JP3444856B2 - 共振液体噴射洗浄装置 - Google Patents
共振液体噴射洗浄装置Info
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Description
体、ゲル、オイル、脂質、および微生物を取り除くため
に、振動する加圧液体のジェットを利用して水洗、汚れ
落とし、および洗浄を行う方法およびその装置に関する
ものである。
浄は、従来多くの発明の課題であった。人や動物の体や
皮膚の洗浄に関する物体洗浄は、特に別の物体あるいは
他人に伝染する可能性がある病原菌を減らす目的のため
に医療、外科、および食品取扱に関する世界では非常に
興味深いことである。たとえば、一過性の大腸菌(E.co
li)、サルモネラ菌、および内在性のブドウ球菌のよう
な病原菌を取り除くことにより、そのようなバクテリア
の伝染を極力最小限にとどめることができる。一過性の
微生物は、通常皮膚の表面上で検出されるものであり、
かつ生肉を取り扱ったときに予め汚染された表面から移
され、種々の洗浄方法によって通常すぐに洗い流される
ものである。皮膚の毛穴やしわおよび組織内に入り込ん
で存在する内在性の微生物は、通常すぐに取り去ること
はできない。ブドウ球菌は、成人の30%以上に検出さ
れる(Miller et al. “A Field Study Evaluating the
Effectivness of Different hand Soaps and Sanitize
rs、”Dairy、Food and Environmental Sanitation、Vo
l.14、No.3、March 1994)。ファーストフード店では特
に、そのようなまれな病原菌を見過ごす傾向がある。と
いうのは、膨大な量の食品が取り扱われて一般大衆に提
供され、また食品を取り扱う者に要求される十分な訓練
および衛生学教育が不足しているからである。一方、ハ
ンバーガーの肉の中で新しい大腸菌が急激に増加するよ
うなことは非常にまれなことであるにもかかわらず、そ
の菌が原因と考えられる死亡率が高いことは非常に重要
なことである。そんなに公表されてはいないが、さらに
重要なこととして、環太平洋諸国におけるB型肝炎が原
因である死亡者の大多数は、人の衛生状態および清潔さ
が社会習慣の一部となっていない人々による食品の取扱
によって移って汚染された寿司および生肉の摂取による
ものである。
った人々の危機に瀕した手当において、病原菌や外傷の
まわりで病原となりうる非病原菌を手術に先立って傷口
から排除することにより、敗血症、感染症、および疾病
の発生率を最小限にすることができる。20世紀になる
まで、戦死者の大多数は、公衆衛生の欠如および感染症
(しばしば危険でない外傷によるものを含む)によるも
のであり、ベトナム戦争中でさえ、負傷者の死亡率が5
0〜100%であることは珍しいことではなかった。
のものおよび抗菌性のものの両方)による皮膚の従来の
ごしごし洗いは、通常辺境に住む人々によって用いられ
ているように、短時間で適度な効果が得られるものであ
る。一般に、約50%の除去がなされる。人々の不断の
努力および技術による外科用スクラブ(ただし、5〜1
5分間行う)は、一過性の微生物の90〜91%を取り
除くことができるが、内在性の微生物はわずかしか取り
除くことができない。常習的なごしごし洗いがもつ主な
問題は、“手の洗剤皮膚炎”症候群、赤み、炎症、およ
び表皮損失であり、これらのものは、化学薬品が皮膚上
で強制的にこすられる場合、すり傷や化学薬品に対する
強まった敏感さと関連づけられるものである。コストお
よび有効性についての今日の問題、特に管理された健康
管理で、手洗いに費やされた時間が主なコスト要因とな
る。15分のスクラブが短い処置の前でさえも要求され
る場合、これは与えられた日数で処理することのできる
処理数を制限してしまうことになる。
適切な表面活性剤、合成洗剤、石鹸、および抗菌性化学
薬品を使用して病原菌除去の効果を高められることがで
きることは従来周知のことである。加圧ジェット流に掃
引動作を備えることによって、広い範囲の洗浄が可能と
なり、表面上に衝突する加圧液体ジェットの角度は、物
体および微塵が付着する表面からそれらを押し流すため
に表面上に増加された力を与えるのに変更することがで
きる。
技術分野では教示されていることであり、そこでの微塵
に対して作用する液体流の周期的力は、微塵を取りのけ
るのを助けるものである。経口洗浄器は、歯から疾病を
取り除くのを助ける水の振動ジェット使用の良い例であ
る。しかしながら、振動式洗浄器の主たる欠点は、液体
の高圧軸線方向パルスがバクテリアや病原菌を歯肉の下
にさらに押し込んでしまい、血液循環内に直接バクテリ
アを導入することによって伝染を積極的に増進してしま
うことである。
の皮膚の外科前洗浄に適用されており、また特に重要な
効果は、バスカー(Bhaskar)氏らによる手および前腕
の周期的ハイドロジェット洗浄装置(米国特許第 3,75
7,806 号明細書)、およびデッカー(Decker)氏らによ
る「“A Rapid Method for the Presurgical Cleansing
of Hands、”Obstetrica and Gynecology、Vol.51、N
o.1、January、1978」に教示されており、それらには人
の手および前腕部の適用範囲に与えるような方法で周辺
かつ前後方向に配置された複数のノズルは、人の表皮の
動的応答と共振する周波数、約20〜25Hzで振動する
周期的噴射を備えており、それにより皮膚が共振的に振
動してブドウ球菌のような内在性の病原菌および入り込
んだオイル、グリース、および汚い/固形微塵をなくす
ような方法で皮膚の毛穴、***部、および割れ目が交互
に膨張および収縮するようになっている。高圧(50〜
80psi)水ジェットが、所望の抗菌性化学薬品と一緒
に洗い流したいものに吹きかけられる。装置が皮膚の共
振周波数以上の周波数(85Hz)で運転されたとして
も、その装置は、10分間の外科的スクラブより90秒
のバクテリア除去に匹敵する性能を有することをバスカ
ー氏らは示している。しかしながら、経口洗浄器と同程
度ではないとはいえ、軸線方向パルスによってバクテリ
