JP4073857B2 - 滅菌ガス発生装置及びそれを用いた滅菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、滅菌ガス発生装置及びそれを滅菌ガス滅菌装置に関し、より具体的には、滅菌ガスの発生量を制御して安定に定量の滅菌ガスを発生させる滅菌ガス滅菌装置に関するものである。

従来の滅菌には熱処理、化学薬品処理、放射線処理などがあり、被滅菌物の特性によっ
て適切な滅菌手法が選定される。

特許文献１には、主にメスなどの医療器具に多用され、高圧蒸気滅菌において、過熱し
た水蒸気を高圧封入した滅菌室に被滅菌物を収入することで滅菌を行う手法が記載されて
いる。

特許文献２には、酸化エチレンガスの供給量のバラツキがでないように、滅菌室内の終
了時圧力を測定して、現在圧力の増加圧力値を算出し、制御する手法が記載されている。

特許文献３には、プラズマ活性種を生成して、包装材料に吹き付けて連続的に殺菌する
手法が記載されている。

特許文献４には、ホルムアルデヒドガスによる、閉空間の殺菌方法が記載されている。
特開２００２−１７８２５号公報 特開２００２−８５５３１号公報 特開２００１−５４５５６号公報 特開平１１−２２６０９４号公報

しかしながら、特許文献１記載の高圧蒸気滅菌装置の場合、被滅菌物が高温になる為、
熱に弱いもの、熱により変質するもの、また蒸気を用いる為、被滅菌物を腐食させる恐れ
があり内視鏡のような精密機器への使用が出来ないという課題を有していた。また、特許
文献２記載の酸化エチレンガス滅菌装置の場合、酸化エチレンガスが人体に対し毒性が高
いことや、発癌性を指摘されていること、また残留性が高く約２時間の滅菌処理の跡に約
１５時間のガス除去作業が必要という課題を有していた。また、特許文献３記載の低温プ
ラズマ滅菌装置の場合、過酸化水素プラズマを利用するために、過酸化水素が吸着するガ
ーゼやマスクの様な水分を含んだもの、あるいはセルロース製品の滅菌は出来ない等の制
限があり、被滅菌物の選定が難しいといった課題を有していた。

以上のように、前記従来の様な滅菌装置では、被滅菌物の素材や性質、使用目的毎に滅
菌方法を使い分ける必要があった。

上述の課題を解決するために、メタノールを原料として触媒反応させることで生成する種々のラジカルを含む滅菌ガス（以下ＭＲガスと記載）を用いた被滅菌物の素材や性質を選ばない滅菌装置としてＭＲガス滅菌装置が使用されていた。
ＭＲガスとは、メタノールから触媒により生じた強力な殺菌効果をもつラジカルガスのことであり、浸透性が高く、大気圧のままでも被滅菌物の内部まで殺菌ができる。金属の腐食やプラスチックの劣化が無く、非滅菌物の素材を選ばず、さらに、被滅菌物に残留しないなどの優れた特質があり、高い安全性を有する。

図８は、ＭＲガスを用いた従来の滅菌装置の概略図を示したものである。

従来の滅菌装置では、先ず、メタノールタンク４０１に蓄えられたメタノールを気化用ヒーター４０２により気化する。気化したメタノールは気化用ヒーター４０２の上方に設置された触媒４０３とヒーター４０４によって反応し、ＭＲガスを発生する。

しかし、このような方法では、ＭＲガスを発生させる際に使用する酸素の供給量を制御
していない為、ＭＲガスの発生量が不安定となり、滅菌ガスの品質が安定せず滅菌の信頼
性が低いという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、メタノールの供給量及びエアの供給量を制
御することで、信頼性の高い滅菌装置を提供することを目的とする。

本発明のＭＲガス発生装置は、メタノール供給タンクと、前記メタノール供給タンクから供給されたメタノールを蓄える２次タンクと、前記メタノール供給タンクから前記２次タンクを介して供給されるメタノールを圧送するメタノール供給ポンプと、前記メタノール供給ポンプにより圧送されたメタノールを気化する気化手段であって、メタノールの気化を補助するためにメタノールの圧送流路内にワイヤーブラシを設置してなる気化手段と、前記２次タンク内のメタノールの液面を一定に保持することにより前記気化手段へのメタノール供給量を一定量に制御する液面保持カートリッジと、前記気化手段により気化されたメタノールと混合される空気の酸素濃度を調節する酸素富化手段と、を有し、前記気化されたメタノールと前記空気との混合ガスを加熱しつつ触媒反応させて種々のラジカルを含む滅菌ガスを発生させることを特徴としたものである。

