JP3844522B2

JP3844522B2 - 放電電界による殺菌方法

Info

Publication number: JP3844522B2
Application number: JP28206294A
Authority: JP
Inventors: 敏雄石田; 茂樹今野
Original assignee: Fujimori Kogyo Co Ltd
Current assignee: Fujimori Kogyo Co Ltd
Priority date: 1994-11-16
Filing date: 1994-11-16
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2021-11-15
Also published as: JPH08143012A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、放電電界による殺菌方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、包装材料、医療材料、容器等を安全に、かつ簡便にしかも効率よく殺菌できる殺菌方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物品の殺菌方法としては、酸化エチレンガス等の殺菌剤を用いる方法、ガンマ線や電子線等の放射線を照射する方法、さらに低圧下におけるグロー放電を用いる方法等が知られている。
【０００３】
酸化エチレンガス等の殺菌剤を用いる殺菌方法は、使用する酸化エチレンガス等の殺菌剤が毒性を有することが多い。そのため、密閉系で処理しなければならず、処理装置自体が大型となる。さらに、被殺菌物に殺菌剤が残存する恐れもある。
【０００４】
ガンマ線や電子線等の放射線を照射する方法は、殺菌剤が残存する恐れはない。しかし、殺菌した物品の機械的強度を低下させたり、物品が樹脂である場合には、樹脂が分解等して悪臭が付着したり、変色する等の問題点がある（特公平３−７３３０９号公報参照）。
【０００５】
グロー放電による殺菌方法は、グロー放電を起こすために真空下で行うことが必要である。そのため、設備、コスト、作業性、生産性等に問題があった。
【０００６】
これら従来技術が有する課題を解決できる殺菌方法としてプラズマを用いる方法が知られている〔特開平５−２２９５３０号〕。この方法は、例えば複合酸化物からなるエネルギー変換体に電磁波を照射し、励起したエネルギー変換体と希ガス等を接触させてプラズマ状態とし、プラズマ状になった希ガス等を被殺菌体と接触させるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記プラズマを用いる方法は、包装材料等の物品を安全で、容易に殺菌でき、かつ殺菌した物品を変質させることが少ない方法であり、優れた方法である。
本発明者は、この方法を実用化するためにさらに検討を進めた。その結果、多量の物品を一度に処理するためには、プラズマ状態のガスを多量に得る必要があり、そのためには、プラズマ状態とするためのエネルギー変換体を大型化し、さらに大出力の電磁波が必要であった。しかし、実用的には、大型の装置では従来法と対抗することが難しい。
さらに、被殺菌体が厚みのある構造を有する物の場合、内部まで十分に殺菌できないか、殺菌力を高めるためにエネルギー変換体に近付けると、被殺菌体の温度が上がり変質する場合があることもわかった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、包装材料等の物品を安全で、容易に殺菌でき、かつ殺菌した物品を変質させることが少ない殺菌方法であって、より小型の装置でも、即ち、より効率よくかつ強力に殺菌を行える方法を提供することにある。
さらに本発明の目的は、被殺菌体を容易に、変質させることなく、連続的に殺菌できる方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電界中に気体と液体の混合物を導入して前記混合物の少なくとも一部を電離させ、前記電界中で、前記少なくとも一部が電離した混合物と被殺菌物とを接触させることを特徴とする殺菌方法に関する。
以下本発明について詳細に説明する。
【００１０】
本発明の方法においては、まず、電界中に気体と液体の混合物を導入して前記混合物の少なくとも一部を電離させる。
