JP6057656B2 - Inactivation method and processing apparatus by electron beam irradiation - Google Patents
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Description
本発明は、電子線照射による不活化方法および処理装置に関し、より詳細には、被処理物の所定の面（例えば、中空体容器の内側の壁、外側の壁、ある部材（キャップ、板など）の表面など）の微生物を減少させる、電子線照射による不活化方法および処理装置に関するものである。 The present invention relates to an inactivation method by electron beam irradiation and a processing apparatus. More specifically, the present invention relates to a predetermined surface of an object to be processed (for example, an inner wall, an outer wall, a certain member (cap, plate, etc.) ) And the like, and an inactivation method and a processing apparatus by electron beam irradiation.
近年、医薬品、医療器具、食品の梱包に使用される包装材、梱包のための成形品表面に存在する微生物（菌、真菌類、ウイルス等）による感染症等の防止に関する消費者ニーズが高まっており、これら成形品表面の確実な滅菌処理による安全性の確保が必要となっている。 In recent years, consumer needs for prevention of infectious diseases caused by microorganisms (fungi, fungi, viruses, etc.) present on the surface of molded products for packaging of pharmaceuticals, medical devices and foods, and packaging have increased. Therefore, it is necessary to ensure safety by reliably sterilizing the surface of these molded products.
公知の表面滅菌方法としては、高圧蒸気滅菌法（オートクレーブ）、エチレンオキサイドガス（ＥＯＧ）滅菌法、過酸化水素滅菌法、ガンマ線滅菌法などが知られている。 Known surface sterilization methods include a high pressure steam sterilization method (autoclave), an ethylene oxide gas (EOG) sterilization method, a hydrogen peroxide sterilization method, and a gamma ray sterilization method.
しかしながら、オートクレーブ滅菌では熱に弱い樹脂製成形品を処理した場合、熱による変形などの問題が生じ、ＥＯＧ滅菌ではガス除害処理に長時間を有し、また両者は何れも連続的なインラインの滅菌処理は困難である。ガンマ線滅菌は装置が非常に大型で高コストであり、滅菌処理を実現するための吸収線量を得るために、半日以上というオーダーの処理時間が必要といった課題を抱えている。 However, in autoclave sterilization, when heat-resistant resin molded parts are processed, problems such as deformation due to heat occur, and in EOG sterilization, gas removal treatment takes a long time, and both are continuous in-line. Sterilization is difficult. Gamma ray sterilization has a problem that the apparatus is very large and expensive, and in order to obtain an absorbed dose for realizing the sterilization treatment, a processing time of an order of half a day or more is required.
このような課題を解決する技術として、近年、電子線を中空体の容器へ照射して殺菌処理を実現する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。 In recent years, as a technique for solving such a problem, there has been proposed a method for realizing a sterilization treatment by irradiating a hollow container with an electron beam (Patent Documents 1 and 2).
図１は、従来の、特許文献３に係る、電子線を被処理物に照射して殺菌する装置の概略図である。
図１において、電子線発生器１２は、真空チャンバ１２ａと、電子線１３を放出するためのノズル１２ｂと、真空チャンバ１２ａ内に設けられた電子線発生源１２ｃとを備える。特許文献３では、中空のボトル１１の内部を殺菌する際に、ノズル１２ｂをボトル１１の中空部に挿入し、電子線発生源１２ｃから電子線１３を発生させる。これにより、電子線１３がノズル１２ｂからボトル１１の内部に照射され、該電子線１３によりボトル１１の内側の壁の殺菌が行われる。
FIG. 1 is a schematic view of a conventional apparatus for sterilizing an object to be processed by irradiating an electron beam according to Patent Document 3. As shown in FIG.
In FIG. 1, the
図２は、従来の、特許文献４に係る、電子線を被処理物に照射して殺菌する装置の概略図である。
図２において、樹脂製容器２１を殺菌する際、該樹脂製容器２１を電子線照射装置２２の照射窓２２ａの前面側を通過させることによって、樹脂製容器２１は照射窓２２ａから照射された電子線２３を受けて殺菌される。このとき、樹脂製容器２１の中空部に、電子を引き付ける部材としてのアース電極２４を挿入することにより、樹脂製容器２１の内部に入り込んだ電子による該樹脂製容器２１の内部の帯電を防止している。また、帯電防止のために挿入するアース電極２４は中空であり、該中空を介しアース電極２４の先端に設けられた吹き出し口２４ａから樹脂製容器２１の内部に無菌気体を供給することにより、電子線照射により発生するオゾンを樹脂製容器２１の口部２１ａから押し出して除去し、これと同時に粉塵やチリも同様に除去している。
FIG. 2 is a schematic view of a conventional apparatus for sterilizing an object to be processed by irradiating an electron beam according to Patent Document 4. As shown in FIG.
In FIG. 2, when the resin container 21 is sterilized, the resin container 21 is passed through the front surface side of the
しかしながら、特許文献１〜４に係る、電子線を被処理物に直接照射することにより、殺菌といった微生物の不活化を行う処理方法では、被処理物への電子線の吸収線量が、被処理物の形状、電子線照射時の被処理物の保持方法（位置関係）、搬送速度（処理時間）によって大きく左右されてしまう。例えば、被処理物の形状によっては、該被処理物の被処理面において、殺菌のために飛来してくる電子線に対して影となってしまう部分が生じてしまう。また、被処理物の保持位置と照射される電子線との位置関係によっても、被処理物の被処理面において上記影となってしまう部分が生じる。このような影となる部分には、電子線が入射しない、ないしは入射量が他よりも低減されてしまう。これにより、被処理物内においても処理にばらつきが生じ、さらに過剰に電子線が照射されて被処理物に電気的、物性的なダメージを与えるといったケースが頻繁にあった。 However, in the processing method for inactivating microorganisms such as sterilization by directly irradiating the processing object with an electron beam according to Patent Documents 1 to 4, the absorbed dose of the electron beam to the processing object is The shape, the holding method (positional relationship) of the workpiece during electron beam irradiation, and the conveyance speed (processing time) are greatly affected. For example, depending on the shape of the object to be processed, a portion of the surface to be processed that becomes a shadow with respect to the electron beam flying for sterilization occurs. Moreover, the part which becomes the said shadow in the to-be-processed surface of a to-be-processed object arises also by the positional relationship of the holding position of a to-be-processed object, and the electron beam irradiated. An electron beam does not enter the shadowed portion, or the incident amount is reduced more than the others. As a result, there are frequent cases in which the processing varies within the object to be processed, and the electron beam is excessively irradiated to cause electrical and physical damage to the object to be processed.
これらに加えて特許文献３に開示された技術では、殺菌処理の際に、ノズル１２ｂをボトル１１の内部に挿入しなければならず、ボトル毎にノズル１２ｂの出し入れを行う必要がある。従って、ノズル１２ｂを各ボトル内に挿入し、殺菌の終了後に抜き出す分だけ時間がかかってしまうので、殺菌動作が遅くなってしまう。同様のことが特許文献４に開示された技術についても言える。すなわち、殺菌処理の際にアース電極２４を樹脂製容器２１の内部に対して出し入れする必要がある。このように、被処理物（ボトルや樹脂製容器）を高速搬送させながら殺菌を行うには、上記ノズル１２やアース電極２４の出し入れの時間を補償するようにノズル１２ｂやアース電極２４の駆動機構を高速駆動するように構成する必要があり、装置の複雑化、コスト増を招いてしまう。
In addition to these, in the technique disclosed in Patent Document 3, the
また、特許文献３では、電子線１３を放出するノズル１２ｂをボトル１１の内部に位置させているので、電子線１３が作用するのはボトル１１の内側の壁に限られるため、ボトル１１の外側の壁を電子線１３により殺菌するためには、十分な電子線の線量率が必要となる。該十分な線量率を得るためには高加速電圧が必要であり、電子線発生源１２ｃの大型化を招いてしまう。さらに、電子線１３の線量率が大きくなると、ボトル１１に対して電気的、物理的ダメージを与えることがある。従って、ボトル１１の内側であっても、殺菌のレベルを上げる場合（微生物の数をより減少させる場合）には線量率を上げる必要があるが、該線量率を上げるとボトル１１の内側の壁などへの電子線によるダメージの発生に繋がってしまう。
Moreover, in patent document 3, since the
一方、特許文献４に開示された技術では、樹脂製容器２１の外側から電子線２３を照射し、該樹脂製容器２１を透過させて内側の壁に作用させる必要があるので、電子線２３の線量率を十分な値にする必要がある。従って、樹脂製容器２１の外側のみならず内側に対しても電子線２３にて殺菌を行うためには、十分な線量率を得るために高加速電圧が必要であり、電子線照射装置２２が大型化してしまう。
On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 4, it is necessary to irradiate the
また、特許文献４に開示された技術も、電子線２３を被処理物である樹脂製容器２１に直接照射して殺菌を行っているので、電子線２３による樹脂製容器２１への電気的、物理的ダメージが懸念される。特に、より強い殺菌を行おうとするほど電子線２３による樹脂製容器２１へのダメージ発生が起こってしまい、材質劣化の問題が起こってしまう。
Moreover, since the technique disclosed in Patent Document 4 also sterilizes by directly irradiating the resin container 21 that is an object to be processed with the
さらに、特許文献４では、樹脂製容器２１の一側面側に電子線照射装置２２を配置し、樹脂製容器２１の内部にはアース電極２４を挿入しているので、アース電極２４の、電子線照射装置２２と反対側の樹脂製容器２１の部分は、アース電極２４の影となる。従って、この影となる部分には電子線２３が照射されにくい状態となる。よって、特許文献４では、樹脂製容器２１に対して一様に殺菌するために、樹脂製容器２１を１８０°回転させて、上記影となる部分が照射窓２２ａと対向するようにする必要がある。このように、樹脂製容器２１を回転させるための機構が必要になるので、装置の複雑化、コスト増に繋がり、さらには、回転させるための時間だけ処理時間も遅くなってしまう。
Further, in Patent Document 4, since the electron beam irradiation device 22 is arranged on one side of the resin container 21 and the
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、被処理物の形状および／または被処理物の保持形態によらず、簡便な構成で均一に微生物の不活化処理を行うことができ、電子線を用いているにも関わらず被処理物への電子線に起因したダメージを低減可能な電子線照射による不活化方法および処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to uniformly eliminate microorganisms with a simple configuration regardless of the shape of the object to be treated and / or the form of holding the object to be treated. It is an object of the present invention to provide an inactivation method and a processing apparatus by electron beam irradiation that can perform activation treatment and can reduce damage caused by the electron beam to the object to be processed despite using the electron beam.
