JP2021186338A - 容器の滅菌処理方法、容器の滅菌処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器内に残留物を残すことなく容器を滅菌することが可能な滅菌処理方法及び滅菌処理装置を提供する。【解決手段】本発明に係る容器の滅菌処理方法は、容器内に過酸化水素を供給する工程（ａ）と、通流路内を通流する酸素を含む無菌ガスに対して波長１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の紫外光を照射して無菌ガスにオゾンを含有させる工程（ｂ）と、工程（ｂ）が実行された後の無菌ガスを通流路に連絡されたガス噴出口を介して工程（ａ）が実行された後の容器に供給する工程（ｃ）とを有し、工程（ｂ）の開始時点から工程（ｃ）の開始時点までの間にわたって通流路を通流する無菌ガスの温度は１００℃以下に維持されている。【選択図】図１

Description

本発明は、容器の滅菌処理方法及び容器の滅菌処理装置に関し、特に、過酸化水素を用いた容器の滅菌処理方法及び容器の滅菌処理装置に関する。

医薬品や食品等、高度な品質管理を要求される製品を収容するための容器は、過酸化水素を用いた滅菌処理が行われるのが一般的である。

過酸化水素は滅菌処理に適した物質であるが、過酸化水素が処理対象物に残留することが問題とされている。過酸化水素が容器の壁面に付着した状態で製品を収容すると、製品の品質に影響を及ぼす懸念があるため、好ましくない。

かかる観点から、滅菌処理後の過酸化水素の残留物を除去する技術が既に検証されている。例えば、下記特許文献１には、処理対象物である容器に対して過酸化水素で滅菌処理を行った後、オゾンを付着させて過酸化水素を分解する技術が記載されている。

特許第３７６７４８６号公報

オゾンガス生成手段としては、大気圧プラズマ放電によって大気中の酸素からオゾンを生成する手段が一般的である。特許文献１には、オゾンガス生成手段の構成についての具体的な記載はないことに鑑みれば、特許文献１の技術においても大気圧プラズマ放電によってオゾンを生成することが想定されていると考えられる。

しかしながら、大気圧プラズマ放電によってオゾンを発生させると、不可避的に硝酸などの副生成物も発生される。特に、処理対象物である容器に樹脂が含まれる場合には、この硝酸が樹脂と反応して樹脂成分を溶かしてしまい、反応によって生成された異物が容器内に混入するおそれがある。また、硝酸が樹脂と反応するとＮＯ_xが生成され、このＮＯ_xから硝酸が再生成される。この結果、樹脂と硝酸の反応が促進され、異物の生成量が増える懸念がある。

なお、上記の課題は、容器が樹脂製である場合の他、紙製であっても起こり得る。紙製の容器においても、紙の表面に樹脂のコーティング層が施されているのが一般的であるためである。

特許文献１の方法では、容器に対してオゾンガスを供給して処理を行った後、容器に対して加熱エアを噴射することで、容器内の付着物を除去する工程が行われている。しかし、このように加熱エアを噴射したとしても、容器内に残留物が残ってしまうことがある。また、この方法は、耐熱性を示す材料からなる容器に対してしか適用できなかった。

本発明は、上記の課題に鑑み、容器内に残留物を残すことなく容器を滅菌することが可能な滅菌処理方法及び滅菌処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る容器の滅菌処理方法は、
前記容器内に過酸化水素を供給する工程（ａ）と、
通流路内を通流する、酸素を含む無菌ガスに対して、波長１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の紫外光を照射して、前記無菌ガスにオゾンを含有させる工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）が実行された後の前記無菌ガスを、前記通流路に連絡されたガス噴出口を介して、前記工程（ａ）が実行された後の前記容器に供給する工程（ｃ）とを有し、
前記工程（ｂ）の開始時点から、前記工程（ｃ）の開始時点までの間にわたって、前記通流路を通流する前記無菌ガスの温度は１００℃以下に維持されていることを特徴とする。

工程（ｂ）によって、波長１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の紫外光が無菌ガスに照射されると、この紫外光が無菌ガスに含まれる酸素に吸収され、下記（１）式及び（２）式の反応に従ってオゾン（Ｏ₃）が生成される。なお、下記式（１）内において、ｈν（λ）とは波長λの光エネルギーを意味している。また、（２）式内のＭは、反応の第三体である。
Ｏ₂ + ｈν（λ） → ・Ｏ + ・Ｏ ‥‥（１）
・Ｏ + Ｏ₂ + Ｍ → Ｏ₃ + Ｍ ‥‥（２）

なお、波長λが１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である場合、この光エネルギーｈν（λ）は、窒素分子の結合エネルギーよりは小さい。このため、無菌ガスが清浄空気など、酸素の他に窒素を含むガスである場合であっても、工程（ｂ）によってＮ原子は生成されない。従って、大気圧プラズマ放電によってオゾンを生成する場合のように、硝酸などのＮＯ_xが生成されることはない。

工程（ｂ）によって得られたオゾンを含む無菌ガスは、工程（ｃ）において過酸化水素が供給された後の容器に対して供給される。これにより、下記（３）式の反応に従って、容器に付着していた残留過酸化水素が分解される。なお、下記（３）式におけるヒドロペルオキシルラジカル（・ＨＯ₂）及びヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、いずれも反応性が極めて高く短寿命であるため、直ちに安定性の高い水（Ｈ₂Ｏ）や酸素（Ｏ₂）に変化する。
Ｏ₃ + Ｈ₂Ｏ₂ → Ｏ₂ + ・ＯＨ + ・ＨＯ₂‥‥（３）

