JP5869966B2 - 高圧蒸気滅菌器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば医療用器具などの被滅菌物を滅菌するために用いられる高圧蒸気滅菌器に関する。

従来、この種の高圧蒸気滅菌器として、軸の回転により該軸の先端に配設した蓋を被滅菌物収納容器の開口に圧接させて前記開口を密閉させ、滅菌作業中で前記被滅菌物収納容器内の圧力が高い状態のときには、前記軸の回転を阻止してロックすることにより、不用意に蓋が開かないようにし、また滅菌作業完了後は、前記被滅菌物収納容器内の圧力，温度等の情報に基づいて制御される電磁ソレノイドの作動により、ハンドルの操作で蓋を前記被滅菌物収納容器の前記開口から離反させて開けられるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−４７２３９号公報

このような従来の高圧蒸気滅菌器では、蓋の開閉などを被滅菌物収納容器内の圧力，温度等に基づいて制御している。
しかし乍ら、一般的な圧力センサを用いて被滅菌物収納容器内の圧力を測定し、その圧力測定値に基づいて滅菌圧の制御を行う場合には、高圧蒸気滅菌器が設置される場所の標高によって気圧が変動するため、特に高地などでは気圧変動の影響を受けて、被滅菌物収納容器の内部が規定の真空度に到達せず、滅菌の妨げとなる空気を確実に排除できない。
それにより、滅菌性能が低下するという問題があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題とするものであり、一つの絶対圧力センサによる簡単な構造で絶対圧力を用いた滅菌室の内圧制御と蓋の開閉制御が行われる高圧蒸気滅菌器を提供すること、などを目的とするものである。

このような目的を達成するために本発明は、収納された被滅菌物を高温高圧の蒸気下で滅菌する滅菌室と、前記滅菌室の入口開口部を覆う蓋と、前記蓋に設けられるインターロック機構と、絶対圧を測定する絶対圧力センサと、前記滅菌室の内部又は大気のいずれか一方と前記絶対圧力センサを選択的に接続する三方弁と、前記滅菌室の内部に連通するように設けられる排気用の開閉弁及び真空ポンプと、前記滅菌室へ注入する高温蒸気を発生させるボイラと、前記ボイラから前記滅菌室に高温蒸気を供給する給蒸用の開閉弁と、前記インターロック機構、前記三方弁、前記排気用の開閉弁及び前記真空ポンプと前記ボイラ及び前記給蒸用の開閉弁をそれぞれ作動制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、少なくとも真空工程、滅菌工程のプログラムが設定され、前記真空工程よりも前又は前記滅菌工程よりも後には前記三方弁を、前記絶対圧力センサが大気と接続するように制御して大気圧を測定し、前記真空工程には前記真空ポンプにより前記滅菌室の内の空気を排出し、前記滅菌工程による前記被滅菌物の滅菌終了後には前記三方弁を、前記絶対圧力センサが前記滅菌室の内部と接続するように制御して前記滅菌室の内圧を測定し、前記排気用の開閉弁により前記滅菌室内の高圧な高温蒸気が排気されて、前記滅菌室の内圧の測定値が前記大気圧の測定値と略一致した時に、前記インターロック機構を前記蓋のロックが解除されるように制御することを特徴とする。

前述した特徴を有する本発明は、制御手段で三方弁が、被滅菌物の滅菌前や滅菌終了後などの所定のタイミングにおいて、絶対圧力センサを大気と接続させるとともに、被滅菌物の滅菌終了後において、絶対圧力センサを滅菌室の内部に接続させるように切り換えられることにより、一つの絶対圧力センサで大気圧と滅菌室の内圧が測定され、滅菌終了後に滅菌室内の高圧な高温蒸気が排気されて、滅菌室の内圧測定値が大気圧の測定値と略一致するタイミングになって、制御手段がインターロック機構をロック解除することにより、蓋が開放可能になる。
したがって、一つの絶対圧力センサによる簡単な構造で絶対圧力を用いた滅菌室の内圧制御と蓋の開閉制御が行われる高圧蒸気滅菌器を提供することができる。
その結果、一般的な圧力センサによる圧力測定値に基づいて滅菌圧の制御や蓋の開閉制御を行う従来のものに比べ、設置場所の標高と関係なく高地などのように気圧が低くても、高い滅菌性能が得られるとともに、高圧な高温蒸気が滅菌室外に流出する危険性がなくなって誤動作による事故を確実に防止でき、安全性の向上が図れる。
さらに、滅菌室の内圧測定専用の絶対圧力センサと大気圧の測定専用の絶対圧力センサを別個に備える必要がないので、全体構造を簡素化できてコストの低減化が図れる。

