JP2006331763A - プラズマ処理装置及びそれを用いたプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理物を連続的又はセミバッチ的に処理することが可能であるとともに、プラズマ発生用ガスの使用量を低減することが可能なプラズマ処理装置及びそれを用いた効率的なプラズマ処理方法を提供する。
【解決手段】本発明のプラズマ処理装置１０は、プラズマ発生手段１と、搬送手段２に加えて、プラズマ発生用ガスＧとして空気よりも軽量な軽量ガスをプラズマ発生手段１及びその近傍に導入することが可能なプラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段３、並びに、プラズマ発生手段１をその上部から覆蓋するように配設された、プラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段３から導入されたプラズマ発生用ガス（軽量ガス）Ｇをプラズマ発生手段１及びその近傍に集中的に貯留させることが可能なガス貯留手段４をさらに備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置及びそれを用いたプラズマ処理方法に関する。さらに詳しくは、被処理物を連続的又はセミバッチ的に処理することが可能であるとともに、プラズマ発生用ガスの使用量を低減することが可能なプラズマ処理装置及びそれを用いた効率的なプラズマ処理方法に関する。

シリンジ、ブリスターパック等の医療用器材、これらの廃棄物、食料品等の包装材料等は、使用される前に殺菌・滅菌処理をすることが必要である。このような殺菌・滅菌処理するための装置・方法として、例えば、粗面化表面を有するガス密閉チャンバーと、物品（被殺菌物）収容帯域と、バリヤー手段とからなる殺菌装置、及び負荷を、粗面化表面を有するガス密閉チャンバー内に装入する工程と、殺菌性流体をチャンバー内に導入する工程と、負荷を殺菌性流体に露呈させる工程と、チャンバー内でプラズマを発生させる工程と、プラズマを一定時間維持する工程とからなり、負荷に接触する活性種の定常濃度を増大させることができる殺菌方法が開示されている（特許文献１参照）。
特表平１１−５０５１６６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された殺菌装置及び殺菌方法は、物品（被殺菌物）を所定数だけまとめたものをその都度バッチ処理するものであって、殺菌効率の面で必ずしも十分に満足し得るものではないという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、被処理物を連続的又はセミバッチ的に処理することが可能であるとともに、プラズマ発生用ガスの使用量を低減することが可能なプラズマ処理装置及びそれを用いた効率的なプラズマ処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によれば、以下のプラズマ処理装置及びそれを用いたプラズマ処理方法が提供される。

［１］対向電極の相互間のプラズマ発生用ガスを含む雰囲気中でプラズマを発生させることが可能なプラズマ発生手段と、被処理物を前記プラズマ発生手段に搬入させること、前記プラズマ発生手段の内部を通過させること及び前記プラズマ発生手段から搬出させることがそれぞれ可能であるとともに、前記被処理物が前記プラズマ発生手段中を通過する際に、前記被処理物を前記プラズマ発生手段で発生させたプラズマによって処理することが可能な搬送手段とを備えたプラズマ処理装置であって、前記プラズマ発生用ガスとして空気よりも軽量な軽量ガスを前記プラズマ発生手段及びその近傍に導入することが可能なプラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段、並びに、前記プラズマ発生手段をその上部から覆蓋するように配設された、前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段から導入された前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）を前記プラズマ発生手段及びその近傍に集中的に貯留させることが可能なガス貯留手段をさらに備えてなることを特徴とするプラズマ処理装置。

［２］前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）がヘリウムガスである前記［１］に記載のプラズマ処理装置。

［３］前記搬送手段が、前記被処理物を前記プラズマ発生手段に搬入させることが可能な搬入部と、前記プラズマ発生手段の内部を通過させることが可能な通過部と、前記プラズマ発生手段から搬出させることが可能な搬出部とを有し、
前記プラズマ発生手段、前記ガス貯留手段及び前記搬送手段の前記通過部が、前記搬送手段の前記搬入部及び前記搬出部よりもそれぞれ上方に配設されてなるとともに、前記搬送手段が、前記被処理物を、前記搬入部の配設位置から前記通過部の配設位置まで上昇させること及び前記通過部の配設位置から前記搬出部の配設位置まで下降させることがそれぞれ可能な昇降部をさらに有する前記［１］又は［２］に記載のプラズマ処理装置。

［４］前記被処理物を、前記プラズマ発生手段で発生させたプラズマによって連続的又はセミバッチ的に処理することが可能である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のプラズマ処理装置。

