JP2017123892A - 滅菌方法及び滅菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素及びアルコール由来の活性種を供給することのできる滅菌装置を提供すること。【解決手段】本発明による滅菌装置は、被処理物を収容する処理室と、処理室の内部を減圧する減圧手段と、処理室の内部にアルコールを供給するアルコール供給手段と、紫外線をアルコールに照射する紫外照射手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、滅菌装置に関する。

医療分野においては、細菌や微生物を完全に駆除するために滅菌装置が用いられる。特に、被処理物の形状に依存せず、またプラスチックなどの耐熱性の低い被処理物にも使用できる滅菌装置としては、エチレンオキサイドガスや過酸化水素を用いた滅菌装置が知られている。しかしながら、エチレンオキサイドや過酸化水素は、強毒性、発癌性、分解爆発性を有するため、これらの代替として窒素酸化物や活性酸素を用いた滅菌装置が提案されている。

例えば、特許文献１〜９には、一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ_２）等の窒素酸化物を含む滅菌性を有するガスを用いた滅菌装置（特許文献１、３〜９）及び活性種を生成するための材料（特許文献２）が開示されている。これらの滅菌装置においては、炭素系ジアゼニウムジオレート化合物（特許文献１、３、５、８）、液体状のＮＯ_２を収容したタンク（特許文献４、９）、又はプラズマ放電（特許文献６、７）を用いて窒素酸化物を含む活性種を生成し、処理室内に生成した活性種を供給することにより、被処理物の滅菌処理を行っている。

また、特許文献１０には、酸素供給手段から酸素を含むガスを処理室内に供給するとともに第１の紫外線発生ランプから紫外線を発生させることにより当該酸素に当該紫外線を吸収させて処理室内に活性酸素を発生させ、その発生させた活性酸素によって被処理物を殺菌する装置が記載されている。また、前記装置では、殺菌処理時に、第２の紫外線発生ランプを第１の紫外線発生ランプとともに点灯することにより、処理室内で活性酸素と酸素とが結合して生成されたオゾンに第２の紫外線発生ランプから発生させた紫外線を吸収させて、オゾンを酸素と活性酸素とに分解することができ、処理室内における活性酸素の濃度を高くして、被処理物に対してさらに短時間で殺菌処理を行うことが記載されている。

特開第２００７−５２１１１８号公報 特開第２００７−５２３９００号公報 特開第２００９−５４２３３３号公報 特開第２０１２−５１８４８５号公報 特開第２０１３−２２３７４０号公報 特開第２０１４−０７９３０１号公報 特開第２０１４−０８２０３１号公報 特開第２０１４−０９４３０２号公報 国際公開第２０１３／０２２７８５号公報 特許第４５９６２３１号

特許文献１、３、５、８の活性酸素滅菌装置においては、滅菌ガスを生成するために特許文献２に開示されているような特殊かつ高価な材料又は薬剤を必要とし、高コストとなる。また特許文献４、９の活性酸素滅菌装置においては、滅菌ガスをボンベ等のＮＯ_２を収容したタンクを用いて供給する場合も、ボンベが高価であり、高コストとなる。さらに、ボンベ内のＮＯ_２は毒性を有するため、輸送等の際の取り扱いにも十分な注意を要する。また、特許文献６、７の活性酸素滅菌装置においては、プラズマ放電により窒素と酸素を電離することで滅菌ガスを生成しているため、安定した量の滅菌ガスを継続的に供給することが難しいという問題がある。

さらに、特許文献１０の活性酸素滅菌装置においては、活性酸素の寿命が数μ〜数ｍ秒と非常に短時間であるため、滅菌バックに封入された被処理物まで到達するまえに活性酸素が失活してしまい、比較的長寿命なオゾンのみが被処理物表面まで到達し、熱分解により一部が原子状酸素Ｏ（^３Ｐ）を生成、微生物に酸化ダメージを与えて不活化に至らしめているものと推測される。このため、活性酸素といいながらも、微生物不活化因子の大部分はオゾンであり、十分な滅菌レベルを得るのは原理的に困難という問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、より安全にかつ低コストでアルコール由来の活性種を含む滅菌ガスを供給することのできる滅菌装置及び滅菌方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明による滅菌装置は、被処理物を収容する処理室と、処理室の内部を減圧する減圧手段と、処理室の内部にアルコールを供給するアルコール供給手段と、処理室の内部に酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段と、処理室に照射する紫外線照射手段とを備える。