本発明の実施形態に係る高圧蒸気滅菌器の全体構成を示す配管系統の構造図である。 外観斜視図であり、（ａ）が全体の斜視図、（ｂ）が蓋を開けた状態の部分的な斜視図である。 インターロック機構を拡大して示す部分的な縦断正面図である。 通常作動時のタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る高圧蒸気滅菌器Ａは、図１〜図４に示すように、その本体キャビネット１０の内部に、収納された被滅菌物（図示しない）を高温蒸気下で滅菌するためのチャンバ１と、チャンバ１内へ注入する高温蒸気を発生させるためのボイラ２と、チャンバ１からの高温蒸気やボイラ２から湯水を排出するための排水タンク３と、を主要な構成要素として備えている。必要に応じて、地震感知装置４を備えることも可能である。
さらに、ボイラ２などを作動制御するための制御手段５が備えられている。
また、本体キャビネット１０の前面には、コントロールパネル１１が設けられている。

チャンバ１は、例えば医療用器具などの被滅菌物を載置する滅菌室１ａと、滅菌室１ａの入口開口部を覆う蓋１ｂを有し、後述するボイラー室２Ｂから高温蒸気が滅菌室１ａに供給される。
チャンバ１の具体例としては、図１及び図２（ｂ）に示されるように、有底円筒状に形成され、その開口部に対して円板状の蓋１ｂを開閉自在に取り付けることが好ましい。
また、その他の例として図示しないが、チャンバ１の開口部と蓋１ｂを矩形やそれ以外の形状に形成することも可能である。

チャンバ１には、外気導入用の開閉弁１ｃなどが設けられる。滅菌室１ａには、絶対圧（絶対真空を０として表示する圧力）を測定するのに用いられる絶対圧力センサＳ１、と結ぶ管路が設けられ、この管路の途中には、滅菌室１ａの外部に相当する大気とも接続可能な三方弁１ｄが設けられる。絶対圧力センサＳ１は、滅菌室１ａの内圧又は大気圧を計測してその計測値を後述する制御手段５へ出力する。
三方弁１ｄは、滅菌室１ａの内部又は大気のいずれか一方と絶対圧力センサＳ１を選択的に接続するための電磁弁などからなり、後述する制御手段５によって作動制御される。
さらに、チャンバ１には、排気用の開閉弁１ｅと、緊急排気用の開閉弁１ｆと、真空ポンプ３ａなどが設けられる。

蓋１ｂには、図１〜図３に示されるように、操作ハンドル１２と、操作ハンドル１２の誤った操作や機器の誤動作による事故を防止するためのインターロック機構１３が設けられる。操作ハンドル１２の具体例としては、操作ハンドル１２の回転と連動して放射状に突出するロッド１２ａを設けることが好ましい。
インターロック機構１３は、図３に示されるように、操作ハンドル１２と連動して回転するストッパー１３ａと、ストッパー１３ａと係合して回転不能にロックするロック部材１３ｂと、ロック部材１３ｂのロック位置及びロック解除位置を検出するためのロック位置検出部１３ｃと、ロック部材１３ｂをロック位置及びロック解除位置に亘って移動させるためのロック駆動部１３ｄと、を備えることが好ましい。
ストッパー１３ａの具体例としては、操作ハンドル１２の中心に連設される回転軸１２ｂと連動するように設けられるラチェットなどを用い、ロック部材１３ｂの具体例としては、ストッパー１３ａの係止爪に対して着脱自在に係合するように揺動可能なアームを用いることが好ましい。ロック位置検出部１３ｃの具体例としては、マイクロスイッチなどを用いて、位置検出信号を後述する制御手段５へ出力させることが好ましい。ロック駆動部１３ｄは、後述する制御手段５によって作動制御され、その具体例として、ロック部材１３ｂとなるアームに連設した従動子１３ｅを該アームがロック解除位置からロック位置に向け移動するように吸着するソレノイドを用いることが好ましい。特にロック保持部１３ｄのソレノイドとしては、電圧をかけていない時に磁性体などからなる従動子１３ｅをロック位置に吸着し続けるものを用いることが好ましい。
また、その他の例として図示しないが、ストッパー１３ａ及びロック部材１３ｂとして別構造のものを用いることも可能である。

