以下の説明では、図面中の同様の構成部材は、同一の参照符号を付されている。
図1は、過熱蒸気を使用して医療用または歯科用器具等を乾燥させるための装置10を示している。この装置10は、器具(図示されていない)を収容するためのチャンバ12を有する。このチャンバ12は、チャンバ12を蒸気発生手段16(図1には示されていない)に接続するための1つの入口14(または複数の入口)を有し、この入口14は、蒸気発生手段16からチャンバ12へと過熱蒸気を移動させる。装置10は、さらに、チャンバ12内に過熱蒸気を分配するために入口14に接続された分配手段18と、チャンバ12から蒸発した水分を除去するための排出手段26とを有する。この排出手段26は、図1に示されるように、出口20を有することができる(出口20は、図11に詳細に示される)。
前記チャンバ12は、図1ないし図3に示されるように、カセットであることができるが、器具を保持するために適切な他の形態のチャンバが使用されても良いことが、当業者によって理解されるであろう。図1ないし図3に示されたチャンバ12は、トレイ22と、このトレイ22を覆い、かつ封止するための蓋24とを有する。
滅菌プロセスの最後で、前記チャンバ12内の温度のいかなる残留水分も、落下し、水分は、器具に凝縮する傾向を有する。チャンバ12内の過熱蒸気を分配することによって、器具に凝縮している水分は、再蒸発されるであろう。そして、この再蒸発した水分は、前記出口20から流出することができる。
前記チャンバ12に収容される器具は、蒸発滅菌プロセスを使用して滅菌される器具、器具洗浄器を使用して洗浄される器具、器具消毒器を使用して消毒される器具、または他の湿った器具であることができる。チャンバ12は、以下で詳細に説明されるように、蒸気滅菌プロセス中も使用されることができる。同様に、このチャンバ12は、洗浄プロセス中と消毒プロセス中との少なくとも一方で使用されることができる。
前記分配手段18は、点源ディフューザのように、チャンバ12内に過熱蒸気を分配するために適した手段であることができる。図2並びに図3を参照して、この分配手段18は、複数の互いに接続された導管36に接続された複数の分配蒸気口34を有するマニホルドアセンブリ32であることができる。これら互いに接続された導管36は、マニホルド口38を介して、前記入口14に接続されている。図示されるように、この入口14は、チャンバ12内の開口40によって前記マニホルド口38に接続されている。前記出口20は、チャンバ12内の開口41によってチャンバ12に接続されている。ナット42と他の適切な接続部材との少なくとも一方が、前記入口14と前記マニホルド口38とを接続するために使用されることができる。前記マニホルドアセンブリ32は、前記トレイ22の底部に、またはチャンバ12の適切な部分に位置されることができる。
前記チャンバ12内の分配手段18を使用して過熱蒸気を分配することによって、多くの器具に対する乾燥時間が、かなり減少され得ることが注意されなければならない。例えば、カセット式滅菌器での負荷試験では、乾燥時間が、分配手段18を使用しない場合の乾燥時間と比較して、少なくとも33%減少されることが評価されている。当業者は、これら試験結果から、全乾燥時間が変化することが理解できるであろう。チャンバ12内に過熱蒸気を分配するために、分配手段18を使用することなく、チャンバ12内の完全な乾燥を行うことは、非常に難しい。なぜならば、蒸発された水分は、チャンバ12が冷却するのに従って、周辺への熱損失により再凝縮されるからである。再凝縮を防ぐために、追加熱が入口14を介してチャンバ12に加えられることができない。なぜならば、このチャンバ12は、以下で詳細に説明されるように、装填物によって与えられる可能な最大温度より低く保たれなければならないからである。さらに、カセット式滅菌器は、通常、乾燥が完了する前に再凝縮を防ぐために使用されることが可能な、カセットの周りの付加的なヒータ(例えばバンドヒータ)を備えていない。
前記複数の互いに接続された導管36は、複数の互いに接続されたチューブであることができる。これら互いに接続されたチューブは、金属、シリコン、テフロン(登録商標)または他の適切な材料で形成され得る。代わって、これら互いに接続された導管36は、図2並びに図3に示されるように、複数の互いに接続されたチャネルであっても良い。
前記マニホルドアセンブリ32は、上部マニホルドプレート44と、底部マニホルドプレート46と、上部マニホルドプレート44と底部マニホルドプレート46との間に配置された平面ガスケット48とを有することができる。図3に示されるように、前記複数の蒸気口34が、上部マニホルドプレート44の上面50に分布されている。また、これら蒸気口34は、上部マニホルドプレート44の底面54の上の複数のグルーブ52に接続されている。前記平面ガスケット48も、上部マニホルドプレート44のグルーブ52に対応する複数のグルーブ56を有する。この平面ガスケット48は、上部マニホルドプレート44の底面54の上の前記複数のグルーブ52と互いに連結されることによって前記複数の互いに接続された導管36を形成するように、上部マニホルドプレート44の底面54に接触して封止するように配置されている。これら互いに接続された導管36は、前記マニホルド口38に接続されている。
