JP2008535527A - プラズマ清浄化法 - Google Patents

Abstract

本発明は、プラズマを使用する清浄化の改良式方法に関する。特に、本発明は、医療、歯科医療、および食品調理に使用される器具のプラズマ清浄化と汚染除去に関し、この方法では、汚染された物品は溶媒に晒され、次いでプラズマに晒され、それによって汚れ自体の内部の水を励起することが可能になる。

Description

本発明は、ガスプラズマを使用する改良式清浄化方法に関する。特に、本発明は、医療、歯科治療および食品調理において使用される器具の、プラズマ清浄化・汚染除去に関する。

汚染された器具や装置を適切に清浄化することは、安全な消毒、滅菌処理にとって不可欠である。このことは、器具が複数の患者に共通に使用され、相互汚染のリスクが大きい、医療や歯科治療の分野において特に重要である。現在、器材を滅菌するのに適する、いくつかのシステムや方法があるが、汚染除去処理の品質が、相互感染のリスクを無くするには適していないということがより大きな問題となっている。このことから、多くの開業医が、その感染制御処置を再び査定しなおすするようになった。
同様な問題が、適切に清浄化されていない器具や用具が重大な感染または相互汚染のリスクとなる、食品調理の分野においても存在する。

感染症過程（infectious disease process）には、３つの主たる構成要素が関与し、それは、感染するホスト、原因物質、および進入手段である。多くの場合に、進入手段として作用して原因物質をホストに結びつけるのは、清浄化の不十分な器材である。器具の清浄化は、汚染微生物量（microbiological burden）の大部分を除去するように設計される、重要な感染制御段階である。有効な清浄化を行わないと、処理後の器具や装置に残留する汚染微生物量には、消毒処理や滅菌処理中に、実際に細菌を保護して不活性化するのを防ぐことのできるタンパク質を含むことになる。

しかしながら、現在、有効な清浄化を達成する適当な処理がない。ほとんどの場合には、単に、大量の汚れを除去する予備洗浄段階と、それに続く滅菌処理とが行われる。これによって、器具上に小量の有機物が残留する結果となることが多く、これは、前記物質が滅菌された場合でも問題となる可能性がある。

体細胞や体液から抽出される有機質汚れを適切に除去しないと、その後の滅菌工程の有効性が阻害される可能性がある。さらに、残留する外部物質は、その後の侵襲性処置（invasive procedures）において、発熱性（pyrogenic）（発熱誘起性）反応を起こす可能性がある。さらに、滅菌だけでは、プリオン病、すなわち散発性ＣＪＤ（クロイツフェルト・ヤコブ病）や変異型ＣＪＤなどの海綿状脳症（spongiform encephalopathies）、または患者から患者へ医原的（iatrogenically）に伝染されることのあるバクテリアまたは真菌性胞子（mycotic spores）などの高度な耐性を備える感染物質を不活性化するのに有効ではない。

今日まで、これらの外科手術から器具を再使用すると、他の患者の潜在リスクとなることを示す、診断未確定のＣＪＤを患う外科手術患者についての５つの確証された発生例がある。英国（Ｍａｙｏｒ、２００３）、米国（Ｂｅｌｋｉｎ、２００３）、およびオーストラリア（Ｚｉｎｎ、２０００）における、これらの発生例の内の４例では、合計４３人の患者のコホート範囲に含まれる個人が、散発性ＣＪＤ（ｓＣＪＤ）のリスクに晒された。カナダにおける一例では、７１人の患者のコホートに含まれる個人が、変異型ＣＪＤ（ｖＣＪＤ）のリスクに晒された（Ｔａｐｐ、２００３）。神経外科的介入処置（neurosurgical interventions）、およびリンパ細網系（lymphoreticular system）に関わる侵襲性処置によって課せられるＣＪＤの医原性伝染のリスクは、些細な問題であると考えることはできない。

これらの研究は、現在使用されている種類の汚染除去方法によって達成可能な残留物除去のレベルについて、進行中の問題を強調するとともに、より効果的な方法を開発する必要があることを示している。最近の研究は、タンパク質分解酵素（protease）と洗剤処理を組み合わせることによって、ＴＳＥ感染力が大幅に低下することを示唆している。牛海綿状脳症（３０１Ｖ）マウス脳の感染力が、修飾サブチリシンプロペラーゼ（modified subtilisin Properase）を用いる溶液温浸（solution digestion）によって、３対数用量（log dose）倍で低下する（ＭｃＬｅｏｄら、２００４年）。

鋼経由（steel-bound）感染力の低減は、より困難であることがわかった。最近、プロテアーゼＫによる逐次温浸、プロナーゼ温浸および高温ＳＤＳ溶液による変性を含む３段階工程が、マウス脳内ワイヤ伝達モデル（mouse intracerebral wire-transmission model）を使用して評価されている。これによって、実質的に、ステンレス鋼を経由する感染力が低下することがわかった（Ｊａｃｋｓｏｎら、２００５年）。