このような目的を達成するために、本発明の一態様は、電子線照射による不活化方法であって、電子線が照射されるように構成された処理室内に被処理物を配置する工程と、前記配置された被処理物に対して、前記処理室内に照射された電子線によって励起された所定のガスを供給する工程とを有することを特徴とする。
また、本発明の第２の態様は、被処理物に付着した微生物の不活化を行うための処理装置であって、処理室と、前記処理室内に電子線を照射する電子線照射装置と、前記処理室内に設けられ、前記被処理物を保持するための保持部と、前記保持部に保持された前記被処理物に対して、前記電子線によって励起された所定のガスを供給するように構成されたガス供給手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve such an object, one embodiment of the present invention is an inactivation method using electron beam irradiation, the step of disposing an object to be processed in a processing chamber configured to be irradiated with an electron beam, And a step of supplying a predetermined gas excited by an electron beam irradiated into the processing chamber to the disposed object to be processed.
The second aspect of the present invention is a processing apparatus for inactivating microorganisms attached to an object to be processed, a processing chamber, an electron beam irradiation apparatus that irradiates an electron beam into the processing chamber, A holding unit provided in the processing chamber for holding the object to be processed, and a predetermined gas excited by the electron beam is supplied to the object to be processed held in the holding part. And a gas supply means configured.
本発明によれば、被処理物の形状および／または被処理物の保持形態によらず、簡便な構成で均一に微生物の不活化処理を行うことができる。さらには、電子線を用いているにも関わらず被処理物への電子線に起因したダメージを低減可能である。 According to the present invention, it is possible to uniformly inactivate microorganisms with a simple configuration regardless of the shape of the object to be processed and / or the form of holding the object to be processed. Furthermore, although the electron beam is used, damage caused by the electron beam to the object to be processed can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments. In the drawings described below, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof may be omitted.
本発明では、菌類、真菌類、ウイルスといった微生物の不活化を行う際に、電子線によって励起させたガスを被処理物に供給するという単純な機構を設けることで、電子線単独の処理（すなわち、電子線の被処理物への直接照射のみによる処理）よりも大幅に（好ましくは、滅菌レベルで）不活化の効果を向上できるという、従来にない新たな知見を得ている。 In the present invention, when inactivating microorganisms such as fungi, fungi, and viruses, by providing a simple mechanism of supplying a gas excited by an electron beam to an object to be processed, an electron beam alone treatment (that is, In addition, new knowledge has been obtained that the inactivation effect can be improved significantly (preferably at the sterilization level) more than the treatment by only direct irradiation of the object to be processed with an electron beam.
また、上記の方法を実施することで、電子線を直接照射して不活化を行う従来の方法においては電子線が被処理物表面に直接到達できない部分（例えば、被処理物の形状や被処理物の配置方法等に因り生じる影の部分や、被処理物の電子線が照射される側の面と反対側の面など）の不活化処理が可能であるという知見を得ている。 In addition, by performing the above-described method, in the conventional method in which the electron beam is directly irradiated and inactivated, the portion where the electron beam cannot directly reach the surface of the object to be processed (for example, the shape of the object to be processed or the object to be processed) It has been found that it is possible to inactivate a shadow portion caused by an object arrangement method or the like, or a surface opposite to the surface irradiated with an electron beam.
例えば、特許文献３、４に記載されているような従来の方法（図１、２参照）では、電子線が照射される面と反対側の面を殺菌する場合には、電子線の線量率を大きくしなければならず、その分電子線による被処理物へのダメージが生じてしまう。特許文献４に係る図２を用いてより詳細に説明すると、被処理物である樹脂製容器２１の外側から電子線２３を照射して殺菌を行うので、樹脂製容器２１の内側の壁面については電子線２３が直接照射されるわけではない。従って、電子線２３を樹脂製容器２１の内側の壁に作用させて殺菌するためには、高加速電圧により電子線を発生させて電子線２３の線量率を大きくし樹脂製容器２１を透過させる必要がある。しかしながら、電子線２３の線量率を大きくすると該電子線２３により樹脂製容器２１にダメージを与えてしまうことがある。これに対して本発明は従来のように不活化のために電子線を被処理物に直接照射するものではなく、電子線によって励起されたガスにより不活化処理を行うものであるので、従来技術が抱える被処理物への電子線に起因したダメージ発生という大きな課題を解決することができ、処理の歩留まりを向上することができる。
For example, in the conventional methods (see FIGS. 1 and 2) as described in Patent Documents 3 and 4, when the surface opposite to the surface irradiated with the electron beam is sterilized, the dose rate of the electron beam Must be increased, and accordingly, the workpiece is damaged by the electron beam. If it demonstrates in detail using FIG. 2 which concerns on patent document 4, since it sterilizes by irradiating the
このように本発明の一実施形態は、菌類、真菌類、ウイルスといった微生物が表面に付着する可能性がある被処理物に対して、その被処理物の形状および該被処理物の保持方法によらず、上記微生物を不活化させ（微生物の数を所定の割合まで減少させ（好ましくは、滅菌レベルまで減少させ））、かつ被処理物への電子線起因のダメージを防止ないしは低減させるものである。 As described above, in one embodiment of the present invention, the shape of the object to be processed and the method for holding the object to be processed are described with respect to the object to which the microorganisms such as fungi, fungi, and viruses may adhere to the surface. Regardless, the above microorganisms are inactivated (the number of microorganisms is reduced to a predetermined ratio (preferably, reduced to a sterilization level), and damage due to the electron beam to the object to be treated is prevented or reduced. is there.
なお、本発明においては、所定の面に付着したり存在している微生物を不活化させることが重要であり、上記所定の面の形状、所定の面を有する被処理物の形状、および該被処理物の材質は本質ではない。このような被処理物としては、例として、樹脂（プラスチック）成形品、金属成形品、セラミクス成形品などが挙げられる。また、その形状（形態）は、平板状、棒状、円筒状、中空状など特に制約があるわけではない。すなわち、中空体容器、キャップ、平板など、不活化処理の対象となるものであればいずれであっても良い。 In the present invention, it is important to inactivate microorganisms adhering to or existing on a predetermined surface. The shape of the predetermined surface, the shape of an object to be processed having the predetermined surface, and the target The material of the processed material is not essential. Examples of such objects to be processed include resin (plastic) molded products, metal molded products, ceramic molded products, and the like. Further, the shape (form) thereof is not particularly limited such as a flat plate shape, a rod shape, a cylindrical shape, and a hollow shape. That is, any of hollow bodies, caps, flat plates, and the like can be used as long as they are targets for inactivation treatment.
さて、上述のように、本発明では、微生物を不活化して、不活化処理をする前に存在する微生物の数よりも該微生物の数を減少させることができる。すなわち、本実施形態では、微生物の初発菌数を、所定の割合以下に減少させることができる。このとき、本発明の一実施形態では、上記不活化の程度を、滅菌レベルにすることができる。本明細書において、ある特定の微生物の初発菌数を１／１００００００（百万分の一）以下に減少させる行為を「滅菌」として定義する。 As described above, in the present invention, the number of microorganisms can be reduced more than the number of microorganisms present before the inactivation treatment is performed by inactivating the microorganisms. That is, in this embodiment, the initial number of microorganisms can be reduced to a predetermined ratio or less. At this time, in one embodiment of the present invention, the degree of inactivation can be set to a sterilization level. In the present specification, the act of reducing the initial bacterial count of a specific microorganism to 1/1000000 (parts per million) or less is defined as “sterilization”.
（第１の実施形態）
本実施形態に係る、微生物を不活化させる処理装置の模式図である。
図３において、微生物を不活化させる処理装置１００は、電子線照射装置１０１と、処理室１０２とを備える。
(First embodiment)
It is a schematic diagram of the processing apparatus which inactivates microorganisms based on this embodiment.
