JPH01207070A - 滅菌方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は滅菌技術、より詳しくは紫外線を使用した新規
で改良された滅菌法および装置に関する。

従来より、紫外線滅菌ないし殺菌輻射は低圧の水銀蒸気
中で放電により生じる２５３．７ナノメータの紫外線で
行なわれている。この波長範囲の紫外線は微生物を不活
性化することができる。微生物を殺すのに必要な紫外線
のエネルギ量は時間と強度の積であり、１平方センチメ
ートル当りマイクロワット秒で測定される。実験室での
研究によれば、大抵のウィルスおよびバクテリヤの９０
％不活性化のためには８０００７１Ｗ　−ｓ／ｃｍ’で
充分である。生き残った微生物は弱められた状態にあり
、複製（ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）を阻止され、熱を含
む他の不活性化方法に対して抵抗力が低下する。

この方法は静的滅菌法と呼ぶことができ、この方法では
紫外線を表面に直接受けた微生物のみが不活性化される
。商業的に純粋なチタンまたはチタン合金の器具や移植
物ないし挿入物（ｉｍｐｌａｎｔｓ：以下インブラント
という）に通常関連して、連続的に形成される酸化物の
層によって保護されたウィルスやバクテリヤは活性状態
で残る。この紫外線からの微生物の保護は従来よりｒス
クリーニング効果（ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ　　ｅｆｆｅｃ
ｔ）　Ｊと呼ばれている。

酸化物層に加えて、集塊、血清、血液、または他の細胞
ですらシールド、シャドーゾーン（ｓｈａｄｏｗｘｏｎ
ｅ）ないしスクリーン効果を生じる。従って、従来の紫
外線を用いる滅菌法は臨床的適用範囲が非常に限られ信
頼性に欠く。

最近、表面エネルギ活性化（ｓｕｒｆａｃｅ　ｅｎｅｒ
ｇｙａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）の現象が種々の研究対象と
なっている。これらの研究は、物質表面上の生物皮膜お
よびその生体接着（ｂｉｏａｄｈｅｓｉｏｎ）ないし生
体適合性（ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）との関
係を研究の対象としている。生体接着はインブラントの
骨間化を成功させる必須要件である。長年にわたる研究
は滅菌法、汚染菌、臨界裏面張力　（ｃｒｉｔｉｃａｌ
　５ｕｒｆａｃｅｔｅｎｓ　１ｏｎ）、無線周波数グロ
ー放電装置を含む。これらの研究によれば、生体接着性
は清潔なまたは表面が活性化され滅菌された物質の表面
によって高められることが判明した。清潔または表面活
性化とは、表面に汚染菌、汚染集塊および酸化物層が存
在しないことである。従って、このような金属または物
質の表面は周囲の環境に対して裸であり反応性か極めて
高い。

無線周波数グロー放電装置は表面エネルギ活性化の研究
のための実験に使用されてきた。物質の臨界表面張力が
変えられ、それによって表面エネルギ活性化がなされる
。この表面エネルギ活性化を材料上で行なうために、そ
の処理はイオン化されたガス分子を室内で激しく動かす
か、または／および微小燃焼（ｍｉｃｒｏｃｏｍｂｕｓ
ｔｉｏｎ）によって分離された汚染層物質を完全にガス
化して室内から排出させることによって除去する必要が
ある。無線周波数グロー放電に関しては二つの重要な点
に留意しなければならない。第一に、表面エネルギ活性
化ないし物質表面のクリーニングは滅菌を意味しないこ
とであり、第二に、物質表面の固有性を変化、変更また
は破壊してはならないことである。

従って、物質表面の動的滅菌を行ない、その臨界表面張
力を増加させ、これによって表面エネルギを誘起し生体
接着性を増加させる紫外線滅菌方法および装置を提供す
ることは極めて望ましい。

本発明の目的は、従来の紫外線による技術では達しえな
い程度の滅菌効果を実現する紫外線を使用した滅菌方法
および装置を提供することである。

本発明の他の目的は、微生物の微小燃焼または灰化（ａ
ｓｈｉｎｇ）を含む完全に単一工程の滅菌作用が物質表
面上で行なわれる滅菌方法を提供することである。

本発明の他の目的は、従来の紫外線滅菌に伴なうシール
ディング（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ）ないしスクリーニング
効果を除いた動的滅菌工程が物質表面で行なわれる滅菌
方法を提供することである。

本発明の他の目的は、物質表面ないし標本上において臨
界表面張力を変化、すなわち増減させる滅菌方法を提供
することである。

本発明の他の目的は、物質表面ないし標本上の酸化物層
のような生物的汚染層を、その物質表面の固有性を変え
ることなく積極的に除去する滅菌方法を提供することで
ある。

