JP6974817B2 - 蒸気滅菌器 - Google Patents

Description

本発明は、高温高圧の蒸気により細菌類などの微生物を死滅させる蒸気滅菌器に関する。

蒸気滅菌器は、医療用機材などの被滅菌物を収納するチャンバ内を密閉状態に保持し、チャンバ内に高圧蒸気を充満させることによって、被滅菌物の滅菌処理を行なう。従来の蒸気滅菌器は、たとえば、登録実用新案第３０１４４２５号公報（特許文献１）に開示されている。

登録実用新案第３０１４４２５号公報

登録実用新案第３０１４４２５号公報（特許文献１）には、滅菌タンクにオーバーフロー管が連結され、設定水位を超えると滅菌タンク内の水の一部がオーバーフロー管を通って原水貯槽へ流れる構成が開示されている。従来の構成では、滅菌タンク内の水位が設定値を下回らないようにできる点では良いが、滅菌タンク内に設定水位を上回る過剰な量の水が存在した状態で滅菌処理が開始される場合があり、この場合滅菌処理に必要以上に時間がかかることが考えられる。

本発明の目的は、被滅菌物を収容するチャンバ内に供給される液体の量の均一性を向上できる、蒸気滅菌器を提供することである。

本発明に係る蒸気滅菌器は、被滅菌物を収納可能なチャンバと、チャンバ内に供給された液体を加熱するヒータとを備え、ヒータの加熱により発生した液体の蒸気で被滅菌物を滅菌する。蒸気滅菌器は、チャンバへの給液時にチャンバから過剰な液体を排出するオーバーフロー管と、チャンバへの給液時にチャンバに空気を供給するエアポンプと、を備えている。

上記の蒸気滅菌器は、チャンバ内に供給される液体を貯留する貯液槽をさらに備えている。オーバーフロー管は、チャンバ内に開口する一端と、貯液槽内に開口する他端と、一端から他端へ向かう経路が上方に立上る上昇流形成部と、を有している。

上記の蒸気滅菌器は、オーバーフロー管を流れる液体の流動を検出するオーバーフローセンサを備えている。

上記の蒸気滅菌器は、チャンバ内に供給される液体を貯留する貯液槽をさらに備えている。オーバーフロー管は、チャンバ内に開口する一端と、貯液槽内に開口する他端とを有している。オーバーフローセンサは、オーバーフロー管の経路上に設けられている。またはオーバーフローセンサは、貯液槽内に設けられている。

上記の蒸気滅菌器において、オーバーフローセンサは、貯液槽内の液面の上限値を検出する。

上記の蒸気滅菌器は、蒸気滅菌器の動作を制御する制御部をさらに備えている。制御部は、オーバーフローセンサがオーバーフロー管を流れる液体の流動を検出すると、チャンバへの給液を停止する一方でエアポンプによるチャンバへの空気の供給を継続し、その後オーバーフローセンサがオーバーフロー管を流れる液体の流動を検出しなくなると、エアポンプによるチャンバへの空気の供給を停止する。

上記の蒸気滅菌器は、チャンバに液体を移送して給液する給液ポンプをさらに備えている。制御部は、給液ポンプによりチャンバへの給液を開始してから予め定められた時間が経過した後に、エアポンプによるチャンバへの空気の供給を開始する。

上記の蒸気滅菌器において、エアポンプは、被滅菌物の滅菌処理の終了後、チャンバに空気を供給する。

上記の蒸気滅菌器において、オーバーフロー管は、チャンバの底面から上方に立上る立上り部を有している。

上記の蒸気滅菌器において、立上り部の上端は、オーバーフロー管の一端を構成し、一端にはチャンバ内に開口する開口が形成されている。蒸気滅菌器は、一端に取り付けられ開口を覆うメッシュ部材をさらに備えている。

上記の蒸気滅菌器において、メッシュ部材は、一端から凸状に膨出するドーム形状を有している。

本発明の蒸気滅菌器によると、チャンバ内に供給される液体の量の均一性を向上することができる。

実施の形態１の蒸気滅菌器の構成を示す模式図である。 図１に示すチャンバ内のオーバーフロー管近傍を拡大して示す斜視図である。 図２に示すチャンバ内のオーバーフロー管の断面図である。 オーバーフロー管の配置を示す斜視図である。 蒸気滅菌器の電気的構成を示すブロック図である。 蒸気滅菌器の各機器の動作を示すタイミングチャートである。 時刻Ｔ１〜Ｔ２における蒸気滅菌器の各機器の動作を示す模式図である。 時刻Ｔ２〜Ｔ３における蒸気滅菌器の各機器の動作を示す模式図である。 時刻Ｔ３〜Ｔ４における蒸気滅菌器の各機器の動作を示す模式図である。 時刻Ｔ４〜Ｔ５における蒸気滅菌器の各機器の動作を示す模式図である。 時刻Ｔ６における蒸気滅菌器の各機器の動作を示す模式図である。 乾燥工程における蒸気滅菌器の各機器の動作を示す模式図である。 実施の形態２の蒸気滅菌器の構成を示す模式図である。 図１３に示す貯水槽の部分拡大図である。 実施の形態３の蒸気滅菌器の構成を示す模式図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の蒸気滅菌器１の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態の蒸気滅菌器１は、ガーゼ、メスなどの医療器具に代表される被滅菌物１００を収容可能なチャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、開閉可能な開閉蓋１１を含んでいる。開閉蓋１１は、チャンバ１０の側部に装着されている。開閉蓋１１を開放することにより、チャンバ１０内への被滅菌物１００の搬出入が可能となる。開閉蓋１１を閉じることにより、チャンバ１０の内部は密閉状態に保持される。

チャンバ１０の底面１０ｂの近傍には、ヒータ１２が設置されている。ヒータ１２は、チャンバ１０の底面１０ｂに沿って延びるように配置されている。ヒータ１２は、チャンバ１０内に供給された水を加熱して、蒸気を発生させる。蒸気滅菌器１は、ヒータ１２の加熱により発生した水蒸気で、被滅菌物１００を滅菌する。

水は、滅菌処理のためにチャンバ１０内に供給される液体の一例である。水は、常水（水道水）、井戸水、蒸留水または精製水であってもよい。チャンバ１０内に供給される液体は、水に限られず、生理食塩水などの水溶液であってもよい。