清浄化／滅菌の１つの選択肢は、プラズマ清浄化法の使用であり、これらは化学的複雑度または不純物の凝着強度（tenacity of adhesion）による影響を比較的受け難く、あらゆる有機付着物を除去するのに使用することができるからである。無線周波数（ＲＦ）生成ガスプラズマ清浄化は、エレクトロニクス産業と最も一般的に関連しており、高い電気伝導性を必要とする接点の清浄化に使用されることが多い。原理的に、プラズマ清浄化は、金属表面を高温にまたは腐食性の薬品に晒すことなく、複雑な生体分子を完全にガス生成物に分解することができる（Ｓｕｇａｗａｒａら、１９９８年）。

プラズマとは、高電気エネルギーの領域を通過させることによって活性化されるガスである。このエネルギーは、分子や原子を解離または加速して、それらを高エネルギー状態で存在させる。プラズマには通常、２つの種類、化学型および物理型がある。物理プラズマは、原子が直線で加速される種類のものであり、表面をエッチングするのに使用することができる。化学プラズマの場合には、原子が解離して高度に活性化され、次いで、任意の不純物または酸化物と反応させるために、表面上を流すことができる。

プラズマ清浄化は、通常、酸化物および還元可能化合物を表面から除去するか、または表面を物理的にエッチングするために使用される。多くの場合には、それは、エレクトロニクス業界において、ボンディングまたはカプセル化などの前に、表面を清浄化するのに使用される。通常、プラズマに使用されるガスとしては、アルゴン、窒素、水素、酸素、ならびにその他の一般的ではないガスの組合せが挙げられる。重要なことは、最も広く使用されるプラズマ設備は、現状では、清浄化しようとする物品を損傷する可能性のある高温の必要性を回避するために、極低圧においてプラズマを使用するように設計されているため、真空の使用を必要とすることである。

清浄化処理の基礎的概要は、清浄化しようとする物品を予備洗浄して、マクロ汚れがあればそれを除去し、次いで、それを真空下でプラズマ中に配置する前に、その物品を完全に乾燥させることである。重要なことは、プラズマは真空下で生成されるので、残留する液体があると真空装置に問題を生じるので、予備洗浄段階の後に清浄化しようとする物品を完全に乾燥させなくてはならないことは、当業者には良く知られていることである。さらに、特に医療器具および歯科用器具の場合には、プラズマを十分に低い温度にして、清浄化しようとする器具に損傷を与えないことを確実にするために、真空が重要である。プラズマを生成するのに使用されるもののような、真空システム中における水蒸気の存在は、真空技術の実務家が直面する全ての問題の内で、おそらく最も一般的に起こる問題である。

漏洩や大量汚染などといったほとんどの問題は、一時的、または少なくとも反復ベースで対処することができるが、水蒸気は、ポンプ停止毎に直面する日々の問題として残る（さらに、付録１にその例が同封されている、真空システムに対して水が発生させる問題のさらなる詳細については、真空技術についての標準的な刊行物を参照されたい）。

医療器具や歯科用器具を清浄化するときには、臨床環境において検証されている機械清浄化工程を使用して、清浄化サイクル中またはその後に、滅菌を達成するのが好ましい。臨床的に重要なことは、選択された清浄化処理は、日常的に満足な結果を生成しなくてはならないということである。様々な清浄化プロトコルおよび関係する装置が、医療（および歯科用）器具用、およびなんらかの形態のプラスマ清浄化を使用する装置用に開発されている。しかしながら、先述のように、これらの方法のいずれも、ＣＪＤ、ＢＳＥ、その他のタンパク質をベースとするといわれる疾病から、器具を有効に汚染除去するのに適当ではない。

これらのプロトコルの内の１つは、ＷＯ９８３０２４９に記載されている。それに開示されているのは、液状およびガス状のプラズマ滅菌技法を併用して、カテーテルを清浄化、汚染除去、および滅菌を行うための方法である。血管造影染料（angiography dye）および食塩水が、バルーンの内部およびその内腔から、除去される。カテーテルの外表面、およびカテーテルのガイドワイヤ内腔が、清浄化、汚染除去され、かつ液体滅菌剤で滅菌される。液体滅菌剤が、カテーテルのバルーンおよびバルーン内腔に充填される。

液体滅菌剤は、選択された時間の間、バルーン内および内腔内に保持される。その後に、液体滅菌剤は、バルーンおよびバルーン内腔から排出される。この充填、保持、および排出のステップが、バルーンおよびバルーン内腔が滅菌されるまで、反復される。残留液体滅菌剤は、バルーンおよびバルーン内腔から濯がれる。カテーテルは乾燥されて、次いでプラズマまたはガス状滅菌剤を使用して、少なくともカテーテルの外部表面およびガイドワイヤ内腔が滅菌される。