また、本発明による滅菌方法は、酸素ガス及びアルコールの混合気体に紫外線を照射することにより生じた活性種を、被処理物に曝露することに関する。

本発明によれば、酸素ガス及びアルコールの混合気体を用いて活性種を生成することができ、安価で効果的な滅菌処理を行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る滅菌装置の模式図である。 本発明の第１実施形態に係る処理室の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る滅菌装置による滅菌処理を示す流れ図である。 本発明の第２実施形態に係る滅菌装置の模式図である。 本発明の第２実施形態に係る滅菌装置による滅菌処理を示す流れ図である。 本発明の第３実施形態に係る滅菌装置による滅菌処理を示す流れ図である。 本発明の第４実施形態に係る滅菌装置の模式図である。 実施例１における滅菌装置の処理部内の温度及び圧力を示す図である。

本発明の各実施形態に係る滅菌装置内では、紫外線、真空紫外線による光化学反応、ならびに種々の気相化学反応により、活性種を発生させることができる。以下に、本発明の実施形態に係る滅菌装置内で発生し得る化学反応とその化学反応により生成すると考えられる主要な活性種を示す。

［酸素由来の活性種の生成反応］
ここでＯ（^３Ｐ）基底状態原子状酸素、^１Ｏ_２（又はＯ_２（^１ａΔｇ））励起一重項酸素分子、Ｏ（^１Ｄ）励起一重項原子状酸素、Ｍ：第３体（Ｏ_２もしくはＮ_２、（２）は三体反応）である。

前記紫外線ランプの照射による酸素からの活性種の生成は、上式（１）〜（６）に示すように、１８５ｎｍ及び２５４ｎｍの波長（ｈν）の光により進行する。そのため、本発明に用いる紫外線ランプは、いかなる紫外線ランプを用いても良いが、２６０ｎｍ以下の波長の光を照射するランプであることが好ましく、低圧水銀ランプのように少なくとも１８５ｎｍ及び２５４ｎｍの波長の光、又はキセノンエキシマランプのように２００ｎｍ以下で直接活性酸素種を生成できる波長（例えば主発光波長１７２ｎｍ）を照射できなければならない。また、活性酸素の生成と該活性酸素の滅菌処理対象物への曝露を同一装置内で行う場合、前記装置内の酸素濃度（体積比）は、活性酸素が生成する濃度であればいかなる濃度でも構わないが、好ましくは通常の空気と同程度の２０％程度から１００％までの濃度である。この場合、本発明を大規模で行う場合は安全面の観点から酸素濃度は２０％程度が好ましく、実験室レベルで行う場合は効率の観点から１００％の濃度が好ましい。

[アルコール由来の滅菌因子となる活性種の生成反応]
アルコールは、細菌に対する滅菌効果を有すが、細菌の芽胞に対しては、ほとんど滅菌効果を有さないことが知られている。しかし、本発明では、紫外線照射下において、活性酸素との気相反応により、アルコールが分解及び酸化され、対応するアルデヒド、酸、過酸を活性種として生成すると考えられる。前記気相反応において、アルコールは気化していることが好ましいが、霧化された状態であっても良い。本発明に用いることのできるアルコールとしては、活性酸素と反応することにより、分解及び酸化され、対応するアルデヒド、酸、過酸を活性種として生成するアルコールであればいかなるアルコールを用いることもできる。好ましくは、アルコールは１級アルコールであり、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール等が好ましく用いられる。また、複数種のアルコールを混合して用いても良い。

例えば、エタノール（Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ）は１８２ｎｍ近傍に吸収ピークを持つため、紫外線照射下で活性酸素と反応することにより分解物を生成、さらに、酸化されることにより、ホルムアルデヒド、ギ酸、過ギ酸等の活性種を生じる。また、エタノールが活性酸素で酸化されることにより、アセトアルデヒド、酢酸、過酢酸等の活性種を生じる。また、ホルムアルデヒドはさらに、活性酸素と反応することにより、反応性の高いヒドロキシラジカルを生じる。
このように、紫外線照射下において、活性酸素との気相反応により生じたアルコール由来の活性種及び活性酸素等の酸素由来の活性種の相乗効果により、本発明の滅菌装置及び滅菌方法は、優れた滅菌効果を奏すると考えられる。

紫外線発光部（ランプ）１０３の発光管としては、１８５ｎｍ、２５４ｎｍの波長の紫外線を透過させる合成石英ガラス等が用いられる。また、処理室１０の内部に設けられる紫外線発光部（ランプ）１０３の数は、処理室１０の大きさ等に応じて任意の数に変更できる。また、エキシマランプを用いて紫外線発光部（ランプ）１０３を構成できる。エキシマランプとしては、例えば１７２ｎｍの波長の紫外線を発生させるキセノンエキシマランプを用いることができる。紫外線発光部（ランプ）１０３は、低圧水銀灯とエキシマランプを組み合わせることにより構成することもできる。また、滅菌対象の領域が小さい場合、ＧａＮ系やダイヤモンド形の紫外線ＬＥＤを紫外線発光部（ランプ）１０３として用いることもできる。