ヒータ１２の上方には、被滅菌物１００を載置可能な載置台１３が、チャンバ１０の底面１０ｂに対して略平行に設けられている。

チャンバ１０の、開閉蓋１１と対向する内側面には、チャンバ１０内の温度を検出する温度センサ１６が取り付けられている。温度センサ１６は、チャンバ１０内の気体の温度を計測する。

蒸気滅菌器１は、貯水槽２０を備えている。貯水槽２０は、チャンバ１０内に供給される水を貯留する。チャンバ１０から排出される水は、貯水槽２０へと戻る。貯水槽２０は、チャンバ１０から排出される水を貯留する。貯水槽２０の内部空間には、水が存在する液相部２１と、空気が存在する気相部２２とが含まれている。貯水槽２０の内部空間には、貯水槽２０内の水位を検出するための水位センサ２６が設置されている。

チャンバ１０と貯水槽２０とは、給水経路３０と、排出経路４０と、オーバーフロー経路５０とによって連通されている。給水経路３０は、貯水槽２０からチャンバ１０へ水を供給するための経路である。排出経路４０は、チャンバ１０から貯水槽２０へ水、水蒸気および空気を排出するための経路である。オーバーフロー経路５０は、チャンバ１０内の設定水位を超える量の水をチャンバ１０から貯水槽２０へ排出するための経路である。

給水経路３０は、給水管３１と、給水ポンプ３２と、給水電磁弁３３とを含んでいる。給水管３１の一端は貯水槽２０内部に連結され、他端はチャンバ１０に連結されている。給水ポンプ３２は、給水管３１の経路上の上流側（貯水槽２０に近い側）に設けられている。給水電磁弁３３は、給水管３１の経路上の下流側（チャンバ１０に近い側）に設けられている。

給水ポンプ３２は、貯水槽２０からチャンバ１０へ向かって流れる方向に水を移送して、チャンバ１０内へ水を供給する。給水電磁弁３３は、給水ポンプ３２に対して給水経路３０の下流側に配置されており、給水経路３０を開閉する。給水電磁弁３３は、貯水槽２０からチャンバ１０へ水が流れ得る開状態と、貯水槽２０からチャンバ１０への水の流れを禁止する閉状態と、を切り換え可能に設けられている。

排出経路４０は、排水管４１と、排気管４２と、共通管４３と、排出電磁弁４４とを含んでいる。排水管４１は、チャンバ１０から排出される水が流れるための経路である。排水管４１の一端は、チャンバ１０の底面１０ｂに接続されている。チャンバ１０内の水は、排水管４１を通ってチャンバ１０外へ排出される。

排気管４２は、チャンバ１０から排出される気体が流れるための経路である。排気管４２の一端は、チャンバ１０内の水面の最高位よりも上方の位置で、チャンバ１０に接続されている。排気管４２は、チャンバ１０内に水が供給されたときの水面の位置よりも上方の位置で、チャンバ１０に接続されている。チャンバ１０内の空気、水蒸気またはこれらの混合気体は、排気管４２を通ってチャンバ１０外へ排出される。

共通管４３は、チャンバ１０から排出され排水管４１内を流れる水と、チャンバ１０から排出され排気管４２内を流れる気体と、の両方が流れるための経路である。共通管４３は、気体が流れるための経路と水が流れるための経路とを、共通している。共通管４３の一端は、排水管４１および排気管４２の両方と連通している。共通管４３の一端と、排水管４１の他端および排気管４２の他端とが、継手により構成される連結部を介して、互いに連結されていてもよい。共通管４３の他端は、貯水槽２０の内部に配置されている。

貯水槽２０の内部において、共通管４３は、コンデンサ部４５を有している。コンデンサ部４５は、貯水槽２０内の液相部２１に水没している。コンデンサ部４５において、共通管４３の内部を通過する高温の水および水蒸気から、貯水槽２０内部に貯留された水へ熱伝達し、共通管４３を流れる流体の温度が低下する。これによりコンデンサ部４５は、水が貯水槽２０内に排出されるときの騒音を低減する。コンデンサ部４５は、蒸気滅菌器１の発生する音の大きさを低減する静音機能を有している。

貯水槽２０の内部において、共通管４３は、屈曲部４６を有している。共通管４３は、コンデンサ部４５から上方に立ち上がり、貯水槽２０内の液相部２１から気相部２２にまで亘って延びている。共通管４３は、屈曲部４６において屈曲して、下方に向かって延びている。共通管４３の他端は、貯水槽２０内の液面に向いて配置されている。これにより、共通管４３から貯水槽２０の内部に排出される水または蒸気は、共通管４３の他端から、貯水槽２０内に貯留されている水に向かって流出する。

共通管４３には、排出電磁弁４４が設けられている。排出電磁弁４４は、貯水槽２０の外部に配置されている。排出電磁弁４４は、排出経路４０を開閉する。排出電磁弁４４は、チャンバ１０から貯水槽２０へ向かって流体が流れ得る開状態と、チャンバ１０から貯水槽２０への流体の流れを禁止する閉状態と、を切り換え可能に設けられている。

オーバーフロー経路５０は、オーバーフロー管５１と、オーバーフロー電磁弁５３と、オーバーフローセンサ５４とを含んでいる。オーバーフロー管５１は、管状の部材である。オーバーフロー管５１は、チャンバ１０に接続されている。オーバーフロー管５１の一端は、チャンバ１０内に配置されている。オーバーフロー管５１の一端は、チャンバ１０内の下部に開口している。図２は、図１に示すチャンバ１０内のオーバーフロー管５１近傍を拡大して示す斜視図である。図３は、図２に示すチャンバ１０内のオーバーフロー管５１の断面図である。

図２に示すように、オーバーフロー管５１は、チャンバ１０の底面１０ｂから上方に立上る立上り部５２を有している。図３に示すように、立上り部５２の上端は、オーバーフロー管５１の一端５６を構成している。オーバーフロー管５１の一端５６には、開口５７が形成されている。一端５６の外周縁には面取り面５８が形成されており、一端５６の内周縁には面取り面５９が形成されている。立上り部５２の上端（オーバーフロー管５１の一端５６）には、メッシュ部材９０が取り付けられている。メッシュ部材９０は、オーバーフロー管５１の一端５６のうち、外周縁の内側であって面取り面５８，５９が形成されていない環状の面に取り付けられており、当該環状の面にたとえばろう付けにより溶着されている。