アを埋め込んでしまうという体に害のある影響が起こっ
てしまう。
る傷の洗浄および創傷清拭(“TheEffect of Pulsating
Water Jet Lavage on Experimental Contaminated Wou
nds、”J. Oral Surgery、Vol.29、March、1971)に記
述されており、それにはラットテストでの手術後の感染
における重要な減少が観察されている。
(Stouffer)およびバウアーは、同様の共振効果が歯肉
組織の共振周波数で高圧を掃引することによって人の歯
肉組織上に得ることができることを教示している。また
実質的な角度(約90度まで)を越えて噴射を掃引する
ことによって、それらの装置は、より広い範囲に適用範
囲を設けることができて、それにより洗浄を果たすのに
要求された時間を減らしている。ジェット放出ボディよ
りむしろ流体ジェットを振動させる流体オシレータを使
用することによって、コストおよび信頼できない機械的
運動部材の必要性を排除している。
米国特許第 3,699,984 号明細書、同第 3,918,987 号明
細書、同第 4,219,367 号明細書、同第 4,402,331 号明
細書、同第 4,817,651 号明細書、同第 4,925,495 号明
細書、および同第 5,193,563 号明細書に例示かつ記載
されたような一般に市販されている手洗い装置では、そ
のような利点は取られていない。これら装置の代表的な
ものは、クリスプ(Crisp)氏らの手および前腕洗浄装
置の発明であり、その装置は、スプレーノズルを有する
回転胴の複雑な機械的構成を示すものであり、十分な適
用範囲に対して与えるべき水の回転定常ジェットは備え
るが、皮膚の共振効果を励起させるような方法を備える
ものではない。上記刊行物に開示された装置のすべて
は、湿気の多い環境では危険を伴う電源を必要とし、ポ
ンプおよび回転しながらジェット流を放出するボディを
含む無数の機械的運動部材を動作させる必要がある。こ
れら装置の機械的複雑さはコスト高を招き、そのような
装置は、非常に少ない利益率で経営するファーストフー
ド店では魅力のないものとなっている。一方、これら装
置のコストは医療用においてはその使用をやめさせる理
由とはなっていないが、その大きさ、複雑さ、騒音、お
よび疑わしい信頼性が手術室での使用を魅力のないもの
としている。
るいは機械的運動部材を使用しない掃引ジェットは、代
表的なストウファー氏らの掃引ジェット経口洗浄器装
置、およびブレイ氏の風防洗浄機のスプレーノズル(米
国特許第 4,463,904 号明細書)から周知である。しか
しながら、流体オシレータの技術分野では、異なる特性
を有しかつ他のものより洗浄するのにより適したものが
ある。共振ジェットを同時に備えるストウファー氏らお
よびブレイ氏のオシレータは、ジェットスプレーの両端
で比較的長いドエルを有するように作動することによ
り、扇状スプレーの中央部で効果が小さくなってしま
う。歯肉のマッサージおよび洗浄においてこのことは不
利益にはならないが、皮膚の広範囲の洗浄においては適
切な適用範囲を確保するために手および前腕の繰り返し
の動きおよび向きかえ大きく制御される必要がある。適
切な位置繰り返し精度の不足は、最適な結果をより少な
いものとし、そのような装置の使用における適切な訓練
の要求が一定の管理の必要性およびわずかに信頼できな
いものとしている。流体オシレータでの均一なスプレー
適用範囲は、バウアー(米国特許第 4,231,519 号明細
書および米国再発行特許第33,159 号明細書)による技
術に教示されている。確かにバウアーは、スプレー角お
よびスプレーの均一性を調整する技術については教示し
ている。共振ジェットの周波数、および液滴分散特性が
装置の全体サイズおよび液体の供給圧力によって調整さ
れている。装置を大きくすることによって周波数を減ら
しかつ供給圧力の平方根(流体速度と線形)として増加
する。
めの手段】したがって、上記の事項、および他の理由に
かんがみて、本発明を完全に述べることにより、本発明
は明らかになる。本発明の目的は、バクテリア、微生
物、および病原菌の付随した除去を伴う汚れ落とし、洗
浄、あるいは洗浄の改善された手段を、すべてのタイプ
の食品取扱および手術前の処置としての装置を手ごろで
かつ費用効率の高いものとし、それにより広範囲におよ
ぶ使用を許容するコストで電気、電子、および機械的手
段の何れも使用しないで提供することである。
ために電気を使用することなく、すべての操作動力に対
して既存の水道管の通常圧力を単に用いて前述の洗浄を
達成することである。
サイクル90秒以下)で、自動的に湿潤、石鹸洗い、お
よびすすぎのできる改善された方法および装置を提供す
ることである。
き表面の動力学と共振する洗浄のための周期的流体流れ
を備えるる改善された手段を備えることであり、その手
段は上記表面に対してある傾斜角度で向けられ、表面上
に振動を与える流体オシレータであり、流体オシレータ
の横方向への掃引運動は、物質除去の洗い流し/すすぎ
効果を高めかつ物質やバクテリアを皮膚下の組織内にさ
らに埋め込んでしまうという問題を防止している。
小限の動く機械的部材で操作され、それにより装置自身
の全体洗浄工程が最小限の維持費で運転できるようにす
ることである。種々の流体、水、石鹸、消毒薬などのタ
イミング、割り当て、およびバルブの開閉は、流体工学
的に達成することができ、実際的考慮の問題として、こ
れらの機能はまた、高い信頼性を有し低コストなスプー
ルおよび左右に動くバルブあるいは圧力操作バルブを備
えることができるものである。電気の本来有している危
険のために電気を使用せずに、非常に低い電源、タイマ
ーおよび使用合致記録装置のようなバッテリー駆動電気
製品が安全性、信頼性、およびコストの点で弱められる
ことなく流体流路の外側に使用されることができる。
トランの常設設置から住居や臨時の場所のシンクトップ
上で使用できる持ち運び可能な装置におよぶ多数の利用
形態を備えることである。さらに、異なるアレイ(aray
s)で互いに使用される要素は食品の洗いなどの他の衛
生対象において使用することができる。
を準備することによって利用できるものではない、水道
管の圧力あるいは適切な水圧を有する場所で汚れ落と