上述したように、工程（ｂ）で導入されるオゾンを含む無菌ガスにはＮＯ_xが含まれないため、工程（ｃ）でこの無菌ガスが容器に供給されても、容器と硝酸が反応して副生成物が生じるということがない。つまり、従来のように、この副生成物を除去するために別途の加熱清浄空気を容器内に導入する必要がない。

上記方法では、工程（ｂ）の開始時点から工程（ｃ）の開始時点までの間にわたって、無菌ガスの温度が１００℃以下に維持されている。これにより、無菌ガスにオゾンが含まれてから無菌ガスが容器に供給されるまでの間に、オゾンが熱分解されることが抑制される。よって、高濃度でオゾンを含む無菌ガスを容器に対して供給することができる。

また、１００℃以下の温度で、容器に対してオゾンを含む無菌ガスを供給することができるため、耐熱性の低い材料で構成された容器の滅菌処理にも適用が可能である。

酸素を含む無菌ガスを通流路内に導入する方法としては、種々の方法が採用できる。一例として、ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタを介して空気が通流路に導入されるものとしても構わないし、予め別の場所で作成された無菌空気が通流路内に直接導入されるものとしても構わない。

前記工程（ｂ）は、前記通流路内に配置されたエキシマランプから、前記通流路内を通流する前記無菌ガスに対して前記紫外光を照射する工程であるものとしても構わない。

このようなエキシマランプとしては、Ｘｅ、ＡｒＦ等の材料を含む発光ガスが封入されたものを利用できる。

前記工程（ｃ）は、前記工程（ｂ）の実行後にＨＥＰＡフィルタを通過した前記無菌ガスを、前記ガス噴出口を介して前記容器に供給する工程であるものとしても構わない。

特にエキシマランプの発光管の管壁に接触しながら無菌ガスが通流する場合、万一、管壁に異物が付着していた場合には、無菌ガスにこの一部が混在した状態でガス噴出口に向かって流れ、そのまま容器内に供給されるおそれがある。上記のように、紫外光が照射された後の無菌ガスを、ＨＥＰＡフィルタを通過させてから容器に供給することで、仮にエキシマランプの近傍を通過した後に異物が付着しても、ＨＥＰＡフィルタの手前で除去することができる。

前記工程（ｃ）の実行後、前記容器に残留したオゾンを分解する工程（ｄ）を有するものとしても構わない。

オゾンに対して熱エネルギーや光エネルギーを加えると、オゾンは下記（４）式に従って分解される。なお、（４）式内において、Ｅとは熱エネルギー又は光エネルギーが加えられることを意味する。
Ｏ₃ + Ｅ → Ｏ₂ + ・Ｏ ‥‥（４）

この（４）式で得られた酸素ラジカル（・Ｏ）は、容器内に付着していた過酸化水素と反応して、下記（５）式の反応が生じる。
Ｈ₂Ｏ₂ + ・Ｏ → ・ＨＯ₂ + ・ＯＨ ‥‥（５）

そして、上述したように、・ＨＯ₂及び・ＯＨは、いずれも反応性が極めて高く短寿命であるため、直ちに安定性の高い水や酸素に変化する。

酸素ラジカル（・Ｏ）は、オゾン（Ｏ₃）と比べて反応性が高い。このため、上記方法によれば、容器に付着していた過酸化水素の分解速度を高めることができる。

工程（ｄ）の具体的な方法としては、容器の外側から赤外光を照射して容器内のガス温度を昇温する方法や、容器の外側から可視光を照射してオゾンに対して光エネルギーを与える方法が利用できる。また、容器が耐熱性を有する場合であれば、容器内に加温された無菌ガスを導入したり、容器の外側から加熱する方法を採用しても構わない。

本発明に係る容器の滅菌処理装置は、
前記容器を所定の搬送方向に搬送する搬送ラインと、
前記容器に対して過酸化水素を供給する第一ユニットと、
前記搬送方向に関して前記第一ユニットよりも後段に配置された第二ユニットとを備え、
前記第二ユニットは、
酸素を含む無菌ガスが導入されるガス導入口と、
前記ガス導入口に連絡された通流路と、
前記通流路内を通流する１００℃以下の前記無菌ガスに対して波長１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の紫外光を照射する光源と、
前記通流路に連絡され、前記光源を基準としたときに前記ガス導入口とは反対側に配置されており、オゾンを含む前記無菌ガスを１００℃以下で噴出するガス噴出口とを有することを特徴とする。

上記構成によれば、搬送ライン上に設置された容器は、第一ユニットから供給された過酸化水素によって滅菌処理された後、引き続き、第二ユニットから供給されたオゾンを含む無菌ガスによって残留過酸化水素が分解除去される。そして、本発明に係る容器の滅菌処理装置が備える第二ユニットは、オゾンを含む無菌ガスの生成時にＮＯ_xを生成しないため、この無菌ガスを容器に対して供給しても、容器の構成物質とＮＯ_xとが反応して副生成物が得られるということがない。よって、この副生成物を容器から除去するための専用装置を別途設ける必要がない。