以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に説明される実施形態で具体的に記載された形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明を省略することもある。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る滅菌装置１の模式図である。滅菌装置１は、処理室１０、減圧部１２、排気ガス処理部１３、アルコール供給部１４、酸素ガス供給部１５、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１６１及び１６２、配管１７１〜１７３、バルブ１８１〜１８３、制御部１９、測定部２０を備える。

処理室１０は、中空の箱形をなし、断熱性及び気密性を有する。処理室内部には被処理物１２１が収容され、酸素及びアルコールの混合気体に紫外線を照射して発生する活性種による滅菌処理が行われる。本明細書において、単に活性種と記載した場合は、アルコール由来の活性種及び酸素由来の活性酸素等の活性種の両方を含むものを表す。減圧部１２は、真空ポンプ等で構成され、配管１７１を介して処理室１０の内部を吸気して減圧する。減圧部１２と処理室１０とを繋ぐ配管１７１の途中には、排気ガス処理部１３が設けられていても良い。排気ガス処理部１３は、処理室１０の内部で発生した活性種を分解又は吸着する。図中、排気ガス処理部１３は処理室１０の外部に設けられているが、処理室１０の内部に設けられても良い。また、アルコール由来の活性種を分解又は吸着するための排気ガス処理部と酸素由来の活性種を分解するための排気ガス処理部とが別個に設けられても良い。排気ガス処理部１３は、プラチナ、パラジウム、ロジウム、二酸化マンガン、酸化チタンなどから構成される触媒、紫外線発光部（ランプ）、ヒータのいずれか、又はこれらの組み合わせから構成されている活性種分解部、及びアルデヒド、カルボン酸等の吸着材を有する活性種吸着部を有する。

アルコール供給部１４は、配管１７２を介して処理室１０に接続され、アルコールを処理室１０の内部に供給する。ＭＦＣ１６１は、配管１７２の途中に設けられていてもよく、アルコール供給部１４から処理室１０へ供給されるアルコールの流量検出及び流量制御を行う。アルコールは、液体状態で処理室１０の内部に供給されても良く、アルコール供給部１４に備えられた霧化装置を用いて噴霧することにより処理室１０の内部に供給されても良く、又は、揮発させ気体として処理室１０の内部に供給されても良い。

酸素ガス供給部１５は、配管１７３を介して処理室１０に接続され、酸素を含有する気体（酸素ガス）を処理室１０の内部に供給する。酸素ガスは、純酸素、又は酸素を含有する空気であっても良い。ＭＦＣ１６２は、配管１７３の途中に設けられ、酸素ガス供給部１５から処理室１０へ供給される酸素ガスの流量検出及び流量制御を行う。

バルブ１８１は、処理室１０と減圧部１２との間の配管１７１に設けられ、配管１７１の流路を開閉する。即ち、バルブ１８１が開状態となると、処理室１０と減圧部１２との間の流路が開かれ、減圧部１２によって処理室１０が減圧される。一方、バルブ１８１が閉状態となると、処理室１０と減圧部１２との間の流路が遮断され、減圧部１２による処理室１０の減圧動作が停止する。バルブ１８２は、処理室１０とアルコール供給部１４との間の配管１７２に設けられ、配管１７２の流路を開閉する。即ち、バルブ１８２が開状態となると、処理室１０とアルコール供給部１４との間の流路が開かれ、アルコール供給部１４によって処理室１０へアルコールが供給される。一方、バルブ１８２が閉状態となると、処理室１０とアルコール供給部１４との間の流路が遮断され、アルコール供給部１４による処理室１０へのアルコールの供給動作が停止する。同様に、バルブ１８３は、処理室１０と酸素ガス供給部１５との間の配管１７３に設けられ、配管１７３の流路を開閉する。即ち、バルブ１８３が開状態となると、処理室１０と酸素ガス供給部１５との間の流路が開かれ、酸素ガス供給部１５によって処理室１０へ酸素ガスが供給される。一方、バルブ１８３が閉状態となると、処理室１０と酸素ガス供給部１５との間の流路が遮断され、酸素ガス供給部１５による処理室１０への酸素ガスの供給動作が停止する。

制御部１９は、プログラム等を記録するＲＯＭ、ワーク用の記憶領域のＲＡＭ、プログラムを実行するマイクロプロセッサ、制御信号を出力するポートを含み得る。なお、必ずしも制御部１９をつかさどる電子機器がここになくとも、公知の通信手段（有線又は無線）を介して外部で同様の信号処理を行い、その処理情報としての制御情報を受信し、同様に制御しても構わない。制御信号は、処理室１０の内部の温度、圧力、湿度を制御し、またバルブ１８１〜１８３の開閉、減圧部１２、アルコール供給部１４、酸素ガス供給部１５の動作を制御するための信号である。制御部１９は、制御信号を送信することで処理室１０、バルブ１８１〜１８３、減圧部１２、アルコール供給部１４、酸素ガス供給部１５の動作を制御する。

