JP4386650B2 - 殺菌装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、殺菌装置に関し、特に、菌数をより短時間で激減させる殺菌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容器には、多様に菌が付着している。殺菌、滅菌が必要とされる器具として、点滴用容器、薬瓶、純水封入容器のような内部で菌が繁殖してはならない容器、メスのように外部に菌が付着していてはならない医療用器具、フラスコのように内外部に菌が存在してはならない実験用器具が知られている。政府要人に宛てられた郵便封筒の表面に極度に有害である毒素を放出する細菌を付着させる犯罪に対処することは、国際的テロに対抗するために緊要の課題になっている。このような器具の内面を含む表面に存在する菌、又は、日常的物品に付着している菌、カビの付着数は、確実に且つ激減的に減少させられることが重要である。
【０００３】
そのような殺菌の処理を行う技術として、図９に示されるような殺菌装置が知られている。真空容器１０１の中に配置されるターンテーブル１０２に処理ターゲット１０３が載置され、処理用ガス１０４が真空容器１０１に導入され、更に、導波管１０５を介してμ波１０６が導入され、処理完了後に処理用ガス１０４は排気管１０７から廃棄処分される。μ波が導入される真空容器１０１の中で発生するプラズマにより生成される励起種のＯＨラジカルは、処理ターゲット１０３の表面に付着している菌に対して有効な殺菌効果を有している。このような殺菌効果は、化学的効果である。殺菌処理技術として、図１０に示されるような殺菌装置が更に知られている。真空容器１０８の中に配置される電極１０９に処理ターゲット１１０が載置され、処理用ガス１１１が真空容器１０８に導入され、更に、高周波電源１１２の電力が電極１１３を介して真空容器１０８の中の処理用ガスに投入され、処理用ガス１１１は導入管１１４から導入され排気管１１５から廃棄処分される。真空容器１０８の中で発生するプラズマ１１６により生成される励起種のＯＨラジカルは、処理ターゲット１１０の表面に付着している菌に対して有効な殺菌効果を有している。
【０００４】
公知のこのような殺菌装置は、殺菌効果が高い励起種の生成のために処理用ガス１０４，１１１として高濃度過酸化水素を用いている。プラズマを生成して殺菌を効果的に行うためには、過酸化水素は３０％以上に濃縮されている。発ガン性を有していると考えられている過酸化水素は、その濃度が高い場合にその処理が必要である。公知装置が殺菌のために利用している放電プラズマの中のＯＨラジカルは、化学的作用による殺菌効果を有しているが、化学的作用状態ではラジカル量が少なく、且つ、拡散によりそのラジカルが分散して殺菌効率が悪い。菌数の４桁〜６桁以上の激減が要求される既述の分野では、その殺菌のための処理時間として５０〜９０分の程度の時間が必要である。公知装置では、電極１０２又はμ波モードで定められるプラズマの形状は、処理ターゲット１０３，１１０の形状に対して不適合である場合が多く、殺菌処理にムラが生じて不均一になる問題点が更に存在している。公知の殺菌装置は、放電域から殺菌対象に飛来するラジカルの飛来量が不均一であり、処理室のサイズがラジカルの寿命で制限されて、その大容量化が困難であり、処理時間が長くなるという問題点を合わせ持っている。
【０００５】
細菌を殺戮するための有効なエネルギーとして、レーザ光（後掲特許文献１参照）、マイクロ波（後掲特許文献２参照）、高周波（後掲特許文献３参照）、パルス電圧又は大気圧（後掲特許文献４参照）が想定される。レーザ光は、ブレークダウンを利用する放電プラズマ発生効果と、電磁波による放電維持効果が利用されている。レーザ光、マイクロ波、高周波、パルス電圧は、放電エネルギーに消費され、それらの殺菌効果は、プラズマ殺菌効果に同等であり、その効率はプラズマ殺菌効率より低い。殺菌のために投入されるエネルギーが直接的に有効に細菌に投入されることが重要である。拡散性が高いプラズマの化学的効果のみによらずにプラズマが持つ粒子の物理的エネルギーを利用することにより、殺菌効果をより高くすることが求められる。４桁以上更に望ましくは６桁以上で確実に細胞数を減少させることが求められる。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５２−１５６０７４号
【特許文献２】
特開昭６１−０１１０４９号
【特許文献３】
特開昭５７−２００１５６号
【特許文献４】
特開昭６３−３１８９４７号
【非特許文献１】
M. Moisan, J. Barbeau, S. Moreau, J. Pelletier, M. Tabrizian, and L'H. Yahia,
International Journal of Pharmaceutics 226, 1(2001).
