JP4433296B2 - 活性酸素殺菌装置及び活性酸素殺菌方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、細菌対策を必要とする医療分野、食品分野、衛生分野、遺伝子工学分野等の各分野において利用される活性酸素殺菌装置に関するものである。

従来、医療や食品や微生物関連産業等で利用される殺菌装置又は滅菌装置には、高温高圧蒸気殺菌（オートクレーブ）装置、エチレンオキサイドガス（ＥＯＧ）殺菌装置、γ線等を利用した放射線殺菌装置等がある。

高温高圧蒸気殺菌装置は、約１２０℃の高温、高圧の水蒸気で殺菌（滅菌）する方法を利用したものである。この高温高圧蒸気殺菌装置は、金属製の器具等を殺菌する場合に使用することができるが、プラスチック製の容器等のように高温で変形してしまう製品を殺菌する場合には使用することができない。

エチレンオキサイドガス殺菌装置は、エチレンオキサイドガスの毒性により病原菌や微生物を不活化する方法を利用したものである。このエチレンオキサイドガス殺菌装置は、プラスチック製の容器等も殺菌することができる。しかし、エチレンオキサイドガスは変異原性、発ガン性などの毒性、爆発性等を有するため、当該殺菌装置を使用する際には、作業者の健康上及び作業環境上の危険性が高い。しかも、処理に使用した高濃度のエチレンオキサイドガスが低濃度になるまでに長い時間を要し、総処理時間が長くなるという問題があった。また、使用済みのガスを大気中に放出すると、大気汚染の原因にもなる。そこで、現在では、他の方法によっては殺菌することが難しい場合のみ、エチレンオキサイドガス殺菌装置を使用するよう奨励されている。

γ線等を利用した放射線殺菌装置は、透過力があり加熱の必要もないのでプラスチック製の容器などを殺菌するのに適している。しかしながら、放射線であるために被曝したときの人体への影響が大きく、このため放射能を確実に管理する必要性から設備が大型になる。したがって、放射線殺菌を行うには、専門業者から殺菌（滅菌）した容器を購入するか、或いは委託して殺菌してもらう必要がある。

また、従来から、オゾン供給装置、紫外線発生ランプ及び攪拌装置を備え、活性酸素を用いて殺菌する活性酸素殺菌装置も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この活性酸素殺菌装置では、オゾン供給装置から供給されたオゾンに紫外線発生ランプからの紫外線を照射することにより活性酸素を発生させ、その発生させた活性酸素を用いて容器等を殺菌する。

特許第２５５５６１３号公報

活性酸素殺菌装置は、紫外線が直接届く表面の殺菌を行うことができるだけでなく、活性酸素を使用するので、被処理物の内側まで殺菌することができる。しかしながら、従来の活性酸素殺菌装置では、例えば、袋内に収納された医療器具を、医療福祉分野で求められる殺菌レベルまで殺菌する場合、袋内に十分な量の活性酸素を入り込ませることができず、このため殺菌処理に時間がかかるという問題があった。

本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、十分な量の活性酸素により、医療福祉分野等で求められている高い殺菌レベルの処理を短時間で行うことができる活性酸素殺菌装置及び活性酸素殺菌方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するための本発明に係る活性酸素殺菌装置は、処理室内で活性酸素により被処理物の付着菌を殺菌する装置において、前記処理室内に酸素を含む気体を供給する酸素供給手段と、少なくとも真空紫外域の紫外線を発生する第一のランプと、波長が２００ｎｍより長い紫外線だけを発生する第二のランプと、前記処理室内の圧力を減ずる減圧手段と、前記処理室内を冷却する冷却手段と、を具備し、前記減圧手段により前記処理室内を減圧状態にした後に、前記酸素供給手段により前記酸素を含む気体を前記処理室内に供給し、前記第一のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内に供給された前記酸素に照射することにより活性酸素を前記処理室内に発生させ、且つ前記冷却手段を用いて前記処理室内の温度を制御して前記活性酸素による前記被処理物の殺菌処理を行い、前記殺菌処理の終了後、前記第二のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内の残留オゾンに照射することにより前記残留オゾン及び活性酸素の濃度を低下させる処理を行うことを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る活性酸素殺菌装置は、処理室内で活性酸素により被処理物の付着菌を殺菌する装置において、前記処理室内に酸素を含む気体を供給する酸素供給手段と、少なくとも真空紫外域の紫外線を発生する第一のランプと、波長が２００ｎｍより長い紫外線だけを発生する第二のランプと、前記処理室内の圧力を減ずる減圧手段と、前記処理室内を加湿する加湿手段と、を具備し、前記減圧手段により前記処理室内を減圧状態にした後に、前記酸素供給手段により前記酸素を含む気体を前記処理室内に供給し、前記第一のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内に供給された前記酸素に照射することにより活性酸素を前記処理室内に発生させ、且つ前記加湿手段を用いて前記処理室内の湿度を制御して前記活性酸素による前記被処理物の殺菌処理を行い、前記殺菌処理の終了後、前記第二のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内の残留オゾンに照射することにより前記残留オゾン及び活性酸素の濃度を低下させる処理を行うことを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る活性酸素殺菌装置は、処理室内で活性酸素により被処理物の付着菌を殺菌する装置において、前記処理室内に酸素を含む気体を供給する酸素供給手段と、少なくとも真空紫外域の紫外線を発生する第一のランプと、波長が２００ｎｍより長い紫外線だけを発生する第二のランプと、前記処理室内の圧力を減ずる減圧手段と、前記処理室内を冷却する冷却手段と、前記処理室内を加湿する加湿手段と、を具備し、前記減圧手段により前記処理室内を減圧状態にした後に、前記酸素供給手段により前記酸素を含む気体を前記処理室内に供給し、前記第一のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内に供給された前記酸素に照射することにより活性酸素を前記処理室内に発生させ、且つ前記冷却手段を用いて前記処理室内の温度を制御すると共に前記加湿手段を用いて前記処理室内の湿度を制御して前記活性酸素による前記被処理物の殺菌処理を行い、前記殺菌処理の終了後、前記第二のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内の残留オゾンに照射することにより前記残留オゾン及び活性酸素の濃度を低下させる処理を行うことを特徴とするものである。

