JP2003506120A - 過酢酸の電気分解による合成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電解質ユニット（１０、２１０、３１０）は、アノード（１６、２１６、３１６）および気体拡散カソード（１８、２１８、３１８）を有する。気体は、カソード（１８、２１８）に充填され、過酸化水素水の電気分解により、過酸化物種（例えば、過酸化水素、過酸化物イオン、あたは過酸化物ラジカル）を生成する。過酢酸前駆体（アセチルサリチル酸）は、過酸化物と反応すると、過酢酸を形成する。イオン選択性隔壁（２０、２２０）は、２つのチャンバ（アノードチャンバ（１２、２１２）、およびカソードチャンバ（１４、２１４））にユニットを必要に応じて分離する。隔壁としてプロトン透析膜または陰イオン交換膜のいずれかを選択することによって、過酢酸は、陽イオンチャンバ中のアルカリ性電解質またはアノードチャンバ中の酸性電解質のいずれかにおいて、それぞれ形成され得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の背景） 本発明は、滅菌および消毒技術に関する。本発明は、医療、製薬器具および食
品などの滅菌または消毒用の酸化剤（例えば、過酢酸）を含有する電気化学的に
生成された溶液に関連して特定の用途を見出し、そして、特定の文献とともに本
明細書中に記載される。しかしながら、本発明はまた、このような酸化剤を利用
する、他の滅菌、消毒、および衛生化方法（水、食物提供器具などの処理を含む
）に適用可能であり、そして漂白および化学合成における適用を有することも理
解されるべきである。

【０００２】 過酢酸は、種々の用途における有用な消毒剤および滅菌剤である。過酢酸は、
多数の用途を有し、それらには、廃棄物の消毒ならびに医療器具、包装容器、食
物処理器具などの滅菌が挙げられる。過酢酸によって処理が問題となることはほ
とんどではない。なぜなら、これは、下水処理プラント（すなわち、土壌バクテ
リア）により容易に分解される化合物に分解するからである。これは、微生物に
対して広範な活性スペクトルを有し、そして、低温でさえも効果的である。

【０００３】 従来的には、過酢酸の濃縮物は、酸性のｐＨで酢酸溶液および過酸化水素から
生成される。濃縮溶液は、水および他の化学物質とを混合されて、希釈溶液を形
成する。滅菌または消毒のいずれかによって、除染されるべき物品は、必要とさ
れる除染レベルをもたらすのに十分な期間、浴中に浸漬される。次いで、この除
染された物品は、典型的には、使用前にリンスされる。医療器具の滅菌に関して
、予め選択された時間内に有効な滅菌または消毒を保証するために、過酢酸の濃
度は、最小有効レベル以上、典型的には、約２３００ｐｐｍに維持される。滅菌
に関して、過酢酸濃度が、最小有効レベル以上である場合、完全な滅菌が期待さ
れる。より低いレベルの過酢酸は、消毒剤として有効である。２〜１０ｐｐｍ、
または、それ未満の低い濃度は、消毒に有効であることが示され、これは、病原
性微生物の破壊のみを要求する。

【０００４】 過酢酸の調製物の単一使用が、利用可能であるが、物品が一日中頻繁な間隔で
滅菌または消毒される施設において、過酢酸溶液の同一バッチがしばしば、繰り
返し、使用される。しかしながら、過酢酸は、経時的に分解する傾向がある。例
えば、浴は、一日の始まりでは、滅菌用最小有効過酢酸濃度（約２３００ｐｐｍ
）以上であって、過酢酸前駆体をさらに添加しない場合は、しばしば、約８００
ｐｐｍまで降下し、これは有効濃度よりもかなり低い。周囲温度の上昇、滅菌ま
たは消毒される物品の量、および物品の汚染の度合、全てが、この浴の有効寿命
の減少に寄与する。さらに、貯蔵条件によっては、時折、使用前に過酢酸前駆体
の分解を引き起こす。

【０００５】 さらに、濃縮した過酢酸または過酢酸前駆体は、時折、輸送および貯蔵が問題
となる、危険な物質であることが多い。貯蔵の危険性、さらに、それらが経時的
に分解することから、前駆体の制限された供給を維持すること、および、頻繁な
間隔でそれらを再注文することが好ましい。

【０００６】 最近、特別な条件下での水の電気分解によって形成される溶液の洗浄および除
染特性が探究された。通常は、塩でドープされた水（例えば、水道水）の供給を
受け、そして、水の電気分解を実施する電気分解デバイスは公知である。電気分
解中、ドープ水（ｄｏｐｅｄ ｗａｔｅｒ）から、アノード液はアノードで生成
され、そしてカソード液はカソードで生成される。このような水の電解ユニット
の例は、以下に記載される：米国特許第５，６３５，０４０号；同第５，６２８
，８８８号；同第５，４２７，６６７号；同第５，３３４，３８３号；同第５，
５０７，９３２号；同第５，５６０，８１６号；および同第５，６２２，８４８
号。これらは、本明細書中に参考として援用される。ＷＯ ９９／０８７１９号
は、アノード液およびカソード液が、塩でドープされた水（例えば、塩化ナトリ
ウム）の電気分解により生成される、滅菌装置を記載する。

【０００７】 これらのアノード液およびカソード液を作るために、しばしば、電気的または
イオン的に伝導する添加剤（例えば、塩（塩化ナトリウムおよび塩化カリウム）
を含むハロゲン塩（ｈａｌｏｇｅｎ ｓａｌｔ））とともに、水道水が電解ユニ
ットまたはモジュールを通過される。このユニットまたはモジュールは、少なく
とも１つのアノードチャンバおよび少なくとも１つのカソードチャンバを有し、
一般的に、部分透過性の隔壁によって互いに分割されている。伝導剤は、しばし
ば、ハロゲン塩（えんかナトリウム塩および塩化カリウム塩を含む）である。ア
ノードおよびカソードは、個々のアノードチャンバーおよびカソードチャンバ中
を流れる水と接触する。アノードおよびカソードは、水に電場をかけるための電
気電位の供給源に接続される。この隔壁によって、アノードとカソードとの間で
選択された電子運搬種の移動が可能となり得るが、アノードチャンバとカソード
チャンバ間での流体の移動を制限する。そもそも、水中に存在するか、および／
または、添加される塩およびミネラルは、アノードチャンバで酸化を、そしてカ
ソードチャンバで還元を受ける。

【０００８】 アノードで発生するアノード液およおびカソードで発生するカソード液は、電
解ユニットから回収し得る。アノード液およびカソード液は、個々にまたは組み
合わせとして使用され得る。アノード液は、抗菌特性（抗ウイルス特性を含む）
を有することが発見された。カソード液は、洗浄特性を有することが発見された
。

【０００９】 しかし、電気化学的に活性化された水は、欠点がないわけではない。電気化学
的に活性化された水は、高い表面エネルギーを有し、このために、電気化学的に
活性化された水を医療器具の間隙に浸入することは、すぐにはできない。従って
、死滅は、達成され得ない。さらなる問題は、電気化学的に活性化された水と接
触するようになる金属表面（除染器具および金属医療デバイスの表面を含む）上
に生じる。電気化学的に活性化された水は、特定の金属に対して腐食性である。
多くの医療デバイスを生成するために使用されるステンレス鋼は、特に、電気化
学的に活性化された水によって腐食され易い。

【００１０】 他の化学薬品はまた、電気化学的な変換に受け入れられる。Ｋｈｏｍｕｔｏｖ
ら、（「Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ Ａｎｏｄｉｃ
Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ Ａｃｅｔａｔｅ」Ｉｚｖ．Ｖ
ｙｓｓｈ．Ｕｃｈｅｂｎ．Ｚａｖｅｄ．，Ｋｈｉｍ．Ｔｅｋｎｏｌ．３１（１１
）ｐｐ．７１−７４（１９９８））は、３電極槽を使用して−１０℃から２０℃
の範囲の温度における、アセテート溶液から過酢酸およびアセチルペルオキシド
への変換の研究を開示する。電解槽のアノードおよびカソード領域は多孔性ガラ
スの隔壁によって分割された。白金、金または炭素アノードを、２〜３．２Ｖの
電位で、銀／塩化銀の参照電極と比較して研究に使用した。酢酸カリウム濃度は
、初め、２〜１０ｍｏｌ／Ｌであった。伝導率および粘度測定から、Ｋｈｏｍｕ
ｔｏｖらは、過酢酸溶液は、０．１グラム当量／Ｌの活性酸素の濃度でアノード
にて発生されることを見積もった。しかし、バルク溶液内の過酢酸濃度の直接測
定はなされなかった。さらに、Ｋｈｏｍｕｔｏｖらによって開示された８．２〜
１０．４の範囲のｐＨは、多くの実質的な除染溶液に望ましくない。除染される
べき装置の金属部品の腐食を減少させるため、ｐＨの中性への接近が望ましい。

【００１１】 ＣＡ ２ ２１４ ９５７は、パルプのインサイチュ漂白のためのプロセスを
開示する。この出願の実施例５は、ホウ砂、炭酸ナトリウム、および重炭酸ナト
リウムを含む電解質から、電気分解槽における過ホウ酸の形成を記載する。次い
で、この形成された過ホウ酸は、ＴＡＥＤと反応させると、過酢酸が形成される
。

【００１２】 米国特許第５，７７０，０３３号は、電解槽のアノードでオゾンを生成するた
めの方法を開示する。プロトン交換膜は、酸素によって脱分極されたカソードと
アノードを分離している。

【００１３】 ＥＰ ０ ３９５ ２９６は、抗菌除染のための方法を開示する。その際に、
乾燥剤（例えば、アセチルサリチル酸、および過ホウ酸ナトリウム）を水と混合
して、強酸化剤（例えば、過酢酸）を形成する。

【００１４】 本発明は、上記の参照された問題および他の問題を克服する、過酢酸および他
の酸化剤の発生のための新規および改善されたシステムを提供する。

【００１５】 （発明の要旨） 本発明の１つの局面に従って、過酢酸を含有する抗菌溶液を調製する方法が提
供される。この方法は、酸素含有気体を電気分解ユニットのカソードに供給する
工程を包含する（この電気分解ユニットは、さらにアノードを備える）。この方
法はさらに、この気体中の酸素から、カソードにおいて過酸化水素、過酸化物イ
オン、または過酸化物ラジカルを電気分解的に発生させる工程を包含する。過酸
化水素、過酸化物イオン、または過酸化物ラジカルは、アセチルドナーと反応し
て、過酢酸を生成する。

【００１６】 本発明の別の局面に従って、物品の抗菌除染の方法が提供される。本方法は、
酸素含有気体を電気分解ユニットのカソードに供給する工程、および過酸化物種
（例えば、過酸化物イオン、過酸化物ラジカル、もしくは過酸化水素）をカソー
ドにおける電解質において生成する工程を包含する。この方法はさらに、過酸化
物種を過酢酸前駆体と反応させて過酢酸を生成する工程、および過酢酸を含有す
る電解質を、物品が滅菌除染される部位に輸送する工程を包含する。