大気圧プラズマ汚染除去／滅菌チャンバを使用する、清浄化技法がＷＯ００７４７３０に記載されている。この装置は、炭疽菌（anthrax）、マスタード水疱形成剤、ＶＸ神経ガス、その他の化学および／または生物兵器物質で汚染された、電子器具、光学器具および国宝などの、損傷を受けやすい機器や材料の汚染除去に対して有用である。この装置はまた、医療産業および食品産業における滅菌用に使用してもよい。使用に際しては、汚染除去または滅菌しようとする物品は、チャンバ内に支持される。

原子状および準安定酸素種を含む反応性ガスが、Ｈｅ／Ｏ_２混合物内での大気圧プラズマ放電によって生成されるとともに、これらの物品の領域中に導かれて、反応性種と有機物質との間の化学反応が生じる。この反応は、通常、ほとんどの器具および材料に損傷を与えることなく、汚染物を抑制、かつ／または中和する。このプラズマガスは、ヘリウムの損失とエアロゾル化された有害物質の漏出の可能性を最小化するために、閉ループシステム中で再循環される。

米国特許第２００３１３２１００号は、非熱プラズマ放電装置が懸濁媒体の上流に配置された、滅菌／汚染除去システム（例えば、フィルタ、静電集塵器、カーボンベッド）を記載している。プラズマ放電装置は、プラズマを生成し、このプラズマが主誘電体内の開口（例えば、毛細管またはスリット）を通過して放射される。汚染液体流中、および／または物体上に存在する、汚染物質または有害な微粒子物質が、プラズマ生成活性滅菌種（plasma generated active sterilising species）によって不活性化または還元される。

すなわち、処理しようとする流体中の有害な汚染物質は、最初に、放電装置のプラズマ領域内で、プラズマ生成活性滅菌種に晒される間に還元される。さらに、プラズマ生成滅菌種は、下流に運ばれて懸濁液に至り、それと接触するときに、懸濁媒体それ自体の上に収集された汚染物質を非活性化する。有利には、懸濁媒体は、ｉｎ ｓｉｔｕで浄化することができる。滅菌効率を向上させるために、添加剤、遊離ガスまたはキャリアガス（例えば、アルコール、水、乾燥空気）を、主誘電体内に画定された開口中に注入してもよい。

これらの添加剤は、プラズマ生成活性滅菌剤の濃度を増大させ、同時に生成される有害なオゾン汚染物質の副生成物を低減する。フィルタの下流において、液体流を、触媒媒体または追加の懸濁媒体に晒すことによってさらに処理して、有害な微粒子状物質の量をさらに低減することができる。明らかに、このプラズマ方式清浄化方法は、水をプラズマ流中に導入するが、これは、清浄化工程に対して認識できるような影響を及ぼさなかった。

これまで考察した方法のいずれも、器具から汚れを除去するための、有効かつ効率的で、確実な方法を提供しない。特に、これらの方法は、プリオン病における感染物質の除去の問題に取り組んでいない。さらに、考察した方法のいくつかにおいて開示されている、浸漬段階または予備浸漬段階は、単に汚れの軟化を促進するものであり、清浄化工程においてさらに別の役割を果たすものではない。これらの方法において考察したように、浸漬または予備浸漬は、表面的な、目に見える汚れを除去するためにのみ使用されるものであり、プラズマ中に導入する前に器具を完全に乾燥することはよく知られている。

したがって、従来技術に付随する短所や欠点の一部を、解消するかまたは少なくとも軽減することが望ましい。
また、医療、歯科医療および食品調理に関係する器具の清浄化および／または汚染除去のプラズマをベースとする方法を考案することが望まれる。

本発明の目的に対しては、「清浄化（cleaning）」および「滅菌（sterilisation）」の用語は、その最も広い文脈で解釈される。したがって「清浄化」は、汚れの除去を伴う任意の汚染除去処理もその範囲に含み、「滅菌」は、消毒（disinfection）および感染力の排除の意味を含む。
本発明によれば、以下にさらに詳しく述べるように、その目的は、汚れた物品を溶媒に晒すステップ、および物品をプラズマに晒すステップを含み、これによって汚れ自体の内部の水を励起することを可能にする方法を使用することによって達成可能である。

本発明によれば、汚れた物品を溶媒に晒して汚れを溶媒和するステップと、汚れがまだ溶媒和されている間に物品をプラズマに晒すステップとを含む、汚れた器具に使用するのに適する、物品から汚れを除去する方法が提供される。

汚れを溶媒に晒すステップによって、溶媒は、汚れに含有された生物物質（タンパク質など）に固有なものになる。この汚れと溶媒の固有の複合基材は、プラズマ清浄化工程の有効性を向上させるように、汚れの物理的性質を変化させるように作用する。本願発明者らは、この方法は、汚れ自体の内部の水を励起することを可能にすると考えた。このことは、プラズマが化学エッチングのためだけに使用されるとともに、汚れの外部表面のにみ関係する従来方法と、比較対照することができる。

