JP4956788B2 - 医療廃棄物の殺菌方法 - Google Patents

Description

本発明は、放電で発生したプラズマによる破砕技術を用いて医療廃棄物の有害微生物及びウイルスなどの菌を殺菌する方法に関する。

例えば、感染症が疑われる医療廃棄物などの廃棄物による生物災害（バイオハザード）が問題になっている。ところで、従来の土壌浄化方法には、特許文献１で開示されたものがある。この土壌浄化方法は、堆積された浄化対象物に上から孔を掘削し、孔に上から噴射管を挿入した後、高圧流体と吸着剤混合流体とを噴射管から浄化対象物に噴射して、浄化対象物から汚染物質の付いた吸着剤の混合したスラリーを地上側に流出させ、地上側に流出したスラリーから汚染物質の付いた吸着剤を分離し、当該吸着剤から汚染物質を分離する方法である。しかしながら、高圧流体と吸着剤混合流体との噴射やスラリーから汚染物質の付いた吸着剤の分離など作業性が悪いという欠点がある。
特開２００７−３８１８３号公報

発明が解決しようとする問題点は、作業性が悪いという点である。

本発明に係る医療廃棄物の殺菌方法は、処理場に堆積された医療廃棄物に銅又は銀で構成された電極を備えた放電構造体の放電要部を埋め込んだ後、放電構造体に放電電力を供給することによって、放電構造体の放電要部が発生したアーク放電によるプラズマを処理場に堆積された医療廃棄物に向けて放出して当該医療廃棄物に存在する有害微生物およびウイルスを殺菌することを特徴とする。

本発明に係る医療廃棄物の殺菌方法は、吸着剤混合流体の噴射や地上に流出した吸着剤の分離などの工程が不要であり、処理場に堆積された医療廃棄物に銅又は銀で構成された電極を備えた放電構造体の放電要部を埋め込んだ後、放電構造体に放電電力を供給するだけであるので、作業性が良い利点がある。

図１乃至図４は、発明を実施するための最良の形態である。図１は、医療廃棄物の殺菌方法の工程を示す。図２は、医療廃棄物の殺菌方法およびその殺菌確認方法に対する基礎実験を示す。図３は、放電構造体１の放電要部を中心の延びる方向に沿って切断した断面を示す。図４は、放電構造体１の放電要部の外観を示す。

図１を参照し、医療廃棄物の殺菌方法について説明する。先ず、図１のａ図に示すように放電構造体１の放電要部が処理場２に堆積された医療廃棄物３の外部から内部に挿入されるか、または、図１のｂ図に示すように医療廃棄物３が放電構造体１の放電要部を覆い隠すように処理場２に堆積されるかのいずれかによって、図１のｃ図に示すように放電構造体１の放電要部が医療廃棄物３の内部に埋め込まれた形態と成す。そして、ｃ図に示す状態において、放電電力４が放電構造体１における医療廃棄物３よりも外部に露出した部分から放電構造体１に供給される。これによって、放電構造体１の放電要部がアーク放電を発生する。このアーク放電によって、放電構造体１の放電要部における電極を構成する金属の一部が金属イオンとして放出される。

つまり、放電構造体１の放電要部がアーク放電によるプラズマ（衝撃波）５を医療廃棄物３に向けて放出し、プラズマ５が医療廃棄物３の内部に存在する有害微生物およびウイルスを殺菌する。よって、最良の形態における医療廃棄物の殺菌方法によれば、吸着剤混合流体の噴射や地上に流出した吸着剤の分離などの工程が不要であり、放電電力４を放電構造体１の放電要部が医療廃棄物３の内部に埋め込まれた放電構造体１に医療廃棄物３の外部から供給するだけであるので、作業性が良い利点がある。

図１のａ図において、放電構造体１の放電要部が処理場２に堆積された医療廃棄物３の外部から内部に挿入される場合、医療廃棄物３に穴を予め掘削した後、放電構造体１の放電要部を医療廃棄物３の外部から上記穴に挿入することによって、放電構造体１の放電要部を医療廃棄物３の中に埋め込むようにしてもよい。放電構造体１が医療廃棄物３の複数の箇所に挿入されるごとにアーク放電を行うようにしてもよい。

