JP2011183196A - 対象物を滅菌するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 滅菌効果を改善すること及び滅菌工程の時間を減らすこと。
【解決手段】 水と過酸化水素の蒸気配合物を凝縮することにより対象物の表面を湿潤化し、更にそれらの表面から凝縮流体を乾燥により除去することを含む、対象物の表面を滅菌するための方法であって、湿潤化が、追加の輸送ガス流なしに蒸気配合物を滅菌室中に本質的に断熱膨張により放出し、これにより蒸気配合物が過飽和になって３秒以内に対象物の表面に凝縮することを含むこと、滅菌が凝縮と共に起こること、及び乾燥が水と過酸化水素の沸点以下の圧力での排気により実行されることを特徴とする方法。
【選択図】図１

Description

本発明は対象物の表面を滅菌するための方法に関し、これらの表面は水と過酸化水素の蒸気配合物を凝縮することにより湿潤化され、更に凝縮流体は引き続いて乾燥によりこれらの表面から除去される。

通常水溶液の形で存在する過酸化水素を用いる滅菌において、純粋に化学的な滅菌工程は“活性化された”過酸化水素により実現される。ここで用いた字句“活性化する”はばく然としているが、化学的及び／又は物理的反応が過酸化水素への熱付加の結果として起こり、これがそのとき滅菌を実現する。冷たい状態、すなわち室温またはわずかにその上では、過酸化水素は実際に技術的に利用可能な滅菌効果を持たない。

実際に、滅菌の目的のために過酸化水素を“活性化する”ための種々の方法が知られている。

既知の方法（ヨーロッパ公開特許０２４３００３）において（本発明はその第一請求項の前文に基づいている）、水と過酸化水素を含む溶液が蒸発されて熱い輸送空気流によりより冷たい表面に供給され、大気圧下で、このより冷たい表面が蒸気配合物の凝縮により湿潤化される。引き続いての乾燥工程は別の熱空気流により行われる。

既知の方法において、過酸化水素の“活性化”は滅菌が要求される正にそのときに、すなわち凝縮時に、起こる。輸送空気流のため、過酸化水素の濃度は、あいにく減少する。これに加え、供給された輸送空気流が滅菌される全表面に実際に到達することは保証されない。最後に、引き続いての乾燥工程は熱空気の更新供給のため時間がかかる。

本発明の目的は滅菌効果を改善すること及び滅菌工程の時間を減らすことにある。

この目的は本発明により蒸気配合物の凝縮による湿潤化が追加の輸送ガス流なしに実行されること及び乾燥工程が水と過酸化水素の沸点以下の圧力での排気により実行されることにより達成された。

本発明による方法において、過酸化水素の“活性化”は従来技術のように滅菌が要求される正にそのときに、すなわち凝縮時に、起こる。しかし蒸気配合物は追加の輸送ガス流なしに滅菌される対象物に到達するので、滅菌時の過酸化水素の濃度は極めて高い。過酸化水素痕跡物の除去は引き続いての加熱により実行されず、むしろ水と過酸化水素の沸点以下の圧力での簡単な排気により行われ、この工程は数秒で実行され過酸化水素の全痕跡を確実に除去する。

滅菌のために必要な水と過酸化水素の蒸気配合物は蒸発器またはガス化器で発生され、その設計は蒸気配合物中の過酸化水素蒸気の十分な高濃度を発生することができる限り、本発明の目的と無関係である。蒸気配合物中の過酸化水素の実際の“活性化”は滅菌される表面上での凝縮時に起こる。蒸気配合物はできるだけ薄くて均一な流体膜で表面を湿潤化させる。顕微鏡的に薄い凝縮層（かろうじて肉眼で見える）が可能な最短時間で滅菌効果を達成するための本発明の目的のために十分である。層の薄さのために、排気による引き続いての乾燥時の氷の望ましくない形成が起こらない。

滅菌のために処理室中に供給される蒸気配合物は利用できる全凝縮表面積により決定される。滅菌室自身の容積は、凝縮が起こるのは表面上のみであるので、重要な因子ではない。

