JP2019076624A

JP2019076624A - 殺菌装置

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Publication number: JP2019076624A
Application number: JP2017207443A
Authority: JP
Inventors: 英樹浅野; Hideki Asano
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2037-10-26
Also published as: JP6843728B2

Abstract

【課題】カテーテルに対する新たな殺菌技術を提供する。【解決手段】殺菌装置１００は、カテーテル内部の液体を殺菌する殺菌装置である。殺菌装置１００は、紫外線を照射する光源２０と、光源を内側に収容する筐体２２と、を備える。筐体２２は、筐体内部でカテーテルの一部が紫外線で照射されるように該カテーテルを保持する保持部２４と、光源から出射した紫外線を反射する反射部２６と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、カテーテルの殺菌装置に関する。

手術時や絶対安静時の導尿のために尿道カテーテルが多く使用されている。一方、尿道カテーテルを使用することで、患者が尿路感染を引き起こすリスクも増大している。例えば、外科手術の間に尿量を監視するために尿道カテーテルを使用する場合、短時間の使用で済むため、細菌がカテーテル内に定着してバイオフィルムを形成する可能性は低い。しかしながら、尿閉や失禁等を原因として尿道カテーテルを長期間使用する場合、再発性の尿路感染が起きる可能性が高まる。

そこで、抗菌コーティングをカテーテルの内面および外面に使用することにより、尿路感染の発生を低減する技術が考案されている（特許文献１参照）。

特表２０１０−５３３５６２号公報

しかしながら、カテーテルのような細い管の内面に抗菌性のある材料を十分に、かつ均一にコーティングすることは難しい。また、カテーテルの使用により抗菌性のある材料が溶出してしまうことで、継続的に十分な殺菌性能を得ることは難しい。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、カテーテルに対する新たな殺菌技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の殺菌装置は、カテーテル内部の液体を殺菌する殺菌装置であって、紫外線を照射する光源と、光源を内側に収容する筐体と、を備える。筐体は、筐体内部でカテーテルの一部が紫外線で照射されるように該カテーテルを保持する保持部と、光源から出射した紫外線を反射する反射部と、を有する。

この態様によると、特段の処理がなされていないカテーテルを用いても、カテーテル内部の液体を殺菌できる。

保持部に保持されるカテーテルを更に備えてもよい。カテーテルは、筐体内部で紫外線が照射される部分の紫外線透過率が１０％以上となるように構成されていてもよい。これにより、カテーテルの全部を紫外線透過率が１０％以上の材料で構成する必要がなく、カテーテルの材料コストの増大を抑制できる。カテーテルの材料としては、例えば、シリコーン系樹脂や、非晶質のフッ素系樹脂であってもよい。

カテーテルは、筐体内部で紫外線が照射される部分の長さが２５〜３５ｍｍであってもよい。これにより、カテーテル内の液体中を移動する細菌を殺菌するのに十分な時間が確保できる。

筐体は、第１の筐体と、第２の筐体と、第１の筐体と第２の筐体とを連結する連結部と、を有してもよい。連結部は、保持部が露出するように、第１の筐体に対して第２の筐体が開いた状態と、保持部および反射部が露出しないように、第１の筐体に対して第２の筐体が閉じた状態と、を取り得るように構成されていてもよい。これにより、予め用意されたカテーテルや使用中のカテーテルに対して、後から殺菌装置を装着できる。

第１の筐体および第２の筐体は、閉じた状態における当接部の境界がクランク状となるように構成されていてもよい。これにより、筐体内部に収容された光源から照射された紫外線が外部へ漏れることを抑制できる。

反射部は、アルミニウム又はフッ素樹脂で構成されていてもよい。これにより、光源から直接カテーテルに照射されなかった紫外線も、反射部で反射されることでカテーテルを照射することが可能となり、紫外線の利用効率が向上し殺菌性能も向上する。

筐体の内部は、円筒形または球形であってもよい。反射部は、筐体の内壁面であってもよい。これにより、反射部により反射された紫外線が筐体の中央部に向かいやすくなる。

保持部は、円筒形または球形の中心軸と交わる位置で、筐体に配置されていてもよい。また、保持部は、中心軸に沿ってカテーテルを保持してもよい。これにより、筐体の中央部に向かう、反射部により反射された紫外線は、カテーテルに効率良く照射される。

光源は、ピーク波長が２００〜２８０ｎｍの範囲にある深紫外線を発してもよい。これにより、カテーテル内の液体中を移動する細菌を効率良く殺菌できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、カテーテルに対する新たな殺菌技術を提供できる。