処理場２としては、自然地形の窪地、地盤に掘削された穴、地盤に掘削された穴に擁壁を施工した構造体、地盤に設置された処理槽などの構造体を用いればよい。地盤に掘削された穴に擁壁を施工した構造体や地盤に設置された処理槽などの構造体を用いれば、放電構造体１の放電要部から放出されたプラズマ５が構造体に衝突して医療廃棄物３に向けて反射することが利用できる。放電構造体１の構造については、図３および図４で後述する。

図２を参照し、医療廃棄物の殺菌方法およびその殺菌確認方法に対する基礎実験について説明する。殺菌対象の菌として、バチルス菌を使用した。バチルス菌は、生物に悪影響を与える微生物菌の中では生命力が強い。よって、バチルス菌が実験により殺菌されれば、その他の微生物菌は、図１の医療廃棄物３から無くなっていると考えられる。また、ウイルスは菌よりも生命力が弱いため、バチルス菌が殺菌されれば、図１の医療廃棄物３からウイルスも無くなると考えられる。放電構造体１として、銅からなる電極を備えるものを使用した。放電構造体１がプラズマ５を発生する場合、銅は滅菌力のある銅イオンを放出する性質がある。処理場２としては、上方の開口した箱形の処理槽６を使用し、処理槽６を基礎地盤７の上に設置した。

図２のａ図において、処理槽６の平面から見た場合における縦横の内法は、１．２ｍ×０．９ｍとした。処理槽６の周壁の厚さは、０．０５５ｍとした。Ｌ１は放電構造体１を通る平面上の縦線、Ｌ２は放電構造体１を通る平面上の横線、Ｌ３；Ｌ４は放電構造体１を通りかつ横線Ｌ２と縦線Ｌ１との双方に４５度の角度で交差した平面上の斜線、Ｌ５は放電構造体１を通りかつ横線Ｌ２と斜線Ｌ３との双方に２２．５度の角度で交差した平面上の斜線、Ｌ６は放電構造体１を通りかつ横線Ｌ２と斜線Ｌ４との双方に２２．５度の角度で交差した平面上の斜線、Ｌ７は放電構造体１を中心とする半径＝０．２ｍの円周、Ｌ８は放電構造体１を中心とする半径＝０．４ｍの円周、Ｌ９は放電構造体１を中心とする半径＝０．７ｍの円周とする。

そして、処理槽６には土壌８が入られた後、孔９が土壌８に上から掘削され、放電構造体１の放電要部が孔９に上から挿入された。また、１０個の標本１１乃至２０が土壌８に埋設された。具体的には、標本１１；１３が縦線Ｌ１と円周Ｌ７とにおける２つの交点の各々において土壌８に個別に埋設され、標本１２が横線Ｌ２と円周Ｌ７とにおける１つの交点において土壌８に埋設され、標本１４；１５；１６；１７が斜線Ｌ３；Ｌ４と円周Ｌ８とにおける４つの各々の交点において土壌８に個別に埋設され、標本１８が斜線Ｌ５と円周Ｌ９とにおける１つの交点において土壌８に埋設され、標本１９が横線Ｌ２と円周Ｌ９とにおける１つの交点において土壌８に埋設され、標本２０が斜線Ｌ６と円周Ｌ９とにおける１つの交点において土壌８に埋設された。

標本１１；１４；２０は、合成樹脂製の試験管の中にバチルス菌の塗布された試験紙を封入した構造とした。標本１２；１５；１９は、ガラス製の試験管の中にバチルス菌の塗布された試験紙を封入した構造とした。標本１３；１６；１８は、バチルス菌を混合した菌混合土による構造とした。標本１７は、バチルス菌の塗布された試験紙によるフィルム構造とした。

図２のｂ図において、処理槽６の深さの内法は、０．４５ｍとした。処理槽６の底壁の厚さは、０．０５５ｍとした。Ｌ１０は処理槽６の深さ方向の中心線とする。そして、放電構造体１の放電要部や標本１１乃至２０が中心線Ｌ１０上に配置された。このように、放電構造体１の放電要部や標本１１乃至２０が中心線Ｌ１０上に配置されたことによって、放電構造体１のアーク放電によるプラズマ５が標本１１乃至２０を上下左右から包み込むように標本１１乃至２０に作用し、標本１１乃至２０におけるバチルス菌を良好に死滅させることができるという利点がある。