本出願人は過酸化水素の“活性化”に関して、以下の事情が重要であると考える。

過酸化水素の沸点は水のそれよりも高い。これは冷却するとき、過酸化水素がまず凝縮し、次に水が続くことを意味する。従って最も純粋な流体過酸化水素の凝縮層が発生し、その上に水凝縮層が載ると考えられる。これは特に滅菌される表面に、正に適当な瞬間に、外観上は蒸気配合物中の過酸化水素の濃度の追加の増加をもたらす。

試験の結果、少なくとも２５％の過酸化水素を有する蒸気配合物が発生され、引き続いて滅菌される表面と接触させられるべきであることを示した。滅菌のために必要な時間は凝縮流体中の過酸化水素の濃度の増加と共に減少することが示された。蒸発またはガス化のために用いられる水溶液は好ましくは３５％から６０％の過酸化水素を含むべきである。しかし、蒸気配合物中の過酸化水素濃度が導入された水溶液の濃度と同じであるように、予め決められた量の過酸化水素溶液を蒸発器またはガス化器に導入し、そこでこの量が完全に蒸発されるに必要な信頼性ある工程を確保すべきである。

本発明による方法は利用または滅菌される対象物に応じて種々の多くの方式で実行されることができる。

本発明による一方法において、例えば、蒸気配合物は同時に滅菌室としての役目をする蒸発器中で発生され、これを通して湿潤化された対象物が案内される。この方法は特にシート材料の滅菌のためであり、このシート材料から例えばプラスチックカップが引き続いて打ち抜かれる。蒸発器を通してのシート材料の通過中に、凝縮流体がより冷たいシート材料上に凝結し、滅菌効果を起こす。凝縮流体は次いで下流の乾燥室内で減圧ポンプにより除去されることができる。この方法では、蒸発器の圧力は蒸発器の一部である滅菌室のそれと同じである。従って蒸気配合物が滅菌される全表面に到達することが確保される。

本発明による別の方法において、蒸気配合物が蒸発器内で発生され、引き続いて、凝縮により対象物を湿潤化する目的のために、その圧力が蒸気配合物の蒸気圧より顕著に低い別個の滅菌室中に案内されるということが提供される。この後者の方法は従って低圧または減圧法であり、それにより蒸気配合物が滅菌される全表面に到達することが保証される。

考慮されるべき圧力範囲は以下により決定される：過酸化水素が熱的に分解を始める温度は１４０℃である。この温度は従って蒸発中に過度に越えられるべきでない。水の低沸点のために、同じ温度のより高度に濃縮された溶液の蒸気圧は水の蒸気圧より顕著に低い。好ましい５０％水、５０％過酸化水素溶液の場合、その蒸気圧は例えば１２０℃で、略１１００ｍｂである。過酸化水素蒸気と水蒸気の蒸気配合物が滅菌室内の残留空気により希釈されることなく流れることができるために、この室圧は、特に滅菌室の容積が蒸発器内の利用できる蒸気配合物の容積より顕著に大きいときは、上述の蒸気圧より顕著に低くなければならない。滅菌室で凝縮を起こすために、この室圧は蒸気配合物の流入の結果として顕著に増やすことができねばならない。蒸気配合物の流入前の室圧は、室容積が例えば蒸発器容積のそれの４０倍であるとき、５と０．１ｍｂの間の範囲に、例えば略１ｍｂであるべきである。もし室容積と蒸発器容積間の比がより小さいなら、室圧力は蒸気配合物の流入前にそれに応じてより高くてもよい。

ここでは、蒸発器から流出する蒸気配合物の非常に高い濃度と共に高温度の結果として、滅菌室への加熱導管が凝縮なしでさえ、同時に滅菌されるという副効果があることが述べられるべきである。これは完全無菌応用のために極めて重要である。

追加の輸送ガス流なしの滅菌室中への蒸気配合物の供給は二つの方式で、断熱膨張によるかまたはいわゆる連続過飽和によるかのいずれかで、行うことができる。断熱膨張が周期的に起こり、二つの膨張間の間隔がゼロに戻すのに使用されるとき、断熱膨張から連続過飽和への移行は大いに簡単である。