電界は、例えば、少なくとも１対の高圧電極と接地電極とを用い、この電極間に一定以上の電圧を与えることで発生させることができる。このような電界の発生装置は、例えばコロナ放電等に用いられる高圧電極と接地電極とをそのまま用いることができ、高圧電極及び接地電極の少なくともいずれか一方の表面が固体誘電体で被覆されているもである。尚、固体誘電体には特に制限はないが、例えば石英等のセラミックスやハイパロンラバー、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルの積層体等を用いることができる。
【００１１】
高圧電極と接地電極の数及び形状等には特に制限はなく、発生させた電界内に導入される気体と液体の混合物をどの程度電離させる必要があるか否かにより適宜決定できる。例えば、気体と液体の混合物の導入量が多い場合は、一定以上の割合で電離させる目的で、電界中の滞在時間が長くなるように調整することができ、そのような場合、高圧電極と接地電極を並列に複数設けたり、或いは高圧電極と接地電極の少なくとも一方を帯状の形状にすることもできる。
【００１２】
高圧電極と接地電極との間に供給する電圧は、例えば、周波数が５０Ｈｚ〜１，０００ｋＨｚの範囲の交流電圧とすることが適当である。交流電圧の周波数は、電極間距離や誘電体材質等を考慮して決定することができる。好ましい周波数は１〜１００ｋＨｚの範囲である。
さらに、高圧電極と接地電極との間の電圧は、使用する気体と液体との混合物の種類や流量、電極間距離等を考慮して適宜決定でき、例えば２０００〜２０，０００Ｖの範囲とすることが適当である。好ましい電圧は４０００〜８０００Ｖの範囲である。
【００１３】
本発明において電界に導入する「気体と液体の混合物」の気体は、電界中で電離可能な気体であって、酸素、アルゴンおよび空気からなる群から選ばれる少なくとも１種である。希ガス中でも、アルゴンは電離し易すく、コスト的に優れているので好ましい。特に、アルゴンは、ヘリウムよりも比重が空気により近く、大気圧下での取扱が容易であるため、より好適に使用することができる。また、上記気体の２種以上を混合して併用することもできる。
【００１４】
また、液体は、過酸化水素水である。過酸化水素水を用いる場合、過酸化水素の濃度は、市販され、入手が容易であるという観点からは、例えば過酸化水素濃度５０％以下、好ましくは３５％以下のものであることが適当である。それ以下の濃度においては、殺菌条件等を考慮して、市販の過酸化水素水を水で希釈して適宜濃度を調整することができる。但し、殺菌効果を考慮すると１％以上の過酸化水素水を用いることが好ましい。
【００１５】
上記液体は、霧状である。霧状の液体は、液体の供給源と接続しているネブライザーに上記気体をキャリアーガスとして通すことにより発生させることができる。また、霧状の気体は、これらにキャリアーガスをバブリングさせることによっても発生させることができる。また、「気体と液体の混合物」は、気体の一部をキャリアーガスとし、気体とキャリアーガスとで得られた霧状物を残りの気体と混合することによっても調製することができる。気体（キャリアーガスも含む全ての気体）と液体との割合は、放電持続と被殺菌物への圧力と言う観点から、気体１リットル当たり１ｍｇ〜１００ｍｇの範囲とする。さらに、霧状物の粒子径は、例えば約５〜３０００μｍの範囲とすることが局所放電防止と言う観点から好ましい。
【００１６】
電界中に導入された気体と液体の混合物は、少なくとも一部が電離することが必要である。そこで、気体と液体の混合物の流量、電界発生のため投入する電圧及び電流（電力）量、電極の数及び形状、等は、気体と液体の混合物の少なくとも一部が電離できるように適宜決定する。又、ガス圧は、通常は大気圧付近であることが、操作が容易であることから好ましい。但し、後述のように、殺菌容器内が大気圧よりやや加圧状態（大気圧より最大１気圧までの陽圧）になるようにして操作することが、殺菌効果を高めることができ、特に、厚みのある被殺菌体の内部まで殺菌することができるという観点から好ましい。
【００１７】
電界中で少なくとも一部が電離した気体と液体の混合物は、電界中で被殺菌物と接触させる。接触方法に特に制限はない。例えば、電界中に固定した被殺菌物に上記混合物を接触させるか、又は電界中を被殺菌物を移動させ、少なくとも一部が電離した気体と液体の混合物と接触させる。
特に、被殺菌物を設置し、または被殺菌物を移動させる殺菌チャンバー内は、前記のように大気圧よりやや加圧状態（大気圧より最大１気圧）になるようにして操作することが、殺菌効果を高めることができ、特に、厚みのある被殺菌体の内部まで殺菌することができるという観点から好ましい。また、チャンバー内を陽圧にすることにより、チャンバー内の無菌状態を維持することもできる。
【００１８】