本発明の他の目的は、上記方法を実施するための比較的
簡単な構造をもち作用が効果的な装置を提供することで
ある。

本発明の方法および装置では、水銀／ガリウムメタルハ
ライド（ｍｅｒｃｕｒｙ／ｇａｌｌｉｕｍ　ｍｅｔａｌ
　ｈａｌｉｄｅ）紫外光源を用い、微生物を紫外光と光
源から放出されるガス状金属酸化物に露呈する。露呈時
間は約０．３秒〜約６０秒、露呈距離は約０．６３５ｃ
ｍ　（約０．２５インチ）〜約１０．１６ｃｍ　　（約
４．０インチ）、紫外光の波長は約１７５ｎｍ〜約４５
０　ｎ　ｒｎで、相対エネルギは１メートルにおいて約
１．３マイクロワット／ｃｍ２／ｎｍに等しいかこれよ
り大きい値から約２５０マイクロワツト／ｃｍ２／ｎｍ
に等しいかこれより小さい値までの範囲である。ガス状
金属酸化物は二酸化チタン（ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｄｉｏ
ｘｉｄｅ）である。微生物が物体表面上にあるとき、こ
の表面が紫外光および金属酸化物、すなわち、二酸化チ
タンに露呈され、その表面上で動的滅菌作用が行なわれ
、その結果表面上の臨界表面張力が変化され、生物的汚
染層が物体表面の固有□性を変えることなくその表面か
ら積極的に除去され、この表面上の微生物のシールディ
ングないしスクリーニングを除き、微生物の微小燃焼を
伴なう物体表面の完全滅菌が行なわれる。加つるに、チ
タンが添加ないしドープされ（ｔｉｔａｎｉｕｍ−ｄｏ
ｐｅｄ）オゾンの発生を防止する（ｏｚｏｎｅ−ｆｒｅ
ｅ：以下オゾンフリーという）石英（ｑｕａｒｔｚ）が
光源と微生物の間に作用関係に配備される。

以下図示実施例を説明する。

本発明の紫外線滅菌方法および装置は物質表面の動的滅
菌を行ない、物質表面の臨界表面張力を増し、これによ
って表面エネルギを話起し、生体接着性を高める。この
動的滅菌は紫外線と分子励起を組合わせる。この方法は
出力波長が約１７５ｎｍから約４５０ｎｍのオゾンフリ
ー石英のメタルハライド水銀／ガリウム紫外線ランプに
よって達成される。１７５ｎｍ乃至４５０ｎｍの波長範
囲では相対的エネルギ範囲は１メートルで１．３μＷ／
ｃｍ２／ｎｍに等しいかそれ以上、または、２５０μＷ
／ｃｍ２／ｎｍに等しいかそれ以下である。この方法を
達成するメタルハライド水銀／ガリウム紫外線ランプの
動作範囲を第１図のグラフに斜線部分で示す。このグラ
フは本発明による物質表面の滅菌および浄化のための相
対的エネルギ／波長範囲を示すグラフである。この方法
を達成するために、物質表面の露光時間は約６０秒から
約０．３秒の範囲で可変である。この物質表面の露光時
間はランプの相対的エネルギ、マイクロワット出力およ
び破壊されるべき微生物の種類による。物質表面と光源
間の距離は約０．６３５ｃｍ（約０．２５インチ　）　
か　ら約１０．１６ｃｍ　　　（約　４．０インチ　）
の範囲である。周囲温度ないし室温は前述の距離範囲内
で約４０℃と約１５０℃の間で可変である。

前述した高エネルギ出力パラメータを有し、チタンがト
ープされたオゾンフリー石英管を有する水銀／ガリウム
金属ハロゲン化物紫外線ランプはガス状の二酸化チタン
を放出する。この点についてはやがて詳述する。包囲さ
れた室内での３３０〜４５０　ｎｍの波長範囲の紫外線
に加えて、この放出により表面エネルギ活性化作用が行
なわれる。試料の臨界表面エネルギが増大すると、生体
接着性ないし生体適合性を高めることが実験により証明
されている。この種のより詳しい試験とその結果は’　
５ｕｒｆａｃｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｏｆ　Ｔｉｔａｎ
ｉｕｍ　ＦｏｌｌｏｗｉｎｇＳｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏ
ｎ　　−Ｒｏｌｅ　　Ｉｎ　　Ｉｍｐｌａｎｔ　　−Ｔ
ｉ５ｓｕｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ　　ａｎｄ　　Ｂｉｏａ
ｄｈｅｓｉｏｎ　　Ｊ　　（Ｊａｍｅｓ　　Ｉｌ、Ｄｏ
ｕｎ−ｄｏｕｌａｋｉｓ、　Ｒｏｓｗｅｌｌ　Ｐａｒｋ
　Ｍｅｍｏｒｉａｌ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ八ｎｎｕａｌ
　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｒｅｐｏｒｔ、　１９８６．）を
参照されたい。この報告に詳述されているように、第２
Ａ図は予め滅菌されたチタン試料の接触角（ｃｏｎｔａ
ｃｔａｎｇｌｅ）測定値のジスマンプロット（Ｚｉｓｍ
ａｎ　ｐｌｏｔ）である。第２Ｂ図〜第２Ｆ図はそれぞ
れ次の方法によって滅菌された試料における接触角測定
値のジスマンプロットである。すなわち、乾燥加熱処理
、蒸気滅菌、本発明による紫外線、山内ガラスビート滅
菌および無線周波数グロー放電である。

本発明方法による第２Ｄ図のグラフは強い生物反応の可
能性を示す高いＰとゆるい傾斜を示している。

ハタテリヤ、ウィルス、胞子（ｓｐｏｒｅｓ）を含む一
般の微生物を破壊するのに必要な殺菌エネルギ、すなわ
ち、滅菌力は平方センチメートル（ｃｍ’）当りのマイ
クロ（μ）ジュール（Ｊ）、あるいは、単位面積当りの
仕事量（ｗｏｒｋ　ｐｅｒ　ａｒｅａ）で与えられる。

仕事Ｅｒ、　（Ｊ　）はワット（Ｗ）によるエネルギと
秒（ｓｅｃ、）による時間との積である。従って、１μ
Ｊ−１μＷｘ１秒 または、 １　　μ　Ｊ／ｃｍ’　　−１μ　Ｗ　・秒／ｃｍ　２
滅菌は２５３．７ｎｍの波長で行なわれる。２５３．７
ｎｍの波長において、前述の紫外線ランプは１メートル
で１４．１４［１μＷ／ｃｍ２／ｎｍを発生する。もし
、２５３．７ｎｕｎでの相対エネルギが１４．１４６μ
Ｗ／ｃｍ２、前述のランプでのＭＰＥＴ　（最大許容露
出時間）が９．７６４１秒であれば、単位面積当りの仕
事量は１３８．１２３μｍ秒／ｃｍ２である。従来の滅
菌水銀灯を用いる滅菌法でたいていの微生物を破壊する
には８０００μＷ・秒／ｃｍ２を必要とする。