断熱膨張の場合、予め決められた量の蒸気配合物が蒸発器またはガス化器から滅菌室中に急速に流れる。この作用速度のために、蒸気配合物中に含まれた全エネルギーは変化できず、それは一定のままであり、従って状態変化は断熱的である。しかし、断熱膨張時に、蒸気配合物により占められる容積は、蒸気配合物が今や、蒸発器容積に加えて、また滅菌室の容積をも満たさねばならぬので、大きく増加する。結果として温度は激烈に減少し、従って露点のはるかに下に下り、それにより極めて過飽和の蒸気配合物が発生し、従って蒸気配合物に含まれた殆ど全物質がそれに露出された全表面に最短可能時間内で凝縮する。

急速膨張を達成するために、室圧は蒸発器内の圧力よりかなり低くなければならない。例えば、蒸気配合物の９０℃から２倍容積への膨張は略１０℃の温度をもたらし、１０倍容積への膨張は−１１０℃の温度をもたらす。断熱膨張の利点は特に凝縮層の発生のために必要な時間が極めて短時間であることに存する。従って特に短い滅菌時間が望ましいような利用で、例えばＰＥＴボトルの滅菌の場合に好ましい。

蒸気配合物が蒸発器から滅菌室中に連続過飽和により流入する別の改変法の場合において、蒸気配合物はまた適用された圧力低下のために蒸発器から滅菌室に到達するが、そこでは工程はより長くかかる。ある時間間隔に渡って、水溶液は連続的に蒸発され、それにより蒸発器内の過圧が維持され、従って蒸気配合物は連続的に滅菌室中に供給されることができる。温度、従って圧力は蒸発器内でより高いので、蒸気配合物は滅菌室内で膨張し、これが逆に冷却を導く。しかし、これに加え、滅菌室内の圧力は蒸気配合物の連続後続流のため増加する。冷却及び圧力増加は、両工程とも蒸気配合物の状態を露点以下に強制するので、滅菌室内に蓄積する蒸気配合物の過飽和をもたらす。蒸気配合物が供給される限り、凝縮が全接近可能表面で起こる。

連続過飽和法において、比較的小さな蒸発器容積を用いて非常に大量の凝縮流体が発生され凝結させることができるが、そこではこの方法はそれに応じてより長い時間がかかる。滅菌室の室圧は蒸気配合物の必要量が流入するのに必要なだけの蒸発器の圧力よりわずかに下の圧力であることのみを必要とする。蒸発器において、温度は従って常に蒸気圧が室圧を連続的に越えることを可能とするに十分な程高くなければならない。連続過飽和は滅菌工程の時間がまっ先に重要でないような利用のために適している。この後者の方法は急速、極限膨張によって大きく下げられない、蒸気配合物の極めて高い温度の形の追加の利点、並びに比較的暖かい表面で凝縮する可能性を提供する。

特により大きくてより複雑な表面においては、凝縮による湿潤化、並びに凝縮の乾燥が少なくとももう一度繰り返されるのが有利である。凝縮層の引き続いてのポンプ排出での凝縮化からなる繰り返しサイクルは同じ時間続く一つの単一延長凝縮工程よりある状況ではより良い結果を与える。ある場合にはその間に凝縮層をポンプ排出することなく、繰り返した凝縮が改善された結果を与える。

一般的でない滅菌法（ドイツ公開特許出願１９８１８２２４）において凝縮と排気の繰り返しサイクルが公知であるけれども、この公知法に含まれているのは過酸化水素による化学滅菌ではなく、むしろ少なくとも１２０℃の温度の水飽和蒸気を用いる純粋に熱的な滅菌法である。

本発明のこれらの及び更なる目的、特徴及び利点は添付図面と共に見るときその以下の詳細な説明からより容易に明らかとなるであろう。図面において：
図１は、蒸気配合物が蒸発器内で発生され、引き続いて別個の滅菌室に供給される方法を実行するための設備である。 図２は、蒸発器が同時に滅菌室である方法を実行するための設備である。