【００１７】 本発明の別の局面に従って、物品の抗菌除染のためのシステムが、提供される
。このシステムは、アノードおよびカソードを含む電気分解ユニットを備える。
電位の供給源は、アノードとカソードとの間に電位を印加する。酸素含有気体の
供給源は、電解質において過酸化物種を生成するためのアノードに酸素を供給す
る。過酢酸前駆体の供給源は、過酸化物種と反応して、過酢酸を含有する溶液を
生成するために、過酢酸前駆体を供給する。容器は、除染されるべき物品を受容
し、そして流体供給ラインは、過酢酸を含有する溶液を電気分解ユニットから容
器へ運ぶ。

【００１８】 本発明の１つの利点は、過酢酸溶液を、必要な場合にインサイチュで調製し得
るか、または必要とされるまで小さなバッチ内に貯蔵し得ることである。

【００１９】 本発明の別の利点は、抗菌溶液を、オンデマンドで、オンラインまたはバッチ
形態中で提供し得ることである。

【００２０】 本発明のなお別の利点は、溶液の過酢酸濃度を、この溶液を電気分解ユニット
に戻すことによって回復または増加させ得ることである。

【００２１】 本発明のさらなる利点は、濃縮されかつ危険な滅菌剤または前駆体の貯蔵およ
び輸送が避けられ得ることである。

【００２２】 オンデマンドの過酢酸の生成から生じる本発明のなおさらなる利点は、輸送お
よび貯蔵の間の過酢酸の分解が避けられることである。

【００２３】 本発明の別の利点は、微生物消毒システム中の過酢酸の濃度を、このシステム
の繰り返し使用の間、維持し得ることである。

【００２４】 本発明のなお別の利点は、約１０００〜２０００ｐｐｍの範囲の過酢酸濃度が
、高濃度の前駆体を使用することなく、滅菌または他の適用のために調製され得
ることである。

【００２５】 本発明のなおさらなる利点は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読み、
そして理解する際に、当業者に明らかになる。

【００２６】 （好ましい実施形態の詳細な説明） 過酢酸は、種々の適用（医用デバイスの消毒および食品の処理を含む）のため
に、必要に応じてインサイチュで製造される。好ましい実施形態においては、水
中の酸素の還元によって、電気分解ユニット中で過酸化水素が生成し、次いでア
セチル供与体（例えば、アセチルサリチル酸）と反応して過酢酸を形成する。

【００２７】 図１を参照して、電気分解ユニットまたは電解槽１０は、液体滅菌剤および消
毒剤として使用するための酸化種（例えば、過酢酸および／または過酸化水素お
よび関連する短命の（ｓｈｏｒｔｅｒ−ｌｉｖｅｄ）酸化種）を生成する。ユニ
ット１０は、２つの電極チャンバ、すなわちアノードチャンバ１２およびカソー
ドチャンバ１４を備える。電極は、各々のチャンバ内に配置される。詳細には、
アノード１６は、アノードチャンバの壁を形成し、そしてカソード１８は、カソ
ードチャンバの壁を形成する。２つのチャンバの他の壁は、過酢酸に適合性の材
料（例えば、絶縁鋼、プレキシガラス、または他の適切な材料）から形成され得
る。好ましくは、イオン選択的隔壁または膜２０が、アノードチャンバ１２とカ
ソードチャンバ１４を分離し、そしてそれらの間の溶解した種の流れを制御する
。図１の実施形態においては、隔壁２０は、陽イオン交換膜であり、これは、チ
ャンバ間のプロトン（Ｈ⁺イオン）の移動を可能にするが、２つのチャンバ間の
陰イオンの移動を制限する。この膜はまた、２つのチャンバ中の電解質間の分離
または隔壁として作用する。特に好ましい陽イオン交換膜は、スルホン酸ベース
の膜である。２つのこのようなプロトン透過性膜（ＮＡＦＩＯＮ^TM１１７および
ＮＡＦＩＯＮ^TM４５０）は、ＤｕＰｏｎｔおよびＡｌｄｒｉｃｈから入手可能で
ある。あるいは、濾紙（例えば、Ｆｉｓｈｅｒ ｂｒａｎｄ Ｐ−５濾紙）が膜
２０として使用される。

【００２８】 必要に応じて、この膜は、液体透過性支持壁２２（例えば、多孔性セラミック
の壁）上に支持される。この支持壁は、膜に物理的な支持を提供し、そして液体
およびイオンの膜への移動および膜からの移動を可能にする。

【００２９】 容易に理解されるように、電解槽１０は、種々の構成で形成され得る。例えば
、図２（ここでは、類似の部品はプライム（’）で同定される）に示されるよう
に、電解槽１０’は、必要に応じて円柱状であり、膜２０’および支持壁２２’
は、同心の円柱を形成し、これらは、アノードチャンバ１２’をカソードチャン
バ１４’から分離する。アノード１６’は、アノードチャンバの中心に位置する
ロッドの形態である。カソード１８’は、このユニットの外壁を形成する。

【００３０】 再度図１を参照して、電位の供給源２４は、カソードに陰電位を印加する。印
可される電位は、カソードでの酸素の還元のために十分高くなるように選択され
る。３Ｍ ＮａＣｌ中のＡｇ／ＡｇＣｌに対して、３〜３０ボルト付近の電位、
より好ましくは、１０〜３０ボルト付近の電位がこの目的のために好ましく、特
に好ましい電位は、５Ｖ付近である。１μＡ／ｃｍ²〜約１Ａｃｍ²の電流密度が
適切である。１つの実施形態においては、この電位は、面積５０ｃｍ²のカソー
ドを通る約５アンペアの電流（１００ｍＡ／ｃｍ²）を提供するために十分であ
る。

【００３１】 カソードチャンバ１４は、酸素または酸素含有気体（例えば、空気）の供給を
送られる。空気は、本適用のために有効な酸素の供給源である。好ましくは、図
１に示されるように、カソード１８は、そこを通る空気または他の酸素含有気体
の流れを可能にする気体拡散電極である。コンプレッサ２６は、わずかな陽圧下
で、空気を気体拡散電極１８の外表面３０に隣接する空気チャンバ２８に供給す
る。この空気は、気体拡散カソード１８の孔３２（概略的に示される）を通過し
、空気と液体との間の空気−液体−固体界面３３をカソードチャンバからカソー
ドに入れる。

【００３２】 過剰な空気は、空気チャンバ２８から空気出口３４を通って放出される。この
出口は、好ましくは、調節バルブ３５を備え、空気出口を通る空気の流出を制御
する。これは、空気チャンバ内の空気の圧力を、空気：液体：固体界面をカソー
ド１８の本体内に維持するための適切なレベルに調節することを可能にする。

【００３３】 「アルカリ性」電解質３６は、入口３８を通ってカソードチャンバ１４に供給
される。この電解質は、カソードチャンバを介して電荷を保有する。「酸性」電
解質４０は、入口４２を通ってアノードチャンバに送られる。２つの電解質３６
、４０は、本明細書中では「アルカリ性」および「酸性」と記載され、これらの
用語は、２つの電界質間のｐＨ差を示すために相対的に使用されることが理解さ
れるべきである。ｐＨ差は、好ましくは、少なくとも約０．５、より好ましくは
、約５以上である。従って、「アルカリ性」電解質は酸（すなわち、ｐＨ７未満
）であり得るか、または「酸性」電解質はアルカリ（すなわち、ｐＨ７よりも大
きい）であり得る。しかし、すべての場合において、カソードチャンバ１４中の
アルカリ電解質は、常にアノードチャンバ１２中の酸電解質より高いｐＨ（すな
わち、より塩基性）にあり、逆に、酸電解質は、常にアルカリ電解質よりも低い
ｐＨ（すなわち、より酸性）である。図１の実施形態においては、アルカリ電解
質は、好ましくは、約５〜１４のｐＨ、より好ましくは、７〜９のｐＨ、そして
最も好ましくは、７〜７．５のｐＨを有するが、酸電解質は、好ましくは、０〜
約４のｐＨ、より好ましくは、０〜３のｐＨを有し、アルカリと酸との間のｐＨ
差は、好ましくは、約５〜７以上のｐＨ勾配を提供する。従って、酸性電解質は
、膜を横切るｐＨ勾配を維持するために十分強いものである。約５％の濃度の硫
酸溶液が適切な酸性電解質であり、約０．２のｐＨを有する。

【００３４】 アルカリ性電解質としては、水中の電解質イオンの溶液が挙げられる。このイ
オンは、電解質を介して電荷を保有する。適切な電荷保有イオンは、アルカリ金
属およびアルカリ土類金属の塩（例えば、リン酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩（例えば
、ゼオライト））、ならびにナトリウムおよびカリウムの硫酸塩または他の電解
質材料によって提供される。塩基（特に、水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム
または水酸化カリウム））もまた使用され得る。リン酸塩およびケイ酸塩は、特
に好ましい電解質である。なぜなら、これらは、緩衝作用をも提供するからであ
る。

【００３５】 緩衝剤が、（既に電荷保有イオンとして存在しない場合）好ましくはアルカリ
性電解質に添加され、アルカリ性電解質を、過酸化水素を生成するために適切な
ｐＨ（好ましくは、約ｐＨ７〜９）に維持する。緩衝液および／または他の成分
の組み合わせが、ｐＨを調節するために使用され得る。例えば、酸（例えば、酢
酸またはクエン酸）は、アルカリ溶液のｐＨを調節するために使用され得る。緩
衝剤／ｐＨ調節剤はまた、上記で考察されるように、電解質のイオン伝導性を提
供し得る。

【００３６】 図１に示されるように、アルカリ性電解質は、ポンプ５２、重力供給法、また
は他の便利な送達システムによって、レザバまたは保持タンク５０からカソード
チャンバ入口３８へ送達される。緩衝剤は、好ましくは、アルカリ性電解質レザ
バ５０中の電解質の他の成分と組み合わされる。あるいは、緩衝剤は、別のレザ
バ（示さず）からチャンバへ直接量り取られる。明らかに、ポンプ５２およびレ
ザバ５０は、バッチプロセスが所望された場合は、排除され得る。

【００３７】 第２のポンプ５４は、硫酸溶液または他の酸性電解質を、アノードチャンバ入
口を介してアノードチャンバを通り、硫酸溶液のレザバ５６から循環させる。蠕
動ポンプが適切なポンプ５２、５４である。

【００３８】 硫酸は、図１の実施形態の電気分解プロセスにおいて、本質的に消費されない
。硫酸は、好ましくは、アノードチャンバを通って連続的に循環される。詳細に
は、酸電解質は、出口５８を通ってアノードチャンバから引き出され、戻り配管
６０を通ってレザバ５６に輸送され、次いでチャンバ１２に戻される。このよう
に、酸電解質のアノード上の定常流が維持される。

【００３９】 あるいは、酸電解質溶液は、電気分解の間にアノードチャンバ１２の内外に循
環せず、アノードチャンバ内に残る。必要に応じて、アノード上の電解質の流れ
を維持するために、酸性電解質溶液は、アノードチャンバ内で攪拌される。酸電
解質４０は、長期間の連続的な過酢酸生成のため、またはいくつかのバッチの過
酢酸の生成のために、再利用され得る。必要に応じて、酸電解質は、アノードチ
ャンバ１２または酸電解質レザバ５６に、密閉アンプル５９（例えば、プラスチ
ックカップ）の形態で導入される。このカップは、レザバに対するふたが閉じた
ときに、レザバ内のオープナー部材６１によって開けられる。必要に応じて、水
がこのレザバに加えられ、濃縮酸溶液を希釈して酸電解質を形成する。