測定部２０は、温度計、圧力計、湿度計、窒素酸化物濃度計、オゾン濃度計等のセンサ、センサからの信号を出力する出力部から構成される。センサは、処理室１０の内部に設けられ、出力部はセンサによって検出された処理室１０の内部の温度や圧力等の検出データを、制御部１９、又は図示されていないモニタに出力する。制御部１９は、測定部２０から受信した検出データに基づいて、バルブ１８１〜１８３、及び後述する送風ファン１０２に制御信号を出力し、処理室１０の内部の温度、圧力、湿度を制御する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る処理室１０の断面図である。処理室１０は、処理台１０１、送風ファン１０２、紫外線発光部（ランプ）１０３、流体入出力口となる接続部１１１〜１１３を備える。処理台１０１上には、滅菌袋１２２に収容された被処理物１２１が載置される。送風ファン１０２は、制御部１９からの制御信号により作動又は停止し、ファンの回転により処理室１０の内部を撹拌し、また処理室１０の内部を冷却する。

紫外線発光部（ランプ）１０３は、発光管内に水銀を封入した水銀灯から構成される。水銀灯は、点灯中の水銀の蒸気圧が１〜１０Ｐａ程度の低圧水銀灯であって、主として１８５ｎｍ、２５４ｎｍ近傍の波長の紫外線を出力する。上記の波長の紫外線を処理室１０の内部に照射することにより、以下に示すような種々の反応過程により、反応性が高く、強い殺菌力を有する活性種を発生させることができる。なお、このランプの代わりに同様の波長を発光する発光部、例えばＬＥＤ光源やレーザ等を利用しても構わない。

接続部１１１〜１１３は、処理室１０の内部にアルコール、酸素ガスを供給し、また処理室１０の内部を減圧するための外部装置との連絡口である。接続部１１１〜１１３のそれぞれは、配管１７１〜１７３のいずれか１つと接続される。本実施形態では、接続部１１１は、配管１７１と接続され、バルブ１８１を介して減圧部１２と接続される。また、接続部１１２は、配管１７２と接続され、バルブ１８２を介してアルコール供給部１４と接続される。また、接続部１１３は、配管１７３と接続され、バルブ１８３を介して酸素ガス供給部１５と接続される。しかしながら、接続部１１１〜１１３のそれぞれを配管１７１〜１７３のいずれと接続するかは、装置寸法や被処理物の載置位置等の条件により適宜変更できる。また、アルコール及び酸素ガスの導入及び減圧は処理室１０の側面部から行うように図示されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ガスの供給及び減圧は処理室１０の上面部又は下面部から行っても良い。これらガス供給系統及び減圧系統の数や接続位置は、処理室１０の寸法や被処理物１２１の位置によって適宜変更できる。

図３は、本発明の第１実施形態に係る滅菌装置１による滅菌処理を示す流れ図である。ステップＳ３０１において、滅菌袋１２２に収容された被処理物１２１を処理室１０の内部の処理台１０１に載置する。ステップＳ３０２において、制御部１９は、紫外線発光部（ランプ）１０３を点灯させ、処理室１０の内部に１８５ｎｍ、２５４ｎｍの波長の紫外線を照射させる。ステップＳ３０３において、制御部１９は、送風ファン１０２を作動させ、処理室１０の内部の雰囲気を撹拌する。ステップＳ３０４において、制御部１９は、バルブ１８１を開状態にするよう制御信号を送信する。バルブ１８１は制御信号を受信し、開状態となり、減圧部１２が処理室１０の内部を吸気することで処理室１０の内部を減圧する。次いで、制御部１９は、所定の時間の経過後、又は処理室１０の内部が所定の圧力（例えば、５００Ｐａ以下）まで減圧された後、バルブ１８１を閉状態にするよう制御信号を送信し、減圧部１２の減圧動作を停止させる。なお、ステップＳ３０２〜Ｓ３０４は、その実行手順を変更することができ、またこれらのステップは同時に実行されることもできる。

ステップＳ３０５において、制御部１９は、バルブ１８２を開状態にするよう制御信号を送信する。バルブ１８２が制御信号を受信し、開状態となり、アルコール供給部１４が処理室１０の内部にアルコールの供給を行う。アルコールが処理室１０の内部に導入されると、アルコール中の溶存酸素が、紫外線発光部（ランプ）１０３から照射される紫外線と反応して式（１）〜（６）に示す反応が起こり、オゾン、励起一重項酸素、過酸化水素等の活性酸素が生成される。生成された酸素由来の活性種は、導入されたアルコールと反応し、アルコール由来の活性種を生成する。これら活性種は、減圧下の処理室１０の内部で急速に拡散する。その結果、生成された活性種は、滅菌袋１２２内に効率よく浸透し、被処理物１２１に対して高い殺菌作用をもたらす。