前記通流路は、前記無菌ガスの通流方向に関して前記光源と前記ガス噴出口との間の位置に、ＨＥＰＡフィルタを備えるものとしても構わない。

前記光源はエキシマランプであり、
前記第二ユニットは、前記エキシマランプの点灯を制御する制御部を備えるものとしても構わない。

上記構成によれば、制御部の制御によってエキシマランプを消灯した状態で、ガス導入口より酸素を含む無菌ガスが導入されると、第二ユニットはオゾンを含まない状態の無菌ガスをガス噴出口より噴出できる。これにより、対象物の性状に応じて、無菌ガスに対してオゾンを含める場合とオゾンを含めない場合とを使い分けることができる。

本発明によれば、容器内に残留物を残すことなく容器を滅菌することが可能となる。

本発明に係る容器の滅菌処理装置の第一実施形態の構成例を模式的に示す図面である。 第二ユニットの構成例を模式的に示す図面である。 エキシマランプの構成例を模式的に示す側面図である。 図３Ａ内のＡ１−Ａ１線断面図である。 Ｘｅを含む発光ガスが封入されたエキシマランプから出射される紫外光のスペクトルと、酸素（Ｏ₂）の吸収スペクトルとを重ねて表示したグラフである。 オゾンの半減期と温度の関係を示すグラフである。 エキシマランプの別の構成例を模式的に示す断面図である。 エキシマランプの別の構成例を模式的に示す側面図である。 図７Ａ内のＡ２−Ａ２線断面図である。 図７Ａ内のＡ２−Ａ２線断面図である。 第二ユニットの別の構成例を模式的に示す図面である。 本発明に係る容器の滅菌処理装置の第二実施形態の構成例を模式的に示す図面である。 本発明に係る容器の滅菌処理装置の第三実施形態の構成例を模式的に示す図面である。 本発明に係る容器の滅菌処理装置の第三実施形態の別の構成例を模式的に示す図面である。 本発明に係る容器の滅菌処理装置の第四実施形態の構成例を模式的に示す図面である。 エキシマランプの別の構成例を模式的に示す側面図である。 エキシマランプの別の構成例を模式的に示す側面図である。

本発明に係る容器の滅菌処理方法、及び容器の滅菌処理装置の実施形態につき、以下において適宜図面を参照して説明する。以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比は必ずしも実際の寸法比に一致していない。また、以下では、「容器の滅菌処理装置」は、適宜「滅菌処理装置」と略記される。

［第一実施形態］
図１は、本発明に係る滅菌処理装置の第一実施形態の構成を模式的に示す図面である。滅菌処理装置１は、処理対象物である容器２をｄ１方向に搬送する搬送ライン３と、第一ユニット４と、第二ユニット１０とを備える。なお、図２は、第二ユニット１０の構成を模式的に示す図面である。

第一ユニット４は、容器２に対して過酸化水素ガスＧ４を供給する。第一ユニット４が備えるガス噴出口４１はノズル状を呈しており、過酸化水素ガスＧ４を容器２の内部に向かって噴射可能な構成である。

第二ユニット１０は、搬送方向ｄ１に関して第一ユニット４よりも後段に位置している。第二ユニット１０は、容器２に対してオゾンを含む無菌ガスＧ１０を供給する。第二ユニット１０が備えるガス噴出口１２はノズル状を呈しており、オゾンを含む無菌ガスＧ１０を容器２の内部に向かって噴射可能な構成である。

第二ユニット１０は、図２に示すように、ガス導入口１１と、ガス噴出口１２と、通流路１３と、エキシマランプ１４と、ＨＥＰＡフィルタ１５とを備える。なお、本実施形態では、第二ユニット１０がエキシマランプ１４の点灯制御を行う制御部２１を備えるものとするが、制御部２１を有するか否かは任意である。

ガス導入口１１は、第二ユニット１０の外側より、酸素を含む無菌ガスＧ１を第二ユニット１０内に導入するための端部である。この酸素を含む無菌ガスＧ１は、例えばＨＥＰＡフィルタを通過した後の空気や、別の場所で準備された清浄ガスとすることができる。

酸素を含む無菌ガスＧ１は、ガス導入口１１から１００℃以下の温度で第二ユニット１０内に導入される。なお、酸素を含む無菌ガスＧ１の温度の下限値については、気体として通流路１３内を通流可能な限りにおいて限定はない。すなわち、酸素を含む無菌ガスＧ１の温度は、室温程度とすることも可能である。

通流路１３は、ガス導入口１１とガス噴出口１２とを連絡する流路である。ガス導入口１１から導入された酸素を含む無菌ガスＧ１は、ガス噴出口１２に向かって通流路１３内を流れる。

エキシマランプ１４は、波長１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の紫外光Ｌ１を出射する。エキシマランプ１４は、「光源」の一例である。エキシマランプ１４から出射された紫外光Ｌ１は、通流路１３内を通流する酸素を含む無菌ガスＧ１に対して照射される。図３Ａ及び図３Ｂは、エキシマランプ１４の構成例を模式的に示す図面である。図３Ａは、エキシマランプ１４の側面図に対応し、図３Ｂは、図３Ａ内のＡ１−Ａ１線における断面図に対応する。