In FIG. 3, a
電子線照射装置１０１は、電子線を発生する電子線発生部１０３と、該電子線発生部１０３で発生した電子線を加速する加速器１０４と、該加速器１０４にて加速された電子線を外部に電子線１１３として出射する照射部１０５とを有する。上記電子線発生部１０３は、電子線照射装置１０１の中央部に位置するターミナル１０３ａと、熱電子を放出するフィラメント１０３ｂとを有する。また、照射部１０５は、電子線発生部１０３にて発生された電子線を通過させて電子線照射装置１０１の外部に放出するための開口部１０５ａと、該開口部１０５ａ内に設けられ、電子線照射装置１０１の内部（真空雰囲気）と処理室１０２の内部（大気雰囲気）とを仕切るが、電子線を通過させるように構成された仕切り部１０５ｂを有する。該仕切り部１０５ｂの構成材料としては、例えばチタン箔など、電子線照射装置１０１内の真空雰囲気を維持でき、かつ入射した電子線の少なくとも一部を透過させるものであれば、いずれを用いても良い。
The electron
処理室１０２は、電子線を発生させるための電子線照射装置１０１とは別個に設けられ、該別個に設けられた電子線照射装置１０１から放出された電子線１１３が照射され、該電子線１１３によって励起されたガスを用いて被処理物１０７に付着した微生物の不活化処理を行う構成である。該処理室１０２のある壁には開口部１１２が設けられている。上記照射部１０５が開口部１１２に嵌合されることにより、電子線照射装置１０１と処理室１０２とが連結され、電子線発生部１０３から発生した電子線１１３が仕切り部１０５ｂを介して処理室１０２内に照射される。
The
処理室１０２の内部には、被処理物１０７を保持するための保持部１０６と、保持部１０６にて保持された被処理物１０７を電子線１１３から遮断するように設けられたマスク治具１０８と、ガス供給源１０９と、該ガス供給源１０９に接続され、該ガス供給源１０９から供給されたガスを放出するガスノズル１１０とが設けられている。図３において、符号１１１は、発光分光分析（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｙ：ＯＥＳ）を行うための発光分光分析装置（ＯＥＳ装置）であり、該ＯＥＳ装置１１１の光受光ファイバーヘッド１１１ａは処理室１０２の内部に設けられている。
なお、本実施形態では、被処理物１０７は、中空体容器である。
また、ガス供給源１０９から供給されガスノズル１１０から放出されるガスを、「供給ガス」と呼ぶことにする。
Inside the
In the present embodiment, the
The gas supplied from the
マスク治具１０８は、円筒状の金属であり、保持部１０６にて保持された被処理物１０７を覆うように設けられている。すなわち、円筒の中空部に保持部１０６にて保持された被処理物１０７が位置することになる。このように、マスク治具１０８が被処理物１０７の大部分を覆っているので、電子線１１３の被処理物１０７への入射を低減することができる。
The
マスク治具１０８に用いる金属としては、鉛、ステンレス、アルミニウム、チタンなどを用いることができ、処理条件（加速電圧）に応じてその厚さを設定することで電子線の透過、被処理物への照射を阻止ないしは低減することができる。金属製マスク治具の形状としては、上記円筒状に限定されるものではなく、電子線照射装置１０１から照射される電子線１１３の被処理物１０７への入射を遮断ないしは該入射を低減できればいずれの形状であっても良い。例えば、平板状の金属板をマスク治具１０８として電子線１１３と被処理物１０７との間に配置して、被処理物１０７全体を電子線１１３から遮蔽してもよいし、マスク治具１０８を円筒状、半円状として、被処理物１０７での電子線１１３の吸収線量を測定しながら電子線１１３の一部のみを遮蔽する構造としてもよく、目的とする処理に応じて適宜選択することができる。
As the metal used for the
本実施形態では、中空体容器である被処理物１０７の長手方向とマスク治具１０８の長手方向とが一致するように、保持部１０６が被処理物１０７を保持し、かつマスク治具１０８が設けられている。従って、マスク治具１０８の開口面と被処理物１０７の開口面とが一致しており、被処理物１０７の開口部がマスク治具１０８によって覆われていない。従って、後述する励起された所定のガスは、マスク治具１０８の開口部のみから該マスク治具１０８の中空部に進入する。このとき、被処理物１０７の開口面とマスク治具１０８の開口面とが一致しているので、励起された所定のガスを被処理物１０７の中空部に効率良く供給することができる。すなわち、被処理物１０７の開口部から該被処理物１０７内奥部に向かって励起された供給ガスが供給される。
In the present embodiment, the holding unit 106 holds the
図３において、ガス供給源１０９およびガスノズル１１０は、保持部１０６に保持された被処理物１０７の開口部およびマスク治具１０８の開口部と対向する位置に設けられており、矢印方向Ｐに沿って流れている、ガスノズル１１０から放出された供給ガスの流れ（気流）に電子線１１３が入射するように、ガスノズル１１０は位置決めされている。すなわち、保持部１０６とガスノズル１１０との間に電子線１１３の照射領域が位置し、かつ保持部１０６に保持された被処理物１０７が上記電子線１１３の照射領域中に位置しないように、保持部１０６およびガスノズル１１０が設けられている。従って、被処理物１０７には、ガスノズル１１０から矢印方向Ｐに沿って放出された供給ガスであって、電子線１１３により励起された供給ガスが供給される。なお、本実施形態では、上述のように、電子線１１３が照射された領域にガスノズル１１０からガスを吹き付けている。従って、被処理物１０７には、電子線１１３によって励起された供給ガスが吹き付けられることになる。また、本実施形態では、処理室１０２内が大気雰囲気やあるガスの雰囲気である場合は、電子線１１３により大気雰囲気やあるガスの雰囲気として存在していたガスも励起されても良い。その場合には、ガスノズル１１０から矢印方向Ｐに沿って供給ガスが吹き出していることによりガスの流れが形成されているので、上記の過程で励起された雰囲気ガスも励起された供給ガスと共に被処理物１０７に吹き付けられる。従って、被処理物１０７には、電子線１１３によって励起された所定のガスが供給されることになる。
In FIG. 3, the
本明細書において、「励起された所定のガス」とは、ガスの種類を問わずに、電子線によって励起されたガスを指す。従って、本実施形態では、上述のように供給ガスは電子線１１３によって励起されるので、該励起された供給ガスは励起された所定のガスに含まれる。また、上述のように雰囲気ガスも電子線１１３によって励起されても良い。この場合も、励起された雰囲気ガスは励起された所定のガスに含まれる。また、励起された所定のガスは、励起された１種類のガスのみを指すものではなく、励起された２種類以上の混合ガスをも指す。すなわち、励起された所定のガスとは、電子線によって励起された少なくとも１種類以上のガスを含むものである。
In this specification, “excited predetermined gas” refers to a gas excited by an electron beam regardless of the type of gas. Therefore, in this embodiment, since the supply gas is excited by the
なお、本実施形態では、マスク治具１０８を設けているので、被処理物１０７を電子線１１３の照射領域内に設けても、電子線１１３の被処理物１０７への照射を低減することができる。従って、マスク治具１０８および被処理物１０７を電子線１１３の照射領域内に設けても良い。
In this embodiment, since the
本実施形態では、被処理物１０７へのガスを供給するガス供給手段としての、ガス供給源１０９およびガスノズル１１０を既存の電子線照射装置に取り付けることができ、経済的に安価に処理装置１００を構成することができる。ガスノズル１１０としては、市販のガス噴出ノズルを用いることができ、被処理物１０７の形態（物理的形状）に応じて、たとえば、直線上にガスが噴出されるガスノズル、拡散状にガス噴出されるガスノズルを用いることができる。これらガスノズルは上記処理室１０２内に配置されるため、電子線照射や生成する励起ガスによる経年劣化を避けるため、金属製のものを用いることが好ましいが、例えば、電子線が直接照射されない箇所にガスノズルを配置する方法をとってもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、ガスノズル１１０から噴出される供給ガスとして、窒素、酸素、炭酸ガス、過酸化水素ガス、アルゴンガス、水蒸気単体、またはこれらの少なくとも２つ以上を含む混合ガスが好適に用いられるが、これらのガス種が選択される理由としては、ランニングコストが安価ということが挙げられる。本実施形態の不活化処理が行われる処理室１０２内は通常、大気圧雰囲気若しくはオゾン等の副生成物を処理室１０２外へ排気するために、大気圧もしくは弱減圧雰囲気に保持されているが、不活化処理を実現するために、処理室１０２内がこれらのガス種で完全に置換されている必要はない。すなわち、処理室１０２内の少なくとも一部を上記ガス種で置換すれば良い。例えば、少なくとも、不活化処理を行う際に処理室１０２内に配置された被処理物１０７近傍の領域（不活化処理時に被処理物１０７が配置される位置の近傍）を上記ガス種で置換すれば良い。
さらに、処理室１０２の圧力が大気圧近傍の圧力であっても良く、例えば若干の陽圧であっても本発明の効果が著しく損なわれるものではない。
Further, in the present embodiment, nitrogen, oxygen, carbon dioxide gas, hydrogen peroxide gas, argon gas, water vapor alone, or a mixed gas containing at least two of these is suitably used as the supply gas ejected from the
Furthermore, the pressure in the
さらに本実施形態では、被処理物１０７への励起種等の作用量をモニタリングする方法として、発光分光分析（ＯＥＳ）法を用いることができる。発光分光分析法では、電子線によって励起されたガス種の種類、エネルギー準位を同定することができる。本実施形態の発光分光分析で好適に利用（モニター）される発光励起種としては、窒素第二正帯（ｓｅｃｏｎｄ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｂａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ）に帰属する波長２８１．４〜４９７．６ｎｍの範囲のバンドスペクトル（Ｎ２ ＊）、第一負帯（ｆｉｒｓｔ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｂａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ）に帰属する３２９．２〜５８６．４ｎｍのバンドスペクトル（Ｎ２ ＋）、励起状態の原子状酸素（ａｔｏｍｉｃ ｏｘｙｇｅｎ：Ｏ＊）に帰属するラインスペクトル（７７７．４ｎｍ）などが挙げられるが、この限りではなく、選択されるガス種、ガス供給量、電子線照射条件（加速電圧等）によって、適宜、選択することができる。
なお、本実施形態におけるＯＥＳ装置１１１としては、安価に入手が可能な市販の分光器（測定波長範囲２００〜１１００ｎｍ程度）が好適に利用可能である。
Furthermore, in this embodiment, an emission spectroscopic analysis (OES) method can be used as a method for monitoring the amount of action of excited species or the like on the
In addition, as the
次に、本実施形態における不活化処理の動作について説明する。
電子線照射装置１０１は、電子線発生部１０３の中央部に位置するターミナル１０３ａのフィラメント１０３ｂに電流を流すことにより熱電子を発生させ、該発生した熱電子を加速器１０４で加速させ、該加速された電子線を電子線発生部１０３（真空雰囲気）と処理室１０２（大気雰囲気）とを仕切る窓箔としての仕切り部１０５ｂを透過させる。これにより、処理室１０２内に電子線１１３が出射される。なお、電子線発生部１０３はここでは図示しないポンプ等により１０−４〜１０−５Ｐａの真空に排気・保持されている。一方、処理室１０２内は大気圧もしくは図示しない排気ドラフトによって弱減圧に保持されている。上述の通り、この処理室１０２の雰囲気は大気（空気）でも、窒素等の供給ガスの雰囲気に置換された状態でもよく、周囲雰囲気によって本発明の効果が著しく損なわれるものではない。
Next, the operation of the inactivation process in this embodiment will be described.