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、拡散性が高いプラズマの化学的効果のみによらずにプラズマが持つ粒子の物理的エネルギーを利用することにより、殺菌効果をより高くする技術を確立することができる殺菌装置を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、細胞又は細胞壁の生物学的属性に基づいて殺菌効果をより高くすることができる殺菌装置を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、更に、４桁以上で確実に細胞数を減少させることができる殺菌装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００９】
本発明による殺菌装置は、内部にガスが導入されプラズマ（Ｐ）が生成される容器（１）と、容器（１）の中に配置され殺菌処理対象（Ｔ）を容器（１）の中で支持する支持器具（７）と、殺菌処理対象（Ｔ）に対してプラズマに起因しない電力を供給する電力源（２３，４６）とから構成されている。殺菌処理対象（Ｔ）の周辺領域でその電力に起因する量子エネルギーが分子又は原子に生成されて貯蔵される。
【００１０】
プラズマ雰囲気中で、電力からエネルギーを受けて非放電的エネルー塊である量子エネルギーが生成される。量子エネルギーは、放電性に乏しく、細菌の細胞表面を破壊し、更には、細胞壁を突き破って細胞内に侵入してその細胞活性を破壊する。ガスは過酸化水素を含まず、後処理が簡素である。量子エネルギーは、分極に起因するエネルギー、又は、ラジカルに起因するエネルギーである。分極に起因するエネルギー、又は、ラジカルに起因するエネルギーは、放電エネルギーに変化しその放電エネルギーが他の物質粒子に移動し、その物質粒子が放出するエネルギーとして細胞に移動せず、そのままに量子的塊として細胞に侵入する。分極エネルギー保有原子・分子、又は、ラジカルエネルギー保有原子・分子は、それらが細胞壁に接触的に近接するまで、その分極エネルギー、又は、ラジカルエネルギーは安定的にその分子又は原子に保存されている。レーザ光は、細胞内に分極を誘起する誘導性を有している。
【００１１】
その電力は、電界的エネルギー、磁界的エネルギー、又は、電磁波を含む。電力は、強電界又は強磁界により、処理対象表面を分極化し、又は、その処理対象表面に局所的加熱を誘起し、その処理対象表面にエネルギー塊である光子を入射させ、又は、その処理対象表面の周囲のガスを直接に励起して、ラジカルを効率的に生成する高周波（４５）、又は、レーザ光（２５）であることが好ましい。レーザ光（２５）は殺菌処理対象（Ｔ）の表面の近傍に走査的に焦点を結ぶことが殺菌効果を確実入力する点で好ましい。レーザ光（２５）は２波長レーザ光であることが、異種ラジカルを効率的に生成することができる点で好ましい。２波長レーザ光は交互に殺菌処理対象に照射されることが、異種ラジカルにより同一微生物を多面的に（多エネルギー的に）攻撃することができる点で好ましい。２波長レーザ光は、可視レーザ光（３１）と赤外レーザ光（３３）とから形成されることがプラズマと励起種の多様化を促進することができる点で好ましい。
【００１２】
殺菌処理対象（Ｔ）に対して電子とイオンを逆方向に加速する電気的加速器が追加されることが好ましい。電気的加速器は電子とイオンを逆方向に間欠的に加速する。電気的加速器は電極（５）として形成される。電極（５）には直流パルスが印加され、又は、交流パルスが印加され、又は、直流パルスと交流パルスが周期的に交代的に印加される。電子を微生物に打ち込んで一撃で微生物を物理的に殺戮し、ラジカルにより微生物の生物活性を化学的に又は生物学的に無効化することができ、多様な攻撃が可能である。
【００１３】
ガスに水が含まれることは、過酸化水素の使用を回避させる。ガスは更に酸素を含むことがより効果的であり、容器（１）の中には容器の外部から過酸化水素は導入されない。
【００１４】
