JP3813586B2 - マイクロ波プラズマ滅菌方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は滅菌方法に関し、特に、医療用器具の消毒滅菌や食料包装容器、袋あるいは食料品に対するマイクロ波プラズマを用いた滅菌方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医療用器具の消毒滅菌や食料包装容器、袋あるいは食料品に対する滅菌技術としては、（１）乾熱滅菌法、（２）高圧蒸気滅菌法、（３）放射線滅菌法、（４）エチレンオキサイドガス滅菌法等が知られている。
【０００３】
（１）乾熱滅菌法は１６０〜１８０℃以上の高温のため、対象物が金属やガラス製品に限られ、滅菌時間として６０分が必要とされる。（２）高圧蒸気滅菌法は１２１℃の高温のため、対象物が金属やガラス製品に限られ、滅菌時間として２０分が必要で、湿気が問題となる材料（紙など）では使用できない。また、（３）放射線滅菌法は人体への危険性や放射線の当たらないところでは効力を発揮できなかった。そして、（４）エチレンオキサイドガス滅菌法は毒性、引火性などによる取扱いや、滅菌後の残留物の処理問題があった。
【０００４】
そして、プラズマを用いた滅菌技術も複数の企業で行われているが、これらは原理的に高熱にすることにより滅菌するものが主流であり、取り扱いに問題がある。また、真空容器中に不活性ガスであるアルゴンガスや塩素系ガスを導入して、高周波電源によりガスのプラズマを発生させて処理対象物の滅菌を行なうものもあるが、ガスの毒性に問題があると共に、放電電極の表面にプラズマが発生するものであり、効率的ではなかった。（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
実開平６−５７３５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の滅菌法は滅菌の対象物が限定されると共に、高温で長時間の処理が必要とされたり、人体への危険性や毒性、引火性などによる取扱いと、滅菌後の残留物の処理問題等を有していた。そこで、本発明は、滅菌装置の取扱いが安全かつ容易で、低温処理が可能な、高速処理を可能とする、大容量の処理ができる低コストのプラズマ滅菌方法を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るマイクロ波プラズマ滅菌方法は、酸素ガスの導入口と真空排気口と開閉扉を有する真空容器内の上部に、マイクロ波発生装置からマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置と、スロットアンテナを有する表面波プラズマ変換装置とからなるプラズマ発生装置が配置され、該真空容器内の中央部には被滅菌物を載置保持する載置台が配置されているマイクロ波プラズマ装置に、酸素ガスを用いて生成した高密度マイクロ波プラズマにより被滅菌物を滅菌する方法において、前記高密度マイクロ波プラズマを生成する放電条件は、２ . ４５ＧＨｚのマイクロ 波を用い、マイクロ波入射パワーは最大１ＫＷ、反射パワーは２０〜３０Ｗ、酸素ガス圧は１０〜２００Ｐａ（パスカル）、ガス流量は１００〜２００ｓｃｃｍとして、枯草菌であるバシラス・サブチリス菌またはバシラス・ステアロサーモフィラス菌を滅菌するように構成した。
【０００８】
こうして、低温（７０℃以下）において高密度マイクロ波プラズマを用いることによって滅菌の大容量の処理と高速化（数分）を実現でき、酸素ガスを用いることによる装置の取扱上の安全性が向上し、３分以上の照射により菌濃度１０の６乗以上の被滅菌物であるサンプル、即ち、最も強力な枯草菌であるバシラス・サブチリス菌とバシラス・ステアロサーモフィラス菌の完全滅菌を確認した。滅菌後のサンプルの走査型電子顕微鏡による解析から、プラズマ照射により菌の表面が酸素プラズマによって分解され形状変化し、菌の大きさが著しく小さく、痩せ細ることが判明した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図を参照して説明する。図１は本発明のマイクロ波プラズマ滅菌方法を実施するための２.４５ＧＨｚのマイクロ波プラズマ滅菌装置の概要を示し、図１（Ａ）は正面断面図、図１（Ｂ）は上面部分破断面図である。
【００１８】
ガス導入口２と真空排気口３と開閉扉４を有する真空容器１内の上部に、マイクロ波発生装置（図示せず）から２.４５ＧＨｚのマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置５と、表面波プラズマ変換装置６とからなるプラズマ発生装置が配置されている。マイクロ波導入装置５は導波路７と石英板１１を冷却する冷却用ファン８と短絡プランジャー９から構成される。
【００１９】
表面波プラズマ変換装置６はプラズマ変換用スロットアンテナ１０と石英板１１から構成される。また、該真空容器１内の中央部には被滅菌物を載置保持する台座１２とを備え、台座１２には金属板１３とセラミック１４と被滅菌物を載置する載置台１５が配置されている。
【００２０】