【００４０】 必要に応じて、カソードチャンバのための空気出口６２は、電解質を通してバ
ブリングされた空気が、チャンバから離れることを可能にする。この空気出口は
、逆止め弁または圧力逃がしバルブ６４を備え得、これは、チャンバ圧力が予め
選択された最小圧力に達した場合に開けられる。

【００４１】 酸素は、カソード１８において過酸化物イオンに変換され、一般的には以下の
通りである： Ｏ₂＋２Ｈ₂Ｏ → ２ＨＯ₂ ^-＋２Ｈ⁺ または Ｏ₂＋２ＯＨ^- → ２ＨＯ₂ ^- または Ｏ₃＋Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^- → ＨＯ₂ ^-＋ＯＨ^-。

【００４２】 過酸化物のフリーラジカルもまた形成され得る。過酸化物イオン／ラジカルは
、水素イオンまたは水と反応して、過酸化水素を形成する。

【００４３】 ＨＯ₂ ^-＋Ｈ⁺ → Ｈ₂Ｏ₂ または ＨＯ₂ ^-＋Ｈ₂Ｏ → Ｈ₂Ｏ₂＋ＯＨ^-。

【００４４】 アノード１６で生成したプロトン（Ｈ⁺）は、膜２０を通過してカソードチャ
ンバ１４内に入り、この反応に関与し得る。

【００４５】 ほぼ電解質溶液の凍結点から沸点までの温度、より好ましくは、約１０〜６０
℃、最も好ましくは、約１５〜３０℃が、電気分解ユニット１０内で起こる反応
のために適切である。従って、アノードチャンバまたはカソードチャンバを加熱
する必要はない。熱は、反応の間に発生し、温度を上昇させる。

【００４６】 電気分解の間にアノードチャンバ１２およびカソードチャンバ１４中の電解質
溶液から形成された溶液は、それぞれアノライト（ａｎｏｌｙｔｅ）およびカソ
ライト（ｃａｔｈｏｌｙｔｅ）という。図１の実施形態においては、例えば、カ
ソライトは、過酸化水素および過酸化物イオン／ラジカル（本明細書中では、す
べて「過酸化物種」という）の溶液を、リン酸緩衝液と共に含む。以下により詳
細に考察されるように、他の酸化種（例えば、過酢酸）もまた存在し得る。

【００４７】 アノード１６およびカソード１８は、好ましくは、大きな表面積を有する。ア
ノードは、好ましくは、寸法安定性アノード（ＤＳＡ）である。このアノード１
６に適切な材料には、炭素（グラファイトを含む）、白金、酸化イリジウム、二
酸化鉛、酸化パラジウム、および酸化ルテニウムが挙げられるが、これらに限定
されない。酸化イリジウム、二酸化鉛、酸化パラジウムまたは酸化ルテニウムの
場合、この酸化物は、好ましくは、チタンワイヤメッシュのような基板または他
の貴金属基板のような基板上に配置され、この基板はこの酸化物を支持し、アノ
ードに大きな表面積を提供する。他の適切なアノード材料には、貴金属ドープ炭
素または金属（例えば、貴金属ドープステンレス鋼、白金またはパラジウム）が
挙げられる。アノードを形成するのに適切な他の材料には、ニッケル支持材料上
の銀、モリブデン、白金、またはコバルトが挙げられ、これは、フィルムシート
、スクリーン、ブロック、泡状物などの形態である。

【００４８】 カソード１８は、任意の適切な電子アクセプター（例えば、白金、チタン、金
または炭素（グラファイトを含む））から形成される。グラファイトのような炭
素は、過酸化水素の生成のために特に好ましい。適切な気体拡散電極１８は、金
またはニッケルのような伝導性材料のシートから形成された基板（これは、酸素
が入る微細な細孔を有するメッシュ構造を有する）を含む。炭素の相、または他
の電子アクセプターは、この基板上にコーティングされる。メッシュは、カソー
ドの活性材料（炭素）の支持を提供する。充填炭素床（ｐａｃｋｅｄ ｃａｒｂ
ｏｎ ｂｅｄ）、炭素フリット、または炭素でコーティングされたオープンセル
多孔質材料もしくは焼結材料を含むカソード１８もまた使用され得る。他の適切
なカソード材料には、白金黒、カーボンブラック担持白金／ルテニウム、カーボ
ンブラック担持白金、およびカーボンブラックが挙げられる。

【００４９】 入出する空気の圧力によって、液体は気体拡散カソード１８から空気チャンバ
２８に通過しないように保たれる。同様に、カソードチャンバ内の液体の圧力は
、気体がカソードを通過してカソードチャンバ１４に至らないように保つ傾向が
ある。カソード内の液体−気体−固体界面３３は、酸素還元反応が主に起こる場
所である。いくらかのＧＤＥは、酸素側に疎水性膜を設けられ、従って、液体が
電極を通過するのを可能にしない。

【００５０】 必要に応じて、アノードチャンバは、参照電極６６（例えば、銀／塩化銀電極
）に流体連結されて、選択された印加電位が維持されるのを保証する。この参照
電極は、好ましくは、測定された電位に対する溶液の抵抗力の影響を排除し得る
ように、アノードに接近して配置される。

【００５１】 陰極液は、カソードチャンバ内で生成された過酸化水素および過酸化物イオン
／ラジカルを含む。過酢酸前駆体（例えば、アセチルドナー）は、過酸化物種と
陰極溶液中で反応して、過酢酸を形成する。例えば、この反応は以下のように進
行する： Ｒ−ＯＯＣＣＨ₃＋ＨＯ₂ ^-→ＣＨ₃ＣＯＯＨ アセチルドナー 過酢酸 ここで、Ｒは、Ｈ、アルキル、アリール、アルカリ金属（例えば、Ｎａ、Ｋな
ど）である。例えば、アセチルサリチル酸とＨ₂Ｏ₂（またはその前駆体種）との
間の反応によって、サリチル酸および過酢酸が形成する。２分子のＨ₂Ｏ₂との反
応において、１分子のテトラアセチルエチレンジアミン（ＴＡＥＤ）は、２分子
の過酢酸を生成する。陰極液はまた、様々な他の短寿命の酸化種および／または
長寿命の酸化種の両方を含み得、これらは過酢酸前駆体と直接反応するか、また
はこの前駆体からの過酢酸の形成を導く反応経路に加わる。

【００５２】 適切なアセチルドナーには、Ｏ−アセチルドナー（−ＯＣ（Ｏ）ＣＨ₃）（例
えば、アセチルサリチル酸、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸、アセトアル
デヒド、五酢酸（αおよびβ）−Ｄ−グルコース、（一および三）酢酸セルロー
ス、六酢酸Ｄ−マンニトール、八酢酸スクロース、および無水酢酸）が挙げられ
るが、これらに限定されない。ＴＡＥＤ、Ｎ−アセチルグリシン、Ｎ−アセチル
−ＤＬ−メチオニン、６−アセトアミドヘキサン酸、Ｎ−アセチル−Ｌ−システ
イン、４−アセトアミドフェノール、およびＮ−アセチル−Ｌ−グルタミンのよ
うなＮ−アセテートドナー（Ｎ−Ｃ（Ｏ）ＣＨ₃）もまた使用され得る。

【００５３】 アセチルサリチル酸、五酢酸（αおよびβ）−Ｄ−グルコース、ＴＡＥＤ、無
水酢酸、八酢酸スクロールは、この用途において特に有効なアセチルドナーであ
る。しかし、無水酢酸は、その毒性のためにいくつかの用途においてはそれほど
好ましくない。酢酸セルロース、五酢酸（αおよびβ）−Ｄ−グルコース、およ
び六酢酸Ｄ−マンニトールは、いくつかの溶液において溶解度の問題を示す。生
成され得る過酢酸の最大量は、アセチルドナーの溶解度によってある程度に制限
される。従って、非常に可溶性のアセチルドナーは、比較的高い過酢酸の濃度（
約１０００ｐｐｍより上）が所望される場合に好ましい。特に好ましいアセチル
ドナーは、アセチルサリチル酸である。

【００５４】 過酢酸前駆体は、過酸化物種の形成の前、間または後に添加され得る。図１に
示される一実施形態において、過酢酸前駆体は、過酸化水素および他の種が形成
した後に添加される。特に、過酸化水素を含む陰極液が、カソードチャンバ１４
から出口７２を通って保持チャンバ７４に排出される。出口７２に連結されてい
るポンプ７６は、必要に応じて陰極液をポンピングするために使用されるか、ま
たはチャンバから陰極液を移送するためのポンプ５２によって十分な圧力が付与
される。

【００５５】 過酢酸前駆体は、固体形態または溶液として供給され得る。図１の実施形態に
おいて、過酢酸前駆体は、水中の過酢酸前駆体の溶液として、レザバ７８から保
持チャンバ７４に供給される。一実施形態において、過酸化水素は、過酢酸が必
要になるまで、保持チャンバに収容され、次いで、アセチルドナーが添加される
。

【００５６】 この前駆体の好ましい濃度は、この前駆体の溶解度、および過酢酸の所望の濃
度に依存する。好ましい実施形態において、この前駆体は、化学量論量（すなわ
ち、実質的に全ての前駆体が過酸化物種と結合するのに十分な量）で保持タンク
内に計量される。過酢酸前駆体としてのアセチルサリチル酸の場合、アセチルサ
リチル酸は、約５：１〜約２５：１の濃度比（重量基準）で過酸化物と反応する
。

【００５７】 必要に応じて、センサ８０（これは、保持タンク７４内に配置されるか、また
はこの保持タンクとチャンバ出口７２とを接続している流体ライン８２内に配置
されるか、または別の適切な位置に配置される）は、過酸化水素の濃度を検出す
る。このセンサ８０は、好ましくは、レザバ７８と保持タンク７４との間の制御
システム８４（これは、バルブ８６を開閉することによって、過酢酸前駆体の添
加を調整する）または他の適切な調整器に信号を送る。あるいは、過酸化水素の
レベルが、選択された最大濃度より上である場合、このセンサは電気分解ユニッ
トに信号を送り、スイッチを切る。

【００５８】 このシステムは、過酢酸の濃度を、約０〜約３５％の過酢酸の広範囲内で選択
し得る。１０〜３５００ｐｐｍの濃度は、滅菌および消毒目的のために迅速に生
成される。例えば、２００〜１０００ｐｐｍ付近の過酸化水素の濃度を有する陰
極液は、電位を印加し始めてから５分以内に容易に得られる。過酢酸前駆体を陰
極液に適切な量（すなわち、ほぼ化学量論量）で添加することは、滅菌または消
毒のために適切な濃度で過酢酸の溶液を生成することが見出されている。例えば
、約５ｇ／Ｌのアセチルサリチル酸溶液を約４００〜７００ｐｐｍの過酸化水素
溶液に添加すると、約１８００ｐｐｍの過酢酸溶液が得られる。しかし、最大の
過酸化水素濃度より上では、過酢酸の濃度は増加しない傾向がある。例えば、１
０００ｐｐｍの濃度の過酸化水素は、２００ｐｐｍの過酸化水素濃度と比較して
、過酢酸の濃度を顕著には増加しなかった。

