JP3450327B2 - 滅菌剤混合物及び滅菌法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般に滅菌の分野に、そして更に詳しくは
エチレンオキシドの使用を基にした滅菌に関する。

滅菌されるべき物品への沸騰水又はスチームの適用に
よる滅菌は長年の間実施されてきた。更に最近では、あ
る種の分野において、例えば医学においてそして宇宙探
検において、これらの分野において使用されるある種の
物品が、スチーム滅菌に伴う温度又は湿気に耐えること
ができないという理由から、異なる滅菌剤を用いる必要
性が生じてきた。

広く使用されるようになってきた一つの滅菌剤はエチ
レンオキシドである。何故ならば、それは効果的な滅菌
剤であるばかりでなく、またその残留物は滅菌された物
品から比較的急速に揮発するからである。エチレンオキ
シドは滅菌を実施するために単独で使用しても良いが、
エチレンオキシドは非常に可燃性であるのでこれは一般
には行われない。その代わりに、エチレンオキシド滅菌
剤は、一般に、難燃剤との混合物として使用される。し
かしながら、難燃剤はエチレンオキシドの特性を補足す
るものでなければならない。さもなければエチレンオキ
シドの有益な効果は失われるであろう。過去20年間にわ
たって、滅菌剤混合物におけるエチレンオキシドと一緒
の使用のために選択された難燃剤は、この産業において
CFC−12として知られているジクロロジフルオロメタン
であった。最も普通に使用される滅菌剤混合物は、27.3
モル％（12重量％）のエチレンオキシド及び72.7モル％
（88重量％）のCFC−12から成る。この混合物は、この
産業において一般に12−88と呼ばれている。

最近、CFC−12の使用において問題が生じてきた。何
故ならば、それは、高層大気中のオゾン層に顕著な被害
を引き起こすと信じられるクロロフルオロカーボンの一
つであるからである。従って、CFC−12の使用の全世界
での削減及び排除が今や行われている。これは、滅菌剤
としてのエチレンオキシドの使用に関する問題を作り出
した。

代わりの難燃剤が提案されたが、混合物が可燃性にな
る前に、より少しのエチレンオキシドしかこれらの代替
品と混合することができないという点でそれらはCFC−1
2ほど効果的ではない。例えば、混合物が可燃性になる
前に1,1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロエタン（HCFC
−123）又は１−クロロ−1,2,2,2−テトラフルオロエタ
ン（HCFC−124）のどちらかと混合することができるエ
チレンオキシドの最大量は23モル％である。ペンタフル
オロエタン（HFC−125）に関しては、混合物が可燃性に
なる前にHFC−125に添加することができるエチレンオキ
シドの最大量は19モル％であり、そして1,2,2,2−テト
ラフルオロエタン（HFC−134a）に関しては、エチレン
オキシドの最大量は12モル％である。

更に、HCFC−123及びHCFC−124は共に塩素を含みそし
てそれ故地球の大気に悪い影響を及ぼす可能性がある。

上で述べたように、エチレンオキシドは単独で滅菌剤
として使用することができる。しかしながら、このよう
な使用の爆発の危険は、経験を積んだそして慣れた取扱
者が常時いる場所での比較的数少ない用途のためにだけ
それを受け入れられるようにする。

エチレンオキシドとの使用のために知られている一つ
の難燃剤は二酸化炭素である。しかしながら、二酸化炭
素の特徴のために、不燃性のエチレンオキシド−二酸化
炭素混合物は、12−88がそうであるように、単位容積あ
たり40％未満のエチレンオキシドしか含まない。かくし
て、滅菌は、より高い圧力で又はより長い接触時間の間
実施されなければならない。更にまた、エチレンオキシ
ドと二酸化炭素の蒸気圧における大きな差は、貯蔵タン
ク又はシリンダーからの取り出しに際して混合物を分離
せしめ、滅菌しないであろう、二酸化炭素に富んだ、又
は爆発性である、エチレンオキシドに富んだ滅菌剤混合
物の移送の危険を生み出す。

既知の滅菌剤の欠陥を克服する、エチレンオキシドを
用いる改良された滅菌剤混合物を提供すること、及び既
知の滅菌法の欠陥を克服する、エチレンオキシドを用い
る滅菌剤混合物を使用する改良された滅菌法を提供する
ことが可能であることがここに見い出された。