本発明に用いるマイクロ波発生装置は、電子レンジと同等の発振器を用いることができ、価格は電子レンジのものと同等程度ですむ。また、真空容器１の製造はエチレンオキサイドガス滅菌装置や高温蒸気設備が必要なオートクレーブ装置等と比べ格段に容易な構造のもので良い。
【００２１】
本発明の滅菌方法の具体例は次のように行われる。まず、被滅菌物を直径４０ｃｍ、高さ４０ｃｍの円筒形の真空容器１内の中央部に配置された台座１２の載置台１５に載置する。滅菌試験サンプルとしては、最も強力な枯草菌であるバシラス・サブチリス菌とバシラス・ステアロサーモフィラス菌を採用し、培養液にサブチリス菌の場合には４８時間、ステアロサーモフィラス菌の場合には７日間放置し、菌の生存、培養を確認してから用いた。
【００２２】
真空容器１を真空排気口３を介して真空ポンプ（図示せず）により所定の圧力まで排気した後、ガス導入口２から酸素ガスを導入する。真空容器１内の上部に配置されたマイクロ波導入装置５に、マイクロ波発生装置（図示せず）から導波路７を介して導入される２.４５ＧＨｚのマイクロ波を表面波プラズマ変換装置６のプラズマ変換用スロットアンテナ１０に供給した後、石英板１１を介してマイクロ波を真空容器１内に導くと、マイクロ波放電プラズマを生成する。
【００２３】
この時のプラズマ生成の放電条件は、マイクロ波入射パワー７００Ｗ、反射パワーは２０〜３０Ｗ、酸素ガス圧は１０〜２０Ｐａ（パスカル）、ガス流量は１００〜２００ｓｃｃｍである。こうして生成した酸素プラズマにより、載置台１５に載置された被滅菌物を低温（７０℃以下）で滅菌処理を施した。プラズマ照射は、照射時間を１分から１０分まで変化させた。
【００２４】
その結果、３分以上の照射により菌濃度１０の６乗以上の被滅菌物であるサンプルの完全滅菌を確認した。滅菌後のサンプルの走査型電子顕微鏡による解析から、プラズマ照射により菌の大きさが著しく小さく、痩せ細ることが判明した。これは菌の表面が酸素プラズマによって分解され、形状変化したものと考えられ、従来の研究成果にはない良好な結果が得られた。
【００２５】
図２は、本発明の滅菌方法を実施するための装置のより実用的な実施形態の概要であり、正面断面図を示す。図において図１のものと同等な部材には同一の符号を付している。１は真空容器、２はガス導入口、３は真空排気口、４は開閉扉、５はマイクロ波導入装置、６はスロットアンテナでなる表面波プラズマ変換装置、７は直軸タイプの導波路、１５は被滅菌物を載置する載置台、１６は載置台１５の昇降手段である。
【００２６】
滅菌方法は図１の実施形態のものと同様であるので説明は省略するが、載置台１５に開閉扉４から被滅菌物を置いた後、適度な位置に移動させるために、また、発生するプラズマの状態に合わせて被滅菌物の載置台１５の位置を調節するために昇降手段１６により昇降自在にしている。
【００２７】
また、大量に滅菌する場合は、載置台１５を複数段に分けて設置し、その上に被滅菌物を置きガス流量も適宜増加して、適正な滅菌を行うこともできる。この結果、簡易的な装置にも拘らず、従来法よりも高速（数分）でかつ安全に滅菌が可能となる。
【００２８】
本発明のマイクロ波プラズマ滅菌方法は、金属製医療器具、ガラス製医療器具、樹脂製医療器具など医療用器具の消毒滅菌、食料包装容器、袋あるいは食料品の滅菌、あるいは一般家庭用の空気滅菌装置への応用、狂牛病プリオン、ＭＲＳ菌など新種の病原体の滅菌への応用、薬品関係における製造工程における滅菌方法としての応用に適している。
【００２９】
また、今後の技術改良により、細管などの微細構造物に対する滅菌や、任意の形状（ペン状、ライン状あるいはシート状）の大気圧滅菌装置への展開の可能性と、パルス放電マイクロ波プラズマを用いても同等の効果が期待でき、食料品製造工場や医療現場だけでなく公共施設等での使用等かなり広い範囲での用途、市場が考えられる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明のマイクロ波プラズマ滅菌方法によれば、マイクロ波プラズマを用いることによる滅菌の低温化（７０℃以下）が可能になり、酸素ガスを用いることによる装置の取扱上の安全性が向上し、高圧蒸気、高温蒸気の取扱いが不要となる。また、高密度マイクロ波プラズマを用いることによる滅菌の大容量の処理と高速化（数分）を実現できるので、装置の製造コストの低減化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明方法を実施するための装置の実施形態の概要図。
【図２】 本発明方法を実施するための装置の他の実施形態の概要図。
【符号の説明】
１ 真空容器
２ ガス導入口
３ 真空排気口
４ 開閉扉
５ マイクロ波導入装置
６ 表面波プラズマ変換装置
７ 導波路
８ ファン
９ 短絡プランジャー
１０ スロットアンテナ
１１ 石英板
１２ 台座
１３ 金属板
１４ セラミック
１５ 載置台
１６ 昇降手段
【発明の属する技術分野】
