CN107716430A - 超声波去污装置 - Google Patents

Abstract

本申请是与超声波去污装置相关的发明。本发明提供一种有效率地对细胞培养所使用的机器进行去污的装置及方法。该去污装置是用来对细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器进行去污的装置，且包括通过超声波振动将过乙酸杀菌剂雾化而喷出液滴的超声波雾化器、扩散用风扇、温湿度传感器及控制器。

Description

超声波去污装置

技术领域

本发明涉及一种用来对细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器进行去污的装置及方法，更具体来说，涉及一种通过利用超声波将过乙酸杀菌剂雾化而对细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器进行去污的装置及该机器的去污方法。

背景技术

现今，使用细胞的实验、治疗涉及多个方面，以多种目的在各种机构、组织进行。例如，可列举：(1)在大学、国家及民间的研究机构进行的使用动物细胞为中心的基础研究；(2)在大学医院、国家医疗机构或制药公司进行的使用人体细胞的基础研究；(3)在大学医院、制药公司、自由诊疗用的CPC(Cell Processing Center，细胞处理中心)(人体投予用细胞制备设施)进行的以治疗为目的的细胞制备；(4)在微生物的操作方面，在大学感染实验室及国家感染研究所进行的感染人体的病原微生物的基础研究；(5)在无菌试验方面，民间的食品制造厂检查室、农业试验所、卫生试验所等。

所述使用细胞的研究均必须在无菌或清洁空间内进行实验。而且，由于细胞非常容易被感染、污染，所以，对处理细胞的机器要求较高的洁净度。然而，因每天使用而机器免受污染较为困难，重要的是频繁地对机器进行清扫、消毒。然而，近30年以来，机器的清扫、消毒均以使用相同的消毒用酒精的手工作业下的擦拭为中心。

虽然可简便地进行使用消毒用酒精的手工作业下的擦拭，但作业人员的负担较重，且有可能在作业中产生二次污染。另外，作业人员的个人差异较大，且产生漏擦，无法测定去污效果。进而，也有在消毒用酒精的作用下不死亡的真菌，如果持续使用相同的药剂，则会产生耐药菌。另外，芽孢菌在消毒用酒精的作用下不会灭绝。

另外，根据CO₂培养箱，虽然有具有自带的去污功能的培养箱，但由于成为专用机器，所以，无法用于不具备去污功能的机器。另外，在这种机器中，利用干热灭菌方式在120度左右进行灭菌，虽然灭菌时间通常约为2小时，但散热需耗费10小时左右，因此无法有效率地进行灭菌。进而，由于在灭菌过程中机器变得非常热，所以，因热而对位于周围的CO₂培养箱造成影响，因此，也有在灭菌过程中无法使用周围的培养箱的问题。

另一方面，也已知有如下方法：在CO₂培养箱内设置专用超声波雾化器，产生过氧化氢的蒸气而进行去污(专利文献1)。然而，在该方法中，机器内部相当程度地润湿，而必须进行擦拭作业，因此，有可能产生二次污染。

另外，在净化台等安全柜的去污时，使用UV(紫外线，ultraviolet)杀菌灯，但在该方法中，仅在直接照射有UV光的范围内有灭菌效果，另外，如果UV光因壁等而反射，则灭菌效果会减半。而且，现状是在未照射UV光的部分使用消毒用酒精以手工作业的方式进行擦拭。