電気的加速器は電極として形成され、電極は殺菌処理対象（Ｔ）を覆うメッシュ電極（４８）として形成されている。殺菌処理対象はレーザ光（２５）に対して透過性を有する。レーザ光は、ＰＥＴボトルのような透明材料で形成される容器に対して効果的に殺菌効果を発揮する。
【００１５】
電気的加速器（５）は、電子とイオンを逆方向に間欠的に加速する。直流電極と交流電極の併用により、電子又はイオンは、加速されて殺菌処理対象の細胞に打ち込まれ、ラジカルは電極の正負に係わらず熱運動的に細胞又は細胞の表層に打ち込まれる。直流電極の周囲の近傍にプラズマシースが生成され、直流電極に対するクーロン力による電子又はイオンの加速が生じるので、殺菌効果が格段に優れている。細胞又は細胞壁は、プラズマが生成するラジカルに弱く、ラジカルの化学的作用は運動エネルギーの大小に依存せずに細胞の生物学的機能を破壊し、細胞周辺で電気的に加速されるイオン（電子を含む）の細胞壁に対する打ち込みの運動エネルギーは力学的に細胞壁を破壊する。結果的に過酸化水素の使用を回避することができる。過酸化水素の利用は、その毒性的副作用を招く点で好ましくなく、過酸化水素の完全不使用は、毒性的副作用を招かない点で好ましいが、毒性的副作用の招来を回避することができるならば、その使用が効果的であることは否定されない。ラジカルの打ち込みを有効化するためには、１殺菌プロセス中で直流電圧の正負を逆転することは効果的である。このような作用の効果は、レーザ光の併用により相乗的に飛躍的に増大する。
【００１６】
プラズマを形成する物質は水を含む。水はプラズマ化して、ＯＨラジカルを生成する。水がプラズマ化しプラズマ化したガスが再び結合して過酸化水素が形成され得るが、プラズマ（Ｐ）は、直流電極（５）の周囲で密度が高く、生成される過酸化水素の生成量は少ない。プラズマを形成する物質が更に酸素を含む場合は、更に殺菌力が強くなる。水を用いるために、水タンク（１５）と、水から水蒸気を生成するヒータ（１８）とが追加される。水タンク（１５）の中の水がヒータ（１６）により加熱されて生じる水蒸気が容器（１）の中に導入される。容器の中には過酸化水素が外部から導入されないことが後処理を簡略化することができる点で重要である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による殺菌装置の実施の形態は、ラジカル生成のために、ガス封入容器とレーザ光照射器とが用いられる。そのガス封入容器１とともに、図１に示されるように、レーザ光照射器２が配置されている。ガス封入容器１に封入されるガスは、レーザ光照射器２によりガス封入容器１の中に照射されるレーザ光により励起されてラジカルを生成する。ガス封入容器１の中に、第１プラズマ発生器３と第２プラズマ発生器４とが追加的に配置される。
【００１８】
第１プラズマ発生器３は、第１電極５と第１電源６とから形成されている。第２プラズマ発生器４は、化学的活性物質の破壊又はその化学的活性の停止を要求される化学的活性破壊対象物質が付着している処理対象容器Ｔを支持する支持台７を兼ねている。支持台７は、電気的伝導物質（例示：金属）で形成されている。処理対象容器Ｔは、電気的に直接に第１電極５に接合している。第２プラズマ発生器４は、第２電極８と第２電源９とから形成されている。化学的活性破壊対象物質は、生物活性破壊対象物質（例示：細菌、ウイルス、プリオン、その他の人体毒性物質）を含む。化学的活性破壊対象物質は、以下、単に細菌又は細菌付着塵埃粒子といわれる。
【００１９】
ガス封入容器１には、ガス導入口１１とガス排出口１２とが設けられている。ガス導入口１１とガス排出口１２とには、それぞれに、細菌付着塵埃粒子をガス封入容器１の中に侵入させないフィルタ（図示されず）が介設されることが望ましい。ガス導入口１１から、第１ガス１３と第２ガス１４とが導入される。第１ガス１３は、水蒸気と酸素と窒素とヘリウムのような不活性ガスとの混合ガスであることが好ましいが、それらは単独で用いられ、又は、空気が用いられ得る。
【００２０】