更に、上記の目的を達成するための本発明に係る活性酸素殺菌方法は、処理室内で活性酸素により被処理物の付着菌を殺菌する方法において、前記処理室内を減圧状態にした後に、酸素を含む気体を前記処理室内に供給し、少なくとも真空紫外域の紫外線を発生する第一のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内に供給された前記酸素に照射することにより活性酸素を前記処理室内に発生させ、且つ前記処理室内の温度を約１０〜４０℃に制御すると共に前記処理室内の相対湿度を約２０〜５０％に制御して前記活性酸素による前記被処理物の殺菌処理を行い、前記殺菌処理の終了後、波長が２００ｎｍより長い紫外線だけを発生する第二のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内の残留オゾンに照射することにより前記残留オゾン及び活性酸素の濃度を低下させる処理を行うことを特徴とするものである。

本発明は、処理室内の温度及び/又は湿度を所定の値に制御することにより、処理室内の活性酸素の濃度を高めることができ、これにより医療福祉分野等で求められている高い殺菌レベルの処理を短時間で行なうことができる。

以下に、図面を参照して、本願に係る発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明の１実施形態である活性酸素殺菌装置の概略構成図である。図１に示すように、本実施形態の活性酸素殺菌装置は、被処理物を収納するチャンバー（処理室）１０と、チャンバー１０に酸素を含んだガスを供給する酸素供給装置（酸素供給手段）２０と、ガスの流量（注入速度）を制御するマスフローコントローラ３０と、活性酸素発生用ランプ（第一のランプ）４０と、活性酸素分解用ランプ（第二のランプ）５０と、チャンバー１０内のガスを循環させる送風ファン６０ａ，６０ｂと、チャンバー１０内を減圧する真空ポンプ（減圧手段）７０と、オゾン分解触媒７１と、チャンバー１０内を冷却する冷却装置（冷却手段）８０と、冷却用配管８１と、チャンバー１０内を加湿する加湿装置（加湿手段）９０と、被処理物を載置する処理台１１（不図示）と、チャンバー１０内の温度と湿度を制御する制御部（制御手段）１００と、チャンバー１０内の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）１０１と、チャンバー１０内の湿度を検出する湿度センサ（湿度検出手段）１０２とを備えるものである。尚、図１においては、図を簡略化するために、処理台１１は省略している。

図２は本実施形態の活性酸素殺菌装置のチャンバー１０の概略斜視図、図３は本実施形態の処理台１１に被処理物１を載置した状態を示す概略斜視図、図４は低圧水銀ランプの発光分布と酸素及びオゾンの吸収帯とを説明するための図、図５は活性酸素を発生させる原理を説明するための図である。チャンバー１０は、活性酸素を用いて処理台１１に載置した被処理物１を殺菌処理するためのものである。酸素供給装置２０は、チャンバー１０内に酸素を含むガスを供給するものである。酸素を含むガスとしては、少なくとも空気に含まれる酸素の割合と同じ割合の酸素を含むガス、すなわち、少なくとも酸素が全体の約２０％（体積）を占めるようなガスを用いることが望ましい。例えば、酸素を含むガスとして、空気や純酸素またはＰＳＡ等の酸素ガス発生装置を用いることができる。また、マスフローコントローラ３０は、酸素供給装置２０からチャンバー１０内に供給するガスの流量（注入速度）をコントロールするものである。具体的には、当該ガスがある一定の流量以上でチャンバー１０内に流入しないようにコントロールしている。

活性酸素発生用ランプ４０は、真空紫外域の紫外線を発生するものであり、活性酸素分解用ランプ５０は、真空紫外域以外の紫外線を発生するものである。これらの紫外線ランプ４０，５０は、チャンバー１０内に設けられている。ここで、真空紫外域の紫外線とは、波長が２００ｎｍから１ｎｍまでの範囲にある紫外線をいい、真空紫外域以外の紫外線とは、波長が４００ｎｍから２００ｎｍまでの範囲にある紫外線をいう。

通常、かかる紫外線発生ランプ４０，５０としては、例えば低圧水銀ランプやキセノンガスを封じてあるエキシマランプが用いられる。図４に一般の低圧水銀ランプの発光分布を示す。図４において横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は比エネルギー（％）である。低圧水銀ランプでは、図４に示すように、飛び飛びの波長の光が出力される。主な出力光は、波長１８５ｎｍ、波長２５４ｎｍ、波長３１３ｎｍ、波長３６６ｎｍ等の紫外線である。尚、図４において比エネルギーとは、最大出力の波長２５４ｎｍの光のエネルギーに対する当該光のエネルギーの割合（％）のことである。