メッシュ部材９０は、網状の構造を有している。チャンバ１０内の水は、メッシュ部材９０を通過して、オーバーフロー管５１内へ流入可能である。オーバーフロー管５１の一端５６に形成された開口５７は、メッシュ部材９０を介して、チャンバ１０内に開口している。メッシュ部材９０は、開口５７を上方から覆っている。

メッシュ部材９０は、オーバーフロー管５１の一端５６から凸状に膨出するドーム形状を有している。メッシュ部材９０の概略の外形は、球面の一部形状である。たとえばメッシュ部材９０は、半球状の概略形状を有していてもよい。

図１に戻って、オーバーフロー管５１は、貯水槽２０に接続されている。オーバーフロー管５１の他端５５は、貯水槽２０の内部に配置されている。オーバーフロー管５１の他端５５は、貯水槽２０の上部に開口している。オーバーフロー管５１は、チャンバ１０と貯水槽２０内とを連通している。オーバーフロー管５１を経由して流れる水は、他端５５から貯水槽２０内へ流出する。

オーバーフロー電磁弁５３とオーバーフローセンサ５４とは、チャンバ１０外に配置されている。オーバーフロー電磁弁５３は、オーバーフロー管５１の経路上の上流側（チャンバ１０に近い側）に設けられている。オーバーフローセンサ５４は、オーバーフロー管５１の経路上の下流側（貯水槽２０に近い側）に設けられている。

オーバーフロー電磁弁５３は、オーバーフローセンサ５４に対してオーバーフロー管５１の上流側に配置されており、オーバーフロー経路５０を開閉する。オーバーフロー電磁弁５３は、チャンバ１０から貯水槽２０へ水が流れ得る開状態と、チャンバ１０から貯水槽２０への水の流れを禁止する閉状態と、を切り換え可能に設けられている。

オーバーフローセンサ５４は、オーバーフロー管５１を流れる水の流動を検知する。オーバーフローセンサ５４は、チャンバ１０内からオーバーフロー管５１へ流入してオーバーフロー管５１を経由して貯水槽２０へ向かって流れる、水の流動を検知する。オーバーフローセンサ５４は、たとえば、オーバーフローセンサ５４を通過する水の流れによって移動するフロートユニットを有する仕様のセンサであってもよい。または、オーバーフローセンサ５４は、水の誘電率と空気の誘電率との差に基づいて水の流れを検知する静電容量センサであってもよい。

蒸気滅菌器１はまた、送風経路６０を備えている。送風経路６０は、送風管６１と、エア電磁弁６２と、エアポンプ６３とを含んでいる。送風管６１は、チャンバ１０に接続された一端と、エアポンプ６３に接続された他端とを有している。送風管６１は、エアポンプ６３とチャンバ１０とを連通している。エアポンプ６３は、空気の流れを発生する。

エア電磁弁６２は、送風管６１に設けられている。エア電磁弁６２は、送風経路６０を開閉する。エア電磁弁６２は、エアポンプ６３からチャンバ１０へ空気が流れ得る開状態と、エアポンプ６３からチャンバ１０への空気の流れを禁止する閉状態と、を切り換え可能に設けられている。

エアポンプ６３は、送風管６１の他端から一端へ向かう方向に空気を移送して、チャンバ１０内に空気を供給する。チャンバ１０内に空気が送り込まれると、チャンバ１０内の水または水蒸気は、送り込まれた空気の圧力により、チャンバ１０外へ排出される。

蒸気滅菌器１は、圧力経路７０をさらに備えている。圧力経路７０は、圧力管７１，７３，７５、継手７２、圧力計７４、および安全弁７６を含んで構成されている。

圧力管７１は、チャンバ１０の上面の近傍に接続された一端と、継手７２に接続された他端とを有している。圧力管７３は、継手７２に接続された一端と、圧力計７４に接続された他端とを有している。チャンバ１０内の気体は、圧力管７１、継手７２および圧力管７３を介して、圧力計７４に到達する。圧力計７４は、チャンバ１０内の気体の圧力を計測する。

圧力管７５は、継手７２に接続された一端と、安全弁７６に接続された他端とを有している。安全弁７６は、貯水槽２０に設けられている。チャンバ１０内の気体の圧力が過剰に上昇すると、安全弁７６が開き、チャンバ１０内の気体が圧力管７１、継手７２、圧力管７３および安全弁７６を順に経由して、貯水槽２０内に排出される。これによりチャンバ１０内の圧力が低下し、チャンバ１０内の圧力が適切な範囲に維持される。

図４は、オーバーフロー管５１の配置を示す斜視図である。図４には、図１に示す蒸気滅菌器１の主な構成のうち、チャンバ１０と、貯水槽２０と、オーバーフロー経路５０とが図示されており、他の構成は図示を省略されている。チャンバ１０および貯水槽２０は、共にベース部２上に搭載されている。

オーバーフロー管５１は、チャンバ１０の底面１０ｂから上方へ立ち上がり、貯水槽２０の上部に接続されている。オーバーフローセンサ５４は、オーバーフロー管５１の途中に設けられている。オーバーフロー管５１は、鉛直方向の上方へ向けて立ち上がる上昇流形成部５１ａを有している。オーバーフロー管５１の一端５６から他端５５へ向かう経路が上方に立上って、上昇流形成部５１ａを形成している。上昇流形成部５１ａを流れる液体は、鉛直方向の上方へ向けて流れる。

オーバーフローセンサ５４は、上昇流形成部５１ａよりも下流側（貯水槽２０に近い側）に設けられている。または、オーバーフローセンサ５４は、上昇流形成部５１ａの途中に設けられていてもよい。オーバーフローセンサ５４は、オーバーフロー管５１がチャンバ１０の底面１０ｂから上方へ立ち上がった位置に配置されている。図２，３を参照して説明した通り、オーバーフロー管５１は、チャンバ１０内の下部に開口している。そのため、オーバーフローセンサ５４は、図３に示すオーバーフロー管５１の一端５６よりも高い位置に配置されている。なお、オーバーフローセンサ５４は、上昇流形成部５１ａよりも上流側に設けられていてもよく、オーバーフローセンサ５４はオーバーフロー管５１の一端５６よりも低い位置に配置されていてもよい。