［５］前記被処理物の処理が、被殺菌・滅菌物の殺菌・滅菌処理である前記［１］〜［４］のいずれかに記載のプラズマ処理装置。

［６］前記搬送手段が、前記被処理物（被殺菌・滅菌物）とともに前記プラズマ発生手段の内部を通過するとともにプラズマ処理されて前記被処理物（被殺菌・滅菌物）における前記殺菌・滅菌処理の検証が可能なバイオロジカルインディケータを取り付けるためのバイオロジカルインディケータ取り付け部を有する前記［５］に記載のプラズマ処理装置。
［７］前記プラズマ発生手段が、その内部に存在する前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）中の菌の有無の検証のためのサンプリングを可能とするサンプリングノズルを有する前記［５］又は［６］に記載のプラズマ処理装置。
［８］前記［１］〜［７］のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて、被処理物を処理することを特徴とするプラズマ処理方法。

［９］前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）に加えて、０．１〜２５％の酸素ガスを前記ガス貯留手段に導入する前記［８］に記載のプラズマ処理方法。

［１０］前記被処理物の近傍に水分を配設した後に、又は前記被処理物に水分を予め噴霧若しくは添加した後に、プラズマ処理する前記［８］又は［９］に記載のプラズマ処理方法。

［１１］前記被処理物の処理が、被殺菌・滅菌物の殺菌・滅菌処理である前記［８］〜［１０］のいずれかに記載のプラズマ処理方法。

［１２］前記搬送手段として、前記被処理物（被殺菌・滅菌物）とともに前記プラズマ発生手段の内部を通過するとともにプラズマ処理されて前記被処理物（被殺菌・滅菌物）における前記殺菌・滅菌処理の検証が可能なバイオロジカルインディケータを取り付けるためのバイオロジカルインディケータ取り付け部を有するものを用いて、前記被処理物（被殺菌・滅菌物）の前記殺菌・滅菌処理の検証をする前記［１１］に記載のプラズマ処理方法。

［１３］前記プラズマ発生手段として、その内部に存在する前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）中の菌の有無の検証のためのサンプリングが可能なサンプリングノズルを有するものを用いて、前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）中の菌の有無の検証をする前記［１１］又は［１２］に記載のプラズマ処理方法。

本発明によって、被処理物を連続的又はセミバッチ的に処理することが可能であるとともに、プラズマ発生用ガスの使用量を低減することが可能なプラズマ処理装置及びそれを用いた効率的なプラズマ処理方法が提供される。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、本発明のプラズマ処理装置における、被処理物としてシリンジ等の立体的器材を用いた場合であって、被処理物を連続的に処理することが可能な、第１の実施の形態を模式的に示す説明図である。図２は、図１に示す第１の実施の形態において電極として平板型電極を用いた場合の具体例を示す斜視図である。

図１、２に示すように、第１の実施の形態のプラズマ処理装置は、対向電極１１、１２の相互間のプラズマ発生用ガスＧを含む雰囲気中でプラズマを発生させることが可能なプラズマ発生手段１と、被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）をプラズマ発生手段１に搬入させること、プラズマ発生手段１の内部を通過させること及びプラズマ発生手段１から搬出させることがそれぞれ可能であるとともに、被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）がプラズマ発生手段１中を通過する際に、被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）をプラズマ発生手段１で発生させたプラズマによって処理することが可能な搬送手段２とを備えたプラズマ処理装置１０であって、プラズマ発生用ガスＧとして空気よりも軽量な軽量ガスをプラズマ発生手段１及びその近傍に導入することが可能なプラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段３、並びに、プラズマ発生手段１をその上部から覆蓋するように配設された、プラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段３から導入されたプラズマ発生用ガス（軽量ガス）Ｇをプラズマ発生手段１及びその近傍に集中的に貯留させることが可能なガス貯留手段４をさらに備えてなることを特徴とする。

また、搬送手段２は、被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）をプラズマ発生手段１に搬入させることが可能な搬入部２１と、プラズマ発生手段１の内部を通過させることが可能な通過部２２と、プラズマ発生手段１から搬出させることが可能な搬出部２３とを有し、プラズマ発生手段１、ガス貯留手段４及び搬送手段２の通過部２２が、搬送手段２の搬入部２１及び搬出部２３よりもそれぞれ上方に配設されてなるとともに、搬送手段２が、被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）を、搬入部２１の配設位置から通過部２２の配設位置まで上昇させること及び通過部２２の配設位置から搬出部２３の配設位置まで下降させることがそれぞれ可能な昇降部２４をさらに有することが好ましい。

