JP2011218094A - オゾン滅菌試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標殺菌率が得られるＣＴ値を求めるためにオゾンによる殺菌試験を簡便に行うことができるオゾン滅菌試験装置を提供する。
【解決手段】オゾン滅菌試験装置は、中空の滅菌容器２と、滅菌容器内にオゾンガスを供給するオゾン発生器３と、滅菌容器内のオゾン濃度を計測するオゾンガスモニター２２と、所定時間ごとにその間のオゾンガスモニターが計測したオゾン濃度と所定時間との積を積算するＣＴ値管理手段２１と、を有する。必要に応じて、滅菌容器内の温度調節装置、湿度調節装置が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、オゾンガスによる細菌等への滅菌効果を調べるための滅菌試験装置に関する。

滅菌処理は、食品工業、医療用具に関する事業所、医療機関、動植物および微生物に関する研究機関、その他、多くの分野で日常的に行われる。また、滅菌処理は、対象物等によって、高温高圧蒸気による方法、煮沸による方法、次亜塩素酸ナトリウム、ホルムアルデヒドまたはエチルアルコール等の薬液による方法、紫外線照射による方法および塩素またはエチレンオキシド等の気体による方法等が使い分けられる。これらの滅菌処理方法のうち気体による方法は、熱により変化し易く、液体への浸漬が望ましくなく、かつ複雑な形状の（紫外線の照射が細部にまで及ばない）ものを滅菌することができる。

気相滅菌方法に使用される気体として、オゾンは、空気から生成されるので在庫を持つ必要がないこと、自然に分解して滅菌後に放出のための処理が不要なこと、およびこれらの理由により滅菌場所が限定されないことから、今後広範な分野においてさまざまな環境で利用されることが期待される。
ところで、オゾンガスによる殺菌効果は、使用されるオゾンガスの濃度（ｐｐｍ）と接触時間（分）との積であるＣＴ値に依存することが知られている（非特許文献１）。

寝具類洗濯業務におけるオゾンガス消毒に関する報告書、平成１９年１月１９日、厚生労働省、寝具類洗濯専門部会、http://www.mhlw.go.jp/shingi/2007/01/s0119-7.html

また、オゾンによる殺菌処理における所定の殺菌率を得るＣＴ値は、微生物の種類によって異なることが知られている。そこで、特定の微生物の滅菌を行う場合、予めその殺菌率を目標値以上とするために必要なＣＴ値を明らかにすることができれば、オゾンによる滅菌時間を必要最小限に抑えることができ、滅菌装置を効率よく稼働させることができる。

本発明は、上述の要請に鑑みてなされたもので、目標殺菌率が得られるＣＴ値を求めるためにオゾンによる殺菌試験を簡便に行うことができるオゾン滅菌試験装置を提供することを目的とする。

本発明に係るオゾン滅菌試験装置は、中空の滅菌容器と、前記滅菌容器内にオゾンガスを供給するオゾン発生器と、前記滅菌容器内のオゾン濃度を計測するオゾンガスモニターと、所定時間ごとにその間の前記オゾンガスモニターが計測したオゾン濃度と前記所定時間との積を積算するＣＴ値管理手段と、を有する。
好ましくは、前記滅菌容器内の湿度を調節する湿度調節装置を有する。

また、好ましくは、前記滅菌容器内の温度を調節する温度調節装置を有する。
好ましくは、前記ＣＴ値管理手段は、前記オゾンガスモニターが計測するオゾン濃度に応じて前記オゾン発生器によるオゾン生成を停止させ再開させる機能を有する。

本発明によると、目標殺菌率が得られるＣＴ値を求めるためにオゾンによる殺菌試験を簡便に行うことができるオゾン滅菌試験装置を提供することができる。

図１はオゾン滅菌試験装置の正面図である。 図２はオゾン滅菌試験装置の平面図である。 図３はオゾン滅菌試験装置の側面図である。 図４は操作表示部の正面図である。 図５は他のＣＴ値管理装置における操作表示部の正面図である。