発明の要約 本発明に従って、15〜30モル％のエチレンオキシド及
び70〜85モル％の1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパ
ン（HFC−236fa）から成る滅菌剤混合物が提供される。

本発明はまた、物品を、15〜30モル％のエチレンオキ
シド及び70〜85モル％の1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ
プロパンから成る効果的な量の滅菌剤混合物と接触させ
ることから成る、物品を滅菌するための方法を提供す
る。

本発明はまた、例えば、滅菌剤混合物として使用する
ことができるエチレンオキシド及びHFC−236faの共沸又
は共沸様組成物に関する。

本発明のガス混合物は、当該技術に知られている一般
に用いられている滅菌装置によって使用することができ
る。

図面の略述 図１は、本発明の方法を用い得る一つの滅菌装置の略
図である。

図２は、本発明の滅菌剤混合物の一つの実施態様に関
する燃焼性試験の図である。

図３は、CFC−12の置換品として一般に受け入れられ
ている化合物と調合されたエチレンオキシド混合物に関
する燃焼性試験の図である。

詳細な説明 本発明は、滅菌剤混合物及び、滅菌剤混合物を使用し
て物品を滅菌する方法である。滅菌剤混合物は、一般
に、ガス又は蒸気として使用される。

本発明の滅菌剤混合物は、15〜30モル％、好ましくは
20〜26モル％のエチレンオキシド及び70〜85モル％、好
ましくは74〜80モル％の1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ
プロパンから成る。エチレンオキシドは活性な滅菌剤と
して作用し、一方ハロゲン化化合物、又は混合物が用い
られる場合には複数のハロゲン化化合物は難燃剤として
作用する。明記された最小未満の難燃剤濃度では、潜在
的に危険な状況を回避するのに十分な難燃性が混合物中
に存在しないであろうし、そして明記された最大よりも
多い難燃剤濃度では、望ましくなく高い温度、圧力及び
／又は接触時間の使用なしでは効果的な滅菌が可能では
ないであろう。

好ましくは、本発明の滅菌剤混合物は、エチレンオキ
シド及びHFC−236faのみから成る。しかしながら、滅菌
剤混合物は、蒸気圧を増し又は滅菌剤混合物のコストを
減らすために更にクロロジフルオロメタンを含んでも良
い。蒸気圧を増加させることは、滅菌剤混合物を時を得
たやり方で滅菌室中に進ませるために、特に滅菌剤容器
温度を21℃（70゜F）又はほぼその温度に維持すること
ができない状況においては、いくつかの滅菌システムに
おいては望ましいであろう。

本発明の滅菌剤混合物中に存在し得るその他の成分
は、滅菌剤混合物を滅菌室中に進ませるために滅菌剤容
器中の圧力を増すためにまた使用し得る不活性窒素ガス
を含む。

本発明の滅菌剤混合物は、非常に多くの物品を滅菌す
るために使用することができる。滅菌し得る医療機器及
び機材の例は、診断用内視鏡；プラスチック製品例えば
注射器、手袋、試験管、保育器及びペースメーカー；ゴ
ム製品例えばチューブ、カテーテル及びシート；機器例
えば針、メス及び酸素試験器；並びにその他の品物例え
ば拡張器、ポンプ、モーター及び眼内レンズを含む。加
えて本発明の滅菌剤混合物は、医療分野以外の品目に燻
蒸剤として使用し得る。これらの品目は、ある種の食料
品例えばスパイス、並びにその他の品物例えば毛皮、寝
具類、紙製品、並びに輸送装置例えば飛行機、列車及び
船の貨物領域を含む。

本発明の滅菌剤混合物は、すべての形の生物、特に望
ましくない昆虫、バクテリア、ビールス、かび、菌、及
びその他の微生物に対して効果的である。殺すのが最も
困難な生物の中には、B.Subtilus sbs.niger胞子があ
る。しかしながら、これらの生物でさえ、本発明の滅菌
剤混合物によって効果的に破壊される。

本発明の滅菌剤混合物は、当業者には良く知られた任
意の効果的な混合技術を使用して作ることができる。例
えば、混合物の各々の化合物をマニホールドを通して滅
菌剤容器中に自重により落下させて注ぎ、そして容器を
回転させて化合物を混合して均一な混合物とする。別法
として、化合物を混合タンク中にポンプで入れ、完全に
均一な混合物が生成されるまでタンク中を再循環させ、
そして次に混合タンクから滅菌剤容器中にポンプ輸送し
ても良い。