活性酸素発生用ランプ４０と活性酸素分解用ランプ５０は本来同一のランプ（例えば、低圧水銀ランプ）であるが、発光管の材質を変えることにより、所望の波長域の紫外線が外部に出力されるように調整している。具体的には、活性酸素発生用ランプ４０における発光管の材質としては、例えば普通石英（天然溶融石英ガラス）又は合成石英を用いている。かかる合成石英等は波長２００ｎｍ以下の紫外線も透過するので、活性酸素発生用ランプ４０からは、波長が２００ｎｍより長い紫外線とともに、波長が２００ｎｍ以下である紫外線も外部に出力される。また、活性酸素分解用ランプ５０における発光管の材質としては、例えば石英に酸化チタンを入れた石英ガラスを用いている。かかる酸化チタンは波長２００ｎｍ以下の紫外線を吸収するので、活性酸素分解用ランプ５０からは波長が２００ｎｍより長い紫外線だけが外部に出力される。尚、活性酸素発生用ランプ４０は、少なくとも真空紫外域の紫外線を発生するものであればよく、この例のように、活性酸素発生用ランプ４０としては、真空紫外域の紫外線と真空紫外域以外の紫外線とを両方発生するものを用いてもよい。

本実施形態の活性酸素殺菌装置では、反応性の高い活性酸素により被処理物の殺菌処理を行う。かかる活性酸素は、図５に示す反応を利用して発生させる。図４には酸素及びオゾンの吸収帯も示されている。かかる吸収帯に関しては、図４の縦軸は吸収率を表す。酸素は、図４に示すように、波長２００ｎｍ以下の紫外線に対する吸収をもっている。このため、酸素が波長２００ｎｍ以下の紫外線を受けると、図５（ａ）に示す反応により、活性酸素が生成される。本実施形態では、活性酸素発生用ランプ４０から発せられる波長１８５ｎｍの紫外線により、図５（ａ）の反応を進行させることになる。また、活性酸素は不安定なものであるので、図５（ａ）に示す反応の逆反応により活性酸素が活性酸素と結合して再び酸素に戻ったり、あるいは、図５（ｂ）に示す反応により活性酸素が酸素と結合してオゾンが発生したりする。一方、オゾンは、図４に示すように、波長２６０ｎｍ付近をピークとする紫外線に対する吸収をもっている。このため、オゾンが波長２５４ｎｍ付近の紫外線を受けると、図５（ｃ）に示す反応により、オゾンは酸素と活性酸素に分解する。本実施形態では、活性酸素分解用ランプ５０から発せられる波長２５４ｎｍの紫外線により、図５（ｃ）の反応を進行させることになる。

このように、本実施形態の活性酸素殺菌装置では、活性酸素発生用ランプ４０で紫外線を発生させることにより、図５（ａ）に示す反応を利用して、チャンバー１０内に活性酸素を発生させることができる。したがって、本実施形態の活性酸素殺菌装置は、チャンバー１０内に酸素を含むガスを供給し、その酸素から活性酸素を生成している点で、従来の活性酸素殺菌装置とは異なる。従来の活性酸素殺菌装置では、オゾナイザー等からチャンバー内にオゾンを供給し、そのオゾンから活性酸素を生成しているのである。

尚、活性酸素発生用ランプ４０は、その真空紫外域の紫外線を効率よく酸素に照射するために、酸素供給装置２０からの酸素がチャンバー１０に流入する流入口の近傍に設けることが望ましい。

活性酸素分解用ランプ５０は、殺菌処理後にチャンバー１０内に残留しているオゾンの分解処理のために使用する。すなわち、殺菌処理が終了した後、活性酸素発生用ランプ４０を消灯した状態にすると図５（ａ）に示す反応により発生した活性酸素は不安定な物質であるので、図５（ｂ）に示す反応により、オゾンが発生しチャンバー１０内に残留する。チャンバー１０内のオゾンの濃度が高いと人体に悪影響を及ぼすので、活性酸素分解用ランプ５０を点灯することにより、図５（ｃ）に示す反応を進行させて、チャンバー１０内に残留したオゾンを分解することができる。これにより、チャンバー１０内のオゾン濃度が急速に低下し、これに伴い、活性酸素は図５（ａ）に示す反応と逆の反応により酸素に戻るので、活性酸素の濃度も急速に低下することになる。本実施形態の活性酸素殺菌装置では、殺菌処理後にチャンバー１０内に残留しているオゾン及び活性酸素を容易に分解することができるので、オゾン等の自然消滅を待たずに、殺菌処理後短時間で、被処理物１をチャンバー１０から取り出すことができる。このように、活性酸素分解用ランプ５０は、殺菌処理後にオゾンを分解してオゾン及び活性酸素の濃度を低下させる役割を果たす。

なお、空気中の酸素に紫外線を照射すると、実際には、オゾン（Ｏ₃）と活性酸素（Ｏ・）の他に、スーパーオキサイド、ヒドロキシラジカル等、酸素原子を含む多種多様な活性酸素化学種が生成される。しかし、オゾン（Ｏ₃）と活性酸素（Ｏ・）以外の化学種は存在比率が小さくまた寿命も短いので、上記の説明では簡単化のために、活性酸素化学種のうちオゾンと活性酸素だけを取り上げて記述した。