また、本発明の滅菌装置は、本発明の滅菌ガス発生装置と、当該滅菌ガス発生装置により発生させた滅菌ガスを蓄える滅菌ガス予備タンクと、前記滅菌ガスを用いて被滅菌物を滅菌するための滅菌槽と、前記滅菌槽に滅菌ガスを導入するポンプと、被滅菌物の滅菌後残余の前記滅菌ガス予備タンク内の滅菌ガスを排気する排気ユニットと、前記滅菌ガス予備タンクを介して前記滅菌槽内に滅菌ガスを導入する際にその流入量を制御する電磁弁と、を備えたものである。

本発明の滅菌装置によれば、滅菌の信頼性が高く、腐食性、残留性が無いＭＲガスを用
いることで、安全に、且つ被滅菌物を選ばない滅菌装置を提供することが出来る。

以下に、本発明の滅菌装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１におけるＭＲガス発生装置の概略図を示すものである。

図１において、メタノール供給タンク１０１より供給されたメタノールは２次タンク１０３に蓄えられ、その液面は液面保持カートリッジ１０２により一定に保たれることで、発生器へのメタノールの供給量を一定にする。２次タンク１０３中に蓄えられたメタノールはメタノール供給ポンプ１０４により圧送され、メタノールを全体的に気化することを補助するために設置されたワイヤーブラシ１０５を介して気化する。この際、メタノールを圧送するメタノール供給ポンプ１０４は、気化したメタノールの圧力によって逆流しない圧力で動作する。気化したメタノールはエアー供給手段１０８により酸素富化膜１１２において濃度を調節された空気と共に吹き上げられ、ヒーター１０９によって酸化し、ＭＲガス１１１を発生する。この際、触媒１１０を使用することで、低温でのＭＲガス１１１の発生を可能とする。また、前記酸素富化膜１１２によって酸素濃度を調節することでＭＲガス１１１の発生量を精度良く制御することが可能となる。酸素富化膜とは具体的には１枚が０．１μｍほどの厚さのシリコンの膜で、この膜を空気が通過する際に酸素の方が窒素よりも約２．５倍の速さで通過する性質を利用し、通常の大気の酸素濃度である約２１％から通過後で約３０％へ酸素濃度を富化するものである。

液面保持カートリッジ１０２は外部から空気をメタノール供給タンク内に導入し、導入
された空気の体積と同一体積のメタノールを供給タンクより供給するという空気との置換
を応用したカートリッジであり、液面保持カートリッジ１０２におけるメタノール供給口
近傍に設置された空気導入口から空気がメタノール供給タンク１０１内に導入されること
によりメタノールと空気の置換が起こり、メタノールが２次タンク１０３に供給される構
造となっている。メタノールが供給されることで２次タンク１０３の液面が上昇し、前記
液面カートリッジ１０２の空気導入口がメタノールで塞がれることで空気がメタノール供
給タンク１０１内に導入されなくなるとメタノールと空気の置換が中断され２次タンク１
０３へのメタノールの供給が停止する。メタノールを消費する事で2次タンクの液面が下
がると再び空気導入口より空気が導入されメタノールの供給が開始される。以降この現象
を繰り返す事で2次タンク１０３の液面を一定に保つことが可能となる。これにより発生
器に供給するメタノールの量を常に一定に保つことができ、安定してＭＲガスを発生する
ことが可能となる。

図２、図３、図４、図５および図６は、本発明の実施例１における滅菌装置の一連の動作である、ＭＲガスの減圧発生モード、滅菌モード、滅菌槽の排気モード、滅菌槽の吸気モード、予備タンクの排気モードの動作を説明するための概略構成図である。