第１ボンベ１５の中には空気が封入されている。その空気は、バルブと減圧弁（図示されず）を介して、水蒸気発生器１６の水１７の中に放出される。水１７は、水蒸気発生器１６に付随するヒータ１８により暖められて、混合ガス供給管１９を介して、空気とともに第１ガス１３としてガス封入容器１の中に導入される。第２ボンベ２１の中に、第２ガス１４が封入されている。第２ガス１２として、希ガスが好適に用いられる。
【００２１】
レーザ光照射器２は、レーザー２２とレーザ電源２３と光学系２４とから形成されている。光学系２４は、コリメータ（望遠鏡のようなレーザ光束調整器）、レンズ（例示：集光用凸レンズ）、レーザ光走査器（例示：位置制御回転ミラー）、レンズ位置制御器、レンズ位置と位置制御回転ミラー位置を制御してレーザ光を任意の位置に走査的に集光する走査集光器とから形成されている。ガス封入容器１には、レーザー２２から出力されるレーザ光２５を透過させてガス封入容器１の中に導入する光学窓２６が装着されている。
【００２２】
第１電極５は、ガス導入口１１の壁に装着されている電流導入端子を介してガス封入容器１の外側に配置されている第１電源６に接続している。第１電源６は、第１高周波電源２７と直流パルス電源２８とから構成されている。第１高周波電源２７と直流パルス電源２８は、電流導入端子を介して、互いに独立制御的に第１電極５に接続している。直流パルス電源２８は、負電圧直流パルス、正電圧直流パルス、又は、負電圧直流パルスと正電圧直流パルスとの組合せパルスを第１電極５に供給することができる。第２電源９は、第２高周波電源として準備的に容易されている。第２電源９は、第２電流導入端子２９を介して第２電極８に接続している。ガス封入容器１は、接地されている。
【００２３】
レーザー２２は、第１波長レーザ光３１出力する第１レーザ３２と、第２波長レーザ光３３を出力する第２レーザ３４とから構成されている。第１レーザ波長として可視波長が好適に例示され、第２レーザ波長として赤外波長が好適に例示される。２つの発振器３２，３４との組合せに代えられて、単一レーザ光発振器が出力するレーザ光の波長を変換して多種の波長レーザ光を発振させる可変長レーザ発振器が有効に用いられ得る。第１レーザー３２と第２レーザー３４とは、レーザ光選択光学部品３５により一方的に選択的に、又は、交互的に選択的に用いられ得る。第１レーザ波長光３１と第２レーザ波長光３３は、光学的走査と焦点可変制御により、処理対象容器Ｔの外側表面又は処理対象容器Ｔの内側表面の全領域又はその近傍でそれらの焦点が位置するように制御されてそれぞれに集光され得る。第１レーザ波長光３１と第２レーザ波長光３３とは、処理対象容器Ｔの近傍で集束されず、処理対象容器Ｔの全体に照射されるように、それらのビーム径が拡大されることが可能である。
【００２４】
超音波振動子３６が、更に追加されている。超音波振動子３６は第１電極５に機械的に接合している。超音波振動子３６は、超音波発生器３７により駆動される。
【００２５】
ガス封入容器１の中に適正比率で、酸素と水蒸気と窒素と不活性ガスとがフロー式に導入される。酸素と水蒸気と窒素との全体の圧力とそれらの分圧比が調整される。第１レーザ波長光３１と第２レーザ波長光３３とが選択的に用いられ、第１レーザ波長光３１又は第１レーザ３２は、適正な圧力に調整されたガスに吸収される。レーザ光２５を吸収した原子又は分子は、励起されてラジカルを生成する。ラジカルとして、ＯＨ（−）が適正である。処理対象容器Ｔの表面近傍のガスは熱的に振動し、その熱を受けて運動するガス分子の一部は、処理対象容器Ｔの表面に付着している細菌付着塵埃粒子を局所的に瞬間的に高温化して、細菌の生物活性を熱的に破壊する。処理対象容器Ｔの周辺に生成しているラジカルの一部は、化学的に細胞壁の生物活性又は細胞内環境の生物環境を化学的に破壊する。レーザ光２５の一部は、ガスを透過して細胞壁に吸収され又は細胞壁を透過して細胞内に侵入して、その光子エネルギーにより、細胞壁の生物活性又は細胞内環境の生物環境を物理的に破壊する。レーザ光による強電界は、細胞内に分極を誘起して、物理的に、電気的に細胞を不活性化する。