し、洗浄、および洗浄の手段を備えることである。
明の以下の詳細な説明を読んで十分に本発明を理解でき
るようにすることである。
ームした基本的事項を与えるため、以下の説明、記述、
および描写的図面を提供している。これらの記述は本発
明の特定の項目に費やされているが、種々の変形が存在
しかつ本明細書を読んだ当業者にそのことは明確に理解
できるということに留意しなければならない。
る誤解を最小限にするために、“汚れ落とし”あるいは
表面上に付着した微塵、バクテリア、病原菌および/ま
たは微生物の全体数を実質的に減らす“微生物の洗い流
し”という用語を明確にしてほしい。当業者は、完全な
無菌がたいていの場合達成できないことを認識してい
る。ほとんどの場合、周囲のバクテリアおよび菌の個体
数は、特定の環境に対して受け入れられるレベルに減少
させるなら“洗い流される”。
たとえば血管を有していない層を表現する一般に用いら
れた用語として“表皮”という用語を定義している。
とのない”流体取扱あるいは制御手段の特別な記述とし
て“流体の(fluidic)”という用語を定義したい。
菌という用語を互換的に使っている。これらの用語間に
は容認された共通点があるが、我々は致死的あるいは疾
病伝達効果に関する時には病原菌、もちろん病原菌の中
のバクテリアが関係しているものであることを暗示する
ことを望む。胞子およびカビを含むフロラは、微生物と
いう用語に関するものに含まれており、洗浄すべき表面
上あるいは表面近くに見ることができる顕微鏡でしか見
えない生物を示すのに選んで用いたものである。
いは液体物質あるいはそれらの組み合わせに言及するこ
とができるものであり、脂質、オイル、およびグリー
ス、小さいサイズのものとしては液滴、塵、粉、および
有機あるいは無機の汚れなどのようなものである。
形態の以下の詳細な説明を当業者が読めば、本発明の方
法および装置が明らかなものになる。以下の説明は主に
人肢の“手および前腕”の洗浄に関するものであるが、
本発明は好ましい実施形態に制限されるものではなく、
何れの表皮部位にでも適用することができるものであ
る。また、当初計画された外科用のものに限定されるも
のでもない。さらに我々は、人の表皮部分に限定される
ことを望むものではなく、種々の生物、あるいは魚;鶏
肉;哺乳動物;野菜;食料品などを含む非生物の、皮膚
あるいは表面の洗浄が本発明で可能となることを望むも
のである。さらにまた我々は、表皮層に限定されること
を望むものではなく、また共振振動特性を有するしなや
かな多孔性表面あるいは非多孔性表面が本発明を使用す
る洗浄から得られることを望むものである。そのような
表面の例としては、革、椅子張り材料、プラスチック、
およびゴムである。我々は、しなやかな表面を持つもの
だけに制限されることなく、剛性を有するあるいは堅固
な表面および対象物に対して本発明の装置を使って洗浄
されることを望むものである。
効果的にするような方法で予め定められた方法で洗浄す
るべき皮膚の選択された領域に向けられている液体を与
える複数の横方向に振動する噴射を備えている。好まし
い実施の形態において、複数の異なる液体が洗浄サイク
ルの期間中、順次にかけられる。きれいな温かい水がま
ずはじめにかけられることにより、皮膚表面を濡らし、
表面の大きな物質を取り除き、皮膚を濡らして柔らかく
し、よりすばやく取り去ることができる程度に粘性を減
らしかつ流動性にするため脂質、オイルおよび/または
グリースを温めている。第2の液体は水性の抗菌性ソー
プあるいは滅菌作用を有する溶液とすることができ、こ
れら溶液による表面活性剤の作用が前記オイル、脂質、
およびグリースを取り除き、およびこれら溶液による掃
引作用あるいは周期的作用が表面および毛穴としわの両
方から微生物を分離している。第3の液体は普通の水あ
るいは水と皮膚軟化剤の水溶液とすることができ、皮膚
をすすぎ洗いして、微生物、微塵、脂質などや汚れた石
鹸あるいは滅菌作用を有する溶液を洗い流す。皮膚軟化
剤の含有物質には、皮膚を荒れさせることのないものあ
るいは外科用手袋などをつけやすいようにするものが使
用される。
いてまた、バクテリアおよび他の汚染物質をさらに減ら
すことのできるアルコールなどのような他の溶液を適用
することができることを認識している。洗浄機構と特に
関連しない選択的機器が、進行中の工程の本質として使
用者に刺激を与える。それはたとえば、湿潤サイクル、
洗浄サイクル、すすぎサイクル、および手が工程の終わ
りで外に引き出すことができる時に信号を送る最終段階
で信号を送る信号表示装置である。好ましい装置におい
て、これら信号表示装置は電気的/電子的要素を特に有
しないという我々の要求を維持しつつ、励起された水に
よって色の付いたボールを回転させる“まばたきする
目”タイプのものとすることができる。装置に取り付け
ることのできる他の機器は、装置の使用に関する、装置
を使用する人物の名前あるいは本人を識別する名前、使
用した日付けおよび時間、使用回数、および消耗品の残
量などのような統計的データを記録することができるも
のである。これらのものは電気を必要不可欠とするもの
であるが、非常に低い電圧の電池で機器を駆動できるも
のである。
示す洗浄装置の一実施形態の概念図である。図1におい
て、肢(手および前腕)1は、空間8内に開口部7を介
して挿入されている。空間8内には、マニホールド2を
経由して流体源に接続された掃引ジェット流体オシレー
タ3,4が配置されている。マニホールド2内の加圧さ
れた液体は、好ましくないはね返りをできる限り少なく
するため人の体から遠ざかる角度に向けられた複数のオ
シレータ3と、指の爪の間をきれいにするために上方向
に向けられたオシレータ4とを介して噴出される。液体
5の振動スプレーは、挿入された手肢1に作用して手肢
1を洗浄している。噴霧領域を増やして快いマッサージ
効果を高めることができるように、手肢1は軸方向にわ
ずかに前後移動させることができ、かつ指は曲げたり伸
ばしたりすることができるようになっている。ドレン6
は、空間8の最下点に設けられた大きいオリフィスによ
り集められ、下水管あるいは他の適切な排水装置(図1
および図2には示していない)に流される。つぎに図2
において、横方向に掃引するオシレーティングジェット
は、扇状に配置された複数のスプレー5を備え、皮膚を