The electron
処理室１０２内に出射した電子線１１３は、処理室１０２内の空気などガス分子によって散乱され、そのエネルギーを失いながら図３の紙面下方に向かうが、その途中、処理室１０２内に設けられたガスノズル１１０から噴出する供給ガスにそのエネルギーの一部が吸収され、供給ガスの少なくとも一部が励起、イオン化され、さらに活性種が生成される。すなわち、本実施形態では、電子線１１３の照射領域を横切るように供給ガスが供給され、かつ該横切った供給ガスの流れの先に被処理物１０７が位置するように、保持部１０６およびガスノズル１１０が位置決めされている。従って、ガスノズル１１０から噴出された供給ガス自体が励起され、励起された供給ガスとなって被処理物１０７に吹き付けられる（供給される）。
なお、この場合、励起ガスの原料としてガスノズル１１０から供給されるガスは、経済性（ランニングコスト）を考慮して、連続的に噴出せずに一定期間毎のパルス状（断続的）に噴出させるようにしてもよい。
The
In this case, the gas supplied from the
上述のようにして生成された励起された供給ガスが被処理物１０７に供給されることにより、該被処理物１０７に付着した微生物の不活化処理を行うことができる。本実施形態では、被処理物１０７が、中空体容器（例えば、飲料用ボトルや薬品の容器等）であるので、ガスノズル１１０から被処理物１０７の開口部（中空体の口部）に向かって供給ガスを噴出することで、励起された供給ガスが被処理物１０７の内部に供給され、該被処理物１０７の内表面（内側の壁）を斑なく不活化処理（例えば、滅菌処理）することが可能である。また、被処理物１０７の開口部側から励起された供給ガスが吹き付けられているが、これらはガスであるので被処理物１０７の外側にも漂うことになる。従って、被処理物１０７の外表面（外側の壁）についても励起された供給ガスを作用させることができ、外表面における不活化処理をも行うことができる。
By supplying the excited supply gas generated as described above to the object to be processed 107, the microorganisms attached to the object to be processed 107 can be inactivated. In the present embodiment, since the object to be processed 107 is a hollow body container (for example, a beverage bottle or a chemical container), the
さて、上記不活化処理が実現できる理由としては、供給ガス（あるいは雰囲気ガス）が電子線によって励起状態となり、様々な活性種を生成、これら活性種が微生物の不活化に有効であることが挙げられる。 The reason why the inactivation treatment can be realized is that the supply gas (or atmosphere gas) is excited by an electron beam to generate various active species, and these active species are effective for inactivating microorganisms. It is done.
励起状態のガスとしては、例えば、窒素励起種（Ｎ２＊）、窒素イオン（Ｎ２ ＋）が、活性種としては酸素ラジカル（Ｏ・）、水酸化ラジカル（ＯＨ・）、一酸化窒素ラジカル（ＮＯ・）といった酸化性活性種の生成が発光分光分析法によって確認されており、さらにこれら励起種、活性種と気体原子、分子との反応によって、副生成物としてオゾン（Ｏ３）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）などの生成が確認されている。 Examples of the excited gas include nitrogen excited species (N 2 *) and nitrogen ions (N 2 + ), and active species include oxygen radicals (O.), hydroxide radicals (OH.), And nitric oxide radicals. The generation of oxidizing active species such as (NO.) Has been confirmed by emission spectroscopic analysis, and ozone (O 3 ) and nitrogen as by-products by reaction of these excited species, active species with gas atoms and molecules. Production of oxide (NOx), carbon monoxide (CO), etc. has been confirmed.
上記のような生成物の存在を考慮すると、酸素分子への電子付着によってスーパーオキシドアニオン（Ｏ２ −）、電子衝突励起によって励起一重項酸素分子（１Ｏ２）といった高酸化性ガスが生成されていることが予想され、また、生成した励起種がさらに周囲のガス原子、分子にエネルギーを付与し、新たな活性種を生成するといった気相化学反応が進行しているものと推察される。 Considering the presence of the product as described above, highly oxidizing gas such as superoxide anion (O 2 − ) is generated by electron attachment to oxygen molecule and excited singlet oxygen molecule ( 1 O 2 ) is generated by electron impact excitation. Further, it is presumed that a gas phase chemical reaction in which the generated excited species further imparts energy to surrounding gas atoms and molecules to generate new active species is proceeding.
これら励起種、イオン化されたガス体、活性種が各々単体ではなく、複合してシナジー的に作用することで、微生物が不活化に至ると考えられる。 It is considered that these excited species, ionized gas bodies, and active species are not single substances but are combined and act synergistically to inactivate microorganisms.
これらのガス体を生成するにあたっては、電子線を５０ｋＶから５００ｋＶまでの範囲内の加速電圧で発生させて、供給ガスに照射することが好ましい。加速電圧が５０ｋＶ未満であると、電子線発生部１０３（真空雰囲気）と処理室１０２（大気雰囲気）とを仕切る、チタンなどの金属箔である仕切り部１０５ｂを電子線が透過することができずに、被処理物１０７に吹き付けられるガスを十分に励起することができなくなる恐れがある。一方、加速電圧が５００ｋＶを超えるとその電圧を発生させるための高圧トランス電源、絶縁部材等が大型となってしまい、装置のイニシャルコストが上がってしまう。
In producing these gas bodies, it is preferable to irradiate the supply gas by generating an electron beam with an acceleration voltage in the range of 50 kV to 500 kV. When the acceleration voltage is less than 50 kV, the electron beam cannot pass through the partition portion 105b made of a metal foil such as titanium, which partitions the electron beam generating portion 103 (vacuum atmosphere) and the processing chamber 102 (air atmosphere). In addition, there is a possibility that the gas sprayed on the
なお、供給ガスとして使用するガス種によってその励起エネルギーはそれぞれ異なるが、概ね５ｅＶ以上のエネルギーを有する電子線１１３がガスノズル１１０から噴出されるガス分子に衝突するような構成、条件とすればよい。このため、上記範囲の加速電圧で電子線を発生させることで、必然的にその目的を達成することができ、励起種、イオン種、活性種を生成して、被処理物１０７に作用することが可能となる。
ここで、本明細書において、「励起されたガス（例えば、励起された所定のガス、励起された供給ガス、励起された雰囲気ガスなど）」とは、上記励起種、イオン種、および活性種の少なくとも１つを含むものを指す。
The excitation energy differs depending on the gas type used as the supply gas, but the configuration and conditions may be such that the
Here, in this specification, “excited gas (for example, an excited predetermined gas, an excited supply gas, an excited atmospheric gas, etc.)” refers to the excited species, the ionic species, and the activated species. Including at least one of the following.
