JP2023163283A - 蒸気滅菌器 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した蒸気滅菌処理が行える蒸気滅菌器の提供。【解決手段】被滅菌物の保持部４を内部に有する缶体３と、缶体３の内部であって保持部４よりも下方に設けた貯水部５と、缶体３の内部に水を供給及び排出する給排水機構と、貯水部５に設置されたヒータ７と、貯水部５に立設され、貯水部５の水位を検知する水位検知部２０と、水位検知部２０の検知結果に基づき、給排水機構とヒータ７を動作させる制御部１９と、を備え、水位検知部２０によって検知可能な位置に目標水位が予め設定されており、給水時に制御部１９が、目標水位となるまで水を供給した後、目標水位よりも下位となるまで水を排出し、再度、目標水位となるまで水を供給するように構成してある蒸気滅菌器Ｓ。【選択図】図２

Description

本発明は、缶体の内部に保持した被滅菌物を蒸気によって滅菌処理する蒸気滅菌器に関する。

従来、このような蒸気滅菌器に関連する技術としては、例えば以下の特許文献１（明細書〔０００６〕、〔０００８〕、〔００２６〕段落および図４等参照）に示すものがある。

特許文献１に係る蒸気滅菌器は、被滅菌物を収容可能な缶体2と、缶体2の内部に給水する水の貯水タンク39と、缶体2に設けられた滅菌ヒータ12と、缶体2と貯水タンク39とを接続する給水管27と、給水管27の流路を開閉する給水電磁弁30と、缶体2に接続される通気管21と、通気管21に接続されたエアポンプ23と、を備えている。これらの構成により、缶体2の内部に水を貯水し、滅菌ヒータ12によって水を加熱して蒸気とし、缶体2の内部に保持した被滅菌物を蒸気滅菌するものである。

蒸気滅菌処理が終了したのちは缶体2の内部の蒸気を排出するが、そこで残存した水分については、被滅菌物を確実に乾燥させるために、缶体2の内部をさらに乾燥ヒータ13で加熱しつつ蒸気化され排出される。

当該蒸気滅菌器では、滅菌処理および乾燥処理が終了した際に被滅菌物の表面に水分が残らないよう、缶体2に供給する水の量が決められ、滅菌ヒータ12の温度調節工程や給水電磁弁30の開閉時期がタイムスケジュールに規定されている。このような構成により、従来の蒸気滅菌器によれば被滅菌物を効率的に蒸気滅菌することができる。

特開２０１７－２０９１８８号公報

上記従来の蒸気滅菌器では、缶体2に貯留する水の量を設定するために水位電極14が用いられている。水位電極14は、缶体2の底面に突設してあり、下から約３分の２の領域が絶縁材料で覆われており、その上方に水との接触で通電する電極が配置されている。缶体2の内部の水位が上昇し、水位電極14の絶縁部分を超えることで電気信号が発生し、所定水位となったことを把握するものである。

ただし、水位電極14に沿って水位が上昇するとき、水位電極14の表面が乾いている場合と湿っている場合とでは、水の表面張力が異なる状態に作用する。例えば、水位電極14の表面が乾いているとき、表面と水との間で作用する表面張力により、水位電極14と水面との接触位置は実際の水面の高さよりも低くなる。このため、缶体に供給する水量が多くなり、被滅菌物の乾燥不良が発生する。

一方、水位電極14の表面が湿っている場合には、表面に対する水の濡れ性によって、水位電極14と水面との接触位置は実際の水面の高さよりも僅かに高くなる。ただし、水面が高くなるのは表面近傍に限られるため、この場合、缶体2への供給水量は略正確なものとなる。

このように、従来技術においては、缶体に供給する水の量が必ずしも正確ではなく、蒸気滅菌処理に際して特に乾燥処理の均一性が維持し難いという課題があった。そこで、従来より、安定した蒸気滅菌処理が行える蒸気滅菌器が求められていた。