マッサージすると当時に皮膚の共鳴振動を引き起こさせ
るものである。成人の皮膚を共振させ、これによって皮
膚についている病原菌の洗浄処理を高めることのできる
振動の好ましい周波数は、20〜80Hzである。
いは好適には約90〜180度の弧を描くよう回動自在
にマニホールド2に取り付けられている。図9に示す好
ましい実施形態において、一本のマニホールド2を示
す。オシレータ3は、マニホールド2に回動自在に取り
付けられており、それによりオシレータ3を所定の円弧
上で所望の方向に向けることができるようになってい
る。マニホールド2は、矢印で示す横方向に前後に移動
できるようにカムロッドのように機能するものであり、
カム102を介して水モータ100によって動力が供給
されるものである。スプリング104は、マニホールド
2が元の位置に復帰するのを補助するものである。スト
ップ106は、マニホールド2が横方向に移動する場合
に、オシレータ3が円弧状に回動するように機能するも
のである。オシレータ3に付加されたこの機械的動作に
より、微生物、微塵などをさらに取り除くために、流れ
が脈打ちとなるように直接補助するものである。
としては、Bray装置(本明細書の参考としてその一部が
含まれた米国特許第 4,463,904 号明細書)の一例であ
る図3に示す流体ウィンドシールド洗浄スプレーノズル
が代表的なものである。オシレータ11は、ジェット1
3を形成するために液体を加速する絞りノズル12を備
えている。内壁14周辺での圧力降下によって、ジェッ
ト13の側方で渦を巻いて流れるいくつかの小さい攪乱
あるいは乱流の不特定な発生によりジェット13が一方
あるいは他方に引き寄せられる。ジェットはつぎに、周
知のコアンダ効果によって一側壁に引き寄せられる。一
度ジェットが一側あるいは他側に曲げられると、流れは
選択的にフィードバック通路15内に供給され、フィー
ドバック通路のイナータンスに従って所定時間で通路を
通過する。流体要素がノズル12からフィードバック通
路16の入口までの距離を通過するのに要する時間を含
む前記所定時間は、振動周期の1/2である。流体がジ
ェットを反対側に曲げるコントロールノズル17でジェ
ットと相互作用して、振動サイクルの2回目の半周期が
始まる。ジェットは、フィードバック通路の入口下流の
壁18によって曲げられ、かつ出口ノズルあるいは出口
オリフィスの方向に向けられるとともに、同時にオシレ
ータの内部が液体で満たされるようになっていて、望ま
しくないスパッタリングの原因となる空気の侵入を許さ
ないようにするものである。これら従来のフィードバッ
クタイプのオシレータは、不均一なスプレーパターンを
有する傾向があり、そのスプレーパターンにおいてジェ
ットは極端に変更する傾向がある。これらの装置の周波
数は、全体寸法を変えかつフィードバック通路の長さお
よび横断面積を変えることによって変更することができ
る。これらオシレータの一つの一般的ノズルの幅寸法
は、0.057インチとなるようにBrayによって与えら
れ、60psiの圧力で数百ヘルツの振動周波数になる。
1/10に周波数を減らすことは、寸法を10倍に増や
すことが要求され、1/2インチを越えてしまうために
受け入れられない。これは、6〜8インチの扱いにくい
全体サイズが引き起こす非常に大量の流量消費のために
受け入れられないのである。サイズは、フィードバック
通路の長さを著しく増加させることによって減らすこと
ができるが、主フィードバック時間が音の速さによって
支配されるので、振動時間一定で長さがかなり増加し、
受け入れられないぐらい長いものとなる。
rのオシレータ(米国特許第 4,231,519 号明細書および
米国再発行特許第 33,159 号明細書)であり、これら二
つの文献が本明細書に参考としてそっくりそのまま組み
込まれている。図4には、一般的フィードバックタイプ
の装置の欠点を克服するために著しくより可撓性を有す
るものを示している。オシレータ21は従来のオシレー
タにはないノズル22を備ており、このノズルは、出口
オリフィス23から遠ざかるように180゜向けられて
いる。流体ジェット24が形成されてオシレータキャビ
ティ25の端部に衝突し、逆方向通路26を通過するよ
うに流れ方向を上向きに変えられる。流れの向きが変え
られることによって、流れはオシレータキャビティ25
の長さの二倍の距離を通過しなければならない。したが
って、従来のオシレータと同じ長さの装置でも通過時間
が二倍となるので、同様の寸法の装置により低い周波数
を与えることができる。さらに、ターニングチャンバ2
7は、流体コンプライアンスを形成する。流体コンプラ
イアンスは、音響伝播時間より著しく長くできる長いL
−C時定数を作り出すために通路のイナータンスと相互
作用することを調整することができる。出口オリフィス
にブロッキングピン28を導入することによって、回復
圧力(出口ジェット速度)は増加することができ、かつ
扇角が減少しても、結果として生じる一対のジェットは
オーバーラップしてきわめて均一なパターンを作り出
す。好ましい実施形態において、ノズルの幅は0.06
5インチ、深さは0.10インチ、全体長さは約1イン
チである。オシレータキャビティ25の相対的長さおよ
び供給圧力により、20〜80Hzの周波数が達成でき
る。図5は好ましい実施形態における周波数、供給圧力
とオシレータノズル幅との関係を示すものである。特に
重要なことは、皮膚・組織の低い共振周波数が達成され
るという事実であり、かつ大きさ(流量消費の増加に対
するコスト)がほんのわずかだけ増加することによっ
て、より低い周波数が達成することができるか、あるい
は同じ周波数がより高い圧力で達成することができるこ
とは明らかであるという事実である。
形態の斜視図であり、たとえば、食品を取り扱う作業者
などが必要とするものである。
グ30は、壁に取り付けられるように設計された手洗い
装置10の外側の形を形成している。ハウジング30
は、手頃な材料から製作されることができ、好適にはポ
リ塩化ビニール、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポ
リエチレン、および類似の樹脂のような合成重合体樹脂
から成形される。ハウジング30の正面パネル32は、