図１はオゾン滅菌試験装置１の正面図、図２はオゾン滅菌試験装置１の平面図、図３はオゾン滅菌試験装置１の側面図、図４は操作表示部２１の正面図である。
オゾン滅菌試験装置１は、滅菌箱２、オゾン発生器３、ＣＴ値管理装置４、温度調節装置５、湿度調節装置６および循環装置７からなる。
滅菌箱２は、外形が直方体の中空の箱であり、上面は取り外し可能な蓋１１となっている。蓋１１は、複数のキャッチクリップ１２，…，１２により滅菌箱本体に固定され、滅菌箱２内を略密閉化する。滅菌箱２の側面には、内側に収容する機器およびセンサー等の電源および信号線を貫通させるサービス孔１３が複数設けられている。滅菌箱２は、内部の観察が外部から容易にように、透明な塩化ビニル樹脂により製作される。

オゾン発生器３は、オゾンランプおよび強制循環ファンを内蔵する据え置き型の、公知のオゾン発生装置である。
ＣＴ値管理装置４は、操作表示部２１およびオゾンガスモニター２２からなる。
図４を参照して、操作表示部２１は、設定入力部２３、オゾン濃度表示部２４、経過時間表示部２５、ＣＴ測定値表示部２６、進捗度表示部２７、処理完了表示部２８、スタートボタン２９およびリセットボタン３０で構成される。

設定入力部２３は、４つの７セグメントディスプレイにより４桁数値を表示するＣＴ設定値表示部３６、アップボタン３７およびダウンボタン３８で形成される。ＣＴ設定値表示部３６は、滅菌試験終了の指標であるＣＴ設定値を表示するものである。アップボタン３７は、押されることによりＣＴ設定値表示部３６に表示されるＣＴ設定値を大きくする。ダウンボタン３８は、押されることによりＣＴ設定値表示部３６に表示されるＣＴ設定値を小さくする。

オゾン濃度表示部２４は、オゾンガスモニター２２が検出したオゾン濃度を表示する。経過時間表示部２５は、滅菌試験が開始されてからの経過時間を表示する。ＣＴ測定値表示部２６は、経過時間表示部２５に表示される経過時間におけるＣＴ値を表示する。
進捗度表示部２７は、５つの表示灯で構成される。５つの表示灯は、ＣＴ測定値表示部２６の下に、ＣＴ測定値表示部の４つの７セグメントディスプレイの並びと同方向に並べて配されている。５つの表示灯は、左から順に、ＣＴ測定値表示部２６の表示値がＣＴ設定値表示部の表示値の２０％以上、４０％以上、６０％以上、８０％以上、１００％以上になったときに点灯する。

処理完了表示部２８は、進捗度表示部２７の並びの右に設けられ、オゾンによる滅菌試験が終了したとき表示される。
スタートボタン２９は、押されることにより、オゾン滅菌試験装置１内に配されたオゾン発生器３を起動させ、同時にオゾンガスモニター２２が検出したオゾン濃度によって滅菌試験の管理を開始する。リセットボタン３０は、押されることにより、ＣＴ設定値、ＣＴ測定値、オゾン濃度および経過時間の表示のリセットを行い、または滅菌試験を終了させる。

オゾンガスモニター２２は、操作表示部２１と別体であり、滅菌箱２内の側面に固定され、操作表示部２１に接続されている。オゾンガスモニター２２は、滅菌箱２内のオゾン濃度を測定し、オゾン濃度に応じて変化するアナログ出力を操作表示部２１に送る。
温度調節装置５は、温度センサー４１、温度コントローラー４２およびヒーター４３からなる。温度センサー４１は、検出部分が滅菌箱２の内部に差し入れられている。温度センサー４１には、熱電対が使用される。温度センサー４１は、温度コントローラー４２に接続されて測定温度に応じた電流を温度コントローラー４２に送る。