図２、図３、図４、図５および図６において、ＭＲガス発生器２０１は図１に示した滅
菌ガス発生装置を簡略化したものを示す。

図２において、ＭＲガス発生器２０１は、ポンプ２０２、ポンプ２０３、ＨＥＰＡフィ
ルター２０９、メタノールタンク２１１、ヒーター２１２、触媒２１３により構成されて
いる。ＨＥＰＡフィルターとは、０．３μｍまでのパーテクルを９９．９７％除去可能な
フィルターである。また、被滅菌物が収容された滅菌槽２１５は内部の温度が３５℃＋５℃と設定しており、その外装は耐腐食性に富むステンレス鋼材を使用し、加圧、減圧に対し、密封性が高く、強度のある円筒形をしている。本発明ではステンレス製のドラム缶を用いた。なお、被滅菌物は滅菌袋と呼ばれる袋に収容されたまま滅菌される。これは滅菌後の被滅菌物の滅菌状態を保持した状態での搬送を簡易にするために行う。前記滅菌袋とは、細菌類を通さない微小な穴を複数配置した、通気性を有する素材で構成されている。滅菌ガス予備タンク２１４は内部の温度が３５℃＋５℃、湿度が８０％±５％として設定している。

以上のように構成された滅菌装置において、滅菌槽の減圧、ＭＲガス発生モードについて、その動作を説明する。通常、滅菌槽の減圧とＭＲガス発生モードは、同時に進行する。

減圧・ＭＲガス発生モードにおいて、電磁弁２０６と電磁弁２０８とを閉鎖し、電磁弁
２０５のａ−ｃ間と電磁弁２０７のｂ−ｃ間とを開放し、ポンプ２０４を用いて滅菌槽２
１５内の空気を滅菌ガス予備タンク２１４中に排気減圧することで滅菌槽２１５内を真空
状態とする。ここで滅菌槽２１５内に収容された被滅菌物を収納した滅菌袋は、細菌類を
通さない微小な穴を複数配置した、通気性を有する素材で構成されているので、滅菌槽２
１５内を真空状態にすることで滅菌袋内部の空気も排出される。

そして、ＭＲガス発生器２０１により発生しているＭＲガスを、滅菌ガス予備タンク２
１４内に充満させる。この際、ポンプ２０４が連続的に動作しているため、減圧している
前記滅菌槽２１５内に滅菌ガスの逆流入はない。滅菌ガス予備タンク２１４内をＭＲガス
によって充満させることで滅菌槽２１５から滅菌ガス予備タンク２１４に排気された空気
及び事前に滅菌ガス予備タンク２１４に充満していた空気はＭＲガスの流入による加圧で
排気ユニット２１７を介し外部へ排出される。

次に、図３において、滅菌モードについて、動作を説明する。

滅菌モードにおいては、ＭＲガス発生器２０１によりＭＲガスを発生し、予備タンク２
１４内に充満させたモードに続いて、電磁弁２０５のｂ−ｃ間と電磁弁２０６と電磁弁２
０７のａ−ｃ間と電磁弁２０８とを開放する。

ここで、前述の減圧・ＭＲガス発生モードにおいて、滅菌槽２１５内は真空状態となっ
ている為、滅菌ガス予備タンク２１４内に充満されたＭＲガスが滅菌槽２１５に流入し、
被滅菌物の滅菌が行われる。この際電磁弁２０５のｂ−ｃ間および電磁弁２０８が開放さ
れている為、ＭＲガスが滅菌ガス予備タンク２１４から滅菌槽２１５に流入することで外
気が滅菌ガス予備タンク２１４に吸入され、滅菌ガス予備タンク２１４の減圧を防ぐ。外
気の吸入口と滅菌ガス予備タンク２１４から滅菌槽２１５へ滅菌ガスを導入する導入口は
充分離して設置しており、また滅菌ガス予備タンク２１４は滅菌槽２１５より充分大きな
容量を持っており、外気が流入する前に滅菌槽２１５は滅菌ガスが充満する仕組みとなっ
ているので、滅菌槽２１５内には外気が混入しない構造となっている。更に弁２１６を遮
断しておくことで滅菌ガス予備タンク２１４の減圧による排気フィルター２１７からのＨ
ＥＰＡフィルターを通過していない外気の侵入を防ぐ。また、電磁弁２０６をPWM制御
することによりＭＲガスの流量を制限することが可能となる。PWM制御とは、電磁弁の
開放、閉鎖されている時間の比率を変えて制御する方法であり、電磁弁が完全に開放され
ている状態と完全に閉鎖されている状態の中間量のガスが供給されているのと同じ状態を
作り出すことが可能となる。滅菌槽２１５内に載置される滅菌袋は、前述の減圧・ＭＲガ
ス発生モードにおいて滅菌槽２１５が減圧されるとともに滅菌袋（図示せず）内の空気を
も排出されるので、流入したＭＲガスを効率良く滅菌袋内に浸透することが可能となる。