（特徴構成）
本発明に係る蒸気滅菌器の特徴構成は、
被滅菌物の保持部を内部に有する缶体と、
前記缶体の内部であって前記保持部よりも下方に設けた貯水部と、
前記缶体の内部に水を供給及び排出する給排水機構と、
前記貯水部に設置されたヒータと、
前記貯水部に立設され、前記貯水部の水位を検知する水位検知部と、
前記水位検知部の検知結果に基づき、前記給排水機構と前記ヒータを動作させる制御部と、を備え
前記水位検知部によって検知可能な位置に目標水位が予め設定されており、給水時に前記制御部が、前記目標水位となるまで水を供給した後、前記目標水位よりも下位となるまで水を排出し、再度、前記目標水位となるまで水を供給するように構成された点にある。

（効果）
貯水部への水の供給に際し、水位検知部の側面に沿って水面位置が順次変化する。例えば、前回の使用から所定時間が経過した蒸気滅菌器を使用する場合には、水位検知部の側面が乾いているため、側面において水の表面張力が作用する。そのため、水位検知部と水面との接触位置は貯水部の現実の水面の高さよりも低くなる。つまり、貯水部の水量が所期の量に比べて多くなり、乾燥不良が発生する。

一方、前回の使用からあまり時間が経過していない場合や乾燥処理を実施しない場合には水位検知部の側面が湿っており、水の濡れ性によって、水位検知部と水面との接触位置が現実の水面の高さよりも高くなる。この結果、貯水部の水量が少なくなり、ヒータが過熱するなど乾燥処理が不安定となる。

しかし、本構成であれば、側面の所定高さに設定した目標水位まで水を供給したのち貯水部に貯留された水の一部を一旦抜き、再度、目標水位まで給水する。これにより、水位検知部の側面を湿った状態とし、水位検知部と水面との接触位置近傍の水面形状を一定にすることができる。この結果、供給量が安定し適切な乾燥処理を行うことができる。

（特徴構成）
本発明に係る蒸気滅菌器にあっては、前記水位検知部が、前記貯水部の深さ方向に延出する絶縁体と、前記絶縁体の上端からさらに上方に突出して水との接触により通電する電極と、を備えていると好都合である。

（効果）
本構成であれば、絶縁体と電極との寸法を適宜設定することで目標水位の設定が容易となる。また、絶縁体の側面と電極の側面とが明瞭に区別されるから、目標水位における電極の検知がより正確なものとなる。

（特徴構成）
本発明に係る蒸気滅菌器にあっては、水の供給および排出に際し、前記水位検知部による前記目標水位の検出ののち、予め設定した時間に亘り水の排出を行うよう構成することができる。

（効果）
本構成のごとく、検知水面が目標水位となったのち予め設定した時間に亘り水の排出を行うことで、水位検知部と水面との接触位置が目標水位に対して確実に低くなる。よって、次に水を供給する際には、水位検知部に対する水面の接触形状が安定した状態で水面が上昇する。このように給排水機構を動作させることは極めて容易であり、簡便な構成を備えつつ貯水部に対する水の供給量がより正確な蒸気滅菌器を得ることができる。

本実施形態の蒸気滅菌器の外観を示す斜視図 本実施形態の蒸気滅菌器の全体構成を示す説明図 本実施形態における水検知部の構成および使用状況を示す説明図 本実施形態の蒸気滅菌器の動作要領を示すタイムチャート 本実施形態の蒸気滅菌器の給水処理を示すフローチャート

〔実施形態〕
（概要）
本発明に係る蒸気滅菌器Ｓの実施形態を図１乃至図５に示す。この蒸気滅菌器Ｓは、例えば揺動開閉する扉１を備えた装置本体２の内部に筒状の缶体３を備えており、この缶体３の内部に配置した医療用器具や薬瓶などの被滅菌物を高温蒸気によって滅菌処理するものである。缶体３の内部には、被滅菌物の保持部４として例えば受け皿状の部材を備え、その保持部４よりも下方には水を貯める貯水部５が設けられている。貯水部５は、缶体３の内壁の一部を利用するものである。