図２のａ図およびｂ図の状態において、放電電力４が放電構造体１における土壌８よりも外部に露出した部分から放電構造体１に供給され、アーク放電が放電構造体１の放電要部に発生し、当該アーク放電によるプラズマ５が処理槽６の内部に放出された。この放電構造体１によるアーク放電の終了によって、医療廃棄物の殺菌方法の基礎実験が終了する。基礎実験では、プラズマ５を１回放出した場合、プラズマ５を２回放出した場合、１％の過酸化水素を土壌８の中に撒いてプラズマ５を１回放出した場合、２％の過酸化水素を土壌８の中に撒いてプラズマ５を１回放出した場合を行った。過酸化水素を土壌８の中に撒いた後にプラズマ５を放出した場合には、殺菌力の強いヒドロキシルラジカルが生成されるので、ヒドロキシルラジカルによる土壌８の中の微生物殺菌状況を把握した。この場合、実験後に、土壌８の中の過酸化水素の濃度を調べ、ヒドロキシルラジカルの発生状況を確認したところ、ヒドロキシルラジカルは酸素と水素の結合体であるため、実験後は地中に残存しなかった。ヒドロキシルラジカルは、土壌８の中に存在するのは１００万分の１秒間と寿命が短いものの、酸化力が強く、酸素蛋白質や細胞骨格蛋白質、脂質、糖質、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ）などと反応し、特に、脂質を連鎖的に酸化させる。

次に、上記医療廃棄物の殺菌方法の基礎実験の終了後に殺菌の程度を確認する殺菌確認方法について説明する。標本１２；１５；１９におけるガラス製の試験管や標本１１；１４；２０における合成樹脂製の試験管が破損したか否かを確認した。破損したものについては、その場所における微生物の殺菌状況を確認する。破損していないものは、そのビンの中の殺菌状況を確認した。この殺菌確認方法によれば、容器の有無、容器の破損の有無に関係なく、プラズマ５を１回放出した場合において、標本１１乃至２０の全部でバチルス菌の死滅量が最も多かったが、それ以外の全部の場合においても、標本１１乃至２０の全部でバチルス菌の死滅が確認できた。

図２における標本１１乃至２０のバチルス菌またはその他の微生物菌を土壌８に混入した形態が、図１の処理場２に堆積された医療廃棄物３に相当する。図２の標本１１乃至２０の個数は、１０個に限定されるものではなく、１個または２個以上であってもよい。標本１１乃至２０の形態は、合成樹脂製の試験管の中にバチルス菌の塗布された試験紙を封入した構造、ガラス製の試験管の中にバチルス菌の塗布された試験紙を封入した構造、バチルス菌を混合した菌混合土による構造、バチルス菌の塗布された試験紙によるフィルム構造のいずれか１つまたは２つ以上の構造を使用すればよく、試験紙に塗布される菌はバチルス菌以外の菌でもよい。また、図２の標本１１乃至２０の埋設される位置は、図２に図示した以外の位置でもよい。

殺菌確認方法の最良の形態によれば、図２のバチルス菌またはその他の微生物菌を混入させた土壌８を図１の医療廃棄物３と読み替え、１０個の標本１１乃至２０に相当する標本を図１の土壌８に配置し、図１のｃ図に示す放電構造体１のアーク放電に伴うプラズマ５のバチルス菌またはその他の微生物菌を混入させた土壌８への放出を行った後、上記標本におけるバチルス菌の死滅量を確認することによって、放電による殺菌方法を実行した後における殺菌の程度を作業性よく確認することができるという利点がある。

この場合、１０個の標本１１乃至２０に相当する標本の個数は１０個に限定されるものではなく、１個または２個以上であってもよい。当該標本の形態は、合成樹脂製の試験管の中にバチルス菌の塗布された試験紙を封入した構造、ガラス製の試験管の中にバチルス菌の塗布された試験紙を封入した構造、バチルス菌を混合した菌混合土による構造、バチルス菌の塗布された試験紙によるフィルム構造のいずれか１つまたは２つ以上の構造を使用すればよく、試験紙に塗布される菌はバチルス菌以外の菌でもよい。

図３および図４を参照し、放電構造体１の構造について説明する。図３に示すように、放電構造体１は、心棒３１、内周電極３２、絶縁層３３、外周電極３４；３５；３６；３７、空隙３８；３９；４０、外皮４１を備えた、棒状構造である。心棒３１は、鉄などの金属からなる丸棒として構成される。内周電極３２は、心棒３１の外周面に固定されて心棒３１の外周面を被覆する銅からなり、心棒３１の中心の延びる上下方向に連続する筒状に構成される。絶縁層３３は、内周電極３２の外周面に固定されて内周電極３２の外周面を被覆する合成樹脂からなり、心棒３１の中心の延びる上下方向に連続する筒状に構成される。外周電極３４乃至３７は、絶縁層３３の外周面に固定されて絶縁層３３の外周面を個別に被覆する銅からなり、心棒３１の中心の延びる上下方向に連続する筒状に個別に構成され、絶縁層３３の下から上に空隙３８乃至４０を個別に介在させつつ分かれて配置される。