本発明の殺菌方法は、例えば、図１に示す装置により行うことができる。図中、１は金属電極であり、２は誘電体（石英）板であり、１及び２で接地電極３を構成する。４は金属電極であり、高圧電極を構成する。５はハウジング、６はガスの導入管、７は高圧ブッシング（高圧絶縁物質からなる差し込み）、８は高圧電源、９は被殺菌体、１０は排気管、１１はネブライザー、１２は気体の供給源、１３は電離状態の気体と液体との混合物である。
気体と液体の混合物は、ネブライザー１１に気体を通して得られる霧状のガスを導入管６から、電界が発生している高圧電極（金属電極）４と接地電極３との間に供給する。高圧電極４と接地電極３との間に導入された混合物は、少なくとも一部が電離し、この混合物は電界中の被殺菌体を殺菌した後、排気管１０から排気される。
【００１９】
図２には、被殺菌体が連続的に電界中に移動して殺菌を行う方法を実施するための装置を示す。図２中、４は金属電極であり、高圧電極を構成する。５はハウジング、６は気体と液体の混合物の導入管、８は高圧電源、１２は気体の供給源、１３は電離状態の気体と液体との混合物である。さらに、１４は表面が誘電体からなるロールであり、接地電極を構成する。１５は被殺菌体のフィルム１７の巻き出しロールであり、１６は液体を満たしたバブリング容器である。
気体と液体の混合物は、バブリング容器１６に気体を通して得られる霧状のガスを導入管６から、電界が発生している高圧電極（金属電極）４と接地電極（ロール電極）１４との間に供給する。一方、巻き出しロール１５から供給された被殺菌体のフィルム１７は接地電極（ロール電極）１４上を移動する。そして、高圧電極４と接地電極１４との間に導入され、少なくとも一部が電離した混合物が電界中を移動する被殺菌体を殺菌する。
【００２０】
図３には、被殺菌体が連続的に電界中に移動して殺菌を行う方法を実施するための装置の別の態様を示す。図３は、電極近傍の拡大図であり、ハウジング、高圧電源、気体及び液体の供給源は、図示していないが図２の装置と同様である。図３中、１４は表面が誘電体からなるロールである接地電極であり、１７はロールの表面を移動する被殺菌体のフィルムである。１８は高圧電極である金属電極である。１９は気体と液体の混合物の導入管であり、金属電極１８を貫通している。尚、導入管１９は１又は２以上であることができる。
導入管１９から気体と液体の混合物が電極間の電界内に供給され、少なくとも一部が電離した混合物１３が電界中を移動する被殺菌体を殺菌する。金属電極１８を貫通するように気体と液体の混合物の導入管１９を設けることで、気体と液体の混合物の電界内への供給を容易かつ確実に行うことができる。
【００２１】
被殺菌体のフィルム１７の移動速度は、殺菌の程度、電界内の温度等を考慮して、適宜決定できる。但し、被殺菌物の電界中の滞留時間が、例えば０．１〜５分間の範囲となるように調整することが適当である。
【００２２】
被殺菌物には特に限定はないが、例えば、各種のプラスチック単体、またはこれらのプラスチックを複数積層、あるいはこれらのプラスチックと金属箔とを積層した積層材料からなる物品を挙げることができる。
また、これら物品の形態は、食品用又は薬品用包装のシートまたはロール、若しくは容器トレイ、ボトル等であることができる。さらに、被殺菌物としては、天然繊維または合成樹脂繊維からなる織布または不織布、及び紙または上記繊維よりなる衣服類等を例示することができる。特に本発明の方法は、ガーゼ、マスク、綿等の厚みのある物品の殺菌に有効である。
被殺菌物としては、その他に、金属や金属を含む加工品（例えば注射針）、セラミックス、ガラス及びそれらの加工品等を挙げることもできる。
【００２３】
被殺菌物が包装材料である場合には、その形態は、例えば、袋、自立袋、成形容器、成形シート、ボトル等であることができる。本発明の方法は、食品、薬品等の無菌を要求する、例えばアセブチック用分野、及び衛生的に無菌を要求する分野へと応用範囲は広い。
【００２４】
殺菌できる細菌にも特に限定はない。本発明の方法によれば、例えば、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）、サルモネラ・ティフィ（Ｓａｌ．ｔｙｐｈｉ）、枯草菌（Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ．ａｕｒｅｕｓ）、アスペルギルス・ニガー（Ａｓｐ．ｎｉｇｅｒ）等の菌を殺菌することができる。
【００２５】
【実施例】
以下本発明を実施例によりさらに説明する。
実施例１〜４