ステップＳ３０６において、制御部１９は、所定の時間の経過後、又は処理室１０の内部が所定の圧力（例えば、５０ｋＰａ程度）まで上昇した後、バルブ１８２を閉状態にするよう制御信号を送信する。バルブ１８２が制御信号を受信し、閉状態となり、アルコール供給部１４が処理室１０の内部へのアルコールの供給を停止する。

ステップＳ３０７において、制御部１９は、バルブ１８３を開状態にするよう制御信号を送信する。バルブ１８３が制御信号を受信し、開状態となり、酸素ガス供給部１５が処理室１０の内部に酸素ガスの供給を行う。酸素ガスが処理室１０の内部に導入されると、紫外線発光部（ランプ）１０３から照射される紫外線と反応して式（１）〜（６）に示す反応が起こり、酸素由来の活性種が生成される。生成された酸素由来の活性種は、前記導入されたアルコールと反応し、アルコール由来の活性種を生成する。生成された活性種は、減圧下の処理室１０の内部で急速に拡散する。その結果、生成された活性種は、滅菌袋１２２内に効率よく浸透し、被処理物１２１に対して高い殺菌作用をもたらす。

ステップＳ３０８において、制御部１９は、所定の時間の経過後、又は処理室１０の内部が所定の圧力（例えば、９５ｋＰａ程度）まで上昇した後、バルブ１８３を閉状態にするよう制御信号を送信する。バルブ１８３が制御信号を受信し、閉状態となり、酸素ガス供給部１５が処理室１０の内部への酸素ガスの供給を停止する。このとき、処理室１０の内部の圧力が大気圧以上になると、処理室１０の内部のガスが外部に漏出するおそれがある。そのため、処理室１０の内部の圧力が大気圧よりも若干低い程度であることが望ましい。

なお、ステップS３０５〜S３０８は、まず、ステップＳ３０７において酸素ガスの供給を行い、ステップＳ３０８においてバルブ１８３を閉状態にした後に、ステップＳ３０５において、アルコールを処理室１０の内部に、例えば霧化装置等を用いて導入した後に、ステップＳ３０７において活性種の生成を行っても良い。このとき、ステップＳ３０８において、処理室１０の内部の圧力が大気圧以上になると、処理室１０の内部にアルコールを導入することが難しくなることがある。そのため、処理室１０の内部の圧力が大気圧よりも若干低い程度であることが望ましい。

また、ステップS３０５〜S３０８は、ステップＳ３０５におけるアルコールの導入及びステップＳ３０７における酸素ガスの供給を同時に行っても良い。このとき、処理室１０の内部の圧力が大気圧以上になると、処理室１０の内部のガスが外部に漏出するおそれがある。そのため、処理室１０の内部の圧力が大気圧よりも若干低い程度となるように、ステップS３０６及びステップS３０8において、制御部１９により、バルブ１８２及びバルブ１８３が閉状態になり、アルコールの導入及び酸素の供給が停止される。

ステップＳ３１５において、制御部１９は、所定の時間（例えば、５分〜４時間程度の範囲）だけ、バルブ１８１〜１８３の閉状態を維持する。一方で、制御部１９は、送風ファン１０２の回転動作及び紫外線発光部（ランプ）１０３の紫外線照射を維持する。この間に、処理室内に閉じ込められたアルコール及び酸素分子からの活性種の生成は継続し、かつ生成された活性種は処理室１０の内部で撹拌される。その結果、滅菌袋１２２内に浸透した活性種の被処理物１２１に対する殺菌作用は継続する。

ステップＳ３１９において、制御部１９は、バルブ１８１を開状態にするよう制御信号を送信する。制御信号を受信すると、バルブ１８１が開状態となり、減圧部１２が処理室１０の内部を吸気する。このとき、処理室１０の内部の雰囲気にはホルムアルデヒド及びギ酸並びにオゾン等が含まれている。これらの化合物には毒性があり、特にオゾンはその強い酸化力によって減圧部１２の構成部材を劣化させる可能性がある。そのため、制御部１９は、排気ガス処理部１３を介して処理室１０の内部を吸気することが望ましい。

ステップＳ３２１において、制御部１９は、送風ファン１０２の回転動作、紫外線発光部（ランプ）１０３の紫外線照射を停止させる。次いで、ステップＳ３２２において，制御部１９は、バルブ１８３を開状態にするよう制御信号を送信する。バルブ１８３が制御信号を受信し、開状態となり、酸素ガス供給部１５が処理室１０の内部に酸素ガスの供給を行う。制御部１９は、処理室１０の内部が大気圧まで達した後に、バルブ１８３を閉状態にするよう制御信号を送信する。なお、制御部１９は、酸素ガスの代わりに空気を処理室１０の内部に供給しても良い。ステップＳ３２３において、被処理物を取り出して、滅菌処理を終了する。