另外，在细胞培养以及使用微生物的操作及实验中，频繁地使用离心分离机，但离心分离步骤是产生气溶胶的风险较大的步骤。

其原因在于：在安全柜内的操作时所产生的飞沫有可能附着在离心分离管，因进行离心而非常剧烈地与离心腔室内的空气搅拌。

另外，其原因在于：尤其是，如果使用角转子，则在离心分离管与盖之间，因由离心力所引起的应变差而产生间隙。

已知这些气溶胶引起细胞的污染及对作业人员的感染的风险较大。

然而，至目前为止，对离心机腔室的内部进行去污等类似的操作没有较佳的方法而不进行。

像这样不引起二次污染且有效率地对CO₂培养箱、安全柜、离心机等细胞培养所使用的机器的内部进行去污的装置不存在。

在处理感染性微生物的研究中，为了安全起见，在封闭设计的室内(P-3室、P-4室等生物危害室)进行操作。在对微生物开放地进行操作的安全柜中，微生物有可能悬浮或附着，但现状是照射UV光或者使用消毒用酒精以手工作业的方式进行擦拭。

另外，为了冷冻保存这些微生物，必须放入至保存用管体中并搬出至危害室外。此时，打开危害室侧的门，将装有微生物的管体放入至设置在与普通区域之间的传递箱。接着，打开普通区域侧的门而取出管体。此时，一般将管体密封并利用消毒用酒精对表面外侧进行擦拭，但现状是未严格地确认无附着在管体外侧的微生物。

像这样，不仅进行无菌操作，而且对微生物进行操作后，不仅对安全柜进行去污，而且对进入至传递箱中的生物危害室的空气及取出的管体的表面进行去污以防止感染的装置不存在。

就安全柜中的去污来说，有福尔马林气体熏蒸，但已知福尔马林已被指定为致癌物质，而且会产生甲酸、多聚甲醛、三聚甲醛等腐蚀性较高且具有毒性的残留物，所以，现状是几乎不使用。

在频繁地进行无菌试验的食品制造厂等对附着在食品的微生物进行调查。一般为利用培养基的培养试验，但如果进行操作的净化台、进行培养试验的恒温槽被真菌污染，则无法准确地进行评价，因此，现状是使用消毒用酒精以手工作业的方式进行擦拭。

像这样也在品质管理方面简单地进行检查用机器的库内去污的装置不存在。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2010-154793号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

本发明的目的在于提供一种有效率地对细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器进行去污的装置及方法。

[解决问题的技术手段]

鉴于所述现有技术的问题，本发明者等人进行了精心研究，结果发现：如果通过超声波将过乙酸杀菌剂雾化，则可产生直径极小的液滴(干雾)，如果将所述液滴在细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器(以下也称为“被去污机器”)内喷雾，由于该液滴不结露，所以不会使被去污机器等因腐蚀而损伤且可有效地对被去污机器等进行去污。

另外，本发明者等人发现如下情况而完成了本发明：通过根据被去污机器内的温度与湿度算出准确的去污时间并严格管理机器内部的湿度，可效率良好地使过乙酸杀菌剂汽化，由此，能够以较高水平稳定地进行去污。

也就是说，本发明提供

[1]一种去污装置，该装置用来对细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器进行去污，且包括：

超声波雾化器，通过超声波振动将过乙酸杀菌剂雾化而喷出液滴；

扩散用风扇；

温湿度传感器；及

控制器。

[2]根据[1]所述的去污装置，其中过乙酸杀菌剂为过乙酸、过氧化氢、乙酸及水的混合液。

[3]根据[1]或[2]所述的去污装置，其中所述控制器具备去污时间自动计算功能。

[4]根据[1]至[3]中任一项所述的去污装置，其中所述控制器具备仅根据去污机器内部的温度与湿度算出去污时间的去污时间自动计算功能。

[5]根据[1]至[4]中任一项所述的去污装置，其中从所述超声波雾化器喷出的液滴具有微米尺寸的直径。

[6]根据[1]至[5]中任一项所述的去污装置，还包括催化剂风扇。

[7]根据技术方案[1]至[6]中任一项所述的去污装置，其中细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器为CO₂培养箱、安全柜、传递箱、净化台、恒温器或离心机。