貯水部５には缶体３の外部上方に設けた貯水タンク６との間で水の給排が可能であり、貯水部５に貯めた水が滅菌ヒータ７により蒸気化される。缶体３は、その他、缶体３を加熱して内部を乾燥させるよう缶体３の外面に設けた乾燥ヒータ８や、缶体３の圧力を常時検出する圧力スイッチ９などが設けられている。滅菌ヒータ７や乾燥ヒータ８は、各別に設けられた過熱検知用サーミスタ１０と温調用サーミスタ１１を用いて温度管理される。

缶体３の側面には連通管１２が接続され、連通管１２には、エア電磁弁１３およびエアポンプ１４、エアフィルタ１５が接続されている。これらにより、缶体３の内部圧力が調節される。

缶体３の下部には給排水用の給排管１６が接続されている。給排管１６は途中で給水管１６ａと排水管１６ｂとに分岐し、夫々給水電磁弁ＳＶ３および排水電磁弁ＳＶ４を介して貯水タンク６に接続される。特に、排水管１６ｂの端部は貯水タンク６の内部に挿入されサイレンサ１８が取り付けられている。これにより、排水時のノイズを除去することができる。

これらの構成のうち、特に、缶体３に対する水の給排を行うために機能する連通管１２およびエア電磁弁１３、エアポンプ１４、エアフィルタ１５、給排管１６、給水管１６ａ、排水管１６ｂ、給水電磁弁ＳＶ３、排水電磁弁ＳＶ４を総称して給排水機構Ｐと称する。

蒸気滅菌器Ｓは、制御部１９によって、待機状態から、予熱・給水処理、加熱処理、滅菌処理、排蒸処理、及び、乾燥処理を、順次実行する。

（１）予熱・給水処理
図４のタイムチャートに示すように、予熱・給水処理では、缶体３の内部に被滅菌物を収容し、排水電磁弁ＳＶ４を開くと共にエアポンプ１４を所定時間（ここでは３０秒）駆動して排水処理を行う。

続けて、滅菌ヒータ７及び乾燥ヒータ８に通電し、夫々７０℃に設定する。滅菌ヒータ７及び乾燥ヒータ８が７０℃となれば、各ヒータへの通電を停止し、給水電磁弁ＳＶ３を開けて缶体３に給水する。この給水は、水位検知部２０によって所定水位に達するまで行う。

（２）加熱処理
滅菌ヒータ７に通電して貯水部５の水を加熱し蒸気を発生させる。このとき、缶体３の内部の空気が第２配管２１を介して排出される。缶体３の内部温度が９５℃に達したあと、所定時間（例えば３分）が経過するまで滅菌ヒータ７への通電を続ける。

続いて、缶体３の内部温度が１０２℃を超えるか、あるいは、過熱検知用サーミスタ１０での検知温度と温調用サーミスタ１１での検知温度との差が１℃以下となれば、缶体３の内部が蒸気で充満されたとして第２配管２１の排蒸電磁弁ＳＶ１を閉鎖する。

（３）滅菌処理
過熱検知用サーミスタ１０での検出温度に基づき、滅菌温度が維持されるよう滅菌ヒータ７への通電を制御する。これにより、缶体３に収容された被滅菌物が高温蒸気によって滅菌される。

（４）排蒸水処理
まず、第２配管２１に設けられた排蒸電磁弁ＳＶ１を開放する。これにより、缶体３の蒸気は排蒸タンク２２で減圧されたのち貯水タンク６に排出される。その際にノイズが発生するが、貯水タンク６の内部に設けられたサイレンサ１８によって消音される。排蒸処理の開始から所定時間（例えば８０秒）が経過すれば排水処理を開始する。排蒸水処理に際しては、滅菌ヒータ７を１７０℃に維持し、乾燥ヒータ８を１３０℃に維持する。

排蒸電磁弁ＳＶ１に続いて排水電磁弁ＳＶ４を開放する。これにより、缶体３に残存している水を貯水タンク６に排出する。このように、まず排蒸処理で高圧の蒸気を排出したのち排水を行うことで蒸気が結露して被滅菌物を濡らすことがない。