【００５９】 得られた過酢酸溶液を、必要に応じて、使用されるべき用途に適切な濃度まで
希釈し得る。必要に応じて、得られる抗菌溶液が、抗菌剤として過酢酸および過
酸化水素を含むように、化学量論量未満の過酢酸前駆体が使用される。この溶液
の過酢酸の濃度は、アセチルサリチル酸または他のアセチルドナーを続いて添加
することによって、増加または減少され得る。

【００６０】 代替の実施形態において、過酢酸前駆体（液体または固体形態のいずれか）は
、酸素の電気分解の前にアルカリ電解質溶液と混合されて、アルカリ電解質溶液
および前駆体の溶液を形成する。特に、過酢酸前駆体は、レザバ５０中でアルカ
リ電解質溶液と混合されるか、または第２の入口８８を通してチャンバに直接供
給される。いくつかのアセチルドナー、特にアセチルサリチル酸は、高いｐＨ（
典型的には、約ｐＨ１２より上）で、加水分解する傾向があるため、この実施形
態においては、このアルカリ電解質溶液のｐＨを、約１１より下、より好ましく
は、約９より下、最も好ましくは、ｐＨ７〜８付近に緩衝化することが好ましい
。アセチルドナーがレザバ５０内でアルカリ電解質溶液と合わせられ、ある期間
貯蔵される場合、例えば、このレザバ内で合わせた溶液のｐＨを約７〜８に緩衝
化することが望ましい。アセチルドナーが、カソードチャンバ１４にアルカリ電
解質溶液とは別に供給される場合、この緩衝剤は、チャンバ１４に直接添加され
ても良いし、過酢酸前駆体と混合されてチャンバに供給されても良い。この実施
形態において、過酢酸前駆体は、過酸化物が生成してすぐに過酸化物種と反応す
るために利用可能である。しかし、過酸化物とこの前駆体との間の反応は、陰極
液がカソードチャンバから出たあとでさえも起こり続ける。

【００６１】 他の添加剤が、過酢酸の生成の前、間または後のいずれかに電解質溶液に添加
されて、存在する過酢酸および他の酸化剤と合わされた場合に、適切な抗菌溶液
を提供し得る。これらの添加剤は、緩衝液、腐食防止剤、界面活性剤、金属イオ
ン封鎖剤、キレート剤などを含み得る。これらは、液体形態または固体形態で添
加され得る。 アルカリ金属のリン酸塩は、本明細書中で記載される全ての実施
形態に適切な緩衝液である。１つの好ましい緩衝系は、リン酸一ナトリウム、リ
ン酸二ナトリウム、およびトリポリリン酸の組み合わせを含む。このような緩衝
系はまた、腐食防止特性を提供する。別の好ましい緩衝系は、１つ以上のリン酸
カリウムを含む。他の適切な緩衝液は、ゼオライトのようなケイ酸塩を含む。こ
の緩衝系はまた、本明細書中でさらに詳細に記載されるように、得られる過酢酸
溶液を有効な抗菌除染のために適切なｐＨに緩衝化するように働く。単一の緩衝
系は、過酸化物生成の間、アルカリ電解質溶液を緩衝化するために使用され得、
次いで抗菌溶液を緩衝化するために使用され得る。

【００６２】 腐食防止添加剤および表面エネルギー減少添加剤は、電気分解の前、間または
その後のいずれかにアルカリ電解質溶液にそれらを添加することによって、必要
に応じて、陰極液または得られる過酢酸溶液に導入される。他の添加剤（界面活
性剤、キレート剤および金属イオン封鎖剤が挙げられるが、これらに限定されな
い）もまた、他の添加剤と組み合わせてか、または別々にのいずれかでこの溶液
に添加され得る。

【００６３】 腐食防止剤は、酸化種を用いて洗浄および／または汚染除去されている物品の
材料の特性に従って選択される。アルミニウムおよびステンレス鋼を含むスチー
ルの腐食を保護する腐食防止剤には、リン酸塩、硫酸塩、クロム酸塩、ジクロム
酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、バナジウム酸塩およびタングステン酸塩が挙
げられる。いくつかのさらなるアルミニウム腐食防止剤には、８−ヒドロキシキ
ノリンおよびオルト−フェニルフェノールが挙げられる。

【００６４】 より詳細には、リン酸塩は、ステンレス鋼の腐食を防止するために好ましい。
好ましいリン酸塩には、リン酸一ナトリウム（ＭＳＰ）、リン酸二ナトリウム（
ＤＳＰ）、トリポリリン酸ナトリウム（ＴＳＰ）、ヘキサメタリン酸ナトリウム
（ＨＭＰ）、および硫酸ナトリウムの単独または組み合わせのいずれかが挙げら
れるが、これらに限定されない。好ましいホウ酸塩には、メタホウ酸ナトリウム
（ＮａＢＯ₂）が挙げられる。

【００６５】 銅および黄銅腐食防止剤には、安息香酸塩、アゾール（例えば、トリアゾール
、トリルトリアゾール、ジメルカプトチアジアゾール、および他の５員環化合物
）が挙げられる。特に好ましい銅および黄銅腐食防止剤には、ベンゾトリアゾー
ルおよびトリルトリアゾールのナトリウム塩（これは、強い酸化化合物の存在下
でのそれらの安定性のために好ましい）が挙げられる。メルカプトベンゾチアゾ
ールもまた利用され得るが、これは強い酸化剤によって酸化または不安定化され
易い。サリチル酸は、受容可能な安息香酸塩腐食防止剤の一例である。

【００６６】 硬水中において、リン酸緩衝液および腐食防止剤は、この硬水中に存在するカ
ルシウムおよびマグネシウム塩を沈殿させ、そして汚染除去および／または洗浄
されている機器を被覆する傾向があり、そしてまた沈着物を電気分解システムの
部品上に残す。このような場合、好ましくは、沈殿を防止するために適切な、ヘ
キサメタリン酸ナトリウム（ＨＭＰ）またはニトロ三酢酸三ナトリウム（ＮＴＡ
Ｎａ₃）のような金属イオン封鎖剤が提供される。ヘキサメタリン酸ナトリウム
はまた腐食防止剤であるため、腐食防止剤および金属イオン封鎖剤の両方として
の二重の目的をはたす。他の金属イオン封鎖剤には、ポリアクリル酸ナトリウム
が挙げられる。もちろん、軟水または脱イオン水が使用される場合、この金属イ
オン封鎖剤は排除され得る。しかし、使用され得る任意の水との汎用の適合性を
保証するために、金属イオン封鎖剤の存在が好ましい。

【００６７】 表面エネルギー減少剤（界面活性剤）／湿潤剤は、処理される物品の凹部への
浸透を増大させるために、過酢酸溶液に必要に応じて添加される。これは特に、
複雑な医用機器（これは、その割れ目、継ぎ目および管腔内に微生物汚染物がた
まり得る）を洗浄および汚染除去する場合に重要である。界面活性剤には、陰イ
オン性、陽イオン性、非イオン性、両性、および／または双性イオン性の界面活
性剤が挙げられる。有用な特定のクラスには、陰イオン性、非イオン性の界面活
性剤、またはそれらの組み合わせが挙げられる。本発明において有用な非イオン
性界面活性剤の例には、脂肪アルコールポリグリコールエーテル、ノニルフェノ
キシポリ（エチレンオキシ）エタノール、およびエトキシル化ポリオキシプロピ
レンが挙げられる。特定の例には、Ｇｅｎａｐｏｌ ＵＤ−５０^TM、Ｉｇｅｐａ
ｌ^TM、Ｆｌｕｏｗｅｔ^TM、およびＰｅｇｏｌ^TMが挙げられる。上記の界面活性剤
は、単独で使用され得るか、または互いに組み合わせて使用され得る。

【００６８】 過酢酸溶液に添加される腐食防止剤および界面活性剤の量は、添加される試薬
のタイプ、および１つ以上の試薬が添加されているか否かに基づいて変わる。

【００６９】 無機腐食防止剤は、好ましくは、１容量あたり約０．０１〜２０．０重量％（
ｗ／ｖ）の範囲の量で存在する。有機腐食防止剤は、好ましくは、約０．０１〜
５．０％（ｗ／ｖ）の範囲の量で存在する、リン酸塩は、約０．０１％から約１
１．０％（ｗ／ｖ）の範囲の濃度で効果的である。

【００７０】 界面活性剤は、好ましくは、約０．０００１％〜約５．０％（ｗ／ｖ）の範囲
の量で存在する。より好ましくは、界面活性剤は、約０．０００１％〜約０．５
％（ｗ／ｖ）の範囲の量で存在する。

【００７１】 従って、記載される電気分解ユニット１０は、バッチ供給プロセスまたは連続
供給プロセスに適切である。生成される酸化種（例えば、過酢酸）の希釈溶液は
、滅菌または消毒のための抗菌溶液として有利に使用されるが、生成される過酢
酸および／または他の酸化種は、必要に応じて、他の目的のために使用される。
１つの好ましい実施形態において、このユニットは、過酢酸溶液のバッチを生成
するために使用され、この過酢酸溶液は、物品を滅菌または消毒するために直ち
に使用され得るか、または後の使用のために貯蔵され得る。

【００７２】 別の実施形態において、ユニット１０は、過酢酸溶液の流れを生成するために
使用される。過酢酸は、保持タンク７４（存在する場合）から、またはカソード
チャンバから直接、流体ライン８９を通して、汚染除去システム９０または他の
部位に移送され、ここで、微生物汚染された物品は、過酢酸溶液に浸漬されるか
、これを噴霧されるか、またはそうでなければこれと接触される。過酢酸溶液は
また、過酢酸が気相過酢酸に変換される蒸発器に供給され得る。

【００７３】 この実施形態は、食品容器のようなパッケージの消毒のため、加工食品（例え
ば、ホットドッグ）および他のい調理済み食肉および未調理食肉および食肉製品
（完全な生肉を含む）からＬｉｓｔｅｒｉａおよび他の細菌を除去するため、そ
して廃棄物および水を滅菌するための、器具（食品加工器具、医療器具、および
製薬器具を含む）の除染のような種々の目的に適する。生成された過酢酸および
他の酸化剤の他の適用としては、漂白および種々の化学的合成プロセスのための
原材料としての適用が挙げられる。

【００７４】 １つの特定の実施形態において、加工食品（例えば、ホットドッグ）は、コン
ベヤシステムに沿って運搬されながら、過酢酸を含む溶液を噴霧される。

【００７５】 別の実施形態は、生成した過酢酸を含む滅菌または消毒溶液の再循環を含む。
リターンライン９２は、使用済み過酢酸溶液を、物品が滅菌または消毒される部
位９０から、電解ユニット１０のカソードチャンバ１４へ運ぶ。ポンプ５０また
はポンプ７６は、除染溶液を再循環させる。あるいは、溶液は、部位９０をバイ
パスしてレザバ７４中の濃度を維持または増大させるために、直接レザバ７４か
ら再循環され得る。この溶液の過酢酸濃度は、さらなる過酸化物を生成させ、そ
して／または追加の過酢酸前駆体を添加することにより増大される。あるいは、
過酢酸前駆体は、さらなる過酢酸がさらに前駆体を添加せずに生成され得るよう
に、最初に過剰に添加される。次いで、回復された溶液は、部位９０に戻される
。この溶液は、好ましくは、所望の濃度が達成されるまでこの様式で再循環され
る。一旦、所望の過酢酸濃度が達成されると、再循環は、所望の過酢酸濃度を維
持するために、断続的に続けられ得る。あるいは、この溶液は、継続的に再循環
され、そして濃度を維持するために、断続的に電圧が印加されるか、またはコン
プレッサー２６が運転される。