[8]根据[1]至[7]中任一项所述的去污装置，其中选自温湿度传感器、扩散用风扇及催化剂风扇的一者以上设置在超声波雾化器。

[9]一种方法，对细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器进行去污，且包括如下步骤：在细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器的内部放入超声波雾化器，并使该超声波雾化器作动而通过超声波将过乙酸杀菌剂雾化，由此喷出液滴，并使该液滴与所述机器接触。

[10]根据[9]所述的方法，包括如下步骤：将过乙酸杀菌剂雾化而喷出液滴直至所述机器内的湿度达到特定的湿度为止，然后，通过重复进行超声波雾化器的作动与停止而维持该特定的湿度。

[11]根据[9]或[10]所述的方法，包括如下步骤：在去污处理开始前设定湿度，将过乙酸杀菌剂雾化而喷出液滴直至所述机器内的湿度达到设定湿度为止，然后，通过重复进行超声波雾化器的作动与停止而将所述机器内的湿度维持为设定湿度。

[12]根据[11]所述的方法，包括如下步骤：在去污处理开始前，通过温湿度传感器而测定所述机器内的温度及湿度，并计算所述设定湿度下的去污时间。

[13]根据[9]至[12]中任一项所述的方法，包括通过扩散用风扇而使所述液滴在所述机器内扩散的步骤。

[发明效果]

在本发明的去污装置及去污方法中，可通过利用超声波将过乙酸杀菌剂雾化而喷出直径极小的液滴，因此，不会使被去污机器等因腐蚀而损伤且可有效地对被去污机器等进行去污。另外，由于该液滴不会将机器内濡湿，所以，可防止由擦拭液体所引起的二次污染。

另外，由于过乙酸具有较广的抗菌谱，所以，通过使用本发明的装置，也可有效地将利用现有技术无法杀灭的芽孢菌等菌杀灭。

进而，本发明的去污装置通过具有去污时间自动计算功能，而不会过量地喷雾杀菌剂，且可提供任何人使用均不存在去污失误而稳定的去污水平。

附图说明

图1是本发明的去污装置的一实施形态的概略图。

图2是使用本发明的去污装置对CO₂培养箱进行去污的概略图。

图3是本发明的去污装置及去污方法中可使用的算法的一例。

图4是利用本发明的去污方法进行的去污处理的一例。

图5是使用催化剂风扇时及未使用催化剂风扇时的过氧化氢浓度的测定结果。

具体实施方式

本发明的一实施形态涉及一种去污装置(以下也称为“本发明的去污装置”)，该装置用来对细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器进行去污，包括通过超声波振动将过乙酸杀菌剂雾化而喷出液滴的超声波雾化器、扩散用风扇、温湿度传感器、控制器，且视情况包括催化剂风扇。

本发明中所使用的超声波雾化器可使雾化用振子振动而通过该超声波将液体雾化。

此处所使用的雾化用振子优选配置为如下形态：具有包括压电陶瓷的压电元件、及被覆该压电元件中包含与液体对向的液体对向面的覆盖面的绝缘树脂膜，且液体对向面与液体对向，绝缘树脂膜与液体接触。另外，绝缘树脂膜优选包含使单体堆积在压电元件的覆盖面并且相互聚合而树脂化所得的厚度为5～20μm的对二甲苯系聚合物。

另外，作为本发明中所使用的超声波雾化器，优选具有如下构成，即，压电元件优选为板状，且具有：压电陶瓷板，具有第1主面、第2主面及将它们之间连结的侧面；第1电极层，在第1主面上扩展，且经由侧面而延伸至第2主面；及第2电极层，在第2主面上，与第1电极层分开并且在该第2主面上扩展，并与第1主面上的第1电极层介隔压电陶瓷板而对向；绝缘树脂膜被覆第1主面、侧面及形成在它们的第1电极层所形成的覆盖面，且该超声波雾化器使第1主面朝向液体而配置压电元件。