尿道カテーテル使用時の感染経路を説明するための模式図である。第１の実施の形態に係る殺菌装置の外観図である。図２に示した殺菌装置の筐体を開いた状態を示す図である。第１の実施の形態に係る殺菌装置の断面図である。第２の実施の形態に係る殺菌装置の外観図である。第２の実施の形態に係る殺菌装置の断面図である。第２の実施の形態に係る殺菌装置の筐体の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

（尿道カテーテル）
図１は、尿道カテーテル使用時の感染経路を説明するための模式図である。図１に示すように、尿道カテーテル１０は、一端を尿道１２から挿入し、先端が膀胱１４に到達した状態で保持される。尿道カテーテル１０の他端は蓄尿バッグ１６に接続されている。尿道カテーテル１０を使用する場合、様々な経路で細菌が体内に侵入する可能性がある。例えば、尿道カテーテル１０を尿道１２に挿入する際に、膀胱１４内に細菌１８が押し込まれたり、会陰や直腸に定着している細菌１８が侵入したりする。あるいは、尿道カテーテル１０の他端１０ａを蓄尿バッグ１６に接続する接続部１３や、蓄尿バッグ１６の排液口１６ａから細菌１８が侵入し、尿を介して膀胱１４に到達するおそれもある。

特に、尿道カテーテル１０を長期間使用し続けると、接続部や蓄尿バッグ１６の排液口１６ａから侵入した細菌１８が尿を介して膀胱１４まで到達する可能性が高まる。そこで、本願発明者は、尿道カテーテル１０の経路の途中に殺菌装置を装着することで、尿路感染を防ぐことに想到した。

（殺菌装置）
［第１の実施の形態］
図２は、第１の実施の形態に係る殺菌装置の外観図である。図３は、図２に示した殺菌装置の筐体を開いた状態を示す図である。図４は、第１の実施の形態に係る殺菌装置の断面図である。

第１の実施の形態に係る殺菌装置１００は、尿道カテーテル１０内部の液体（尿）を殺菌するものである。殺菌装置１００は、紫外線を照射する光源２０と、光源２０を内側に収容する筐体２２と、を備える。筐体２２は、筐体内部で尿道カテーテル１０の一部が紫外線で照射されるように尿道カテーテル１０を保持する保持部２４と、光源２０から出射した紫外線を反射する反射部２６と、を有する。

これにより、特段の処理（例えば抗菌処理）がなされていない尿道カテーテル１０を用いても、カテーテル内部の液体を殺菌できる。

また、尿道カテーテル１０は、筐体内部２２ａで紫外線が照射される部分１０ｂの紫外線透過率が１０％以上となるように構成されている。尿道カテーテル１０の材料としては、例えば、シリコーン系樹脂や、非晶質のフッ素系樹脂であってもよい。これにより、尿道カテーテル１０の全部を紫外線透過率が１０％以上の材料で構成する必要がなく、カテーテルの材料コストの増大を抑制できる。

尿道カテーテル１０は、筐体内部２２ａで紫外線が照射される部分の長さＬが１０〜５０ｍｍ、好ましくは１５〜４０ｍｍ、より好ましくは２５〜３５ｍｍである。これにより、尿道カテーテル１０内の液体中を移動する細菌を殺菌するのに十分な時間が確保できる。

筐体２２は、内部が円筒形状であり、内部空間の高さが１０〜５５ｍｍ、好ましくは１５〜４５ｍｍ、より好ましくは２５〜４０ｍｍである。また、筐体２２の内部空間の半径は１０〜３０ｍｍ、好ましくは１０〜２５ｍｍ、より好ましくは１５〜２０ｍｍである。保持部２４は、筐体２２の中心軸Ｘと交わる位置に配置されている。また、保持部２４は、中心軸Ｘに沿って尿道カテーテル１０を保持している。

筐体２２の内面（内壁面）を構成する反射部２６は、金属膜であるアルミニウムでコーティングされており、深紫外線であるピーク波長２７０ｎｍの紫外線に対する反射率は約９０％である。なお、筐体２２自体を反射部２６と同じ材料であるアルミニウムで構成することで、アルミニウムのコーティングをする必要がなくなり、放熱性も向上する。なお、アルミニウムはコスト、重量、放熱性の観点で反射部２６の材料として好適であるが、耐紫外線の観点からＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を反射部２６の材料として用いてもよい。

また、円筒形の内側面に光源２０として複数のＬＥＤを分散して配置し、中心に向かって紫外線を照射すると、紫外線は円筒形の内面に当たり、約１０％の減衰を伴いながら反射を繰り返す。これにより、実効的には元の光出力の約１０倍の紫外線が円筒空間内を飛びかうことになる。