また、紫外線発生ランプ４０，５０は、紫外線を効率よく放射する電極部の温度帯があり、本ランプの場合、約４０℃である。このため、本紫外線発生ランプ４０，５０には、ランプの電極部を冷却するための専用の冷却装置（不図示）が設けられている。

真空ポンプ７０は、チャンバー１０内の圧力を減じるものである。この真空ポンプ７０としては、大気圧を１００ｋＰａとしたときに、チャンバー１０内の圧力を１ｋＰａ程度に減圧させる能力があるものであれば十分であり、例えばロータリー真空ポンプやスクロール式真空ポンプやダイヤフラム式真空ポンプ等を用いることができる。本実施形態では、後述するように、チャンバー１０内を減圧状態にした後、殺菌処理を開始する。尚、以下では、大気圧を１００ｋＰａとして、圧力を表現することにする。

また、真空ポンプ７０とチャンバー１０との間にはオゾン分解触媒７１を設けている。オゾン分解触媒７１としては、例えばマンガン系の金属触媒が用いられる。これにより、チャンバー１０内のガスを排気するときに残留オゾンが外部に排出されるのを防止することができる。

二台の送風ファン６０は、チャンバー１０内に含まれるガス（活性酸素を含む）を攪拌するためのものであり、図２に示すように送風ファン６０ａは処理台１１の下に、また送風ファン６０ｂは処理台１１の近傍に設けられている。送風ファン６０ａは、チャンバー１０の底面からチャンバー１０の上蓋１０ａに向かってガスの流れができるように送風する。また、送風ファン６０ｂは、チャンバー１０の上蓋１０ａからチャンバー１０の底面に向かってガスの流れができるように送風する。この二台の送風ファン６０により、チャンバー１０内のガスは処理台１１の下から上に流れ、チャンバー１０の内側面に沿って上から下に流れる。すなわち、本実施形態では、チャンバー１０内のガスは、チャンバー１０の中央では下から上に流れ、チャンバー１０の周側部では上から下に流れてチャンバー１０内を循環する。このように殺菌処理時に送風ファン６０を回転させてガスを循環させることにより、チャンバー１０内の活性酸素はランプ等の陰になる部分にも回りこませることができるので、当該陰になる部分の被処理物１も効果的に殺菌することができる。

冷却装置８０は、チャンバー１０内を冷却するためのものであり、水冷式のチリングユニットを用いている。冷却用配管８１内には、冷却装置８０により冷却されたクーラント（冷却液）が循環して流れる。冷却用配管８１は、チャンバー１０内の被処理物１を置く処理台１１を囲むようにして配置されている。尚、冷却配管８１は、図２に示すように本実施形態では被処理物１を置く処理台１１を囲むようにして一重に配管してあるが、冷却効果を向上させるために二重、三重又はそれ以上にしても構わない。

加湿装置９０は、チャンバー１０内を加湿するためのものであり、本実施形態では超音波式の加湿装置９０を使用している。超音波式の加湿装置９０は、超音波の振動で水を霧状にするタイプのものである。尚、本実施形態では超音波振動式の加湿装置９０を用いたがチャンバー１０内を加湿できるものであれば、加熱式等のものでもよい。

チャンバー１０内には、温度センサ１０１及び湿度センサ１０２が取り付けられている。制御部１００は、温度センサ１０１が検出したチャンバー１０内の温度に基づいて、冷却装置８０を制御してチャンバー１０内を所定の温度に制御する。また、制御部１００は、湿度センサ１０２が検出したチャンバー１０内の湿度に基づいて、加湿装置９０を制御してチャンバー１０内を所定の湿度に制御する。本実施形態の活性酸素殺菌装置では、活性酸素発生用ランプ４０を点灯すると、このランプの熱でチャンバー１０内の温度が上昇し、チャンバー１０内の温度が４０°Ｃ以上になることがある。チャンバー１０内の温度が４０°Ｃ以上になると、活性酸素による殺菌効果が低くなり、殺菌処理に時間がかかるようになる。また、チャンバー１０内の温度が１０°Ｃ以下になると、活性酸素発生用ランプ４０の発光効率が極端に落ちるので、十分な量の活性酸素を生成することができなくなる。このため、制御部１００は、冷却装置８０を駆動して、チャンバー１０内の温度が約１０〜４０℃の範囲内の所定の温度になるように制御する。

また、本実施形態の活性酸素殺菌装置では、チャンバー１０内を減圧するので、この減圧処理により、チャンバー内の相対湿度は約１０％以下になる。また、減圧後に、例えば酸素を含むガスを供給しても、この酸素を含むガスには水分は含まれていないので、チャンバー内の相対湿度は下がったままである。更に、本実施形態の装置では、チャンバー内を冷却するために、冷却装置８０を駆動する。すると、チャンバー１０内に配管した冷却用配管８１が冷えて、冷却用配管８１に結露が生じ、チャンバー１０内の湿度はさらに下がる。このようにチャンバー１０内の相対湿度が１０％より下がると、後述するように活性酸素による殺菌効果が低くなり、処理に時間がかかるようになる。このため、本実施形態は、チャンバー内の湿度を湿度センサ１０２によって検出し、検出した湿度に基づいて制御部１００が加湿装置９０を駆動して、チャンバー１０を加湿している。本実施形態の装置では、チャンバー内の湿度は、約２０〜５０％の範囲内の所定の湿度に保持される。