滅菌モードの次のモードである滅菌槽の排気モードについて、図４を用いて説明する。

電磁弁２０５のａ−ｃ間を開放し、電磁弁２０６を閉鎖し、電磁弁２０７のｂ−ｃ間を
開放し、電磁弁２０８を閉鎖する。ポンプ２０４を用いて滅菌槽２１５内のＭＲガスを、
滅菌槽２１５内が真空状態になるまで予備タンク２１４に排気する。ＭＲガスは排気ユニ
ット２１７を介し外部に排出される。この際排気ユニット２１７に含まれる触媒には白金
メタルハニカム触媒を用いる。白金メタルハニカム触媒を酸化分解反応に用いることで、
白金メタルハニカム触媒上に酸素や有機物が吸着し、活性化されることで可燃性物質を酸
化分解させて無害化することが可能となる。

次のモードである吸気（滅菌槽）モードを図５を用いて説明する。

電磁弁２０５のａ−ｃ間と電磁弁２０８とを開放し、電磁弁２０６を閉鎖する。ここで
滅菌槽２１５内は排気減圧（滅菌槽）モードにおいて、真空状態となっているのでＨＥＰ
Ａフィルタ２１０を介し外気を吸入し、滅菌槽２１５内の気圧が大気圧まで戻ることで滅
菌槽２１５に収容された被滅菌物を取り出すことが可能となる。滅菌袋は前段で説明した
通り、細菌類は通さない素材で構成されているため、吸気による被滅菌物の細菌の付着を
防ぐことができる。

吸気（滅菌槽）モードの次のモードである排気（予備タンク）モードを図６を用いて説
明する。

電磁弁２０５のａ−ｃ間と電磁弁２０７のｂ−ｃ間と電磁弁２０８とを開放し、電磁弁
２０６を閉鎖する。ＨＥＰＡフィルタ２１０を介してポンプ２０４により外気を一定時間、滅菌ガス予備タンク２１４内に取り入れる。外気によって滅菌ガス予備タンク２１４内に充満したＭＲガスが、排気ユニット２１７を介し外部に排出される。排気ユニット２１７に含まれる触媒には白金メタルハニカム触媒を用いる。前述したように、白金メタルハニカム触媒を酸化分解反応に用いることで、前記白金メタルハニカム触媒上に酸素や有機物が吸着し、活性化されることで可燃性物質を酸化分解させて無害化することができる。

図７は、本発明の実施例１における滅菌装置を動作させるシステム構成を示したものである。

図７において、ＭＲガス発生器制御部３０１は上述のＭＲガス発生器２０１に供給する
メタノール供給量の制御や酸素濃度の制御と触媒における酸化反応を促進するヒーター温
度の制御などを行う。ガス循環制御部３０２はＭＲガス発生器２０１において発生した
MRガスを滅菌槽へ導入し、滅菌に使用し排気するまでの導入経路の選択手段である電磁
弁の制御などを行う。パネル制御部３０３は、６．５インチＬＣＤ３０５への表示の制御
などをおこなう。テンキー／ＬＥＤ部３０４は、例えば装置の運転ボタンや緊急停止ボタ
ンなどを配置した操作パネルである。６.５インチＬＣＤ３０５は装置の稼動状況や管理者への警告や注意を促す表示を行う表示部である。ＭＲガス発生制御部３０１とガス循環制御部３０２とパネル制御部３０３とテンキー／ＬＥＤ部３０４とは各々独自のCＰＵを所持しており、各制御部同士の情報通信はＵＡＲＴ３０６を用いて行う。

本発明にかかる滅菌装置は、ＭＲガスを安定して定量発生させ用いることで滅菌の信頼性が高く、被滅菌物を選ばない滅菌装置を提供することを可能とする。

本発明のＭＲガス発生装置の概略図 本発明の滅菌装置の減圧、ＭＲガス発生モードを説明するための概略図 本発明の滅菌装置の滅菌モードを説明するための概略図 本発明の滅菌装置の排気（滅菌槽）モードを説明するための概略図 本発明の滅菌装置の吸気（滅菌槽）モードを説明するための概略図 本発明の滅菌装置の排気（予備タンク）モードを説明するための概略図 本発明の滅菌装置のシステム構成の概略図 従来の滅菌装置を模式的に表した図