図１に示す装置を用いて、大気圧下で、本発明の殺菌方法を実施した。実験条件である電圧、電力、周波数、気体（キャリアガス）の種類と流量、液体の種類、処理時間、霧状物の生成方法（ネブライザー又はバブリング）、被殺菌物の種類を表１に示す。
【００２６】
被殺菌物であるテストピースとして２種類用いた。
テストピースＡは、無菌ポリエステルテープにバシルス・スブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）の胞子（ｓｐｏｒｅ）を１ピース当たり１０⁶個になるように付着させた（スポアー径５ｍｍφ）ものである。
テストピースＢは、栄研器材株式会社製、商品名テスパーＧ（ＥＯＧ・乾熱滅菌の滅菌効果判定用）を用いた。
【００２７】
評価方法（残存胞子数検査）
殺菌試験に供したテストピースＡを、滅菌した０．２％トゥイーン（Ｔｗｅｅｎ）８０生理食塩水１０ｍｌに１時間浸積後攪拌して、残存胞子を抽出した。また、テストピースＢを、生理食塩水量を５０ｍｌとして、残存胞子を抽出した。得られた残存胞子抽出液を、標準寒天培地を用いて、３５℃で４８時間培養した。培養後、出現したコロニー数から１ピース当たりの残存胞子数を算出した。結果を表１に示す。尚、表１中、コントーロルの残存胞子数は４．２×１０⁶（胞子数／ピース）である。
【００２８】
実施例５
図２に示す装置を用いて、大気圧下で、連続的に本発明の殺菌方法を実施した。実験条件である電圧、電力、周波数、気体（キャリアガス）の種類と流量、液体の種類、処理時間（被殺菌物の移動速度と滞留時間）、被殺菌物の種類を表１に示す。尚、霧状物の生成にはネブライザーを用いた。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、特開平５−２２９５３０号に記載のプラズマを用いた殺菌方法と同様に、包装材料等の物品を安全で、容易に殺菌でき、かつ殺菌した物品を変質させることが少なく、さらに上記殺菌方法より、より小型装置で、即ち、より効率よくかつ強力に殺菌を行える方法を提供することができる。さらに本発明の方法では、連続的に殺菌を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１〜４で用いた殺菌装置の説明図である。
【図２】本発明の実施例５で用いた殺菌装置の説明図である。
【図３】本発明の方法を実施するための装置の部分拡大図である。
【符号の説明】
１・・・金属電極
２・・・誘電体（石英）板
３・・・接地電極
４・・・金属電極
５・・・ハウジング
６・・・ガスの導入管
７・・・高圧ブッシング
８・・・高圧電源
９・・・被殺菌体
１０・・・排気管
１１・・ネブライザー
１２・・気体の供給源
１３・・電離状態の気体又は気体と液体との混合物
１４・・表面が誘電体からなるロール
１５・・巻き出しロール
１６・・バブリング容器
１７・・被殺菌体のフィルム
１８・・金属電極
１９・・気体と液体の混合物の導入管

Claims

電界中に気体と粒子径が５〜３０００μｍの霧状の液体の混合物を導入して前記混合物の少なくとも一部を電離させ、前記電界中で、前記少なくとも一部が電離した混合物と被殺菌物とを接触させることを特徴とする殺菌方法であって、
前記気体は、酸素、アルゴンおよび空気からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、
前記液体は過酸化水素水であり、
前記混合物は、気体１リットルあたり１ｍｇ〜１００ｍｇの液体を含有する、前記殺菌方法。
電界中に気体とネブライザーおよび／またはバブリングによって発生させた霧状の液体の混合物を導入して前記混合物の少なくとも一部を電離させ、前記電界中で、前記少なくとも一部が電離した混合物と被殺菌物とを接触させることを特徴とする殺菌方法であって、
前記気体は、酸素、アルゴンおよび空気からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、
前記液体は過酸化水素水であり、
前記混合物は、気体１リットルあたり１ｍｇ〜１００ｍｇの液体を含有する、前記殺菌方法。
被殺菌物を、電界中を移動させながら、少なくとも一部が電離した混合物と接触させる請求項１または２に記載の殺菌方法。
電界を少なくとも１対の高圧電極と接地電極との間で発生させ、前記高圧電極及び接地電極の少なくともいずれか一方の表面が固体誘電体で被覆されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の殺菌方法。
高圧電極と接地電極との間に、５０Ｈｚ〜１，０００ｋＨｚの範囲の交流電流を供給する請求項４記載の殺菌方法。