処理台１１は、図３に示すように、被処理物１を載置するためのものであり、送風ファン６０により循環される活性酸素が効率よく被処理物１に行渡るように丸棒で形成されている。被処理物１は、袋２に入れた状態で滅菌処理される。この袋２の表面の素材には、活性酸素や水蒸気を透過する素材である、高密度ポリエチレンを用いたフラッシュ紡糸不織布、例えば、タイベック（米国デュポン社、登録商標）を用いている。また、袋２の裏面の素材には、ポリプロピレンを用いている。尚、袋２は、本実施形態の素材に限られるものではなく、活性酸素が効率よく透過するものであればどのようなものであってもよい。例えば、表面及び裏面の一部、或いは表面及び裏面の両面全体にタイベック（米国デュポン社、登録商標）を用いた袋でもよい。

通常、医療器具の製造会社では、医療器具を殺菌袋に入れて殺菌した状態で販売する。医療機関で、この医療器具を使用するときには、この袋を破って、収納されている器具を取り出して使用している。本実施形態でも、より実際に近い状態で、殺菌処理を行うために、以下では、医療器具等の被処理物１を袋２に入れた状態で殺菌処理を行う場合について説明する。

なお、被処理物１が、紫外線を直接照射しても材質劣化の生じないテフロン（登録商標）樹脂製や金属製のものである場合、紫外線を直接照射するようにすれば紫外線による効果と活性酸素による効果の相乗効果が得られ、より高いレベルの殺菌処理を迅速に行うことができる。また、被処理物１が、紫外線で材質劣化等が懸念されるプラスチック製品や紙製品の場合、紫外線が直接被処理物１に当たらないように紫外線をカットする金属板やガラス板等を被処理物１と紫外線ランプとの間に配置することにより、紫外線の照射を避けて、活性酸素による殺菌処理を行うことができる。

次に、本実施形態の活性酸素殺菌装置において被処理物の殺菌を行う処理手順を説明する。図６は本実施形態の活性酸素殺菌装置において被処理物の殺菌を行う処理手順を説明するためのフローチャートである。

まず、片面にタイベック（米国デュポン社、登録商標）を用いた袋２に被処理物１を入れ、その袋２をチャンバー１０内の処理台１１に載置する（Ｓ１）。次に、真空ポンプ７０により、チャンバー１０内の圧力を減じる（Ｓ２）。例えば、チャンバー１０内の圧力を１ｋＰａに減圧する。その後、酸素供給装置２０から酸素を含むガスをチャンバー１０内に供給すると共に、活性酸素発生用ランプ４０を点灯する（Ｓ３）。これにより、図５（ａ）に示す反応が起こり、チャンバー１０内には活性酸素が発生する。このとき、チャンバー１０内を減圧状態にした後、酸素供給装置２０から酸素を含むガスをチャンバー１０内に供給するので、チャンバー１０内に流入した酸素を含むガスや発生した活性酸素等は、チャンバー１０内のすべての部分に急速に拡散していく。このため、例えば、袋２に入れた被処理物１を殺菌する場合にその袋２内に活性酸素等を十分入り込ませたり、筒状の被処理物１を殺菌する場合には、その被処理物１の内部にまで活性酸素等を行渡らせたりすることができる。

尚、真空ポンプ７０によりチャンバー１０内をどの程度減圧させるのかについては、例えば、チャンバー１０内の圧力を１０ｋＰａから０．１ｋＰａまでの範囲にすることが望ましい。０．１ｋＰａよりも大きく減圧できるようにするには、装置の製造コストがかさんでしまい、また、少なくとも１０ｋＰａ程度にチャンバー１０内を減圧すれば、活性酸素をある程度拡散させることができるからである。

こうして酸素を含むガスをチャンバー１０内に供給すると、チャンバー１０内の圧力は徐々に大気圧に戻ってくる。そして、酸素を含むガスの供給開始から所定時間経過したときに、酸素を含むガスの供給を停止する（Ｓ４）。ここで、所定時間とは、チャンバー１０内の圧力が大気圧よりも少し低い所定の圧力、例えば９４ｋＰａになるまでの時間である。このように、ガスの供給停止時にチャンバー１０内の圧力を大気圧から若干減圧した状態にしているのは、大気圧にしてしまうと、チャンバー１０内のガスが外部に漏れてしまうおそれがあるからである。尚、このときも、活性酸素発生用ランプ４０は点灯したままにしておく。

酸素を含むガスの供給を停止した後、冷却装置８０・加湿装置９０を始動する（Ｓ５）。チャンバー内を冷却しないと、活性酸素発生用ランプ４０の点灯により、チャンバー１０内の温度は、外気温度にも左右されるが約６０℃以上になることがある。このようにチャンバー内が高温になると、活性酸素による殺菌効果が低くなり、処理に時間がかかるようになる。活性酸素の殺菌効果はチャンバー１０内の温度が低ければ低いほどよい。