【００２６】
細菌の種類に対応して、レーザ波長は異なる殺菌効果を示す。レーザ光選択光学部品３５は、第１レーザ波長光３１と第２レーザ波長光３３とを選択することにより、最適正な殺菌効果を選択することができる。その選択として、下記の組合せのいずれもが有効である。
（１）光学系２４は、処理対象容器Ｔの表面の任意の１点に同時的に第１レーザ波長光３１と第２レーザ波長光３３とを集光する。
（２）光学系２４は、処理対象容器Ｔの表面の任意の１点に遅延的に第１レーザ波長光３１と第２レーザ波長光３３とを集光する。
（３）光学系２４は、処理対象容器Ｔの全面の全領域に第１レーザ波長光３１を走査的に集光し、続いて、処理対象容器Ｔの全面の全領域に第２レーザ波長光３３を走査的に集光する。
（４）光学系２４は、処理対象容器Ｔの全面の全領域に第１レーザ波長光３１を一定時間に同時的に且つ連続的に拡散的に照射し、その一定時間で、処理対象容器Ｔの全面の全領域に第２レーザ波長光３３を走査的に集光する。
【００２７】
ガスとレーザ光との併用は、過酸化水素の使用を完全に回避することができ、又は、過酸化水素の使用量を大幅に減少させることができる。物理的作用と化学的作用と熱的作用の３つの作用の集合である生物活性は、レーザ光とガスとの相互作用に起因する物理的作用と化学的作用と熱的作用とにより、効果的に無効化する。レーザ光の１周期の走査は瞬間的に行われてその殺菌周期が短く殺菌処理が高速化され、且つ、焦点に集中するレーザ光のエネルギー密度は瞬時的に変化してその生物的活性は効果的に無効化する。処理対象容器ＴがＰＥＴボトルのように透明的である場合には、レーザ光は処理対象容器Ｔの薄膜を透過して処理対象容器Ｔの内側表面に付着する生物に対して効果的であり、１直線上に進むレーザ光は、４つの面に付着する細菌を死滅させることができる。
【００２８】
このようなレーザ光の殺菌効果は、処理対象容器Ｔの表面をプラズマ化することにより相乗的に強化される。図２は、第１高周波電源２７と直流パルス電源２８の好ましい電力波形を示している。直流パルス電源２８は、直流負電圧がＶ１でありそのパルス幅がτ１である第１直流パルス３８を適正周期（充電時間）で生成し、且つ、直流正電圧がＶ３でありそのパルス幅がτ３である第２直流パルス３９を適正周期（充電時間）で生成する。第１高周波電源２７は、正負電圧が正負のＶ２である交流パルス４１を周期的に又は連続的に生成する。交流パルス４１のｒｆ条件として、周波数がｆに設定され、ピーク電圧がＶ２に設定され、パルス幅がτ２に設定されている。交流パルス４１は、１つの第１直流パルス３８と１つの第２直流パルス３９との間に挿入されている。交流パルス４１は、第１直流パルス３８の立ち下がり時刻より適正な時間幅の遅れで立ち上がる。同様に、交流パルス４１と第２直流パルス３９との間に適正な時間幅が介設されている。次の交流パルス４１は、第２直流パルス３９と第１直流パルス３８との間に挿入される。第１直流パルス３８と第２直流パルス３９と交流パルス４１の順序は任意であり、第１直流パルス３８と交流パルス４１と第２直流パルス３９の内の任意の２つが組み合わされて用いられること、又は、それらの３つが組み合わせられて用いられることが重要である。
【００２９】
このような負電圧パルス条件とｒｆ条件を構成するパラメータを調整して、イオン注入エネルギー分布、エネルギーピーク、プラズマ密度を調整することにより、規定殺菌率を得るまでの殺菌時間を制御することができる。周期τ１，τ２，τ３のパルスの繰り返し数により定められるｄｕｔｙ比を調整することにより、単位時間に殺菌処理対象Ｔに入射されるイオンフラックスである殺菌処理速度を更に有効に制御することができる。直流パルス３８の負電圧に代えられて正電圧が用いられることにより、概ね同等の殺菌効果が得られる。このようなパラメータの大きさは、第１直流パルス３８のパルス幅τ１に影響を与える殺菌処理対象Ｔ（この場合は絶縁体）の表面上の電荷移動速度、殺菌処理対象Ｔとプラズマ中の粒子との衝突に起因する電荷解消速度が考慮されて定められる。
【００３０】
