JP2014501147A - 生物学的除染サイクルの制御における改善 - Google Patents

Abstract

本発明は、閉鎖空間、例えば製薬クリーンルーム、アイソレータおよび病棟の生物学的除染のために使用される生物学的除染サイクルを制御する方法における改善に関する。生物学的除染サイクルは、滅菌剤蒸気が閉鎖空間内で発生させられ、循環させられる少なくとも１つのガス処理相を含む複数の相を有する。方法は、閉鎖空間内の空気の修正相対湿度を連続して測定する工程であって、修正相対湿度は、［水および滅菌剤蒸気］：［空気中の水および滅菌剤蒸気の容量］の比である工程、および測定された修正相対湿度を使用してプロセスの工程を制御する工程により特徴づけられる。

Description

本発明は、閉鎖空間、例えば製薬クリーンルーム、アイソレータおよび病棟の生物学的除染のために使用される生物学的除染サイクルを制御する方法における改善に関する。

気相生物学的除染は一般に４相プロセスである。第１の「コンディショニング」相中に、機器が動作温度とされ、小さな囲い物（エンクロージャ：enclosure）の場合、閉鎖空間内の相対湿度は、予め設定された値にすることができる。この後、「ガス処理」相へと続き、この間、閉鎖空間内の活性蒸気濃度が上昇される。「ドウェル」相では、蒸気が閉鎖空間内で、確実に生物学的除染が達成されるのに十分な期間分配される。第４および最終相は、「エアレーション」相であり、活性蒸気が一般に清浄空気による希釈により、閉鎖空間から除去される。

生物学的除染のために最も一般に使用される蒸気は、過酸化水素であり、これは、約３０から３５％ｗ／ｗの水溶液を蒸発させることにより発生させる。「フラッシュ」蒸発蒸気を生成させるための通常の技術は、液体の沸点より高い温度で保持された加熱プレート上に水溶液を滴下し、よって、液体源と同じ重量比を有する蒸気を発生させるものである。過酸化水素の作用に関しては２つの説が存在し、初期の考えは、蒸気は、露点より低い濃度で維持されなければならず、よって、凝縮が回避されるというものであり、他の説は、凝縮は、迅速な生物学的除染を提供するためには必要であることを示唆する。

閉鎖空間のガスおよび気相生物学的除染の使用を対象とする多くの特許が存在するが、そのうちの最も重要なものはＵＳ−Ｂ−５１７３２５８号、ＵＳ−Ｂ−７０１４８１３号およびＵＳ−Ｂ−７７９０１０４号である。

ＵＳ−Ｂ−５１７３２５８号は、キャリアガスが蒸気発生器から生物学的除染されるチャンバまで循環され、その後、蒸気発生器に戻される単ループ閉鎖系を記載する。蒸気発生器へ戻る時に、キャリアガスと蒸気は、活性蒸気および水蒸気を除去するための装置を通過し、よって、より多くの過酸化水素が蒸発させられ、循環キャリアガス中に入れられる。

ＵＳ−Ｂ−７０１４８１３号は、同様のプロセスを記載するが、蒸気発生器内にバイパスループを有する。よって、蒸気はサイクルの第２および第３相中、蒸気発生器に戻る時に循環キャリアガスから除去されない。これは、蒸気濃度のより迅速な蓄積を可能とし、凝縮が要求される場合、サイクルにおいて通常使用される。

どちらの型の生物学的除染サイクル（それぞれ、凝縮が回避されるか、または推奨される）においても、活性蒸気が均一にチャンバ全体に分配されることが必須である。いくつかの系では、蒸気は、回転ノズルから高速で送達され、他の場合、外部ファンが使用され、蒸気混合物がチャンバの方々に移動される。

短いサイクル時間が過酸化水素蒸気発生器に対し重要な商業的推進力である。病院内での生物学的除染のための標的資産はしばしば非常に高額であり、施設を閉鎖する機会費用は相当なものである。ＵＳＡのために作成されている数字は、１日につき１ベッドあたり＄５ｋの収入は非定型ではないことを示唆する。結果として、生物学的除染の有効性を依然として保証しながら、時間節約を最大とする必要がある。

従来のプロセスでは、サイクルの制御は、飽和状態が到達された時に決定される生物学的除染剤の濃度のモニタリングに基づいていた。しかしながら、これは、例えば生物学的除染を受ける空間が吸収性の極めて高い表面を含み、または空間が適正に密閉されておらず、外気が入ることができる場合に、誤解を招く結果に至らしめる可能性がある。

