JP2013099521A - 電子線照射による不活化方法および処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一実施形態に係る、微生物を不活化させる処理装置は、処理室と、処理室内に電子線を照射する電子線照射装置と、処理室内に設けられ、被処理物を保持するための保持部と、保持部に保持された被処理物に対して、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ノズルとを備える。
【選択図】図3
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (23)
- 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電子線照射による不活化方法。 - 前記供給する工程は、
前記処理室内に電子線を照射する工程と、
ガス供給手段から前記配置された被処理物に向かってガスを吹き付ける工程であって、前記電子線が照射されている領域を通過するように前記ガスを吹き付ける工程とを有し、
前記励起された所定のガスは、前記電子線が照射されている領域を通過することにより該電子線によって励起された前記吹き付けられたガスを含むことを特徴とする請求項1に記載の電子線照射による不活化方法。 - 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、
前記配置された被処理物に対してガス供給手段によりガスを吹き付けながら、該被処理物を前記励起された雰囲気ガス中に移動させる工程と
を有することを特徴とする請求項1に記載の電子線照射による不活化方法。 - 前記ガスは、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であ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。
- 前記ガスは、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であ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。
- 少なくとも、前記処理室内の前記配置された被処理物近傍を、前記電子線の照射の前に予め、前記ガスで置換しておく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。
- 少なくとも、前記処理室内の前記配置された被処理物近傍を、前記電子線の照射の前に予め、前記ガスで置換しておく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。
- 前記被処理物は、中空状の容器であり、
前記ガスの吹き付けは、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。 - 前記被処理物は、中空状の容器であり、
前記ガスの吹き付けは、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。 - 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配置された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配置された被処理物近傍の、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配置された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。 - 前記供給する工程は、前記被処理物を前記励起された雰囲気ガス中に移動させながら、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配置された被処理物に供給することを特徴とする請求項10に記載の不活化方法。
- 前記電子線を50kVから500kVまでの範囲内の加速電圧で発生させることを特徴とする請求項1に記載の電子線照射による不活化方法。
- 前記処理室内が大気圧近傍圧力であることを特徴とする請求項1に記載の電子線照射による不活化方法。
- 前記電子線が前記被処理物に直接照射されないように、該被処理物の少なくとも一部を金属製遮蔽体で包囲することを特徴とする請求項1に記載の電子線照射による不活化方法。
- 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処理装置。 - 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を特徴とする請求項15に記載の処理装置。 - 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が励起された後に、前記ガス供給部から前記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励起された雰囲気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請求項15に記載の処理装置。 - 前記ガスは、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であることを特徴とする請求項16に記載の処理装置。
- 前記ガスは、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であることを特徴とする請求項17に記載の処理装置。
- 前記被処理物は、中空状の容器であり、
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16に記載の処理装置。 - 前記被処理物は、中空状の容器であり、
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17に記載の処理装置。 - 前記電子線照射装置は、前記電子線を50kVから500kVまでの範囲内の加速電圧で発生させることを特徴とする請求項15に記載の処理装置。
- 前記電子線が前記被処理物に直接照射されないように、該被処理物の少なくとも一部を包囲した金属製遮蔽体をさらに備えることを特徴とする請求項15に記載の処理装置。
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