第１の実施の形態においては、搬送手段２の搬入部２１、通過部２２及び搬出部２３として、ベルトがローラーによって回転するベルトコンベヤーが用いられている。この場合、図２に示すように、コンベヤーベルトにはプラズマが被処理物に均一に照射されるようにメッシュ状のもの（メッシュベルト２９）を用いることが好ましい。このメッシュベルト２９には絶縁材質を用いるが、導電性の材質を用い、アースを取り、電極１１とメッシュベルト２９との間、及び電極１２とメッシュベルト２９との間で放電を行わせてもよい。また、メッシュベルト２９の代わりにコロを用いたコンベヤーシステムとし、コロを電極として電極１１、１２間で放電を起こすように構成したものであってもよい。さらに、コロにアースを取り、コロと電極１１又は電極１２との間で放電を起こすように構成したものであってもよい。通過部２２においては、複数本のローラー、ベルト、被処理物置き台（ストッパー）等を用い、搬入部２１から受け取った被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）を上昇させるとともに、搬出部２３に向けて下降させて、昇降部２４を形成するように構成している。昇降部２４としては、例えば、被処理物を保持するためのストッパー２５を取り付けたベルトコンベアのように構成したものを挙げることができる。

本実施の形態において用いられる被処理物Ｓとしては、医療用器材、食料品用包装シート等を挙げることができる。中でも高温処理を適用することができないものに対して特に有効である。具体的には、ブリスターパック、ブリスターパック用シート、シリンジ、シリンジ用ガスケット、バイアル用ゴム栓、注射針、ガーゼ、不織布等の医療用器材；食料品用包装シート；半導体ウエハー；液晶ガラス基板；セラミックス基板等を挙げることができる。また、抗体医薬やたんぱく質製剤を注入したプレフィルドシリンジ、あるいはプレフィルドシリンジを封入したブリスターパック等の殺菌・滅菌にも用いることができる。なお、被処理物Ｓの形状としては、第１の実施の形態におけるシリンジ等の立体的器材Ｓ１、後述する第２〜第３の実施の形態における長尺シートＳ２、短尺シートＳ３等のいずれの形状のものであってもよい。

本実施の形態において用いられるプラズマ発生用ガス（軽量ガス）Ｇとしては、空気よりも軽量であり、励起電圧が低いガスであれば特に制限はないが、例えば、希ガス（ヘリウム、アルゴン、ネオン等）、窒素ガス、酸素ガス、水素、空気（大気）、塩素ガス、アンモニアガス、ＳＦ６、ＣＦ系ガス等を挙げることができる。中でも、最も励起電圧が低く、放電が起こり易いことから、ヘリウムガスであることが好ましい。また、過酸化水素、過酢酸、エタノール、メタノール、水等の液体を噴霧したり、蒸発させて霧状にしたものを加えてもよく、被処理物（被殺菌・滅菌物）の近傍に水分を配設してもよい。このように構成することによって、ＯＨラジカル等を生成させ、殺菌・滅菌用途や半導体ウエハー、ガラス上の有機物除去、表面改質等の処理に用いることができる。また、上述のガス及び液体は単独で又は他のガスや液体と組み合わせた混合物として用いてもよい。また、プラズマ発生用ガス（軽量ガス）に加えて、０．１〜２５％の酸素ガスをガス貯留手段に導入してもよい。このように構成することによって、酸素を活性化させ、酸素ラジカル、オゾンガスを生成させ、殺菌・滅菌用途や半導体ウエハー、ガラス上の有機物除去、表面改質等の処理に用いることができる。なお、ヘリウムガス等はガス貯留手段から僅かに漏洩することがあるため、定期的にプラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段から補充することが好ましい。

本実施の形態に用いられるプラズマ発生手段としては特に制限はなく、汎用されているものを適宜用いることができる。例えば、図２に示すように、誘電体からなる基板１３内に電極１１、１２が埋設されているものを挙げることができる。ここで、基板１３を構成する誘電体材料としては特に制限はないが、例えば、セラミックスを挙げることができる。中でも、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、シリカ、ムライト、スピネル、コージェライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、チタン−バリウム系酸化物、バリウム−チタン−亜鉛系酸化物等が好ましい。基板１３は、いわゆるグリーンシート積層法によって作製することができる。