手、手首、および前腕部を受け入れることのできる大き
さおよび寸法の二つの開口部34,36を有している。
開口部34,36はそれぞれ、洗浄室38,40への入
口である。開口部34,36は、水供給ライン(図6に
は図示していない)に接続された流体膨張式カフ35,
37で縁取られている。手が洗浄室38,40内に開口
部34,36を介して挿入されると、洗浄サイクルが開
始され、カフ35,37は挿入された手との間に緩いシ
ールを形成するように水で膨張される。これにより、装
置10の外に洗浄液が飛び散るのを防止している。カフ
35,37は、洗浄サイクルの終わりでしぼみ、これに
より手および前腕をカフに接触させることなく抜き出す
ことができてカフからの汚染を防止できる。洗浄室3
8,40には、複数の流体オシレータスプレーが一直線
に設けられており、各オシレータ3,4は、洗浄室3
8,40内のオシレーティングジェットスプレーを、開
口部34,36を介して洗浄室38,40に挿入された
手、手首、および前腕の各表皮表面に対してある傾斜角
度で向けている。図1および図2に示すように、洗浄室
38,40は、サイズおよび形状においてだいたい適合
されているが、洗浄のために個々の挿入された人間の
手、前腕などを囲んで収容するものである。当業者は、
チャンバ38,40が、被洗浄物品を洗浄するために取
り囲んで収容する大きさや形状を変更することができる
ことを認識できる。被洗浄物品としては、たとえば人間
構造の他の部分や上記した胴および他の肢;鶏肉;装
置;他の動物および物品を含む。コンパートメント4
2,44は、後述するようなオシレータ3,4に水およ
び洗浄溶液を供給したりするための回路を収容してい
る。図7は、図6の7−7矢視線横断面図であり、配置
された複数のスプレーオシレータ3,4を示すのに拡大
したものである。フロントパネル50は、内部洗浄回路
42,44を見せるために図6において開いた状態とな
っており、コンポーネントは、装置10の作動時に水あ
るいは洗浄溶液をチャンバに供給するものである。
内の一般的洗浄回路を示す略図である。水供給ライン5
2,54はそれぞれ、予め定められた一定温度で水流を
出力できるように温水と冷水を混合する温度制御ミキシ
ングフローバルブ56に温水および冷水を供給してい
る。有利には、バルブ56を通過した水の温度は、約4
0℃〜50℃の範囲内が良い。
のものであり、たとえば本明細書に参考として組み入れ
られた米国特許第 5,341,987 号明細書に記載されてい
る。予め定められた温度になった水は、30〜70psi
の有利な水ライン圧力で導管ライン60の作用を介して
各洗浄機チャンバ38,40内のオシレータ3,4内に
バルブで調整されて導かれる。導管60内に導かれた水
は、メインバルブ58で制御される。図8の好ましい実
施形態において、予め定められかつ計られた量の水がバ
ルブ58から主制御スターティングバルブ64を通過す
る水を運ぶ第2回路62を通ってチャンバ38,40に
送出される。スタートバルブ64の一瞬の動作は、洗浄
/水洗サイクルを開始するメインウォーターバルブ58
のパイロットに水を入れてしまうことになる。メインバ
ルブ58からの水の第2の流れは、カフ35,37を膨
らますために導管63を通過する。メインウォーターバ
ルブ58が開くと、水は直ちに導管60を介してチャン
バ38,40に送られてウェットダウンサイクル(予め
設定された時間)を開始し、ついでメインバルブ58か
ら放出された水(ほんの一部)は固定オリフィス流量制
御バルブ66から導管68を通ってシリンジポンプ70
に導かれる。シリンジポンプ70は、容器72から石鹸
溶液の充填を受けて、予め設定された時間の間導管60
を介してチャンバ38,40に石鹸を送るポンプ70サ
イクルを開始する。
混合液の送出は、導管78内のコントロールバルブ7
4,76によって制御されている。メインウォーターバ
ルブ58はまた、タイマコントロール82を介してタイ
ムサイクルを開始する。このタイマコントロール82
は、固定フローコントロール84を介し、かつ最終すす
ぎの前に、あるいはアルコールや別の最終洗浄溶液のよ
うな他の溶液がチャンバ38,40にポンプ送りされる
前に、予め定められた遅延時間を生じるシリンダ86内
に水を案内するものである。これはサイクルの最後数秒
間起こる。図8の好ましい回路に示すように、第2導水
管88は、導管60から分かれ、バルブ90によって制
御されている。時間遅延機構92(シリンダ94および
固定オリフィスフローコントロール96)によりバルブ
90は、容器98からの最終すすぎ溶液を受け取るため
シリンジポンプ97に水の一部を供給するものであり、
溶液を水と混合して時間制御の間導管60内に混合物を
再び再挿入している。
さらなる設定時間の間続けられる。この設定時間は、タ
イマコントロール82によりシリンダ94が洗浄サイク
ルを完了するためにウォーターバルブ90にプランジャ
を作動させる時の完全サイクルを停止するものである。
ンバルブ58を通って流れ続ける。その後スタートバル
ブ64が再び作動されるまでメインバルブ58は閉止さ
れかつ閉じられたままである。メインバルブ58が開い
ている時間というのは、流量制御バルブの設定およびシ
リンダ86が吐出するのに要する時間によるのである。
石鹸ポンプ70は、メインバルブ58が閉止されるとき
再充填される。つづいて操作中、操作開始バルブ64
は、水が固定オリフィスフローコントロールバルブを介
してウォータータイマアキュームレータ68の下側チャ
ンバおよびメインウォーターバルブ58のシフトパイロ
ットに流入させている。
を開始すると開放され、かつメインウォーターバルブ5
8はまず始めに洗浄水洗チャンバ38,40およびウォ
ータータイマに水を送る。図8の水圧回路は、電気部品
あるいは長い配管の必要性を不要にした簡単な構成であ
る。それにより、コンパクトでかつ製造が簡単である。
もちろん、当業者は、必要であれば付加的機能を備えた
より複雑な機構を採用することができることを認識する
であろう。たとえば、電子的制御装置において、タイマ
モジュールはソレノイドによってメインバルブ58を作
動させる信号に接続することができ、それによってチャ
ンバ38,40内のオシレータ3,4に水を送る。この
タイマモジュールは、石鹸シリンジポンプ70に排出信