ボイラ２は、蒸気発生装置２Ａとボイラー室２Ｂを有している。
蒸気発生装置２Ａは、給水ポンプ２Ｃや貯水タンク（給水タンク）２Ｄを介して水道などの給水源２Ｅに連通し、給水ポンプ２Ｃの作動によって、給水源２Ｅや貯水タンク２Ｄから水道水などが蒸気発生装置２Ａの内部に一定量供給される。
蒸気発生装置２Ａの内部には、電気ヒータ２ａが設けられる。電気ヒータ２ａは、後述する制御手段５によって温度制御され、給水源２Ｅから供給された水道水などを加熱して高温蒸気を作成し、ボイラー室２Ｂからチャンバ１の滅菌室１ａへ供給するように構成されている。

ボイラー室２Ｂは、蒸気発生装置２Ａの内部空間のみで構成するか、又は蒸気発生装置２Ａの内部空間と、蒸気発生装置２Ａの内部とは別個に設けられるジャケット２Ｆの内部空間で構成することが好ましい。
ジャケット２Ｆは、チャンバ１の周囲を覆うように形成され、その内部空間が蒸気発生装置２Ａの内部空間と同圧となるように配管接続し、蒸気発生装置２Ａの内部空間で作成された高温蒸気を滅菌室１ａの周囲空間に供給させることにより、滅菌室１ａが保温されて乾燥効果を高めるようになっている。

さらに、ボイラー室２Ｂは、その内部の温度変化に伴ってボイラー室２Ｂの内部空気を排気するための空気抜き用開閉弁２ｂを有している。
空気抜き用開閉弁２ｂは、温度センサＳ２から出力される温度信号と、後述する制御手段５によって作動制御される電磁弁などから構成される。
温度センサＳ２は、ジャケット２Ｆの内部空間又はそれに接続する管路に設けられ、ジャケット２Ｆの内部又はそれに接続する管路中の温度を計測して後述する制御手段５へ出力する。
詳しく説明すると、空気抜き用開閉弁２ｂは、運転の開始時（後述する準備工程）において、温度センサＳ２が予め設定された閉弁温度（約９０〜９５℃）になるまで開弁を継続させるか、又は閉弁温度になってから所定時間（約３分間程度）に亘って開弁を継続させることにより、主にジャケット２Ｆの内部空気が排水タンク３又は外部へ排気されて、ジャケット２Ｆの内部空間に温度ムラが発生しないようにしている。

ジャケット２Ｆとチャンバ１を結ぶ管路には、ジャケット２Ｆから高温蒸気を供給するための電磁弁などからなる給蒸用の開閉弁２ｃが設けられる。
さらに、蒸気発生装置２Ａと排水タンク３を結ぶ管路の途中には、排水用の開閉弁２ｄが設けられている。

制御手段５は、三方弁１ｄ、ロック位置検出部１３ｃ、ロック駆動部１３ｄ、電気ヒータ２ａ、空気抜き用開閉弁２ｂ、給蒸用の開閉弁２ｃ、などとそれぞれ電気的に接続した制御回路を有するコントローラーである。
制御手段５となるコントローラーは、マイクロコンピュータなどで構成され、主電源１３及びコントロールパネル１１の電源スイッチ１１ａの操作によって運転が開始され、制御回路に予め書き込まれたプログラムに従って制御を行う。

