JP4097958B2

JP4097958B2 - プラズマ滅菌処理装置

Info

Publication number: JP4097958B2
Application number: JP2002055886A
Authority: JP
Inventors: 金平福島; 哲也秋津; 啓次藤井
Original assignee: Yamato Scientific Co Ltd
Current assignee: Yamato Scientific Co Ltd
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP2003250868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に水分の含まない被滅菌物に対応可能なプラズマ滅菌処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に滅菌処理には多数の手段があり、プラズマ滅菌処理もその１つである。
【０００３】
プラズマ滅菌処理は、滅菌用の化学物質等を使用しない安全性に優れる滅菌処理となっており、例えば、特開平５−３１７３９０号公報等の手段が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマは、例えば、酸素ガス等に高周波のエネルギーが与えられることで発生するようになっていて強いエネルギーを有する。
【０００５】
このために、プラズマを用いて滅菌処理する際に、時として被滅菌物の表面を変色させたり、あるいは、表面に損傷を与えるようになるため、被滅菌物によっては使用できない等、滅菌処理にあたって制約を受ける問題があった。
【０００６】
そこで、この発明は、損傷等が回避され、水分の含まない被滅菌物の確実な滅菌処理の対応を可能とするプラズマ滅菌処理装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明の請求項１にあっては、酸素ガス又は酸素を含む混合ガスが流れるガス供給管と、ガス供給管を流れるガスをプラズマ化する第１のプラズマ発生装置と、ガス供給管と接続し内部が真空となる滅菌室と、滅菌室内に送り込まれたガスを高周波によってプラズマ化する第２のプラズマ発生装置と、滅菌室の内壁に沿ってＳ極、Ｎ極の順に交互に配置され発生したプラズマを閉じ込める磁石とを有し、前記第１のプラズマ発生装置は、前記ガス供給管が貫通し、そのガス供給管に対して横切るようマイクロ波が流れる導波管で構成されていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、導波管を貫通するガス供給管の貫通領域において、ガス供給管を流れる一部の混合ガスは第１のプラズマ発生装置の作用で磁石の影響を受ける電荷を帯びた電子とイオンを含むプラズマが発生する。と同時に、プラズマは酸素ガスを酸素原子に生成すると共に、酸素原子、酸素ガス等と共に真空の滅菌室内へ送り込まれる。滅菌室内において、プラズマ化されない酸素ガス等は第２のプラズマ発生装置の作用でプラズマ化される。
【０００９】
この時、滅菌室内のプラズマは磁石の近傍に閉じ込められるため、磁石から離れる内部空間内に配置された被滅菌物はプラズマによる直接の悪影響が回避される。一方、プラズマが閉じ込められることで高密度プラズマ領域が作られる結果、多量の酸素原子が生成されると共に、第１のプラズマ発生装置によって生成された酸素原子と相俟って菌を確実に不活化する。この結果、いずれの被滅菌物であっても表面の変色、損傷等が回避される滅菌処理が行なえるようになる。
【００１０】
また、この発明の請求項２にあっては、導波管を貫通したガス供給管の貫通領域に、Ｓ極、Ｎ極が対向し合う磁石を設けることを特徴とする。
【００１１】
これにより、磁石によってプラズマを閉じ込めた高密度プラズマ領域を作ることが可能となり、菌を不活化し滅菌作用の働きをする酸素原子を多量に生成し、滅菌室内へ送り込める。
【００１２】
また、この発明の請求項３にあっては、導波管を貫通したガス供給管の貫通領域を、導波管内から拡径する拡径部としたことを特徴とする。
【００１３】