図５は、蒸気滅菌器１の電気的構成を示すブロック図である。図５に示すように、蒸気滅菌器１は、蒸気滅菌器１の動作を制御する制御部８０を備えている。制御部８０は、温度センサ１６、水位センサ２６、オーバーフローセンサ５４および圧力計７４に電気的に接続されている。制御部８０は、温度センサ１６からチャンバ１０の内部の温度に係る検出値の入力を受ける。制御部８０は、水位センサ２６から、貯水槽２０内の水位に係る検出値の入力を受ける。制御部８０は、オーバーフローセンサ５４から、オーバーフロー管５１を流れる水の流動の有無に係る検出値の入力を受ける。制御部８０は、圧力計７４からチャンバ１０の内部の圧力に係る検出値の入力を受ける。

制御部８０はまた、入力部８１を有している。蒸気滅菌器１を使用する操作者は、加熱温度、滅菌時間および乾燥時間などの設定値を、入力部８１から制御部８０に入力する。制御部８０はさらに、所定時間を計測するタイマ８２を有している。タイマ８２は、被滅菌物１００の滅菌時間および乾燥時間を制御するために使用され、また、チャンバ１０内への給水のタイミングの制御のために使用される。

制御部８０は、蒸気滅菌器１の各制御ステップに対応して、ヒータ１２、排出電磁弁４４、給水電磁弁３３、エア電磁弁６２、オーバーフロー電磁弁５３、給水ポンプ３２およびエアポンプ６３などの、蒸気滅菌器１に含まれる各機器に制御信号を出力する。制御部８０からの制御信号を受けて各機器が適切に動作することにより、蒸気滅菌器１による被滅菌物の滅菌処理が確実に行なわれる。

以上の構成を備えている蒸気滅菌器１の動作について、以下に説明する。図６は、蒸気滅菌器１の各機器の動作を示すタイミングチャートである。図６に示すタイミングチャートに従って、蒸気滅菌器１による被滅菌物の滅菌のための各工程のうち、給水工程における蒸気滅菌器１の動作について、詳細に説明する。

図６に示すように、時刻Ｔ０において蒸気滅菌器１の電源をオンにし、蒸気滅菌器１を起動する。蒸気滅菌器１を使用する操作者は、給水を開始する以前に、チャンバ１０の開閉蓋１１を開放して、被滅菌物１００を載置台１３に載せ置き、被滅菌物１００をチャンバ１０内に収容する。操作者は、蒸気滅菌器１の電源をオンにするよりも前に、被滅菌物１００をチャンバ１０内に収容してもよい。

蒸気滅菌器１を電源オフから電源オンに切り替えることにより、図６に示すように、排出電磁弁４４がオンになる。本実施の形態において、排出電磁弁４４、給水電磁弁３３、エア電磁弁６２およびオーバーフロー（ＯＦ）電磁弁５３はいずれも、オフ（非通電）状態で閉状態を保ち、オン（通電）状態で開く、常時閉仕様の電磁弁である。

貯水槽２０の気相部２２は、大気圧に保たれている。排出電磁弁４４を開くことにより、チャンバ１０の内部空間と貯水槽２０の気相部２２とが、排出経路４０を介して互いに連通する。これにより、チャンバ１０の内部空間が、気相部２２と同じ大気圧に調整される。チャンバ１０の内部空間と貯水槽２０の気相部２２とが連通することで、チャンバ１０内の空気圧と外気圧とが一定にされる。これにより、チャンバ１０の開閉蓋１１を容易に開閉できるようになる。

次に時刻Ｔ１において、給水が開始される。図６に示すように、給水電磁弁３３およびオーバーフロー電磁弁５３がオンからオフに切り換わる。排出電磁弁４４はオンのままとされる。エア電磁弁６２はオフのままとされる。これにより、排出電磁弁４４、給水電磁弁３３およびオーバーフロー電磁弁５３が開状態とされ、エア電磁弁６２が閉状態とされる。

図７は、時刻Ｔ１〜Ｔ２における蒸気滅菌器１の各機器の動作を示す模式図である。図７および後述する図８〜１２中の各経路に示す矢印は、各経路を流れる流体（水、水蒸気または空気）の流れを示している。上述したように各電磁弁の開閉が設定された状態で、給水ポンプ３２を起動することにより、給水が開始され、貯水槽２０からチャンバ１０へ水Ｗが供給される。チャンバ１０内の空気は、排出経路４０およびオーバーフロー経路５０を経由して、チャンバ１０から排出される。そのため、チャンバ１０の内圧が上昇してチャンバ１０への給水が妨げられることが回避されている。

チャンバ１０内の水面Ｗｓがオーバーフロー管５１の一端５６（図３）の位置よりも低いので、オーバーフロー管５１の一端５６は空気中に存在している。そのため、オーバーフロー管５１を経由して空気が流れるが、オーバーフロー管５１を経由して水Ｗが流れることはない。

次に、給水ポンプ３２によりチャンバ１０への給水を開始する時刻Ｔ１から予め定められた時間が経過した後の時刻Ｔ２において、排出電磁弁４４がオンからオフに切り換わり、エア電磁弁６２がオフからオンに切り換わる。これにより、排出電磁弁４４が閉状態とされ、給水電磁弁３３、エア電磁弁６２およびオーバーフロー電磁弁５３が開状態とされる。

図８は、時刻Ｔ２〜Ｔ３における蒸気滅菌器１の各機器の動作を示す模式図である。上述したように各電磁弁の開閉が設定された状態で、エアポンプ６３を起動することにより、チャンバ１０内への空気の供給が開始され、チャンバ１０内が加圧される。給水ポンプ３２は運転を継続し、貯水槽２０からチャンバ１０への給水が継続される。排出電磁弁４４が閉じられたため、チャンバ１０内の空気は、オーバーフロー経路５０を経由して、チャンバ１０から排出される。

チャンバ１０内の水面Ｗｓは、図７よりも上昇しているがオーバーフロー管５１の一端５６の位置よりも未だ低いので、オーバーフロー管５１の一端５６は空気中に存在している。そのため、オーバーフロー管５１を経由して空気が流れるが、オーバーフロー管５１を経由して水Ｗが流れることはない。