【００７６】 センサ９４は、必要に応じて過酢酸濃度を検出する。図１は、滅菌が起こる部
位９０と電解ユニットとの間のリターンライン９２に位置付けられるセンサを示
すが、循環経路中の他の適切な配置もまた企図される。センサは、制御システム
に信号を出し、これにより、濃度が所定のレベルより低い場合に、追加の過酢酸
が生成される。過酸化水素または他の酸化種を検出するための他のセンサもまた
、使用され得る。これらのセンサは、使い捨てでも再利用可能でもよい。種々の
センサ（電流滴定検出システムを使用する電気化学的センサを含む）が過酢酸の
検出のために使用され得る。

【００７７】 図３を参照して、除染システムを通して過酢酸除染溶液を再循環させるための
システムの１つの実施形態は、電解ユニット１０および微生物除染装置Ａを含み
、これは、カウンター頂部または他の都合の良い作業表面上に位置するように構
成される。このシステムは、本明細書中において過酢酸を特に参照して記載され
るが、溶液は、抗菌剤として作用する他の酸化種（例えば、過酸化水素）もまた
含み得るということが理解される。

【００７８】 装置Ａのドアまたは蓋１００は、手動で開けることが可能であり、トレイ１０
２へのアクセスを提供し、トレイ１０２は、微生物によって除染される物品（例
えば、医用デバイス）を受容するための受容領域１０４を規定する。例示される
実施態様において、トレイ１０２は、デバイス（例えば、内視鏡または他の長く
て巻くことが可能である物品）を受容するように、またはこのような物品が中に
予め装填されるカセットを受容するように構成される。物品自体または物品保持
容器を受容するための、異なる配置の物品受容領域を有する他のトレイもまた、
考えられる。ウエル１０６は、好ましくは、滅菌剤、消毒剤、または他の微生物
の除染溶液を形成するための、単位用量の試薬を受容する。１つの好ましい実施
形態において、この用量の試薬は、過酢酸前駆体を、好ましくは固体形態（例え
ば、アセチルサリチル酸）で、および水の添加の際に所望の濃度を提供するのに
充分な測定量の濃アルカリ電解質（塩、緩衝液など）を含む。あるいは、過酢酸
前駆体（これは、液体であってもよく、固体であってもよい）は、上記のような
容器から、または他の適切な手段で電解ユニットへ添加される。

【００７９】 試薬含有パッケージＣ（これは、用量の試薬を含有する）が、ウエル１０６へ
挿入される。必要に応じて、過酢酸前駆体は、カップ内の他の試薬から隔離して
含まれる。１つの好ましい実施形態において、このカップは、第１の区画１１０
（これは、過酢酸前駆体を保持する）、および第２の区画１１２（これは、濃ア
ルカリ電解液を保持する）を有する。他の試薬（例えば、緩衝液、腐食防止剤）
は、２つの区画１１０、１１２の一方または他方に含まれても、別々にウェル（
例えば、第３の区画）に添加されてもよい。

【００８０】 別の実施形態において、過酢酸前駆体、緩衝液、および他の添加剤は、全て単
一の区画カップＣに含まれる。

【００８１】 一旦、物品がトレイに積まれ、そして試薬運搬パッケージＣがウエルへ挿入さ
れると、蓋１００は閉じられ、掛け金をかけられる。カップオープナー（例えば
、ピストン操作カッター１１４）は、ウェル１０６の底に配置される。カッター
１１４は、カップの底を切断するか、そうでなければカップに開口部を作製し、
用量の試薬を溶解するかまたは浮遊させて運ぶために水を循環させる。他の分配
システムもまた企図される。

【００８２】 好ましい実施形態において、カッター１１４は、区画１１２（濃アルカリ電解
質、緩衝液、腐食防止剤、界面活性剤などを含む）を開ける。これらは、システ
ムを通って循環し、腐食防止を提供し、そして所望のｐＨに循環溶液を緩衝化す
る。電圧が、電解槽１０を横切って印加され、そして過酸化物種の発生が始まる
。次いで、カッター１１４は、区画１１０（アセチルサリチル酸を含む）を開き
、アセチルサリチル酸は、システムを通って循環し、そして過酸化物種と反応す
る。水および試薬は、過酢酸の選択された濃度に到達するまで、電解ユニットを
通って循環される。

【００８３】 必要に応じて、充填バルブ１２０は、流体循環システムの流体流路１２３内の
微生物除去フィルター１２２を介して、水を通す。微生物除去フィルター１２２
は、約０．０２μ以上の全ての粒子の通過を遮断する。流入水（ｉｎｃｏｍｉｎ
ｇ ｗａｔｅｒ）（これは、フィルターを通過した）は、噴射または分配ノズル
１２４を介して方向付けられ、そしてトレイ１０２内の物品受容領域１０４を満
たす。さらなる水が受容されると、この水はウエル１０６へ流れ、固体試薬を溶
解するか、または液体試薬を浮遊させて運び、カップＣ内で、溶液を形成する。
全ての空気がエアーシステム１２６を介して押し出され、そして全内容積が水で
満たされるまで、充填を継続する。充填バルブ１２０が閉められた後、ポンプ１
２８は、トレイの物品受容領域１０４、ウエル１０６、電解ユニット１０、およ
び必要に応じてヒーター１３０を介して、流体を循環させる。このポンプはまた
、フィルター１２２を介して、フィルターを除染するチェックバルブ１３２へ、
抗微生物溶液を押し出す。さらに、このポンプは、エアーシステム１２６内の別
の微生物フィルター１３４を介して、チェックバルブ１３６へ、抗微生物溶液を
押し出す。この循環は、滅菌または消毒が達成されるまで継続される。

【００８４】 なお別の実施形態において、カップＣは、洗浄剤（例えば、界面活性剤濃縮物
）を保持するさらなる区画を含む。カッターは、界面活性剤区画を開け、そして
この界面活性剤は、水と混合され、そしてシステムを通って循環し、物品を微生
物除染する前にこの物品を洗浄する。界面活性剤溶液は、好ましくは、電解ユニ
ットおよびトレイから排出され、そして過酢酸形成成分、緩衝液、界面活性剤、
腐食防止剤などの添加の前に、すすぎ液（例えば、水）で物品がリンスされる。

【００８５】 過酢酸濃度センサ１３８は、必要に応じて除染装置Ａ内の過酢酸濃度を検出す
る。好ましい実施形態において、濃度センサは、制御システム１３９に信号を発
し、この制御システムが、アノード１６およびカソード１８にかかる電位の印加
を制御するか、または過酢酸が予め選択された最小濃度より上のままである間、
電位をオフに切換える。過酢酸濃度が予め選択された最小濃度以下に低下する場
合、電圧は、過酢酸濃度を所望のレベルまで上げるために印加される。代替の実
施形態において、濃度センサは、電解ユニット１０を通る、および電解ユニット
１０の周りの流れを方向付けるバルブを制御し、除染装置内の濃度を制御する。

【００８６】 あるいは、またさらに、制御システム１３９は、過酢酸前駆体のさらなる添加
を制御する。

【００８７】 なお別の実施形態において、センサ（示されず）は、過酸化水素を検出する。

【００８８】 除染が完了したとき、ドレインライン１４２中のドレインバルブ１４０を開け
、溶液をシステムから排出させる。必要に応じて、ドレインラインは、使用済み
過酢酸溶液を酸化種の分解のためのユニットに戻すために、電解ユニットに流体
接続される。空気は、微生物フィルタ１３４を通して引き抜かれ、それにより滅
菌空気がシステム内の流体を置換する。その後、ドレインバルブは閉じられ、充
填バルブ１２０は再度開かれて、システムは滅菌すすぎ液で満たされる。

【００８９】 図４を参照して、電解ユニット２１０の別の実施形態が示される。このユニッ
トは、図１のユニット類似しており、このユニットは、２つの電極チャンバ（す
なわち、アノードチャンバ２１２およびカソードチャンバ２１４）を含む。アノ
ード２１６は、アノードチャンバの壁を形成し、そして気体拡散カソード２１８
は、カソードチャンバの壁を形成する。隔壁または膜２２０は、アノードチャン
バ２１２およびカソードチャンバ２１４を接続し、そしてそれらの間の溶解種の
流れを制御する。しかし、この実施形態において、膜は、プロトン透過性膜では
なく、陰イオン交換膜である。膜は、陰イオン（ＯＨ^-およびＨＯ₂ ^-を含む）の
、チャンバ２１２、２１４の間の移動を可能にするが、これら２つのチャンバ間
のほかの種（例えば、陽イオン）の混合を制限する。適切な陰イオン交換膜とし
ては、Ｔｏｋａｙａｍａ Ｎｅｏｓｅｐｔａ，Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ，Ｍｏｒ
ｇａｎｅ，Ｐａｌｌ，Ｓｙｂｒｏｎ，Ｅｌｅｃｔｒｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｃｏ
．から入手可能なアンモニウムイオン膜および他（例えば、ＡＭＨおよびＡｓａ
ｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｍｏｄｅｌ ＡＭＰ、両方ともＥｌｅｃｔｒｏｓｙｎｔｈｅ
ｓｉｓ Ｃｏ．から入手可能）が挙げられる。必要に応じて、膜は、液体透過性
支持壁２２２（例えば、多孔性セラミック）上に支持される。

【００９０】 電源２２４は、アノード２１６およびカソード２１８を横切って電圧を印加す
る。コンプレッサー２２８は、空気または純粋な酸素を気体拡散電極２１８に供
給する。空気は、気体拡散カソード２１８に入り、ここでアルカリ電解質とカソ
ード内の液体−気体−固体界面で反応する。図１の電解ユニットの場合、印加さ
れた電圧は、アルカリ電解質２３６中のカソード２１８において過酸化物イオン
（ＨＯ₂ ^-）を生成させる。この実施形態において、アルカリ電解質は、アルカリ
（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム）を含み、これは、カソードチャ
ンバに入り口２３８を通して供給される。０．１Ｍ〜約１Ｍの水酸化ナトリウム
溶液（ｐＨ１２〜１４）が、好ましくは使用されるが、より希薄な溶液もまた使
用され得る。従って、アルカリ電解質は、非常に塩基性であり、流入アルカリに
よりｐＨ約１２〜１４に維持される。

【００９１】 酸性電解質２４０は、アノードチャンバに入り口２４２を通して供給される。
この実施形態において、酸性電解質は、好ましくは緩衝系（例えば、図１の実施
形態について記載される）を含み、この緩衝系は、酸電解質のｐＨを、約５〜９
ののｐＨ、より好ましくは約７〜８のｐＨに緩衝化する。（以前に示したように
、酸電解質は、アルカリ電解質より酸性である場合、７より大きいｐＨを有し得
る。）硫酸のような酸もまた、所望の場合、ｐＨを調節するために酸電解質に添
加され得る。図１の実施形態のように、カソードチャンバとアノードチャンバと
の間のｐＨ勾配は、好ましくは約４〜９であり、より好ましくは、約５〜７であ
る。

