JP2619319B2 - 過酢酸−過酸化水素溶液のためのセンサー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 医科および歯科用途に特に使用される高価な装置が再
使用の前に洗浄および殺菌により再循環される必要があ
ることは一般に受入れられてきている。そのような目的
のための装置の多くは実際に無菌であることを確実にす
るために非常に特殊な操作を必要とする。上記のような
殺菌を行うために加熱手段を使用することはしばしば実
用的でなく、それ故に、種々の化学的殺菌剤が用途を見
出した。殺菌に利用されるであろう物質に、それらが殺
菌のために実際に使用される前に適当に混合されるのを
保証する高度の信頼性が存在することは極めて重要であ
る。使用すべき活性材料の濃厚物を用いて通常開始し、
そして実際の殺菌のために望ましい程度までそれらを水
で希釈する。活性材料は正確に希釈されることが重要で
ある。

過酢酸−過酸化水素型の殺菌剤が古くから公知であっ
た。殺菌剤は酢酸と過酸化水素とを混合して、過酢酸、
酢酸および過酸化水素の平衡化溶液を得ることにより製
造される。適度に混合および希釈された場合、これらの
溶液は細菌だけでなく、種々のその他の微生物の撲滅に
大きな有用性を示した。殺菌のための過酢酸−過酸化水
素溶液を広範囲に取り扱っている非常に多くの文献およ
び特許資料が存在する。ボーイング社に対する米国特許
第4051058号および同第4051059号が挙げられるが、これ
に限定されない。微生物への過酸化物および過酸化水素
の使用の分野へのその他の背景のために、Daniel Swern
によるテキスト「有機過酸化物」およびM.G.C.Boldry
「過酸化水素及び過酢酸の殺微生物性、殺菌性および殺
胞子性」J.App.Bacteriology 54,417−423にもまた注意
が向けられる。

透析装置を洗浄および殺菌してそれらの再使用を可能
にする機械がUS4517081号に記載されている。この機械
は、予め決められた順序で、透析装置の各区画を介して
一連の洗浄液、殺菌液およびすすぎ液を通す手段を包含
する。貯蔵溶液の予め決められた希釈は、機械内の液体
タンク中に制御された量の貯蔵溶液と水を導入するため
のマイクロプロセッサー制御マニホールドと連結してい
る前記液体タンク中で行われる。上記発明の市販の態様
は洗浄と殺菌の両方の機能のために異なる濃度の過酢酸
−過酸化水素溶液を利用している。

過酢酸−過酸化水素溶液は本来不安定であり、そのた
めに、エージングとともに活性過酸化物成分の濃度にお
ける変化に晒される。非常に濃厚な溶液はより安定であ
る。慣用の市販されている高濃度の過酢酸−過酸化水素
溶液は該溶液がUS4517081号に記載されているような機
械において貯蔵溶液として好都合に処理され得る前に手
動で希釈されなければならない。予備希釈はその希釈に
おいて、そしてそのために透析装置を洗浄および殺菌す
るために使用される過酢酸と過酸化水素との希釈濃厚物
内で最終濃度および均一さにおいて人的過誤の可能性を
導く。希釈された物質があまりに希薄である場合、残留
生存細菌の重大な危険性が残る。あまりにも濃厚なもの
は殺菌剤を除去するのに不十分なすすぎを生じ得、そし
て殺菌される材料を損傷しもする。

伝導率測定は溶媒中の溶質濃度の測定や液体濃度の変
化により示されるその他のパラメーターの測定のために
広く使用されてきた。例えば、血液の伝導率測定はUS39
85123、US4572206、US4380237およびBourdillon等,Med.
＆ Biol.Eng.＆ Comput.17,323−329（1979）に記載さ
れるように心臓拍出量をモニターするために使用されて
きた。

また、水溶液中の溶質の濃度をモニターするための伝
導率測定はよく知られている。これまで、そのような測
定が過酸化物／過酢酸溶液濃度をモニターするために使
用されていないことは確かである。

発明の要約 過酸−過酸化物の貯蔵溶液の希釈における過誤の可能
性の故に、最終溶液が透析装置または洗浄機械を損傷す
る危険性がある程に貯蔵溶液が非常に強力でなく、最終
溶液がそれらの洗浄および殺菌作用を失う程に弱くもな
いように、貯蔵溶液をモニターする必要性が存在する。
本発明はこれらの目的を達成し、そして全体の洗浄およ
び殺菌システムにおける実際の利用に先立って、濃厚物
と精製水との適当な混合が起こることを確実にするため
の特別な電極および電子系を提供する。