前記上部マニホルドプレート44および底部マニホルドプレート46は、高温熱可塑性プラスチックにより形成されることができる。前記平面ガスケット48は、シリコンゴムにより形成されることができる。他の適切な材料が使用されても良いことが、当業者によって理解されるであろう。
代わって、前記マニホルドアセンブリ32は、平面ガスケット48なしで、上部マニホルドプレート44と、底部マニホルドプレート46とを有することができる。複数のグルーブ52が、上部マニホルドプレート44および底部マニホルドプレート46の一方または両方に設けられることができる。これら上部マニホルドプレート44および底部マニホルドプレート46は、前記複数の互いに接続された導管36を形成するように、互いに封止されることができる。このシーリングは、これらプレートの接触面の間の超音波スポット溶接と、これらプレートの接触面の間のシーリング材料の置換との少なくとも一方によって果されることができる。
均一に湿った装填物に対して、全ての装填物が同時に乾燥状態に達するとき、最も効率的な乾燥が起こる。従って、均一に分布された装填物に対して、前記複数の蒸気口34は、好ましくはチャンバ12内に均一に分布されている。もちろん、チャンバ12は、これら蒸気口34の配置を装填物の形状に合わせることによって、チャンバ12内に必ずしも均一に分布される必要がない所定の装填物として構成されても良いことが理解されるであろう。
全体的にランダムに配置された装填物を同時に乾燥させるために、乾燥プロセス中、均一な熱出力が、過熱蒸気によってこのチャンバ全体に亘って運ばれなければならない。熱出力は、温度と過熱蒸気の質量流量との両方の関数である。過熱蒸気が前記入口14から離れて移動するのに従って、前記チャンバ12の前方部68に運ばれた蒸気は、このチャンバの後方部70に運ばれた蒸気よりも冷たいので、必然的に熱エネルギーが損失する。また、熱エネルギーは、チャンバ12の外面72によっても損失されるであろう。これら影響は、チャンバ12の前方部68に位置された蒸気口34と、チャンバ12の外面の近くに位置された蒸気口34とによって、質量流量を増加させることにより補正されることができる。質量流量は、前記複数の互いに接続された導管36のサイズを増加させることと、前記複数の蒸気口34の直径を増加させることとの少なくとも一方によって、増加されることができる。
熱エネルギーが、過熱蒸気から器具の装填物および前記チャンバ12に移動されると、この過熱蒸気自体が冷却され、飽和状態に達する。蒸気の温度が、チャンバの所定の圧力で飽和蒸気曲線より下に下がると、蒸気は、液体の水に戻るように凝縮し始める。これは非常に好ましくないことである。なぜならば、このような凝縮は、器具の装填物およびチャンバ12を再び湿らせてしまうからである。過熱蒸気が再凝縮するのを避けるために、熱出力は、チャンバの所定の圧力に対する飽和蒸気曲線より上の、チャンバの最小温度を維持するようにして分配されなければならない。これは、チャンバ12の内部空間に向かって前記複数の蒸気口34のいくつかの位置を傾け、器具の装填物に向かって残りの蒸気口34を配置することによって、果されることができる。
好ましくは、前記チャンバ内部の最も温度の低い点に位置された任意の温度センサが、このサイクルの完全な乾燥状態の至る所で得られるチャンバの最小温度を確実にするように、チャンバの温度を監視するために使用されることができる。任意の温度センサは、最終的な乾燥状態を示すように、乾燥インジケータとして使用されることもできる。器具の装填物およびチャンバ12の凝縮液が蒸発されるのに従って、少ない熱エネルギーが、必要とされる。なぜならば、水分の蒸発の潜熱を克服する必要がないからである。これは、チャンバの温度の増加を生じ、前記温度センサによって検出されることができる。任意の温度センサは、滅菌プロセス中、蒸気の温度を監視するために使用されるチャンバの温度センサでもあり得ることも、理解される。
図4ないし図8を参照して説明されるように、適切な数の導管および蒸気口の配置が考えられ得る。これら配置は例であり、本発明の実施の形態では、適切な数の蒸気口および導管の配置を有し得ることが理解されるであろう。
図4並びに図5は、図2並びに図3に示されるマニホルドアセンブリ32の上部マニホルドプレート44を示している。複数のグルーブ52が、このマニホルド全体に亘って相対的に一定の質量流量を維持するために、過熱蒸気の入口から離れて分岐するのに従って、複数のグルーブ52のサイズは、次第に小さくなる。これらグルーブ52は、哺乳類の肺の気管支のフラクタルな分岐構造と同様のフラクタルな分岐構造で配置されている。また、これら配置は、逆圧を最小にするために、蒸気のターンの鋭さを最小にするように構成されている。これらグルーブ52は、図示されるように、前記マニホルド口38に接続されている。
図6は、代わりの上部マニホルドプレート80を示しており、複数のグルーブ82が、製造が容易なように、図4に示される配置よりも幾分簡単なフラクタルな分岐構造で配置されている。これらグルーブ82は、図示されるように、前記マニホルド口38に接続されている。