なお、本実施形態では、最初に紫外線発光部（ランプ）１０３を点灯させ、次いでアルコールを処理室１０の内部に導入し、最後に酸素ガスを処理室１０の内部に導入する、としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、アルコール及び酸素ガスを導入後に紫外線発光部（ランプ）１０３を点灯させるようにしても同様の効果が得られる。

本発明によれば、紫外線と酸素分子及びアルコールとの分解反応及び酸化反応を利用して活性種を生成している。これら反応を利用した活性種の生成には、反応させるアルコールの量や滅菌処理中の処理室１０の内部の圧力に依存せず、瞬時に所望の濃度の活性種を安定的に得ることができる、という利点がある。本発明と比較して、薬剤を利用した生成方法の場合、得られる活性種の濃度は当該薬剤の組成によって制限されてしまう。従って、本発明による滅菌装置は、短時間で安定した滅菌処理を行える点で従来の滅菌装置よりも有利である。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る加湿部２１を備える滅菌装置５について説明する。

図４は、本発明の第２実施形態に係る滅菌装置５の模式図である。本実施形態に係る滅菌装置５は、加湿部２１、配管１７４、バルブ１８４を備える。加湿部２１は、水を貯留する容器と、容器内の水を霧状化させ、霧状化した水分を含んだガス（加湿ガス）を噴射する噴射器とを備え、その上部が配管１７４を介して処理室１０と接続されている。バルブ１８４は、処理室１０と加湿部２１との間に設けられ、配管１７４の流路を開閉する。バルブ１８４は、制御部１９からの制御信号を受信し、開状態となり、加湿部２１が処理室１０の内部へ加湿ガスを供給する。その他の構成は第１実施形態と同一である。従って、重複する箇所についての説明を省略する。

図５は、本発明の第２実施形態に係る滅菌装置５による滅菌処理を示す流れ図である。第２実施形態におけるステップＳ３０１〜S３０８は、図３に示す第１実施形態の場合と同じである。酸素ガスの供給を停止（ステップＳ３０８）した後に、ステップＳ３０９において、制御部１９は、バルブ１８４を開状態にするよう制御信号を送信する。バルブ１８４が制御信号を受信し、開状態となり、加湿部２１が処理室１０の内部に加湿ガスの供給を行う。加湿ガスが処理室１０の内部に導入されると、式（４）及び（５）に示す反応がより進行し、過酸化水素が生成される。また、過酸化水素は、アルコール由来の活性種に含まれるカルボン酸を酸化し、より活性の高い過酸を生成する。このことから、加湿部２１を備えることで、本発明の滅菌装置の滅菌効果をより向上させることができる。

ステップＳ３１０において、制御部１９は、所定の時間の経過後、又は処理室１０の内部が所定の圧力まで上昇した後、バルブ１８４を閉状態にするよう制御信号を送信する。バルブ１８４が制御信号を受信し、閉状態となり、加湿部２１が処理室１０の内部への加湿ガスの供給を停止する。このとき、処理室１０の内部の圧力が大気圧以上になると、処理室１０の内部のガスが外部に漏出するおそれがある。そのため、処理室１０の内部の圧力が大気圧よりも若干低い程度であることが望ましい。本実施形態では、加湿ガスの供給（ステップＳ３０９）を、酸素ガスの供給を停止（ステップＳ３０８）した後としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、アルコールの供給（ステップＳ３０５）の前に加湿ガスを導入しても同様の効果が得られる。また、酸素ガスの供給（ステップＳ３０７）の前に加湿ガスを導入しても同様の効果が得られる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る滅菌装置１について説明する。

図６は、本発明の第３実施形態に係る滅菌装置１による滅菌処理を示す流れ図である。本発明の第３実施形態に係る滅菌装置１は、制御部１９が実行するプログラムを除けば、図１に示す第１実施形態と同じである。図３に示す第１実施形態の流れ図と同様にステップＳ３０１〜Ｓ３０８までを実行し、続いて処理室１０の内部を再度減圧（ステップＳ３１９）した後に、ステップＳ３２０において、制御部１９は、ステップＳ３０５〜Ｓ３１５の滅菌工程のサイクル数が設定された所定の回数に到達したか否かを判断する。制御部１９は、サイクル数がまだ設定された所定の回数に到達していないと判断した場合、ステップＳ３０５に戻り、アルコールを再び処理室内に供給させるよう制御信号を送信する。制御部１９は、サイクル数が設定された所定の回数に到達するまで、ステップＳ３０５〜Ｓ３１５の滅菌工程を繰り返すようバルブ１８１〜１８３を制御する。制御部１９は、サイクル数が設定された所定の回数に到達したと判断した場合、Ｓ３０５〜Ｓ３１５の滅菌工程を終了させ、ステップＳ３２１に進む。その他の構成は第１実施形態と同一である。従って、重複する箇所についての説明を省略する。なお、本実施形態は加湿部２１を含む第２実施形態にも適用できる。このように滅菌工程を複数回繰り返すことにより、被処理物１２１に対する活性種の浸透性を高めることができる。特に、被処理物１２１が試験管の様な中空形状やデッドエンド部を有する場合に効果的である。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態に係る処理室８１及び８２を備える滅菌装置８について説明する。