本発明の滅菌剤混合物は、適切なデザインの任意のガ
ス貯蔵容器例えば米国運輸省（DOT）明細4BA 240、4BA
300、4BW 240又はその他のDOT明細の適切な作動圧力の
シリンダー又はトレーラー中に充填されうる。滅菌剤混
合物はまた、機械工学のアメリカ協会（ASME）貯蔵容器
中に貯蔵できる。

ガス貯蔵シリンダーは、一般的に21℃で薬207〜345kP
a（70゜Fで平方インチあたり30〜50ポンド絶対圧（psi
a））の範囲内の圧力で滅菌剤混合物を保持しながら使
用場所に移送され、そして一連の弁、制御弁、蒸発器及
び適切な導管を経て滅菌装置に接続されて滅菌が行われ
る。

ここで本発明を添付する図面を参照して更に説明する
が、本発明はそれらに限定されるものではない。

さて図１を参照して説明すると、滅菌されるべき一ま
たは複数の品物をドア２を通して滅菌室１内に置く。図
１中に図示されたような滅菌装置は、卓上モデルから部
屋置きサイズのモデルそして更に大きいものまでの範囲
のものであっても良い。品物が滅菌室１内に置かれそし
てドア２が閉じられた後で、室を一般に54℃〜60℃（13
0゜F〜140゜F）の範囲内の温度に加熱する。一般に、温
度が高ければ高いほど、必要とされる暴露時間はそれだ
け短い。室が所定の温度まで上げられた後で、真空ポン
プ９によってベント８を通って空気をポンプ排出するこ
とによって室の内側を部分的な真空に引く。空気の除去
は、滅菌剤混合物の希釈を防止すること及び暴露圧力を
減らすことの両方に役立つ。いくつかの物品は突然の圧
力変化によって損傷をうけることがあり得るので、適切
な真空を作り出すのには一般的に滅菌されるべき物品の
如何によって約５〜45分かかる。湿った微生物は滅菌剤
の反応に一層感じやすいので、水蒸気が用いられる。図
１においては、蒸気源10からの水蒸気は、導管11を経て
室１中に注入される。水蒸気は、30〜80％の範囲内の室
内の相対湿度を作り出すために使用される。

滅菌剤混合物は、貯蔵源例えばシリンダー３から導管
４及びフィルター５を通って気化器６に移動され、そし
てそこでそれは蒸気に転換される。気化器６から、滅菌
剤混合物は導管７を通って滅菌のための滅菌室１中に移
動される。室１内で滅菌が行われる圧力は、約48〜228k
Pa（７〜33psia）で良い。滅菌時間は変わるであろうし
そして温度、圧力、湿度レベル、用いられる特定の滅菌
剤混合物、及び滅菌される物質等の多数の要因の如何に
よる。例えば、ある種の多孔性物品は、ポリエチレンバ
ッグ中にシールされた物品よりも短い暴露時間を要す
る。更にまた、ある種のバクテリアは殊に抵抗性がある
ので、破壊するのにより長くかかる。

所要の暴露時間に続き、滅菌剤混合物は、入り口12を
経て空気、窒素、蒸気又は二酸化炭素をフラッシュさせ
そして引き続いてポンプ９によって導管８を経て排気す
ることによって滅菌室から排気される。次に、滅菌され
た物質はドア２を通して室１から取り出されそして、必
要な場合には、使用される前に、残留滅菌剤の除去のた
めに通気される。滅菌手順全体は、制御パネル13によっ
て監視されそして制御される。

本発明はまた、特定の温度又は圧力で共沸又は共沸様
組成物を形成するのに有効な量のエチレンオキシド及び
HFC−236faの共沸又は共沸様組成物の発見に関する。こ
れらの組成物は滅菌剤として使用することができる。

組成物の50重量％が例えば蒸発又は沸騰によって除去
された後で、元の組成物と元の組成物の50重量％が除去
された後の残りの組成物との間の蒸気圧における差が絶
対単位で測定した時に10％未満である場合には、組成物
は共沸又は共沸様であることが、当該技術において認め
られている。絶対単位とは、圧力の測定値そして、例え
ば、psia、大気圧、bar、torr、平方cmあたりのdyne、
水銀のmm、水のインチ及び当該技術において良く知られ
たその他の等価な術語を意味する。