また、筐体２２が円筒形であるため、反射部２６により反射された紫外線が筐体２２の中央部に向かいやすくなる。つまり、筐体２２の中央部に向かう、反射部２６により反射された紫外線は、尿道カテーテル１０に効率良く照射される。その結果、光源２０から直接尿道カテーテル１０に照射されなかった紫外線も、反射部２６で反射されることで尿道カテーテル１０を照射することが可能となり、紫外線の利用効率が向上し殺菌性能も向上する。

ＬＥＤの光出力を１０ｍＷとした場合、円筒形の中心部に配置したカテーテルに光（紫外線）が照射されると、カテーテル表面で約１ｍＷ／ｃｍ^２以上の照度が得られる。尿道カテーテル１０は、主にシリコーン系樹脂が用いられており、紫外線を吸収する成分を極力使用しない材料で構成されている。本実施の形態に係る尿道カテーテル１０は、肉厚が１ｍｍ程度であり、ピーク波長が２７０ｎｍの紫外線の透過率として１０％／ｍｍのものである。

つまり、カテーテル内部の液体には照度０．１ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線が照射されることになる。大腸菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌等は約１０〜２０ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射すると約９９．９％の殺菌効果が期待できる。つまり、尿道カテーテル１０内で２００秒（約３．３分）の間、紫外線にさらすことで液体内の殺菌が可能となる。

次に、カテーテル内における菌の移動速度について説明する。水のような粘度の液体内での平均自由行程は約１０ｐｍであり、液体中の拡散係数は１０^−９ｍ^２／ｓ程度である。仮に菌がカテーテル内に侵入しうる場所と尿道との距離が１０ｃｍの場合、菌が拡散によって尿道に到達するためには８か月の時間がかかることになる。つまり、菌の移動が液体中の拡散によるものであれば、人への感染症は余り生じないことになる。そのため、カテーテル内の菌の移動は、拡散よりも液体の対流やカテーテルを物理的に動かした時の流動等によるものと推測される。

統計的には尿道カテーテルを７日〜１０日間装着しているとその半数が感染症になるとの報告がある。この結果から菌の移動速度を大まかに見積もる。カテーテル長を３ｍとし、７日ではなくもっと短い時間として１日間で菌が逆流するとした場合、菌の移動速度は３ｍ／２４時間＝２．１ｍｍ／分となる。本実施の形態の円筒形筐体の高さが３０ｍｍの場合、筐体の中を通り過ぎるためには、３０ｍｍ÷２．１ｍｍで、約１４分必要である。前述のように、ＬＥＤの光出力が１０ｍＷの場合、菌が筐体の中を通過する間に約８５ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を受けるため、ほぼ菌は全滅すると考えられる。また、約１４分で１０〜２０ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線の照射を受ければいいと考えれば、ＬＥＤの光出力は２ｍＷ程度でも十分である。

次に、筐体の構造について説明する。本実施の形態に係る筐体２２は、図２や図３に示すように、第１の筐体２８ａと、第２の筐体２８ｂと、第１の筐体２８ａと第２の筐体２８ｂとを連結する連結部３０と、を有している。連結部３０は、保持部２４が露出するように、第１の筐体２８ａに対して第２の筐体２８ｂが開いた状態（図３）と、保持部２４および反射部２６が露出しないように、第１の筐体２８ａに対して第２の筐体２８ｂが閉じた状態（図２）と、を取り得るように構成されている。これにより、図３の状態で尿道カテーテル１０を保持部２４に載置し、第１の筐体２８ａと第２の筐体２８ｂとを閉じることで、予め用意されたカテーテルや使用中のカテーテルに対して、後から殺菌装置１００を装着できる。

また、筐体２２は、外側表面にフィン構造を設けてもよい。これにより、筐体２２の外側の表面積が増大し、光源２０が発する熱を外部へ効率良く逃がすことができる。

［第２の実施の形態］
図５は、第２の実施の形態に係る殺菌装置の外観図である。図６は、第２の実施の形態に係る殺菌装置の断面図である。図７は、第２の実施の形態に係る殺菌装置の筐体の断面図である。

第２の実施の形態に係る殺菌装置１１０は、第１の実施の形態に係る殺菌装置１００と比較して、筐体の形状が球形である点が主な相違点である。殺菌装置１１０は、球形の筐体３２と、筐体３２を貫通するように設けられている尿道カテーテル１０と、を有する。筐体３２は、半球状の第１の筐体３４ａと、半球状の第２の筐体３４ｂとを有する。