本実施形態においては、上述のように処理室１０２内の雰囲気は大気（空気）または特定のガス雰囲気（例えば、供給ガス）に置換した状態の何れでも、用途に応じて適宜、選択実施することができる。前者大気（空気）雰囲気の場合、噴出ガスのみならず、空気も励起されて、噴出ガスに巻き込まれて被処理物１０７に吹き付けられ、被処理物１０７表面の不活化処理（例えば、滅菌処理）が可能である。また、後者の特定のガス雰囲気（例えば、供給ガス雰囲気）の場合、所望の不活化処理（例えば、滅菌処理）に応じて、適宜、雰囲気を制御して、例えば、雰囲気置換ガスと供給ガス（励起ガス）とを同一とすることで、純粋な供給ガスの励起ガスを被処理物１０７に作用させることができる。一方、雰囲気置換ガスには窒素、供給ガスには酸素といったように、異なる種類を選択することで、電子線１１３の空間中での散乱、エネルギーロスを抑え、供給ガスの励起を効率的に行うことができ、不活化の効果を向上させることができる。
In the present embodiment, as described above, the atmosphere in the
このように、本実施形態では、被処理物に電子線を直接照射し、該被処理物に直接照射された電子線の作用によって不活化を行っているわけではなく、電子線１１３により励起された所定のガスを供給することにより不活化を行っている。従って、供給ガスの気流方向（図３の矢印方向Ｐ）に対して影となる領域があったとしても、励起された所定のガスはその領域に回りこんで入射することができる。従って、被処理物１０７を回転させるなどして上記影となる領域を矢印方向Ｐに沿った気流に晒さなくても、被処理物１０７の所定の面について不活化を行うことができる。従って、被処理物１０７の形状や保持方法によらず、被処理物１０７に対して均一に微生物を不活化することができる。
As described above, in this embodiment, the object to be processed is directly irradiated with an electron beam, and the inactivation is not performed by the action of the electron beam directly applied to the object to be processed. Inactivation is performed by supplying a predetermined gas. Therefore, even if there is a region that is shaded with respect to the flow direction of the supply gas (arrow direction P in FIG. 3), the excited predetermined gas can enter the region and enter. Therefore, the predetermined surface of the
また、本実施形態では、微生物の不活化のために被処理物１０７に入射するのは電子線ではなく、励起された所定のガスであるので、被処理物１０７への電気的、物理的ダメージを軽減することができる。
Moreover, in this embodiment, since it is not an electron beam but the excited predetermined gas which injects into the to-
また、本実施形態では、電子線１１３を、従来のように直接被処理物１０７に入射して不活化を行うために用いておらず、あくまで供給ガス（あるいは、雰囲気ガス）を励起するために用いている。従って、本実施形態では、より強い殺菌、滅菌のため、および／または、電子線を被処理物１０７の壁面を透過させるために電子線の線量率を大きくするという概念は存在しておらず、加速電圧を大きくする必要は無い。すなわち、低加速電圧であっても、被処理物１０７に対して良好な不活化処理を施すことができる。よって、電子線照射装置１０１の大型化を回避することができる。また、電子線１１３の線量率を小さくしても、十分に高品位な不活化処理を行うことができ、その程度も滅菌レベルまで向上させることができる。従って、電子線１１３の線量率を小さくすれば、仮に電子線１１３が被処理物１０７に入射しても、従来で問題になるほどのダメージを与えることも無い。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、何かしらのガスに電子線を照射して、不活化に寄与する励起された所定のガスを生成している。従って、ガスが存在しそこに電子線が入射しさえすれば、不活化に寄与するもの、すなわち励起された所定のガスを生成することができる。処理室１０２内に放出された供給ガスは、気体であるので、処理室１０２内で拡散する。従って、不活性化に寄与するものを生成するための励起空間を規定するための物理的な部材（例えば、電極等）を設ける必要がなく、上記励起空間を広く取ることができる。すなわち、処理室１０２内のガスが存在する領域であればいずれの領域を励起空間とすることができる。
Further, in this embodiment, an excited predetermined gas that contributes to inactivation is generated by irradiating some kind of gas with an electron beam. Accordingly, as long as a gas exists and an electron beam is incident on it, a gas that contributes to inactivation, that is, an excited predetermined gas can be generated. Since the supply gas released into the
また、本実施形態では、電子線１１３によって励起された所定のガスを生成しているので、ラジカル密度を大きくすることができる。すなわち、電子線１１３によりガスを励起しているので、励起エネルギーを例えば１５０ｅＶとすることもできる。このように電子エネルギーをガスの励起、イオン化断面積のエネルギー程度に設定することにより、励起された所定のガスの不活化に寄与する因子（励起種、イオン種、活性種など））の密度を多くすることができる。よって、不活化のレベルを滅菌レベルまで高めることができる。
In the present embodiment, since the predetermined gas excited by the
さらに、本実施形態では、マスク治具１０８を設けているので、電子線１１３の被処理物１０７への入射を防止ないしは低減することができる。従って、例えば、被処理物１０７が電子線によって構造が崩壊するような樹脂成形品等である場合であっても、被処理物１０７の崩壊、変形等を抑制して不活化処理を行うことができる。
Further, in the present embodiment, since the
なお、本発明は、被処理物１０７を電子線１１３に晒さないことを本質とするものではなく、被処理物１０７を電子線１１３によって励起されたガスに晒すことが本質である。そして、上述のように、本実施形態では、電子線に対する加速電圧を低くしても良く、電子線１１３の線量率を低くしても、十分に滅菌レベルの不活化を行うことができる。従って、このような線量率が低い電子線であれば、仮に被処理物１０７に入射しても該電子線に起因するダメージを小さくすることができる。よって、例えば、電子線１１３の線量率が低い場合であれば、処理室１０２内における被処理物１０７の配置が被処理物１０７に電子線１１３が入射するような形態であっても良いことは言うまでも無い。
In the present invention, it is not essential that the
また、本実施形態では、保持部１０６を固定しているが、保持部１０６を、駆動機構を設ける等してガスノズル１１０の方に向かって移動可能に構成しても良い。また、マスク治具１０８についても、駆動機構を設ける等して、保持部１０６と同期してガスノズル１１０の方に向かって移動可能に構成しても良い。
さらに本実施形態によれば、被処理物１０７を電子線１１３の直接作用しない領域に搬送しながら、電子線１１３で励起されたガスのみを吹付けて処理を行う構成を採用することもできる。この場合、被処理物１０７に電子線１１３が作用せず、劣化の懸念はないため、そもそもマスク治具１０８は不要となる。
In the present embodiment, the holding unit 106 is fixed. However, the holding unit 106 may be configured to be movable toward the
Furthermore, according to the present embodiment, it is possible to adopt a configuration in which processing is performed by blowing only the gas excited by the
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、電子線が照射された領域に供給ガスを吹き付け、該供給ガスを励起してから被処理物に供給している。本実施形態では、電子線が照射される領域にもともと存在する雰囲気ガスを該電子線によって励起し、該励起された雰囲気ガスを供給ガスによって被処理物へと供給する。すなわち、本実施形態では、供給ガスは、励起された雰囲気ガスを被処理物へと供給するための、ある意味キャリアとして機能する。
このため、供給ガスとしては、上記の例えば、窒素励起種（Ｎ２＊）、窒素イオン（Ｎ２ ＋）、活性種としては酸素ラジカル（Ｏ・）、水酸化ラジカル（ＯＨ・）、一酸化窒素ラジカル（ＮＯ・）といった酸化性活性種を生成しないガスでもよく、例えば、化学的には不活性なアルゴンガスなどを上記キャリアガスとして使用して、周囲雰囲気（電子線で励起されたガス）を被処理物へ供給する構成とすることも可能である。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, a supply gas is blown to the region irradiated with the electron beam, and the supply gas is excited before being supplied to the object to be processed. In this embodiment, the atmospheric gas originally present in the region irradiated with the electron beam is excited by the electron beam, and the excited atmospheric gas is supplied to the object to be processed by the supply gas. In other words, in this embodiment, the supply gas functions as a carrier in a sense for supplying the excited atmospheric gas to the object to be processed.
For this reason, as the supply gas, for example, the above-described nitrogen excited species (N 2 *), nitrogen ions (N 2 + ), active species include oxygen radicals (O.), hydroxide radicals (OH.), Monoxide A gas that does not generate oxidizing active species such as nitrogen radicals (NO.) May be used. For example, a chemically inert argon gas or the like is used as the carrier gas, and an ambient atmosphere (a gas excited by an electron beam). It is also possible to use a configuration for supplying the material to the object to be processed.
図４において、符号２０１は、ガス供給部であり、金属製のパイプにガス噴出孔がガス供給口２０２として３箇所に形成されている。該ガス供給部２０１はガス供給源１０９に接続されており、ガス供給口２０２から供給ガスを放出する。また、符号２０４は、被処理物１０７を保持するための保持部であり、被処理物１０７の開口部が図４の紙面上側に位置するように被処理部１０７を保持する。
In FIG. 4,
本実施形態では、ガス供給部２０１および保持部２０４は一体となっており、保持部２０４は、不図示の駆動機構に接続されている。不図示の制御装置からの駆動コマンドにより上記駆動機構が駆動することにより、保持部２０４および該保持部２０４に一体に形成されたガス供給部２０１は、矢印方向Ｑに沿って適宜移動する。すなわち、本実施形態では、上記制御装置は、処理室１０２内の雰囲気ガスが電子線１１３により励起された後に、ガス供給口２０２から供給ガス２０３を噴出させながら、保持部２０４およびガス供給部２０１を励起空間２０５内に移動させるように、上記駆動機構を制御する。
In this embodiment, the
図５は、図４のＡ−Ａ’線断面図である。
図５に示されるように、ガス供給口２０２から被処理物１０７の開口部に向かって放出供給ガス２０３が放出される（図中、矢印で図示）。よって、ガス供給口２０２から放出された供給ガス２０３は被処理物１０７の開口部から被処理物１０７の中空部内へと進む。本実施形態では、供給ガス２０３の気流が、後述する励起された雰囲気ガスを巻き込んで被処理物１０７へと該励起された雰囲気ガスを供給する。
5 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
As shown in FIG. 5, the
次に、本実施形態における不活化処理の動作について説明する。
本実施形態では、処理室１０２内には所定の雰囲気ガスが存在している。従って、図４に示すように、電子線照射装置１０１から照射された電子線１１３は、電子線１１３の照射領域に存在する雰囲気ガスを励起し、励起された雰囲気ガスを含む励起空間２０５を形成する。すなわち、電子線照射装置１０１は、処理室１０２内に電子線１１３を照射して、該処理室１０２内に励起空間２０５を形成する。
Next, the operation of the inactivation process in this embodiment will be described.