水が、可視表面汚れを除去するのに予備洗浄ステップとして使用されるか、またはプラズマ清浄化中にガス流中に導入される、先行技術における場合には、汚れ表面だけが処理されるのに対して、本発明の方法では、汚れ基材中に、励起されたヒロドキシラジカルまたはＯＨ⁻が生成される。晒す処理は、物品を溶媒内に浸漬するか、または物品に溶媒を噴霧するか、もしくは物品上に存在する汚れに溶媒が浸透することを可能にする、その他任意の適当な湿潤の手段の形態をとることができる。

好ましくは、溶媒は水、または水と同様の揮発性を有する溶媒（複数を含む）である。
代替的に、溶媒はＨ_２Ｏ_２と水の混合物である。
代替的に、溶媒は高級アルコール、例えばブタノール類の水溶液である。
代替的に、溶媒は高沸点有機溶媒を含む水性溶媒である。

そのような代替溶媒の例として、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）の水溶液がある。本来、水が溶媒の好ましい選択ではあるが、汚れ基材中への水の進入（ingression）を能動的に促進することのできる任意の液状ビヒクルであれば適当である。
したがって、望ましい溶媒特性としては、（この場合には、通常大気圧において１００℃に近い高沸点が望ましいので）水の蒸気圧に近い蒸気圧を有すること、水酸化物ドナーであること、湿潤能力（wetting ability）を有すること、および水素結合性を有することがあげられる。

好ましくは、物品は医療器具または歯科用器具である。
好ましくは、物品は鉄鋼物品である。任意選択で、本方法は、物品をプラズマに晒す前に、過剰な溶媒を物品の表面から除去するさらに別のステップを含む。

表面的な乾燥は起きうるが、これは存在することのある表面上の溶媒の除去にのみ関係する。汚れの特性が変化するという結果を生ずる、汚れと溶媒との固有の関係がなお存在することにおいて、汚れ自体は、プラズマに晒されるときに、まだ「湿潤」状態である。
器具は、溶媒が汚れに浸透する結果として生じる、汚れの特性の物理的変化を発生させるのに十分な時間、溶媒に晒さなくてはならない。

任意選択で、器具は、最高４８時間の間、浸漬される。
好ましくは、器具は、少なくとも２０分間、プラズマに晒される。
好ましくは、器具は、１時間の間、プラズマに晒される。
任意選択で、器具は、最高２４時間の間、プラズマに晒される。

好ましくは、溶媒は、ヒドロキシラジカルまたはヒドロキシイオンの源を含む。
任意選択で、溶媒は補助溶媒をさらに含む。
好ましくは、溶媒は水を含む。
任意選択で、溶媒は過酸化水素である。
好ましくは、プラズマは、酸素／アルゴン混合物から生成される。

好ましくは、プラズマは、酸素１５０：アルゴン７５ｃｃ／ｍｉｎ混合物から生成される。
これは、酸素：アルゴンが１：２の比に等しいが、任意の酸素：アルゴン混合物を使用することもできる。
代替的に、プラズマは任意の酸素：不活性ガス混合物から生成される。
例としては、酸素：ネオン、酸素：窒素、および酸素：水素があげられる。

代替的に、プラズマは、酸素：空気を含むことのできる、任意の酸素：ガス混合物から生成される。
代替的に、プラズマは、アルゴン：ＣＦ_４（四フッ化炭素）ガス混合物から生成される。
プラズマは、また、上述したガス混合物の任意の組合せを含む、三元混合物または他成分混合物から生成される。
好ましくは、混合物は１．０Ｔｏｒｒで供給される。
好ましくは、混合物は０．５Ｔｏｒｒで供給される。

圧力は、ｍＢａｒで記述することも可能であり、この目的においては、これは等価であると仮定できることに注意されたい。通常は、清浄化中の物品／器具を損傷させることのない温度において、プラズマが生成されることを保証するために、真空を提供する圧力下で作業することが必要である。
好ましくは、混合物は、標準大気圧よりも低い圧力で供給される。

好ましくは、混合物は２５℃〜３０℃で供給される。
好ましくは、混合物は２５℃で供給される。
本質的に、任意の温度を使用することができるが、器具を損傷すことを避けるために、温度を６０℃より低く保つことが望ましい。温度をオートクレーブ処理で使用される温度よりも高く上げると、清浄化されている器具が損傷を受けるリスクが増大することが確実である。

任意選択で、プラズマは電磁波を使用して生成される。
好ましくは、プラズマは、＞６ｍＷ・ｃｍ^−３の電力密度における励起を使用して生成される。
これよりも低い電力レベルを使用することもできるが、これは清浄化工程に要する時間が長くなり、したがって商業的には望ましくない。
好ましくは、電磁波は、無線周波数（ＲＦ）波である。