排水電磁弁ＳＶ４の開放から所定時間（例えば１０秒）経過したのち、一旦、排蒸電磁弁ＳＶ１を閉じる。これにより、缶体３の内部の蒸気圧が過度に下がり残留水が排出できなくなることが防止される。排水管１６ｂの先端部分にもサイレンサ１８が設けられており排出時のノイズが除去される。

排蒸電磁弁ＳＶ１の閉じ操作から所定時間（例えば１０秒）が経過したことで缶体３の残留水が全て排出されたものとし、排蒸電磁弁ＳＶ１を開くと共に排水電磁弁ＳＶ４を閉じる。また、このとき排気電磁弁ＳＶ２を開放する。これにより、排蒸タンク２２の蒸気が貯水タンク６に戻される。

その後、排気電磁弁ＳＶ２の開放から所定時間（例えば８０秒）経過後にエアポンプ１４を駆動開始し、一時的に排水電磁弁ＳＶ４を開いて缶体３の内部に残留する水を内圧により排出する。

（５）乾燥処理
排蒸水処理の後、引き続き滅菌ヒータ７と乾燥ヒータ８に通電しながらエアポンプ１４を駆動し、缶体３の内部を乾燥する。

（水位検知部）
図３に本実施形態の蒸気滅菌器Ｓに用いる水位検知部２０を示す。この水位検知部２０は、電極Ｆと絶縁体Ｚとの二つの部材によって構成されている。そのうちの電極Ｆは棒状の部材であり、絶縁体Ｚの内部に挿入される。電極Ｆは棒状の本体部Ｆ１とその頂部に設けたフランジ部Ｆ２とを備えている。本体部Ｆ１の下部には自身を缶体３に固定する際に用いる雄ねじ部Ｆ３が形成されている。水位検知部２０は、例えば、ステンレス鋼材で形成される。

絶縁体Ｚは、筒状の部材であり、電極Ｆの本体部Ｆ１に外挿配置される。絶縁体Ｚの頂部には電極Ｆのフランジ部Ｆ２が当接する。絶縁体Ｚの外径寸法はフランジ部Ｆ２の外径寸法よりもやや小さく形成してある。絶縁体Ｚは、例えばシリコンゴム等により形成される。

このように絶縁体Ｚと電極Ｆとで水位検知部２０を構成する場合、例えば両者の寸法を適宜設定することで両者の境界部を目標水位ｈｔとして設定することが容易となる。また、絶縁体Ｚの側面と電極Ｆの側面とが明瞭に区別されるから、目標水位ｈｔにおける電極Ｆの検知がより正確なものとなる。

この水検知部は貯水部５の底面に立設してある。給水時には、表面張力の影響を受けた状態で水面と水位検知部２０との境界の水位ｈが水位検知部２０の側面に沿って上昇する。この水位ｈは、図３（ａ）や図３（ｃ）に示したように水面の水平部分ではなく、表面張力の影響で水面がカーブし、絶縁体Ｚの表面と接する位置の水位である。この水位ｈがフランジ部Ｆ２に達した状態で水位検知部２０が通電する（図３（ｂ），図３（ｄ））。これにより制御部１９は給水を停止する。ただし、絶縁体Ｚの側面に水が接触する際の水面形状は、絶縁体Ｚの濡れ性に応じて変化する。

図３（ａ）は、水位検知部２０（絶縁体Ｚ）の側面が乾燥している状態である。蒸気滅菌器Ｓの前回の使用から時間が空いた時や、前回の使用後に缶体３の乾燥を確実に行ったような場合である。この場合、水面張力が作用するため絶縁体Ｚと水面との接触位置の水位ｈは実際の水面の水位Ｈよりも低くなる。つまり、図３（ｂ）に示すように、水位ｈが目標水位ｈｔと同じ高さまで上昇した状態では実際の水位Ｈは更に高い位置となり、貯水部５の水量が所期の量に比べて多くなる。このため、予め設定された乾燥処理によっては蒸気が完全に除去されず乾燥不良が発生する。