另外，压电陶瓷板优选设为雾化用振子，该雾化用振子形成为在第1电极层与第2电极层之间施加频率1～5MHz的电信号时在厚度方向产生共振的尺寸。

这种超声波雾化器详细记载在日本专利特开2011-36771号公报中，可通过参照而将该文献的记载内容并入至本申请的发明的范围内。

本发明中的超声波雾化器连接于控制器，并通过控制器的控制而作动及停止。

本发明中的超声波雾化器优选以如下方式设计：如果药剂量不足，则显示为低水位而中断雾化，与此同时，停止从去污时间中倒数计时。另外，如果设为如下设计则更安全：即使补充药剂，也是使药剂处于位于软管中的状态，而不立即进行雾化。雾化后，在再次达到设定湿度后再次进行去污时间的倒数计时。

本发明中的超声波雾化器优选具有温度、湿度的记录器功能，例如每隔1分钟自动地进行记录。日志的记录可在每一次去污时以一个文件的CSV(Comma Separated Values，逗号分隔值)形式进行保存。

本发明中所使用的过乙酸杀菌剂优选由过乙酸、过氧化氢、乙酸及水的混合液构成。

在本发明中的过乙酸杀菌剂中，优选过乙酸的含量为0.01～1.2重量％，过氧化氢的含量为0.06～4.8重量％，乙酸的含量为0.02～6.0重量％，剩余部分为水。

作为本发明中可使用的过乙酸杀菌剂，例如有Minntech公司所出售的Actril(注册商标)、Minncare(注册商标)、及其它过乙酸系药剂等。

在本发明中，可通过在所述超声波雾化器中使雾化用振子振动并利用该超声波使过乙酸杀菌剂雾化，而产生直径极小(微米尺寸)的液滴。该液滴的中径优选3～15μm，更优选3～10μm。这种极小的液滴也称为干雾，由于具有不润湿的雾般的特性，所以，不会使被去污机器因腐蚀而损伤且可有效地对被去污机器进行去污。另外，由于该液滴不会将机器内濡湿，所以，可防止因擦拭液体而产生的二次污染。

另外，由于过乙酸具有较广的抗菌谱，所以，通过使用本发明的装置，也可在短时间内使通过现有技术的利用过氧化氢的蒸气的方法无法在短时间内杀灭的芽孢菌灭绝。

本发明的去污装置包括扩散用风扇。扩散用风扇具有风扇马达，且通过马达的动力而进行旋转。扩散用风扇可连接于超声波雾化器。扩散用风扇使库内的杀菌剂粒子的分布均匀。认为可促使更小的粒子蒸发，与此同时产生自由基，而提高去污效果。

本发明的去污装置可包括催化剂风扇。催化剂风扇是在欲在短时间内将去污后库内的过氧化氢浓度分解时连接于控制器而进行使用。催化剂风扇具有风扇马达与催化剂，通过马达的动力进行旋转而效率良好地使外部气体通过催化剂中而将过氧化氢分解。

本发明的去污装置包括温湿度传感器。温湿度传感器连接于控制器，并将测定所得的温度、湿度的检测值传输至控制器。所传输的检测值实时显示在控制器，且可每隔1分钟自动地获取记录。所获取的记录(日志)以CSV文件的形式记录在控制器的USB(UniversalSerial Bus，通用串行总线)存储器，且可将数据移动至外部计算机而进行确认。另外，温湿度传感器可采取校正措施来保持可靠性。在本发明中，可在去污时将温湿度传感器配置在被去污装置的内部适当的位置。

本发明的去污装置包括控制器。本发明中的控制器与超声波雾化器、扩散用风扇、温湿度传感器、及催化剂风扇电连接。控制器使超声波雾化器的动作开始，并使利用扩散用风扇的送风开始，而进行去污处理。在该去污处理的执行过程中，控制器是以将由温湿度传感器检测的被去污装置内的湿度维持为预先所设定的湿度的方式，根据温湿度传感器的检测值使超声波雾化器作动或停止。如果去污结束，则催化剂风扇作动，而将库内的过氧化氢分解。