In the present embodiment, a predetermined atmospheric gas exists in the
次いで、上記駆動機構が駆動することにより、保持部２０４は矢印方向Ｑに沿って移動する。このとき、ガス供給口２０２から供給ガス２０３が放出される。従って、供給ガス２０３をガス供給口２０２から放出しながら、保持部２０４は移動する。
Next, when the drive mechanism is driven, the holding
上記保持部２０４に保持された被処理物１０７が励起空間２０５内に進入すると、ガス供給口２０２から被処理物１０７の開口部に向かって流れている供給ガス２０３により、励起された所定のガスとしての励起された雰囲気ガスが被処理物１０７に供給される。このようにして供給された励起された雰囲気ガスにより、被処理物１０７の不活化処理が行われる。
When the object to be processed 107 held in the holding
本実施形態では、電子線１１３の線量率を低く設定しているので、保持部２０４が励起空間２０５に進入し、電子線１１３が被処理物１０７に入射しても、被処理物１０７へのダメージを低減することができる。また、被処理物１０７の開口部を覆うようにマスク治具を配置しても良い。この場合は、マスク治具を保持部２０４と一体に形成するなどして、マスク治具が保持部２０４と同期して移動するように該マスク治具を構成すれば良い。
In this embodiment, since the dose rate of the
（第３の実施形態）
本実施形態では、電子線によって励起された所定のガスの被処理物への供給を、電子線が照射されている雰囲気ガスと被処理物との温度勾配、または電子線が照射されている雰囲気ガスと被処理物近傍（被処理物が中空体容器である場合は、中空状の被処理物の空洞内の雰囲気）の電子線によって励起された所定のガスの濃度勾配を用いて行う。
(Third embodiment)
In this embodiment, the supply of a predetermined gas excited by an electron beam to the object to be processed is a temperature gradient between the atmosphere gas irradiated with the electron beam and the object to be processed, or an atmosphere irradiated with the electron beam. This is performed using a concentration gradient of a predetermined gas excited by an electron beam in the vicinity of the gas and the object to be processed (in the case where the object to be processed is a hollow container, the atmosphere in the cavity of the hollow object to be processed).
図８は、本実施形態に係る、温度勾配を用いて微生物を不活化させる処理装置の模式図である。
図８において、電子線１１３が照射される空間である励起空間２０５内に、電子線が照射されると発熱する金属片３０１が配置されている。該金属片３０１は、電子線照射窓としての仕切り部１０５ｂの直下に設けられることが好ましい。このような構成において、電子線１１３が金属片３０１に照射されると、該金属片３０１は発熱する。該発熱により金属片３０１が被処理物１０７よりも高温になることで、励起空間２０５に存在する、電子線１１３が照射されている雰囲気ガスから被処理物１０７に向かって温度が低くなるような温度勾配が形成される。よって、該温度勾配により、被処理物１０７よりも高温である励起空間２０５に存在する電子線により励起された所定のガスは、自動的に被処理物１０７に供給される。
FIG. 8 is a schematic diagram of a processing apparatus for inactivating microorganisms using a temperature gradient according to the present embodiment.
In FIG. 8, a metal piece 301 that generates heat when irradiated with an electron beam is disposed in an excitation space 205 that is a space irradiated with an
本実施形態では、不活化処理時に、被処理物１０７を、励起空間２０５の近傍に位置させることが好ましい。本発明では、電子線によって励起された所定のガスを被処理物に作用させることが重要であり、本実施形態では、電子線１１３が照射される領域において所定のガスが励起され、電子線１１３により励起された所定のガスが生成される。本実施形態における、“電子線１１３が照射される領域の近傍（励起空間２０５の近傍）”とは、電子線１１３によって励起された所定のガスが励起状態を保ったまま、励起空間２０５から被処理物１０７に到達できる距離を指す。
In the present embodiment, it is preferable that the
また、本実施形態では、不活化処理時に、被処理物１０７を励起空間２０５内に位置させても良い。励起空間２０５内に被処理物１０７を位置させる場合は、電子線１１３の線量率を低く設定することにより、電子線１１３による被処理物１０７へのダメージを低減することができる。また、励起空間２０５内に被処理物１０７を位置させる形態としては、例えば、保持部１０６を励起空間２０５側へと移動させることにより、被処理物１０７を、励起空間２０５中に移動させればよい。
In the present embodiment, the object to be processed 107 may be positioned in the excitation space 205 during the inactivation process. When the
このように、本実施形態によれば、電子線１１３が照射されると発熱する金属片３０１を電子線１１３が照射される領域内に設けているので、不活化処理に用いる励起ガスの生成のための電子線１１３を流用して、電子線１１３によって励起された所定のガスの供給を行わせるための温度勾配を形成することができる。すなわち、電子線１１３により、電子線１１３によって励起された所定のガスの生成と、該励起ガスの被処理物１０７への供給のための温度勾配の形成とを同時に実現することができる。
Thus, according to this embodiment, since the metal piece 301 that generates heat when irradiated with the
また、上記温度勾配形成のための他の例としては、励起空間２０５の、被処理物１０７と反対側にヒータを設ける形態であっても良い。この形態の場合は、電子線１１３が照射される領域から外れた場所であって、励起空間２０５の、被処理物１０７と対向する場所にヒータが設けられる。該ヒータにより、励起空間２０５内の、電子線１１３によって励起された所定のガスが熱せられて、被処理物１０７よりも高温になる。これにより、上記温度勾配が形成されることになる。
As another example for forming the temperature gradient, a heater may be provided on the side of the excitation space 205 opposite to the
さらに、上記温度勾配形成のための更なる他の例としては、被処理物１０７を冷却するための冷却装置を処理室１０２内に設けても良い。この場合は、該冷却装置により予め被処理物１０７を、励起空間２０５内に存在する、電子線１１３によって励起された所定のガスよりも低温、好ましくは１０℃以上低い温度に保持しておく。これにより、被処理物１０７が電子線１１３の照射されている雰囲気ガスよりも温度が低い上記温度勾配が形成される。
Furthermore, as yet another example for forming the temperature gradient, a cooling device for cooling the
また、上述の電子線によって励起された所定のガスの濃度勾配を用いた方法の一例としては、まずは処理室１０２内に予め雰囲気ガスを充満させておく。次いで、電子線１１３を照射して、電子線１１３によって励起された高濃度の所定のガスを生成する。この状態で、処理室１０２内に、中空状の被処理物１０７を搬入する。このとき、予め処理室１０２に存在していた、高濃度の、電子線１１３によって励起された所定のガスの方が、被処理物１０７の中空部（空洞）の雰囲気よりも高エネルギー状態であるので、励起空間２０５の方が被処理物１０７の中空部よりも濃度が高い、電子線１１３によって励起されたガスの濃度勾配が形成される。よって、該濃度勾配により、電子線１１３によって励起された所定のガスは、低エネルギー側（被処理物１０７の中空部内）へ拡散することになる。これにより、上記電子線１１３によって励起された所定のガスは、被処理物１０７へと供給される。
As an example of a method using the concentration gradient of a predetermined gas excited by the electron beam, the
濃度勾配を用いる形態においても、不活化処理の際には、被処理物１０７を励起空間２０５近傍、または被処理物１０７を励起空間２０５内に位置させることが好ましい。 Even in the form using the concentration gradient, it is preferable that the object to be processed 107 is positioned in the vicinity of the excitation space 205 or the object to be processed 107 is positioned in the excitation space 205 in the inactivation process.
本実施形態に係る温度勾配や濃度勾配の方法を、第１および第２の実施形態にて説明した被処理物に向かってガスを吹き付ける構成と併用することにより、不活化の効果をさらに向上させることができる。 The method of temperature gradient and concentration gradient according to this embodiment is used in combination with the structure in which gas is blown toward the object to be processed described in the first and second embodiments, thereby further improving the inactivation effect. be able to.
（実施例）
第２の実施形態の構成により、滅菌評価を行った。
電子線照射装置１０１では、フィラメント１０３ｂとターミナル１０３ａに形成されたグリッドとの間、および該グリットと窓箔としての仕切り部１０５ｂとの間にそれぞれ図示しない高圧電源が接続されており、５０ｋＶから５００ｋＶまでの範囲で加速電圧が印加されて、電子線が加速される。このような加速電圧範囲とすることで、電子線１１３の照射領域に存在する雰囲気ガスを十分励起でき、確実な滅菌処理が実現できる。
(Example)
Sterilization evaluation was performed according to the configuration of the second embodiment.