図7は、複数の導管36の他の代わりの形態を示しており、複数のチューブ86が、4つの脚部88と、橋部90と、入口部92とを有するH形状で配置されている。複数の蒸気口34が、前記4つの脚部88に沿って分布されることができる。チャンバ12の前記入口14は、口94に接続された前記入口部92を介して前記橋部90に接続されることができる。この配置は、各脚部88が同じ長さであるように、対称的な蒸気の分配を与えるように設計されている。前記複数の蒸気口34は、蒸気口の位置での過熱蒸気の温度の増加を補正するために、最も遠い蒸気口34により多く流れることが可能となるように、前記複数の蒸気口が、入口に近い蒸気口34よりも大きな直径を有する入口から最も遠い蒸気口34を有するように設計されることができる。従って、チャンバ12の至る所で均一な熱出力の伝達を維持する。
図8は、さらなる他の代わりのマニホルドプレート100を示しており、複数のグルーブ102が、8つの脚部104と、橋部106と、入口部108とを有する二重H形状で配置されている。複数の蒸気口34は、前記8つの脚部104に沿って分布されることができる。チャンバ12の前記入口14は、マニホルド口38に接続された前記入口部108を介して前記橋部106に接続されることができる。この配置は、チャンバ12全体に亘って好ましい適用範囲を与えるように設計されている。上述ように、前記複数の蒸気口34の直径が、チャンバ12の至る所で均一な熱出力の分配を得るために、過熱蒸気の流れおよび温度を保つように調節されることができる。さらに、複数の導管36の複合的なH形状の配置が考えられ得ることが注意されなければならない。
図9を参照して、チャンバ12は、チャンバ12内の器具を支持し配置するための有孔乾燥ラック130を受けるように構成されることができる。例えば、器具を含む複数のパウチ132が、この有孔乾燥ラック130に置かれることによって、チャンバ12内に整然と配置されることができる。この有孔乾燥ラック130は、好ましくはアルミニウムのような金属でできており、滅菌プロセス中、素早く熱エネルギーを収容し、滅菌プロセスの後、周辺の器具に素早く熱を放出する。この有孔乾燥ラック130内の複数の孔は、乾燥中、過熱蒸気が、前記マニホルドから有孔乾燥ラック130を通って装填物に達することを可能にする。図9に示される有孔乾燥ラック130の効果は、パウチに入った装填物に支持を与え、一方、過熱蒸気が、固体ラックよりも効果的に複数の孔を通って装填物を乾燥させることを可能にする、ということである。さらに、このラックの少ない熱質量が、急速な滅菌サイクルに変換される。しかし、この有孔乾燥ラック130は一例に過ぎず、チャンバ12は、いかなる適切な乾燥ラックをも構成し得ることが理解されるであろう。さらに、単一の部分に夫々の機能を組み合わせるように、過熱蒸気分配導管またはプレートの構成が、有孔乾燥ラックに組み込まれ得ることが考慮されなければならない。これは、図12ないし図17に示される本発明の実施の形態を参照して、以下で詳細に説明される。
装置10は、独立して使用される、もしくは、本出願人の係属中のPCT出願WO00/59553に開示されるように、飽和蒸気を使用して医療用または歯科用器具等を滅菌するための蒸気滅菌システムに組み込まれることができる。この出願の内容は、参照としてここに含まれる。同様に、装置10は、当業者にとって理解可能であるように、医療用および歯科用産業で使用されるような洗浄システムおよび洗浄/殺菌システムに組み込まれることができる。例えば、洗浄システムでは、洗浄チャンバはチャンバ12であることができる。
図10は、蒸気滅菌および過熱蒸気乾燥システム140を示している。図11は、図10の蒸気滅菌および過熱蒸気乾燥システム140のブロック図である。蒸気滅菌および過熱蒸気乾燥システム140は、まず、飽和蒸気を使用して器具を滅菌することができ、次に、過熱蒸気を使用して器具を乾燥させることができる。また、この蒸気滅菌および過熱蒸気乾燥システム140は、当業者にとって理解可能であるように、調整プロセス、加圧プロセスおよび空気除去プロセスのような他のプロセスを行うこともできる。
蒸気発生手段16は、蒸気発生器142と、過熱蒸気ヒータ144とを有することができる。蒸気発生器142は、滅菌に適した飽和蒸気を発生し、本出願人の係属中のカナダ出願第2,481,635号に記載されたボイラのようなボイラであることができる。この出願の内容は、参照としてここに含まれる。水分は、水分タンク148から供給され、水分ポンプ146によって前記蒸気発生器に注入される。必要に応じて、排水管178が、このシステム140から水分を排出するために設けられることができる。
前記過熱蒸気ヒータ144は、チューブラヒータまたはカートリッジヒータのような適切なヒータであることができる。過熱蒸気の動作温度は、装填物の乾燥の必要性および温度の制限に依存していることが理解されるであろう。この過熱蒸気ヒータ144は、制御入力として使用され得る熱電対のような温度センサ150に接続されることができる。また、この過熱蒸気ヒータ144は、他の制御入力として使用され得る熱電対のような温度センサ152にも接続されることができる。
滅菌プロセスの間、飽和蒸気が、前記蒸気発生器142により発生され、第1の入口160を介してチャンバ12内に向けられる。乾燥プロセスの間、過熱蒸気は、蒸気発生器142により発生された飽和蒸気のさらなる加熱によって、過熱蒸気ヒータ144により発生される。そして、この蒸気は、第2の入口14(上述)を介して、チャンバ12内の分配手段18に注入される。方向バルブ162が、前記蒸気発生器142から前記第1の入口160へと、または前記蒸気発生器142から前記過熱蒸気ヒータ144を介して前記第2の入口14へと、蒸気を選択的に向けるように与えられることができる。この方向バルブ162は、3方向バルブであることができる。