図７は、本発明の第４実施形態に係る滅菌装置８の模式図である。本実施形態に係る滅菌装置８は、第１実施形態に係る滅菌装置１の処理室１０が、処理室８１、８２に分かれた点、及びそれに関連して配管１７５〜１７７、バルブ１８５〜１８７を追加して備える点を除き、第１実施形態と同じである。処理室８１は、紫外線発光部（ランプ）１０３を有し、アルコール供給部１４及び酸素ガス供給部１５からアルコール及び酸素ガスが供給される。これらのガスと紫外線発光部（ランプ）１０３から照射される紫外線とが反応し、処理室８１には活性種が生成される。処理室８２は、処理台１０１、送風ファン１０２を備え、処理室８１と配管１７５を介して接続され、減圧部１２と配管１７６を介して接続され、酸素ガス供給部１５と配管１７７を介して接続されている。

バルブ１８５は、処理室８１と処理室８２との間に設けられ、配管１７５の流路を開閉する。バルブ１８５は、制御部１９からの制御信号を受信し、開状態となり、処理室８１において生成された活性種が処理室８２に供給される。バルブ１８６は、処理室８２と減圧部１２との間に設けられ、配管１７６の流路を開閉する。バルブ１８６は、制御部１９からの制御信号を受信し、開状態となり、処理室８２の内部を減圧する。バルブ１８７は、処理室８２と酸素ガス供給部１５との間に設けられ、配管１７７の流路を開閉する。バルブ１８７は、制御部１９からの制御信号を受信し、開状態となり、処理室８２の内部に酸素ガスを供給する。その他の構成は第１実施形態と同一である。従って、重複する箇所についての説明を省略する。なお、本実施形態は加湿部２１を含む第２実施形態及び滅菌工程を繰り返す第３実施形態にも適用できる。

このように構成することで、活性種を被処理物１２１の載置されている処理室８２とは別の処理室８１に貯留させることができる。即ち、減圧部１２は滅菌処理の間に処理室８２のみを減圧し、一方処理室８１内では活性種を継続的に生成及び貯留することができ、さらに効率的に滅菌処理を行うことができる。また、滅菌処理後の被処理物１２１を取り出す際でも、処理室８１内で生成した活性種を排気する必要が無く貯留させておくことができる。即ち、排気する必要のある活性種は処理室８２の内部に存在するガスのみであり、生成した全ての活性種を排気する必要が無くなる。従って、有毒である活性種の排出が削減され、使用されるアルコール及び酸素ガスの量も削減されるため、より低コストで滅菌処理を実現できる。

以下に、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。下記の実施例は、本発明の最良な実施形態の一例であり、本発明の実施形態１に対応するものであるが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。

［実施例１］
滅菌装置（容量９０Ｌｉｔｅｒ、実処理容量４５Ｌｉｔｅｒ、低圧水銀ランプＱＧＬ−２００Ｇ４灯搭載）内部に滅菌評価用の指標菌・バイオロジカルインジケータ（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｓ芽胞、ＡＴＣＣ＃７９５３、初発菌数２×１０^６ＣＦＵ（コロニーフォーミングユニット）、商品名ＡＰＥＸ ＤＩＳＣ、Ｍｅｓａｌａｂｓ社製）を滅菌袋にヒートシールした二重包装状態で配置し、前面扉を閉めた状態で、装置附属の真空ポンプで処理室内（槽内）を所定圧力（１００Ｐａ以下）まで真空排気した。なお、指標菌であるＧｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｓ芽胞は、エタノールに強い耐性を有する。その後、低圧水銀ランプ４灯を点灯、酸素ガスを流量５０Ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎで導入するとともに、エタノール（関東化学、鹿特級、純度９９．５％）１０ｍｌを添加、９５ｋＰａ台で酸素ガスの供給を停止し、１５分間そのまま放置することで滅菌処理を行った。
上記滅菌処理時の処理室内（槽内）の温度、ならびに処理室内（槽内）の圧力の推移を図８に示した。低圧水銀ランプからの輻射熱により処理室内（槽内）の温度は室温からやや上昇するものの、滅菌装置の処理室内（槽内）には冷却ファンが具備されており、最大でも５０℃未満に保持されていた。
滅菌処理後、副生成物（オゾン、アルデヒド類）を分解除去する目的で、装置附属のオゾン分解ランプ（ＱＧＬ−９０Ｕ−３、岩崎電気）を点灯、所定時間待機した後、再び真空チャンバー内をドライ真空ポンプで排気、大気ベントしてバイオロジカルインジケータを取り出した。なお、バイオロジカルインジケータの取り出しの際に、わずかな酢臭が確認されたが、アルデヒドの独特の臭気が確認されなかったことから、前記オゾン分解ランプの照射により、発生したホルムアルデヒド及びアセトアルデヒド等のアルデヒドは、そのほとんどが酸へ酸化されるか、分解されたと考えられる。