In the electron
本実施例の試験では、電子線照射装置１０１として岩崎電気製の電子線処理装置、型式ＥＣ３００／３０／３０ｍＡを用い、被処理物１０７としてポリエチレンテレフタレート製の中空体容器（プリフォーム）を準備した。そして、被処理物１０７の内表面全域に滅菌評価のための生物インジケータ（ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）として、黒カビ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ）胞子を１０６個スプレー塗布、乾燥させた。
In the test of this example, an electron beam processing apparatus manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd., model EC300 / 30/30 mA was used as the electron
（第１の実施例）
第１の実施例の処理方法としては、図４の概略図に示すように被処理物１０７である中空体容器を開口部が上方にくるように縦置きで保持部２０４に並べて設置した。そして、保持部２０４と一体型のガス供給部２０１から窒素ガスもしくは空気を供給ガス２０３として流量２５リットル／分で噴出させながら、加速電圧１５０ｋＶ、ビーム電流２５．４ｍＡの電子線１１３を発生させて励起空間２０５を形成した。この状態で、供給ガス２０３を被処理物１０７の内表面に吹き付けながら、保持部２０４全体を１０ｍ／分の速度で矢印方向Ｑに移動して被処理物１０７を励起空間２０５内に進入させ、該進入後に矢印方向Ｑと反対側に移動させて、保持部２０４を一往復させた。なお、処理室１０２内は大気雰囲気であった。
(First embodiment)
As a processing method of the first embodiment, as shown in the schematic diagram of FIG. 4, the hollow body container as the object to be processed 107 was placed side by side on the holding
処理後、被処理物１０７内表面に付着した黒カビ胞子を滅菌綿棒で擦り取り、胞子の凝集を防ぐ目的で界面活性剤を加えた滅菌水中入り試験管に綿棒を回収し、振動ミキサーでよく攪拌して黒カビ胞子を溶出させたものを縣濁液とした。その縣濁液を必要に応じ段階希釈し、寒天平板混釈法にて生菌数を判定して滅菌可否の判定を行った。培地にはＰＤＡ（ポテトデキストロース寒天培地）を用い、培養は２５℃の恒温槽で３日間培養した。
After the treatment, the black mold spores adhering to the inner surface of the
ガス噴出のみで黒カビ胞子が被処理物１０７である容器内表面から剥離、飛散しているかどうかを調べる目的で、第１の比較例として、電子線１１３を発生させずに、供給ガス２０３のみを噴出し、被処理物１０７の内部へ吹き付けて、処理を行い、上記手順で黒カビ胞子を培養、生菌数を評価した。
For the purpose of investigating whether or not black mold spores are peeled off and scattered from the inner surface of the
第２の比較例として、供給ガス２０３の供給を行わず、加速電圧１５０ｋＶ、ビーム電流２５．４ｍＡの電子線１１３のみを発生させ、電子線１１３にて励起空間２０５を形成し、黒カビ胞子の生菌数を評価した。
As a second comparative example, the
表１に第１の実施例、第１の比較例、および第２の比較例のキルレート結果をまとめた。なお、本明細書において、「キルレート」とは、微生物の数の対数減少率を表し、キルレート＝Ｌｏｇ１０（初発菌数÷減少後の生菌数）であって、初発菌数に対する減少後の菌数の割合の桁数を示す。従って、例えば、キルレートが「６」である場合は、生菌数が１／１０６に減少したことを示す。 Table 1 summarizes the kill rate results of the first example, the first comparative example, and the second comparative example. In the present specification, “kill rate” represents the logarithmic decrease rate of the number of microorganisms, and kill rate = Log 10 (number of initial bacteria ÷ number of viable bacteria after decrease), Indicates the number of digits of the percentage of the number of bacteria. Therefore, for example, when the kill rate is “6”, it indicates that the viable cell count has decreased to 1/10 6 .
表１から分かるように、第１の実施例である電子線１１３および供給ガス２０３を用いて処理を行った場合、供給ガスとして窒素、空気何れを用いた場合においても、キルレートが６．０以上、すなわち、初発の黒カビ胞子数１０６の桁数が６桁以上減少しており、滅菌処理を実現できていることが判明した。一方、第１の比較例の供給ガスのみを照射した場合においては、初発菌数と比較して菌数の減少は認められなかった。この結果より、ガス吹きつけのみではカビ胞子の剥離、飛散はないことが実証された。また、第２の比較例の電子線照射のみでは、キルレートが１．８と若干の殺菌効果は認められたものの、キルレートが６以上となる滅菌処理は不可であった。
As can be seen from Table 1, when the processing is performed using the
以上の結果を考察するために、電子線１１３発生中の被処理物１０７としての中空体容器内部へ吹き付けられるガス（励起された所定のガス）の励起状態（発光励起種の有無）を、市販の発光分光分析器（オーシャンフォトニクス製Ｍａｙａ２０００Ｐｒｏ）をＯＥＳ装置１１１として用いてモニタリングした。
In order to consider the above results, the excited state (presence or absence of emission excited species) of the gas (excited predetermined gas) blown into the hollow body container as the
計測結果を図７に示す。
図７の計測結果より、窒素第二正帯（ｓｅｃｏｎｄ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｂａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ）に帰属する波長２８１．４〜４９７．６ｎｍの範囲のバンドスペクトル（図中、Ｎ２ ＊と表示）、第一負帯（ｆｉｒｓｔ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｂａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ）に帰属する波長３９１．４ｎｍのスペクトル（図中、Ｎ２ ＋と表示）、原子状酸素（７７７．４ｎｍ）のピークが確認でき、励起、イオン化された窒素分子や原子状酸素が、被処理物１０７近傍で生成されていることが確認できた。また、これらの励起種は数マイクロ秒以内に失活（下準位に遷移）することが知られており、ガスの流れにのって被処理物１０７の最深部（底部）までは到達していないことが推測されるが、別のガス原子・分子にエネルギーを転化して、非発光の励起種、活性種が生成されて、黒かび胞子表面に作用し、不活化（滅菌）されているものと考えられる。
The measurement results are shown in FIG.
From the measurement result of FIG. 7, a band spectrum (indicated as N 2 * in the range of wavelength 281.4 to 497.6 nm) belonging to the second positive band system (indicated in the figure as N 2 * ), the first negative band ( A spectrum with a wavelength of 391.4 nm (indicated as N 2 + in the figure) attributed to first negative band system, and a peak of atomic oxygen (777.4 nm) can be confirmed, and excited and ionized nitrogen molecules and atomic oxygen However, it was confirmed that it was generated near the
この根拠として、被処理物１０７の容器底部から生成ガスを北川式検知管でサンプリングした結果、オゾン（Ｏ３）が約８０ｐｐｍ、一酸化窒素（ＮＯ）が約３００ｐｐｍ生成していることが判明しており、原子状酸素（Ｏ＊）や励起一重項酸素（Ｏ２ ＊）など多様な活性種が生成、滅菌効果に寄与していることが示唆された。
As a basis for this, as a result of sampling the generated gas from the bottom of the container of the
（第２の実施例）
第２の実施例の処理方法としては、図３に示したような構成を用いた。被処理物１０７および電子線発生条件等は第１の実施例と同様である。しかしながら、被処理物１０７の保持姿勢を該被処理物１０７の開口部が図３の紙面右方向となるよう横向きに配置し、さらに被処理物１０７の開口部以外の面をステンレス製の金属板マスク治具１０８で覆って電子線１１３の直接照射を遮蔽してガスノズル１１０の方向へ搬送し処理を行った。ガスノズル１１０から噴出される供給ガスは窒素、空気を用い、各々供給流量２５リットル／分とした。
(Second embodiment)
As the processing method of the second embodiment, the configuration as shown in FIG. 3 was used. The to-
第３の比較例として、電子線１１３を発生させずに、ガスノズル１１０から供給ガスのみを噴出し、被処理物１０７の内部へ吹き付けた。
As a third comparative example, without supplying the
本実施例、および第３の比較例のキルレート結果を表２にまとめた。 The kill rate results of this example and the third comparative example are summarized in Table 2.
表２から分かるように、供給ガスとして何れのガス種においても、キルレートが６．０以上と滅菌処理が行われていることが判明した。 As can be seen from Table 2, it was found that the sterilization treatment was performed with a kill rate of 6.0 or more in any gas type as the supply gas.
以上の結果より、本発明のような処理方法、装置構成においては、安価なガスを吹き付けるだけで被処理物表面の連続的な滅菌処理を確実とすることができるため、従来の滅菌処理法と比較して工業的に大きな優位性がある。さらに本発明の方法によって、直接的な電子線照射による被処理物表面のダメージを低減することができるため、処理の歩留まりを向上させることができ、経済的にも有利である。 From the above results, in the treatment method and apparatus configuration as in the present invention, continuous sterilization treatment of the surface of the object to be processed can be ensured simply by blowing an inexpensive gas. There is a significant industrial advantage in comparison. Furthermore, the method of the present invention can reduce damage to the surface of the object to be processed due to direct electron beam irradiation, so that the process yield can be improved, which is economically advantageous.