「過熱蒸気」という用語が、水分の沸点より上の温度を有する蒸気を含む一方、図示された本発明の実施の形態では、過熱蒸気は、製造業者によって特定されるような器具の許容最大温度を超えない温度で、前記複数の蒸気口34に達するであろう。特定の材料の許容最大温度を超えることは、熱損傷を生じる可能性がある。過熱蒸気の温度の注意深い制御は、温度が滅菌の最大温度を超えて上昇しないように、チャンバ12内を大気圧に近い圧力に保つことによって果されることができる。
チャンバ内の圧力が、水の沸点を下げるように、できるだけ低いとき、最も効率的な過熱蒸気の条件が発生する。例えば、チャンバ内の圧力をできるだけ大気圧に近く保つことによって、チャンバ12内の水分を蒸発させるために必要なエネルギーが減少される。この結果、最終的には、より効率のよい過熱蒸気の使用と、より速い乾燥、または装填物に対してより安全な、低温での同等の速い乾燥となる。装置10は、チャンバ12内に真空条件を与えるように制御されることができ、従って、水のより低い沸点を与え、それ故、同じ蒸気温度に対してより早い過熱蒸気乾燥を与える。
図11に示されるように、排出手段26は、さらに、通常は閉じた排出バルブ118を有する。この排出バルブ118は、出口20に接続されており、蒸発した水分がチャンバ12から吐出されるとき、開かれる。少なくとも1つの出口と、少なくとも1つの対応する排出バルブとが、設けられることができる。例えば、図11に示されるように、2つの出口20,120と、夫々対応する排出バルブ118,122が、排出バルブ118,122の一方または両方を選択的に開くことによって、低排出率または高排出率で吐出するように設けられることができる。前記排出バルブ118,122の少なくとも一方が開かれると、対応する前記出口20,120が開かれることができる。代わって、チャンバ12が滅菌システムに挿入されるのに従って、前記出口20,120の少なくとも一方が開かれることができる。同様に、チャンバ12が滅菌システムに挿入されるのに従って、前記入口の少なくとも一方が開かれることができる。
前記排出手段26は、さらに、少なくとも1つの水分除去手段28を有することができる。前記水分除去手段28は、チャンバ12内の圧力を下げるように制御可能な真空ポンプ、または熱交換器であることができる。上述のように、チャンバ12内の圧力を下げることは、カセット内の水分の蒸発のために水の沸点を下げることである。もちろん、水分除去手段28は、真空ポンプや熱交換器に限定されず、当業者にとって理解されるような、チャンバ12から水分を除去するための適切な手段を含むことを意図していることが理解されるであろう。同様に、前記水分除去手段28は、前記出口120と排出バルブ122との間に配置されており、水分除去手段28は、出口20と排出バルブ118との間に、またはシステム140内の他の適切な位置に配置され得ることが理解されるであろう。また、少なくとも1つの水分除去手段28が、与えられても良い。チャンバ12から排出される蒸発した水分は、冷却され、複数の凝縮器176に集められることができる。
様々な付加的な、複数の温度および圧力センサ166が、蒸気発生手段16、少なくとも一方の排出バルブ118,122、および方向バルブ162を監視しかつ制御するために、上記滅菌システムで用いられることができる。これらセンサ166は、産業界の標準規格に合わせた蒸気滅菌システムで必要である。これらセンサ166の形態は、世界の異なる地域で産業界の標準規格に適するように構成されることができる。例えば、欧州の標準規格は、北米の標準企画と異なり得る。滅菌の標準規格によって必要とされる同じセンサは、加熱蒸気乾燥プロセスを制御するために使用されることができると考えられる。
装置10は、大きさを変えることができ、コンパクトなカセット式蒸気滅菌システムと大きな医療用オートクレーブやトンネル洗浄器のような、比較的大きな蒸気滅菌システムとの両方に適用されることができることが注意されなければならない。
蒸気滅菌システム140で過熱蒸気を使用して医療用または歯科用器具を乾燥させるための方法が、説明される。まず、複数の器具が、前記蒸気滅菌手段16により発生された飽和蒸気を使用して滅菌されることができる。次に、これら器具が、チャンバ12内の水分を蒸発させるために、前記蒸気発生手段16により発生された過熱蒸気を使用して乾燥されることができる。乾燥工程中と後との少なくとも一方の間、蒸発した水分は、前記排出手段26を使用して、チャンバ12から排出される。
さらに、過熱蒸気乾燥の間、過熱蒸気と加熱圧縮空気との少なくとも一方を送ることは、本方法の効率を改良する。パウチに入った、または包装された装填物に関して、パウチ内の器具の上の液体水分が蒸発すると、包装またはパウチの内部の蒸気は、装填物の温度がサイクルの終わる所に下がる前に、吐出されなければならない。さもなければ、この蒸気は、再凝縮し、装填物や紙または包装を濡らしてしまう。しかし、紙または包装は、低浸水性であり、パウチまたは包装の内部とカセットの内面との間の流れは、最小である。パウチまたは包装の内部とカセットとの間の気体の交換を高めるように、排出バルブは、カセット内で圧力の変動を生じるように、代わりに開閉されることができる。これは、パウチを萎ませ、再び膨らませることを繰り返す効果を有し、このプロセスでの紙または包装による気体の移動を促進する。しかし、カセット内の圧力を増加させることは、過熱蒸気の利用可能なエンタルピーを減少させ、水分の収容量を減少させる。