本发明的控制器具有具备去污时间自动计算功能的特征。也就是说，在去污处理开始前，通过温湿度传感器测定被去污装置内的温度，并算出该温度下的饱和蒸气量。接着，测定被去污装置内的湿度。根据该湿度的测定值及所述所求得的饱和蒸气量，算出被去污装置内存在的水蒸气量。由此，能够算出可在被去污装置内喷雾何种程度的量的过乙酸杀菌剂的液滴。进而，可根据此处所算出的过乙酸杀菌剂的喷雾量，根据对照众多去污条件试验结果而完成的算法，算出达到预先所设定的被去污装置内应保持的特定的湿度后直至结束为止的去污时间。将本发明的控制器所具有的去污时间自动计算功能中可使用的算法的一例示于图3。

本发明的去污装置通过具有这种去污时间自动计算功能，而无须过量地喷雾杀菌剂，另外，由于可仅根据被去污机器内部的温度与湿度而算出去污时间，所以，可提供任何人使用均不存在去污失误而稳定的去污水平。

在本发明的控制器中，可手动地输入设定湿度、湿度维持时间及催化剂风扇作动时间，且可设为能够进行去污处理的手动模式、可记录至多3种预先所设定的数值的存储模式、仅设置温湿度传感器而不进行任何设定即可进行使用的自动模式的规格。

本发明的去污装置可构成为：超声波雾化器、温湿度传感器、扩散用风扇、及视情况包含的催化剂风扇分别电连接于控制器。将这种实施方式的本发明的去污装置的概略图示于图1。另外，将使用该去污装置对CO₂培养箱进行去污的概略图示于图2。如图2所示，从超声波雾化器喷出液滴，并通过扩散用风扇而使液滴扩散至整个CO₂培养箱内。

本发明的去污装置也可构成为：包括将选自温湿度传感器、扩散用风扇及催化剂风扇的一者以上设置在超声波雾化器并使它们一体化而成的装置、及控制器。在该情况下，一体化而成的装置与控制器可电连接。或者，也可通过利用控制器进行的无线通信而控制该一体化而成的装置。

本发明的另一实施形态是一种方法，对细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器进行去污，且包括如下步骤：在细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器的内部放入超声波雾化器，并使该超声波雾化器作动而通过超声波将过乙酸杀菌剂雾化，由此喷出液滴，并使该液滴与所述机器接触。

在本发明的去污方法中，将过乙酸杀菌剂雾化而喷出液滴直至被去污机器内的湿度达到特定的湿度为止，然后，可通过重复进行超声波雾化器的作动与停止而维持该特定的湿度。

另外，在去污处理开始前设定湿度，将过乙酸除菌剂雾化而喷出液滴直至被去污机器内的湿度达到设定湿度为止，然后，可通过重复进行超声波雾化器的作动与停止而将所述机器内的湿度维持为设定湿度。

另外，在本发明的去污方法中，可在去污处理开始前通过温湿度传感器而测定被去污机器内的温度及湿度并计算设定湿度下的去污时间。这个可通过如下操作而实现：利用所述方法，在去污处理开始前，通过温湿度传感器而测定被去污装置内的温度，并算出该温度下的饱和蒸气量，接着，测定被去污装置内的湿度，由此，算出达到最高湿度所需的过乙酸杀菌剂的喷雾量，并根据对照众多去污条件试验结果而完成的算法，算出达到预先所设定的被去污装置内应保持的特定湿度后的去污时间。将本发明的去污方法中可使用的算法的一例示于图3。

将利用本发明的去污方法进行的去污处理的一例示于图4。

如图4所示，在加湿时间内，使加湿器(超声波雾化器)及扩散用风扇作动，在湿度维持时间内，以根据通过温湿度传感器所检测的湿度而保持设定湿度的方式使加湿器重复开启(ON)/关闭(OFF)。