号を送ることができるものである。排出後、引き続いて
流れる水はすすぎ段階に入り、つづいてすすぎが完了す
ればタイマモジュールはメインバルブ58を閉じる信号
を送る。また回路は、わずかに不利益ではあるが非可動
流体部材を用いて特別な流れを実施することができる。
10に適用することができたサイクルおよび洗浄流体を
表すものであることがわかるであろう。たとえば、米国
特許第 4,925,495 号明細書に記載された流体および洗
浄サイクルは、図8の形態を変更して使用できるもので
ある。米国特許第 4,925,495 号明細書は、参考として
本明細書に組み込まれている。
構成部品間の電気的配線を示すものではない。しかしな
がら、囲い30内に、たとえば約1〜1.5ボルトを備
える従来周知のニッケル−カドミウム電池あるいはリチ
ウム電池のような長寿命電池である電源を密閉するよう
にシールすることがある。印刷回路板に取り付けられか
つ電源によって駆動されるものは、論理配列のような特
定用途向け集積回路(ASIC)あるいはセンサーからの信
号を処理したりたとえば視覚表示器のような信号装置を
起動させるようにプログラムされたマイクロプロセッサ
とすることができる。視覚表示器としては、たとえば発
光ダイオード(LED)やアルファベット数字式読み出し
を与える液晶ディスプレイ(LCD)がある。ASICからの
電気信号によって制御されたLCD装置は周知のものであ
り、たとえば米国特許第 4,804,953 号明細書、同第 5,
227,899 号明細書、および同第 5,227,901 号明細書に
記載されたものであっても良い。ASICは制御装置であ
り、かつもしそれがより特定的なマイクロプロセッサで
ある場合には、それはASICの制御機能を操作するための
適切な中央演算処理装置(CPU)を備えている。ASIC
は、タイミング機能、メモリ記憶、視覚および聴覚表示
器を備えかつプリンタにデータを出力する制御機能の役
目をするデジタル集積回路とすることができる。オプシ
ョンのランダムアクセスメモリ(RAM)および/または
プログラムされた読みとり専用メモリ(PROM)装置がAS
ICに接続される。これら記憶装置は、操作数の経歴およ
びそれによってなされたことが互いにそれらを分析する
ために、たとえば使用のデータと時間とを維持されるこ
とができるようにASICと結合されている。RAMおよび/
またはPROM装置は、磁気バブル記憶装置、ヒステリシス
記憶装置、あるいは周知の記憶装置とすることができ
る。囲い30内の電気部品の密閉シーリングは、たとえ
ばポリイミド樹脂あるいはパリレン樹脂のような耐水性
樹脂で囲い30内の組み立てられた回路全体を覆うこと
によって保護することができるものである。
在行われている洗浄サイクルの段階を液晶ディスプレイ
(LCD)によって表示するようにプログラムすることが
できる。
ては、各個人(洗浄サイクルを開始するのに本発明の装
置内に挿入されたバーコード表示によって識別される)
による使用時間と使用日付とを記録する手段への接続で
ある。
線発光装置110は、図7に示す各チャンバ38,40
内の密閉するようにシールされたユニット内に取り付け
られている。発光装置110の反対側には、発光装置1
10からの光を受光するように赤外線検出器112が設
けられている。発光装置110および検出器112は、
閉回路の一部となっており、挿入された肢によって赤外
線が妨げられると洗浄サイクルを作動させる。マイクロ
プロセッサと回路とを接続することによって、記録およ
び経過記録は、洗浄サイクルの完了および装置10を使
ったことのある人物の識別を記録するために保持するこ
とができる。ソレノイドは、メインバルブ58を操作す
るために回路内に挿入される。
については、参考として本明細書に組み入れられてい
る。
および洗浄のための好ましい形態に基づいて上述されて
いるが、当業者は、本発明の範囲はもっと広いものであ
ることを認識している。
ための方法および工程を示しかつ述べるものであり、本
発明の範囲を制限するものではない。
いて選ばれる。選ばれた手は、寒天の板(表面および裏
面)上に押しつけられるとともに、この時の力が記録お
よび制御される。この力は3〜5ポンドである。つぎに
対象となる選ばれた手は、外科用のスクラブキット(ブ
ラシ)を使って手で洗われる。この手洗いは、すべての
手に対して120秒間同じように行われる。水温は40
℃に設定されかつ圧力は適切に調整され記憶されてい
る。工程は、調査員によって実施された60秒間の手洗
いに続く20秒間のすすぎで始まる。手洗い手順は、4
0秒間のすすぎで完了する。手は、ヘアードライヤを使
って温風乾燥される。つづいてバクテリア採取が前述し
たように行われる。
用いる流体洗浄に利用される。選ばれた洗われていない
方の手は、寒天の板(表面および裏面)上に押しつけら
れてバクテリアの採取が行われるとともに、この時の力
が記録および制御される。この力は3〜5ポンドであ
る。これは、従来の洗浄でバクテリアの数を測定するの
と同じものである。流体による手洗い機は、40℃に調
節された水を備えている。流体洗いは、すべての対象と
なる手に対して60秒間同じように行われる。この工程
は、最初の水すすぎ20秒、洗剤主成分として4%クロ
ルヘキシジングルコン酸塩溶液40mlが注入して使用さ
れる自動化洗浄30秒からなる。自動化洗浄はそれに続
く10秒のすすぎで完了する。その後、手は、ヘアード
ライヤからの温風で乾燥される。そして、バクテリア採
取が前述したように行われる。
過性の微生物を取り除いたり破壊しかつ内在するフロラ
を減らすことを意図されたものである。この状態は、手
との接触によって適切なプレートに成長媒体を接種し
て、つぎにその結果培養されたコロニー形成を数えるこ
とによってわかる。一過性の微生物および内在するフロ
ラの存在が適切な洗浄剤および強力な手洗いの組み合わ
せによって著しく減らすことができるものであることに
は幅広く認識されている。この試験の目的は、上述した
ような流体オシレータノズルを利用する手洗い手法の有
効性を、強引に手で行う外科用スクラブを用いたものと
比較することにある。この研究目標において、我々は洗
剤主成分に4%クロルヘキシジングルコン酸塩溶液を使
用することによって洗浄剤の量を一定に保っている。こ