上述したことは、２５３．７ｎｍの紫外線エネルギと表
面分子励起および微小燃焼とを組合わせた前述のＤｏｕ
ｎｄｏｕｌａｋｉｓによる報告に詳しい。従来の紫外線
源は分子を通り光子エネルギにより分子を励起する能力
を欠いていた。本発明による動的滅菌は表面の分子を通
りこれを励起することがで診るので、従来の紫外線法に
通常伴なうエネルギ量を必要としない。動的滅菌におけ
る励起現象はスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）
に似ており、表面分子の運動を伴なう。この過程におい
て多量の熱エネルギが解放され不安定な表面の残片を微
小燃焼させる。

表面エネルギ活性化工程の活動と２５３．７ｎｍの紫外
線の静的滅菌エネルギを組合せることにより、前述した
シールディングないしスクリーニング効果の現象が除去
される。さらに、表面エネルギ活性化中に発生する微小
燃焼が２５３．７ｎｍの紫外線に対して生き残った微生
物を不活性化ないし組織学的用語で云えば「灰化」する
。３５０〜４５０ｎｍの紫外線がこの「灰化」を行なう
ものと思われる。従って、本発明による滅菌中に活動的
ないし動的プロセスが物質表面で進行する。この動的プ
ロセスは物質表面の固有性を物理的または化学的に変化
ないし損傷することなしに完全滅菌を容易にする。この
滅菌法の主な適用例において、鋭い刃を有する医療器具
例えば外科用メスをその刃を傷つけたり鈍化させずに完
全に滅菌することかでざる。

本発明の方法を実施する装置を第３図〜第５図に示す。

この装置はほぼ長方形のハウジングないしケース１０を
含み、このハウジングは前パネル１２、後パネル１４、
上パネル１６、底パネル１８、および両側パネル２０．
２２からなる。ゲート機構２４が、前パネル１２に取付
けられたブラケット２６に回動可能に連結されている。

ハウジング１０内のシャッタ部材２８が前パネル１２に
回動可能に取付けられたロッド３０の一端に固定されて
いる。このロッドの外端にはノブ３２が設けられ、この
ノブはロック片ないしタブ３４を有し、ノブ３２をロッ
ク位置に回動させたとぎに、タブ３４がゲート機構２４
に係合するようになっている。

パネル１２にはさらに三つの手動操作スイッチ、すなわ
ち、ランプスイッチ３６、電源スィッチ３８および表面
エネルギ活性化（ｓ、ｅ、ａ、）スイッチ４０が設けら
れている。それぞれのスイッチが投入されたことを示す
指示ランプ４２．４４．４６が設けられている。

本発明の装置は２個の同じランプ４８．５０を備えてい
る。このランプは各々チタンがドープされたオゾンフリ
ー石英管を有する水銀／ガリウムメタルハライドランプ
、である。各ランプ４８．５０はＵ字状をなし、ブラケ
ット５２．５４にそれぞれ取り付ｌすられている。ブラ
ケット５２．５４はハウジング１０に固定された他の取
付ブラケット集合体５５に支持されている。ランプ４８
．５０は軸方向ないし長手方向に間隔をおいて配置され
、それぞれ脚部が反対方向に向けられ、二つのぼぼ平行
な平面に配備されている。この結果、滅菌されるべき物
体を両ランプの間にこれに沿って配置できる。２個のＵ
字状ランプが配置されていることにより、物体、例えば
移植物、充填物、挿入物などのインブラント（ｉｍｐｌ
ａｎｔｓ）に実質上完全な円形状露光を行なう。

本発明の装置は、さらに、ゲート機構２４に固定された
管５６と、この管５６内を摺動しその外端にノブ６０を
備えたロッド５８と、このロッド５８に担われた試料な
いし材料ホルダないしトレー６２とを含む試料スライド
機構からなる。トレ−６２には直立ピン６４が設けられ
、これに滅菌されるべき物体が保持される。シャッタ２
８が開位置に回動されると、トレー６２をロッド５８に
よって第３図で左に動かし、トレー６２とこれに支持さ
れた物体とをランプ４８．５０によって区画された区域
内に配置することができる。

反射器６５がハウジング１０内に設けられランプ４８．
５０を包囲してこの装置の使用者を付加的に保護する。

ブラケット６８に支持された第１フアン６６がランプ４
８．５０を冷却するために、また、ブラケット７２に支
持された第２フアン７０がハウジング１０内の排気のた
めにそれぞれ設けられている。

本発明装置はさらに変圧器７４、ターミナルブロック７
６、力制御リレー７８および四つのコンデンサ８０．８
２．８４．８６を備えている。これらの部材の目的につ
いては後述する。タイマ（図示路）が前パネル１２上の
ノブ８８によって調節される。

第５図はランプ４８．５０、変圧器７４、コンデンサ８
０．８２．８４．８６、ランプスイッチ３６およびｓ、
ｅ、ａ、スイッチ４０の接続を示す回路図である。ラン
プスイッチ３６が閉じられると、逓昇変圧器７４の一次
側が１１５ボルト、２２０アンペアの入力電力で動作す
べく在来線電圧に接続される。この電圧は逓昇変圧器７
４によって昇圧されランプ４８．５０を動作させる。各
ランプは公称８００または１５００ワツト、５００アー
クボルトの管状メタルハライド紫外線ランプで、ここに
示された動作パラメータを有する。