これにより、混合ガスは、流路が広がる拡径部により急速に膨張することで、温度が下がると共にガスの流れ方向に対し直角方向、即ちマイクロ波の進行方向の速度成分が小さくなった状態でマイクロ波を受けるため、多量の酸素原子の生成が得られるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図６の図面を参照しながらこの発明の実施の形態について具体的に説明する。
【００１５】
図１は、プラズマ滅菌処理装置全体の概要説明図を示している。プラズマ滅菌処理装置は滅菌室１の外に、第１、第２のプラズマ発生装置３，５を有し、滅菌室１にはガス供給管７によって混合ガスが送り込まれるようになっている。
【００１６】
ガス供給管７は、酸素ガスを供給する酸素供給管７ａと、ヘリウムあるいはアルゴン等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給管７ｂとそれぞれ接続し、混合された不活性ガス及び酸素ガスが流れるようになっている。
【００１７】
酸素ガスと不活性ガスの混合比を決定する酸素ガスの供給量は、酸素供給管７ａに設けられた流量調整器９及び開閉弁１１の制御によって、不活性ガスの供給量は、不活性ガス供給管７ｂに設けられた流量調整器１３及び開閉弁１５の制御によってそれぞれ行なわれるようになっている。
【００１８】
第１のプラズマ発生装置３は、滅菌室１の外側に配置され前記ガス供給管７が貫通する矩形の導波管１７を有し、導波管１７の内部にはマイクロ波電源１９によってマイクロ波が流れるようになっている。
【００１９】
導波管１７を流れるマイクロ波は、マイクロ波の反射波を阻止するアイソレータ２１、マイクロ波出力及び反射波等を監視するパワーモニタ２３、マイクロ波のインピダンスを一定に安定して維持するインピダンス調整器２５等によって制御管理されている。これにより、マイクロ波は、電荷を帯びたイオンと電子から成るプラズマを発生させる作用に加えて多数の電子を酸素原子の発生に必要な８ｅＶ以上のエネルギーに励起する働らきをするようになっている。
【００２０】
導波管１７を貫通したガス供給管７は、図２に示すように一定の領域にわたって管径の大きい拡径部２７となっていて石英ガラスで作られている。
【００２１】
石英ガラスで作られた拡径部２７は、破損防止のために全体を被覆するアルミ等の非磁性の保護管２９によって保護が図られると共に、拡径部２７の始端部２７ａは導波管１７の内部に位置している。
【００２２】
導波管１７の内部に位置する始端部２７ａは、マイクロ波が一番強く作用する放電領域３３となっている。
【００２３】
放電領域３３は、例えば図４に示すようにテーパ面３５を備えた制御部材３７によって放電領域３３の通路を挟めるようにしたり、あるいは、導波管１７の底部に設けられた反射面３９ａを有する可動体３９を調整ねじ等の調整手段４１によって上下動させることで、反射波を放電領域３３へ向けて正確に反射し、より強いマイクロ波の作用を受けるようにすることも可能である。
【００２４】
放電領域３３となるガス供給管７には導波管１７を挟んで、Ｓ極とＮ極が対向し合う一対の磁石４３，４５がそれぞれ配置され磁力によって磁石４３と磁石４５の間にプラズマを閉じ込める働らきを有している。この実施形態の磁石４３，４５は、左右対称の手段となっているが、例えば、一方の磁石４３の数を増やすことも可能である。
【００２５】
一方、滅菌室１は、図１に示すように制御弁４７を開とした後、真空ポンプ５１をＯＮとすることで、所定の真空度が得られるようになっている。滅菌室１の真空度は真空センサ５３によって監視されるようになっている。また、大気解放弁５５を開とすることで、滅菌室内が大気圧となり図３に示すように滅菌室ドア５７の開閉が可能となる。尚、大気圧への復帰は真空スイッチ４９により検知する。
【００２６】
滅菌室１内には、滅菌室ドア５７の内側を始めとして、左右の内壁面、上下の内壁面、奥の後面とにわたって、バー状の磁石５９が所定の間隔で配置されている。
【００２７】
磁石５９は、Ｓ極とＮ極が交互に配列される構造となっていて、磁石５９の近傍にプラズマを閉じ込める働きを有している。図５は磁石近傍の電子の挙動を示したものであるが、磁石間の中央部に電子が留まっていることが分る。尚、図６は同様の配置で磁石を滅菌室外面に設けた場合の電子の挙動を示したものであるが、滅菌室内に設けた場合に比べ、電子の閉じ込めが弱いことが分る。