また、電極の材質についても特に制限はなく、所定の導電性を有する材料であればよい。具体的には、タングステン、モリブデン、マンガン、チタン、クロム、ジルコニウム、ニッケル、銀、鉄、銅、白金、パラジウム、又はこれらの合金を挙げることができる。また、電極の形状は、平板、線状、同軸円筒状等のいずれであってもよい。平面的パターンは、活性種の種類、寿命、生成量に合わせて適宜選択することができる。例えば、電極の平面的パターンを櫛歯状としたり、網目状としてもよい。

上述のプラズマ発生用ガス（軽量ガス）Ｇは、プラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段３からガス貯留手段４に導入されるが、プラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段３としては特に制限はないが、例えば、市販のガスボンベからレギュレーターを介して減圧した軽量ガスをさらに流量計により流量を制御した構成のものを好適例として挙げることができる。

また、ガス貯留手段４としては、プラズマ発生用ガス（軽量ガス）Ｇをプラズマ発生手段１及びその近傍に集中的に貯留させることが可能なものであれば特に制限はないが、例えば、ステンレス、ガラス、セラミックス等の無機材料、あるいはアクリル、ポリプロピレン等の樹脂材質の箱形状で上端が密閉された構成のものを好適例として挙げることができる。

図３は、本発明のプラズマ処理装置における、被処理物として長尺シートを用いた場合であって、被処理物を連続的に処理することが可能な、第２の実施の形態を模式的に示す説明図である。図４は、図３に示す第２の実施の形態において電極として平板型電極を用いた場合の具体例を示す斜視図である。

図３、４に示すように、第２の実施の形態のプラズマ処理装置は、被処理物Ｓとして長尺シートＳ２を用いた場合であるが、この場合は、メッシュベルト（図２参照）に乗せず、長尺シートＳ２自体をベルトに見たてて搬送することができる。すなわち、ローラー２６に巻き付けた処理前の長尺シートＳ２のロールを、複数本のローラーを用い、搬送手段２の搬入部２１から通過部２２に向けて被処理物Ｓ（長尺シートＳ２）を上昇させるとともに、搬出部２３に向けて下降させて、昇降部２４を形成するように構成している。また、搬出部２３においてはローラー２７に処理後の長尺シートＳ２を巻き付けてロール形状に巻き取っている。

図５は、本発明のプラズマ処理装置における、被処理物として短尺シートを用いた場合であって、被処理物を連続的に処理することが可能な、第３の実施の形態を模式的に示す説明図である。図６は、図５に示す第３の実施の形態において電極として平板型電極を用いた場合の具体例を示す斜視図であり、図７は、図５に示す第３の実施の形態において電極として線状型電極及び平板型電極を用いた場合の具体例を示す斜視図である。

図５〜７に示すように、第３の実施の形態のプラズマ処理装置は、被処理物Ｓとして短尺シートＳ３を用いた場合であり、基本的な構成は、上述の第１の実施の形態と同様であるが、短尺シートＳ３が、搬送手段２の搬入部２１、通過部２２及び搬出部２３（特に昇降部２４）から逸脱しないように、ガイドローラー２８が配設されている点が異なっている。

図８（ａ）は、本発明のプラズマ処理装置における、被処理物としてシリンジ等の立体的器材を用い、電極として平行平板型電極を用いた場合であって、被処理物をセミバッチ的に処理することが可能な、第４の実施の形態を模式的に示す説明図であり、被処理物を搬入部で通過部の真下まで移動する状態を示し、図８（ｂ）は、被処理物を通過部の真下から昇降部によって通過部まで移動する状態を示し、図８（ｃ）は、被処理物を通過部（プラズマ発生手段）で処理する状態を示し、図８（ｄ）は、被処理物を通過部から昇降部によって通過部の真下まで移動する状態を示し、図８（ｅ）は、通過部の真下から搬出部で搬出する状態を示す。図９は、図８に示す第４の実施の形態の一の具体例を示す斜視図であり、図１０は、図８に示す第４の実施の形態の他の具体例を示す斜視図である。

図８〜１０に示すように、第４の実施の形態のプラズマ処理装置は、対向電極１１、１２の相互間のプラズマ発生用ガスＧを含む雰囲気中でプラズマを発生させることが可能なプラズマ発生手段１と、被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）をプラズマ発生手段１に搬入させること、プラズマ発生手段１の内部を通過させること及びプラズマ発生手段１から搬出させることがそれぞれ可能であるとともに、被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）がプラズマ発生手段１中を通過する際に、被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）をプラズマ発生手段１で発生させたプラズマによって処理することが可能な搬送手段２とを備えたプラズマ処理装置１０であって、プラズマ発生用ガスＧとして空気よりも軽量な軽量ガスをプラズマ発生手段１及びその近傍に導入することが可能なプラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段３、並びに、プラズマ発生手段１をその上部から覆蓋するように配設された、プラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段３から導入されたプラズマ発生用ガス（軽量ガス）Ｇをプラズマ発生手段１及びその近傍に集中的に貯留させることが可能なガス貯留手段４をさらに備えてなることを特徴とする。