ＵＳＡの多くの州では、相対湿度（ＲＨ）が冬期に約５％まで降下し、開始ＲＨが低いことは、露点に到達する時間が延長され、容認し難いほど長いサイクルに至る可能性があることを意味する。反対に、多くのアジア諸国は非常に高い相対湿度状態を経験しており、９５％が全くないわけではない。凝縮の迅速な開始のために、これらの非常に困難な状態は、完全にＲＨ測定に基づく制御方法を投与不足とし、有効性を危うくするものとしてしまう。

米国特許第５，１７３，２５８号明細書 米国特許第７，０１４，８１３号明細書 米国特許第７，７９０，１０４号明細書

そのため、本発明の目的は、ユーザ入力を減少させ、サイクル時間を最小化させることができ、一方、生物学的除染による有効性を維持する生物学的除染サイクルの制御方法を提供することである。

よって、本発明は、閉鎖空間を除染するための生物学的除染サイクルを制御する方法を提供し、前記生物学的除染サイクルは、滅菌剤蒸気が、閉鎖空間内で発生させられ、循環させられる少なくとも１つのガス処理相を含む複数の相を有し、
閉鎖空間内の空気の修正相対湿度を連続して測定する工程であって、修正相対湿度は、［水および滅菌剤蒸気］：［空気中の水および滅菌剤蒸気の容量］の比である工程、および測定された修正相対湿度を使用してプロセスの工程を制御する工程により特徴づけられる。

分で表されたサイクル時間に対する、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の閉鎖空間における濃度（ｐｐｍ）を示す図である。

好ましくは過酸化水素を滅菌剤として使用する基本的な除染プロセスは、ＷＯ−Ａ−２００８１４５９９０号において記載されており、下記の通り概説される。除染サイクルの第１の「コンディショニング」相中、除染装置の蒸発器およびノズルファンが、蒸発器 加熱器と共にスイッチオンされる。これにより、ガス発生器および除染される空間が、安定な温度となる。熱安定性が達成されるとすぐに、ガス発生器は、除染サイクルの第２の相「ガス処理相」に移動し、この間、過酸化水素液体ポンプがスイッチオンされ、過酸化水素溶液が「フラッシュ」蒸発され、除染装置から出て行く空気と混合される。

空間が除染されるとすぐに、発生器はサイクルの第３の「エアレーション相」に移動する。エアレーション相では、過酸化水素液体ポンプが、蒸発器加熱器のようにオフにされる。蒸発器ファンもまたオフにされるが、エアレーションファンが始動される。エアレーションファンの動作は、装置ケーシング内のフラップ弁を開き、大量の空気を、フィルタを通して引き込み、これが、過酸化水素を水および酸素に分解し、同時に水蒸気を吸収する。エアレーションファンは、エアレーション中に空気の良好な分配が確保されるように、動作したままとされる。エアレーションファンにより発生する高い気流により、空間のエアレーションのためにかかる時間が減少する。除染される空間内の過酸化水素蒸気濃度が安全レベルに到達した時点で、発生器はオフとされる。

このプロセスのさらなる開発中に、驚いたことに、主な制御パラメータとして、「修正相対湿度」（ＭＲＨ）、すなわち、［水およびＨ_２Ｏ_２蒸気］の［空気中の水およびＨ_２Ｏ_２蒸気に対する容量］に対する比を使用すると、従来の方法のパラメータを使用する場合よりも正確であることが見出された。よって、１００％ＭＲＨは、露点に到達された時に、空気が混合された水およびＨ_２Ｏ_２蒸気により最大に飽和されることを示す（一方、１００％ＲＨは、水蒸気のみを示す）。本発明の制御方法は、５から９５％の間の開始相対湿度で、Ｇ．ステアロサーモフィラス（ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）を用いた生物学的指標（「ＢＩ」）の６対数死滅を提供する、すなわち、よって、極端を補償し、材料に損害を与える可能性のある過剰ガス処理および効果のない除染となるガス処理不足を防止することが示されている。重要なことに、本方法により使用されるアルゴリズムはまた、全体的に様々な電源に由来する異なる過酸化水素注入速度に適合することができる。

よって、本発明の制御方法は、生物学的除染プロセスを５つの明確に異なる相に分割するアルゴリズムを使用する。これは図１に示されており、図１は分で表されたサイクル時間に対する、滅菌剤、好ましくは過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の閉鎖空間における濃度（１００万分の１（ｐｐｍ）として）を示す。