【００９２】 水酸化ナトリウム溶液（アルカリ電解質）は、ポンプ２５２または他の簡便な
送達システムにより、レザバ２５０からカソードチャンバ入口２３８に送達され
る。第２ポンプ２５４は、酸電解質を、アノードチャンバ入口２４２にレザバ２
５６から汲み上げる。

【００９３】 図４の電解ユニットについての適切な温度、電荷、および他の操作条件は、図
１の実施形態と同様であり、ここでわざわざ特に述べない。

【００９４】 カソードにおいて酸素の還元により形成される過酸化物イオンは、陰イオン交
換膜２２０を通って、アノードチャンバ２１２へ移動する。図４の実施形態にお
いて、過酢酸前駆体は、（図１の実施形態におけるようなカソードチャンバへで
はなく）アノードチャンバ２１２へ供給され、ここで膜２２０を通過した過酸化
物イオンと反応する。過酢酸前駆体は、以前に列挙したものののいずれかであり
得、そして前駆体レザバ２５８から直接アノードチャンバ２１２に添加され得る
か、またはレザバ２５６中で酸電解質と混合され得る。

【００９５】 この実施形態において、水酸化ナトリウム（アルカリ電解質）は、本質的に電
解プロセスにおいて消費されない。これは、ポンプ２５２によりアノードチャン
バ２１２から引抜かれて、リターンライン２６０を通り、そしてチャンバ２１４
に戻される。このようにして、カソード上のアルカリ電解質の一定の流れが維持
される。または、アルカリ電解質は、チャンバ２１４において攪拌され得る。ア
ノードチャンバにおいて形成された過酢酸を含む抗菌溶液は、アノードチャンバ
から引抜かれ、出口２６４を通ってそして流体ライン２６５により部位２６６へ
運ばれ、（ユニットＡのように）この部位において物品は除染される。除染溶液
は、過酢酸濃度を増大させるためにアノードチャンバを通って、１回以上再循環
され得る。アセチルドナーの再循環溶液へのさらなる添加は、（所望の場合）レ
ザバ２５８からなされ得る。

【００９６】 図１の実施形態に関して、添加物（例えば、緩衝液、腐蝕防止剤、界面活性剤
など）は、添加され得るが、この実施形態において、これらは、直接アノードチ
ャンバ２１２か、チャンバーを離れたあと過酢酸溶液へのいずれかで、酸電解質
に添加される。添加物は、過酢酸生成の前、生成の間、または生成後のいずれか
に、液体または固体の形態のいずれかで、添加され得る。好ましい実施形態にお
いて、緩衝液は、レザバ２５６に添加され、そして酸電解質を約５〜９のｐＨ、
より好ましくは約７〜８のｐＨに緩衝化する。別の実施形態において、緩衝液な
どは、直接チャンバに添加されるか、または過酢酸前駆体とレザバ２５７中で混
合される。

【００９７】 容易に理解されるように、電解ユニット２１０は、図３に示されるシステムと
同様の除染システムで使用され得るが、この場合、流体流路、トレイ１０２、お
よびウェル１０６を通って循環する溶液は、電解ユニット２１０のカソードチャ
ンバ２１４よりもむしろアノードチャンバ２１２を通過する。多区画カップＣは
また、この実施形態において使用され得、第１区画１１２は、過酢酸前駆体を保
持し、そして第２区画１１０は、酸性電解質を保持する。緩衝液、腐食防止剤、
界面活性剤、金属イオン封鎖剤、および他の添加剤は、一方または他方の区画１
１０、１１２に配置されるか、または別々にウェル１０６に添加される。

【００９８】 ここで図５を参照して、電解ユニット３１０のべつの実施形態が示される。こ
のユニットは、単一のチャンバ３１２を含む。アノード３１６は、チャンバの第
１壁を形成し、そして気体拡散カソード３１８は、チャンバの第２壁を形成する
。適切なアノードおよびカソードは、以前に記載したとおりである。理解される
ように、ただ１つの電解質チャンバ３１２が使用されるので、この実施形態にお
いて膜は必要無い。

【００９９】 電源３２４は、アノード３１６およびカソード３１８にかかる電圧を印加する
。コンプレッサー３２６は、空気または純粋な酸素を気体拡散電極３１８に供給
する。空気は、電極に入り、そして空気：液体：固体界面において還元される。
図１の電解ユニットの場合のように、印加された電圧は、電解質３３６中のカソ
ード３１８において過酸化物イオン（ＨＯ₂ ^-）を生成させる。形成された過酸化
物および過酸化水素は、過酢酸前駆体と反応し、過酢酸を形成する。過酢酸前駆
体は、好ましくは以前に列挙したものの内の１つである。

【０１００】 この実施形態において、電解質は、緩衝剤としてもまた作用し得る電荷保有種
（例えば、ホスフェート、カーボネート、またはシリケート）を含む。酸または
塩基はまた、ｐＨを調整するために添加され得る。アセチルサリチル酸のような
過酢酸前駆体（好ましくは、以前に列挙したものから選択される）は、過酸化水
素の生成の前、生成の間、または生成後に、この電解質に添加される。

【０１０１】 アセチルサリチル酸、または他の過酢酸前駆体を含む電解質は、好ましくは約
２と約１４との間、より好ましくは約５〜９、そして最も好ましくは、約７〜８
のｐＨを有する。高いｐＨにおいて、過酢酸の生成は急速に起こるが、この過酢
酸もまた、かなり急速に壊れる傾向がある。さらに、アセチルサリチル酸が過酢
酸前駆体である場合、過酢酸は約１２より高いｐＨで急速に分解する傾向があり
、過酢酸をアセチルドナーとして無効にする。低いｐＨにおいて、過酢酸の生成
は非常に遅いが、過酢酸の分解もまた遅い。従って、好ましいｐＨは、過酢酸の
生成の所望する速度、そしてまた、生成する過酢酸の所望する寿命、ならびに選
択されたｐＨでのアセチルドナーの変質時間に部分的に依存する。いくつかの適
用について、過酢酸を急速に生成し、次いで、一旦電気分解ユニットの外に出る
と、得られた溶液を緩衝液で緩衝することが望ましくあり得る。

【０１０２】 この電解質は、ポンプ３５２または他の好都合な手段によって、レザバ３５０
から入口３３８を通ってチャンバへ供給される。図５の電気分解ユニットについ
ての適切な温度、電荷、および他の動作条件は、図１の実施形態についてのもの
と同様であり、他に明確には規定されない。

【０１０３】 カソード３１８で酸素の還元によって形成される過酸化物イオンは、過酢酸前
駆体と反応する。この過酢酸前駆体は、分離した前駆体レザバ３５３からアノー
ドチャンバに直接添加され得るか、またはレザバ３５０において電解質と混合さ
れる。

【０１０４】 好ましい実施形態において、２つの区画カップＣは、緩衝液、および他の添加
物（例えば、腐食抑制剤、金属イオン封鎖剤、および界面活性剤）を第１区画３
５４に保有し、そしてアセチルサリチル酸のような過酢酸前駆体を第２区画３５
６に保有する。（図３の実施形態について議論されるように、クリーニング工程
はまた、濃縮クリーナーを保有するさらなる区画をカップＣに追加することによ
って、図４および図５の実施形態において使用され得る）。カップカッター３５
８または他の適切なカップ開口部材は、続いて第１および第２の区画を開き、緩
衝液および他の添加剤、次いで過酢酸前駆体をこのレザバに放出する。水の供給
は、新鮮な水を、水入口ライン３６０を通してこのレザバに送達する。この水は
、過酢酸前駆体および他の添加剤を混合して溶液を形成し、この溶液は、ポンプ
３５２によってチャンバ３１２に汲み出される。あるいは、腐食抑制剤および他
の添加剤は、過酢酸の形成後に電解質に添加される。

【０１０５】 チャンバ内で形成された過酢酸を含む抗菌溶液は、出口３６４を通してチャン
バから取り除かれ、そして流体ライン３６５によって部位３６６に輸送され、そ
こで品目（ｉｔｅｍ）が除洗される（例えば、図３のトレー１０２）。この除洗
溶液は、過酢酸濃度を増加するためにチャンバを１回以上再循環され得る。図５
に示されるように、帰還流体ライン３６８は、使用された過酢酸溶液を部位３６
６からチャンバ３１２に戻すように輸送する。再循環溶液へのアセチルドナーの
さらなる添加は、所望される場合、レザバとチャンバ３１２との間の入口ライン
におけるバルブ３７０を開くことによって、レザバ３５０からなされ得る。ある
いは、さらなる前駆体は、例えば、前駆体水溶液の計測された量を、分離したレ
ザバからチャンバへと汲み出すことによって、分離したレザバ３５３から添加さ
れ得る。

【０１０６】 別の実施形態において、循環する過酢酸の少なくとも部分は、レザバ３５０を
通って再循環される。このことは、カップＣ中の全ての材料がレザバ３５０から
洗い流され、そしてチャンバ３１２へと輸送されることを確実にすることを援助
する。

【０１０７】 さらに別の実施形態において、緩衝液などは、チャンバに直接添加されるか、
または供給ライン３６５中の過酢酸に添加される。

【０１０８】 過酢酸濃度は、流体ラインを通って流れる過酢酸に接触して配置されるセンサ
３７２によって測定される。このセンサは、コントロールシステム３７８にシグ
ナル伝達し、このコントロールシステム３７８はバルブ３７０を操作して、必要
な場合に、さらなる過酢酸前駆体をレザバ３５０から（または分離したレザバ３
５３から）添加し、過酢酸濃度を所望のレベルまで上げる。

【０１０９】 容易に理解されるように、電気分解ユニット３１０は、図３に示されるものと
同様の除洗システムにおいて用いられ得るが、この場合、流体流路を通る循環す
る溶液、トレー１０２、およびウェル１０６は、アノードチャンバまたはカソー
ドチャンバを通るのではなく、電気分解ユニット３１０の単一チャンバ３１２を
通る。

【０１１０】 いくつかの適用において、過酢酸を、最低レベルまたはわずかに高いレベルに
長期間維持することが望ましい。例えば、食品容器または食料品（例えば、調理
済みのホットドック）のスプレー処理において、あるいは抗菌スプレーを介して
滅菌される品目を輸送するためにコンベヤシステムが使用される他の処理プロセ
スにおいて、スプレーされた抗菌溶液が、長期間（数時間または数日までも）再
循環され、そして再使用されることが望ましい。１時間以下でもたらされる比較
的短期間の抗菌プロセス（例えば、医療用器具の滅菌）においてでさえも、体液
または他の混入物の存在は、過酢酸を分解し得、プロセスの間に過酢酸濃度を補
充することが望ましい。この過酢酸溶液は、多くの方法において所定のレベルに
維持され得る。