本装置はランプの寿命を延長させるためにアイドルない
し待機モードを有している。アイドルモードは第５図の
回路のコンデンサ群８０．８２．８４．８６とｓ、ｅ、
ａ、スイッチ４０によって達成される。スイッチ４０が
開かれると、コンデンサ８０．８２のみがランプ４８．
５０と接続されアイドルモードになる。スイッチ４０が
閉じられると、四つのコンデンサ８０．８２．８４．８
６全部がランプ４８．５０と接続され、全動作ないしハ
イモードになる。アイドルモードが設けられていること
により、ｓ、ｅ、ａ、スイッチ４０を閉じて装置をハイ
モードにしたときに、ランプを完全動作させるために付
加的なウオームアツプ時間を必要としない。パワスイッ
チ３８は第５図では省略されているが、ファン６６．７
０の動作を制御する。

第３図〜第５図に示す装置において、各ランプ４８．５
０は０字ないし馬蹄形をなし、ＧＴＥ−５ｙｌｖａｎｉ
ａ社製の定格１５００ワットＭＰ１５００Ｔ４ｔｌ／８
Ｍ型として市場で人手できる。このランプのほかに、同
社製の棒状ないし管状のＭＰ１５００Ｔ４／８Ｂ型も市
場で人手できる。この種のランプは２００ｎｍ以下の輻
射線をほとんどないしは全く透過させない、すなわち、
オゾンフリータイプの、チタンをドープされた（ｔｉｔ
ａｎｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ）石英管を有している。上記範
囲はオゾン発生域であり、石英管によるこの帯域におけ
る透過度の減少によってオゾンに付随するｅＪ在的危険
性を回避できる。装置の他の構成において、滅菌される
べき物体ないし物質をオゾンフリー石英管ないし導管内
に配置し、ランプをこの管ないし導管の外側および（ま
たは）まわりに配置することもできる。例えば、滅菌さ
れるべき血液のような液体はこのような管内を通される
。

本発明の方法の過程中に放出されるガス状の二酸化チタ
ンはオゾンフリー石英のランプを大気中で動作させるこ
とに起因する。ランプのオゾンフリー石英管は透明目的
のためにチタンが添加される。チタンをドープされたオ
ゾンフリー石英管を有する紫外線ランプは空気中で動作
されると二酸化チタンを放出することが知られている。

空気中での動作は、紫外線に露光されたときオゾンフリ
ー石英から解放されるチタンと結合して酸化物を生成す
る酸素を供給するために必要である。二酸化チタンによ
って本発明の動的滅菌特性における励起現象が発生する
。

次に、本発明の方法を実施するための第３図〜第５図の
装置を動作させる一連の工程を例示する。

１、ハウジング１０を強固な水平台上に垂直位置に配置
する。

２、全てのスイッチ３６．３８．４０をオフ位置にセッ
トし、ノブ３２を第４図で反時計方向に回転させ、タブ
３４をロック位置に置く（こうしないと装置は動作しな
い）。これにより、シャッタ２８が開位置に置かれる。

３、ハウジング１０を１１５ボルト、２２０アンペアの
接地されたコンセントに接続する。

４、パワスイッチ３８をオンにしてファン６６．７０を
動作させる。

５゜ｓ、ｅ、ａ、スイッチ４０をハイ（ＩＩＩＧ旧にし
、四つの全てのコンデンサを回路に接続する。

６、ランプスイッチ３６をオンにし、変圧器７４、ラン
プ４８．５０、コンデンサ８０．８２．８４．８６に電
力を供給する。

７、各ランプの初期ウアームアップ時間を５分間とする
。

８　、　ｓ、ｅ、ａ、スイッチ４０をロー（ＬＯＷ）　
　にし、装置をアイドルモードにする。

９、ロッド５８により試料引き出し具ないしホルダをハ
ウジングから引き出す。

１０、ドアロックノブ３２を第４図で時計方向に回動さ
せてシャッタ２８を閉じ、ドアないしゲート２４を解錠
する。そしてドア２４を回動させて試料ホルダ６２に近
付けるようにする。

１１、滅菌されるべき器具、インブラント、または試料
を試料ホルダ６２に載置する。

１２、ドア２４を回動させ、ホルダ６２をハウジング内
に挿入し、ドアロック３２をロック位置に（反時計方向
に）回動させてシャッタ２８を開き、ドア２４をロック
する。

１３　、　ｓ、ｅ、ａ、スイッチ４０をハイ（ＨＩＧ旧
にする。

１４、ロッド５８を用いて引ぎ出しないし試料ホルダ６
２をハウジング内に押し込む。

１５．８秒間材料の表面エネルギ活性化と滅菌を行なう
。

１６、工程８〜１０を繰返して滅菌された物体を取り除
く。

第３図〜第５図の装置を用いて上記工程により例として
三つの試料、すなわち、チタン製歯科用インブラント、
チタン製医療用器具およびプラスチック製外科用縫糸を
滅菌した。