本発明は滅菌方法に関し、特に、医療用器具の消毒滅菌や食料包装容器、袋あるいは食料品に対するマイクロ波プラズマを用いた滅菌方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医療用器具の消毒滅菌や食料包装容器、袋あるいは食料品に対する滅菌技術としては、（１）乾熱滅菌法、（２）高圧蒸気滅菌法、（３）放射線滅菌法、（４）エチレンオキサイドガス滅菌法等が知られている。
【０００３】
（１）乾熱滅菌法は１６０〜１８０℃以上の高温のため、対象物が金属やガラス製品に限られ、滅菌時間として６０分が必要とされる。（２）高圧蒸気滅菌法は１２１℃の高温のため、対象物が金属やガラス製品に限られ、滅菌時間として２０分が必要で、湿気が問題となる材料（紙など）では使用できない。また、（３）放射線滅菌法は人体への危険性や放射線の当たらないところでは効力を発揮できなかった。そして、（４）エチレンオキサイドガス滅菌法は毒性、引火性などによる取扱いや、滅菌後の残留物の処理問題があった。
【０００４】
そして、プラズマを用いた滅菌技術も複数の企業で行われているが、これらは原理的に高熱にすることにより滅菌するものが主流であり、取り扱いに問題がある。また、真空容器中に不活性ガスであるアルゴンガスや塩素系ガスを導入して、高周波電源によりガスのプラズマを発生させて処理対象物の滅菌を行なうものもあるが、ガスの毒性に問題があると共に、放電電極の表面にプラズマが発生するものであり、効率的ではなかった。（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
実開平６−５７３５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の滅菌法は滅菌の対象物が限定されると共に、高温で長時間の処理が必要とされたり、人体への危険性や毒性、引火性などによる取扱いと、滅菌後の残留物の処理問題等を有していた。そこで、本発明は、滅菌装置の取扱いが安全かつ容易で、低温処理が可能な、高速処理を可能とする、大容量の処理ができる低コストのプラズマ滅菌方法を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るマイクロ波プラズマ滅菌方法は、酸素ガスの導入口と真空排気口と開閉扉を有する真空容器内の上部に、マイクロ波発生装置からマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置と、スロットアンテナを有する表面波プラズマ変換装置とからなるプラズマ発生装置が配置され、該真空容器内の中央部には被滅菌物を載置保持する載置台が配置されているマイクロ波プラズマ装置に、酸素ガスを用いて生成した高密度マイクロ波プラズマにより被滅菌物を滅菌する方法において、前記高密度マイクロ波プラズマを生成する放電条件は、２ . ４５ＧＨｚのマイクロ 波を用い、マイクロ波入射パワーは最大１ＫＷ、反射パワーは２０〜３０Ｗ、酸素ガス圧は１０〜２００Ｐａ（パスカル）、ガス流量は１００〜２００ｓｃｃｍとして、枯草菌であるバシラス・サブチリス菌またはバシラス・ステアロサーモフィラス菌を滅菌するように構成した。
【０００８】
こうして、低温（７０℃以下）において高密度マイクロ波プラズマを用いることによって滅菌の大容量の処理と高速化（数分）を実現でき、酸素ガスを用いることによる装置の取扱上の安全性が向上し、３分以上の照射により菌濃度１０の６乗以上の被滅菌物であるサンプル、即ち、最も強力な枯草菌であるバシラス・サブチリス菌とバシラス・ステアロサーモフィラス菌の完全滅菌を確認した。滅菌後のサンプルの走査型電子顕微鏡による解析から、プラズマ照射により菌の表面が酸素プラズマによって分解され形状変化し、菌の大きさが著しく小さく、痩せ細ることが判明した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図を参照して説明する。図１は本発明のマイクロ波プラズマ滅菌方法を実施するための２.４５ＧＨｚのマイクロ波プラズマ滅菌装置の概要を示し、図１（Ａ）は正面断面図、図１（Ｂ）は上面部分破断面図である。
【００１８】
ガス導入口２と真空排気口３と開閉扉４を有する真空容器１内の上部に、マイクロ波発生装置（図示せず）から２.４５ＧＨｚのマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置５と、表面波プラズマ変換装置６とからなるプラズマ発生装置が配置されている。マイクロ波導入装置５は導波路７と石英板１１を冷却する冷却用ファン８と短絡プランジャー９から構成される。
【００１９】
表面波プラズマ変換装置６はプラズマ変換用スロットアンテナ１０と石英板１１から構成される。また、該真空容器１内の中央部には被滅菌物を載置保持する台座１２とを備え、台座１２には金属板１３とセラミック１４と被滅菌物を載置する載置台１５が配置されている。
【００２０】
本発明に用いるマイクロ波発生装置は、電子レンジと同等の発振器を用いることができ、価格は電子レンジのものと同等程度ですむ。また、真空容器１の製造はエチレンオキサイドガス滅菌装置や高温蒸気設備が必要なオートクレーブ装置等と比べ格段に容易な構造のもので良い。
【００２１】