また、チャンバー１０内は減圧により湿度が約１０％以下になり、酸素供給装置２０から送られる酸素を含むガスは、ボンベなどに乾燥したガスの状態で貯蔵されているためにほとんど湿度がない。したがって、ガスを供給しても、チャンバー内の湿度は上がらない。また、冷却装置８０を駆動すると、冷却用配管８１に結露が生じ、これによりチャンバー内の湿度は更に低下する。後述するように、湿度が２０％より低くなると、活性酸素により殺菌効果が低くなる。このため、本実施形態では、チャンバー内の湿度が２０〜５０％の範囲内の所定の湿度なるように加湿装置９０によりチャンバー１０内の加湿を行う。

その後、送風ファン６０を回転させる。これにより、チャンバー１０内の活性酸素をランプの陰になる部分等にまで回りこませることができる。そして、所定の時間（処理時間）だけ、活性酸素発生用ランプ４０の点灯状態、送風ファン６０の回転状態を維持する（Ｓ６）。この間に、活性酸素が被処理物１に接触し、活性酸素による被処理物１の殺菌処理が進行することになる。かかる処理時間は、一般的には、チャンバー１０の大きさ、被処理物１の殺菌レベルや形状や大きさ、活性酸素の濃度、チャンバー１０内の温度・湿度等によって異なるが、通常、約３０分程度必要である。

こうして、所定の処理時間が経過した後、活性酸素発生用ランプ４０を消灯する（Ｓ７）。続いて活性酸素分解用ランプ５０を点灯する（Ｓ８）。活性酸素分解用ランプ５０を点灯することにより、チャンバー１０内のオゾン及び活性酸素の濃度を低下させる。

そして、所定の時間が経過した後、活性酸素分解用ランプ５０を消灯する（Ｓ９）。ここで、所定の時間とは、チャンバー１０内のオゾン及び活性酸素の濃度が十分低下するのに要する時間である。活性酸素分解用ランプ５０を消灯した後に、送風ファン６０・加湿装置９０を停止する（Ｓ１０）。

次に、上記のステップＳ２からステップＳ１０までの処理を所定回数だけ繰り返す（Ｓ１１）。すなわち、真空ポンプ７０により、チャンバー１０内のガスを排気してチャンバー１０内を減圧状態にした後（Ｓ２）、引き続き、ステップＳ３からステップＳ１０までの処理を行う。通常、ステップＳ６の処理において、所定の処理時間以上が経過すると、活性酸素による殺菌効果はだんだん低下する。これは、活性酸素はとても不安定であるので、他の物質と反応して消滅してしまうからだと考えられる。このため、本実施形態では、ステップＳ２からステップＳ１０までの１回の処理で所望のレベルの殺菌を行うことができない場合には、上記のステップＳ２からステップＳ１０までの処理を繰り返し、再度、活性酸素による殺菌処理を行うことにしている。例えば、殺菌処理を滅菌レベルまで行いたいような場合には、上記の処理を３回以上繰り返すようにすることが望ましい。尚、チャンバー１０の大きさ等によっては、ステップＳ２からステップＳ１０までの処理を１回だけ行うことにより、高い濃度の活性酸素を発生させて、被処理物１を所望の殺菌レベルまで殺菌することできる。当然のことであるが、このような場合であれば、上記のステップＳ２からステップＳ１０までの処理を複数回繰り返す必要はない。

こうして、ステップＳ２からステップＳ１０までの処理が所定回数だけ繰り返し行われた後、ステップ１２に移行し、チャンバー１０内の圧力を減じる。チャンバー１０内の圧力が下がったら、冷却装置８０を停止する（Ｓ１３）。最後に、チャンバー１０の蓋を開ける等して、チャンバー１０内に空気を供給してチャンバー１０内を大気圧と同じにする（Ｓ１４）。最後に、チャンバー１０内のオゾン及び活性酸素の濃度が十分低下したチャンバー１０内から被処理物１を入れた袋２を取り出す（Ｓ１５）。以上により、殺菌処理が終了する。

次に、本発明者は、実際に微生物を使用して、本実施形態の活性酸素殺菌装置による殺菌処理の効果を確認する実験を行った。本実験は、チャンバー内の温度及び湿度と、活性酸素による殺菌効果との関係を調べるものである。本実験のチャンバー１０としては、空間容積が約５０リットルのものを用いた。チャンバー１０内には３本の活性酸素発生用ランプ４０が取り付けられている。この活性酸素発生用ランプ４０としては、２００ＷのＵ字管合成石英製低圧水銀ランプ（岩崎電気株式会社製 型式QGL200G-3）を用いた。容積当りの紫外線照射量は１２Ｗ／リットルとなる。照射時間は６０分間行い、処理回数は１回とした。また、酸素供給装置２０としては、純酸素を供給するものを使用した。

本実験で用いた試料の菌種は、Geobacillus Stearothermophylus ATCC7954 である。この菌種が植菌されたものを片面タイベック（米国デュポン社、登録商標）の袋２に入れたものを試料と使用した。この試料を本実施形態の活性酸素殺菌装置で殺菌処理したものを培地で約４８時間培養し、生存している菌数を数えて測定した。なお、本実験では、市販されているバイオインジケータである、初発菌数４．０×１０^６ＣＦＵで使用した。ＣＦＵはColony Forming Unitの略称で、コロニーの個数を表す。