それ故、本発明中に含まれるのは、元の組成物の50重
量％が蒸発又は沸騰して残りの組成物を生成させた後
で、元の組成物と残りの組成物との間の蒸気圧における
差が10％以下であるような、有効な量のエチレンオキシ
ド及びHFC−236faの組成物である。

本発明の実質的に一定に沸騰する共沸又は共沸様組成
物は、以下のものを含む（25℃で）:6〜65、そして好ま
しくは22〜46モル％のエチレンオキシド及び35〜94、そ
して好ましくは54〜78モル％のHFC−236fa。

本発明の目的のためには、“有効な量”とは、合体さ
せた時に、共沸又は共沸様組成物の生成をもたらす、本
発明の組成物の各々の成分の量として定義される。この
定義は、共沸又は共沸様組成物が異なる圧力において、
しかしあり得ることとしては異なる沸点において存在し
続ける限り、組成物に加えられる圧力の如何により変化
する各々の成分の量を含む。

それ故、有効な量は、本明細書中で述べられたような
もの以外の温度又は圧力で共沸又は共沸様組成物を生成
させる本発明の組成物の各々の成分の、モル％で表すこ
とができるような量を含む。

“共沸又は共沸様”組成物とは、単一の物質として挙
動する、２以上の物質の一定に沸騰する又は実質的に一
定に沸騰する液体混合物を意味する。共沸又は共沸様組
成物を特徴付ける１つの方法は、液体の部分的蒸発又は
蒸留によって製造される蒸気が、それからそれが蒸発さ
れ又は蒸留された液体のと実質的に同じ組成を有するこ
と、即ち、混合物が実質的な組成変化なしで蒸留し／還
流することである。共沸又は共沸様として特徴付けられ
る一定に沸騰する又は実質的に一定に沸騰する組成物
は、同じ成分の非共沸混合物のものと比較して極大又は
極小沸点のどちらかを示す。

本明細書における論議において、共沸又は定沸（cons
tant boiling）とは、本質的に共沸又は本質的に定沸を
も意味することを意図するものである。言い換えれば、
これらの術語の意味の内に含まれるのは、本当の共沸混
合物ばかりでなく、また他の温度及び圧力で共沸であ
る、異なる割合で同じ成分を含む他の組成物、並びに同
じ共沸系の一部でありそしてそれらの特性において共沸
様である等価な組成物である。この技術において良く認
識されているように、共沸混合物と同じ成分を含み、冷
却及びその他の用途のために本質的に等価な特性を示す
ばかりでなく、また定沸点特性又は沸騰に際して分離若
しくは分溜しない傾向に関して本当の共沸組成物と本質
的に等価な特性を示すであろう種々の組成物が存在す
る。

選ばれた条件の如何により種々の外見で出現すること
がある定沸混合物を、実際に、次のいくつかの規準によ
って特徴付けることが可能である： ＊ 組成物はＡ、Ｂ、Ｃ（及びＤ・・・）の共沸混合物
として定義され得る。何故ならば、まさにこの用語の
“共沸混合物”とは、直ちに限定的でかつ限界的であ
り、そして定沸点組成物であるこのユニークな組成物に
ついて有効量のＡ、Ｂ、Ｃ（及びＤ・・・）を必要とす
る。

＊ 異なる圧力では、与えられた共沸混合物の組成は少
なくともある程度まで変わるであろうし、そして圧力の
変化はまた少なくともある程度まで沸点温度を変えるで
あろうことは、当業者に良く知られている。かくして、
そしてＡ、Ｂ、Ｃ（及びＤ・・・）の共沸混合物は独自
な型の関係を表わすが、温度及び／又は圧力の如何によ
り可変の組成を有する。それ故、固定された組成よりも
むしろ組成範囲が共沸混合物を定義するためにしばしば
使用される。

＊ 組成物は、Ａ、Ｂ、Ｃ（及びＤ・・・）の特別な重
量％の関係又はモル％の関係として定義することができ
るが、一方このような特定の値はただ一つの特別な関係
を指摘するもので、そして実際にはＡ、Ｂ、Ｃ（及びＤ
・・・）によって表される一連のこのような関係が、圧
力の影響によって変えられる、与えられた共沸混合物に
関して実際に存在することが認識される。

＊ Ａ、Ｂ、Ｃ（及びＤ・・・）の共沸混合物は、与え
られた圧力での沸点によって特等付けられる共沸混合物
としての組成を定義することによって特徴付けることが
でき、かくして、利用できる分析装置によって限定され
そしてそれと同じくらい正確である特定の数値の組成に
よって本発明の範囲を不当に限定することなく同定する
特徴を与えることができる。