第１直流パルス３８と第２直流パルス３９のパルス幅はμｓ〜ｍｓのオーダーであり、その電圧は最大で数十ｋＶ程度であることが好ましい。但し、その電流のピーク値は、回路構成要素の設定値以下になるように調整される。第１直流パルス３８の繰り返し幅は、数百ｐｐｓ〜数千ｐｐｓの程度であることが好ましい。
【００３１】
ガス封入容器１の中に水と酸素と窒素と希ガスとが導入され、第１高周波電源２７と直流パルス電源２８とから処理対象接合電極５に第１直流パルス３８と交流パルス４１が既述の印加条件で投入される。殺菌処理対象Ｔの材質として、金属が例示される。その印加条件の適正な設定と、不均一放電とアーク発生がなく高電圧が維持されるガス圧の設定とにより、殺菌処理対象Ｔの周辺領域又はその周辺近傍に、プラズマＰが均一に発生する。
【００３２】
第１直流パルス３８又は第２直流パルス３９に時間的に先行して、交流パルス４１が第１電極５に印加される。支持台７に電気的に接合する導体の殺菌処理対象Ｔの周辺にプラズマＰが生成される。交流パルス４１の印加に時間的にΔｔの時間遅れで第１電極５に第１直流パルス３８が印加される。殺菌処理対象Ｔの周辺のプラズマＰの正イオンと電子とは、静電気力を受ける。電子は殺菌処理対象Ｔの表面又はその表面近傍から強力に反発されて殺菌処理対象Ｔから遠ざかり、正イオンが殺菌処理対象Ｔに吸引されて殺菌処理対象Ｔの周囲に残存することに起因するイオンシースにより、イオン化した正イオンは殺菌処理対象Ｔに向かって強力に加速される。このように加速される正イオンは、殺菌処理対象Ｔの表面に存在する微生物細胞に損傷を与える。このような損傷は、物理的エネルギーである運動エネルギーを持つイオンが細胞中に又は細胞壁に打ち込まれることに起因している。第１電極５が正に帯電する場合は、電子が細胞中に又は細胞壁に打ち込まれる。このように微生物は、物理的効果により死滅する。
【００３３】
周期的に供給される第１直流パルス３８の間では、そのイオンシースが解消され、アフターグローによりプラズマＰの中で活性化された励起種であり殺菌処理対象Ｔの近傍に存在しているラジカルは、高効率に殺菌処理対象Ｔの表面に到達して微生物を死滅させる。このような死滅は、公知装置の作用と同じである化学的効果に基づいている。このように、本発明によれば、物理的効果と化学的効果の複合効果により、細胞存在数を４桁又は６桁のオーダーで減少させることができる。
【００３４】
そのようなラジカルは、水蒸気に起因するＯＨラジカルと、酸素に起因する酸素ラジカルと、オゾンとである。水をラジカルの生成原因物質として利用することにより、確実な殺菌効果が期待され得る。水と無害なガスによる処理が可能な場合には、化学的プロセスを格段に安全にすることができ、且つ、有害な過酸化水素の存在に頼らずに水又は少量の過酸化水素混合気体の分解により生じるＯＨラジカルによる化学的殺菌効果を確実に利用することができる。
【００３５】
第１直流パルス３８又は第２直流パルス３９は、これ自体の自己放電により、殺菌処理対象Ｔの表面の近傍領域にプラズマを生成する電気的能力を有している。交流パルス４１は、第１直流パルス３８又は第２直流パルス３９により生成されるプラズマに励起エネルギーを更に増大させて、励起種・ラジカルの量を補助的に、且つ、広域的に増大させる。プラズマの存在下でそのプラズマを生成させる電極と同じ電極に印加される第１直流パルス３８の自己放電により形成されるプラズマシースは、殺菌処理対象Ｔの表面形状に対応する形状を有していて、多様に異なる形状（例示：凹凸面形状）の殺菌処理対象Ｔの表層に正イオン又は電子を均一に打ち込む電気的加速場を形成する。加速電場のこのような均一化は、殺菌処理対象Ｔの表面の全体の均等な殺菌性能を与えている。第２電極８の追加は、更に広域的に生成するプラズマの励起種を増大させ、広域的に拡散するラジカルがより多量に殺菌処理対象Ｔに打ち込まれ、殺菌効率を高め設定される死滅率が得られるまでの処理時間を短縮することができる。超音波振動子３６の追加は、既述の殺菌効果をより一層に促進させることができる。