内周電極３２、絶縁層３３、外周電極３４；３５；３６；３７、空隙３８；３９；４０が、図１の医療廃棄物３または図２の土壌８に埋め込まれる放電構造体１の放電要部を構成する。

前記のように構成された放電構造体１における放電要部の反対側に位置する端部において、内周電極３２および最上部の外周電極３７には、同軸ケーブル４２の一端が接続される。つまり、放電要部を棒状の放電構造体１の一端部とすれば、同軸ケーブル４２の接続される端部は棒状の放電構造体１の他端部である。同軸ケーブル４２における内側電線の他端がパルスパワー源４３のプラス側出力端子４４に接続され、同軸ケーブル４２における外側電線の他端がパルスパワー源４３のマイナス側出力端子４５に接続される。パルスパワー源４３は、２つのスイッチ４６；４７およびコンデンサ４８を備える。パルスパワー源４３のプラス側入力端子４９とマイナス側入力端子５０とには、パルスパワー源４３に直流電力を供給する電源５１が接続される。

図４に示すように、外周電極３４乃至３７は互いに銅線のような電線などの電気導体５２；５３；５４で直列に接続される。

そして、図３において、２つのスイッチ４６；４７が開放された状態において、電源５１から直流電力がパルスパワー源４３に供給可能に接続される。その状態において、入力側におけるスイッチ４６が閉鎖されると、電源５１から直流電力がコンデンサ４８に供給され、コンデンサ４８が充電される。コンデンサ４８の充電が完了すると、上記１つのスイッチ４６が開放された後、出力側におけるスイッチ４７が閉鎖される。これによって、コンデンサ４８から高電圧が放電構造体１の内周電極３２に供給され、内周電極３２と各外周電極３４乃至３７における空隙３８乃至４０の側における端部との間でアーク放電が発生し、外周電極３４乃至３７を構成する銅の一部が銅イオンとして放出される。

図１または図２のプラズマ５を２回放出する場合は図３のスイッチ４６；４７の開閉操作によるコンデンサ４８の充放電を２回行い、プラズマ５を３回放出する場合はスイッチ４６；４７の開閉操作によるコンデンサ４８の充放電を３回行うというように、プラズマ５を２回以上放出する場合はプラズマ５を放出する回数だけコンデンサ４８の充放電が繰り返される。

銅よりも材料コストは高いものの、内周電極および外周電極を銀で構成してもよい。

医療廃棄物の殺菌方法の工程図（最良の形態）。 ａ図は基礎実験の平面図、ｂ図はａ図のＡ−Ａ線断面図（最良の形態）。 放電構造体の放電要部の断面図（最良の形態）。 放電構造体の放電要部の斜視図（最良の形態）。

１は放電構造体、２は処理場、３は医療廃棄物、４は放電電極、５はプラズマ、６は処理槽、７は基礎地盤、８は土壌、９は孔、１０は欠番、１１乃至２０は標本、２１乃至３０は欠番、３１は心棒、３２は内周電極、３３は絶縁層、３４乃至３７は外周電極、３８乃至４０は空隙、４１は外皮、４２は同軸ケーブル、４３はパルスパワー源、４４はプラス側出力端子、４５はマイナス側出力端子、４６；４７はスイッチ、４８はコンデンサ、４９はプラス側入力端子、５０はマイナス側入力端子、５１は電源、５２乃至５４は電気導体、Ｌ１は縦線、Ｌ２は横線、Ｌ３乃至Ｌ６は斜線、Ｌ７乃至Ｌ９は円周、Ｌ１０は中心線。

Claims (1)

1. 処理場に堆積された医療廃棄物に銅又は銀で構成された電極を備えた放電構造体の放電要部を埋め込んだ後、放電構造体に放電電力を供給することによって、放電構造体の放電要部が発生したアーク放電によるプラズマを処理場に堆積された医療廃棄物に向けて放出して当該医療廃棄物に存在する有害微生物およびウイルスを殺菌することを特徴とする医療廃棄物の殺菌方法。

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