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醫療垃圾是指醫療機構在醫療、預防、保健以及其他相關活動中產生的具有直接或間接感染性、毒性以及其他危害性的廢物，具體包括感染性、病理性、損傷性、藥物性、化學性廢物。這些廢物含有大量的細菌性病毒，而且有一定的空間污染、急性病毒傳染和潛伏性傳染的特征，如不加強管理、隨意丟棄，任其混入生活垃圾、流散到人們生活環境中，就會污染大氣、水源、土地以及動植物，造成疾病傳播，嚴重危害人民群眾的身心健康.
2003年6月4日國務院第十次常務會議通過《醫療廢物管理條例》，由溫家寶總理簽發并公布，自公布之日起施行，加強醫療廢物的安全管理，防止疾病傳播，保護環境，保障人體健康。
但據作者親自調查了解，目前醫療垃圾的處理在多個環節存在衛生安全隱患。以浙江大學校醫院為例，該院的垃圾桶有兩種，一種盛放一般生活垃圾，垃圾桶套黑色垃圾袋；另一種盛放醫療垃圾，垃圾桶套淡黃色專用垃圾袋（由杭州大地維康公司提供）。在調研時發現，醫院大部分盛放醫療垃圾的垃圾桶用也是一般家用的最簡單的那一種，無蓋，醫療垃圾長期暴露在流動的空氣中。尤其在化驗室，裝有殘余血液的針筒暴露在簡易的垃圾桶中，由于不是專用垃圾桶，很容易導致在扔垃圾的時候血液飛濺，一眼就可以看到白色的墻上密密麻麻的血斑。另外由于換袋比較麻煩，環衛工人在清理垃圾的時候竟然不更換垃圾袋，而是把醫療垃圾直接倒到一個新的袋中，原來的袋子套在桶中繼續使用，因此套在桶中使用的垃圾袋破舊骯臟，加重了傳染的可能性。
由此可見，現實的需要亟待新型安全垃圾桶的面世。在這種背景下，本文擬采用機械和電子的原理對垃圾桶進行安全性設計，以達到幫助醫院自動密封已滿的垃圾袋和套入新垃圾袋以此保證安全的目的。
由于本垃圾桶的設計是從市場的需要出發，故有一定推廣的價值，未來市場空間較大。
1主要原理和結構
1.1基本工作參數
垃圾桶的基本工作參數為：
總功率：P≤20W；
適合垃圾袋：通孔長筒形，直徑d＝200～250mm；
密封后的垃圾包長度：l＝300mm；
適合垃圾：各種醫療垃圾，直徑d1≤150mm。
1.2整體結構和工作過程
垃圾桶整體結構如圖1所示。
1－底板，2－抽取箱，3－固定塊，4－豎直導軌（含彈簧），5－水平導軌，6－豎直滑塊，7－鎖扣1，8－固定夾板，9－桶蓋，10－葉片（由小電機驅動），11－鎖扣2，12－口頸，13－活動夾板，14－支承板，15－支承板導軌，16－電機支架（含軸承），17－鋼絲輪，18－軸，19－電機，其中驅動葉片的小電機、桶身、鋼絲、傳感器等結構沒有畫出。
圖1垃圾桶整體結構圖
產品的結構是由功能決定的，而產品的功能又來源于市場的要求。針對目前我們了解的情況及實地調查研究，我們將該垃圾桶定位為：適合于盛放含有易傳播感染的物質的醫用垃圾；能自動開蓋；自動密封切斷；自動換袋；出袋方便。
圖1所示結構的垃圾袋通過以下過程實現這些功能：
自動開蓋：當有人走近垃圾桶扔垃圾時，由裝在桶蓋〔9〕上的傳感器感應信號，驅動單片機給小電機發出逆時針轉動的信號，從而驅動葉片〔10〕逆時針轉動，兩葉片通過齒輪的嚙合作用同時轉動，達到打開垃圾箱的效果。經延時2s在順時針轉回，將桶蓋關閉。
自動密封切斷：采用熱封的結構，可以實現密封切斷合而為一，而且過程簡單，可靠性高。當清潔工人按下密封切斷按鈕時，電機〔19〕順時針轉動，拉動鋼絲從而牽引活動夾板〔13〕沿著水平導軌〔5〕向固定夾板〔8〕運動，將垃圾袋夾緊，在某一時刻（時間在后面有說明，主要是為了考慮各個運動之間的配合關系）通電，則電阻絲通電，開始密封切斷。在經過某個時間密封切斷完畢，斷電，電機逆時針方向轉動，活動夾板〔13〕和固定夾板〔8〕分離，復位以實現循環動作。