まず、この工程を指標に対して行ない、本発明の方法と
装置の滅菌能力を確認した。すなわち、指標はアメリカ
ン・ステライザ・カンパニ社のアムスコ・メディカル・
プロダクツ部門製の定格１３０００μＷ・秒／ｃｍ２の
ものを使用した。これは試験媒体の入ったガラスびんの
形態をしており、このガラスびんを装置の室内に収容し
、前述の操作を行った。そしてガラスびんを取り出し、
試験片を媒体中に挿入した。試験片をガラスびんの媒体
から取り出し約２４時間培養した。それから試験片をカ
ラーチャートと比較したが、本発明の方法と装置は滅菌
のための１３０００エネルギレベルを達成したことを示
した。それから処理操作をインブラント、器具および縫
糸に対して順次実施した。各々の場合において、操作終
了後、試料を分光分析によって検査し、完全な滅菌を確
認した。８秒という比較的短い露光時間は特にプラスチ
ック縫糸を滅菌するのに有効である。相当長い露光時間
を必要とする従来の方法はプラスチック縫糸を溶融させ
たり損傷を与えるおそれがある。

本発明の他の実施例について次に説明する。

まず、プロトコール（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）　　Ａにおい
て、市場で入手できる６８個の商業的に純粋なチタン製
口腔内インブラントを使用した。このインブラントは不
規則ないし複雑な形をしているため「シャドーゾーンＪ
が形成される。すなわち、これらの物体はニューヨーク
州、ホランドのパッド・インダストリーズ・インコーホ
レイテッド社の製品として市場で入手でき、その一端が
ねじ部をなし他端に管状フランジを有する。また、これ
らのうちの半数のものにはその管状フランジ側の端に閉
封プラグを嵌着した。全てのインブラントをさらに表１
の第１段目に示すように四つのカテゴリーに分けた。４
８個のインブラントは二つの等数のグループに分けた。

そのうち一つのグループは閉封プラグを付け、他方は開
封プラグを付けなかった。残りのインブラントも二つの
等数の対照群に分けた。各対照群は閉封プラグ付きの５
個とこれを付けない５個の合計１０個を含み、一つの対
照群を陽性対照（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ）
とし、他を陰性対照（ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｃｏｎｔｒｏ
ｌ）とした。

全てのカテゴリーのものを表１の２段目に示すように残
漬のでない洗浄剤で２０分間超音波洗浄し滅菌のために
包装した。洗浄剤はイリノイ州、シカゴのヒユーフリー
デイ社製のＴ　Ｍ　Ｓを用いた。表１の３段目に示すよ
うに、滅菌はヴアーニトロンレジェンシー（Ｖｅｒｎｉ
ｔｏｒｏｎ　Ｒｅｇｅｎｃｙ）オートクレーブ内で実施
した。滅菌サイクルは１２０℃、１５ｐｓｉで２０分間
の給温加熱した。この予備処理は接種前に汚染がないこ
とを保証するために行なった。

表１ トドクレープ　　　同左　　　同左　　　同左で滅菌 展開された生物指標はバチルスステアロサーモフィルス
（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　Ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉ
ｌｕｓ）　　（以下［ｌＳという）の臓子（ｓｐｏｒｅ
ｓ）である。この微生物はダラム陰性好気性桿菌（ｇｒ
ａｍ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ａｅｒｏｂｉｃｒＯｄ　１）
ａｃｔｅｒｉａ）である。その胞子は他の微生物と比較
して、熱に対して最大の低抗力を示し、かつ、輻射線に
対する感応性が低い。この稲は給温加熱とイオン化輻射
線の滅菌効果の指標として国立保健機構（Ｎａｔｉｏｎ
ａｌ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　１ｌｅａｌｔｈ）に
よって−船釣に推奨されている。使用したこの胞子は、
市販の生物指標、特に、３Ｍカンパニによる滅菌モニタ
テスト（Ａｔｔｅｓｔ　５ｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ　
Ｍｏｎｉｔｏｒ−ｉｎｇ）をメリーランド州、コツキー
ズヴイルのＢＢＬマイクロバイオロジー・システムズ社
製トリブチケース大豆ブロス（汁）　（ｔｒｙｐｔｉｃ
ａｓｅ　ｓｏｙ　ｂｒｏｔｈ）（以下ＴＳＢまたはブロ
スという）　５ｍｌ中において５６℃で１週間培養した
ものである。これによってブロス中のバクテリアが接種
菌（ｉｎｏｃｕｌｕｍ）として使用できる胞子形成静的
相に達した。

閉封プラグを備えた３個のインブラントの各々に１０６
の４度のＯ５胞子を接種した。接種はインブラントの」
二部とねじ部に限定した。この接種には滅菌した中］Ｊ
のラクダ毛の絵筆を用いた。この汚染したインブラント
をそのフランジ部を垂直に保持して第３図の装置の試料
ホルダ６２のような滅菌したチタン製の皿の上に載置し
た。これらのインブラントを第３図第４図の装置におい
て２５３７人の紫外線で処理した。この波長は短波長強
度測定用ＢＬＡに−ＲＡＹ紫外線メータで確認した。最
初の露光を１０秒間行ない、次いでインブラントを他の
滅菌されたチタントレー上に上下逆さにして＋ｆｉ！　
置し、再び１０秒間露光した。インブラントは滅菌ピン
セットで取扱った。次に、開封プラグのないインブラン
トに上記と同じ方法で接種して、これをポスト上に置い
た。装置内で最初の露光を１０秒間行ない、その後第２
の露光のために滅菌チタントレーに移した。各カテゴリ
ーから交互に１回当り３個のインブラントを用いて１８
回のテストを行なった。所望の露光処理を行なってから
各々のインブラントを５　ｍｌのＴＳＢ（１木の試験管
につき１個のインブラント）中に入れ、５６℃で４８時
間培養した。ブロスとインブラントの入った試験管内の
滅菌の失敗を示す澗りによって滅菌効果を評価した。