一方、前回の使用からあまり時間が経過していない場合や乾燥処理を実施しない場合には水位検知部２０の側面が湿った状態にある。図３（ｃ）に示すように、この場合には絶縁体Ｚの濡れた表面における表面張力の影響で、水位検知部２０と水面との接触位置の水位ｈが現実の水面の水位Ｈよりも僅かに高くなる。しかし、この場合には、水位検知部２０の表面での水位ｈと現実の水位Ｈとの関係を把握しておけば、水位検知部２０の検知結果に応じて、現実の水位Ｈを正確に演算することができる。

蒸気滅菌器Ｓの使用態様については、水位検知部２０の側面が濡れている場合と乾燥している場合との二つがある。本実施形態では、常に濡れた状態にするよう装置の使用要領を決めている。つまり、両状態のうち、仮に乾燥状態に設定することとすれば、水位検知部２０の乾燥が常に必要となり、当該乾燥に係る手間が発生し時間がかかる。しかし、濡れた状態を選択することで、水位検知部２０の電極Ｆが水と接触するまで水位を上げればよく、当該操作は極めて簡便である。本発明では、給水量の確定に際して常に図３（ｄ）の状態となるように制御することで給水量を安定させることができる。この結果、後の乾燥処理においては予め設定された処理を行うことで未乾燥状態や缶体３の内部の過熱等が防止され、最適な乾燥処理を行うことができる。

この様な水面の移動制御を行うためには、上記の水位検知部２０を用いるものの他に、所謂水位電極や、水位検知電極、電極棒、電極式レベルスイッチなどと呼ばれるものであって側面に沿って水面が上下する方式のセンサであれば利用可能である。

（給水処理の作業フロー）
図５には、上記水位検知部２０を用いた給水処理のフローチャートを示す。給水処理が開始されると、水位検知部２０の回路がＯＮになっているかどうかを確認する（♯１）。当初に水位検知部２０の状態を確認するのは、以前の蒸気滅菌処理による何らかの不具合の存在を確認するためである。例えば、乾燥処理が行われず水が残っている場合や、貯水タンク６からではなく使用者が缶体３に対して直に水を投入した場合など、例外的に水が残っている場合がある。もし既にＯＮになっているときは貯水部５の一時排水を開始する(♯７)。尚、この一時排水の処理は後述の給水量を確定する際の処理と同じ内容である。

一方、水位検知部２０の回路がＯＮになっていない場合には、貯水部５への給水を開始する(♯２)。この給水処理は長くても１０分間以内に終了するものであり、制御部１９は給水開始からの時間をカウントする。仮に水位検知部２０がＯＮにならないまま１０分が経過すれば、例えば何かのエラーが発生したとして給水を停止する(♯３,♯１２)。給水を停止した際は給水タイムアウトエラーと判断して（♯１３）排水動作を行う（♯１４）。このとき、使用者に対しては、例えば音や液晶表示等によりエラー状態にあることが報知される。使用者は缶体３の状況を確認するなどエラー解除作業を行う。

処理ステップ(♯３)において１０分が経過していない場合には、水位検知部２０がＯＮとなったか否かを確認する(♯４)。仮に水位検知部２０がＯＮとなれば給水を停止する(♯５)。ここで、既に一時排水を実施したかを確認し（♯６）、既に一時排水を行っている場合には給水処理を終了する（ＥＮＤ）。

処理ステップ(♯４)において水位検知部２０がＯＮになっていなければ、給水開始から９０秒が経過したか否かを確認し（♯１５）、９０秒が経過していない場合には給水処理を続ける。一方、９０秒が既に経過している場合には、缶体３の扉１が開いていないかどうかを確認する（♯１６）。もし扉１が開いていなければ給水処理を続行し、扉１が開いている場合には、給水の漏れを防止するために扉１を閉じ操作したのち（♯１７）給水処理を続ける。

給水を停止した(♯５)のち、一時排水が未実施（♯６）の場合には一時排水を開始する（♯７）。この排水処理は、貯水部５への水の供給量を安定化させるために、目標水位ｈｔとなるまで水を供給した後、目標水位ｈｔを一旦下げるべく水を排出する工程に該当する。一時排水は、エアポンプ１４を稼働し、缶体３の内部の圧力を増加させて貯水部５の水を押し出す。尚、一時排水操作は、エアポンプ１４を用いる他に、真空ポンプを用いたり、単に排水電磁弁ＳＶ４を開放して排水することもできる。