自動換袋：主要通過儲袋機構－口頸〔12〕來實現。首先由清潔工人將一卷長筒形的垃圾袋全部套在口頸〔12〕上，即先將垃圾袋儲存起來。使用時，如上所述，活動夾板〔13〕和固定夾板〔8〕先將垃圾袋夾緊，此時不立即通電，此時觸動鎖扣1〔7〕。鎖扣的作用主要是控制豎直滑塊〔6〕能否在豎直導軌〔4〕上滑動以及支承板〔14〕能否沿支承板導軌〔15〕的運動。在鋼絲的作用下，固定夾板〔8〕和活動夾板〔13〕連同水平導軌〔5〕、豎直滑塊〔6〕一起沿著豎直導軌〔4〕向下運動，行程為300mm，同時支承板〔14〕（有兩塊）分開，從而把套在口頸〔12〕上的垃圾袋拉下300mm。其他功能實現后，各部分復位，實現了自動胡安袋功能。一般來說，垃圾袋的總長度可滿足套袋一次連續使用一個月左右。
出袋方便：通過抽屜式的結構－抽取箱〔2〕，清潔工人用手將垃圾袋很方便的取出。
1.3各功能的協調關系
總體功能的實現，需要各個功能之間巧妙的配合，而在本設計中，開蓋、出袋部分都是相對獨立的，可不考慮它們之間的協調關系。主要的協調關系為密封切斷和換袋部分之間（前面也有論述）。
自動換袋功能和自動密封切斷功能是本設計的最重要的兩個功能，這里的組合運動關鍵要實現的是：
第一步，要先收縮，再下降。且未夾緊時支撐板不能移開，因為此時還不能讓垃圾袋掉下去。否則，不但不能實現自動換袋功能（即將空白垃圾袋拉下），而且會使密封的部位出現偏差。其中收縮是指活動夾板和固定夾板相互夾緊。
第二步，返回的時候最好是先松開，再上升。否則會將裝滿垃圾而且密封好的垃圾袋重新提上去（當然，上去后由于重力它還會掉下來），而且會使拉下來的空白垃圾袋發生折皺，對下次的密封可能產生不利影響。
本設計中，從生活中常見的小結構－雨傘上的鎖扣得到啟發，設計如圖2所示的結構，便可滿足上述要求。圖1中的豎直滑塊〔6〕和支承板〔14〕的運動都要受鎖扣1〔7〕和鎖扣2〔11〕的控制。
1－內圈，2－外圈，3－鎖棒，4－彈簧。狀態A：鎖扣處于鎖住狀態，外圈不能在內圈上滑動；狀態B：鎖扣處于打開狀態，外圈可以在內圈上滑動。
圖2鎖扣結構示意圖
從側視圖中可以看出其工作過程如圖3所示。
1－鎖扣1，2－鎖扣2。狀態A：最初的狀態；狀態B：活動夾板觸動鎖扣2。
圖3密封切斷、換袋運動示意圖
在圖3－A所示的位置，只有當左邊的夾板（即活動夾板）向右移動，觸動鎖扣１〔1〕上的開關時（即收縮完畢時），導軌才可以向下移動，同時支持板開始張開；在圖3－B所示的位置，只有當左邊的夾板向左移動，觸動鎖扣2〔2〕上的開關時（即松開完畢時），導軌才可以向上移動，同時支持板開始靠攏。這樣便實現了預定的目的。
2控制部分
控制部分用光電傳感器、接觸傳感器和單片機實現，要實現自動控制的部分有開蓋和密封切斷兩部分。主要原理過程如下所述。
2.1自動開蓋
如圖4所示。
圖4自動開蓋控制原理圖
2.2密封切斷、換袋部分
如圖5所示。
圖5自動密封切斷、換袋控制原理圖
3設計總結
根據上述原理，作者對該垃圾桶進行了詳細設計，繪制出各個零件的零件圖，并依據零件圖進行制作，最終制造出了垃圾桶的模型，工作情況總的來說較順利，但由于制造精度不夠等原因動作不是很流暢。對該垃圾桶可進行如下改進：
1. 用滑塊式的滑軌代替本設計中的圓柱形導軌，會使運動更流暢，成本降低；
2. 采用鏈傳動或同步帶代替鋼絲牽引傳動，可以使運動更加精確、平穩，性能更好；
5參考文獻
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[2]陳秀寧，施高義.機械設計課程設計.第二版.杭州：浙江大學出版社，2004.
[3]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理.第七版.北京：高等教育出版社，2006.
[4]機械設計手冊委員會.機械設計手冊.第三版.北京：機械工業出版社.2004.