図１による設備において、水蒸気と過酸化水素蒸気の蒸気配合物が発生され、そこでは各タイプの蒸気の場合において、湿り蒸気または過熱蒸気が含まれているかどうかは基本的に重要ではない。希望のどのような設計であることもできる蒸発器またはガス化器は参照番号１を与えられている。希望の濃度の過酸化水素と水を含む水溶液が導管２と弁３を介して蒸発器１に方向Ａに加圧下に供給される。

滅菌室６が蒸発器１の下流に配置されており、その滅菌室６内に表面が滅菌される対象物７，８が適当な支持体上に置かれている。容器が滅菌される場合、これらの表面は滅菌室自体を含むことさえできる。

滅菌室６は適当な減圧ポンプ１０によりまず排気される。引き続いて滅菌室６は弁１１を閉じて減圧ポンプ１０から分離され、従って吸引作用は起こらない。

弁５を開けることにより、蒸発器１内に存在する蒸気配合物は断熱膨張または連続過飽和により、導管４を介して滅菌室６中に入ることが確保される。蒸発器１内の圧力は結果として滅菌室６内の圧力より高くなければならない。膨張中、蒸気配合物により占められる容積は増え、それにより蒸気配合物は露点以下に大きく冷却され、対象物７と８の全ての接近可能な表面上、並びに支持体９上及び滅菌室６の内表面上に凝縮し、滅菌室６内の圧力が再び増加する。減圧ポンプ１０の助けにより、凝縮流体は数秒内に引き出され、滅菌室６は導管１２と弁１３を介して滅菌循環ガスにより換気される。凝縮流体の滅菌される表面との接触時間は二次因子により、３秒以下であることができる。

図２による設備において、シート材料１６は輸送方向Ｂ，Ｃに蒸発器１４を通してその下流に配置された乾燥室１５に輸送される。シート材料１６の場合において、ここに合成シートが含まれることができ、それからカップまたは缶が型打ちされる。蒸発器１４内並びに乾燥室１５内において、入口及び出口開口の両者で十分に漏れない封止が設けられる。シート材料１６が同時に滅菌室である蒸発器１４を通過している間に、凝縮流体が十分に冷たいシート材料１６上に凝結することができる。下流の乾燥室１５において、凝縮流体が弁２８が開けられた後減圧ポンプ２７により再び引き出されることができる。同時に滅菌室である蒸発器１４内の８０℃と１２０℃の間の温度は、通過時間がほんの２〜３秒であるので、シート材料１６を害しない。蒸気配合物の圧力は水蒸気圧力曲線により、３００から１２００ｍｂの範囲内にある。下流の乾燥室１５内の圧力はそのとき、適用された過酸化水素濃度と蒸発器内の温度に応じて、０．５と５ｍｂの間の範囲内にあるべきである。

乾燥室１５は滅菌循環ガスのために弁３０を介して導管２９に連結されることができる。

希望の濃度を持つ水と過酸化水素の水溶液が加圧下に導管２０と弁２１を介してポンプ２６により供給タンク２５から蒸発器１４に供給される。蒸発器１４からの凝結した凝縮流体は導管２２と弁２３を介して凝縮器２４中に凝結されることができ、そこでそれは供給タンク２５内で再度凝結される。

Claims (4)

1. 水と過酸化水素の蒸気配合物を凝縮することにより対象物の表面を湿潤化し、更にそれらの表面から凝縮流体を乾燥により除去することを含む、対象物の表面を滅菌するための方法であって、湿潤化が、追加の輸送ガス流なしに蒸気配合物を滅菌室中に本質的に断熱膨張により放出し、これにより蒸気配合物が過飽和になって３秒以内に対象物の表面に凝縮することを含むこと、滅菌が凝縮と共に起こること、及び乾燥が水と過酸化水素の沸点以下の圧力での排気により実行されることを特徴とする方法。
2. 蒸気配合物が蒸発器内で発生され引き続いて対象物を湿潤化するために別個の滅菌室中に供給され、滅菌室の圧力が蒸気配合物の蒸気圧より低いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 凝縮による湿潤化並びに凝縮流体の引き続いての乾燥が少なくとももう一度繰り返されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 凝縮流体による湿潤化が、その間に凝縮流体を乾燥する段階なしに少なくとももう一度繰り返されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

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