また、搬送手段２は、図８（ａ）に示すように、被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）を後述する通過部２２（図８（ｃ）参照）の真下まで移動させてプラズマ発生手段１に搬入させることが可能な搬入部２１と、図８（ｃ）に示すように、プラズマ発生手段１の内部を通過させて、プラズマ発生手段１で発生したプラズマによって被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）を処理させることが可能な通過部２２と、図８（ｅ）に示すように、プラズマ発生手段１（通過部２２（図８（ｃ）参照））の真下から搬出させることが可能な搬出部２３とを有し、プラズマ発生手段１、ガス貯留手段４及び搬送手段２の通過部２２が、搬送手段２の搬入部２１及び搬出部２３よりもそれぞれ上方に配設されてなるとともに、図８（ｂ）、（ｄ）に示すように、搬送手段２が、被処理物Ｓ（シリンジ等の立体的器材Ｓ１）を、搬入部２１の配設位置（通過部２２の真下の位置）から通過部２２の配設位置まで上昇させること及び通過部２２の配設位置から搬出部２３の配設位置（通過部２２の真下の位置）まで下降させることがそれぞれ可能な昇降部２４をさらに有することが好ましい。

第４の実施の形態においては、搬送手段２の搬入部２１、及び搬出部２３として、例えば、ベルトがローラーによって回転するベルトコンベヤー方式のものを挙げることができる。また、通過部２２は昇降部２４の一部（昇降部２４のうちプラズマ発生手段１の内部に位置する部分）を利用して構成することができる。また、昇降部２４は、例えば、油圧、電動等を用いたリフトによって昇降させることができる。

図１１（ａ）は、本発明のプラズマ処理装置における、被処理物としてシリンジ等の立体的器材を用い、電極として同軸円筒型電極を用いた場合であって、被処理物をセミバッチ的に処理することが可能な、第５の実施の形態を模式的に示す説明図であり、被処理物を搬入部によって通過部の真下まで移動する状態を示し、図１１（ｂ）は、被処理物を通過部の真下から昇降部によって通過部まで移動する状態を示し、図１１（ｃ）は、被処理物を通過部（プラズマ発生手段）で処理する状態を示し、図１１（ｄ）は、被処理物を通過部から昇降部によって通過部の真下まで移動する状態を示し、図１１（ｅ）は、通過部の真下から搬出部によって搬出する状態を示す。図１２は、図１１に示す第５の実施の形態の一具体例を示す斜視図である。

第５の実施の形態は、電極として同軸円筒型電極を用いたこと以外は第４の実施の形態の場合と基本的な構成は同様である。第４の実施の形態の場合は電極として平行平板型電極を用いている。このような構成の具体例としては、例えば、ガス貯留手段４として、上端が封鎖された石英、アクリル、ガラス、セラミックス等からなる管状体を用い、この管状体の外壁に、一方の電極として、ステンレス、アルミニウム、銅等からなる薄板を同軸円筒形状に巻き付け、他方の電極として、同軸円筒形状の一方の電極の中心軸に沿って、ステンレスの線状体を配置して、これらの電極間に電圧を印加して放電を起こし、プラズマを発生させることを挙げることができる。

本発明のプラズマ処理装置は、被処理物を、プラズマ発生手段で発生させたプラズマによって連続的又はセミバッチ的に処理することが可能であり、処理効率を向上させることができる。

また、本発明のプラズマ処理装置は、殺菌・滅菌処理、有機物除去処理、表面改質処理、エッチング、イオン注入等の各種処理に用いることができる。

また、本発明のプラズマ処理装置は、後に詳述するように、搬送手段２（例えば、通過部２２）が、被処理物（被殺菌・滅菌物）Ｓとともにプラズマ発生手段１の内部を通過するとともにプラズマ処理されて被処理物（被殺菌・滅菌物）Ｓにおける殺菌・滅菌処理の検証が可能なバイオロジカルインディケータＢ（図１３（ａ）、（ｂ）参照）を取り付けるためのバイオロジカルインディケータ取り付け部２９ａを有するものであることが好ましい。