試験中、１０個のインブラントを同じ方法でそれぞれ１
０回時を異にして接種して陽性対照とした。また、複数
のインブラントを陰性対照として使用した。これらのイ
ンブラントは１分間滅菌ペトリ皿上に載せて室内条件に
露呈した。外部汚染物が実験に入ってくるかどうかを見
るためにこれを１０回行なった。再び全ての陽性対照お
よび陰性対照インブラントをＴＳＢ中に入れ同様に培養
した。

２４時間後、全ての試験管をメリーランド州、コッキー
ズヴイルのＢＢＬマイクロバイオロジー・システムズ社
から人手できる５％の羊の血液を加えたトリプチケース
寒天培地て継代培養した。これは陰性対照には行なわな
かった。この継代培養物を５６℃て７日間培養し、最初
の増殖培地（ｇｒｏｗｔｈ　ｍｅｄｉｕｍ）が適当であ
ることを確認した。

全実験中滅菌状態を厳格に維持した。　・次に、プロト
コールＢとして商業的に純粋なチタン製インブラント５
個をプロトコールＡと同様に用意した。ここでも、接種
は滅菌絵筆で行なった。しかし、これらのインブラント
は１時間乾燥させてから走査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭ
という）て検査した。ＳＥＭ検査後、汚染したインブラ
ントに再び接種し、ＳＥＭの電子ビームによる妨害がな
いことを保証した。紫外線露光をまず１０秒間行ない、
次いて適当な手動操作により下側をさらに１０秒間露光
した。次いでこれらをＴＳＢ中に入れ５６℃で４８時間
培養した。滅菌結果を認めると、インブラントを回収し
てＳＥＭによる２回目の検査を行なった。この処理を表
ＩＩに示す。ここでも、全実験中滅菌状態を維持した。

表ＩＩ 同様に予備処理滅菌 バチルスステアロサーモフィルス （ＢＳ）の胞子を接種 走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）検査 再接種 紫外線処理 ２回目のＳＥＭ検査 チタン製インブラントをＢＳの胞子で汚染した後紫外線
処理して得られたプロトコールＡの結果は、不規則な形
状の物体に対する滅菌効果を立証した。４８個のインブ
ラントのうちただ１個のみが微生物の増殖を示すブロス
の濁りによって示される滅菌効果の基準と一致しなかっ
た。実験の結果は増殖培地中の濁度と陽性対照および陰
性対照の各々の結果とを比較することにより決定した。

さらに、陽性対照中に存在する濁りは生存可能な（微）
生物が接種中に存在していることを示した。陰性対照は
環境からの汚染が実験に侵入しないことを規定した。す
なわち、陰性対照は使用されないブロスと比べたとき澄
明のままであった。

生のデータの分析によれば、閉封プラグを有するインブ
ラントの９６％が滅菌され、閉封プラグを有しないイン
ブラントの１００％が全て滅菌された。これはブロスに
濁りのないことによって示された。これらのパーセント
値は不規則な形状の物体によって形成される「シャドー
ゾーン」が結果に大きい影うを与えないことを意味して
いる。

２４時間後になされた継代培養（ｓｕｂｃｕｌｔｕｒｅ
）はＴＳＢに対して同様の結果を確認した。栄養価を高
めた増殖培地も失敗したインブラント以外はコロニーの
生成に役立たなかった。従って、使用した最初の増殖培
地による妨害は認められなかった。

表ＩＩ＋は室内と紫外線（ＵＶ）チェンバ内の温度変化
を示す。実験開始時にＵＶチェンバの温度は９０℃で、
試験を完了したときは１００℃であった。各試験中、Ｕ
Ｖチェンバの温度は各１０秒の露光で１０℃だけ上昇し
た。ＵＶ装置を不確定的に動作させない限り、大きな温
度上昇は認められなかった。

滅菌に失敗したインブラントを最初の試験で処理した。

同じ試験の他の二つのインブラントは滅菌が成功してい
た。失敗のインブラントは滅菌室から試験管に穆すとき
に汚染された表面と不注意に接触したことがわかってい
た。

プロトコールＢの結果をＳＥＭ検査で観察した。

このプロトコールは接種物が胞子を有しており、これが
死亡した増殖細胞の破片と混合されることを確認するた
めに案出された。インブラントの個々のねじ部をＳ　Ｅ
　Ｍ検査した結果、胞子をもつ接種物の破片と切削工程
によるねじ部の欠損が観察された。ＳＥＭの倍率を大き
くすることによって、胞子が存在し、これが欠損部のま
わりに分散していることが判明した。ここでもＵＶ処理
によって５個全てのインブラントが滅菌され、ＴＳＢ中
に濁りを発生させなかった。滅菌後インブラントを再び
ＳＥＭで検査したが、欠損部に破片や胞子は観察されな
かった。この知見は、微小欠陥および増殖細胞の破片に
よる「スクリン−ニゲ効果」が実験結果に影響を及ぼさ
ないという事実を支持するものである。

表ＩＩＩ 肌珀（チェンバーを２０分ウオームアツプ後）２４℃　
　　　　　　　　　　９０℃ ・　　２２℃　　　　　　　　　　　　１００℃上述の
ことから次の結論が得られる。紫外光による動的滅菌法
は不規則な形状の物体の全表面を照射する能力を有して
おり、従来の紫外光の使用に伴う「シャドーゾーン」や
「スクリーニング効果」を除去できる。動的滅菌法は生
物指標の胞子を破壊する迅速かつ便利な方法であり、こ
れが紫外光の滅菌能力を立証している。動的滅菌法は骨
同化（ｏｓｓｅｏｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）に必要な表
面特性を制御できるために、チタンインブラントの滅菌
に使用すべぎである。