チャンバ１０への給水をさらに継続して、チャンバ１０内の水位がオーバーフロー管５１の一端５６を超えると、チャンバ１０内の水Ｗがオーバーフロー管５１へ流入する。オーバーフロー管５１の一端５６を超えた過剰な量の水Ｗがチャンバ１０から排出され、オーバーフロー管５１を流れる水流が発生する。オーバーフロー管５１を経由してオーバーフロー管５１を流れる水の流動は、オーバーフローセンサ５４によって検出される。

図６に示すように、時刻Ｔ３においてオーバーフローセンサ５４がオフからオンに切り換わっている。チャンバ１０内の水面Ｗｓは、時刻Ｔ３の直前に、オーバーフロー管５１の一端５６を超えたと推定される。図９は、時刻Ｔ３〜Ｔ４における蒸気滅菌器１の各機器の動作を示す模式図である。チャンバ１０内の水Ｗがオーバーフロー管５１に流入するため、オーバーフロー管５１を経由して水Ｗと空気との混合流が流れる。チャンバ１０への給水時に、エアポンプ６３によりチャンバ１０へ空気が供給されているので、チャンバ１０からオーバーフロー管５１への水の流出が促進されている。

オーバーフローセンサ５４がオンに切り換わる時刻Ｔ３から所定時間経過後の時刻Ｔ４において、給水ポンプ３２が停止し、給水電磁弁３３がオンからオフに切り換わる。これにより、排出電磁弁４４および給水電磁弁３３が閉状態とされ、エア電磁弁６２およびオーバーフロー電磁弁５３が開状態とされる。

図１０は、時刻Ｔ４〜Ｔ５における蒸気滅菌器１の各機器の動作を示す模式図である。上述したように各電磁弁の開閉が設定された状態で、エアポンプ６３によるチャンバ１０への空気の供給が継続される。オーバーフロー管５１を経由して水Ｗと空気との混合流が流れている間は、オーバーフローセンサ５４がオン状態を継続する。チャンバ１０から水Ｗが流出することにより、チャンバ１０内の水面Ｗｓは次第に低下する。

チャンバ１０内の水面Ｗｓが低下してオーバーフロー管５１の一端５６の位置にまで到達すると、チャンバ１０からの水Ｗの流出が停止する。オーバーフロー管５１を流れる水流が停止すると、オーバーフロー管５１を経由してオーバーフロー管５１を流れる水の流動を検出するオーバーフローセンサ５４が、オンからオフに切り換わる。図６に示すように、時刻Ｔ５においてオーバーフローセンサ５４がオンからオフに切り換わっている。チャンバ１０内の水面Ｗｓは、時刻Ｔ５の直前に、オーバーフロー管５１の一端５６にまで低下したと推定される。

図１１は、時刻Ｔ６における蒸気滅菌器１の各機器の動作を示す模式図である。オーバーフローセンサ５４がオフに切り換わる時刻Ｔ５から所定時間経過後の時刻Ｔ６において、エア電磁弁６２およびオーバーフロー電磁弁５３がオンからオフに切り換わり、エアポンプ６３が停止する。これにより、チャンバ１０への空気の供給が停止する。チャンバ１０内の水面Ｗｓは、オーバーフロー管５１の一端５６の位置に維持されている。このようにして、給水工程が完了し、加熱工程に移る。

チャンバ１０への給水中にオーバーフローセンサ５４がオフからオンに切り換わり、チャンバ１０への給水を停止した後にオーバーフローセンサ５４がオンからオフに切り換わることで、チャンバ１０内の水面Ｗｓがオーバーフロー管５１の一端５６の位置にあることが検出されている。オーバーフローセンサ５４は、被滅菌物１００の滅菌処理のために必要な量の水がチャンバ１０に供給されたことを検出するために、用いられている。

時刻Ｔ６において、排出電磁弁４４がオフからオンに切り換わる。これにより、排出電磁弁４４が開状態とされ、給水電磁弁３３、エア電磁弁６２およびオーバーフロー電磁弁５３が閉状態とされる。チャンバ１０の内部空間と貯水槽２０の気相部２２とは、排出経路４０を介して互いに連通し、これにより、チャンバ１０の内部空間が大気圧に調整される。

加熱工程においては、チャンバ１０内の底面にあるヒータ１２をオンにすることで、チャンバ１０内に供給された水がヒータ１２で加熱され、蒸気が発生する。同時に載置台１３に載置された被滅菌物１００も加熱される。チャンバ１０内を滅菌処理のための必要温度に必要時間維持することにより、被滅菌物１００の滅菌処理を行なう。

滅菌処理が終了すると、チャンバ１０内の水および水蒸気を貯水槽２０に排出する排蒸が行なわれる。排蒸が完了すると、次にチャンバ１０内の乾燥が行なわれる。

図１２は、被滅菌物１００の滅菌処理の終了後の乾燥工程における、蒸気滅菌器１の各機器の動作を示す模式図である。乾燥工程においては、チャンバ１０内のヒータ１２をオンにする。このとき、排出電磁弁４４およびエア電磁弁６２を開くとともに、エアポンプ６３を起動する。エアポンプ６３により、チャンバ１０内へ空気が供給される。このようにして、チャンバ１０内の乾燥が所定の時間行なわれる。

滅菌処理の終了後にチャンバ１０の内部に空気を送り込むことにより、チャンバ１０内に残留する水蒸気が、排出経路４０を経由してチャンバ１０外へ排出される。チャンバ１０の内部の水蒸気を湿度の低い空気によって置換することにより、チャンバ１０の内部を乾燥する。

設定された乾燥時間を経過した後に、エア電磁弁６２が閉じられ、ヒータ１２およびエアポンプ６３が停止される。これにより、被滅菌物１００の滅菌処理のための全工程が完了となる。この状態で、ヒータ１２はオフであり、チャンバ１０と貯水槽２０の気相部２２とを連通する排出電磁弁４４のみが開かれた、図６に示す時刻Ｔ０〜Ｔ１と同じ状態になる。蒸気滅菌器１を使用する操作者は、安全に開閉蓋１１を開けて、滅菌処理後の被滅菌物１００をチャンバ１０から取り出すことができる。