器具の乾燥中と器具の乾燥が完了した後との少なくとも一方で、チャンバ12は、前記出口20,120の少なくとも一方を介してチャンバ12から残留水分を排出するために、前記入口160を介してチャンバ12へと空気を注入することによって、空気を流れさせる(空気フラッシング)ことができる。この空気フラッシングは、装填物のサイズおよび特性、他のファクタに応じて、数分続き得る。チャンバ12は、蒸発した水分を排出させるように、例えば短い継続時間の空気パルスを導入することによって流されることができる。
空気フラッシングが行われる場合には、水分除去手段は必要ではないことが注意されなければならない。もちろん、上述の空気フラッシングを使用した水分除去および水分除去手段28を使用した水分除去が、単独で、または組み合わせて使用されても良い。
この空気フラッシング工程は、上述のように、チャンバ12内の圧力が大気圧に近く保たれる場合に特に重要である。なぜならば、このような圧力は、少なくとも一方の前記出口20,120および少なくとも一方の排出バルブ118,122が開かれたとき、チャンバ12の外部に蒸発した水分を効率的に出すのに十分な圧力でなく、チャンバ12が、乾燥サイクルの最後に開かれたり冷却されたりし得ると、チャンバ12内および装填物の上で再凝縮が生じるからである。熱気が、チャンバ12の冷却を防ぐためのフラッシングに使用されることができるが、周辺の空気も、与えられた過熱蒸気を使用することができ、チャンバの温度は、凝縮点より十分上にある。
空気フラッシング工程のための空気は、圧縮器168から供給されることができる。この圧縮器168は、蒸気発生器(図示される)によって、またはチャンバ12に注入される各導管を介して、空気を供給することができる。この圧縮器168に供給される周辺の空気は、プレフィルタ170によってフィルタにかけることができる。同様に、圧縮器から供給された空気は、フィルタ172によってフィルタにかけることができる。このフィルタ172は、空気フラッシング工程中の装填物の再汚染を避けるための微生物保持フィルタであることができる。この空気フラッシング工程は、残留蒸気を強制的に取り除くために、急速な蒸気凝縮による吸水力を生じるように、熱交換器または真空ポンプを使用して果されることができる。
滅菌の間、出口20(第1の出口)および対応する排出バルブ118は、前記滅菌工程の間に開かれることができる。第2の出口120および対応する排出バルブ122は、乾燥および空気フラッシング工程の間、開かれることができる。
前記第1の出口20に接続された排出バルブ118は、滅菌の間、チャンバ12内の圧力を正確に制御するように、前記第2の出口120に接続された排出バルブ122よりも小さな開口を有することができる。前記第2の出口120に接続された前記排出バルブ122は、乾燥および空気フラッシングの間、チャンバ12内の圧力を最も小さくし、チャンバ12から空気および蒸発した水分が良く流れるのを確実にするように、大きな開口を有することができる。もちろん、単一の排出バルブが、滅菌、乾燥および空気フラッシングの排出の必要性を満たすように使用されることができる。
カセット式オートクレーブ内の過熱蒸気乾燥は、カセット式チャンバの内部の器具の装填物に熱エネルギーを与えるように、過熱蒸気の効果的な流入に頼っている。カセット式チャンバの内部に逆圧が生じるのを防ぐために、カセット式チャンバからの蒸気の排出は、同様に効果的である必要がある。このシステムで形成される逆圧を最小にするために、特定の排出バルブ122と大きな直径の出口120とが、このシステムの蒸気の排出の流れを最大にするように使用される。出口に着脱可能に接続された排出ダクトも、このシステムの質量流量を維持するために、出口の直径に対応した、遮るもののない開口を有しなければならない。
しかし、排出ダクト内に大きな開口を加えることは、排出ダクトに漏れを生じさせる可能性があり、代わって、排出ダクトの吸引力を失い、トレイの底部から凝縮液を除去することができない可能性がある。この問題を解決するために、2つの排出バルブの使用が考えられる。一方は、正確な圧力制御のために、小さな直径の出口に接続し、他方は、過熱蒸気の乾燥のために、大きな直径の出口に接続する。この単一の入口、二重の出口の機構は、カセット内に3つの口があることを意味し、シールおよびガスケットと同様に、起こり得る漏れの点を維持し、置き換える。
このように、装置の使用に適切な2つの排出バルブへの2つの分離接続部を有する同心出口プローブ300の一実施の形態が、図18ないし図23に示される。この出口プローブ300は、入口プローブ160に近いカセットのシャシ13に装着されている。図18bに示されるように、出口プローブ300は、チャンバの熱電対350に収容され、適切な熱電対352に接続されている。
図19並びに図20に示されるように、内側プローブ302と外側プローブ304との間に形成された内側プローブ(interprobal)空間301が、チューブ305を介して第1の排出バルブ306と接続し、内側プローブ302が、チューブ307を介して第2の排出バルブ308と接続している。この内側プローブ302は、過熱蒸気乾燥状態の間、チャンバ12の蒸気を排出する有効質量の流れを可能にする大きな断面積を有する。