のタイプの洗浄剤は、伝染病管理および疫学専門協会
(APIC)の手洗い案内書および健康管理環境における手
の消毒に高く推奨されている。
しかも短い時間で、同じ効果を手で行う外科的ごしごし
洗いの二倍の継続時間持続することができることが理解
できる。
幅広い種々の分野で使用できることがわかるであろう。
以下にその利用可能分野の例を示す。
す本発明の洗浄装置内に手および前腕が挿入された状態
の概略横断面図である。
を特に強調してスプレーパターンおよびスプレーの配置
を示す図1の洗浄装置内に手および前腕が挿入された状
態の軸方向横断面図である。
作を図式的に表す図である。
流体掃引ジェットオシレータの操作を図式的に表す図で
ある。
ーオシレータ操作周波数、供給圧力、および装置サイズ
の関係を示すグラフである。
従業員が手を洗うのに使用する本発明の装置の一実施形
態を示す正面図である。
て、図6の7−7線矢視断面図である。
び回路を示す図であって、本発明の一器具の流体回路の
概略図である。
態の流体回路を示す図である。
Claims (47)
- 【請求項1】 人を含む物体のしなやかな表面から微生
物を洗浄するための方法であって、 洗浄するためのしなやかな表面の領域を選択する段階
と、 洗浄溶液の振動ジェットスプレーを形成する段階と、 所望の洗浄レベルを達成するのに十分な時間の間、前記
領域に前記振動ジェットスプレーを向ける段階と、を備
え、 前記ジェットスプレーは、前記表面に対してある傾斜角
度で向けられ、きれいにされるべきしなやかな表面の動
力学と共振するような振動を該表面上に起こすととも
に、前記傾斜角を所定範囲内で変えることにより得られ
る該ジェットスプレーの掃引動作により物質除去の洗浄
/すすぎ効果を高めかつ前記表面内に物質およびバクテ
リアをさらに埋め込んでしまうという問題を避けるもの
であることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記微生物は大腸菌であることを特徴と
する請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記物体は人であることを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記領域は、人の手、手首、および前腕
部を含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 前記振動ジェットスプレーは、前記表面
の共振周波数と同様の周波数を有することを特徴とする
請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 前記周波数は20〜80Hzの範囲である
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 前記溶液は石鹸溶液であることを特徴と
する請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 前記溶液は水を含むことを特徴とする請
求項1に記載の方法。 - 【請求項9】 複数の異なる溶液が順序に従って使用さ
れることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項10】 前記順序は時間により決められている
ことを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】 表面から微生物を洗い落とす装置であ
って、 選択された領域を効果的に洗浄するための湿潤、洗浄、
およびすすぎ操作において異なる組成からなる液体流れ
を横方向に振動させる手段と、 所望の洗浄レベルを達成するのに十分な時間の間、スプ
レーとして液体を向ける手段と、を備えることを特徴と
する装置。 - 【請求項12】 表面から微生物を洗い落とす装置であ
って、 ジェットを形成するのに液体を加速する少なくとも1つ
のノズルを有する手段と、 脈動する流体流れを横方向に振動させるとともにスプレ
ーする手段に連結されて、表面から微生物を洗い落とす
ための流体流れを供給するのに電気的動力を使用するこ
となく、前記ノズルで30〜70psiの圧力で前記流体
流れを供給する手段と、 選択された領域を効果的に洗浄するための湿潤、洗浄、
およびすすぎ操作において異なる組成からなる脈動する
流体流れ、すなわち前記流れを横方向に振動させるとと
もにスプレーする手段と、 前記流体流れが振動かつスプレーされる時間を制御する
手段と、 所望の表面洗浄レベルを達成するのに十分な時間の間、
スプレーとして流体流れを前記表面上に向ける手段と、
を備えることを特徴とする装置。 - 【請求項13】 前記微生物は大腸菌であることを特徴
とする請求項11または12記載の装置。 - 【請求項14】 前記表面は人の表皮であることを特徴
とする請求項11または12に記載の装置。 - 【請求項15】 前記表皮表面は、人の手、手首、およ
び前腕部を含むことを特徴とする請求項14に記載の装
置。 - 【請求項16】 前記振動手段は流体掃引ジェットオシ
レータであることを特徴とする請求項11または12に
記載の装置。 - 【請求項17】 前記発振器の作動周波数は、洗浄され
るべき表面の共振周波数と同様なものとなるように選ば
れることを特徴とする請求項16に記載の装置。 - 【請求項18】 前記発振器の周波数は、人の表皮の共
振特性と一致する20〜80Hzであることを特徴とする
請求項17に記載の装置。 - 【請求項19】 前記湿潤液は水であることを特徴とす
る請求項11または12に記載の装置。 - 【請求項20】 前記洗浄液は抗菌性の石鹸溶液である
ことを特徴とする請求項11または12に記載の装置。 - 【請求項21】 前記すすぎ液は水であることを特徴と
する請求項11または12に記載の装置。 - 【請求項22】 前記液体がスプレーされる前記時間を
制御するための手段は、複数の時間調整手段を備えるこ
とを特徴とする請求項11または12に記載の装置。 - 【請求項23】 前記時間調整手段は、水圧で作動する
バルブおよびアキュームレータであることを特徴とする
請求項22に記載の装置。 - 【請求項24】 前記時間調整手段は、電子的に制御さ
れるバルブであることを特徴とする請求項22に記載の