エキシマランプ１４は、管軸方向ｄ２に沿って延伸する管体２３を有する。本実施形態では、管体２３は二重管構造を呈している。より詳細には、図３Ｂに示すように、管体２３は、円筒形状を呈し外側に位置する外側管２３ａと、外側管２３ａの内側において外側管２３ａと同軸上に配置され外側管２３ａよりも内径が小さい円筒形状を呈した内側管２３ｂとを有する。いずれの管体２３（２３ａ，２３ｂ）も、合成石英ガラスなどの誘電体材料で構成される。

外側管２３ａと内側管２３ｂとは、共に管軸方向ｄ２に係る端部において封止されており（不図示）、両者の間には管軸方向ｄ２から見たときに円環形状を呈する発光空間が形成される。この発光空間内には、放電によってエキシマ分子を形成する発光ガス２５Ｇが封入されている。

外側管２３ａの外壁には、一方の電極２４ａが配設されている。本実施形態では、この電極２４ａはメッシュ形状又は線形状を呈している。また、内側管２３ｂの内側には、管軸方向ｄ２に沿って延在する棒状の電極２４ｂが挿通されている。電極（２４ａ，２４ｂ）は、例えばステンレス、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、ニッケル等の金属材料で構成される。

不図示の点灯電源は、制御部２１からの制御信号ｉ２１に基づいて（図２参照）、給電線を介して電極（２４ａ，２４ｂ）の間に例えば１ｋＨｚ〜５ＭＨｚ程度の高周波の交流電圧を印加する。すなわち、発光ガス２５Ｇに対して、管体２３を介して前記電圧が印加される。このとき、発光ガス２５Ｇが封入されている放電空間内で放電プラズマが生じ、発光ガス２５Ｇの原子が励起されてエキシマ状態となり、この原子が基底状態に移行する際にエキシマ発光を生じる。

発光ガス２５Ｇの材料によって、管体２３から発せられる紫外光Ｌ１の波長が決定される。発光ガス２５Ｇとして、キセノン（Ｘｅ）を含むガスを用いた場合には、このエキシマ発光は、１７２ｎｍ近傍に主ピーク波長を有する紫外光Ｌ１となる。

なお、発光ガス２５Ｇとして利用する物質を異ならせることで、紫外光Ｌ１の波長を変えることができる。例えば、発光ガス２５Ｇとしては、ＡｒＢｒ（主ピーク波長１６５ｎｍ近傍）、ＡｒＣｌ（主ピーク波長１７５ｎｍ近傍）、ＡｒＦ（主ピーク波長１９３ｎｍ近傍）などを利用することができる。ここでは、発光ガス２５ＧがＸｅを含むガスである場合について説明する。

上述したように、本実施形態のエキシマランプ１４では、外側管２３ａの外壁に配設された電極２４ａがメッシュ形状を呈している。このため、電極２４ａには隙間が存在し、紫外光Ｌ１は、この隙間を通じて外側管２３ａよりも外側に向かって取り出される。この紫外光Ｌ１が、通流路１３内を通流する酸素を含む無菌ガスＧ１に対して照射される。

図４は、Ｘｅを含む発光ガス２５Ｇが封入されたエキシマランプ１４から出射される紫外光Ｌ１のスペクトルと、酸素（Ｏ₂）の吸収スペクトルとを重ねて表示したグラフである。図４において、横軸は波長を示し、左縦軸は紫外光Ｌ１の光強度の相対値を示し、右縦軸は酸素（Ｏ₂）の吸収係数を示す。

エキシマランプ１４の発光ガス２５ＧとしてＸｅを含むガスを用いる場合、図４に示されるように、エキシマランプ１４から出射される紫外光Ｌ１は、主ピーク波長が１７２ｎｍであり、およそ１５５ｎｍ以上１９０ｎｍ以下の範囲内に帯域を有する。なお、酸素は、光の波長が１９０ｎｍよりも長くなるに伴い、吸収係数の低下が顕著となり、波長が２００ｎｍを超えると吸収係数が極めて低くなる。つまり、２００ｎｍよりも長波長の光（例えば波長２２２ｎｍの光）を酸素に照射しても、酸素をほとんど透過してしまう。

エキシマランプ１４から出射された波長λの紫外光Ｌ１が、通流路１３内をガス噴出口１２に向かって通流する、酸素を含む無菌ガスＧ１に対して照射されると、紫外光Ｌ１が酸素（Ｏ₂）に吸収されて、上述した（１）式の反応が進行する。以下において、（１）式を再掲する。
Ｏ₂ + ｈν（λ） → ・Ｏ + ・Ｏ ‥‥（１）

なお、紫外光Ｌ１の波長が２００ｎｍよりも長波長である場合には、酸素に対して吸収される光量が極めて少ないため、（１）式の反応がほとんど生じないことになる。

（１）式によって生成された酸素ラジカル（・Ｏ）は、周囲の酸素分子と反応し、上述した（２）式によってオゾン（Ｏ₃）を生成する。以下において、（２）式を再掲する。
・Ｏ + Ｏ₂ + Ｍ → Ｏ₃ + Ｍ ‥‥（２）

つまり、無菌ガスＧ１に混在していた酸素の少なくとも一部がオゾンに変化する。従って、第二ユニット１０の通流路１３内を通流する酸素を含む無菌ガスＧ１は、オゾンを含む無菌ガスＧ１０に変化する。なお、ここでいう「オゾンを含む無菌ガスＧ１０」とは、ガス導入口１１より導入された「酸素を含む無菌ガスＧ１」と比較して、酸素濃度が低下してオゾン濃度が上昇した無菌ガスを指し、酸素を含まないことを意味するものではない。