本发明的去污装置可用于CO₂培养箱、安全柜、传递箱、离心机腔室、净化台、恒温器等细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器。

[实施例]

[实施例1]

将细菌芽孢(10⁶个)嗜热脂肪地芽孢杆菌(G.stearothermophilus)(ATCC#7953)用作BI(Biological indicator，生物指示剂)，利用自动计算功能自动计算灭菌时间，对在各种温度·初始湿度的环境下使10⁶个细菌芽孢灭绝的效果进行了调查。将结果示于下表中。

[表1]

表1

[实施例2]

使用本发明的去污装置(使用Actril作为过乙酸杀菌剂)，进行CO₂培养箱(池本理化制造型式10-0211)与安全柜(三洋电机制造型式MHW-132AJ)的灭菌试验。作为指标菌(BI)，使用所制备的真菌孢子(10⁶个)巴西黑曲菌(Aspergillus brasilus Niger)(NBRC9455)、及细菌芽孢(10⁶个)G.stearothermophilus(ATCC#7953)。另外，通过去污时间自动计算功能自动计算出灭菌时间(湿度维持时间)。将结果示于下表中。

[表2]

表2CO₂培养箱中的试验结果

设定湿度：95％

初始温度：37℃、初始湿度：33％

湿度维持时间：63分钟

[表3]

表3安全柜中的试验结果

设定湿度：95％

初始温度：23℃、初始湿度：64％

湿度维持时间：114分钟

根据表2及3，在通过去污时间自动计算功能自动计算并求出的湿度维持时间内进行了灭菌试验，结果显示可有效地杀灭真菌孢子及细菌芽孢。

[实施例3]

催化剂风扇的效果

在本发明的去污装置中，为了调查利用催化剂风扇获得的效果，对灭菌后(1)不使用催化剂风扇的情况及(2)使用催化剂风扇的情况测定了过氧化氢浓度。将结果示于图5-1～5-2。

如果比较图5-1与图5-2则可明确，通过使用催化剂风扇，可使灭菌后的残留过氧化氢浓度迅速降低。

[符号的说明]

1 控制器

2 超声波雾化器

3 扩散用风扇

4 温湿度传感器

5 催化剂风扇

6 CO₂培养箱

Claims (10)

1.一种去污装置，该装置用来对细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器进行去污，且包括：

超声波雾化器，通过超声波振动将过乙酸杀菌剂雾化而喷出液滴；

扩散用风扇；

温湿度传感器；及

控制器。

2.根据权利要求1所述的去污装置，其中过乙酸杀菌剂为过乙酸、过氧化氢、乙酸及水的混合液。

3.根据权利要求1所述的去污装置，其中所述控制器具备去污时间自动计算功能。

4.根据权利要求1所述的去污装置，其中所述控制器具备仅根据去污机器内部的温度与湿度而算出去污时间的去污时间自动计算功能。

5.根据权利要求1所述的去污装置，其中从所述超声波雾化器喷出的液滴具有微米尺寸的直径。

6.根据权利要求1所述的去污装置，还包括催化剂风扇。

7.根据权利要求1所述的去污装置，其中细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器为CO₂培养箱、安全柜、传递箱、净化台、恒温器或离心机。

8.根据权利要求1所述的去污装置，其中选自温湿度传感器、扩散用风扇及催化剂风扇的一者以上设置在超声波雾化器。

9.一种方法，对细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器进行去污，且包括如下步骤：在细胞培养、微生物的操作或无菌试验所使用的机器的内部放入超声波雾化器，并使该超声波雾化器作动而通过超声波将过乙酸杀菌剂雾化，由此喷出液滴，并使该液滴与所述机器接触。

10.根据权利要求9所述的方法，包括如下步骤：将过乙酸杀菌剂雾化而喷出液滴直至所述机器内的湿度达到特定的湿度为止，然后，通过重复进行超声波雾化器的作动与停止而维持该特定的湿度。