装置。 - 【請求項25】 前記電子的手段はマイクロプロセッサ
であることを特徴とする請求項24に記載の装置。 - 【請求項26】 前記マイクロプロセッサは、手洗い機
を使用した人々の利用回数および経過記録を記憶する付
加機能を備えていることを特徴とする請求項25に記載
の装置。 - 【請求項27】 選択された領域を洗浄するための装置
であって、 掃引ジェット流体オシレータスプレーヘッドと、 前記表面領域に対してある角度傾斜させて前記スプレー
ヘッドを保持させる手段と、 洗浄溶液の送出のために前記流体オシレータと接続され
る導管および制御手段と、を備えることを特徴とする装
置。 - 【請求項28】 選択されたしなやかな表面領域を洗浄
するための装置であって、 電気的動力を使用することなく、少なくとも1つのノズ
ルによって30〜70psiの圧力で表面から微生物を洗
い落とすための流体流れを供給するジェットを形成する
ために液体を加速する前記少なくとも1つのノズルを有
する掃引ジェット流体オシレータスプレーヘッドと、 前記しなやかな表面領域に対してある角度傾斜させて前
記ノズルを保持させる手段と、 前記しなやかな表面に対してある角度傾斜させ、前記し
なやかな表面に対して洗浄溶液の振動ジェットスプレー
の送出のために前記流体オシレータと接続される導管お
よび制御手段と、を備えることを特徴とする装置。 - 【請求項29】 前記選択された表面領域は人の表皮上
面であることを特徴とする請求項27または28に記載
の装置。 - 【請求項30】 前記表皮表面は、人の手、手首、およ
び前腕部を含むことを特徴とする請求項29に記載の装
置。 - 【請求項31】 前記液体がスプレーされる前記時間を
制御するための手段は、複数の時間調整手段を備えるこ
とを特徴とする請求項27または28に記載の装置。 - 【請求項32】 前記時間調整手段は、水圧で作動する
バルブおよびアキュームレータであることを特徴とする
請求項31に記載の装置。 - 【請求項33】 前記時間調整手段は、電子的に制御さ
れるバルブであることを特徴とする請求項23に記載の
装置。 - 【請求項34】 前記電子的手段はマイクロプロセッサ
であることを特徴とする請求項32に記載の装置。 - 【請求項35】 前記マイクロプロセッサは、手洗い機
を使用した人々の利用回数および経過記録を記憶する付
加機能を備えていることを特徴とする請求項29に記載
の装置。 - 【請求項36】 前記掃引ジェット流体オシレータの周
波数は、人の表皮の共振周波数と一致するように設定さ
れることを特徴とする請求項27または28に記載の装
置。 - 【請求項37】 選択されたしなやかな表面領域を洗浄
するための装置であって、 掃引ジェット流体オシレータスプレーヘッドと、 前記しなやかな表面領域に対してある角度傾斜させて前
記スプレーヘッドを保持させる手段と、 人の表皮の共振周波数と一致するように設定されている
周波数を有し、前記しなやかな表面に対してある角度傾
斜させ、前記しなやかな表面に対して洗浄溶液の振動ジ
ェットスプレーの送出のための前記流体オシレータと接
続される導管および制御手段と、を備えることを特徴と
する装置。 - 【請求項38】 前記共振周波数は、20〜80Hzであ
ることを特徴とする請求項36または37に記載の装
置。 - 【請求項39】 前記湿潤、洗浄、およびすすぎ操作を
信号で伝えるための複数のアナンシエータをさらに備え
ることを特徴とする請求項11または12に記載の装
置。 - 【請求項40】 人の手のしなやかな表皮表面から微生
物を洗い落とす方法で、 決められた順序にスプレーされる複数の洗浄液で人の手
のしなやかな表皮表面をブラッシングすることなく洗浄
するものであって、 前記液体および順序は、 (i)第1に、前記表面の軸線に対してある角度傾斜し
て前記手の表面上に少なくとも約20秒間水をスプレー
し、 (ii)第2に、前記角度で前記表面上に少なくとも約
30秒間洗剤および殺菌剤を含む水溶液をスプレーし、 (iii)第3に、前記角度で前記表面上に少なくとも
約10秒間水すすぎをスプレーし、 前記第1、第2、および第3スプレーは、規則的なリズ
ムで振動し、20〜80Hzの周波数および40〜50℃
の温度で横方向に往復してスプレーする流体スプレー
で、 これにより、前記温度で少なくとも約120秒の外科的
ブラシ洗いと実質的に同等の手洗い効果が得られること
を特徴とする方法。 - 【請求項41】 前記水溶液は洗剤を主成分とするクロ
ルヘキシジングルコン酸塩の4%溶液であることを特徴
とする請求項40に記載の方法。 - 【請求項42】 前記スプレーは30〜80psiの力で
前記表面に衝突することを特徴とする請求項40に記載
の方法。 - 【請求項43】 前記温度は40℃であることを特徴と
する請求項40に記載の方法。 - 【請求項44】 人のしなやかな表皮表面から微生物を
洗い落とす方法で、決められた順序にスプレーされる複
数の洗浄液で人のしなやかな表皮表面をブラッシングす
ることなく洗浄するものであって、 前記液体および順序は、 (i)第1に、前記しなやかな表皮表面の表面の軸線に
対してある角度傾斜して前記人の前記表面上に第1の所
定時間の間水をスプレーし、 (ii)第2に、前記角度で前記表面上に第2の所定時
間の間洗剤および殺菌剤を含む水溶液をスプレーし、 (iii)第3に、前記角度で前記表面上に第3の所定
時間の間水すすぎをスプレーし、 前記第1、第2、および第3スプレーは、規則的なリズ
ムで振動し、20〜80Hzの周波数および40〜50℃
の温度で横方向に往復してスプレーする流体スプレー
で、 これにより、前記温度で240秒の外科的ブラシ洗いと
実質的に同等のしなやかな表皮表面洗いの効果が得られ
ることを特徴とする方法。 - 【請求項45】 前記水溶液は洗剤を主成分とするクロ
ルヘキシジングルコン酸塩溶液であることを特徴とする
請求項44に記載の方法。 - 【請求項46】 前記スプレーは30〜70psiの力で
前記表面に衝突することを特徴とする請求項44に記載
の方法。 - 【請求項47】 前記温度は40℃であることを特徴と
する請求項44に記載の方法。
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