（実施の形態２）
図１３は、実施の形態２の蒸気滅菌器１の構成を示す模式図である。実施の形態２の蒸気滅菌器１は、貯水槽２０の内部の構成およびオーバーフロー経路５０の構成において、実施の形態１とは異なっている。

具体的には、実施の形態２の貯水槽２０には、その内部空間の一部が仕切られた小槽２７が形成されている。小槽２７は、貯水槽２０の上部に形成されている。小槽２７の天井面は、貯水槽２０の天井面の一部により構成されている。オーバーフロー管５１は、小槽２７の天井面を貫通している。オーバーフロー管５１の他端５５は、小槽２７の内部に配置されている。オーバーフロー管５１の他端５５は、小槽２７内に開口している。オーバーフロー管５１を経由して流れる水は、他端５５から小槽２７内へ流出する。

小槽２７の側面には、側面を貫通する貫通孔２８が形成されている。小槽２７の底面は、貯水槽２０の底面から離れて配置されている。小槽２７の底面には、底面を貫通する貫通孔２９が形成されている。貫通孔２８，２９は、小槽２７の内部空間と、小槽２７の外部空間である貯水槽２０の内部空間のうち小槽２７を形成しない部分とを、連通している。オーバーフローセンサ５４は、実施の形態１と異なり、オーバーフロー管５１の経路上に設けられておらず、貯水槽２０内に設けられている。より具体的には、オーバーフローセンサ５４は、小槽２７内に配置されている。

水位センサ２６は、貯水槽２０内の底面付近に配置されている。水位センサ２６は、貯水槽２０内の水位の下限値を検出する下限水位センサとしての機能を有している。水位センサ２６と、オーバーフローセンサ５４とは、電極式またはフロート式の水位センサであってもよい。

図１４は、図１３に示す貯水槽２０の部分拡大図である。図１４には、図１３に示す貯水槽２０のうち、小槽２７付近が拡大されて図示されている。図１４中の白抜き矢印は、オーバーフロー管５１の他端５５から流れ出る水を示す。図１４中の矢印は、貫通孔２９を経由して小槽２７から流れ出る水を示す。

貫通孔２９は、その開口面積が他端５５の開口面積よりも小さいように、形成されている。他端５５から小槽２７内へ流れ出た水は、貫通孔２９を経由して小槽２７の内部から外部へ流れようとするときに、大きな抵抗を受ける。貫通孔２９が小径に形成されていることにより、水が貫通孔２９を通過するときの圧力損失が増大している。そのため、小槽２７内へ流入した水は、直ちに貫通孔２９から流れ出ることなく、小槽２７の内部で一旦溜められる。

チャンバ１０内の水面Ｗｓが上昇して、チャンバ１０内の過剰な水がオーバーフロー管５１から排出されると、オーバーフロー管５１を通過して他端５５から小槽２７内へ水が供給される。小槽２７内において水が溜められて水位が上昇し、オーバーフローセンサ５４にまで水が到達すると、オーバーフローセンサ５４がオフからオンに切り換わる。図６を参照して説明した通り、オーバーフローセンサ５４がオンの状態が所定時間継続すると、給水ポンプ３２を停止して、チャンバ１０への給水を停止することができる。

チャンバ１０への給水を停止した後、チャンバ１０内の水面Ｗｓが低下してチャンバ１０からの水Ｗの流出が停止すると、小槽２７内へ流れ出る水の流れも停止する。貫通孔２９から水が徐々に流出することにより、小槽２７内の水位が低下する。オーバーフローセンサ５４の位置に水が存在しなくなると、オーバーフローセンサ５４がオンからオフに切り換わる。オーバーフローセンサ５４がオフの状態が所定時間継続すると、エアポンプ６３を停止して、給水工程を完了することができる。このときチャンバ１０内の水面Ｗｓは、オーバーフロー管５１の一端５６の位置に維持されている。

貯水槽２０内において、オーバーフローセンサ５４は、水位センサ２６よりも上方に配置されている。貯水槽２０内に手動で水を供給するとき、貫通孔２８，２９を経由して小槽２７内へも水が流れる。小槽２７内の水位が上昇してオーバーフローセンサ５４がオフからオンに切り換わることを検出して、貯水槽２０内の水位が上限に達したことを通知することができる。貯水槽２０内の水位の上限値を検出する上限水位センサとしての機能を有するように、オーバーフローセンサ５４を構成することができる。

（実施の形態３）
図１５は、実施の形態３の蒸気滅菌器１の構成を示す模式図である。実施の形態３の蒸気滅菌器１は、オーバーフロー経路５０の構成において、実施の形態１，２とは異なっている。

実施の形態１，２のオーバーフロー管５１は、一端５６がチャンバ１０内に配置され、チャンバ１０内の下部に開口している。実施の形態１，２のオーバーフロー管５１は、チャンバ１０の底面１０ｂから上方に立上る立上り部５２を有している。これに対し、図１５に示すオーバーフロー管５１の一端は、チャンバ１０の側部に接続されており、チャンバ１０内に配置されていない。図１５に示すオーバーフロー管５１は、立上り部を有していない。オーバーフロー管５１は、チャンバ１０の側面に設けられている。

このようにオーバーフロー管５１を構成した場合でも、チャンバ１０内の水面Ｗｓがオーバーフロー管５１の一端へ到達すると、チャンバ１０内の水Ｗがオーバーフロー管５１内へ流入する。これにより、チャンバ１０内の水面Ｗｓを、オーバーフロー管５１の一端の位置に維持することができる。

なお図１５は、オーバーフロー管５１がチャンバ１０に接続される側面が、開閉蓋１１と対向する温度センサ１６が取り付けられている側面であることを示すものではない。オーバーフロー管５１は、チャンバ１０の任意の側面に接続されて、一端がチャンバ１０の任意の側面に開口するように、構成されていればよい。オーバーフロー管５１は、開閉蓋１１と対向するチャンバ１０の側面に接続されていてもよく、開閉蓋１１により開閉される被滅菌物１００の搬出入口を形成するチャンバ１０の側面に接続されていてもよく、開閉蓋１１に接続されていてもよい。