温度コントローラー４２は、滅菌箱２の内部の温度を予め設定された温度範囲に維持するためのものである。温度コントローラー４２は、温度センサー４１が検出した温度と設定温度範囲とを比較し、設定温度範囲の下限以下となったときヒーター４３を起動させ、設定温度範囲の上限以上となったときヒーター４３を停止させる。温度管理幅は任意に設定可能である。

ヒーター４３は、上述したように、滅菌箱２の内部温度が低下したとき内部温度を試験温度（設定温度範囲内）にまで昇温させるためのものである。ヒーター４３は、カートリッジヒーターをセラミックスで被覆したものが使用される。セラミックスは、ヒーター４３の表面温度の上昇を抑え、周囲の空気への伝熱量を制限して滅菌箱２内の温度上昇を緩やかにする働きをする。

湿度調節装置６は、湿度センサー４５、湿度コントローラー４６および加湿装置４７からなる。湿度センサー４５は、滅菌箱２内の側面に固定されている。湿度コントローラー４６は、湿度センサー４５と別に滅菌箱２の外に置かれ、湿度センサー４５とはサービス孔１３を通る信号線により接続されている。湿度コントローラー４６は、湿度センサー４５が検出した湿度を監視しながら、滅菌箱２の内部の湿度を予め設定された湿度範囲に維持する働きをする。

加湿装置４７は、水を収容したセラミックス製の容器であり、滅菌箱２内の空気を暖めることがないように底にヒーターが設けられている。加湿装置４７の口は細く絞られて水の不要な蒸発を防止する。加湿装置４７は、滅菌箱２内の湿度が管理範囲以下になったとき、湿度コントローラー４６によってヒーターが起動される。なお、容器がセラミックスで形成されるのは、ヒーターからの伝熱速度を低下させ、内部の水の温度上昇速度を低下させるためである。温度計により容器内部の水を所定温度以下に管理するのが好ましい。

湿度調節装置６として、蒸気圧が一定となる無機塩の水溶液を使用し、滅菌箱２内の湿度を一定に保つようにしてもよい（化学便覧、基礎編２、改訂３版、日本化学会編、第１４３頁）。
循環装置７は、滅菌箱２内の場所によるオゾン濃度、温度および湿度の偏りをなくすために設けられる。循環装置７には、パソコン用の冷却ファンが使用される。循環装置７は、間隔を有して平行な板材５１，５１の一端に固定され、平行な板材５１，５１の多端は、滅菌箱２の内側面に固定されている。循環装置７は、吸引した空気を、板材５１，５１が固定された内側面に当てて上下の二方向に分け、滅菌箱２内部を循環させる。

次に、オゾン滅菌試験装置１を用いた滅菌試験について説明する。
最初に、試験対象物Ｗｓを滅菌箱２の中に入れ、キャッチクリップ１２，…，１２により蓋１１を滅菌箱本体に固定する。
温度調節装置５、湿度調節装置６および循環装置７を起動させ、滅菌箱２内の温度および湿度を設定範囲内にする。なお温度および湿度を調節しないで滅菌試験を行う場合、この工程は省略される。

ここで、温度調節装置５による温度調節について説明する。滅菌箱２内の温度調節は、ヒーター４３が動作してから温度センサー４１が温度の上昇を検出し始めるまでの時間が長い（系の時定数が大きい）ため、一般的なＰＩＤ制御で温度調節を行うことは難しい。そこで、温度調節装置５は、以下のように動作する。
温度コントローラー４２は、温度センサー４１による検出温度が管理範囲以下になったときヒーター４３を所定時間θｔ動作させる。その後、温度コントローラー４２は、温度を監視し、所定時間経過後に検出温度が管理範囲内に達しない場合、先の所定時間θｔに一定時間（θｃ）を加えたものを所定時間として（θｔ＝θｔ＋θｃ）ヒーター４３を動作させる。温度コントローラー４２は、温度センサー４１による検出温度が管理範囲内に達するまで、この動作を繰り返す。