本発明の滅菌方法の具体例は次のように行われる。まず、被滅菌物を直径４０ｃｍ、高さ４０ｃｍの円筒形の真空容器１内の中央部に配置された台座１２の載置台１５に載置する。滅菌試験サンプルとしては、最も強力な枯草菌であるバシラス・サブチリス菌とバシラス・ステアロサーモフィラス菌を採用し、培養液にサブチリス菌の場合には４８時間、ステアロサーモフィラス菌の場合には７日間放置し、菌の生存、培養を確認してから用いた。
【００２２】
真空容器１を真空排気口３を介して真空ポンプ（図示せず）により所定の圧力まで排気した後、ガス導入口２から酸素ガスを導入する。真空容器１内の上部に配置されたマイクロ波導入装置５に、マイクロ波発生装置（図示せず）から導波路７を介して導入される２.４５ＧＨｚのマイクロ波を表面波プラズマ変換装置６のプラズマ変換用スロットアンテナ１０に供給した後、石英板１１を介してマイクロ波を真空容器１内に導くと、マイクロ波放電プラズマを生成する。
【００２３】
この時のプラズマ生成の放電条件は、マイクロ波入射パワー７００Ｗ、反射パワーは２０〜３０Ｗ、酸素ガス圧は１０〜２０Ｐａ（パスカル）、ガス流量は１００〜２００ｓｃｃｍである。こうして生成した酸素プラズマにより、載置台１５に載置された被滅菌物を低温（７０℃以下）で滅菌処理を施した。プラズマ照射は、照射時間を１分から１０分まで変化させた。
【００２４】
その結果、３分以上の照射により菌濃度１０の６乗以上の被滅菌物であるサンプルの完全滅菌を確認した。滅菌後のサンプルの走査型電子顕微鏡による解析から、プラズマ照射により菌の大きさが著しく小さく、痩せ細ることが判明した。これは菌の表面が酸素プラズマによって分解され、形状変化したものと考えられ、従来の研究成果にはない良好な結果が得られた。
【００２５】
図２は、本発明の滅菌方法を実施するための装置のより実用的な実施形態の概要であり、正面断面図を示す。図において図１のものと同等な部材には同一の符号を付している。１は真空容器、２はガス導入口、３は真空排気口、４は開閉扉、５はマイクロ波導入装置、６はスロットアンテナでなる表面波プラズマ変換装置、７は直軸タイプの導波路、１５は被滅菌物を載置する載置台、１６は載置台１５の昇降手段である。
【００２６】
滅菌方法は図１の実施形態のものと同様であるので説明は省略するが、載置台１５に開閉扉４から被滅菌物を置いた後、適度な位置に移動させるために、また、発生するプラズマの状態に合わせて被滅菌物の載置台１５の位置を調節するために昇降手段１６により昇降自在にしている。
【００２７】
また、大量に滅菌する場合は、載置台１５を複数段に分けて設置し、その上に被滅菌物を置きガス流量も適宜増加して、適正な滅菌を行うこともできる。この結果、簡易的な装置にも拘らず、従来法よりも高速（数分）でかつ安全に滅菌が可能となる。
【００２８】
本発明のマイクロ波プラズマ滅菌方法は、金属製医療器具、ガラス製医療器具、樹脂製医療器具など医療用器具の消毒滅菌、食料包装容器、袋あるいは食料品の滅菌、あるいは一般家庭用の空気滅菌装置への応用、狂牛病プリオン、ＭＲＳ菌など新種の病原体の滅菌への応用、薬品関係における製造工程における滅菌方法としての応用に適している。
【００２９】
また、今後の技術改良により、細管などの微細構造物に対する滅菌や、任意の形状（ペン状、ライン状あるいはシート状）の大気圧滅菌装置への展開の可能性と、パルス放電マイクロ波プラズマを用いても同等の効果が期待でき、食料品製造工場や医療現場だけでなく公共施設等での使用等かなり広い範囲での用途、市場が考えられる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明のマイクロ波プラズマ滅菌方法によれば、マイクロ波プラズマを用いることによる滅菌の低温化（７０℃以下）が可能になり、酸素ガスを用いることによる装置の取扱上の安全性が向上し、高圧蒸気、高温蒸気の取扱いが不要となる。また、高密度マイクロ波プラズマを用いることによる滅菌の大容量の処理と高速化（数分）を実現できるので、装置の製造コストの低減化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明方法を実施するための装置の実施形態の概要図。
【図２】 本発明方法を実施するための装置の他の実施形態の概要図。
【符号の説明】
１ 真空容器
２ ガス導入口
３ 真空排気口
４ 開閉扉
５ マイクロ波導入装置
６ 表面波プラズマ変換装置
７ 導波路
８ ファン
９ 短絡プランジャー
１０ スロットアンテナ
１１ 石英板
１２ 台座
１３ 金属板
１４ セラミック
１５ 載置台
１６ 昇降手段
Claims (1)