オゾンを含む無菌ガスＧ１０は、後段に配置されたＨＥＰＡフィルタ１５を通過した後、ガス噴出口１２に導かれる。図２及び図３Ａを参照して上述したように、酸素を含む無菌ガスＧ１は、エキシマランプ１４の管体２３の管壁に一部接触しながら通流する。このため、酸素を含む無菌ガスＧ１は、通流路１３内を通流時に管体２３の管壁表面に付着していた異物を巻き込む可能性がある。

この場合、生成されたオゾンを含む無菌ガスＧ１０に、当該付着物が異物として含まれる可能性がある。しかし、オゾンを含む無菌ガスＧ１０は、ＨＥＰＡフィルタ１５を通過するため、かかる異物が除去された状態でガス噴出口１２に導かれる。その後、このオゾンを含む無菌ガスＧ１０は、ガス噴出口１２から容器２内に供給される。

なお、第二ユニット１０は、酸素を含む無菌ガスＧ１がエキシマランプ１４から紫外光Ｌ１が照射されてから、オゾンを含む無菌ガスＧ１０としてガス噴出口１２から噴出される迄の間、無菌ガス（Ｇ１，Ｇ１０）の温度を引き続き１００℃以下に維持するのが好適である。前述したように、ガス導入口１１より１００℃以下の温度で酸素を含む無菌ガスＧ１が導入される場合には、第二ユニット１０に特段の加熱装置を搭載しない限りにおいて、ガス噴出口１２から噴出される迄の間、無菌ガス（Ｇ１，Ｇ１０）の温度は引き続き１００℃以下に保たれる。

オゾンは、温度が高いほど熱分解によって上記（４）式の反応が進行することが知られている。以下において（４）式を再掲する。
Ｏ₃ + Ｅ → Ｏ₂ + ・Ｏ ‥‥（４）

図５は、オゾンの熱分解速度（半減期）と温度の関係をグラフにしたものである。図５によれば、１００℃の場合にオゾンの半減期が約１０００秒であり、２００℃以上の場合にはオゾンの半減期が１秒以内であることが分かる。また、オゾンの温度が１００℃以下である場合には、オゾンの半減期は１０００秒以上であることが分かる。

つまり、酸素を含む無菌ガスＧ１に紫外光Ｌ１が照射されてオゾンを含む無菌ガスＧ１０に変化してから、ガス噴出口１２から噴出される迄の間、当該無菌ガスＧ１０の温度が１００℃以下に保たれることで、ガス噴出口１２から噴出される迄に（４）式に従ってオゾンが分解されることが抑制される。言い換えれば、ガス噴出口１２から容器２に対して供給されるオゾンを含む無菌ガスＧ１０のオゾン濃度を、高い状態で維持できる。

これに対し、仮に、酸素を含む無菌ガスＧ１に紫外光Ｌ１が照射されてからガス噴出口１２より噴出される迄の間、当該無菌ガスＧ１０の温度が１００℃より高い温度である場合には、（４）式に従って短時間でオゾンが分解される。そして、この（４）式で得られる酸素ラジカル（・Ｏ）についても反応性が高く極めて短寿命であるため、容器２に対して導入される前の時点で消滅してしまう。つまり、この場合には、オゾンや酸素ラジカルの濃度の低い無菌ガスＧ１０が容器２内に供給されてしまい、過酸化水素の分解速度が低下するおそれがある。

以上説明したように、本発明に係る滅菌処理装置１によれば、まず容器２に対して第一ユニット４から過酸化水素ガスＧ４が供給される（工程（ａ））。この工程により、容器２内の滅菌処理が行われる。

また、第二ユニット１０内において、エキシマランプ１４から出射された紫外光Ｌ１が、通流路１３内を通流する酸素を含む無菌ガスＧ１に対して照射される。これにより、無菌ガスＧ１に混在していた酸素の少なくとも一部がオゾンに変化し、オゾンを含む無菌ガスＧ１０が得られる（工程（ｂ））。

そして、過酸化水素ガスＧ４による滅菌処理が施された後の容器２に対して、第二ユニット１０のガス噴出口１２から、オゾンを含む無菌ガスＧ１０が供給される（工程（ｃ））。この工程により、容器２内の過酸化水素ガスが容器２外へと追い出されると共に、容器２の壁面等に付着した残留過酸化水素がオゾンによって分解除去される。

上述したように、第二ユニット１０が備えるエキシマランプ１４は、波長１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の紫外光Ｌ１を出射する構成である。ところで、窒素分子の結合エネルギーは９４５ｋＪ／ｍｏｌ程度であり、波長換算すると１２７ｎｍである。つまり、上記紫外光Ｌ１は、窒素分子の結合エネルギーよりも大きな光エネルギーを有していない。この結果、酸素を含む無菌ガスＧ１として清浄空気が用いられた場合でも、第二ユニット１０内において生成されるＮＯ_xの量は実質的にゼロに近い。

言い換えれば、本実施形態の滅菌処理装置１が備える第二ユニット１０によれば、酸素を含む無菌ガスＧ１から、ＮＯ_xフリーでオゾンを含む無菌ガスＧ１０を生成できる。よって、このオゾンを含む無菌ガスＧ１０を容器２内に導入した後、ＮＯ_x由来の硝酸が容器２と反応して異物が生成されるという事態が生じないため、第二ユニット１０の後段に容器２内の異物を除去する目的で別途の洗浄処理を行う必要がない。

