受領空間
１０３ 真空チャンバ
１０４ 取外可能なカートリッジ
１０５ プランジャヘッド
１０６ 送りネジ
１０７ グリッパ
１０８ 出口
１１０ ドライブ
１２０ 収集要素
１２１ Ｌ字型フランジ
１４０ フィルタバスケット
１４１ プランジャ
１４２ 収集部分
１０５０ 凹部
１２００ 搬送導管

Claims (32)

1. 糞便及び尿のようなヒトの排泄物から化学物質を除去するための方法であって、
   自身の排泄物から前記化学物質を除去する必要がある人物のためにトイレットを準備するステップと、
   濾過デバイスを前記トイレットに取外可能に連結するステップであって、前記濾過デバイスが、フィルタを具備する少なくとも１つの除去可能なカートリッジを備えている、前記ステップと、
   送りネジによって前記トイレットから前記カートリッジの前記フィルタに向かって前記排泄物を搬送するステップであって、プランジャによって圧力が前記排泄物に加えられる、前記ステップと、
   前記濾過デバイスを使用して、前記排泄物から前記化学物質をその場で濾過するステップと、
   少なくとも１つの前記カートリッジを定期的に交換するステップと、
   交換された前記カートリッジを処理するステップと、
   を備えている、方法。
2. 前記プランジャが、前記カートリッジの一部分を形成しており、好ましくは取外可能である、請求項１に記載の方法。
3. 前記濾過デバイスを使用して、前記排泄物から前記化学物質をその場で濾過する前記ステップが実施された後に、前記プランジャが、前記カートリッジのためのカバーとして機能する、請求項２に記載の方法。
4. 前記排泄物の搬送の前に、前記プランジャが、前記送りネジの外側端部に取外可能に結合される、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記プランジャが、前記送りネジの前記外側端部に配置された結合要素によって、前記送りネジの前記外側端部に取外可能に結合され、前記結合要素が、好ましくは、電気的に、磁気的に、空力学的に、又は機械的に動作する、請求項４に記載の方法。
6. 前記プランジャが、前記送りネジと前記排泄物との間にバリアを形成しており、前記バリアが、好ましくは、気密バリア及び／又は液密バリアである、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 少なくとも１つの前記カートリッジが、前記化学物質を示す可読コードを備えており、交換された前記カートリッジが、前記可読コードに基づいて処理される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記方法が、前記濾過デバイスから前記化学物質を分離するステップを備えている、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記化学物質が、前記人物が前記トイレットを使用した直後に前記排泄物から濾過される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記化学物質が、化学濾過によって、好ましくは吸着によって、前記排泄物から濾過される、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記化学物質が、物理濾過によって、好ましくはＵＦ／ＮＦによって、前記排泄物から濾過される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 膜が使用される、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記濾過デバイスが、第１の除去可能なカートリッジ及び第２の除去可能なカートリッジを備えており、前記人物の前記排泄物の固形部分が、前記第１の除去可能なカートリッジによって濾過され、前記化学物質を含む前記排泄物の液状部分が、前記第２の除去可能なカートリッジによって濾過される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記排泄物が、最初に前記第１の除去可能なカートリッジによって濾過された後に初めて、前記第２の除去可能なカートリッジによって濾過される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１の除去可能なカートリッジ及び前記第２の除去可能なカートリッジが、使用後に共に除去されるか、又は前記第１の除去可能なカートリッジ及び前記第２の除去可能なカートリッジが、使用後にそれぞれ別個に除去される、請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 真空式トイレットが、トイレットとして準備される、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記人物の尿が、第１の除去可能なカートリッジから第２の除去可能なカートリッジへ運ばれる、請求項１３～１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法において使用するための濾過デバイスであって、フィルタを備える少なくとも１つの除去可能なカートリッジと、送りネジと、プランジャとを内蔵している、濾過デバイス。
19. 前記プランジャが、前記カートリッジの一部分を形成しており、好ましくは取外可能である、請求項１８に記載の濾過デバイス。
20. 前記プランジャが、前記送りネジの外側端部に取外可能に結合可能とされる、請求項１８又は１９に記載の濾過デバイス。
21. 前記プランジャが、前記送りネジの前記外側端部に配置された結合要素によって、前記送りネジの前記外側端部に取外可能に結合可能とされ、前記結合要素が、電動式結合要素、磁気式結合要素、空圧式結合要素、又は機械式結合要素とされる、請求項２０に記載の濾過デバイス。
22. 前記結合要素が、例えば電気グリッパを備える、請求項２１に記載の濾過デバイス。
23. 前記プランジャが、前記送りネジと前記排泄物との間にバリアを形成しており、前記バリアが、好ましくは、気密バリア及び／又は液密バリアである、請求項１８～２２のいずれか一項に記載の濾過デバイス。
24. 少なくとも１つの前記カートリッジが、前記化学物質を示す可読コードを備えている、請求項１８～２３のいずれか一項に記載の濾過デバイス。
25. 前記濾過デバイスが、第１の除去可能なカートリッジ及び第２の除去可能なカートリッジを備えており、前記第１の除去可能なカートリッジが、前記排泄物の固形部分を濾過するように構成されており、前記第２の除去可能なカートリッジが、前記化学物質を含む前記排泄物の液状部分を濾過するように構成されている、請求項１８～２４のいずれか一項に記載の濾過デバイス。
26. 前記第１の除去可能なカートリッジ及び前記第２の除去可能なカートリッジが、直列に連結されており、前記第１の除去可能なカートリッジが、前記第２の除去可能なカートリッジの上流に配置されている、請求項２５に記載の濾過デバイス。
27. 第１の除去可能なカートリッジ及び第２の除去可能なカートリッジが、共に除去可能ユニットを形成しているか、又は前記第１の除去可能なカートリッジ及び前記第２の除去可能なカートリッジそれぞれが、別体の除去可能ユニットを形成している、請求項１８～２６のいずれか一項に記載の濾過デバイス。
28. 請求項１８～２７のいずれか一項に記載の濾過デバイスを備えている、トイレット。
29. 請求項１８～２７のいずれか一項に記載の濾過デバイスのためのカートリッジであって、前記カートリッジが、ハウジングを備えており、前記ハウジングが、排泄物のための入口と、濾過された液状部分のための出口と、前記入口と前記出口との間において前記ハウジングに収容されているフィルタ材料とを具備する、カートリッジ。
30. 前記フィルタ材料が、少なくとも１つのふるいを備えている、請求項２９に記載のカートリッジ。
31. 前記フィルタ材料が、少なくとも１つの吸着材料を備えている、請求項２９に記載のカートリッジ。
32. 前記フィルタ材料が、全量膜フィルタを備える、請求項２９に記載のカートリッジ。

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