好ましくは、無線周波数波は１３．５６ＭＨｚである。
商業的に許可された無線周波数であることから、この周波数が選択されるが、その他の周波数を使用することができる。
代替的に、電磁波はＭＷ周波数である。
任意選択で、電磁波はマイクロ波である。
任意選択で、プラズマは、電気的手段によって生成される。

好ましくは、物品をプラズマに晒すステップは、大気圧より低い圧力で実施される。
次に、以下の図面を参照して、本発明の様々な実施態様を、例示としてのみ説明する。

本発明の目的に対しては、「清浄化（cleaning）」および「滅菌（sterilisation）」の用語は、それぞれの最も広い文脈で解釈される。したがって、清浄化は、汚れの除去を伴う汚染除去処理もその範囲に含み、滅菌は、消毒および感染力の排除の意味を含む。プラズマは、ガスと、最高が赤外線放射の周波数である任意の周波数の交流電界との相互作用から（任意の圧力で）生ずる、イオン化ガスであると解釈される。「医療用器具」とういう用語には、歯科用および獣医科用の器具、および応用可能な場合には、食品調理用の動物性製品を取り扱うのに使用される器具や機械部品が含まれる。「溶媒」の用語は、関連する溶質を含むものとは関係なく（しかしそれを含む）、任意の液体または溶媒化流体を指す。

プラズマ清浄化法は、以下に示すように実施される。器具１は、溶媒タンク３内の滅菌水に３０分間浸漬され、その後に過剰な水を除去するためにかるく振って、プラズマ装置５に移送される。プラズマ６は、１．０Ｔｏｒ、２５℃において、酸素１５０：アルゴン７５ｃｃ／ｍｉｎ混合物を使用して生成される（注：単位ｍｍＨｇは、特に真空用途においては、トールと呼ばれることが多い。すなわち、７６０ｍｍＨｇ＝７６０トール＝１ａｔｏｍ＝標準大気圧）。混合物は、１３．５６ＭＨｚの無線周波数に供し、＞６ｍＷ・ｃｍ^−３の電力密度で１時間の間、励起される。器具１は、プラズマ装置５内で、このようにして生成されたプラズマ６に晒される。このプラズマ６は、器具１に付着している汚れ２と相互作用し、それによって汚れ２を除去する。

上記の例においては、器具１は３０分間、滅菌水に浸漬されるが、汚れ２の物理的特性を変化させる、任意好適な溶媒４内に任意好適な時間、浸漬、または予備浸漬してもよいことが理解されるであろう。例えば、器具１は、最高２４時間まで浸漬することができる。さらに、水には、補助溶媒および／または添加剤（例えば溶質）を含めてもよい。さらに、上記の例におけるプラズマ６は、特定の酸素／アルゴン混合物を特定の条件で使用して生成されるが、適当なプラズマ６を生成することを可能にする、任意の材料の任意の混合物を、任意の温度および圧力で、使用することができる。

また、上記の例において、プラズマ６は特定の電力密度において特定の無線周波数を使用して生成されるが、プラズマ６を生成するのに好適な任意の電磁波または電気を使用することができる。上記の例における器具１は、プラズマ６に１時間の間、晒されるが、より短い時間、または最高４８時間までのより長い時間、晒すことができる。

器具１に付着した汚れ２の物理的特性において、確実に変化を起こさせるために、水、アセトン、または過酸化物などの、ヒドロキシルラジカルの源を供給する溶媒４を使用することが望ましい。重要なことは、プラズマ６との反応の前に、汚れ２の物理的特性に変化が起こるように、溶媒４が汚れ２と反応することである。水の場合には、この反応は、汚れ２が水和することである。オートクレーブ処理などの、現行の清浄化法においては、予備浸漬段階は、単に、目に見える表面汚れを除去する手段として提供される。その他のプラズマ方式清浄化法は、プラズマ中に水を導入したが、これは清浄化工程に対しては、識別可能な効果をもたらさなかった。

本明細書において記載する方法においては、浸漬ステップの後、溶媒４は、それが汚れ２の物理的特性を変化させるように、汚れ２に含まれる生物物質（タンパク質など）に固有なものである。これによって、汚れ２に含まれるプリオンを除去することのできる、予想外の完全清浄化効果が得られる（図４を参照）。

上記の例において清浄化される器具は、例えば、外科用、歯科用、または食品調理用である可能性があり、ステンレス鋼やチタンなどの外科グレード金属、またはプラスチックで製作することができる。しかしながら、記載する方法は、そのような除去が望ましい任意の物体から、汚れを除去するのに使用することができることが理解されるであろう。

この方法は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を用いて試験される、ステンレス鋼ディスクを使用して検証することができる。通常、ディスクはＢＳＡまたは組織ホモジェネート（Tissue homogenate）によって汚染されて、３７℃で乾燥される。汚染されたステンレス鋼ディスクの清浄化効果を検証するためのＳＥＭ画像は、ディスクが予備浸漬されている場合には、ＲＦアルゴン／酸素プラズマを使用する処置によって、予備浸漬のない方法よりもはるかに良好な清浄化が得られることを示している。