本発明の方法および装置は、従来の紫外線滅菌法に伴な
うシールディング（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ）ないしスクリ
ーニング（ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）を有効に除去し、これ
によってより高度な滅菌を達成できる。すなわち、本発
明の方法および装置は動的滅菌法を使用するが、この方
法では紫外光が物体の表面上の分子を貫通し、これを励
起し、これによって熱エネルギを解放する。その結果、
バクテリア、ウィルスおよび胞子を含む全ての表面破片
（ｄｅｂｒｉｓ）を、滅菌された物体を損傷腐食させる
ことなく、蒸発させる。オートクレーブのような他の滅
菌装置は、熱、圧力または蒸気を組合せて使用し時間の
経過により物体表面を鈍化摩耗させる。この種の従来方
法の他の制限は滅菌はできるが、異物を気化しないこと
である。

無線周波数のグロー放電と比較して、本発明の方法は多
数の利点がある。無線周波数のグロー放電による処理時
間は典型的に約２０分で、アルゴンガスの入った真空室
を必要とし、滅菌される表面は浄化されるだけでなく組
織が変化する。本発明によれば、処理時間は最大で約１
分であり、しばしばこれより相当に短く、しかも処理を
標準的ないし平常の大気条件下で行なうことができ、元
の表面を浄化するが破損することはない。本発明のプロ
セスは波長２５３．７ｎｍの紫外線で滅菌を達成するが
、これと比較できる滅菌データは無線周波数グロー放電
では得られない。

本発明の方法および装置は広い適用分野において有利に
使用できる。前記例に示したように、生物指標胞子を破
壊することから本発明は不規則な形状の物体、特にチタ
ン製インブラントの滅菌に有利である。すなわち、本発
明の方法および装置は、インブラントの表面の滅菌、イ
ンブラント表面からの全ての有機物破片の除去を可能に
し極めて清潔な表面と高い臨界表面張力を生成し、従っ
て、４０〜７０ダイン／ｃ■の高い表面エネルギを得る
ことかできる。これらの結果の重要性は、紫外線処理に
よって清浄化および滅菌作用に加えて高い表面エネルギ
が得られ、口腔および顎骨顔面インブラント、整形イン
ブラント、を椎固定具において、臨床成功率を改善する
ために、極めて重要なインブラントの骨同化として知ら
れている組織の接着性ないし受容性を改善ないし促進す
る。

本発明の装置は、８〜１０秒で滅菌と清浄化を行なうこ
とができ、発熱が最少ですみ、椅子の傍で使用できるの
で、患者に対して応急使用が可能であり、医師、歯科医
師、および類似の保健業務の要求に答えることができる
。

本発明の方法および装置は、水や高熱を使用せずに滅菌
および浄化ができるので、鋭い刃の維持、外科用器具の
防錆や防蝕、繊維力を失わせない縫糸の再滅菌に使用で
きる。さらに、本発明の方法および装置は、小さいチタ
ン製弁、小寸法の電子部品、その他の小さい金属ないし
プラスチック製部品を浄化し、これらの部品の機能を妨
害する望ましくない汚染物質を除去することもできる。

プラスチック製の縫合糸のようなプラスチック製品を浄
化する能力をプラスチック製容器や包装の浄化にも拡張
適用し、食品産業において本発明の方法および装置を利
用することができる。さらには、最少二の水と汚水の処
理により血液のような流体ないし液体の滅菌に使用する
こともで参る。

以上のように、本発明の装置は物質表面の動的滅菌を行
ない、この表面の臨界表面張力を増加させ、それによっ
て表面エネルギを誘起し生体接着性を高めることができ
、従来の紫外線滅菌技術によって達しえられない程度の
滅菌を達成することができる。特に、材料表面ないし標
本の臨界表面張力を変化（増加または減少）させる。物
質表面ないし標本の固有性を変えることなくその上の酸
化物層を積極的に除去する。物質表面では動的滅菌作用
が行なわれ、従来紫外線滅菌に不可避のシールディング
やスクリーニングを回避できる。微生物の微小燃焼ない
し灰化を含む完全に単一段階の滅菌が物質表面で行なわ
れる。その結果８起される表面エネルギおよび増加した
生体接着力は迅速な骨間化を可能にし移植の治癒を早め
ることになる。

以下本発明の諸態様を要約する。

（１）ａ）水銀／ガリウムメタルハライド紫外光源を設
ける工程と、 ｂ）滅菌されるべき物体およびその表面を前記光源の近
傍に置く工程と、 Ｃ）前記光源を動作させ高エネルギ紫外線と金属酸化物
とを放出する工程と、 ｄ）前記物体表面を前記紫外線および前記金属酸化物に
露呈させ前記表面上で動的滅菌作用を行なわせ、前記表
面の固有性を変えることなく前記表面の臨界表面張力を
変化させ、生物的汚染層を前記表面から積極的に除去し
、前記表面上での微生物のシールディングないしスクリ
ーニングを除き、微生物の微小燃焼とともに前記表面の
完全滅菌を行なわせる工程と、 からなる物体表面の滅菌方法。

（２）前記金属酸化物が酸化チタンである（１）項の方
法。

（３）前記放射された紫外光が約１７５ｎｍ〜約４５０
ｎｍの範囲の波長を有する（１）項の方法。

（４）前記紫外光の相対的エネルギ範囲が１メートルに
おいて１．３μＷ　／ｃｍ’／ｎｍに等しいかこれより
犬であるか、または、２５０μＷ　７ｃｍ２／ｒ＋ｎ＋
に等しいかこれより小である（３）項の方法。