【０１１１】 １つの方法において、アセチルサリチル酸または他の前駆体は、適切な電解質
（図１の実施形態におけるアルカリ電解質、図４の実施形態における酸性電解質
、図５の実施形態における単一の電解質）に過度に添加される。過酸化水素は、
アセチルサリチル酸の一部と反応して過酢酸濃度を所望のレベルまで高めるため
に十分な量で生成される。次いで、電位（および／または酸素の供給）は、スイ
ッチオフされる。過酢酸が枯渇する場合に、この電位は再適用され（または、酸
素の供給がスイッチオンされ）、そしてさらなる過酸化物が生成される。これが
、ある程度の残余アセチルサリチル酸のと化合して、過酢酸を形成する。

【０１１２】 第２の方法において、さらなるアセチルサリチル酸が、必要に応じて再循環す
る過酢酸溶液に添加される。この方法において、電位は、連続的または断続的に
電気分解ユニットに適用され得る。

【０１１３】 第３の方法において、過酢酸の分解生成物（例えば酢酸）は、過酸化物種との
反応によって電気分解ユニットにおいて過酢酸に再転換される過酢酸前駆体とし
て作用する。

【０１１４】 第４の方法において、過酢酸は、要求よりも高濃度で生成され、そしてこの部
位への進路で希釈される。この濃度は、必要に応じて濃縮過酢酸溶液のさらなる
添加によって維持され得る。

【０１１５】 過酢酸溶液は、後の使用（バッチプロセス）のために容器中で保存され得るか
、連続的または断続的な溶液流を生じるために要求に応じて生成され得るか、ま
たは品目が除洗される部位を介してこの溶液を通してか、または通さずにかのい
ずれかで、過酢酸濃度を高めるためにこのシステムを通して再循環され得る。

【０１１６】 生成された過酢酸は、広範な種々の用途を有する。表１は、例示的な用途およ
びこれらの用途のための好ましい過酢酸濃度を列挙する。

【０１１７】 表１ 電気化学的に生成した過酢酸の用途

【０１１８】

【表１】 本発明の限定を意図しないが、以下の実施例は、１つ以上の酸化剤を含む抗菌
溶液の調製方法の例示である。

【０１１９】 （実施例） （実施例１） （カソードチャンバにおける過酢酸の生成） 陰極液のためのアルカリ電解質を、２リットルの脱イオン水に５０ｇ／ＬのＮ
ａ₂ＨＰＯ₄および５ｇ／Ｌのアセチルサリチル酸を溶解することによって調製し
た。陽極液のための酸性電解質を、１００ｍＬの濃硫酸を２リットルの脱イオン
水で希釈して５％のＨ₂ＳＯ₄溶液を形成することによって調製した。図１に示さ
れる型の電気分解ユニットを使用した。カソードは、炭素でコーティングした金
から形成されるガス拡散電極であった。ＤＳＡアノードを使用した。膜は、ＮＡ
ＦＩＯＮ ４５０陽イオン交換膜であった。蠕動ポンプを使用して、レザバから
２種類の電解質をそれぞれカソードチャンバおよびアノードチャンバに、約１５
ｍＬ／分の流速で汲み出した。５アンペアの電流（１００ｍＡ／ｃｍ²の電流密
度）および約１０ボルトの電圧を、この槽（ｃｅｌｌ）に適用した。コンプレッ
サが、空気をカソードに供給した。陽極液を、レザバおよびアノードチャンバを
通して再循環させた。陰極液を、カソードチャンバから連続的に取り除き、そし
てサンプル容器中に集めた。この陰極液を、指示ストリップ（ｉｎｄｉｃａｔｏ
ｒ ｓｔｒｉｐ）を用いて、４５分間にわたって時々分析した。

【０１２０】 ３０秒以内に、１０〜２０ｐｐｍの過酢酸（ＰＡＡ）濃度が得られた。１０分
後、過酢酸濃度は約１５００ｐｐｍであり、そして過酸化水素濃度は約１０００
ｐｐｍであった。過酢酸および過酸化水素の濃度は、４５分間の試験を通してこ
れらのレベルのままであった。

【０１２１】 （実施例２） （カソードチャンバにおける過酢酸の生成） 実施例１の方法を、種々の異なる幕、アノード材料、出発ｐＨなどを用いて使
用した。評価した異なる条件を、表２に列挙した。

【０１２２】 表２ カソードチャンバにおけるＰＡＡの電気化学的生成

【０１２３】

【表２】 この実施例において使用されるアセチルドナーは、ＴＡＥＤ（Ｆｌｕｋｅ Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ）を除いて、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌから得た。

【０１２４】 表３は、有意なレベルの過酢酸が得られる例示的な試験を列挙し、そして、生
成された過酢酸レベルを提供する（実験１を参照のこと）。表３に示されるよう
に、これはまた、陰イオン交換膜を用いる実験および膜を用いない実験を列挙し
、アセチルドナーのいくつかは、消毒または滅菌に適切な濃度で過酢酸を提供し
得る。ＮＡＦＩＯＮ^TM ４５０陽イオン交換膜を使用する場合、この過酢酸は陰
極液中で生成される。

【０１２５】 表３ Ｈ₂Ｏ₂のカソード合成によるＰＡＡの電気化学的生成、例示的試験および生成さ
れた過酢酸レベル

【０１２６】

【表３】 ＊＝ｐＨを調整するために０〜２０ｍｌのＣＨ₃ＣＯＯＨを添加。 ＊＊＝ｐＨを調整するために３ｇ／Ｌのクエン酸を添加。

【０１２７】 過酢酸は、１２より高いｐＨを有する電解質を除いて、ＡＳＡが存在する全て
の電解質において生成した。高いｐＨにおいて、ＡＳＡは分解して、過酢酸を形
成するのではなく、おそらくサリチル酸および酢酸を形成した。

【０１２８】 過酸化水素濃度の増加は、過酢酸濃度を有意には増加しないことが見出された
。例えば、同じレベルの過酢酸は、２００と１０００ｐｐｍとの間の過酸化水素
濃度について生成した。空気に対向する場合、９９．９％の酸素の使用によって
、過酢酸濃度における差異は見出されなかった。２０〜６３℃の実験範囲におい
て、温度は過酢酸の生成に対して効果を有さないことが見出された。５と１１と
の間の出発ｐＨは、最良の結果を生じることが見出された。１１を超えるｐＨは
、ＡＳＡを急速に加水分解する原因となる。

【０１２９】 （実施例３） （アノードチャンバにおける過酢酸の生成） 図３に示すのと同様の電気分解ユニットを使用して、アノードチャンバにおけ
る過酢酸の生成の研究を行った。使用した条件は、全ての実験において陰イオン
性の膜（Ｔｏｋｕｙａｍａ Ｎｅｏｓｅｐｔａ）を使用し、陰極液が強塩基（例
えば、水酸化ナトリウム）であり、そしてアセチルドナーおよび緩衝液を、陰極
液ではなく陽極液に添加したことを除いて、表２に示されるのと同様であった。
陰イオン交換膜を使用したため、過酢酸は陽極液溶液中で生成した。

【０１３０】 表３、実験３は、ＡＳＡがアセチルドナーとして使用される場合、９３９ｐｐ
ｍの濃度での過酢酸の生成を実証する。

【０１３１】 （実施例４） （単一チャンバ槽における過酢酸の生成） ２リットルの脱イオン水に５０ｇ／ＬのＮａ₂ＨＰＯ₄および５ｇ／Ｌのアセチ
ルサリチル酸を溶解させて７．７のｐＨを有する溶液を形成することによって、
電解質を調製した。図５に示す型の電気分解ユニットを使用した（Ｅｌｔｅｃｈ
から得た５０ｃｍ²の電解槽（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ））。同じユニットを
また、実施例５〜７について使用した。カソードは、炭素でコーティングされた
金から形成されるガス拡散電極であった。ＤＳＡアノードを使用した。蠕動ポン
プを使用して、レザバから電解質をチャンバに、約１７ｍＬ／分の流速で汲み出
した。５アンペアの電流（１００ｍＡ／ｃｍ²の電流密度）および約１０ボルト
の電圧を、この槽に適用した。コンプレッサが、空気をカソードに供給した。チ
ャンバを離れる電解質を、時々、指示ストリップを用いて過酢酸について分析し
た。

【０１３２】 １０分以内に、過酢酸濃度は１０００と２０００ｐｐｍとの間となり、そして
過酸化水素濃度は、１０００と２５００ｐｐｍとの間であった。

【０１３３】 （実施例５） （単一チャンバ槽における過酢酸の生成） 実施例４の手順を、種々の異なる電解質溶液を用いて使用した（実験４〜１０
、表３を参照のこと）。膜を用いない場合、過酢酸は、単一電解質中で有意な量
で生成した。最も高い過酢酸濃度（１７００〜２３８５ｐｐｍ）は、水酸化ナト
リウムおよびアセチルサリチル酸を使用して得られた（ｐＨ５〜１１）。

【０１３４】 （実施例６） （種々のアセチルドナーを用いる過酢酸生成の速度） アセチルドナーが過酢酸を生成し得る速度を決定するために、時間研究を行っ
た。約１７ｍＬ／分の電解質流速および１００ｍＡ／ｃｍ²の電流密度での試験
のために、膜を有さない５０ｃｍ²のＥｉｔｅｃｈ電解槽または障壁（ｂａｒｒ
ｉｅｒ）を使用した。Ｎｉ上の炭素メッシュのガス拡散電極を、チタン上酸化イ
リジウム寸法安定性アノードを備えるカソードとして使用した。両方の電極をＥ
ｌｔｅｃｈ ｃｏｒｐから得た。表４は、６つのアセチルドナー（ＴＡＥＤ、α
−Ｄ−グルコース五酢酸（α−Ｄ−ＧＰＡ）、β−Ｄ−グルコース五酢酸（β−
Ｄ−ＧＰＡ）、無水酢酸、スクロース八酢酸（ＳＯＡ）およびアセチルサリチル
酸（ＡＳＡ））について使用した他の実験条件を示す。図６は、各アセチルドナ
ーについての経時的な過酢酸の生成を示す。氷酢酸を、以下のドナー、ＴＡＥＤ
、β−Ｄ−ＧＰＡおよびＡＳＡについてｐＨを調整するために使用した。クエン
酸を、ＳＯＡのｐＨを調整するために使用した。α−Ｄ−ＧＰＡについて、アセ
チルドナーのパケットを槽内に含んた。

【０１３５】 表４ Ｈ₂Ｏ₂のカソード合成によるＰＡＡの電気化学的生成、６つのアセチルドナーに
ついて使用した条件

【０１３６】

【表４】 図６から見られ得るように、アセチルサリチル酸は過酢酸を急速に生成し、約
２０分後にピークに達した。対照的に、過酢酸濃度は、α−Ｄ−ＧＰＡが使用さ
れる場合、約７分間上昇を続けた。