実施の形態の蒸気滅菌器１の構成および作用効果についてまとめて説明すると、以下の通りである。なお、実施の形態の構成に参照番号を付すが、これは一例である。

本実施の形態の蒸気滅菌器１は、図１に示すように、被滅菌物１００を収納可能なチャンバ１０と、チャンバ１０内に供給された水を加熱するヒータ１２とを備え、ヒータ１２の加熱により発生した水蒸気で被滅菌物１００を滅菌する装置である。蒸気滅菌器１は、チャンバ１０への給水時にチャンバ１０から過剰な量の水を排出するオーバーフロー管５１と、チャンバ１０への給液時にチャンバ１０に空気を供給するエアポンプ６３と、を備えている。

チャンバ１０への給水時に、エアポンプ６３を起動してチャンバ１０に空気を供給することにより、チャンバ１０からオーバーフロー管５１への水の排出が促進される。エアポンプ６３を用いてチャンバ１０から排水することにより、図１１に示すように、給水完了後のチャンバ１０内の水面Ｗｓを、オーバーフロー管５１の一端５６（図３）の位置に一定に保つことができる。これにより、チャンバ１０内に供給される水量の均一性を向上することができる。

また図３に示すように、オーバーフロー管５１は、チャンバ１０内に開口する一端５６を有している。図１に示すように、オーバーフロー管５１は、貯液槽２０内に開口する他端５５を有している。図４に示すように、オーバーフロー管５１は、一端５６から他端５５へ向かう経路が上方に立上る上昇流形成部５１ａを有している。

チャンバ１０への給水時にエアポンプ６３によりチャンバ１０に空気が供給され、チャンバ１０内に供給された空気によってチャンバ１０内の水がチャンバ１０外へと排出される。これにより、オーバーフロー管５１が上昇流形成部５１ａを有していても、チャンバ１０からオーバーフロー管５１へ過剰な水を排出することができる。オーバーフロー管５１を、一端５６がチャンバ１０内の下部に開口し他端５５が貯水槽２０の上部に開口する構成とできるので、チャンバ１０と貯水槽２０とを蒸気滅菌器１の筐体内部で横に並べて配置することができる。チャンバ１０と貯水槽２０との一方の少なくとも一部、好ましくは全部が、側方視において他方と重なる配置とすることにより、蒸気滅菌器１の筐体の上下方向の寸法を小さくすることができ、筐体を小型化することができる。

また図１に示すように、蒸気滅菌器１は、オーバーフローセンサ５４を備えている。オーバーフローセンサ５４は、オーバーフロー管５１を流れる水の流動を検出する。チャンバ１０への給水時に、オーバーフローセンサ５４がオンになると給水を停止し、その後オーバーフローセンサ５４がオフになるまでチャンバ１０からオーバーフロー管５１への水の排出を継続する。これにより、給水完了後のチャンバ１０内の水面Ｗｓを、オーバーフロー管５１の一端５６の位置に一定に保つことができる。

チャンバ１０への給水時における、給水ポンプ３２の停止のタイミング（図６に示す時刻Ｔ４）は、給水ポンプ３２を起動してからの経過時間によって定められてもよい。エアポンプ６３の停止のタイミング（図６に示す時刻Ｔ６）は、給水ポンプ３２を停止してからの経過時間によって定められてもよい。タイマ８２（図５）を用いて、時間の経過に従って給水ポンプ３２およびエアポンプ６３を適切に起動停止することによっても、給水完了後のチャンバ１０内の水面Ｗｓを、オーバーフロー管５１の一端５６の位置に一定に保つことができる。そのため、実施の形態の蒸気滅菌器１は、オーバーフローセンサ５４を必ずしも備えなくてもよい。

また図１に示すように、蒸気滅菌器１は、チャンバ１０内に供給される水を貯留する貯水槽２０をさらに備えている。図３に示すように、オーバーフロー管５１は、チャンバ１０内に開口する一端５６を有している。図１に示すように、オーバーフロー管５１は、貯水槽２０内に開口する他端５５を有している。オーバーフローセンサ５４は、オーバーフロー管５１の経路上に設けられている。このようにすれば、オーバーフロー管５１の経路上に設けられたオーバーフローセンサ５４を用いて、オーバーフロー管５１を流れる水の流動を検出することができる。

また図１３に示すように、オーバーフローセンサ５４は、貯水槽２０内に設けられている。このようにすれば、貯水槽２０内に設けられたオーバーフローセンサ５４を用いて、オーバーフロー管５１を流れる水の流動を検出することができる。貯水槽２０外にオーバーフローセンサ５４を配置するためのスペースが必要ないため、蒸気滅菌器１の筐体を小型化することができる。貯水槽２０内に設けられたオーバーフローセンサ５４は、貯水槽２０内の液面の上限値を検出してもよい。オーバーフローセンサ５４が貯水槽２０の上限水位センサとして機能することにより、上限水位センサを別途設ける必要がなく、蒸気滅菌器１の構成を簡略化することができる。

また図５に示すように、蒸気滅菌器１は、蒸気滅菌器１の動作を制御する制御部８０をさらに備えている。図６，１０に示すように、制御部８０は、オーバーフローセンサ５４がオーバーフロー管５１を流れる液体の流動を検出すると、チャンバ１０への給液を停止する。一方で制御部８０は、エアポンプ６３によるチャンバ１０への空気の供給を継続する。図６，１１に示すように、制御部８０は、チャンバ１０への給液の停止後、オーバーフローセンサ５４がオーバーフロー管５１を流れる液体の流動を検出しなくなると、エアポンプ６３によるチャンバ１０への空気の供給を停止する。オーバーフローセンサ５４がオンになると給水を停止し、その後オーバーフローセンサ５４がオフになるまでチャンバ１０からオーバーフロー管５１への水の排出を継続することにより、給水完了後のチャンバ１０内の水面Ｗｓを、オーバーフロー管５１の一端５６の位置に一定に保つことができる。

また図６，８に示すように、蒸気滅菌器１は、チャンバ１０に水を移送して給水する給水ポンプ３２をさらに備えている。制御部８０は、給水ポンプ３２によりチャンバ１０への給水を開始してから予め定められた時間が経過した後に、エアポンプ６３によるチャンバ１０への空気の供給を開始する。チャンバ１０への給水を開始した直後はチャンバ１０へ空気を供給しないように構成されており、チャンバ１０への給水当初のチャンバ１０の気圧は大気圧とされている。これにより、チャンバ１０への給水当初における、給水ポンプ３２の負荷を軽減することができ、迅速にチャンバ１０へ給水することができる。