（５）前記表面の露光時間が約０．３秒から約６０秒の
範囲である（１）項の方法。

（６）前記光源と前記表面の間の距離が約０．２５イン
チから約４．０インチの間である（１）項の方法。

（７）前記表面露光工程が標４雲囲気中で行なわれる（
１）項の方法。

（８）前記表面露光工程が大気条件下の包囲空間内で行
なわれる（１）項の方法。

（９）チタンをドープされたオゾンフリー石英を前記光
源と物体との間に作用関係に配置することを含む（１）
項の方法。

（１０）ａ）水銀／ガリウムメタルハライドランプから
なる紫外光源を準備する工程と、ｂ）前記ランプを動作
させ、微生物を前記ランプから放射される紫外光と二酸
化チタンとに約０．２５インチから約４．０インチの露
出距離において約０．３秒から約６０秒の範囲の露出時
間の間露呈させる工程とからなり、 前記紫外光の波長範囲が約１７５ｒ＋ｎ＋から約４５０
ｎｍであり、その相対エネルギが１ｍにおいて１．３μ
Ｗ　７ｃｍ２／ｎｍに等しいかこれより大きい値から２
５０　μＷ　７ｃｍ２／ｎｍに等しいかこれより小さい
値まての範囲内にあるようにした微生物を紫外光に露呈
する滅菌方法。

（１１）前記微生物が前記紫外光と二酸化チタンに通常
大気条件下で露呈される（１０）項の方ィ去。

（１２）チタンをドープされたオゾンフリー石英を光源
と微生物の間に作用関係に配置することを含む（１０）
項の方法。

（１３）ａ）ガス状の二酸化チタンと約１７５ｎｍから
約４５Ｑｎｍの範囲の波長の紫外光を放射する水銀／ガ
リウムメタルハライド紫外線ランプと、ｂ）前記ランプ
を動作させる電力を供給する手段と、 ｃ）滅菌されるべき物体を前記ランプの近くに支持しそ
の物体の表面を前記ランプから放射される紫外光とガス
状二酸化チタンに露呈させる手段とからなる紫外線滅菌
装置。

（１４）前記ランプと支持手段との間に作用関係に配置
されたチタンをドープされたオゾンフリー石英物体をさ
らに含む（１３）項の装置。

（１５）前記ランプと支持手段を包囲する手段をさらに
含む（１３）項の装置。

（１６）ａ）水銀／ガリウムメタルハライド紫外光（原
を設ける工程と、 ｂ）滅菌されるべき物体およびその表面を前記光源の近
傍に置く工程と、 Ｃ）前記光源を動作させ高エネルギ紫外線と金属酸化物
とを放出させる工程と、 ｄ）前記物体表面を前記紫外線および前記金属酸化物に
露呈させ前記表面上で動的プロセスを行なわせ、前記表
面の固有性を変えることなく前記表面上の臨界表面張力
を増加させ、汚染層を前記表面から積極的に除去し、前
記表面上の汚染物質のシールディングないしスクリーニ
ングを除き、微生物の微小燃焼とともに前記表面の完全
滅菌を行なわせる工程と、 からなる物体表面の臨界表面エネルギを増加させる方法
。

（１７）前記金属酸化物が酸化チタンである（１６）項
の方法。

（１８）前記表面を露呈させる工程が標準大気条件下で
行なわれる（１６）項の方法。

（１９）チタンをドープされたオゾンフリー石英を前記
光源と前記物体との間に作用関係に配置することを含む
（１６項）の方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による物質表面の滅菌および浄化のエネ
ルギ／波長関係を示すグラフ、第２Ａ図は予め滅菌され
た試料の接触角測定値のジスマンプロット、 第２Ｂ図、第２Ｃ図、第２Ｄ図、第２Ｅ図、第２Ｆ図は
それぞれ本発明方法および他の種々の方法によって処理
された試料の接触角測定値のジスマンプロット、 第３図は本発明装置の一実施例の一部を省略した側面図
、 第４図は第３図の装置の端面図、 ７）’、　５図は第３図、第４図の装置に含まれる電気
回路図である。 １０・・・ハウジング、 ２４・・・ケート機構、 ２８・・・シャッタ部材、 ３６．３８．４０・・・スイッチ、 ４８．５０・・・紫外線ランプ、 ５６・・・管、　　５８・・・ロッド、６２・　・　・
トレー、　　６４・・　・ピン、６６．７０・・・ファ
ン、 ８０．８２．８４．８６・・・コンデンサ。 特許出願人　ロパート　イー　ダスイーｉｌｃ、、５゜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）水銀／ガリウムメタルハライド紫外光源を設
   ける工程と、 ｂ）滅菌されるべき物体およびその表面を前記光源の近
   傍に置く工程と、 ｃ）前記光源を動作させ高エネルギ紫外線と金属酸化物
   とを放出させる工程と、 ｄ）前記物体表面を前記紫外線および前記金属酸化物に
   露呈させ前記表面上で動的滅菌作用を行なわせ、前記表
   面の固有性を変えることなく前記表面上の臨界表面張力
   を変化させ、生物汚染層を前記表面から積極的に除去し
   、前記表面上の微生物のシールディングないしスクリー
   ニングを除き、微生物の微小燃焼とともに前記表面の完
   全滅菌を行なわせる工程と、 からなる滅菌方法。
2. （２）ａ）ガス状の二酸化チタンと約１７５ｎｍから約
   ４５０ｎｍの範囲の波長の紫外線を放射する水銀／ガリ
   ウムメタルハライド紫外線ランプと、 ｂ）前記ランプを動作させる電力を供給する手段と、 ｃ）滅菌されるべき物体を前記ランプの近くに支持し、
   その物体の表面を前記ランプから放射される紫外線とガ
   ス状二酸化チタンに露呈させる手段と、 からなる滅菌装置。