上記で記載されるように、第１相は依然として、「コンディショニング」相であり、この間に、気化器が温まり、Ｈ_２Ｏ_２、相対湿度（ＲＨ）および温度センサが安定化される。しかしながら、前に記載された「ガス処理」相は２つの明確に異なる相、「Ｇ１」および「Ｇ２」に分割され、これらがそれぞれ、サイクルの第２および第３相となる。ガス処理はＧ１の開始時に始まり、この間、発生器を直接取り巻く状態が生物学的除染に好適であると考えられる時点までＨ_２Ｏ_２溶液が気化される。Ｇ２は継続するガス処理を含み、そのため、全閉鎖空間は、たとえ部屋、チャンバまたはエンクロージャであっても、生物学的除染に好適な状態にあると考えられる。次の相は「ドウェル」相であり、これは必要に応じてＨ_２Ｏ_２気化の中止を含み、汚染物質が存在するＨ_２Ｏ_２を吸収し、不活性化され得る一定期間を含む。第５および最終相は、上記で記載されるのと同じ「エアレーション」相であり、存在するＨ_２Ｏ_２蒸気の触媒を含み、よって、閉鎖空間は、再居住／使用のために安全な状態に戻される。

Ｇ１相を制御するために、水およびＨ_２Ｏ_２蒸気の両方を測定することができる相対湿度センサ、すなわち、大気水分量センサが使用される。修正相対湿度（ＭＲＨ）の測定により、凝縮の開始が起こる時間点（露点）の同定が可能になる。

「標的ＭＲＨ」は、凝縮を確実に起こすために到達するべき値に設定され、よって、加速された死滅状態が確保される。「閾ＲＨ」は、アルゴリズムがそのアプローチを変更する値となるように設定され、すなわち、高い開始ＭＲＨ状態が与えられると、形成された全ての凝縮物における減少したＨ_２Ｏ_２濃度を補償するために、そうでない場合よりも長くガスを必要とする。

標的ＭＲＨは、７０から８０％の間で最適に設定されることが実験的に見いだされている。

閾ＲＨは、標的ＭＲＨの８０から９０％の間、すなわち５６から７２％ＲＨの間で最適に設定されることが実験的に見いだされている。

「標的」がＭＲＨに関してであり、「閾」がＲＨに関してである理由は、閾は、サイクルの開始時にのみ使用され、よって、Ｈ_２Ｏ_２蒸気が存在せず、すなわち、２つの単位は同じとなるからである。

Ｇ１の終わりは、標的ＭＲＨへの到達により規定される。

よって、場所または時期などによって起こり得る相対湿度および温度の変化を補償するように適合されるのはＧ１相である。

本方法はまた、ユーザにより予め設定される一定の他のパラメータを必要とする。これらは下記である：
１．除染される空間の体積（部屋体積）；
２．空間が「負荷された（loaded）」かまたは「標準」かどうか（サイクル型）、すなわち、空の部屋が標準であり、そして、除染されるべき余分な表面を提供する任意の機器および／またはマットレスなど、または滅菌剤蒸気の循環および／または分配に影響する何かを含む部屋は負荷されている。

そのため、コンディショニング相中、Ｈ_２Ｏ_２溶液の気化がＧ１相において開始する前に、空間における実際のＲＨおよび温度が測定され、プロセス制御装置が下記計算を実施し、下記限界を規定する。

第１に、制御装置は閉鎖空間において標的ＭＲＨに到達するために気化される必要のあるＨ_２Ｏ_２溶液の理論的質量を、実際の開始ＲＨおよび温度を使用して計算する。

第２に、Ｈ_２Ｏ_２溶液の計算された質量に空間の体積およびガス下限乗数を乗じ、下限を提供する。これは高い開始ＲＨ環境でのガス処理不足を防止するために使用される。

第３に、同じＨ_２Ｏ_２溶液の計算された質量に空間の体積およびガス上限乗数を乗じ、上限を提供する。これは低い開始ＲＨ環境での過剰ガス処理を防止するために使用される。

高い開始ＲＨ状態を有する環境では、第１の凝縮物ビーズはより低い開始ＲＨで形成されたものよりも低い過酸化物濃度にあるであろう。開始ＲＨが標的値にどれくらい近いかを判断することにより、システムは、過酸化物投与を増加させるかどうかを決定することができる。システムは測定して、開始状態がこの基準を満たすことを確認した場合、Ｇ１に対し、より高い公称値を決定し、それに応じて、Ｇ１に対し、より高い最小ガス処理限界を計算する。

その後、制御装置はＧ１相を始め、（理想的には、限定はしないが、一定速度で）下限に到達するまでＨ_２Ｏ_２溶液のガス処理を開始する。これにより、確実に、雰囲気が空間を効果的に除染するのに好適なものとなる。この時点で測定されたＭＲＨが予め設定された標的ＭＲＨを超える場合、Ｇ１は終了され、Ｇ２が開始される。そうでなければ、気化は、ＭＲＨ標的が満たされる、あるいは上限に到達するまで続く。