さらに、ＴＳＥ感染性脳組織で予備汚染されて、次いで上述した方法を使用して処置された、外科グレードステンレス鋼球は、汚染のレベルが、走査電子顕微鏡、分光蛍光検出（spectrofluorimetric detection）または生物学的ＴＳＥ感染力試験（biological TSE infectivity testing）によって検出可能なレベルより低いレベルまで低減されることを示している。

本発明の方法の効率を試験するために、ハムスターの末梢神経ルートによって感染を伝達するために、スクレイピー（scrapie）の２６３Ｋ株を含む接種材料で汚染された、腹腔内移植ステンレス鋼球を、代理外科器具として使用して実験を実施した。この感染力伝染の経路は、脳神経外科手術による直接伝染を緊密に模擬する、より感度の高いワイヤ脳移植法よりも、一般的な外科介入処置中の伝染との関係がより深いといわれることから、これを選択した。次いで、本発明のガスプラズマ清浄化法と標準清浄化手順とを比較して、清浄化しようとする固体物品が水和されてプラズマに晒されるガスプラズマ処理ステップを含む処置を使用することによって、感染力の大幅な低減が達成できることを示した。

接種材料は、０．３２Ｍのショ糖中の、ハムスタースクレイピーの２６３Ｋ株の２０％（ｗ／ｖ）脳ホモジェネートとして調製し、１：１００希釈液５０ｍｌ中に、１０７滴の感染性ユニットを頭蓋内経路（Ｋｉｍｂｅｒｌｉｎ＆Ｗａｌｋｅｒ、１９７８）によって滴下し、ｐＨ７．５、および合計タンパク質濃度２２．５ｍｇ・ｍｌ^−１を得た。事前秤量したステンレス鋼球（３１６タイプ、直径２ｍｍ、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ）を２０ｍｌ体積の新規に調整した接種材料中に浸漬して、一定重量になるまで室温で約３日間、乾燥させた。乾燥して球上についたホモジェネートの平均重量は、１．１ｍｇであった。

次いで、球を４群に分けて、群１の球を未処置で残した。群２では、球は１３７℃で１８分間、オートクレーブ処理され、続いてＴｒｉＧｅｎｅ（登録商標）消毒洗浄を行い、ついで水で濯いだ。群３では、ＴｒｉＧｅｎｅ（登録商標）消毒剤内で厳密に洗浄し、次いで水中で濯いだ。群４では、これらを、プラズマを生成するのにＰｌａｓｍａ−Ｅｔｃｈ（登録商標）ＰＥ−２００（Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈ（登録商標））を使用して、本発明のＲＦガスプラズマ処理に供した。本発明の方法は、球を蒸留水の中に３０分間、浸漬して、まだ濡れている間に、それらをプラズマに１時間の間、晒すことによって実施し、ここでプラズマは、Ａｒ：Ｏ_２混合物（６６．７Ｐａ）を＞６ｍＷｃｍ^−３の電力密度において、ＲＦ励起（１３．５ＭＨｚ）させて形成した。温度は２５℃に維持した。

単独球を、生後６週の個々の雌ハムスタに、移植針を使用して腹腔内移植した。各群は５匹のハムスタを含む。接種されたハムスターについて、スクレイピー感染の症状をモニターして、臨床スクレイピー病が立証されると安楽死させた(Ｍａｒｓｈ & Ｋｉｍｂｅｒｌｉｎ， １９７５)。

図２（ａおよびｂ）は、スクレイピーの２６３Ｋ株の脳ホモジェネートで実験的に汚染されて、未処理群１に含まれた、ステンレス球のＳＥＭ画像を示す。球は、球当たり１．１ｍｇの平均乾燥組織重量に対応する、約１００μｍの厚さまで被覆された。予期されたように、汚染物のＥＤＸ解析によると、炭素、窒素、酸素、硫黄、カルシウムおよびマグネシウムを含む物質を示した。Ｓｙｒｉａｎハムスターに未処置の２６３Ｋ汚染球を腹腔内移植したバイオアッセイ分析の結果は、９２±３日後に末期性疾病となった（表１、群１）。

洗浄する前にオートクレーブ処理した群２の球のＳＥＭ画像は、残留汚染物の大きな面積を伴う、不規則に分散した清浄なパッチを示している（図２ｃ、２ｄ）。この方法による清浄化は、最も一貫性のない消毒となるとともに、その結果として、疾病の潜伏期間は明らかに変動した（２０２±２８日、表１、群２）。

群３の球の洗剤洗浄の結果として、それぞれが直径約２０〜３０μｍのわずかな残留汚染物の領域が残り（図２ｅ、２ｆ）、疾病の伝染はなかった（表１、群３）。
本発明に従って処置された群４の球上では、残留汚染物はＳＥＭによって検出されなかった（図２ｇ、ｈ）。サンプル量中で炭素５〜６ｆｍｏｌ（０．５ａｍｏｌの典型的な３０ｋＤａの蛋白）という検出限界であるＥＤＸ分析は、前記処置は、実験的汚染物のすべてを除去したことを示し、バイオアッセイによる分析によると、感染力の伝染はなかった（表１、群４）。