温度コントローラー４２は、ヒーター４３の最初の動作後の所定時間経過後に検出温度が管理範囲を超えたときは、次のヒーター４３の動作時間を、先の所定時間θｔから一定時間（θｃ）を引いたもの（θｔ＝θｔ−θｃ）を所定時間θｔとして記憶する。
湿度調節装置６による湿度調節も、温度調節と同様にして行われる。動作の内容は、上述した温度調節装置５の動作の記載における「検出温度」を「検出湿度」に置き換えたものである。

なお、滅菌試験は、試験温度または試験温度よりも若干低い温度の恒温室内にて行うのが好ましく、温度調節装置５による温度調節および湿度調節装置６による湿度調節は、大きく温度が変化する外部環境での動作を考慮したものではない。
滅菌箱２内の温度および湿度をそれぞれの管理範囲内に収束させる間、滅菌試験完了時のＣＴ値（ＣＴ設定値）を、設定入力部２３を操作して入力する。

滅菌箱２内の温度および湿度が安定したら、ＣＴ値管理装置４における操作表示部２１のスタートボタン２９を押し、滅菌試験をスタートさせる。
スタートボタン２９が押されると、オゾン発生器３が稼働しオゾンが滅菌箱２内に供給される。
以後、ＣＴ値管理装置４は、微小時間とその間のオゾン濃度の平均との積を積算し、積算値をＣＴ測定値表示部２６に、その時々のオゾン濃度をオゾン濃度表示部２４に、およびスタートからの経過時間を経過時間表示部２５に表示する。また、ＣＴ値管理装置４は、積算値をＣＴ設定値表示部３６に表示されたＣＴ設定値と比較し、積算値の大きさに応じて進捗度表示部２７の進捗度を示す各表示灯を点灯させる。

積算値がＣＴ設定値以上となったとき、ＣＴ値管理装置４は、オゾン発生器３を停止させる。この後もＣＴ値管理装置４、温度調節装置５、湿度調節装置６および循環装置７は、個別に停止されるまで稼働を続け、オゾンガスモニター２２におけるＣＴ測定値表示部２６のＣＴ値は増加する。
ＣＴ値管理装置４におけるこのような作業は、操作表示部２１に組み込まれたＣＰＵ、ＲＡＭ、および入出力インターフェース等により行われる。

滅菌箱２から試験対象物Ｗｓを取り出すときのＣＴ測定値表示部２６に表示されるＣＴ値が、実際の殺菌が行われたＣＴ値である。
なお、リセットボタン３０は、オゾン滅菌試験がスタート前に押された場合、ＣＴ設定値、ＣＴ測定値、オゾン濃度および経過時間の全ての表示をゼロに（リセット）する。リセットボタン３０は、オゾン滅菌試験がスタート後に押された場合には、１回目の押下によりオゾン発生器３のオゾンランプを消灯させる。この後も、ＣＴ値管理装置４は、オゾンガスモニター２２からオゾン濃度をサンプリングし、積算値およびＣＴ測定値表示部２６に表示されるＣＴ値を更新する。再びスタートボタン２９が押されると、オゾンランプが点灯する。リセットボタン３０が１度押された後、所定時間内（短時間である）にもう１度押されると、ＣＴ値管理装置４は、滅菌試験を終了させる。

オゾン滅菌試験装置１は、対象微生物の滅菌が必要となった場合、予めその生存率を目標値以下に低下させるために必要なＣＴ値を簡便に求めることができる。
また、滅菌試験において、必要なＣＴ値に対する湿度等の影響を容易に調べることができる。
図５は他のＣＴ値管理装置における操作表示部２１Ｂの正面図である。