このように、制御装置は、有利に、その環境に適合し、そのため、効果のない、あるいは過度に長いサイクルが極度に湿度の高い状態により引き起こされることはない。

Ｇ２相は時間に基づき、生物学的除染される閉鎖空間の体積および負荷の関数である。よって、Ｇ２はＨ_２Ｏ_２蒸気を分散させるように制御され「負荷されていない」エンクロージャにおける蒸気の完全分配を可能にするのに十分であり、そのため、前記エンクロージャ全体が、非活性化状態に到達するのに十分であることが実験的に確認された。事実上、発生器に近い状態は非活性化状態を超え、エンクロージャ全体の完全な生物学的除染が確保される。そのようなものとして、その期間はエンクロージャのサイズに比例し、よって、各立方メートルの体積は特定のＨ_２Ｏ_２蒸気質量の添加を必要とする。

閉鎖空間が負荷されていると考えられる場合、Ｇ２相時間は、パラメータ（負荷係数）による乗算により延長され、蒸気移動性の減少、より重要なことには、予測される表面積の増加が可能になる。

この相は除染を受ける閉鎖空間の体積により制限されるので、限界を必要としない。

必要であれば、ドウェル相中のＨ_２Ｏ_２蒸気の注入もまた、特定することができる。そうでなければ、Ｈ_２Ｏ_２の気化は中断し、相はエアレーションが始まるまで時限秒読みを含む。

好ましくは、本発明の方法では、２つの明確に異なる相が計算され、モニタされ、第１の相は要求されるＭＲＨへの到達と関連し、第２の相は、凝縮物の形成（laying down）と関連する。これらの相は好ましくは連続して実行されるが、標的凝縮物が達成される１つの相と同時に実行することができるであろう。

よって、本発明は、閉鎖空間を除染するための生物学的除染サイクルを制御する方法を提供し、前記生物学的除染サイクルは、滅菌剤蒸気が、閉鎖空間内で発生させられ、循環させられる少なくとも１つのガス処理相を含む複数の相を有し、
閉鎖空間内の空気の修正相対湿度を連続して測定する工程であって、修正相対湿度は、［水および滅菌剤蒸気］：［空気中の水および滅菌剤蒸気の容量］の比である工程、および測定された修正相対湿度を使用してプロセスの工程を制御し、確実に凝縮を起こさせる工程により特徴づけられる。

Claims (11)

1. 閉鎖空間を除染するための生物学的除染サイクルを制御する方法であって、
   前記生物学的除染サイクルは、滅菌剤蒸気が、前記閉鎖空間内で発生させられ、循環させられる少なくとも１つのガス処理相を含む複数の相を有し、
   前記閉鎖空間内の空気の修正相対湿度を連続して測定する工程であって、前記修正相対湿度は、［水および滅菌剤蒸気］：［空気中の水および滅菌剤蒸気の容量］の比である工程、および測定された修正相対湿度を使用してプロセスの工程を制御する工程により特徴づけられる、方法。
2. ２つのガス処理相パラメータが存在し、その第１は相対湿度および温度の変化を補償するように制御され、その第２は、前記閉鎖空間の体積、および任意の有害な分配影響を補償するように制御される、請求項１に記載の方法。
3. ２つのガス処理相が存在する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ガス処理相は、連続してまたは同時に実行される、請求項３に記載の方法。
5. 予め設定された標的修正相対湿度に到達するために気化されることが要求される滅菌剤溶液の理論量である、滅菌剤溶液の質量を計算する工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
6. 高い開始相対湿度状態におけるガス処理不足を防止するための下限を計算する工程、および低い開始相対湿度状態における過剰ガス処理を防止するための上限を計算する工程をさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記滅菌剤蒸気は第１のガス処理相中に、前記第１のガス処理相が、発生させた滅菌剤蒸気の体積が上限を超えた時、または測定された相対湿度が、下限超過時に予め決定された修正相対湿度条件を超えた場合に終了されるまで、発生させられる、請求項６に記載の方法。
8. 単一または複数のガス処理相パラメータが、閉鎖空間の負荷および体積を補償するように修正され、この負荷は、蒸気の循環および／または分配に影響する、除染される閉鎖空間の任意の内容物により決定される、請求項２〜７のいずれか一つに記載の方法。
9. 相対湿度センサを使用して、前記修正相対湿度が測定される、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
10. 閉鎖空間内の空気の相対湿度または修正相対湿度を測定するための手段と、前記相対湿度測定手段に基づき計算を実行し、滅菌剤蒸気が、前記閉鎖空間内で発生させられ、循環させられるガス処理相を活性化または不活性化するための制御信号を発生させるための手段とを備える、閉鎖空間を除染するための生物学的除染サイクルを制御するための制御モジュール。
11. 複数のパラメータがオペレータにより予め設定できるようにするための手段を含む、請求項１０に記載の制御モジュール。

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