表１．汚染除去処置前後の２６３Ｋ汚染ステンレス鋼球の感染力についてのｉｎ ｖｉｖｏ分析

^＊これらの群の動物はすべて、４６６日に安楽死させた時点で臨床的に健康であった。

本発明の方法は、再処理外科用器具においても試験した。これらは、従来式の清浄化と滅菌の直後に採取して、ガスプラズマ処置の前後両方において、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）およびエネルギー分散Ｘ線分析（ＥＤＸ）によって試験した。

教育病院外科部門において通常使用されている外科用器具を試験した。この器具は、従来式病院処置によって厳密に清浄化されており、品質管理システム（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ） ＥＮ ＩＳＯ ９００２に完全に適合しており、外科処置に対する再使用に適していると判断された。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による一試験によると、一皿の器具から無作為に選択された合計１７個の器具の内、１４個が重大なレベルの汚染を示した。さらに無作為のトレイから３５個の器具を選択して詳細に試験した。

本発明のガス・プラズマ処置法は、プラズマを生成するのにＰｌａｓｍａ−Ｅｔｃｈ ＰＥ−２００ （Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈ）を使用して実施した。本発明の方法は、ＳＳＤ清浄化処理した器具を蒸留水に３０分間浸漬して、まだ濡れている間に、プラズマに１時間晒すことによって実施し、この場合に、プラズマは、＞６ｍＷｃｍ^−３の電力密度でＲＦ励起（１３．５ＭＨｚ）したＡｒ：Ｏ_２（１：２）混合物（６６．７Ｐａ）から形成された。器具温度は２５℃に保持した。

最も高レベルの残留汚染物を示す器具は、すべてＤｅ Ｂａｋｅｙの血管クランプ（Ａｃｋｅｒｍａｎｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅ ＧｍｂＨ）などの複雑な器具であり、残留物は、従来式清浄化方法ではアクセスの困難な部位に蓄積している。Ｄｅ Ｂａｋｅｙ血管クランプのＳＥ撮像（図３ａ、ｂ）およびＥＤＸ分析によって、（炭素、窒素、酸素および硫黄を含む）有機残留物によって汚染された大きな領域と、汚染物質が有機残留物と（ナトリウム、カルシウム、マグネシウムおよび塩素を含む）無機塩類の両方からなる、器具の隙間（crevices）や歯部における領域とが、明確に示された。浸漬だけでは、器具からの堆積物（debris）はまったく除去されないが、器具を浸漬して、次いで本発明のガス・プラズマ処置をすると、有機質および無機質の両方の残留物が、完全に除去された（図３ｃ、ｄ）。

さらに、（図５ａのような）汚染ステンレス鋼球および／または（図６のように）残留汚染を有することが示された、外科用器具についての実験を実施した。両方の場合において、球または器具は、ａ）蒸留水に２０分間、浸漬して汚染残留物を水和し、ｂ）プラズマ装置内で直接棚上に、または棚上のガラス板の上に設置し、ｃ）また濡れている間に、以下のプラズマ処理に供した。

（０．５Ｔｏｒｒでの）Ａｒ：０_２（１：２）混合物を、＞６ｍＷｃｍ^−３の電力密度で１時間の間、ＲＦ励起（１３．５ＭＨｚ）した。温度は、２５℃の一定温度に保持した。
ガス・プラズマ処置の前に、基板上の組織堆積物を、水、過酸化水素水または水−補助溶媒混合物に浸漬する。溶液が堆積物基材に浸透するのに十分な時間をかける。
基板表面の処置された組織堆積物は、ガス・プラズマ処置の前に、乾燥させないようにする。

球実験の結果は図５でわかる。図５ａは、未処置の球を示し、これに対して５ｂは、予備浸漬することなく、ＲＦプラズマにかけられた球を示す。プラズマ処置後においても、まだ球上に残留汚染を見ることができる。このことは、驚くべきことに、球の汚染物が完全に清浄化されている本発明の方法を使用した５ｃと対比することが出来る。
同様に図６も、医療用器具が、本願の発明を使用して効果的に清浄化されることを示している。この清浄化工程は、堆積物内に吸収された水の存在に依存する。

ガス・プラズマ内に形成される種による、吸収された水の励起によって、励起されたラジカルやイオンがもたらされ、これらは組織堆積物内の生体分子と反応するとともに、それらを劣化させる。
この清浄化の工程は、ガス・プラズマ内で発生する種による堆積物の化学エッチングと、水から形成される種により誘発される反応の両方を伴っている。