【００２８】
磁石５９の内、左右の内壁面に設けられた左右両側の磁石５９は、図３仮想線で示すように被滅菌物６１を載せる棚板６３の支持部材を兼ねる形状となっている。
【００２９】
第２のプラズマ発生装置５は、滅菌室１内の磁石５９に高周波を印加する高周波電源６５を有し、マッチングボックス６７により磁石５９には安定した適正な高周波が印加されるようになっている。
【００３０】
このように構成されたプラズマ滅菌処理装置によれば、ガス供給管７を流れる混合ガスの一部は第１のプラズマ発生装置３によりプラズマ化される。この時、プラズマは磁石４３，４５によって閉じ込められ高密度プラズマ領域が作られる。高密度プラズマ領域は混合ガスから効率よく酸素原子を多量に生成するようになる。
【００３１】
同時に滅菌室１内において第２のプラズマ発生装置５によって混合ガスは磁石５９に印加される高周波によってプラズマ化される。この場合、滅菌室１内のプラズマとガス供給管７からのプラズマとは磁石５９近傍に閉じ込められるため、磁石５９から離れる中央部位の被滅菌物６５はプラズマによる直接の悪影響が回避される。一方、プラズマが閉じ込められることで高密度プラズマ領域が作られる結果、効率よく混合ガスから酸素原子を多量に生成するようになる。生成された酸素原子は、ガス供給管７からの酸素原子と相俟って菌を確実に不活化する。この結果、種類を選ばずいずれの被滅菌物６５であっても表面の変色、損傷等が回避される滅菌処理が行なえるようになる。
【００３２】
【発明の効果】
以上、説明したようにこの発明の請求項１によれば、磁石によって被滅菌物に直接接することのないようプラズマを閉じ込めることができるため、被滅菌物への悪影響を回避することが可能になると共に、閉じ込められた高密度プラズマ領域によって、菌を不活化する酸素原子を多量に生成することができる。
【００３３】
この発明の請求項２によれば、ガス供給管内において、プラズマを磁石によって閉じ込めることで高密度プラズマ領域を作ることが可能となり、菌を不活化する酸素原子を多量に生成し、滅菌室内へ送り込めることが可能となる。
【００３４】
この発明の請求項３によれば、拡径部によってガスを膨張させることで、温度を下げ熱運動を低下させることで、酸素原子を多量に生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるプラズマ滅菌処理装置全体の概要説明図。
【図２】導波管とガス供給管との関係を示した概要拡大説明図。
【図３】滅菌室の開閉ドアを開いた概要正面図。
【図４】導波管とガス供給管との関係を示した別の実施形態の概要拡大説明図。
【図５】滅菌室内に磁石を設置し電子を閉じ込めた状態の概要説明図。
【図６】滅菌室外面に磁石を設置し電子を閉じ込めた状態の概要説明図。
【符号の説明】
１…滅菌室
３…第１のプラズマ発生装置
５…第２のプラズマ発生装置
７…ガス供給管
１７…導波管
２７…拡径部
４３，４５…磁石
５９…磁石
６５…被滅菌物

Claims

酸素ガス又は酸素を含む混合ガスが流れるガス供給管と、ガス供給管を流れるガスをプラズマ化する第１のプラズマ発生装置と、ガス供給管と接続し内部が真空となる滅菌室と、滅菌室内に送り込まれたガスを高周波によってプラズマ化する第２のプラズマ発生装置と、滅菌室の内壁に沿ってＳ極、Ｎ極の順に交互に配置され発生したプラズマを閉じ込める磁石とを有し、前記第１のプラズマ発生装置は、前記ガス供給管が貫通し、そのガス供給管に対して横切るようマイクロ波が流れる導波管で構成されていることを特徴とするプラズマ滅菌処理装置。
導波管を貫通したガス供給管の貫通領域には、前記導波管を挟んでＳ極、Ｎ極が対向し合う磁石が設けられていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ滅菌処理装置。
導波管を貫通したガス供給管の貫通領域は、導波管内から拡径する拡径部となっていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のプラズマ滅菌処理装置。