操作表示部２１Ｂは、上述した操作表示部２１に、オゾンガスモニター２２が検出する滅菌箱２内のオゾン濃度に応じてオゾン発生器のオゾンランプをオンオフさせる機能を加えたものである。
操作表示部２１Ｂにおけるこれらの機能は、濃度上下限設定部５０Ｂから入力されたオゾン濃度上限値およびオゾン濃度下限値に基づき発揮される。

濃度上下限設定部５０Ｂは、濃度入力部５１Ｂおよび設定濃度表示部５２Ｂからなる。濃度入力部５１Ｂは、上限選択ボタン５３Ｂ、下限選択ボタン５４Ｂ、アップボタン５５Ｂおよびダウンボタン５６Ｂで形成される。設定濃度表示部５２Ｂは、オゾン濃度上限表示部５７Ｂおよびオゾン濃度下限表示部５８Ｂからなる。オゾン濃度上限表示部５７Ｂおよびオゾン濃度下限表示部５８Ｂは、それぞれ、オゾン発生器３の運転時の、設定オゾン濃度上限値および設定オゾン濃度下限値を表示する。

操作表示部２１Ｂにおけるオゾン濃度上限値およびオゾン濃度下限値の設定は、次のようにして行われる。
オゾン濃度上限値を設定する場合、上限選択ボタン５３Ｂが押される。上限選択ボタンが押下されると、上限選択ランプ５９Ｂが点灯し、オゾン濃度上限値の設定が可能となる。オゾン濃度上限表示部５７Ｂに表示されるオゾン濃度上限値は、アップボタン５５Ｂを押すことにより増加し、ダウンボタン５６Ｂを押すことにより減少する。いずれも長く押すことにより、その数値変化速度が速くなる。同様に、下限選択ボタン５４Ｂが押されると、下限選択ランプ６０Ｂが点灯し、アップボタン５５Ｂおよびダウンボタン５６Ｂにより、オゾン濃度下限表示部５８Ｂに表示されるオゾン濃度下限値を変更することができる。

操作表示部２１Ｂにおいて操作表示部２１と同じ構成の部分についてはその説明を省略し、図５において図４と同じ符合を付す。
濃度上下限設定部５０Ｂを有する操作表示部２１Ｂが設けられたオゾン試験装置による滅菌試験は、オゾンの上下限濃度を予め設定し、滅菌試験においてＣＴ値管理装置がオゾン濃度を管理する点を除き、これを有しないオゾン試験装置による滅菌試験と同様にして行われる。

上述の実施形態において、滅菌箱２の形状は、直方体以外の他の形態を採用することができる。
その他、オゾン滅菌試験装置１、およびオゾン滅菌試験装置１の各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、オゾンガスによる細菌等への滅菌効果を調べるための滅菌試験装置に利用することができる。

１ オゾン滅菌試験装置
２ 滅菌箱（滅菌容器）
３ オゾン発生器
５ 温度調節装置
６ 湿度調節装置
２１，２１Ｂ 操作表示部（ＣＴ値管理手段）
２２ オゾンガスモニター

Claims (4)

1. 中空の滅菌容器と、
   前記滅菌容器内にオゾンガスを供給するオゾン発生器と、
   前記滅菌容器内のオゾン濃度を計測するオゾンガスモニターと、
   所定時間ごとにその間の前記オゾンガスモニターが計測したオゾン濃度と前記所定時間との積を積算するＣＴ値管理手段と、を有する
   ことを特徴とするオゾン滅菌試験装置。
2. 前記滅菌容器内の湿度を調節する湿度調節装置を有する
   請求項１に記載のオゾン滅菌試験装置。
3. 前記滅菌容器内の温度を調節する温度調節装置を有する
   請求項１または請求項２に記載のオゾン滅菌試験装置。
4. 前記ＣＴ値管理手段は、
   前記オゾンガスモニターが計測するオゾン濃度に応じて前記オゾン発生器によるオゾン生成を停止させ再開させる機能を有する
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のオゾン滅菌試験装置。