前記内側プローブおよび外側プローブの間に形成された内側プローブ空間301は、内側プローブの開口から、封止するように分離されている。これは、滅菌状態中、前記第1の排出バルブ306が開かれたとき、チャンバ12の底部から凝縮液を効果的に除去するように、排出ダクト310の底部の開口と第1の排出バルブ306との間に、単一の連続した経路を生じる。同時に、これは、過熱蒸気乾燥中、流れの量を促進するように、内側プローブ302を遮らない開口を与える。これら内側プローブおよび外側プローブは、排出ダクトシール312(図23)によって封止可能なように分離されている。
前記内側プローブは、前記チャンバの熱電対350を完全に囲み、カセットの挿入の間に起こり得る損傷からこの熱電対を保護する。
使用の際、図20ないし図23に示されるように、2つの蒸気経路が規定される。蒸気経路320は、滅菌状態の間、凝縮液/蒸気の排出経路である。これは、また、乾燥状態の間、前記第1の排出バルブ306を介してカセットの底部から排出される凝縮液のための経路である。蒸気経路322は、過熱蒸気乾燥状態の間、前記第2の排出バルブ308を介した蒸気排出経路である。この第2の経路322は、滅菌状態の間、閉じられ、2つの経路は、両状態の間、互いに分離されている。
このように、同心プローブ構造は、カセットから1つの口を取り除き、起こり得る漏れの点、並びにカセット内に維持される必要があるシールおよびガスケットの数を減少させる。
方向バルブ162は、器具の滅菌工程のために、前記蒸気発生器142から第1の入口160へと、蒸気を選択的に向けるように動作されることができる。同様に、方向バルブ162は、器具の乾燥のために、前記蒸気発生器142から前記過熱蒸気ヒータ144を介して第2の入口14へと、蒸気を選択的に向けるように動作されることができる。
前記過熱蒸気ヒータ144は、滅菌および乾燥プロセスの速度を速めるために、乾燥工程の前と、滅菌工程の前との少なくとも一方で、予備加熱されることができる。この予備加熱工程は、システム140の開始過程の一部として行われることができる。
上述のように、ここまで説明してきた装置、システムおよび方法は、パウチに入った/包装された器具または包装されていない(パウチに入っていない)器具の過熱蒸気乾燥に特に適している。医療用および歯科用産業で一般的に使用されている滅菌パウチは、プラスチックと紙、プラスチックのみおよび繊維滅菌包装との少なくとも1つにより形成されている。過熱蒸気乾燥は、パウチ材料が水分を保持する場合、非常に効果的である。
本発明のさらなる実施の形態が、上述のように、図12ないし図17に示されている。ここでは、分配手段18は、カセット内に配置され、可能な最も効率的な方法でチャンバ内に過熱蒸気を分配するように、デフレクタプレートに接続されて動作する有孔プレートを有する。このプレートも、器具を、即ち滅菌され乾燥される装填物を支持するために使用されることができる。
図12a並びに図12bは、入口手段204と、排出手段206とを有し、有孔プレート208を組み込んだカセット202(上部は図示しない)として示されたチャンバ200の斜視図を示している。このカセット202は、上述のように、出願人の滅菌システムで使用されるのと同様の構成である。
図13は、この実施の形態の設計の構成部材の分解斜視図を示している。カセットトレイ210は、孔214,216を有する後方壁212を有する。このトレイは、通常の設計では、前方壁218、側壁220およびフロア面222を有する。
この実施の形態の分配手段18は、前記トレイ210内に適合する蒸気デフレクタに沿って、有孔プレート208を組み込んでいる。前記孔214は、入口226および入口ナット228を有する入口手段204の部分として動作するように構成されている。前記孔216は、排出ダクト230、出口232および出口ナット234を有する排出手段206の部分として動作するように構成されている。この排出手段206は、上述のように、好ましくは同心出口プローブ300を有することができる。
図14a並びに図14bは、前記有孔プレート208をより詳細に示している。このプレート208は、後面240と、一連の複数の支持部242aと複数の開口242bとして示された前面242とを有する。前記プレート208の底部244は、この底部の長さに沿って両側に、かつこの底部244の平面から下向きに延びたフランジ246を有する。説明されるように、これらフランジは、前記プレート208と前記カセットフロア22との間の空間に生じ、この空間は、前記後方壁212から前記カセット202の前方壁218に向かって、前記プレート208の下への蒸気の流れを可能にする。このプレート208が前記カセット202内に配置されると、プレート208の前面242とカセット202の前方壁218との間に規定される空間が存在するように、このプレート208は、後方壁212と前方壁218との間に規定されるような底部222の長さより長くないことが注意されなければならない。
前記プレート208の底部244には、一連の複数の孔、即ち複数の開口248がある。また、前記後面240は、後面の一部に一連の複数の開口250を有する。これら開口は、動作中、前記排出手段206の部分として動作するようにサイズが設定され位置決めされた排出開口である。