第１の筐体３４ａおよび第２の筐体３４ｂの内面には、複数の光源２０が設けられている。各光源２０は、発光面が尿道カテーテル１０に向かうように配置されている。このように、筐体３２の内面形状を球形とすることで反射部２６により反射された紫外線が筐体３２の中央部に向かいやすくなる。つまり、効率良く紫外線で尿道カテーテル１０を照射できる。

また、筐体３２の尿道カテーテル１０が貫通する上下開口の近傍には、光源２０の光が外部へ漏れないように隙間を防ぐ遮蔽マスク３６が設けられている。遮蔽マスク３６は、例えば、可撓性の弾性部材（耐紫外線性能を有するゴムやプラスチック）、蛇腹構造の金属部材、レンズ絞り構造のような可動部材等である。本実施の形態では、遮蔽マスク３６が保持部としても機能する。

また、筐体３２内部の光源２０から照射された紫外線は、第１の筐体３４ａと第２の筐体３４ｂとの当接部から漏れ出すおそれがある。そこで、第２の実施の形態に係る第１の筐体３４ａおよび第２の筐体３４ｂは、図７に示すように、閉じた状態における当接部３８の境界がクランク状となるように構成されている。なお、当接部の境界は、直線（平坦面）でない方が好ましく、曲線（曲面）や凹凸面であってもよい。これにより、筐体３２内部に収容された光源２０から照射された紫外線が外部へ漏れることを抑制できる。

なお、上述の各実施の形態に係る光源２０に用いられるＬＥＤが発する紫外線のピーク波長は、２００〜４００ｎｍの範囲であり、好ましくは、２００〜３５０ｎｍの範囲であり、より好ましくは２００〜２８０ｎｍの範囲（深紫外線波長）である。特に、深紫外線は、カテーテル内の液体中を移動する細菌を効率良く殺菌できる。

このように、各実施の形態に係る殺菌装置は、通常の尿道カテーテルに追加で装着し、紫外線を発するＬＥＤを点灯させることで、尿道カテーテル内を逆流してくる細菌（雑菌）を殺菌できる。その結果、院内感染を防ぐことができるとともに、尿道カテーテルを長期間使用できる。加えて、患者にとっても痛みを伴うカテーテルの挿入、取り回し回数が減る利点もある。また、医療費の抑制にも有効となる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０尿道カテーテル、１０ａ他端、１２尿道、１４膀胱、１６蓄尿バッグ、１６ａ排液口、１８細菌、２０光源、２２筐体、２２ａ筐体内部、２４保持部、２６反射部、２８ａ第１の筐体、２８ｂ第２の筐体、３０連結部、３２筐体、３４ａ第１の筐体、３４ｂ第２の筐体、３６遮蔽マスク、３８当接部、１００，１１０殺菌装置。

Claims

カテーテル内部の液体を殺菌する殺菌装置であって、
紫外線を照射する光源と、
前記光源を内側に収容する筐体と、を備え、
前記筐体は、
筐体内部でカテーテルの一部が前記紫外線で照射されるように該カテーテルを保持する保持部と、
前記光源から出射した紫外線を反射する反射部と、
を有することを特徴とする殺菌装置。
前記保持部に保持されるカテーテルを更に備え、
前記カテーテルは、筐体内部で紫外線が照射される部分の紫外線透過率が１０％以上となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
前記カテーテルは、筐体内部で紫外線が照射される部分の長さが２５〜３５ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の殺菌装置。
前記筐体は、第１の筐体と、第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを連結する連結部と、を有し、
前記連結部は、前記保持部が露出するように、前記第１の筐体に対して前記第２の筐体が開いた状態と、前記保持部および前記反射部が露出しないように、前記第１の筐体に対して前記第２の筐体が閉じた状態と、を取り得るように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の殺菌装置。
前記第１の筐体および前記第２の筐体は、閉じた状態における当接部の境界がクランク状となるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の殺菌装置。
前記反射部は、アルミニウム又はフッ素樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の殺菌装置。
前記筐体の内部は、円筒形または球形であり、
前記反射部は、前記筐体の内壁面であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の殺菌装置。
前記保持部は、前記円筒形または前記球形の中心軸と交わる位置で、前記筐体に配置され、前記中心軸に沿って前記カテーテルを保持することを特徴とする請求項７に記載の殺菌装置。
前記光源は、ピーク波長が２００〜２８０ｎｍの範囲にある深紫外線を発することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の殺菌装置。