さらに、本発明のプラズマ処理装置は、後に詳述するように、プラズマ発生手段１が、その内部に存在するプラズマ発生用ガス（軽量ガス）Ｇ中の菌の有無の検証のためのサンプリングを可能とするサンプリングノズル１４を有するものであることが好ましい。

バイオロジカルインディケータ取り付け部２９ａとしては、図１３（ａ）に示すように、クリップ形状を有しバイオロジカルインディケータＢを挟持する構成のものであってもよく、図１３（ｂ）に示すように、メッシュ状の箱型の形状を有しバイオロジカルインディケータＢを収納する構成のものであってもよい。このように、バイオロジカルインディケータ取り付け部２９ａは、例えば、搬送手段２の通過部２２（例えば、メッシュベルト２９）の所定箇所に配設されて（図１、５参照）、その中に挟持、収納されたバイオロジカルインディケータＢが被処理物と同様にプラズマに曝露されるように構成されている。

本発明のプラズマ処理方法は、上述のプラズマ処理装置を用いて、被処理物を処理することを特徴とする。すなわち、プラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段から導入されたプラズマ発生用ガス（軽量ガス）を貯留することが可能なガス貯留手段を用いて、プラズマ発生用ガス（軽量ガス）をプラズマ発生手段及びその近傍に集中的に貯留させた状態で被処理物を処理することができる。このためプラズマ発生用ガス（軽量ガス）の使用量を節約することが可能で効率的なプラズマ処理を実現することができる。

本発明のプラズマ処理方法においては、プラズマ発生用ガス（軽量ガス）に加えて、好ましくは０．１〜２５％、さらに好ましくは１〜１０％の酸素ガスをガス貯留手段に導入することが好ましい。このように構成することによって、酸素を活性化させ、酸素ラジカル、オゾンガスを生成させ、殺菌・滅菌用途や半導体ウエハー、ガラス上の有機物除去、表面改質等の処理に用いることができる。また、被処理物の近傍に水分を配設した後に、又は被処理物に水分を予め噴霧若しくは添加した後に、プラズマ処理することが好ましい。このように構成することによって、ＯＨラジカル等を生成させ、殺菌・滅菌用途や半導体ウエハー、ガラス上の有機物除去、表面改質等の処理に用いることができる。

また、本発明のプラズマ処理方法においては、被処理物の処理は、被殺菌・滅菌物の殺菌・滅菌処理であることが好ましい。このような殺菌・滅菌効果の検証のために、後に詳述するバイオロジカルインディケータを被処理物（被殺菌・滅菌物）とともに処理装置内を移動させ、処理装置から出た時点でこれを回収して、殺菌・滅菌の程度を評価できるように、例えば、搬送手段の通過部にバイオロジカルインディケータの取り付け部を設けることによって、被処理物（被殺菌・滅菌物）の殺菌・滅菌処理の検証をすることが好ましい。さらに、プラズマ処理室内のプラズマ発生用ガス（軽量ガス）をサンプリングして、そのプラズマ発生用ガス（軽量ガス）中の菌の有無を菌等の生物が細胞内に保有しているＡＴＰ（アデノシン三リン酸）を試薬により検出することで、プラズマ処理による殺菌・滅菌効果の検証に使用できるように、プラズマ発生手段にサンプリングノズルを設けることによって、軽量ガス中の菌の有無の検証をすることも好ましい。