【００３６】
第１プラズマ発生器３により生成され処理対象容器Ｔの表面近傍を取り巻くプラズマＰに、更に、レーザ光２５が照射される。プラズマＰによる殺菌効果とレーザ光による既述の殺菌効果とが相乗し、原子と分子にエネルギーが注入されている状態でレーザ光による誘導的エネルギー注入により、ラジカルが大量に瞬時的に誘導的連鎖により生成し、その殺菌効果は格段に飛躍的に向上する。ラジカルは、ＯＨ（−）に限られず、水蒸気と空気中の酸素が誘導的に刺激されて、酸素ラジカルが有効に利用され、更に、生成されるオゾンは殺菌効果を発揮する。
【００３７】
電圧パルスによる自己放電、ｒｆ電圧により生成されるプラズマ存在下の電圧印加により、プラズマシースが処理対象容器Ｔの形状に沿って形成され、処理対象容器Ｔの表面にイオンが均一に注入される。このようなイオン注入は、処理対象容器Ｔが凹凸面を持つ複雑な形状に対して有効であり且つ均一である殺菌効果を発揮させる。レーザ光は、励起種を格段に多く増殖させる。ターゲット表面に打ち込まれる励起種は、広い面積の複雑な表面に対して短時間の殺菌処理を可能にする。
【００３８】
図３は、本発明による殺菌装置の実施の他の形態を示している。実施の本形態では、実施の既述の形態の第２電極８に代えられて、光源４２が用いられている。光源４２は、電源４３により駆動されて発光する。光源４２は、紫外線〜赤外線４４を発光する。紫外線〜赤外線４４は、レーザ光２５により励起種を生成し難いエネルギー状態にある原子・分子に多様な光エネルギーを供給して、多様なエネルギーの励起種を補助的に生成する。
【００３９】
図４は、本発明による殺菌装置の実施の更に他の形態を示している。実施の本形態では、実施の既述の形態の第２電極８又は光源４２が省略され、レーザ光２５に代えられて、パルス又は連続波の高周波４５が用いられている。高周波４５は、高周波発生器４６により生成され、導波路４７を誘導され、導波路４７に介設されている真空窓４７を介してガス封入容器１の中に導入される。
【００４０】
図５は、本発明による殺菌装置の実施の更に他の形態を示している。実施の本形態では、実施の図１の形態の第１電極５に代えられて、メッシュ電極４８が用いられている。処理対象容器Ｔの外側表面は、メッシュ電極４８により概ね完全に被覆されている。レーザ光２５は、メッシュ電極４８の穴を介して回折的に又は散乱的に処理対象容器Ｔの外側表面の半分に照射される。実施の本形態では、処理対象容器ＴがＰＥＴボトルのようにレーザ光に対して透明体又は半透明体であることが重要である。レーザ光２５の光エネルギーの一部は、処理対象容器Ｔの第１外側表面に照射され、それの他の一部は処理対象容器Ｔを透過して処理対象容器Ｔの第１内側表面に照射され、それの更に他の一部は処理対象容器Ｔの内部空間を通って、処理対象容器Ｔの第２内側表面に照射され、それの更に他の一部は処理対象容器Ｔを透過して、処理対象容器Ｔの第２外側表面に照射される。メッシュ電極４８の周囲にプラズマが生成されレーザ光とプラズマエネルギーとにより多様な励起種が相乗的に生起する点は、実施の他の形態に同じである。
【００４１】
図６は、本発明による殺菌装置の実施の更に他の形態を示している。実施の本形態では、実施の図１の形態の第１電極５に接合する処理対象容器Ｔとして、注射針のように細い穴が開けられている物体が例示される。注射針Ｔの中心細孔に針状アース電極４９が挿入される。針状アース電極４９は、誘電体５１により被覆されている。第１高周波電源２７と直流パルス電源２８の出力は、注射針Ｔに印加される。レーザ光２５は、主として、注射針Ｔの外側表面に照射される。ガス封入容器１の中のガス圧、放電電圧は適正に制御される。図７に示されるように、針状電極４９’に電圧が印加される場合には、注射針Ｔがアースされる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明による殺菌装置は、化学的に且つ物理的に細胞を破壊することにより殺菌効果が確実に向上する。特には、４桁又は４桁以上の減数の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による殺菌装置の実施の形態を示す正面断面図である。