符号の説明

１０１ メタノールタンク
１０２ 液面保持カートリッジ
１０３ ２次タンク
１０４ メタノール供給ポンプ
１０５ ワイヤーブラシ
１０６ 予熱ヒーター
１０７ 止栓用ノズル
１０８ エアー供給手段
１０９ ヒーター
１１０ 触媒
１１１ ＭＲガス
１１２ 酸素富化膜
２０１ ＭＲガス発生器
２０２、２０３、２０４ ポンプ
２０５、２０６、２０７、２０８ 電磁弁
２０９、２１０ HEPAフィルター
２１１ メタノールタンク
２１２ ヒーター
２１３ 触媒
２１４ 滅菌ガス予備タンク
２１５ 滅菌槽
２１６ 弁
２１７ 排気ユニット
３０１ ＭＲガス発生器制御部
３０２ ガス循環制御部
３０３ パネル制御部
３０４ テンキー／ＬＥＤ部
３０５ ６.５インチＬＣＤモニタ
３０６ ＵＡＲＴ
４０１ メタノールタンク
４０２ 気化用ヒーター
４０３ 触媒
４０４ ヒーター
４０５ ＭＲガス

Claims (8)

1. メタノール供給タンクと、
   前記メタノール供給タンクから供給されたメタノールを蓄える２次タンクと、
   前記メタノール供給タンクから前記２次タンクを介して供給されるメタノールを圧送するメタノール供給ポンプと、
   前記メタノール供給ポンプにより圧送されたメタノールを気化する気化手段であって、メタノールの気化を補助するためにメタノールの圧送流路内にワイヤーブラシを設置してなる気化手段と、
   前記２次タンク内のメタノールの液面を一定に保持することにより前記気化手段へのメタノール供給量を一定量に制御する液面保持カートリッジと、
   前記気化手段により気化されたメタノールと混合される空気の酸素濃度を調節する酸素富化手段と、を有し、
   前記気化されたメタノールと前記空気との混合ガスを加熱しつつ触媒反応させて種々のラジカルを含む滅菌ガスを発生させる滅菌ガス発生装置。
2. 前記液面保持カートリッジは、
   前記２次タンクへのメタノール供給口と、
   前記メタノール供給口の近傍に設置された空気導入口と、を有し、
   前記空気導入口から外気を前記メタノール供給タンク内に導入し、導入された空気の体積と同一体積のメタノールを前記メタノール供給タンクから前記２次タンクに供給し、前記２次タンク内のメタノールの液面上昇により前記空気導入口が塞がれて外気が前記メタノール供給タンク内に導入されなくなることにより前記２次タンクへのメタノールの供給を停止し、前記２次タンク内のメタノールの液面低下により再び前記空気導入口より外気が導入されると前記２次タンクへのメタノールの供給を開始して、前記２次タンク内のメタノールの液面を一定に保持する、請求項１の滅菌ガス発生装置。
3. 前記酸素富化手段は、空気が通過する際に窒素よりも酸素の方が早く通過する性質を有するシリコンの膜である、請求項１又は２の滅菌ガス発生装置。
4. 前記空気の酸素濃度と前記触媒反応を促進するためのヒータ温度とを調節することにより滅菌ガスの発生量を調節する、請求項１〜３のいずれかの滅菌ガス発生装置。
5. 請求項１〜４のいずれかの滅菌ガス発生装置と、
   当該滅菌ガス発生装置により発生させた滅菌ガスを蓄える滅菌ガス予備タンクと、前記滅菌ガスを用いて被滅菌物を滅菌するための滅菌槽と、
   前記滅菌槽に滅菌ガスを導入するポンプと、
   被滅菌物の滅菌後残余の前記滅菌ガス予備タンク内の滅菌ガスを排気する排気ユニットと、
   前記滅菌ガス予備タンクを介して前記滅菌槽内に滅菌ガスを導入する際にその流入量を制御する電磁弁と、を備えた滅菌装置。
6. 前記滅菌槽は、ステンレス鋼材からなり円筒形をしている、請求項５の滅菌装置。
7. 前記排気ユニットは、白金メタルハニカム触媒により可燃性物質を酸化分解させて無害化する、請求項５又は６の滅菌装置。
8. 前記滅菌ガスを導入する前に前記滅菌槽を真空状態にする、請求項５〜７のいずれかの滅菌装置。

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