制御手段５の制御回路には、準備工程、待機工程、真空工程、滅菌工程、乾燥工程などのプログラムが予め設定されている。
準備工程とは、蒸気発生装置２Ａ内に一定量給水して電気ヒータ２ａにより高温蒸気を発生させ、ボイラー室２Ｂのジャケット２Ｆに所定温度の高温蒸気を充満させる工程をいう。
待機工程とは、電気ヒータ２ａを温度制御して、ジャケット２Ｆ内の高温蒸気を保ち、滅菌室１ａに被滅菌物を収納して蓋１ｂが閉じられるまでの工程をいう。
真空工程とは、コントロールパネル１１のスタートキー１１ｂが操作されてから、滅菌室１ａ内の空気を排出して被滅菌物内の残留空気を排除する工程をいう。
滅菌工程とは、滅菌室１ａ内に高温蒸気を供給して被滅菌物の滅菌を行い、滅菌の終了後には滅菌室１ａ内の高温蒸気を排気する工程をいう。
乾燥工程とは、設定時間に亘って滅菌室１ａからの真空引きと、外気の導入を繰り返す工程をいう。

制御手段５の制御回路に書き込まれているプログラムをタイムチャートで示すと、図４のようになる。
図４のタイムチャートでは、通常作動時を示している。
ここで、図４に従って通常作動時の作動について説明する。
電源ＯＮで準備工程のプログラムがスタートすると、給水ポンプ２Ｃの作動により蒸気発生装置２Ａ内に一定量の水道水などが給水される。
給水ポンプ２Ｃの作動が完了する頃には、電気ヒータ２ａがＯＮになって高温蒸気を発生させ、ボイラー室２Ｂとなるジャケット２Ｆの内部空間に供給される。
この頃には、空気抜き用開閉弁２ｂを開弁して、ジャケット２Ｆの内部空気が排気され始める。空気抜き用開閉弁２ｂは、ジャケット２Ｆの温度センサＳ２が閉弁温度まで上がった後に閉弁してジャケット２Ｆからの排気が停止される。
その後、温度センサＳ２が設定温度になったところで、準備工程が完了し、待機工程に進行する。
その後、温度センサＳ２が設定温度になったところで、準備工程が完了し、待機工程に進行する。

待機工程では、ジャケット２Ｆの温度は設定温度に維持されて、ジャケット２Ｆから滅菌室１ａ内に高温蒸気を供給可能な状態に保っている。
その後、滅菌室１ａに被滅菌物を収納して蓋１ｂが閉じられ、コントロールパネル１１のスタートキー１１ｂを操作すると、真空工程が開始され、それ以降は真空工程、滅菌工程、乾燥工程が順次進行される。

ところで、三方弁１ｄは、電源ＯＮで準備工程がスタートしてから待機工程が完了するまで、絶対圧力センサＳ１を滅菌室１ａの外部となる大気と接続させ、真空工程がスタートして滅菌工程中は滅菌室１ａの内部と接続するように切り替え、乾燥工程の完了後は絶対圧力センサＳ１を大気と接続するように切り換えるように制御されている。
さらに、操作ハンドル１２に設けられるインターロック機構１３のロック駆動部１３ｄは、乾燥工程の完了後において、絶対圧力センサＳ１により測定された滅菌室１ａの内圧と、準備工程や待機工程中か又はその他の時期に計測した大気圧を比較して、両者に圧力差がある時にはロックが解除されず、両者が規定値（約±５ｋＰａ）内で略一致した時にロックを解除するように制御されている。