【図２】図２は、電力波を示す波形図である。
【図３】図３は、本発明による殺菌装置の実施の他の形態を示す正面断面図である。
【図４】図４は、本発明による殺菌装置の実施の更に他の形態を示す正面断面図である。
【図５】図５は、本発明による殺菌装置の実施の更に他の形態を示す正面断面図である。
【図６】図６は、本発明による殺菌装置の実施の更に他の形態を示す正面図である。
【図７】図７は、本発明による殺菌装置の実施の更に他の形態を示す正面図である。
【図８】図８は、公知装置を示す正面断面図である。
【図９】図９は、他の公知装置を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１…容器
５…電極
７…支持器具
１３…ガス
１４…ガス
２３…電力源
２５…レーザ光
３１…可視レーザ光
３３…赤外レーザ光
４５…高周波
４６…電力源
４８…メッシュ電極
Ｔ…殺菌処理対象

Claims (19)

1. 内部にガスが導入される容器と、
   前記ガスをプラズマ化するための電磁波を供給する電力源と、
   前記容器の中に配置され殺菌処理対象を前記容器の中で支持する支持器具と、
   前記殺菌処理対象に対してレーザ光を供給するレーザーと、
   前記殺菌処理対象に対して前記プラズマ中の電子と正イオンを逆方向に加速する電気的加速器とを具備し、
   前記殺菌処理対象の周辺領域で前記レーザ光に起因する量子エネルギーが分子又は原子に生成される
   殺菌装置。
2. 前記ガスは過酸化水素を含まない
   請求項１の殺菌装置。
3. 前記量子エネルギーは、分極に起因するエネルギーである
   請求項１の殺菌装置。
4. 前記量子エネルギーは、前記ガスがプラズマ化されることによって生成されるラジカルに起因するエネルギーである
   請求項１の殺菌装置。
5. 前記ガスは不活性ガスである
   請求項２の殺菌装置。
6. 前記ガスは、不活性ガスと水蒸気と酸素と窒素を要素とする集合から選択される１種又は１種以上のガスである
   請求項２の殺菌装置。
7. 前記電磁波は高周波である
   請求項１〜６から選択される１請求項の殺菌装置。
8. 前記レーザ光は前記殺菌処理対象の表面の近傍に走査的に焦点を結ぶ
   請求項１〜７から選択される１請求項の殺菌装置。
9. 前記レーザ光は２波長レーザ光である
   請求項１〜７から選択される１請求項の殺菌装置。
10. 前記２波長レーザ光は交互に前記殺菌処理対象に照射される
    請求項９の殺菌装置。
11. 前記２波長レーザ光は、
    可視レーザ光と、
    赤外レーザ光とを形成する
    請求項９又は１０の殺菌装置。
12. 前記電気的加速器は電極を形成し、前記電極には直流パルスが印加される
    請求項１〜１１から選択される１請求項の殺菌装置。
13. 前記電気的加速器は電極を形成し、前記電極には交流パルスが印加される
    請求項１〜１１から選択される１請求項の殺菌装置。
14. 前記電気的加速器は電極を形成し、前記電極には直流パルスと交流パルスが周期的に印加される
    請求項１〜１１から選択される１請求項の殺菌装置。
15. 前記ガスは水を含む
    請求項１〜１４から選択される１請求項の殺菌装置。
16. 前記ガスは更に酸素を含む
    請求項１５の殺菌装置。
17. 前記電気的加速器は電極を形成し、前記電極は前記殺菌処理対象を覆うメッシュ電極として形成されている
    請求項１〜１１から選択される１請求項の殺菌装置。
18. 前記殺菌処理対象は前記レーザ光に対して透過性を有する
    請求項７の殺菌装置。
19. 前記電気的加速器は電極を形成し、前記電極は前記殺菌処理対象を覆うメッシュ電極として形成されている
    請求項１８の殺菌装置。

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