（エキシマランプの別構成例）
本実施形態において第二ユニット１０内に搭載されているエキシマランプ１４は、図３Ａ及び図３Ｂに図示された構造に限定されない。

〈１〉図６に示すように、エキシマランプ１４は１つの管体２３を有するものとしても構わない。図６は、図３Ｂにならって図示されたエキシマランプ１４の模式的な断面図である。管体２３は、長手方向すなわち管軸方向ｄ２に係る端部において封止されており（不図示）、内側の空間内に発光ガス２５Ｇが封入される。そして、管体２３の外壁面にはメッシュ形状又は線形状の電極２４ａが配設され、管体２３の内側（内部）には棒状の電極２４ｂが配設される。

〈２〉エキシマランプ１４は、管体２３の外壁面に双方の電極（２４ａ，２４ｂ）が配設されてなる構成としても構わない。図７Ａ及び図７Ｂは、このエキシマランプ１４の構造例を模式的に示す図面である。図７Ａは平面図に対応し、図７Ｂは図７Ａ内のＡ２−Ａ２線断面図に対応する。図７Ａ及び図７Ｂに示すエキシマランプ１４は１つの管体２３を有し、双方の電極（２４ａ，２４ｂ）がそれぞれ管体２３の外壁面に管体２３を介して対向するように配置されている。電極（２４ａ，２４ｂ）は、管体２３内で生じた紫外光Ｌ１を管体２３の外側に取り出す際の妨げにならないよう、いずれもメッシュ形状又は線形状を呈している。

なお、図７Ｂの構造に替えて、エキシマランプ１４が備える管体２３の一方の面のみを光取り出し面２３ｃとしても構わない（図７Ｃ参照）。図７Ｃは、図７Ｂにならって図７Ａ内のＡ２−Ａ２線でエキシマランプ１４を切断したときの模式的な断面図である。この場合、光取り出し面２３ｃ側に形成される電極２４ｂについてはメッシュ形状又は線形状とする一方、この電極２４ｂと反対側に形成される電極２４ａについては、膜形状とされる。この場合、電極２４ａは、紫外光Ｌ１に対して反射性を示す材料で構成されるのが好ましく、例えばアルミニウム、ステンレス等が用いられる。また、別の例としては、電極２４ａの表面に反射層が形成されるものとしても構わない。これにより、管体２３内で生成された紫外光Ｌ１（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ）のうち、光取り出し面２３ｃとは反対側（電極２４ａ側）に進行した光Ｌ１ａについても、電極２４ａ又は反射層によって光取り出し面２３ｃ側に反射させて導くことができる。

このように、エキシマランプ１４の一方の面が光取り出し面２３ｃとされる場合には、通流路１３の内壁の一部を光取り出し面２３ｃとした状態で、エキシマランプ１４を通流路１３よりも外側の筐体内に埋め込むように配置しても構わない（図８参照）。

なお、図８には、第二ユニット１０が２灯のエキシマランプ１４を備える場合が図示されているが、エキシマランプ１４の灯数は１灯でも構わないし、３灯以上であっても構わない。

また、図３Ａ〜図３Ｂに示す形状のエキシマランプ１４や、図６に示す形状のエキシマランプ１４についても、図８と同様に通流路１３の内壁の外側に配置しても構わない。

［第二実施形態］
本発明に係る滅菌処理装置の第二実施形態の構成につき、第一実施形態と異なる点を主として説明する。なお、以下の各実施形態では、第一実施形態と共通の要素については、同一の符号を付すことで説明が適宜割愛される。

図９は、本発明に係る滅菌処理装置の第二実施形態の構成を模式的に示す図面である。第二実施形態の滅菌処理装置１は、第一実施形態と比較して、第三ユニット７を更に備える点が異なる。

この第三ユニット７は、搬送方向ｄ１に関して第一ユニット４よりも後段に位置している。なお、第二ユニット１０は、搬送方向ｄ１に関して第三ユニット７よりも後段に位置している。

第三ユニット７は、容器２に対して無菌ガスＧ７を供給する。この無菌ガスＧ７は、第二ユニット１０で生成されるオゾンを含む無菌ガスＧ１０とは異なり、オゾンを含有しない。一例として、この無菌ガスＧ７は、清浄空気を用いることができる。言い換えれば、無菌ガスＧ７としては、第二ユニット１０に導入される酸素を含む無菌ガスＧ１と同一種のガスを用いることができる。

第三ユニット７は、第一ユニット４より過酸化水素ガスＧ４が供給された状態の容器２内に対して、無菌ガスＧ７を導入する。この無菌ガスＧ７の容器２内への導入により、容器２内に存在していた過酸化水素ガスＧ４が押し出される。これにより、容器２内に存在していた過酸化水素の量が低下する。

ただし、無菌ガスＧ７の供給のみで容器２内に存在する過酸化水素ガスＧ４を全て取り除くには、極めて多くの量の無菌ガスＧ７が必要となる上、その処理時間も増大する。この事情は、容器２の内壁面に付着した過酸化水素を、容器２への無菌ガスＧ７の供給のみで取り除く場合には、より顕著になる。