本発明はまた、種々の付随する装備の実際の殺菌の予
備段階として濃厚物と水との配合のモニターのための全
体のシステムに関する。より詳細に、それは、過酸化水
素含有溶液および過酢酸−過酸化水素型の殺菌剤に極め
て適していると見出された特定の電極と組み合わせて使
用される。

それ故に、本発明の一つの面として、洗浄剤および殺
菌剤として次に使用するために希釈タンク中で過酢酸と
過酸化水素との貯蔵溶液を自動的に希釈する装置であっ
て、貯蔵溶液の濃度依存パラメーターの値を決定し、そ
して該値が予め決められた範囲外であるならば警告する
ための濃度検知および警告手段を前記装置が備えている
改良点を含む前記装置が開示されている。

本発明の別の面において、間隔を置いて配置されたチ
タン電極の対、該電極が溶液と接触している場合に前記
電極に連結している抵抗率測定手段、該測定手段は溶液
の抵抗率を示す出力を提示し、前記抵抗率表示出力を予
め決められた範囲の受容し得る出力と比較し、そして前
記抵抗率表示出力が受容し得る出力の前記範囲外である
場合に警告信号を発するための比較手段からなる過酢酸
−過酸化水素溶液の抵抗率を測定するためのセンサーが
提供される。

図面の簡単な説明 図１は本発明のセンサーを装備する透析膜洗浄および
殺菌装置の模式的な図面である。

図２は抵抗率測定回路の好ましい態様の模式的な図面
である。

図３は本発明において有用な安定剤なしでの溶液の抵
抗を溶液中の過酸化水素の百分率の関数として示すグラ
フである。

図４は温度の関数として21％希釈物の６種の異なる溶
液の抵抗率の変化のプロットである。

好ましい態様の説明 図１には、貯蔵溶液を洗浄および殺菌液に自動的に希
釈し、そして物品例えば透析膜またはその他の医科もし
くは歯科用装置を洗浄するためにそれらを循環する装置
において本発明の抵抗率センサーが使用される本発明の
好ましい態様の一部が模式的に示されている。図１にお
ける液体の流れ方向が矢印で示されている。

過酸化水素−過酢酸の貯蔵溶液は導管15により希釈タ
ンク18に連結している容器10中に保持されている。バル
ブ30および導管15が作動して、希釈タンク18への貯蔵溶
液の流れを制御する。

バルブは装置を流れる液体の循環を制御するための予
め決定されたプログラムに従ってバルブを開閉するマイ
クロプロセッサーにより制御される。導管15内でバルブ
30の上流に間隔を置いて配置されたプローブ35はそれを
通過する液体の抵抗率を検知するための抵抗率セルを形
成する。プローブ35は、以下に詳細に記載されるように
マイクロプロセッサーに出力を発する抵抗率測定回路40
に電気的に連結されている。

タンク18にはまた、減圧供給源19、洗浄されるべき物
品と連絡する液体出口20および水入口22が連結されて備
えられている。示されていないが、それぞれの入口およ
び出口の各々にはバルブがまた適当に配置され、そして
マイクロコンピュータにより制御されている。その出力
がまたマイクロコンピュータに供給されるロードセル25
上にタンクを載置する。ロードセル25は希釈タンク18の
液体の容量をモニターでき、その結果、前もってプログ
ラムされた希釈および液体循環がマイクロコンピュータ
により遂行され得る。そのような装置の構築および操作
に関してさらなる詳細のために、US4517081が参照され
る。

抵抗率測定回路は好ましくは定電圧源を利用する。図
２は好ましい回路の要素を表している。定電圧源41は1K
Hz正弦波発振器からホイートストンブリッジ43を介して
二極電極プローブアッセンブリィ42に印加する。二極プ
ローブアッセンブリィ42は図２の２つの電極35からなる
ことが適当である。ホイートストンブリッジの出力は、
10の利得が与えられ、そしてブリッジ回路において検知
された電流をプローブアッセンブリィにかかる抵抗に比
例した電圧に変換する差動増幅器44に供給される。増幅
された信号は帯域フィルター45、望ましくは1000Hzの中
心周波数および500と1500Hzの3dbポイントを有する２ポ
ールフィルターを介する供給により調整される。調整さ
れた信号は次に整流器46に送られる。整流器46は２の電
圧利得および補償されるその利得温度を有する全波整流
回路であることが適している。整流された信号は次に２
の増加を有し、そしてオフセット調節の能力を有する非
反転増幅器47に供給される。次に、信号はアナログ−デ
ジタル変換器48を通って、８ビットデジタル変換信号を
提示する。変換された信号は最終的にマイクロコンピュ
ータ９に送られ、そこで貯蔵溶液のための受容し得る信
号値の予めプログラムされた範囲と比較される。測定さ
れた信号が予めプログラムされた範囲内であるならば、
装置は通常に作動し続けるけであろう。受容し得る範囲
外であるならば、装置エラーが表示され、そして警告信
号が発せられる。警告信号は聴覚または視覚に訴える警
告50を誘引し、そしてまたバルブ30の自動閉鎖を誘引し
て洗浄装置内への貯蔵溶液の流入を停止させる。