滅菌処理後のバイオロジカルインジケータを装置から取出し、滅菌水１０ｍｌ中に投入、十分撹拌し、超音波洗浄を３０分間行い、菌溶出液を得た。この菌溶出液全量をメンブレンフィルター（ポア径０．４５μｍ、アドバンテック製）で濾過、フィルターをＳＣＤ寒天培地上に置いた状態で、インキュベータ（温度５８℃）にて７２Ｈｒ以上、培養を行った。

上記操作を３つのバイオロジカルインジケータに対して行った。その結果、菌生存を示すコロニーが検出されず、それぞれのバイオロジカルインジケータの指標菌が完全に滅菌されていることを確認した。

［比較例１］
比較例１では、エタノールを導入しなかった以外、実施例１と同じ装置及び手順で滅菌処理を行い、培養評価を行った。

その結果、３つのバイオロジカルインジケータの指標菌由来のコロニーが発生した。バイオロジカルインジケータの初発菌数（２×１０^６ＣＦＵ）に対して、１０^３個程度の菌が生残し、滅菌は完全ではないことが示された。

１、５、８ 滅菌装置
１０、８１、８２ 処理室
１２ 減圧部
１３ 排気ガス処理部
１４ アルコール供給部
１５ 酸素ガス供給部
１９ 制御部
２０ 測定部
２１ 加湿部
１０２ 送風ファン
１０３ 紫外線発光部（ランプ）
１２１ 被処理物
１２２ 滅菌袋
１６１、１６２ マスフローコントローラ
１７１〜１７７ 配管
１８１〜１８７ バルブ

Claims (11)

1. 被処理物を収容する処理室と、
   前記処理室の内部を減圧する減圧手段と、
   前記処理室の内部に気化又は霧化したアルコールを供給するアルコール供給手段と、
   紫外線を前記処理室内の酸素ガス及び前記アルコールの混合気体に照射する紫外照射手段と、
   を備える、滅菌装置。
2. 前記処理室内に前記酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段をさらに備え、
   前記アルコールの供給の前又は後に、前記酸素ガス供給手段による前記酸素ガスの供給を実行させる制御手段をさらに備える、請求項１に記載の滅菌装置。
3. 前記処理室内に加湿ガスを供給する加湿ガス供給手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記アルコールの供給の前又は後に、前記加湿ガス供給手段による前記加湿ガスの供給を実行させる、請求項２に記載の滅菌装置。
4. 前記制御手段が、前記減圧手段による減圧、並びに前記アルコール供給手段による前記アルコールの供給、前記酸素ガス供給手段による前記酸素ガスの供給、及び前記加湿ガス供給手段による前記加湿ガスの供給の内の少なくとも１つ以上の供給動作を繰り返し実行させる、請求項３に記載の滅菌装置。
5. 前記紫外照射手段が２００ｎｍ以下の波長を有する紫外線を前記アルコールに照射し、前記処理室内に少なくとも前記アルコール由来の活性種及び前記酸素ガス由来の活性種を発生させる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の滅菌装置。
6. 前記処理室が、流路で接続された第１の処理室と第２の処理室からなり、
   前記第１の処理室の内部に気化又は霧化した前記アルコールを供給する前記アルコール供給手段と、紫外線を前記第１の処理室内の前記アルコールに照射する前記紫外照射手段とを備え、
   前記第２の処理室に前記被処理物を収容することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の滅菌装置。
7. 前記アルコールが、一級アルコールであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の滅菌装置。
8. 前記アルコールが、エタノールであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の滅菌装置。
9. 被処理物を処理室に収容するステップと、
   前記処理室の内部を減圧するステップと、
   前記処理室の内部にアルコールを供給するステップと、
   前記処理室の内部に酸素ガスを供給するステップと、
   紫外線を照射するステップと、
   を備える、滅菌方法。
10. 前記アルコールが、一級アルコールであることを特徴とする、請求項９に記載の滅菌方法。
11. 前記アルコールが、エタノールであることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の滅菌方法。