また図１２に示すように、エアポンプ６３は、被滅菌物１００の滅菌処理の終了後、チャンバ１０に空気を供給する。チャンバ１０への給液時にチャンバ１０に空気を供給するエアポンプ６３を、被滅菌物１００の滅菌処理の終了後の乾燥工程においてチャンバ１０に空気を供給するために用いることにより、乾燥工程においてチャンバ１０に空気を供給するためのポンプを別途設ける必要がなく、蒸気滅菌器１の構成を簡略化することができる。

また図２に示すように、オーバーフロー管５１は、チャンバ１０の底面１０ｂから上方に立上る立上り部５２を有している。チャンバ１０内の水が、立上り部５２の上端からオーバーフロー管５１へ流れ込むように、オーバーフロー管５１は形成されている。このようにすれば、オーバーフロー管がチャンバの側面に設けられる構成と比較して、チャンバ１０が傾いて配置された場合の、給水完了後のチャンバ１０内の水面Ｗｓへの影響を小さくすることができる。

また図３に示すように、立上り部５２の上端は、オーバーフロー管５１の一端５６を構成している。一端５６には、チャンバ１０内に開口する開口５７が形成されている。蒸気滅菌器１は、一端５６に取り付けられ開口５７を覆うメッシュ部材９０をさらに備えている。メッシュ部材９０がチャンバ１０内の水の界面のバランスを崩すことで、オーバーフロー管５１の一端５６における水の表面張力が低減される。これにより、表面張力の発生を原因としてチャンバ１０内に過剰な量の水が滞留することを回避できるので、給水完了後のチャンバ１０内の水面Ｗｓを一端５６の位置に一定に保つことができる。また、オーバーフロー管５１へのごみの侵入を防止することができる。

また図２，３に示すように、メッシュ部材９０は、オーバーフロー管５１の一端５６から凸状に膨出するドーム形状を有している。ドーム形状のメッシュ部材９０を適用することにより、オーバーフロー管５１の一端５６における水の表面張力を、より効果的に抑制することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 蒸気滅菌器、１０ チャンバ、１０ｂ 底面、１１ 開閉蓋、１２ ヒータ、１３ 載置台、２０ 貯水槽、２１ 液相部、２２ 気相部、２６ 水位センサ、２７ 小槽、２８，２９ 貫通孔、３０ 給水経路、３１ 給水管、３２ 給水ポンプ、３３ 給水電磁弁、４０ 排出経路、４１ 排水管、４２ 排気管、４３ 共通管、４４ 排出電磁弁、４５ コンデンサ部、４６ 屈曲部、５０ オーバーフロー経路、５１ オーバーフロー管、５１ａ 上昇流形成部、５２ 立上り部、５３ オーバーフロー電磁弁、５４ オーバーフローセンサ、５５ 他端、５６ 一端、５７ 開口、５８，５９ 面取り面、６０ 送風経路、６１ 送風管、６２ エア電磁弁、６３ エアポンプ、７０ 圧力経路、８０ 制御部、８１ 入力部、８２ タイマ、９０ メッシュ部材、１００ 被滅菌物、Ｗ 水、Ｗｓ 水面。

Claims (10)

1. 被滅菌物を収納可能なチャンバと、
   前記チャンバ内に供給された液体を加熱するヒータとを備え、
   前記ヒータの加熱により発生した前記液体の蒸気で前記被滅菌物を滅菌する、蒸気滅菌器において、
   前記チャンバへの給液時に前記チャンバから過剰な液体を排出するオーバーフロー管と、
   前記オーバーフロー管を流れる液体の流動を検出するオーバーフローセンサと、
   前記チャンバへの給液時に前記チャンバに空気を供給するエアポンプと、
   前記蒸気滅菌器の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記オーバーフローセンサが前記オーバーフロー管を流れる液体の流動を検出すると、前記チャンバへの給液を停止する一方で前記エアポンプによる前記チャンバへの空気の供給を継続し、その後前記オーバーフローセンサが前記オーバーフロー管を流れる液体の流動を検出しなくなると、前記エアポンプによる前記チャンバへの空気の供給を停止する、蒸気滅菌器。
2. 前記チャンバ内に供給される液体を貯留する貯液槽をさらに備え、
   前記オーバーフロー管は、前記チャンバ内に開口する一端と、前記貯液槽内に開口する他端とを有し、
   前記オーバーフローセンサは、前記オーバーフロー管の経路上に設けられている、請求項１に記載の蒸気滅菌器。
3. 前記チャンバ内に供給される液体を貯留する貯液槽をさらに備え、
   前記オーバーフロー管は、前記チャンバ内に開口する一端と、前記貯液槽内に開口する他端とを有し、
   前記オーバーフローセンサは、前記貯液槽内に設けられている、請求項１に記載の蒸気滅菌器。
4. 前記オーバーフローセンサは、前記貯液槽内の液面の上限値を検出する、請求項３に記載の蒸気滅菌器。
5. 前記チャンバ内に供給される液体を貯留する貯液槽をさらに備え、
   前記オーバーフロー管は、前記チャンバ内に開口する一端と、前記貯液槽内に開口する他端と、前記一端から前記他端へ向かう経路が上方に立上る上昇流形成部と、を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸気滅菌器。
6. 前記チャンバに液体を移送して給液する給液ポンプをさらに備え、
   前記制御部は、前記給液ポンプにより前記チャンバへの給液を開始してから予め定められた時間が経過した後に、前記エアポンプによる前記チャンバへの空気の供給を開始する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸気滅菌器。
7. 前記エアポンプは、前記被滅菌物の滅菌処理の終了後、前記チャンバに空気を供給する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸気滅菌器。
8. 前記オーバーフロー管は、前記チャンバの底面から上方に立上る立上り部を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の蒸気滅菌器。
9. 前記立上り部の上端は、前記オーバーフロー管の一端を構成し、前記一端には前記チャンバ内に開口する開口が形成されており、
   前記一端に取り付けられ前記開口を覆うメッシュ部材をさらに備える、請求項８に記載の蒸気滅菌器。
10. 前記メッシュ部材は、前記一端から凸状に膨出するドーム形状を有する、請求項９に記載の蒸気滅菌器。

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