過酸化物／過酸系の抵抗率センサーを開発する試みに
おいて、電極金属例えばステンレス鋼およびその他の金
属、そして実際に慣用の白金または白金黒電極さえもこ
の溶液により急速に腐蝕され、そのために不適当である
ことがわかった。腐蝕の徴候はおよそ数分で現れた。し
かしながら、予期しなかったことに、チタン金属電極が
十分に不活性であり、比較的濃厚な過酸化物／過酸溶液
中でのそれらの使用が可能であることが見出された。チ
タン電極は数週間の浸漬後に腐蝕の徴候を示していなか
った。

電極は末端形状が半球である丸型の外形を有するチタ
ンであることが好ましい。電極は通常、直径が0.25″、
そして中央間の間隔が約1.0″であってよい。

当該溶液の抵抗は約18−25℃の通常の室温を包含する
相当に広い温度範囲にわたり割合に一定である。結果的
に通常の温度変化に対してほとんどまたは全く腐蝕され
得ない。

使用される特定の過酢酸−過酸化水素混合物に対して
検定試験を試み、マイクロコンピュータにおいて警告レ
ベルを設定するために使用されるであろう濃度限界のた
めの曲線を確立することが推奨される。

操作の際に、市販の過酢酸−過酸化水素濃厚物〔例え
ばミネソタ州ミネアポリスのミンテック社から入手でき
る登録商標レナリン（Renalin ）であってよい〕が容
器10において貯蔵溶液まで予備希釈される。レナリンは
H₂O₂約23％、過酢酸５％および酢酸収支H₂O9％の濃厚物
である名目上の組成を有する。希釈タンク18はロードセ
ル25で風袋が計られる。次いでバルブ30が開かれ、減圧
供給源19により貯蔵溶液を希釈タンク中に引き込ませ
る。貯蔵溶液流が電極35を通過するとき、該溶液の抵抗
がコンピュータにより調べられ、それが受容し得る値の
予めプログラムされた範囲内であることを確認する。受
容し得る範囲内であるならば、予め決められた量がロー
ドセルにより指示されるように流され、その時点でバル
ブ30が閉鎖されるまで、貯蔵溶液の希釈タンク内への流
入が続けられる。水は水入口22によりタンク18に添加さ
れ、貯蔵溶液を該溶液が最初の洗浄か、または細菌除去
操作に使用されるかに応じてそれぞれ1.7％または３％
の過酸化水素濃度まで希釈する。

実質的な偏差が受容し得るものとして検定された出力
を越える抵抗率の出力に遭遇したならば、測定回路はマ
イクロコンピュータを希釈系列を迅速に中断するように
作動し、バルブ30を閉じ、そしてエラー状態を操作者に
喚起する警告50を発する。次いで、貯蔵溶液は交換され
得、希釈タンクが洗い流され、そして希釈操作が再び開
始される。

本発明は以下の非限定的な実施例により説明され得
る。

実施例 以下の実施例において、上記のような透析膜再使用装
置の洗浄および殺菌における使用に適当な貯蔵溶液は濃
厚物、例えばレナリンを実施例において高度精製水でそ
れらの濃厚物強度21％まで希釈することにより調製され
た（２リットルの濃厚物は9.46リットル（2.5ガロン）
まで希釈される）。抵抗測定は貯蔵溶液に対してなされ
た。

実施例Ｉ 貯蔵溶液が上記のように濃厚物から調製され、抵抗は
本発明のセンサーで測定された。図３は初期の過酸化物
濃度の関数としての測定された抵抗のプロットである。
実質的に直線の関係は、過酢酸と過酸化物濃度の混合物
が複合溶液中で抵抗率を成功裏にモニターされ得ること
を示す。

実施例II 温度およびエイジング依存性 過酸化水素−過酢酸貯蔵溶液が本実施例において使用
された。貯蔵溶液は以下の成分に対して調製された： レナリンを濃厚物21％まで希釈して貯蔵溶液とした。
これらは新たに調製されたとき、および数日間放置した
後に試験され、そしてＥフレッシュおよびＥエイジング
と表記した。