以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
５０ｍｍ×９０ｍｍの平板電極４枚を用い、上面２枚、下面２枚をそれぞれ対向配置し、電極間隔を５〜１５ｍｍとし、その間に８０ｍｍ×８０ｍｍのポリプロピレンシートを設置して表面の殺菌・滅菌を行った。この時、４枚の電極は１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×５０ｍｍのステンレス製で上端が密閉された容器で覆い、これをリアクターとした。プラズマ発生器としてＳＩサイリスタパルス電源（ピーク電圧：１〜２０ｋＶ、周波数：０．１〜５ｋＨｚ）を用いた。消費電力は２０〜４００Ｗで行った。ヘリウム（約１０００ｍＬ）、酸素（約１００ｍＬ）を混合させ、リアクター内に充填させた。殺菌・滅菌効果の評価は、枯草菌（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ（ＡＴＣＣ＃７９５３））のバイオロジカルインディケータ（米国Ｒａｖｅｎ社製、以下「ＢＩ」と略すことがある）を用いて行った。１×１０⁶個の菌が付着したセルロース製の担体がグラシン紙（グラシン紙：１ｍｍ平方当り、２００個程度のメッシュがあり、外部からの菌の進入と内部の胞子の飛散を阻止し、気流の流入は容易な構造）に包埋されている。試験紙型のＢＩをポリプロピレンシート上に所定の枚数貼り付け、殺菌・滅菌処理後に１次包装（グラシン紙）から無菌状態で担体を取り出し、培養を行った。培養にはＡｃｕｍｅｄｉａ製ＴＳＢ（Ｔｒｙｐｔｉｃ Ｓｏｙ Ｂｒｏｔｈ．）培地とｐＨインジケータ（Ｂｒｏｍｏｃｒｅｓｏｌ Ｐｕｒｐｕｌｅ）がガラス試験管に入れてある培養液を用い、殺菌・滅菌処理を施した試験紙型ＢＩの担体を無菌状態を保持したまま試験管に入れて５８〜６０℃で７日間培養を行い、培養液の色の変化で殺菌・滅菌の有無を確認した。培養液の色の変化は無く、殺菌・滅菌ができていることが分かった。殺菌・滅菌不良であれば、培養液が紫色から黄色に変化する。プラズマ放電の結果、１分間の放電により殺菌・滅菌が可能であった。さらにエネルギーを印加することにより短時間に殺菌・滅菌が可能である。この時のガスの漏洩は１％程度であった。

本発明のプラズマ処理装置及びそれを用いたプラズマ処理方法は、殺菌・滅菌処理、有機物除去処理、表面改質処理等の各種処理を必要とする各種産業分野、例えば、医療用器材、食料品用包装シート、半導体ウエハー等を製造したり、取り扱う分野で有効に利用される。

本発明のプラズマ処理装置における、被処理物としてシリンジ等の立体的器材を用いた場合であって、被処理物を連続的に処理することが可能な、第１の実施の形態を模式的に示す説明図である。 図１に示す第１の実施の形態において電極として平板型電極を用いた場合の具体例を示す斜視図である。 本発明のプラズマ処理装置における、被処理物として長尺シートを用いた場合であって、被処理物を連続的に処理することが可能な、第２の実施の形態を模式的に示す説明図である。 図３に示す第２の実施の形態において電極として平板型電極を用いた場合の一具体例を示す斜視図である。 本発明のプラズマ処理装置における、被処理物として短尺シートを用いた場合であって、被処理物を連続的に処理することが可能な、第３の実施の形態を模式的に示す説明図である。 図５に示す第３の実施の形態において電極として平板型電極を用いた場合の一具体例を示す斜視図である。 図５に示す第３の実施の形態において電極として線状型電極及び平板型電極を用いた場合の具体例を示す斜視図である。 図８（ａ）は、本発明のプラズマ処理装置における、被処理物としてシリンジ等の立体的器材を用い、電極として平行平板型電極を用いた場合であって、被処理物をセミバッチ的に処理することが可能な、第４の実施の形態を模式的に示す説明図であり、被処理物を搬入部で通過部の真下まで移動する状態を示し、図８（ｂ）は、被処理物を通過部の真下から昇降部によって通過部まで移動する状態を示し、図８（ｃ）は、被処理物を通過部（プラズマ発生手段）で処理する状態を示し、図８（ｄ）は、被処理物を通過部から昇降部によって通過部の真下まで移動する状態を示し、図８（ｅ）は、通過部の真下から搬出部で搬出する状態を示す。 図８に示す第４の実施の形態の一の具体例を示す斜視図である。 図８に示す第４の実施の形態の他の具体例を示す斜視図である。 図１１（ａ）は、本発明のプラズマ処理装置における、被処理物としてシリンジ等の立体的器材を用い、電極として同軸円筒型電極を用いた場合であって、被処理物をセミバッチ的に処理することが可能な、第５の実施の形態を模式的に示す説明図であり、被処理物を搬入部によって通過部の真下まで移動する状態を示し、図１１（ｂ）は、被処理物を通過部の真下から昇降部によって通過部まで移動する状態を示し、図１１（ｃ）は、被処理物を通過部（プラズマ発生手段）で処理する状態を示し、図１１（ｄ）は、被処理物を通過部から昇降部によって通過部の真下まで移動する状態を示し、図１１（ｅ）は、通過部の真下から搬出部によって搬出する状態を示す。 図１１に示す第５の実施の形態の一具体例を示す斜視図である。 図１３（ａ）は、本発明のプラズマ処理装置に用いられるバイオロジカルインディケータ取り付け部の一例を模式的に示す説明図であり、図１３（ｂ）は、バイオロジカルインディケータ取り付け部の他の例を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１…プラズマ発生手段、２…搬送手段、３…プラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段、４…ガス貯留手段、１０…プラズマ処理装置、１１…対向電極、１２…対向電極、１３…基板、１４…サンプリングノズル、２１…搬入部、２２…通過部、２３…搬出部、２４…昇降部、２５…ストッパー、２６…ローラー、２７…ローラー、２８…ガイドローラー、２９…メッシュベルト、２９ａ…バイオロジカルインディケータ取り付け部、Ｂ…バイオロジカルインディケータ、Ｇ…プラズマ発生用ガス（軽量ガス）、Ｓ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）…被処理物。