【０１３７】 （実施例７） （アセチルサリチル酸による過酢酸生成速度における、ｐＨの効果） アセチルサリチル酸を用いる過酢酸の生成についての効果を研究するために、
異なる出発ｐＨを用いて実験を行った。約１７ｍＬ／分の電解質流速および１０
０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度での試験のために、膜を有さない５０ｃｍ²のＥｌｔｅ
ｃｈ電解槽または障壁を使用した。Ｎｉ上の炭素メッシュのガス拡散電極を、チ
タン上酸化イリジウム寸法安定性アノードを備えるカソードとして使用した。両
方の電極をＥｌｔｅｃｈ ｃｏｒｐから得た。各々の場合において、１０ｇ／Ｌ
のＡＳＡを、電解質中のアセチルドナーとして使用し、これはまた、６ｇ／Ｌの
ＮａＯＨを含んだ。種々の量の氷酢酸を、ｐＨを最初の出発ｐＨに調整するため
に使用した。表５は、各実験についての他の実験的詳細を列挙する。図７は、過
酢酸濃度についての経時的なｐＨの影響を示す。例えば、高い初期ｐＨの使用に
ついて、ｐＨは経時的に低下した。低いｐＨの電解質は、経時的にほとんどまた
は全くｐＨの低下を示さなかった。ＡＳＡについて、最も高いレベルの過酢酸は
、ｐＨ１０〜ｐＨ１１の範囲のｐＨで生成した。しかし、ｐＨ１１より高いと、
ＡＳＡの急速な加水分解が、非常に低い過酢酸濃度を生じる。

【０１３８】 表５ 異なる出発ｐＨでのＡＳＡを用いるＨ₂Ｏ₂のカソード合成による、ＰＡＡの電気
化学的生成

【０１３９】

【表５】 本発明は、種々の構成要素および構成要素の配置、ならびに種々の工程および
工程の配置の形態をとり得る。図面は、好ましい実施形態を例示する目的のため
のみであり、本発明を限定するものとして解釈されない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明に従う滅菌溶液および消毒溶液の生成のための電気分解ユニッ
トの好ましい実施形態の概略図である。

【図２】 図２は、本発明に従う電気分解ユニットの第１の代替実施形態である。

【図３】 図３は、図１の電気分解ユニット、試薬カップ受容ウェル、および試薬カップ
を備える、滅菌システムまたは消毒システムの配管図である。

【図４】 図４は、本発明に従う電気分解ユニットの第２の代替実施形態である。

【図５】 図５は、本発明に従う電気分解ユニットの第３の代替実施形態である。

【図６】 図６は、５つの選択されたアセチル供与体についての、過酢酸濃度 対 時間
のプロットである。

【図７】 図７は、アセチルサリチル酸をアセチル供与体として使用した、種々の最初の
電解質の開始ｐＨについての、過酢酸濃度 対 時間のプロットである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３２ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３２Ｃ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 リウ， チュン−チウン アメリカ合衆国 オハイオ 44118， ク リーブランド ハイツ， イー． オーバ ールック ロード 2919 Ｆターム(参考） 4C058 AA12 AA21 BB02 BB07 JJ06 JJ07 JJ08 4D061 DA01 DB09 EA02 EB02 EB04 EB13 EB29 EB30 EB35 EB39 ED12 ED20 FA11 GC14 4K021 AA09 AC04 BA02 BA10 BB02 BC01 BC03 CA08 CA09 CA10 DB12 DB13 DB16 DB18 DB19 DB20 DB21 DB31 DB36 DB40 DC07 DC11

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品の抗菌除染の方法であって、該方法は： 酸素含有気体を電気分解ユニット（１０、２１０、３１０）のカソード（１８
   、２１８、３１８）に供給する工程；該気体中の酸素と反応させて、該カソード
   における電解質中で過酸化物種を形成する工程； 該過酸化物種を過酢酸前駆体と反応させて、過酢酸を形成する工程；および 過酢酸を含む電解質を、部位（９０、１０２、２６６、３６６）に輸送する工
   程であって、該部位において、該物品が、微生物学的に除染される、工程、 を包含する、方法（図１、および３〜５）。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、該方法は、前記部位（９０
   、１０２、２６６、３６６）から前記電解質ユニット（１０、２１０、３１０）
   に、前記電解質を再循環させ、過酢酸の濃度を上昇させる工程をさらに特徴とす
   る、方法（図１、および３〜５）。
3. 【請求項３】 請求項１および２のいずれか１項に記載の方法であって、該
   方法は、前記電解質のｐＨを約５〜９に調節する工程をさらに特徴とする、方法
   。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、該方法
   は、前記電解質に少なくとも１種の添加剤を添加する工程を包含し、該添加剤は
   、界面活性剤、腐食防止剤、緩衝化剤、およびキレート剤からなる群から選択さ
   れることをさらに特徴とする、方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法であって、該方法
   は、過酸化水素の濃度、および過酢酸の濃度の少なくとも１つについて、前記電
   解質をモニタリングする工程をさらに特徴とする、方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の方法であって、該方法は、選択した最小の
   過酸化水素の濃度または過酢酸の濃度未満である電解質に応答して、 前記電気分解ユニット（１０、２１０、３１０）（図１〜５）への電流の印加
   ； 該電解質への過酢酸前駆体の添加；および 該カソードへの酸素含有気体の供給、 の少なくとも１つを制御する工程を包含することをさらに特徴とする、方法。
7. 【請求項７】 過酢酸を含む抗菌溶液を調製するための方法であって、該方
   法は、以下： 酸素含有気体を電気分解ユニット（１０、２１０、３１０）のカソード（１８
   、２１８、３１８）に供給する工程であって、該電気分解ユニットは、アノード
   （１６、２１６、３１６）をさらに備える、工程（図１〜５）； 該カソードにおいて、該気体中の該酸素から過酸化水素、過酸化物イオン、ま
   たは過酸化物ラジカルを、電気分解的に生成する工程；ならびに 該過酸過水素、過酸化物イオン、または過酸化物ラジカルを、アセチルドナー
   と反応させ、過酢酸を形成する工程、 を包含する、方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の方法であって、過酸化水素水の電気分解を
   含む、過酸化水素または過酸化物を電気分解的に生成する工程をさらに特徴とす
   る、方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の方法であって、該方法は、以下： 前記カソード（１８、２１８、３１８）が気体拡散電極（図１〜５）であり；
   そして 該カソードが水を含む電解質と接触していることをさらに特徴とする、方法。
10. 【請求項１０】 前記電解質が電荷輸送種を含むことをさらに特徴とする、
    請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の方法であって、前記電荷輸送種は、酸
    、アルカリ金属、アルカリ土類金属のリン酸塩、炭酸塩、珪酸塩、硫酸塩、水酸
    化物、ならびにそれらの組合せからなる群から選択されることをさらに特徴とす
    る、方法。
12. 【請求項１２】 請求項７〜１１のいずれか１項に記載の方法であって、前
    記カソード（１８、２１８）は、前記ユニットをアノードチャンバ（１２、２１
    ２）とカソードチャンバ（１４、２１４）とに分離する膜（２０、２２０）によ
    って前記アノード（１６、２１６）と分離され、そして該膜は、陽イオン交換膜
    および陰イオン交換膜の１つを含むことをさらに特徴とする、方法（図１、２、
    および４）。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の方法であって、 前記膜（２０）は、陽イオン交換膜（図１および２）を含み、 前記過酸化水素、過酸化物イオン、または過酸化物ラジカルを電気分解的に生成
    する工程は、以下： 該アノードチャンバ（１２）における電解質中で水素イオンを生成する工程、
    および 該水素イオンを該カソードチャンバ（１４）に誘導する膜を隔ててｐＨの差を
    提供する工程、を包含することをさらに特徴とする、方法。
14. 【請求項１４】 前記ｐＨの差が少なくとも約０．５であることを特徴とす
    る、請求項１３に記載の方法。
15. 【請求項１５】 請求項１３および１４のいずれか１項に記載の方法であっ
    て、前記過酸化水素、過酸化物イオン、または過酸化物ラジカルをアセチルドナ
    ーと反応させる工程は、 該アセチルドナーを前記カソードチャンバ（１４）に導入する工程、を包含す
    ることをさらに特徴とする、方法（図１および２）。
16. 【請求項１６】 請求項１２に記載の方法であって、 前記膜（２２０）は、陰イオン交換膜（４）を備え、 前記過酸化水素を電気分解的に生成する工程は、以下： 前記アノードチャンバ（２１２）における電解質中で水素イオンを生成する工
    程、および 過酸化物イオンを該アノードチャンバに誘導する膜を隔ててｐＨの差を提供す
    る工程、を包含することをさらに特徴とする、方法。
17. 【請求項１７】 前記ｐＨの差が少なくとも約０．５であることをさらに特
    徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 【請求項１８】 請求項１６および１７のいずれか１項に記載の方法であっ
    て、前記過酸過水素、過酸化物イオン、または過酸化物ラジカルをアセチルドナ
    ーと反応させる工程は、 該アセチルドナーを前記アノードチャンバ（２１２）に導入する工程を包含す
    ることをさらに特徴とする、方法（図４）。
19. 【請求項１９】 請求項７〜１８のいずれか１項に記載の方法であって、 前記アセチルドナーが、アセチルサリチル酸、ＴＡＥＤ、無水酢酸、酢酸セル
    ロース、五酢酸αおよびβ−Ｄ−グルコース、六酢酸Ｄ−マンニトール、八酢酸
    スクロース、およびそれらの組合せからなる群から選択されることをさらに特徴
    とする、方法。
20. 【請求項２０】 前記アセチルドナーがアセチルサリチル酸を含むことをさ
    らに特徴とする、請求項１９に記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記酸素含有気体が空気であることをさらに特徴とする、
    請求項７〜２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 【請求項２２】 物品の抗菌除染のためのシステムであって、該システムは
    ： 電気分解ユニット（１０、２１０、３１０）であって、以下： アノード（１６、２１６、３１６）、 カソード（１８、２１８、３１８）、および 該アノードと該カソードとの間に電位を適用する電位の供給源（２４、２２
    ４、３２４） を備える、電気分解ユニット； 電解質中で過酸化物種を形成するために該カソードに酸素を供給する、酸素含
    有気体の供給源（２６、２２６、３２６）； 該過酸化物種と反応させて過酢酸を含む溶液を形成するために該電解質に過酢
    酸前駆体を供給する、過酢酸前駆体の供給源（３６、７８、８８、２５６、２５
    ８、３３６、３５３）； 除染される物品を受容するための容器（９０、１０２、２６６、３６６）；な
    らびに 該過酢酸を含有する容液を該電解質ユニットから該容器に運搬する、流体供給
    ライン（８９、１２３、２６５、３６５）、 を備える、システム（図１〜５）。
23. 【請求項２３】 請求項２２に記載のシステムであって、前記供給ラインと
    該容器とに接続された保存レザバ（７４）を備え、該保存レザバは、物品が除染
    されるまで過酢酸を含有する溶液を保存することをさらに特徴とする、システム
    。
24. 【請求項２４】 請求項２２および２３のいずれか１項に記載のシステムで
    あって、過酢酸の再生成のために、過酢酸のために使い果たされた電解質を、前
    記電気分解ユニットに戻す、リターンライン（９２、２６７、３６８）（図１お
    よび３〜５）をさらに特徴とする、システム。
25. 【請求項２５】 請求項２２〜２４のいずれか１項に記載のシステムであっ
    て、 前記電気分解ユニットが、前記カソードから前記アノードを分離する膜（２０
    、２２０）を備え、該膜は、以下： 陽イオン透過性膜（図１および２）；および 陰イオン透過性膜（図４）、のうちの１つである、 ことをさらに特徴とする、システム。