本発明の共沸又は共沸様組成物は、任意の好都合な方
法例えば所望の量を混合すること又は合わせることによ
って製造することができる。好ましい方法は、所望の成
分量を秤量しそしてその後でそれらを適切な容器中で合
わせることである。

以下の実施例及び比較実施例は、本発明を更に説明し
又は区別するためのもので、これらは本発明の範囲を制
限するものではない。

実施例１ HFC−236faと混合されたエチレンオキシドに関する燃
焼性曲線を決定するために、一連の燃焼性試験を実施し
た。手順は以下の通りであった。すべて測定された濃度
で、エチレンオキシド、空気及び難燃剤を、98.07kPa
（１気圧）及び25℃で５リットルの球形容器中で混合し
た。電気的に活性化されたマッチを、混合物に点火エネ
ルギーを与えるために容器の中央に置いた。燃焼性、即
ち混合物が点火されるか否かを、容器壁への炎伝播の目
視によって測定した。種々の混合物に関するデータが、
HFC−236fa混合物に関して図２中に示されている。接線
の下の曲線は、その特定の混合物の点火を示す。図２中
に示された曲線は、混合物の燃焼性曲線を表わす。

滅菌剤混合物が不燃性であるためには、それは空気の
すべての濃度、即ち０〜100％の空気で不燃性でなけれ
ばならない。かくして、０〜100％の空気を表す直線は
燃焼性曲線の下で交わってはならない。燃焼性曲線と丁
度接するがその下で交わらない０〜100％の空気の直線
は、混合物を不燃性に維持しながら最も高いエチレンオ
キシドの濃度を示す。このような直線は図２中に示さ
れ、そしてエチレンオキシドHFC−236fa混合物に関して
は、エチレンオキシド濃度は22モル％まで上昇でき、し
かも混合物は空気のすべての濃度に関して不燃性を保つ
ことを示す。

実施例２（比較実施例） 比較の目的のために、HFC−236faの代わりに1,2,2,2
−テトラフルオロエタン（HFC−134a）を使用した以外
は上で述べた手順を繰り返した。HFC−134aはCFC−12の
最も有望な代替品として一般に受け入れられるようにな
ってきた。このデータは図３中に報告される。データに
よって示されるように、エチレンオキシド及びHFC−134
aの混合物は、空気濃度の全領域にわたって12％の最大
エチレンオキシド濃度まで不燃性であるに過ぎない。

上の実施例１及び２は、本発明の滅菌剤ガス混合物
は、CFC−12の広く認められた代替品によって調合され
た混合物のものの約２倍の不燃性を示すことを示す。

実施例３ 相検討（phase study） 25℃の一定温度で、組成を変えそして蒸気圧を測定す
る、以下の組成物に関する相検討は、以下の組成物が共
沸混合物であることを示す。

31.6モル％のエチレンオキシド 68.4モル％のHFC−236fa 蒸気圧＝44.7psia（308kPa） 実施例４ 25℃での蒸気圧に対する蒸気漏れの影響 容器に25℃で初期組成物を仕込み、そして組成物の蒸
気圧を測定する。温度を25℃で一定に保持しながら、組
成物を容器からリークさせ、初期組成物の50重量％が除
去されてしまうまで続け、その時点で容器中に残る組成
物の蒸気圧を測定した。結果を以下に要約する。

これらのデータは、６〜65モル％のエチレンオキシド
及び35〜94モル％のHFC−236faの組成物は、元の組成物
の50重量％が除去される時に、組成物の蒸気圧が約10％
未満しか変わらないという点で共沸又は共沸様であるこ
とを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チゾルム−カーター，チユーニーン アメリカ合衆国デラウエア州 19720. ニユーキヤツスル．ストーンブリツジブ ールバード1601 (56)参考文献 特開 平２−275807（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−501228（ＪＰ，Ａ) 米国特許5084190（ＵＳ，Ａ) 米国特許5115868（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A01N 43/20 A61L 2/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】25℃で共沸又は共沸様組成物を形成するの
   に有効な量のエチレンオキシド及び1,1,1,3,3,3−ヘキ
   サフルオロプロパンから成る組成物。
2. 【請求項２】６〜65モル％のエチレンオキシド及び35〜
   94モル％の1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパンから
   成る、請求項１記載の組成物。