以下の組成を有するその他の配合物が製造され、そし
て試験された： A.30％H₂O₂,12.85％HOAc,約５％の過酢酸濃度が得られ
る。

B.27％H₂O₂,12.85％HOAc,約５％の過酢酸濃度が得られ
る。

C.24％H₂O₂,12.85％HOAc,約４％の過酢酸濃度が得られ
る。

上記のように調製された貯蔵溶液の抵抗が測定され、
そして上記のようなチタン電極を有する抵抗率セルを用
いてフレッシュ貯蔵溶液およびエイジングされた貯蔵溶
液の両方について温度の関数としてプロットされた。図
４に見られ得るように、測定されたような抵抗率のプロ
ットは実質的に平坦であり、約15℃ないし26.6℃の室温
範囲にわたり温度依存性が事実上ないことを示す。上側
の曲線は出発点としてのレナリン濃厚物に対してであ
り、そして下側の曲線は配合物Ａ、ＢおよびＣに対して
である。

本発明は好ましい実施態様に関して上記されてきたけ
れども、本発明がそのように限定されないことは容易に
明白であろう。例えば、センサーは歯科用または外科用
装置等を洗浄および殺菌するための機械に極めて有用に
使用され得る。当業者内でのこれらの、およびその他の
変形は、以下の請求の範囲の用語およびそれらの合法的
な同等物によってのみ限定される本発明の範囲内と考え
られるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファンク，ロジャー エル. アメリカ合衆国 ミネソタ 55011 セ ダー 205ス アベニュー エヌ．ダブ リュ．1525 (72)発明者 ラインハルト，ゲラルド ジェイ. アメリカ合衆国 ミネソタ 55330 エ ルク リバー パーキングトン サーク ル 9154 (72)発明者 ターフェ，バーノン エス. アメリカ合衆国 ミネソタ 55427 ニ ュー ホープ ヒルズボロ アベニュー ノース 3240 (56)参考文献 特開 平３−123531（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−30770（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−8040（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−112561（ＪＰ，Ａ) 米国特許4142539（ＵＳ，Ａ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】洗浄剤および殺菌剤として次に使用するた
   めに過酢酸と過酸化水素との貯蔵溶液を自動的に希釈す
   る装置において、貯蔵溶液の過酸化物濃度依存パラメー
   ターの抵抗の測定値を決定し、そして該値が予め決めら
   れた受容し得る範囲外であるならば警告信号を発するた
   めの、貯蔵溶液を洗浄剤および殺菌剤として使用する前
   に貯蔵溶液と接触する濃度検知手段を備えていることを
   特徴とする前記装置。
2. 【請求項２】前記濃度検知手段が、貯蔵溶液と接触し、
   そして３センチメートル未満の間隔を置いて互いに配置
   された１対のチタン電極を有する抵抗率測定セルを包含
   する請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】前記濃度検知手段が、 貯蔵溶液と接触し、そして１対の電極を有する抵抗率測
   定セル、 前記電極と通じ、そして溶液の抵抗率を示す前記値を出
   力として提示するための抵抗率測定手段、及び 前記抵抗率表示出力を前記予め決められた受容し得る範
   囲と比較し、そして前記抵抗率表示出力が前記受容し得
   る範囲外である場合に前記警告信号を発するための比較
   手段 を有する請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】前記抵抗率測定手段が、差動増幅器を介し
   て逐次的に供給される信号を提示するブリッジ回路を介
   して前記電極に定電圧を印加する定電圧源、帯域フィル
   ター、整流器、非反転増幅器および前記溶液の抵抗率を
   示すデジタル信号を得るためのアナログからデジタルへ
   の変換器からなる請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】前記デジタル信号が前記抵抗率表示出力で
   あり、そして前記比較手段が前記受容し得る出力信号の
   予め決められた範囲を予めプログラムしたマイクロコン
   ピュータからなる請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】前記警告信号が発せられたとき、装置の作
   動を中断するための、前記警告手段に応答する作動休止
   手段をさらに有する請求項１記載の装置。
7. 【請求項７】希釈の前に前記貯蔵溶液を保持するための
   貯蔵溶液タンク、前記希釈が行われる希釈タンクおよび
   上記タンク間の導管を有し、作動休止手段は、前記警告
   信号に応答して閉鎖するように制御されている前記導管
   内のバルブからなる請求項６記載の装置。