JP2015502788A - ガスプラズマ消毒および滅菌装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば人体もしくは動物体上もしくは体内などの臨床用途に好適な滅菌および/または消毒システムに関する。たとえば、本発明は、人間もしくは動物の生体系および/もしくは周囲環境に関連する一定の細菌および/もしくはウイルスを破壊または処理するために用いられ得るシステムを提供し得る。特に、本発明は、病院もしくは医師の手術などのたとえば臨床環境におけるユーザの手の滅菌および/または消毒に好適であり得る。この設備はさらに、作業者の手もしくは食品もしくは包装を消毒または滅菌するために食品業界において用いられ得る。
滅菌は、たとえば微生物、細菌等の微細な生命体を破壊もしくは除去する行為または処理である。プラズマ滅菌の処理時、活性物質が生成される。これらの活性物質は、化学不対電子を有する原子または原子の集合である、高強度紫外光子および遊離基を含み得る。プラズマ滅菌の魅力的な特徴は、体温などの比較的低い温度で滅菌を達成できることである。プラズマ滅菌は、操作者および患者に安全であるという利点も有する。手の滅菌の場合、繰返し使用すると多数の皮膚関連の問題をもたらし得るアルコールゲルの代わりに低温プラズマが用いられ得る。
本発明はWO 2009/060213の開示を基礎とし、費用効果およびユーザの安全性の観点から大量生産型の手の滅菌または消毒機器に組込まれるのに特に好適であり得るガスプラズマ滅菌装置を提供する。
図1は、発明のプラズマ滅菌装置を組込んだ手滅菌機器10を示す。機器10は、ユーザの手(図示せず)を受けるための凹部14を規定するハウジング12を含む。本実施形態では、ハウジング12はU字型の本体を含み、凹部14はU字の両腕同士の間の空間である。ハウジング12は、システムの構成要素を内部に含み得る中空のケーシングである。たとえば、ハウジング12は、滅菌に用いるプラズマを衝突および持続させるためのエネルギを供給ならびに制御する制御モジュール16を含み得る。制御モジュール16は、以下に説明するようにマイクロ波周波数放射を発生するためのマイクロ波電源(たとえば1つ以上のマグネトロンを含む)と、(たとえばプラズマを衝突させるための)無線周波数放射のパルスを生成するための衝突信号発生回路構成と、機器の動作を制御するための制御回路構成とを含み得る。ハウジング12はさらに、不活性ガス(たとえばアルゴンなど)を供給するためのガス供給部18を含み得る。ハウジング12は、1つまたは複数のガス容器であり得るガス供給部18を交換できるように開けられ得る。装置の使用時にダウンタイムがないことを確実にするためにシステム内に2つ以上のガス容器を用いることが望ましい場合があり、すなわち、1つのガス容器が空になると、ガス容器の供給部にメッセージが送信されて新たな容器が装置に接続される。
Claims (28)
- プラズマ滅菌装置であって、
マイクロ波源からマイクロ波周波数放射のパルスを受信するように接続可能なマイクロ波空洞と、
マイクロ波エネルギを前記マイクロ波空洞の外に、プラズマ衝突ゾーンに結合するように構成されたマイクロ波結合器とを備え、前記プラズマ衝突ゾーンは内部にガス流路を有し、前記プラズマ滅菌装置はさらに、
イオン化可能ガスを前記ガス流路に供給するように接続可能なガス供給部と、
無線周波数(RF)エネルギのパルスを前記プラズマ衝突ゾーンに送ることによって、前記ガス流路に存在するイオン化可能ガス中の非熱プラズマを衝突させるための高電場を前記ゾーン内に生成するように構成された衝突信号発生回路とを備え、
前記衝突信号発生回路は、前記マイクロ波空洞内に受信したマイクロ波周波数放射のパルスの検出可能な特性を用いて前記RFエネルギのパルスの生成をトリガするように構成された制御回路構成を含む、プラズマ滅菌装置。 - 複数のマイクロ波結合器を備え、各マイクロ波結合器は、マイクロ波エネルギを前記マイクロ波空洞の外に、各自のプラズマ衝突ゾーンに結合するように前記マイクロ波空洞に装着される、請求項1に記載のプラズマ滅菌装置。
- マイクロ波空洞への入力に接続され、前記空洞で受信した前記マイクロ波周波数放射の一部を前記衝突信号発生回路の前記制御回路構成に結合するマイクロ波信号プローブを備える、請求項1または2に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記マイクロ波信号プローブは電場または磁場結合器である、請求項3に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記衝突信号発生回路は、前記空洞から結合された前記マイクロ波周波数放射の一部を用いて、前記制御回路構成によって発生したパルスRF信号を入力として受信するように構成されたRF衝突回路を含む、請求項4に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記衝突信号発生回路は、
複数のRF衝突回路を含み、各RF衝突回路は、前記空洞から結合された前記マイクロ波周波数放射の一部を用いて、前記制御回路構成によって発生したパルスRF信号を入力として受信するように、かつRFエネルギのパルスを各自のプラズマ衝突ゾーンに出力するように構成され、前記衝突信号発生回路はさらに、
前記制御回路構成によって発生した前記パルスRF信号を分割して、RF衝突回路毎に別個の入力信号を発生するように構成されたRF信号スプリッタを含む、請求項4に記載のプラズマ滅菌装置。 - 各RF衝突回路は、ゲートドライバ、パワーMOSFET、および変圧器を含む、請求項5に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記制御回路構成は、前記RFエネルギのパルスの持続期間を10ms以下に設定するように構成される、請求項1から7のいずれか1項に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記マイクロ波空洞に接続され、40msの持続期間および29%のデューティサイクルを有するマイクロ波周波数放射のパルスを送るように構成されたマイクロ波源を備える、請求項1から8のいずれか1項に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記マイクロ波源はマグネトロンである、請求項9に記載のプラズマ滅菌装置。