前記有孔プレート208が前記トレイ210の後方に誤って挿入されると、このプレート208の前面のタブが、有孔プレート208がトレイ210に嵌まり込むのを防ぐように、蒸気デフレクタ224の上部後面にぶつかり、カセットの蓋290が閉じるのを防ぎ、続いて滅菌剤がカセット202に挿入されるのを防ぐことができる。さらなる実施の形態の有孔プレート/蒸気デフレクタアセンブリは、構成部材が正確な向きで挿入されるのみならず、構成部材が全く挿入されなくても、動作を防ぐことを確実にする、という高度な誤差補正特性を有することができる。
前記有孔プレート208は、好ましくは熱伝導性材料でできている。ステンレス鋼が使用され、ステンレス鋼は、カセット202での耐久性、見かけの調和性により適しているが、アルミニウムのような他の材料が使用されても良い。このような材料は、比較的速い初期ウォームアップ機能を与えるように、従って、比較的早い滅菌サイクルと装填物への良い熱伝達を与えるように、必要な熱伝導性を与える。
図15a並びに図15bは、蒸気デフレクタ224をより詳細に示している。このデフレクタ224は、装着キー溝262を含む直立後方装着面260を有する。この装着面260は、装着面260から外部に広がったデフレクタ底部264を接しており、前記デフレクタ224の前端268に向かって、一連の複数の孔、即ち複数の開口266を有する。図示されるように、これら開口266は、前記デフレクタ底部264の部分にのみあるが、開口266の他の配置も可能であることが理解されるであろう。
前記デフレクタ224と前記入口手段204との間の境界が重要である。このデフレクタ224は、代表的には、前記トレイ210の定期的なクリーニングが可能なように着脱可能であるが、入口226は、点検のためにのみ着脱されるような入口ナット228で、前記後方壁212に着脱可能に装着される。この入口226は、前記入口プローブと前記カセットトレイ210との間の位置の許容できる変化を受けるように、2次元で流れることが可能である。効果的にするために、前記蒸気デフレクタ224は、前記トレイ210のフロア222に配置されなければならないが、誤差補正の理由から(即ち、常に正確に設置されていることを確実にするために)、前記入口226にも取着されなければならない。この入口226の可能な垂直方向への移動のために、入口226の突出部227は、前記デフレクタ224に、溝を付けられた装着キー溝262に係合される。この突出部227と前記キー溝262の下側部分との両方は、入口226の適切な向きを確実にするように、D形状である。これは、適切な向きを可能にし、トレイフロア22に対してデフレクタ224を持ち上げることなく、入口226が効果的に上流に流したり下流に流したりすることを可能にする。
前記デフレクタ224も、前記底部264の側から下向きに延びた2つのフランジ270,272を有する。フランジ270は、デフレクタの底部264のほぼ全長さに延びた連続するフランジとして示されている。このフランジ270は、動作中、カセット202内に配置されたとき、デフレクタ224の排出側にあるように設計されている。また、前記フランジ272は、実際にはデフレクタの底部264の側の長さに沿って配置された一連の複数のタブ(2つのタブが図示されているが、2つに限定されない)である。これらタブ間の空間は、入ってくる蒸気のいくつかの出口となり、出口232に対向したカセットトレイ210の部分は、代表的には、冷点である。
前記フランジ270,272は、カセット202の前記前方壁218に向かって、デフレクタの下に過熱蒸気の流れを可能にするように、前記デフレクタ底部264とカセットフロア22との間に空間を生じる。前記フランジ270,272は、使用の際、前記プレート208とデフレクタ224との間を分離することによって、プレート208の上で前記フランジ246よりも高くない。蒸気デフレクタ224から有孔プレート208への放射熱は、熱伝達の顕著なメカニズムである。従って、有孔プレート208の温度は、蒸気デフレクタ224の近さに非常に敏感であり、蒸気デフレクタ224と有孔プレート208との間の最小距離が維持されなければ、このプレート208と局所的な装填物は、許容最大温度の138℃を超えて加熱されるであろう。
図16並びに図17は、前記プレート208およびデフレクタ224を有するチャンバ200内の蒸気の流れを示しており、図17は、前記チャンバ200内のパウチに入った装填物280を示している。
過熱蒸気は、前記入口226を通って前記カセット202に入り、前記フロア222に向かって下向きに、入口226と蒸気デフレクタの後方装着面260とに向けられる。そして、カセット202の前方壁218に向かって前方に、蒸気デフレクタ224とフロア22との間を流れる。前記カセット202に入る蒸気の温度は、初めは138℃よりも高く、器具の製造者および調整本体により与えられる処理の制限である138℃を超えてカセット202の容積が使用可能な部分がいかなる時間でもないように、制御される。この制限は、乾燥媒体として過熱蒸気を使用する効率に厳しい制限を課す。エンタルピーを、従って蒸気の乾燥容量を最大にするように、使用可能な容積中の蒸気の温度は、大気圧にできるだけ近く、138℃の制限を超えることなく、できるだけ高くなければならない。