- 酸素ガスの導入口と真空排気口と開閉扉を有する真空容器内の上部に、マイクロ波発生装置からマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置と、スロットアンテナを有する表面波プラズマ変換装置とからなるプラズマ発生装置が配置され、該真空容器内の中央部には被滅菌物を載置保持する載置台が配置されているマイクロ波プラズマ装置に、酸素ガスを用いて生成した高密度マイクロ波プラズマにより被滅菌物を滅菌する方法において、前記高密度マイクロ波プラズマを生成する放電条件は、２ . ４５ＧＨｚのマイクロ 波を用い、マイクロ波入射パワーは最大１ＫＷ、反射パワーは２０〜３０Ｗ、酸素ガス圧は１０〜２００Ｐａ（パスカル）、ガス流量は１００〜２００ｓｃｃｍとして、枯草菌であるバシラス・サブチリス菌またはバシラス・ステアロサーモフィラス菌を滅菌することを特徴とするマイクロ波プラズマ滅菌方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003015655A JP3813586B2 (ja) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | マイクロ波プラズマ滅菌方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003015655A JP3813586B2 (ja) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | マイクロ波プラズマ滅菌方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004223038A JP2004223038A (ja) | 2004-08-12 |
| JP3813586B2 true JP3813586B2 (ja) | 2006-08-23 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2003015655A Expired - Fee Related JP3813586B2 (ja) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | マイクロ波プラズマ滅菌方法 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101968530B1 (ko) * | 2018-06-05 | 2019-08-20 | 국방과학연구소 | 플라즈마 살균이 가능한 전자렌지용 용기 |
| US11229095B2 (en) | 2014-12-17 | 2022-01-18 | Campbell Soup Company | Electromagnetic wave food processing system and methods |
| EP4309680A1 (en) * | 2022-07-22 | 2024-01-24 | Aurora | Non-thermal plasma cleaning device and cleaning method |
| WO2024017676A1 (en) | 2022-07-22 | 2024-01-25 | Aurora | Non-thermal plasma cleaning device and cleaning method |
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| GB2459461B (en) * | 2008-04-23 | 2012-08-01 | Creo Medical Ltd | A non-thermal microwave plasma sterilisation system using automatic tuning contained within the hand-piece of the applicator |
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2003
- 2003-01-24 JP JP2003015655A patent/JP3813586B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11229095B2 (en) | 2014-12-17 | 2022-01-18 | Campbell Soup Company | Electromagnetic wave food processing system and methods |
| KR101968530B1 (ko) * | 2018-06-05 | 2019-08-20 | 국방과학연구소 | 플라즈마 살균이 가능한 전자렌지용 용기 |
| EP4309680A1 (en) * | 2022-07-22 | 2024-01-24 | Aurora | Non-thermal plasma cleaning device and cleaning method |
| WO2024017676A1 (en) | 2022-07-22 | 2024-01-25 | Aurora | Non-thermal plasma cleaning device and cleaning method |
Also Published As
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| JP2004223038A (ja) | 2004-08-12 |
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