本実施形態の滅菌処理装置１では、第三ユニット７からの無菌ガスＧ７によって一定程度の量の過酸化水素が容器２内から排除された後、第二ユニット１０からのオゾンを含む無菌ガスＧ１０が容器２に対して供給される。これにより、無菌ガスＧ７の導入による押し出しによって第一次的に過酸化水素の量が低下された状態の容器２に対して、オゾンを含む無菌ガスＧ１０が導入されるため、残留する過酸化水素を分解するために導入するオゾンの量を少なくできる。言い換えれば、容器２内に残留する過酸化水素の分解時間を短縮できる。

［第三実施形態］
本発明に係る滅菌処理装置の第三実施形態の構成につき、第一実施形態と異なる点を主として説明する。

図１０Ａは、本発明に係る滅菌処理装置の第三実施形態の構成を模式的に示す図面である。第三実施形態の滅菌処理装置１は、第一実施形態と比較して、容器２に対して可視光Ｌ２を照射するための光源１９を更に備える点が異なる。

光源１９は、第二ユニット１０からのオゾンを含む無菌ガスＧ１０が導入された状態の容器２に対して、可視光Ｌ２を照射する。可視光Ｌ２の波長λ２は、例えば４５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下であり、より好ましくは、５００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下である。この波長帯は、オゾンの吸収スペクトルにおけるChappuis帯に重なりを有する。従って、光源１９から出射された可視光が容器２内に存在するオゾンに吸収され、オゾンに対して光エネルギーが与えられる結果、上記（４）式の反応速度が向上し、酸素ラジカル（・Ｏ）の生成速度が上昇する。なお、この構成の場合、（４）式内のＥは、波長λ２の光エネルギーｈν（λ２）に置き換えることができる。

この構成によれば、容器２内にオゾンを含む無菌ガスＧ１０が導入されてから、オゾンの分解速度が向上するため、容器２内にオゾンを含む無菌ガスＧ１０が導入される前にオゾンが分解されることでオゾン濃度が低下してしまうという問題が生じない。そして、容器２内にオゾンを含む無菌ガスＧ１０が導入された後にオゾンの分解速度が上昇するため、酸素ラジカルの生成速度が上昇する。この結果、酸素ラジカルによる過酸化水素の分解速度も上昇する。

光源１９は、白色ＬＥＤのように広帯域のスペクトルを有する光に限られず、青色ＬＥＤや赤色ＬＥＤなどのように、狭帯域のスペクトルを有する光を出射可能な光源であっても構わない。

なお、光源１９に替えて、赤外光Ｌ３を発する光源１９ａとすることも可能である（図１０Ｂ参照）。この光源１９ａは、波長１５００ｎｍ以上、３０００ｎｍ以下の赤外光Ｌ３を出射可能な光源であり、例えば赤外ＬＥＤや赤外レーザ素子からなる。

光源１９ａは、第二ユニット１０からのオゾンを含む無菌ガスＧ１０が導入された状態の容器２に対して、赤外光Ｌ３を照射する。この赤外光Ｌ３がオゾンに照射されることで、オゾンに対して赤外光Ｌ３由来の熱エネルギーが与えられ、オゾンが酸素ラジカルに分解される。

上記の波長１５００ｎｍ以上、波長３０００ｎｍ以下の赤外光Ｌ３は水分に吸収されやすい波長帯である。このため、過酸化水素の一部が分解されることで容器２の表面上に存在する水分によって赤外光Ｌ３が吸収されやすく、この結果、容器２の内壁の温度が上昇して、過酸化水素の拡散速度が上昇する。従って、容器２の内部に浸透していた過酸化水素が揮発して表面側に露出されやすくなり、過酸化水素の分解が促進される。

なお、本実施形態の滅菌処理装置１において、光源１９と光源１９ａとを併用しても構わない。また、本実施形態の滅菌処理装置１を、第二実施形態の滅菌処理装置１と組み合わせることも可能である。

［第四実施形態］
本発明に係る滅菌処理装置の第四実施形態の構成につき、第一実施形態と異なる点を主として説明する。

図１１は、本発明に係る滅菌処理装置の第四実施形態の構成を模式的に示す図面である。第四実施形態の滅菌処理装置１は、第一実施形態と比較して、第四ユニット８を更に備える点が異なる。

この第四ユニット８は、搬送方向ｄ１に関して第二ユニット１０よりも後段に位置している。なお、第二ユニット１０は、搬送方向ｄ１に関して第三ユニット７よりも後段に位置している。

第四ユニット８は、容器２に対して無菌液体Ｌ８を供給する。この無菌液体Ｌ８は、例えば無菌純水を用いることができる。第四ユニット８は、第二ユニット１０からのオゾンを含む無菌ガスＧ１０が導入されて過酸化水素の分解処理を実行後の容器２に対して、最終的な洗浄を行う目的で設けられている。

なお、本実施形態の滅菌処理装置１を、第二実施形態や第三実施形態の滅菌処理装置１と組み合わせることも可能である。

［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。

〈１〉上記各実施形態において、第二ユニット１０が備える電極（２４ａ，２４ｂ）のうち、無菌ガス（Ｇ１，Ｇ１０）が通流する通流路１３に対して対向する位置に配設された電極（２４ａ，２４ｂ）については、その外表面が別の絶縁性部材で覆われているものとしても構わない。