Claims (13)

1. 対向電極の相互間のプラズマ発生用ガスを含む雰囲気中でプラズマを発生させることが可能なプラズマ発生手段と、被処理物を前記プラズマ発生手段に搬入させること、前記プラズマ発生手段の内部を通過させること及び前記プラズマ発生手段から搬出させることがそれぞれ可能であるとともに、前記被処理物が前記プラズマ発生手段中を通過する際に、前記被処理物を前記プラズマ発生手段で発生させたプラズマによって処理することが可能な搬送手段とを備えたプラズマ処理装置であって、
   前記プラズマ発生用ガスとして空気よりも軽量な軽量ガスを前記プラズマ発生手段及びその近傍に導入することが可能なプラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段、並びに、
   前記プラズマ発生手段をその上部から覆蓋するように配設された、前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）導入手段から導入された前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）を前記プラズマ発生手段及びその近傍に集中的に貯留させることが可能なガス貯留手段をさらに備えてなることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）がヘリウムガスである請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記搬送手段が、前記被処理物を前記プラズマ発生手段に搬入させることが可能な搬入部と、前記プラズマ発生手段の内部を通過させることが可能な通過部と、前記プラズマ発生手段から搬出させることが可能な搬出部とを有し、
   前記プラズマ発生手段、前記ガス貯留手段及び前記搬送手段の前記通過部が、前記搬送手段の前記搬入部及び前記搬出部よりもそれぞれ上方に配設されてなるとともに、前記搬送手段が、前記被処理物を、前記搬入部の配設位置から前記通過部の配設位置まで上昇させること及び前記通過部の配設位置から前記搬出部の配設位置まで下降させることがそれぞれ可能な昇降部をさらに有する請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記被処理物を、前記プラズマ発生手段で発生させたプラズマによって連続的又はセミバッチ的に処理することが可能である請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
5. 前記被処理物の処理が、被殺菌・滅菌物の殺菌・滅菌処理である請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
6. 前記搬送手段が、前記被処理物（被殺菌・滅菌物）とともに前記プラズマ発生手段の内部を通過するとともにプラズマ処理されて前記被処理物（被殺菌・滅菌物）における前記殺菌・滅菌処理の検証が可能なバイオロジカルインディケータを取り付けるためのバイオロジカルインディケータ取り付け部を有する請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記プラズマ発生手段が、その内部に存在する前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）中の菌の有無の検証のためのサンプリングを可能とするサンプリングノズルを有する請求項５又は６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて、被処理物を処理することを特徴とするプラズマ処理方法。
9. 前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）に加えて、０．１〜２５％の酸素ガスを前記ガス貯留手段に導入する請求項８に記載のプラズマ処理方法。
10. 前記被処理物の近傍に水分を配設した後に、又は前記被処理物に水分を予め噴霧若しくは添加した後に、プラズマ処理する請求項８又は９に記載のプラズマ処理方法。
11. 前記被処理物の処理が、被殺菌・滅菌物の殺菌・滅菌処理である請求項８〜１０のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
12. 前記搬送手段として、前記被処理物（被殺菌・滅菌物）とともに前記プラズマ発生手段の内部を通過するとともにプラズマ処理されて前記被処理物（被殺菌・滅菌物）における前記殺菌・滅菌処理の検証が可能なバイオロジカルインディケータを取り付けるためのバイオロジカルインディケータ取り付け部を有するものを用いて、前記被処理物（被殺菌・滅菌物）の前記殺菌・滅菌処理の検証をする請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
13. 前記プラズマ発生手段として、その内部に存在する前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）中の菌の有無の検証のためのサンプリングが可能なサンプリングノズルを有するものを用いて、前記プラズマ発生用ガス（軽量ガス）中の菌の有無の検証をする請求項１１又は１２に記載のプラズマ処理方法。

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