図７は、チャンバー内の湿度を２０％に保持し、温度を変えて殺菌処理を行った第１実験の結果を示すグラフである。図７では、横軸に温度（℃）を縦軸に菌数（ＣＦＵ）を取っている。図７に示すように、チャンバー内の湿度を２０％に保持したときには、温度が上昇するにつれて殺菌処理後の生存菌数が増加することがわかる。図７を詳しく見ると、殺菌処理後の生存菌数は、１０℃から２０℃付近のときは１０ ^０ のオーダであるが、２０℃付近からは極端に菌数が増え、４０℃付近以上から菌数が１０ ^２ のオーダとなり、５０℃以降は約２．０×１０ ^２ ＣＦＵ付近からそれ程変化が見られなくなった。

第１実験から、例えば、要求される殺菌レベルが菌数１０ ^１ のオーダ以下であれば、湿度２０％の状況下で、要求される殺菌レベルの条件を満たす温度は、図７に示すように約１０℃以上２５℃未満である。このため、チャンバー１０内の湿度が２０％のときは、温度は１０℃以上２５℃未満の範囲で温度制御を行えば要求される殺菌レベルの効果が得られる。尚、温度が１０℃以下になると、活性酸素発生用ランプ４０の発光効率が極端に落ちるために１０℃以上からの測定とした。

図８は、チャンバー内の温度を４０°Ｃに保持し、湿度を変えて殺菌処理を行った第２実験の結果を示すグラフである。図８は、横軸に相対湿度（％）を縦軸に菌数（ＣＦＵ）を取っている。図８に示すように、殺菌処理後の生存菌数は、湿度が２０％付近までは、１０^２のオーダで推移しており、２０％以降から菌数が１０^１のオーダに減り始め、湿度が５０％付近までは１０¹のオーダとなっている。また、湿度が５０％以降は極端に菌数が増えていく結果となった。

第２実験から、例えば、要求される殺菌レベルが菌数１０^２以下であれば、チャンバー内の温度が４０℃に保持された状況下では、要求される殺菌レベルの条件を満たす湿度は、図８に示すように、２０％以上５２％以下である。このため、チャンバー１０内の温度が４０℃のときは、湿度が２０％以上５２％以下の範囲で湿度制御を行えば要求される殺菌効果が得られる。

尚、今回の実験では紫外線の照射時間が６０分で１回の処理回数であったが、１５分〜３０分の照射時間で且つ処理回数を増やしたほうが、短時間で医療福祉分野において求められる高い殺菌レベルの殺菌効果が得られる。また、紫外線の照射時間を増やすことにより、上述した第１実験の温度範囲よりも、より広い温度範囲まで用いることができるようになる。湿度についても同様である。

上記の第１実験及び第２実験の結果から、チャンバー内の温度は約１０〜４０°Ｃ範囲内であれば、温度を制御していない従来の装置（チャンバー内温度は約６０°Ｃになることもあり、同じ実験条件の下で同様の結果を得るためには約３時間を要する。）に比べて、はるかに短い時間で従来の装置と同様の殺菌処理ができることを確認できた。また、チャンバー内の相対湿度は約２０％〜５０％の範囲内であれば、湿度制御をしていない従来の装置（チャンバー内湿度は１０％以下になり、同じ実験条件の下で同様の結果を得るためには約３時間を要する）に比べて、はるかに短い時間で従来の装置と同様の殺菌処理ができることを確認できた。

以上の実験結果を踏まえて、要求される殺菌レベルに合わせて所定の範囲内で湿度及び温度を制御することにより、温度及び湿度を制御せずに行う従来の酸素殺菌処理装置に比べて、短時間で且つ少ない処理回数で医療福祉分野等において求められる高い殺菌レベルの殺菌効果が得られる。

尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。たとえば、上記の実施形態では、温度と湿度の両方を制御する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、温度と湿度の何れか一方のみを制御するものであってもよい。

また、上記の実施形態では、制御部が温度と湿度を制御する場合について説明したが、制御部はリレー等を用いて真空ポンプのオン・オフを制御したり、電磁弁を用いて酸素供給装置からのガス供給のオン・オフを制御したりするようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、医療福祉分野で使用される医療器具の殺菌について説明したが、本発明は医療福祉分野に限られるものではなく、食品分野、衛生分野、遺伝子工学分野で使用される器具等の殺菌にも適用できる。

また、上記の実施形態では、２台の送風ファンを設けた場合について説明したが、送風ファンは１台でも、３台以上設けるようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、加湿装置及び送風ファンをチャンバー内に配置したものについて説明したが、加湿装置や送風ファンはチャンバーの外に配置するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の活性酸素殺菌装置によれば、チャンバー内の温度と湿度を制御することにより、チャンバー内の活性酸素の濃度を高めることができ、これにより医療福祉分野等で求められる高い殺菌レベルまでの処理時間を従来の装置に比べて短縮することができる。したがって、本発明の活性酸素殺菌装置は、医療福祉分野等で使用される医療器具の殺菌に適用することができる。

本発明の１実施形態である活性酸素殺菌装置の概略構成図である。 本発明の１実施形態である活性酸素殺菌装置のチャンバーの概略斜視図である。 処理台に被処理物を載置した状態を示す概略斜視図である。 低圧水銀ランプの発光分布と酸素及びオゾンの吸収帯とを説明するための図である。 活性酸素を発生させる原理を説明するための図である。 本実施形態の活性酸素殺菌装置において被処理物の殺菌を行う処理手順を説明するためのフローチャートである。 チャンバー内の湿度を２０％に保持し、温度を変えて殺菌処理を行った第１実験の結果を示すグラフである。 チャンバー内の温度を４０°Ｃに保持し、湿度を変えて殺菌処理を行った第２実験の結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 被処理物
２ 袋
１０ チャンバー
１１ 処理台
２０ 酸素供給装置
３０ マスフローコントローラ
４０ 活性酸素発生用ランプ
５０ 活性酸素分解用ランプ
６０ａ、６０ｂ 送風ファン
７０ 真空ポンプ
７１ オゾン分解触媒
８０ 冷却装置
８１ 冷却用配管
９０ 加湿装置