場合によっては、浸漬溶液中に過酸化水素が存在することによって清浄化工程を加速することができる。これは、堆積物中の生体分子との緊密な接触において形成される、反応性水酸化物ラジカルの濃度を増加させる作用をすることができる。
代表的な補助溶媒は、高級アルコール類（例えば、ｎ−ブタノールや高級同族体）またはジメチルホルムアミドなどの、低揮発性有機質水混和性化合物である。
これらの補助溶媒は、脂肪性組織堆積物中への水の浸透を助けるために添加してもよい。

プラズマ清浄化法は、汚れに晒されることのある任意の器具に適用可能であり、様々な環境においていくつかの応用があり、そのいくつかは、本明細書に明示されていないということを認識すべきである。特に、本プラズマ清浄化法は、ヘルスケア、外科手術、歯科医療、滅菌処置、および食品調理の分野において有用であろう。
本発明の意図する範囲から逸脱することなく、さらなる修正形態および改良形態を、具現化することができる。

予備浸漬され、次いでプラズマに供される器具の概略図である。 清浄化処理の前後での、スクラピーの２６３Ｋ株の脳ホモジェナートで汚染された、３１６タイプステンレス鋼球のＳＥＭ画像を示す図であり、（ａ）は、球上の汚染被覆のＢＥ画像を示し、（ｂ）は、（ａ）における汚染球の表面の高倍率図であり、（ｃ）は、洗浄の前にオートクレーブ処理された球上の無作為清浄化のＢＥ画像を示し、（ｄ）は、（ｃ）における残留汚染物のトポグラフィを示すＳＥ撮像であり、（ｅ）は洗浄された球上の残留汚染物のＢＥ画像を示し、（ｆ）は、（ｅ）における３０μｍ汚染スポットの拡大画像を示し、（ｇ）は、ＲＦガス・プラズマ処理（本発明の処理）後の球の汚染除去表面のＢＥ画像を示し、（ｈ）は（ｇ）に示す球の汚染除去表面のＳＥ画像を示す。 Ｄｅ Ｂａｋｅｙ血管クランプのＳＥ画像を示す図であり、（ａ）は器具の表面に固着している残留汚染物を示し、（ｂ）は、直径５０〜８０μｍの範囲の残留有機汚染物および無機汚染物を示し、（ｃ、ｄ）は、ガス・プラズマ処理（本発明の処理）後の汚染除去表面を示す。

器具上の汚染物基材中への水進入を示す概略図である。 ３１６タイプのステンレス鋼球のＳＥＭ画像を示す図であり、（ａ）は汚染して乾燥され、（ｂ）標準方法を使用するＲＦプラズマに供した後の残留汚染物、（ｃ）本発明の方法に供した後の、汚染物なしの状態を示す。 本発明の方法による清浄化の前後のＳＥＭ画像を示す、外科用器具の画像を示す図である。

Claims (21)

1. 汚れた物品を溶媒に晒して汚れを溶媒化するステップと、
   前記汚れが溶媒和されている間に前記物品をプラズマに晒すステップとを含む、
   汚れた器具に使用するのに適する、物品から汚れを清浄化する方法。
2. 溶媒が水である、請求項１に記載の物品から汚れを清浄化する方法。
3. 物品が医療器具または歯科用器具である、請求項１または２に記載の物品から汚れを清浄化する方法。
4. 物品をプラズマに晒す前に、物品の表面から過剰な溶媒を除去するさらなるステップを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
5. 少なくとも２０分間、器具がプラズマに晒される、請求項１〜４のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
6. 最高４８時間の間、器具が浸漬される、請求項１〜５のいずれかに記載の物品から汚れを清浄化する方法。
7. １時間の間、器具がプラズマに晒される、請求項１〜６のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
8. 溶媒が、ヒドロキシラジカルまたはヒドロキシイオンの源を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
9. 溶媒が補助溶媒をさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
10. 溶媒が水を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
11. 溶媒が過酸化水素である、請求項１〜１０のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
12. プラズマが、酸素／アルゴン混合物から生成される、請求項１〜１１のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
13. プラズマが、酸素１５０：アルゴン７５ｃｃ／ｍｉｎ混合物から生成される、請求項１２に記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
14. プラズマが、１．０Ｔｏｒｒで生成される、請求項１〜１３のいずれかに記載の物品から汚れを清浄化する方法。
15. プラズマが、２５℃で生成される、請求項１〜１４のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
16. プラズマが、電磁波を使用して生成される、請求項１〜１５のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
17. プラズマが、６ｍＷ・ｃｍ^−３を超える電力密度での励起を用いて生成される、請求項１〜１６のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
18. 電磁波が無線周波数（ＲＦ）波である、請求項１６に記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
19. 無線周波数波が１３．５６ＭＨｚである、請求項１８に記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
20. 電磁波がマイクロ波である、請求項１６に記載の、物品から汚れを清浄化する方法。
21. 物品をプラズマに晒されるステップが、大気圧より低い圧力で実施される、請求項１〜２０のいずれかに記載の、物品から汚れを清浄化する方法。

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