例えば、図３Ｂに示すエキシマランプ１４において、外側管２３ａを更に覆うように、紫外光Ｌ１に対する透過性を示す材料からなる保護管２６を設けるものとしても構わない（図１２Ａ参照）。同様に、図６に示すエキシマランプ１４において、管体２３を覆うように、紫外光Ｌ１に対する透過性を示す材料からなる保護管２６を設けるものとしても構わない（図１２Ｂ参照）。

エキシマランプ１４の点灯中には、露出した電極（２４ａ、２４ｂ）に対して高電圧が印加されている。この高電圧の印加中に、通流路１３内を通流する無菌ガス（Ｇ１，Ｇ１０）が露出した電極（２４ａ，２４ｂ）と接触すると、稀に無菌ガス（Ｇ１，Ｇ１０）に対して放電が生じる場合がある。かかる放電が生じると、無菌ガス（Ｇ１，Ｇ１０）内に微量のＮＯ_xが含まれてしまう。上記のように、電極（２４ａ、２４ｂ）を無菌ガス（Ｇ１，Ｇ１０）と直接接触しないように構成することで、かかる放電現象が抑止できる。

〈２〉上記実施形態では、第二ユニット１０に搭載される光源が、波長１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の紫外光Ｌ１を出射するエキシマランプ１４である場合について説明した。しかし、紫外光Ｌ１の波長帯が１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である限りにおいて、第二ユニット１０に搭載される光源はエキシマランプ１４には限られず、例えば、ＬＥＤ素子やＬＤ素子などであっても構わない。

１ ：滅菌処理装置
２ ：容器
３ ：搬送ライン
４ ：第一ユニット
７ ：第三ユニット
８ ：第四ユニット
１０ ：第二ユニット
１１ ：ガス導入口
１２ ：ガス噴出口
１３ ：通流路
１４ ：エキシマランプ
１５ ：ＨＥＰＡフィルタ
１９ ：光源
１９ａ ：光源
２１ ：制御部
２３ ：管体
２３ａ ：外側管
２３ｂ ：内側管
２３ｃ ：光取り出し面
２４ ：管体
２４ａ ：電極
２４ｂ ：電極
２５Ｇ ：発光ガス
２６ ：保護管
４１ ：ガス噴出口
Ｇ１ ：酸素を含む無菌ガス
Ｇ１０ ：オゾンを含む無菌ガス
Ｇ４ ：過酸化水素ガス
Ｇ７ ：無菌ガス
Ｌ１ ：紫外光
Ｌ１ａ ：紫外光
Ｌ２ ：可視光
Ｌ３ ：赤外光
Ｌ８ ：無菌液体
ｄ１ ：搬送方向
ｄ２ ：管軸方向

Claims (7)

1. 容器の滅菌処理方法であって、
   前記容器内に過酸化水素を供給する工程（ａ）と、
   通流路内を通流する、酸素を含む無菌ガスに対して、波長１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の紫外光を照射して、前記無菌ガスにオゾンを含有させる工程（ｂ）と、
   前記工程（ｂ）が実行された後の前記無菌ガスを、前記通流路に連絡されたガス噴出口を介して、前記工程（ａ）が実行された後の前記容器に供給する工程（ｃ）とを有し、
   前記工程（ｂ）の開始時点から、前記工程（ｃ）の開始時点までの間にわたって、前記通流路を通流する前記無菌ガスの温度は、１００℃以下に維持されていることを特徴とする、容器の滅菌処理方法。
2. 前記工程（ｂ）は、前記通流路内に配置されたエキシマランプから、前記通流路内を通流する前記無菌ガスに対して前記紫外光を照射する工程であることを特徴とする、請求項１に記載の容器の滅菌処理方法。
3. 前記工程（ｃ）は、前記工程（ｂ）の実行後にＨＥＰＡフィルタを通過した前記無菌ガスを、前記ガス噴出口を介して前記容器に供給する工程であることを特徴とする、請求項２に記載の容器の滅菌処理方法。
4. 前記工程（ｃ）の実行後、前記容器に残留したオゾンを分解する工程（ｄ）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の容器の滅菌処理方法。
5. 容器の滅菌処理装置であって、
   前記容器を所定の搬送方向に搬送する搬送ラインと、
   前記容器に対して過酸化水素を供給する第一ユニットと、
   前記搬送方向に関して前記過酸化水素供給ユニットよりも後段に配置された第二ユニットとを備え、
   前記第二ユニットは、
   酸素を含む無菌ガスが導入されるガス導入口と、
   前記ガス導入口に連絡された通流路と、
   前記通流路内を通流する１００℃以下の前記無菌ガスに対して波長１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の紫外光を照射する光源と、
   前記通流路に連絡され、前記光源を基準としたときに前記ガス導入口とは反対側に配置さられており、オゾンを含む前記無菌ガスを１００℃以下で噴出するガス噴出口とを有することを特徴とする、容器の滅菌処理装置。
6. 前記通流路は、前記無菌ガスの通流方向に関して前記光源と前記ガス噴出口との間の位置に、ＨＥＰＡフィルタを備えることを特徴とする、請求項５に記載の容器の滅菌処理装置。
7. 前記光源はエキシマランプであり、
   前記第二ユニットは、前記エキシマランプの点灯を制御する制御部を備えることを特徴とする、請求項５又は６に記載の容器の滅菌処理装置。

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