Claims (8)

1. 処理室内で活性酸素により被処理物の付着菌を殺菌する装置において、
   前記処理室内に酸素を含む気体を供給する酸素供給手段と、
   少なくとも真空紫外域の紫外線を発生する第一のランプと、
   波長が２００ｎｍより長い紫外線だけを発生する第二のランプと、
   前記処理室内の圧力を減ずる減圧手段と、
   前記処理室内を冷却する冷却手段と、
   を具備し、
   前記減圧手段により前記処理室内を減圧状態にした後に、前記酸素供給手段により前記酸素を含む気体を前記処理室内に供給し、前記第一のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内に供給された前記酸素に照射することにより活性酸素を前記処理室内に発生させ、且つ前記冷却手段を用いて前記処理室内の温度を制御して前記活性酸素による前記被処理物の殺菌処理を行い、前記殺菌処理の終了後、前記第二のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内の残留オゾンに照射することにより前記残留オゾン及び活性酸素の濃度を低下させる処理を行うことを特徴とする活性酸素殺菌装置。
2. 処理室内で活性酸素により被処理物の付着菌を殺菌する装置において、
   前記処理室内に酸素を含む気体を供給する酸素供給手段と、
   少なくとも真空紫外域の紫外線を発生する第一のランプと、
   波長が２００ｎｍより長い紫外線だけを発生する第二のランプと、
   前記処理室内の圧力を減ずる減圧手段と、
   前記処理室内を加湿する加湿手段と、
   を具備し、
   前記減圧手段により前記処理室内を減圧状態にした後に、前記酸素供給手段により前記酸素を含む気体を前記処理室内に供給し、前記第一のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内に供給された前記酸素に照射することにより活性酸素を前記処理室内に発生させ、且つ前記加湿手段を用いて前記処理室内の湿度を制御して前記活性酸素による前記被処理物の殺菌処理を行い、前記殺菌処理の終了後、前記第二のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内の残留オゾンに照射することにより前記残留オゾン及び活性酸素の濃度を低下させる処理を行うことを特徴とする活性酸素殺菌装置。
3. 処理室内で活性酸素により被処理物の付着菌を殺菌する装置において、
   前記処理室内に酸素を含む気体を供給する酸素供給手段と、
   少なくとも真空紫外域の紫外線を発生する第一のランプと、
   波長が２００ｎｍより長い紫外線だけを発生する第二のランプと、
   前記処理室内の圧力を減ずる減圧手段と、
   前記処理室内を冷却する冷却手段と、
   前記処理室内を加湿する加湿手段と、
   を具備し、
   前記減圧手段により前記処理室内を減圧状態にした後に、前記酸素供給手段により前記酸素を含む気体を前記処理室内に供給し、前記第一のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内に供給された前記酸素に照射することにより活性酸素を前記処理室内に発生させ、且つ前記冷却手段を用いて前記処理室内の温度を制御すると共に前記加湿手段を用いて前記処理室内の湿度を制御して前記活性酸素による前記被処理物の殺菌処理を行い、前記殺菌処理の終了後、前記第二のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内の残留オゾンに照射することにより前記残留オゾン及び活性酸素の濃度を低下させる処理を行うことを特徴とする活性酸素殺菌装置。
4. 前記処理室内の温度を検出する温度検出手段と、前記処理室内の湿度を検出する湿度検出手段と、前記温度検出手段が検出した温度に基づいて前記冷却手段を制御すると共に、前記湿度検出手段が検出した湿度に基づいて前記加湿手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項３記載の活性酸素殺菌装置。
5. 前記制御手段により、前記処理室内の温度を約１０〜４０℃に制御し、前記処理室内の相対湿度を約２０〜５０％に制御することを特徴とする請求項４記載の活性酸素殺菌装置。
6. 高密度ポリエチレンを用いたフラッシュ紡糸不織布の袋にいれて前記被処理物を殺菌処理することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の活性酸素殺菌装置。
7. 前記酸素を含む気体は、純酸素であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の活性酸素殺菌装置。
8. 処理室内で活性酸素により被処理物の付着菌を殺菌する方法において、前記処理室内を減圧状態にした後に、酸素を含む気体を前記処理室内に供給し、少なくとも真空紫外域の紫外線を発生する第一のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内に供給された前記酸素に照射することにより活性酸素を前記処理室内に発生させ、且つ前記処理室内の温度を約１０〜４０℃に制御すると共に前記処理室内の相対湿度を約２０〜５０％に制御して前記活性酸素による前記被処理物の殺菌処理を行い、前記殺菌処理の終了後、波長が２００ｎｍより長い紫外線だけを発生する第二のランプを点灯して前記紫外線を前記処理室内の残留オゾンに照射することにより前記残留オゾン及び活性酸素の濃度を低下させる処理を行うことを特徴とする活性酸素殺菌方法。

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