１０１ 電子線照射装置
１０２ 処理室
１０５ｂ 仕切り部
１０６、２０４ 保持部
１０７ 被処理部
１０８ マスク治具
１０９ ガス供給源
１１０ ガスノズル
１１１ ＯＥＳ装置
１１３ 電子線
２０１ ガス供給部
２０２ ガス供給口
２０５ 励起空間
DESCRIPTION OF
Claims (21)
電子線照射装置によって前記処理室内に電子線を照射する工程と、
前記保持部に保持された前記被処理物に対して、前記電子線によって励起され、励起種、イオン化されたガス体、及び活性種の内の少なくとも２つを含む所定のガスを、ガス供給手段から供給される供給ガスを用いて供給する工程と、
を有し、
前記供給する工程は、前記ガス供給手段に備えられたガス供給部が前記保持部に保持された前記被処理物に向けて前記供給ガスを吹き付ける工程を含み、
前記照射する工程は、前記保持部と前記ガス供給部との間に前記電子線を照射して前記所定のガスを生成する工程を含む、
ことを特徴とする、電子線照射による不活化方法。 A step of holding a workpiece in a holding section in a processing chamber configured to be irradiated with an electron beam;
Irradiating the processing chamber with an electron beam by an electron beam irradiation device;
Gas supply means for supplying a predetermined gas containing at least two of excited species, ionized gas bodies, and active species excited by the electron beam to the object to be processed held in the holding unit Supplying with a supply gas supplied from
Have
The supplying step includes a step of blowing the supply gas toward the object to be processed held in the holding unit by a gas supply unit provided in the gas supply unit,
The step of irradiating includes a step of generating the predetermined gas by irradiating the electron beam between the holding unit and the gas supply unit.
Wherein the inactivation method by electron beam irradiation.
電子線照射装置によって前記処理室内に電子線を照射する工程と、
前記保持部に保持された前記被処理物に対して、前記電子線によって励起され、励起種、イオン化されたガス体、及び活性種の内の少なくとも２つを含む所定のガスを、ガス供給手段から供給される供給ガスを用いて供給する工程と、
を有し、
前記処理室内には所定の雰囲気ガスが存在しており、
前記照射する工程は、
前記処理室内に電子線を照射して、該電子線が照射される領域の前記雰囲気ガスを励起して前記所定のガスを生成する工程を含み、
前記供給する工程は、
前記保持された被処理物に対して前記ガス供給手段に備えられたガス供給部により前記供給ガスを吹き付けながら、該被処理物を前記所定のガス中に移動させる工程を含む、
ことを特徴とする、電子線照射による不活化方法。 A step of holding a workpiece in a holding section in a processing chamber configured to be irradiated with an electron beam;
Irradiating the processing chamber with an electron beam by an electron beam irradiation device;
Gas supply means for supplying a predetermined gas containing at least two of excited species, ionized gas bodies, and active species excited by the electron beam to the object to be processed held in the holding unit Supplying with a supply gas supplied from
Have
A predetermined atmospheric gas exists in the processing chamber,
The irradiation step includes
Irradiating the processing chamber with an electron beam, and exciting the atmospheric gas in a region irradiated with the electron beam to generate the predetermined gas,
The supplying step includes
While blowing the feed gas by the gas supply unit provided in the gas supply means with respect to the treatment object of the held, including a step of moving the該被treated during said predetermined gas,
Inactivation method by electron beam irradiation characterized by the above-mentioned.
前記供給ガスの吹き付けは、前記中空状の容器である被処理物の開口部から該被処理物内奥部に向かって行われることを特徴とする請求項２に記載の電子線照射による不活化方法。 The object to be processed is a hollow container,
The inactivation by electron beam irradiation according to claim 2, wherein the supply gas is sprayed from an opening of the object to be processed, which is the hollow container, toward the inner part of the object to be processed. Method.
前記供給ガスの吹き付けは、前記中空状の容器である被処理物の開口部から該被処理物内奥部に向かって行われることを特徴とする請求項３に記載の電子線照射による不活化方法。 The object to be processed is a hollow container,
The inactivation by electron beam irradiation according to claim 3, wherein the supply gas is sprayed from an opening of the object to be processed which is the hollow container toward an inner part of the object to be processed. Method.
前記供給する工程は、
前記処理室内に電子線を照射して、該電子線が照射される領域の前記雰囲気ガスを励起する工程と、
前記電子線が照射されている雰囲気ガスと前記保持部に保持された前記被処理物との温度勾配、または前記電子線が照射されている雰囲気ガスと前記保持部に保持された前記被処理物の近傍の、前記電子線によって励起された所定のガスの濃度勾配を形成する工程とを有し、
前記温度勾配、または前記濃度勾配により、前記電子線によって励起された所定のガスを、前記保持部に保持された前記被処理物に供給することを特徴とする請求項１に記載の不活化方法。 A predetermined atmospheric gas exists in the processing chamber,
The supplying step includes
Irradiating the processing chamber with an electron beam to excite the atmosphere gas in the region irradiated with the electron beam;
Temperature gradient between the atmosphere gas irradiated with the electron beam and the object to be processed held in the holding part , or the atmosphere gas irradiated with the electron beam and the object to be processed held in the holding part Forming a concentration gradient of a predetermined gas excited by the electron beam in the vicinity of
2. The inactivation method according to claim 1 , wherein a predetermined gas excited by the electron beam due to the temperature gradient or the concentration gradient is supplied to the object to be processed held in the holding unit. .
処理室と、
前記処理室内に電子線を照射する電子線照射装置と、
前記処理室内に設けられ、前記被処理物を保持するための保持部と、
前記保持部に保持された前記被処理物に対して、前記電子線によって励起され、励起種、イオン化されたガス体、及び活性種の内の少なくとも２つを含む所定のガスを供給するように構成されたガス供給手段と、
を備え、
前記ガス供給手段は、前記保持部に保持された前記被処理物に供給ガスを吹き付けるように設けられたガス供給部を有し、
前記保持部と前記ガス供給部との間に、前記電子線が照射されることにより前記所定のガスを生成する、
ことを特徴とする処理装置。 A processing apparatus for inactivating microorganisms adhering to an object to be processed,
A processing chamber;
An electron beam irradiation apparatus for irradiating the processing chamber with an electron beam;
A holding unit provided in the processing chamber for holding the workpiece;
A predetermined gas that is excited by the electron beam and includes at least two of excited species, ionized gas bodies, and active species is supplied to the object to be processed held in the holding unit. Configured gas supply means;
With
The gas supply means has a gas supply unit provided to spray supply gas to the object to be processed held by the holding unit,
The predetermined gas is generated by irradiating the electron beam between the holding unit and the gas supply unit.
A processing apparatus characterized by that.
処理室と、
前記処理室内に電子線を照射する電子線照射装置と、
前記処理室内に設けられ、前記被処理物を保持するための保持部と、
前記保持部に保持された前記被処理物に対して、前記電子線によって励起され、励起種、イオン化されたガス体、及び活性種の内の少なくとも２つを含む所定のガスを供給するように構成されたガス供給手段と、
を備え、
前記保持部は、移動可能に構成されており、
前記ガス供給手段は、前記保持部と同じように移動するように構成され、前記保持部に保持された被処理物に向かって供給ガスを吹き付けるように設けられたガス供給部を有し、
前記処理装置は、前記処理室内において、前記電子線により該処理室内の雰囲気ガスを励起して前記所定のガスを生成した後に、前記ガス供給部から前記供給ガスの吹き付けを行いながら前記保持部および前記ガス供給部を前記所定のガス中へと移動させるように構成されていることを特徴とする、処理装置。 A processing apparatus for inactivating microorganisms adhering to an object to be processed,
A processing chamber;
An electron beam irradiation apparatus for irradiating the processing chamber with an electron beam;
A holding unit provided in the processing chamber for holding the workpiece;
A predetermined gas that is excited by the electron beam and includes at least two of excited species, ionized gas bodies, and active species is supplied to the object to be processed held in the holding unit. Configured gas supply means;
With
The holding unit is configured to be movable,
The gas supply means is configured to move in the same manner as the holding unit, and includes a gas supply unit provided to blow a supply gas toward an object to be processed held in the holding unit,
In the processing chamber, the processing unit generates the predetermined gas by exciting the atmosphere gas in the processing chamber with the electron beam, and then sprays the supply gas from the gas supply unit and A processing apparatus configured to move the gas supply unit into the predetermined gas.
前記保持部は、前記中空状の容器である被処理物の開口部から該被処理物内奥部に向かって前記供給ガスが吹き付けられるように前記被処理物を保持するように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の処理装置。 The object to be processed is a hollow container,
The holding part is configured to hold the object to be processed such that the supply gas is blown from an opening of the object to be processed, which is the hollow container, toward the inner part of the object to be processed. The processing apparatus according to claim 14 .
前記保持部は、前記中空状の容器である被処理物の開口部から該被処理物内奥部に向かって前記供給ガスが吹き付けられるように前記被処理物を保持するように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の処理装置。 The object to be processed is a hollow container,
The holding part is configured to hold the object to be processed such that the supply gas is blown from an opening of the object to be processed, which is the hollow container, toward the inner part of the object to be processed. The processing apparatus according to claim 15 .
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