蒸気の大部分は、最大温度138℃に前記有孔プレート208を加熱し、有孔プレート208とカセットフロア222との間に生じるプレナム容積を通過する。ここで、プレート208の前面242とカセット202の前方壁218との間に生じる空間を通過し、カセット202の大部分の容積に入る。これは、図16並びに図17に、1次蒸気経路を示す矢印Pによって示されている。カセット202が器具のパウチ280に密に負荷されるかどうかに応じて、過熱蒸気は、有孔プレート208の底部244の開口248を通ることができる。これは、図16並びに図17に、2次蒸気経路を示す矢印Sによって示されている。
前記有孔プレート208の熱は、連続的に加熱され、主として伝導のメカニズムによって、複数のパウチ280の紙側(下向きである)に含まれる液体の水分を蒸発する。伝導乾燥は、これらパウチの紙側を乾燥させ、装填物を加熱するために非常に効果的である。一方、過熱蒸気は、これらパウチ280に浸透する所で非常に効果的であり、装填物内の水分を蒸発し、カセット202の水分を運ぶ。そして、この結果、ほぼ飽和蒸気が、前記出口232を通ってカセット202を出る。有孔プレート208内の複数の開口248は排出孔としても機能し、カセット202と装填物280との蓋290から、カセット202のフロア222に水分が落ちることを可能にする。ここで、水分はカセット202の後部から排出でき、排出ダクト230により除去される。排出ダクト230は、クリーニングを可能にするために着脱可能である。使用の際(滅菌状態と乾燥状態との両方で)、導管が、トレイ210の底部からの凝縮液の除去を可能にするための経路を規定する。
過熱蒸気のエネルギーが、装填物280から既に分離された凝縮液を過熱して浪費するのを防ぐために、カセット202の底部22から多くの液体水分が除去される必要がある。従って、効果的な凝縮液の除去メカニズムが、過熱蒸気のエネルギーが装填物に焦点を向けることを可能にする。
a)過熱蒸気のいくつかが2次蒸気経路を通るようにし、b)凝縮された水分が装填物から排出されるように、伝導乾燥のための複数のパウチ280に接触する十分な材料を有することと、十分なサイズおよび深さの開口248を有することとの間の折り合いがある。前記有孔プレート208内の開口248のサイズは、水分の表面張力を克服するのに十分な大きさであり、前記トレイ210のフロア222に水滴が落ちることを可能にし、大きな凝縮液をできるだけ排出する十分な数および深さである必要がある。しかし、装填物280とプレート208との間の接触領域は、効率の良いエネルギー移動のために重要であり、それ故、前記複数の開口248のサイズおよびピッチは、大きすぎてはならない。千鳥状の複数の開口の形態は、孔の列よりも良い排出を与える。この場合、凝縮液が有孔プレート208に形成されると、前記プレート240の後ろに向かって転がり落ちる。複数の開口248を千鳥状にすることは、パウチ280の後ろに当たり紙を濡らす前に、前記トレイ210のフロア222に排出される水滴を増やす。
他の実施の形態では、前記有孔プレート208は、図示されるよりも小さな複数の開口248と、一端から多端へ延びた複数のグルーブとを有することができる。これは、熱量を増加し、プレート208と装填物280との間の接触領域とが、なおも装填物280から凝縮した水分を分離し除去するように、複数のチャネルを与える。
カセット202の後部は、前記排出ダクト230によって連続的に除去されるカセット202の後部への凝縮液の輸送を促進するように、前部よりも低いように、このカセット202は、代表的には6°傾いている(より傾いているほうが好ましい)。前記排出ダクト230に向かって、前記トレイフロア222の後縁を横方向に横切る凝縮液のチャネルの効果を有するカセットトレイ210のフロア222と後方壁212との間に、変化可能な半径ゲージがある。これら2つのメカニズムは、滅菌ユニットが、水平面内に水平に置かれることができることを意味している。前記凝縮液は、排出ダクト230によって出す出口232に隣接して、トレイ210のコーナに移動する。
1次蒸気経路によって示されるように、カセット202の液体水分に使用可能なエネルギーの移動する前に、入ってくる蒸気が前記出口232を通って早く出るのを防ぐために、蒸気デフレクタ224は、入ってくる過熱蒸気が、入口手段204により有孔プレート208の局所領域を過熱されるのを防ぐようことができる。そして、蒸気は、カセット202の前の1次経路Pに従い、前記蓋290に向かって、カセット202の前方壁218と前記プレート208の前面242との間の空間に向かって進行する。そして、排出手段206に向かって戻る。この流れの間、過熱蒸気は、パウチおよび器具からなる装填物280の両方と、蓋290とからの液体水分を蒸発する。
従って、装填物280の効率的な乾燥が、前記有孔プレート208からの放射熱と伝導熱との両方と、1次経路Pと2次経路Sとに沿って過熱蒸気の流れによって生じる対流とによって効果を与える。
従って、本発明に係われば、過熱蒸気並びに蒸気滅菌および過熱蒸気乾燥システムを使用して医療用および歯科用器具等を乾燥させるための装置および方法が提供されることは、明らかである。本発明は、上述の目的および効果を十分に満たすものであることが明らかである。本発明が、図示される実施の形態の組合せにより説明されてきたが、代わりの実施の形態、修正および変更が可能であることは、当業者にとって容易に理解され得る。従って、本発明の意図および範囲内で、様々な代わりの実施の形態、修正および変更を含むことが意図される。