その後、水位検知部２０がＯＦＦになれば（♯８）一時排水を３０秒間行う（♯１１）。例えば、水位検知部２０がＯＦＦとなったのち直ちに給水を行うなど水の完全排出を行わない場合、水面に生じた波打ちのために水位ｈが不安定となり得る。そこで、３０秒間の排水を行うことで貯水部５の水を完全に抜き取ることが出来、再度給水を行った際には給水量が確実に一定となる。

ただし、３０秒間の排水処理を厳守する必要はなく、例えば、水位検知部２０がＯＦＦ状態となったのち直ちに給水を行ってもよいし、水位検知部２０が確実にＯＦＦ状態となる排水時間として例えば１０秒間を設定しても良い。また、水位検知部２０がＯＦＦ状態となったことを確実に検知するために、水位検知部２０のＯＦＦ状態が数秒間維持されたことを待ってＯＦＦ判定するものであっても良い。

一方、水位検知部２０が未だＯＦＦになっていなければ（♯８）排水開始から３０秒経過するまで排水処理を続ける（♯９）。もし一時排水開始から３０秒が経過しても水位検知部２０がＯＦＦ状態にならなければ水位検知部２０にエラーが発生したとして給水処理を停止する（♯９,♯１０）。

処理ステップ(♯１１)において３０秒間の排水処理が終了し、貯水部５の水が全て排水されると、給水開始ステップ(♯２)に戻り、貯水部５に再度給水して貯水部５の水位を目標水位ｈｔまで上昇させる。これにより図３（ｄ）の状態となる。

このように、本実施形態の蒸気滅菌器Ｓでは、水位ｈが目標水位ｈｔ（水位検知部２０がＯＮ状態）となるまで水を供給した後、一時排水により水位ｈを目標水位ｈｔよりも一旦下げ、再度、目標水位ｈｔとなるまで水を供給する。再度給水を行う際には、水位検知部２０の表面が常に湿った状態となり、水の表面張力の影響が少ない図３（ｃ）（ｄ）の状態にすることができる。この結果、後の乾燥処理において予め設定された制御を行うことで、乾燥不良等が生じない確実な乾燥処理を行うことができる。

本実施形態の蒸気滅菌器Ｓであれば、給水処理に際して適切な量の水を貯水部５に供給することができ、特に滅菌処理後の被滅菌物が未乾燥状態となることがなく、蒸気滅菌処理を確実に行うことができる。

本発明に係る蒸気滅菌器は、水位を測定する検知部として、側面に沿って水面が上下する方式のセンサを用いたものに広く適用することができる。

３ 缶体
４ 保持部
５ 貯水部
７ ヒータ
１９ 制御部
２０ 水位検知部
Ｆ 電極
Ｐ 給排水機構
Ｓ 蒸気滅菌器
Ｚ 絶縁体

Claims (3)

1. 被滅菌物の保持部を内部に有する缶体と、
   前記缶体の内部であって前記保持部よりも下方に設けた貯水部と、
   前記缶体の内部に水を供給及び排出する給排水機構と、
   前記貯水部に設置されたヒータと、
   前記貯水部に立設され、前記貯水部の水位を検知する水位検知部と、
   前記水位検知部の検知結果に基づき、前記給排水機構と前記ヒータを動作させる制御部と、を備え
   前記水位検知部によって検知可能な位置に目標水位が予め設定されており、給水時に前記制御部が、前記目標水位となるまで水を供給した後、前記目標水位よりも下位となるまで水を排出し、再度、前記目標水位となるまで水を供給するように構成してある蒸気滅菌器。
2. 前記水位検知部が、前記貯水部の深さ方向に延出する絶縁体と、前記絶縁体の上端からさらに上方に突出して水との接触により通電する電極と、を備えている請求項１に記載の蒸気滅菌器。
3. 水の供給および排出に際し、前記水位検知部による前記目標水位の検出ののち、予め設定した時間に亘り水の排出を行うように構成されている請求項１または２に記載の蒸気滅菌器。

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