このような本発明の実施形態に係る高圧蒸気滅菌器Ａによると、制御手段５により三方弁１ｄが、被滅菌物の滅菌前や滅菌終了後などの所定のタイミングでは、絶対圧力センサＳ１を大気と接続させ、また被滅菌物の滅菌終了後では、絶対圧力センサＳ１を滅菌室１ａの内部に接続させるように切り換えられる。それにより、一つの絶対圧力センサＳ１で大気圧と滅菌室１ａの内圧が測定される。さらに滅菌終了後では、滅菌室１ａ内の高圧な高温蒸気が排気され、滅菌室１ａの内圧測定値が大気圧の測定値と略一致するタイミングになった時点で、制御手段５がインターロック機構１３をロック解除する。それにより、蓋１ｂが開放可能になる。
したがって、一つの絶対圧力センサＳ１による簡単な構造で絶対圧力を用いた滅菌室１ａの内圧制御と蓋１ｂの開閉制御を行うことができる。
その結果、設置場所の標高と関係なく高地などのように気圧が低くても、高い滅菌性能が得られるとともに、高圧な高温蒸気が滅菌室１ａ外に流出する危険性がなくなって誤動作による事故を確実に防止でき、安全性の向上が図れる。
さらに、滅菌室１ａの内圧測定専用の絶対圧力センサと大気圧の測定専用の絶対圧力センサを別個に備える必要がないので、全体構造を簡素化できてコストの低減化が図れる。

特に、制御手段５が、ボイラ２による被滅菌物の滅菌前において、滅菌室１ａ内の空気排出と高温蒸気の注入による加圧を設定回数繰り返すように制御する場合には、絶対圧力センサＳ１により気圧変動の影響を受けることなく、滅菌室１ａが規定の真空度に到達し、滅菌の妨げとなる空気を確実に排除する。
したがって、被滅菌物内の残留空気を徹底的に排除することができる。
その結果、更なる高い滅菌性能が得られる。

なお、前示実施形態では、本体キャビネット１０の内部に、チャンバ１とボイラ２と排水タンク３と地震感知装置４と制御手段５が備えられる場合を示したが、これに限定されず、地震感知装置４は設けなくとも良く、またボイラ２又は排水タンク３のいずれか一方若しくは両方を本体キャビネット１０の外部に設けてチャンバ１と配管接続しても良い。

１ａ 滅菌室 １ｂ 蓋
１ｄ 三方弁 １３ インターロック機構
２ ボイラ ５ 制御手段
Ｓ１ 絶対圧力センサ

Claims (2)

1. 収納された被滅菌物を高温高圧の蒸気下で滅菌する滅菌室と、
   前記滅菌室の入口開口部を覆う蓋と、
   前記蓋に設けられるインターロック機構と、
   絶対圧を測定する絶対圧力センサと、
   前記滅菌室の内部又は大気のいずれか一方と前記絶対圧力センサを選択的に接続する三方弁と、
   前記滅菌室の内部に連通するように設けられる排気用の開閉弁及び真空ポンプと、
   前記滅菌室へ注入する高温蒸気を発生させるボイラと、
   前記ボイラから前記滅菌室に高温蒸気を供給する給蒸用の開閉弁と、
   前記インターロック機構、前記三方弁、前記排気用の開閉弁及び前記真空ポンプと前記ボイラ及び前記給蒸用の開閉弁をそれぞれ作動制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、少なくとも真空工程、滅菌工程のプログラムが設定され、前記真空工程よりも前又は前記滅菌工程よりも後には前記三方弁を、前記絶対圧力センサが大気と接続するように制御して大気圧を測定し、前記真空工程には前記真空ポンプにより前記滅菌室の内の空気を排出し、前記滅菌工程による前記被滅菌物の滅菌終了後には前記三方弁を、前記絶対圧力センサが前記滅菌室の内部と接続するように制御して前記滅菌室の内圧を測定し、前記排気用の開閉弁により前記滅菌室内の高圧な高温蒸気が排気されて、前記滅菌室の内圧の測定値が前記大気圧の測定値と略一致した時に、前記インターロック機構を前記蓋のロックが解除されるように制御することを特徴とする高圧蒸気滅菌器。
   
2. 前記制御手段が、前記ボイラによる前記被滅菌物の滅菌前において、前記真空ポンプの作動に伴う前記滅菌室内の空気排出と、前記給蒸用の開閉弁の作動に伴う高温蒸気の注入による加圧を、それぞれ設定回数繰り返すように制御することを特徴とする請求項１記載の高圧蒸気滅菌器。

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