- 各プラズマ衝突ゾーンは、
前記マイクロ波空洞から外部に延在して前記ガス流路を規定する誘電管と、
前記誘電管の内部に配置された内部導体および前記誘電管によって前記内部導体から分離された外部導体を含む同軸構成とを含み、
前記衝突信号発生回路は、前記無線周波数(RF)エネルギのパルスが送出されると前記誘電管の内部に高電場を発生するように前記同軸構成に接続される、請求項1から10のいずれか1項に記載のプラズマ滅菌装置。 - 前記衝突信号発生回路は、前記衝突信号発生回路を前記プラズマ衝突ゾーン内のマイクロ波エネルギから保護するように構成されたマイクロ波遮断要素を介して前記同軸構成に接続される、請求項11に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記衝突信号発生回路は、前記同軸構成の前記内部導体に接続された内部導体と、前記同軸構成の前記外部導体に接続された外部導体とを有する同軸出力線を含み、前記マイクロ波遮断要素は、前記同軸出力線の前記内部導体上のインダクタを含む、請求項12に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記同軸構成の前記内部導体は、各自の前記プラズマ衝突ゾーンの前記マイクロ波結合器の少なくとも一部である、請求項11から13のいずれか1項に記載のプラズマ滅菌装置。
- 各マイクロ波結合器は、前記マイクロ波導体内に突出する第1の部分と、前記マイクロ波空洞から各自のプラズマ衝突ゾーンに外向きに延在する第2の部分とを有する導電部材を含み、前記マイクロ波空洞内に露出する前記第1の部分の長さは、前記マイクロ波空洞内の前記マイクロ波エネルギの場強度に基づいて決定される、請求項1から14のいずれか1項に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記マイクロ波空洞は、単一の導波管モードで受信した実質的にすべての前記マイクロ波エネルギを支持するように構成され、前記マイクロ波空洞内に露出する各導電部材の前記第1の部分の量は、前記導波管モードの前記場に対する各自のマイクロ波結合器の位置、および前記マイクロ波結合器と、前記空洞内のマイクロ波エネルギが受信される場所との距離に基づいて決定される、請求項15に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記導波管空洞内に装着され、各マイクロ波結合器の出力で生成される電力のレベルを制御するための金属または誘電体同調スタブを備える、請求項1から16のいずれか1項に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記導波管空洞は装填材料を含む、請求項1から17のいずれか1項に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記複数のマイクロ波結合器は、前記導波管空洞の一面上に7×7の配列で配置される、請求項2に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記ガス供給部は前記マイクロ波空洞への注入口および前記マイクロ波空洞からの1つ以上の吹出口を含み、各吹出口は各自のプラズマ衝突ゾーンに繋がっており、それによって前記イオン化可能ガスが前記マイクロ波空洞を通って前記プラズマ衝突ゾーンに達する、請求項1から19のいずれか1項に記載のプラズマ滅菌装置。
- 各マイクロ波結合器は、ガス透過性コネクタによって、そのプラズマ衝突ゾーンの各自の出力内に固定される、請求項20に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記ガス供給部は、各プラズマ発生ゾーンへの別個の注入口を含む、請求項1から19のいずれか1項に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記プラズマ衝突ゾーンの前記ガス流路は前記ガス供給部に直列接続される、請求項22に記載のプラズマ滅菌装置。
- 前記プラズマ衝突ゾーンの後に前記ガス流路上に拡散装置を備え、前記拡散装置は、前記プラズマ衝突ゾーンからの出力を広げるための互いに間隔を空けられた複数の出口孔を有する筐体を含む、請求項1から23のいずれか1項に記載のプラズマ滅菌装置。
- 手を滅菌するための機器であって、
上側内面と下側内面との間に手を受ける凹部を規定するハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、マイクロ波周波数放射のパルスを生成するように構成されたマイクロ波源と、
前記ハウジング内に配置され、前記マイクロ波源からマイクロ波周波数放射のパルスを受信するように接続された、請求項1から24のいずれか1項に記載の複数のプラズマ滅菌装置とを備え、
前記複数のプラズマ滅菌装置からの前記プラズマ衝突ゾーンからの前記ガス流路は、前記上側内面および前記下側内面のいずれか一方において終端し、それによって、前記複数のプラズマ滅菌装置によって発生したプラズマが、前記手を受ける凹部内にユーザの片手または両手を受けると前記手に当たるように構成される、機器。 - 前記マイクロ波源は、マグネトロンと、前記マグネトロンからの出力を複数のマイクロ波入力信号に分割するように構成された電力スプリッタとを含み、各マイクロ波入力信号は各自のプラズマ滅菌装置のためのものである、請求項25に記載の機器。
- 前記マイクロ波源は、マグネトロンと、前記マグネトロンからの出力を前記複数のプラズマ滅菌装置同士の間で多重化するように構成された電力多重化装置とを含む、請求項25に記載の機器。
- 前記上側内面における並列上側対および前記下側内面における並列下側対として配置される4つのプラズマ滅菌装置を備え、これによって、各プラズマ滅菌装置は前記ユーザの片手の片側に向けられる、請求項25から27のいずれか1項に記載の機器。
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