JPH02279160A - プラズマ滅菌方法及び滅菌装置 - 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、ガス状プラズマによる物品の滅菌に関する。

特に、本発明は、酸素と、アルゴン、ヘリウム及び／又
は窒素と、水素ガスとの混合物から生成されたガス状プ
ラズマにより物品を滅菌する装置と方法に関する。

本発明を要約すれば、プラズマ滅菌方法は、（ａ）アル
ゴン、ヘリウム、窒素又はそれらの混合物と、酸素と、
水素、又は、 （ｂ）アルゴン、ヘリウム、窒素又はそれらの混合物と
、水素、又は、 （Ｃ）アルゴン、ヘリウム、窒素又はそれらの混合物と
、酸素、 のいづれかを含むガス混合物から生成されたプラズマに
滅菌すべき物品をさらすことから成る。プラズマへの物
品の暴露は、滅菌を行うために十分な時間の間、０．１
〜１０トルの圧力及び６３℃よりも低い容器内温度にお
いて実施される。汚染された物品は、蛋白質を除去する
ために、最大５分間、同一条件にて、酸素と、随意的に
アルゴン、ヘリウム及び／又は窒素から生成されたプラ
ズマで前処理することができる。物品のプラズマ滅菌用
装置は、プラズマ発生器と滅菌室から成る。プラズマ発
生器は、１つ以上の導波管によって規定された１つ以上
の電磁場領域内に位置する複数の発生器チューブから成
る。発生器チューブの出口は、０．３〜ｌＯトルにプラ
ズマ生成室のガス圧力を維持するための制限器を好まし
くは有する。

多様なガス滅菌方法が過去において研究されてきた。酸
化エチレン及び他の消毒ガスを使用する方法が、薬剤準
備から外科器具まで広範な医療製品を滅菌するために広
く使用されてきた。単独の照射又は消毒ガスと組合わせ
た照射も又研究されており、ラッセル、Ａ著「バクテリ
ア胞子の破壊」、ニューヨーク、アカデミツク・プレス
（１９８２）に要約されている。

滅菌法は、滅菌すべき物品又は商品への損傷なしに、胞
子を含むすべての有機体を有効に殺さなければならない
。しかし、酸化エチレン及び照射法のようなこの基準を
満たす多数の消毒ガスは、作業者と環境を安全災害にさ
らすことが認識されている。アメリカ合衆国の州及び連
邦規則は、作業環境における酸化エチレン（発癌性物質
）のような危険なガスの量、あるいは有毒な残留物又は
排気生成物を生成するシステム又は方法の使用を厳しく
制限している。これは、病院及び他の健康産業の領域に
おいて主要な危機となっている。

容器を滅菌するためのプラズマの使用は、米国特許第３
．３８３，１６３号に示唆されている。プラズマは、種
々の源からのパワーの適用により生成されるガス状イオ
ン体である。イオン化されたガスは、滅菌すべき物品の
表面上の微生物に接触し、微生物を有効に破壊する。

滅菌用プラズマは多様なガスで生成される。即ち、アル
ゴン、ヘリウム又はキセノン（米国特許第３．８５１，
４３６号）；アルゴン、窒素、酸素、ヘリウム又はキセ
ノン（米国特許筒３，９４８，６０１号）；グルタルア
ルデヒド（米国特許筒４゜２０７．２８６号）：酸素（
米国特許筒４．３２１２３２号）；酸素、窒素、ヘリウ
ム、アルゴン又はパルス圧を有するフレオン（米国特許
筒４．３４８．３５７号）；過酸化水素（米国特許筒４
．６４３．８７６号）；単独の亜酸化窒素物、あるいは
酸素、ヘリウム又はアルゴンと混合された亜酸化窒素物
（日本出願公開第１０３４６０号−１９８３）；単独の
亜酸化窒素、あるいはオゾンと混合された亜酸化窒素（
日本出願第１６２２７６号−１９８３）である。不幸に
も、これらのプラズマは、滅菌すべき物品と特定の包装
材料に対して腐食性があることが立証され、滅菌された
物品に有毒な残留物を残し、あるいは安全又は環境災害
を呈した。

オゾン（米国特許筒３，７０４，０９６号）と、過酸化
水素（米国特許筒４．１６９，１２３号、第４．１６９
，１２４号、第４．２３０，６６３号、第４．３６６．
１２５号、第４．２８９．７２８号、第４．４３７，５
６７号及び第４，６４３，８７６号）を使用した非プラ
ズマ・ガス滅菌方法が開示されている。これらの材料は
、有毒であり、そして望ましくない残留物を残す。

米国特許筒３，８５１，４３６号及び第３．９４８．６
０１号に記載されたプラズマ・ガス滅菌器システムは、
プラズマＲＦ発生器室を具備する。

アルゴン、ヘリウム、窒素、酸素又はキセノンを有する
室内で生成されたガス状プラズマは別個の滅菌真空室に
通される。米国特許筒４，６４３，８７６号は、滅菌室
としても機能する過酸化水素プラズマＲＦ発生器室を開
示している。整合ネットワークが、プラズマ発生領域に
おける伝導率変動を調整するために、ＲＦシステムに必
要とされる。

有毒残留物を有さず、且つ環境安全災害を呈しない放射
により、迅速に有効な滅菌を実施するプラズマ滅菌方法
及び滅菌装置を提供することが、本発明の目的である。

病院環境における使用のために安全且つ有効で経済的な
滅菌システムを提供することが、本発明の別の目的であ
る。

有効な殺菌率と、水素を含む非爆発性のガス混合物によ
り、１４０℃を超えない温度において有効な滅菌を提供
することが、本発明の更に別の目的である。

プラズマ滅菌のための本発明の方法は、６３℃よりも低
い温度及び０，１〜１０トルの圧力にて少なくとも５分
間、好ましくは１０−１５分間の処理時間の間、酸素及
び／又は水素と混合された、アルゴン、ヘリウム、窒素
又はそれらの混合物から生成されたプラズマに滅菌すべ
き物品をさらすことから成る。包装された商品を滅菌す
るために、プラズマを生成するためのガス混合物は、１
〜２１　（ｖ／ｖ）％の酸素と、１〜２０（ｖ／ｖ）％
の水素とを含み、残りは、アルゴン、ヘリウム、窒素又
はそれらの混合物と、随意的に少量の他の不活性ガスで
ある。パッケージを滅菌するためにプラズマを生成する
ガス混合物は、好ましくは、１〜ｔｏ　（ｖ／ｖ）％の
酸素と、２〜８（ｖ／ｖ）％の水素とを含み、そして最
適には、２〜８（ｖ／ｖ）％の酸素と、３〜７（ｖ／ｖ
）％の水素とを含む。代替的な実施態様において、包装
されｔ；物品は、１〜１０　（ｖ／ｖ）％の水素と、９
０〜９９　（ｖ／ｖ）％のアルゴン、ヘリウム、窒素又
はそれらの混合物とを含み、そして殆ど又は全く酸素が
存在しないガス混合物から生成されたプラズマにより、
少なくとも１５分間、好ましくは少なくとも１〜５時間
の処理によって滅菌される。

最適な混合物は、５（ｖ／ｖ）％の水素と、約９５（ｖ
／ｖ）％のアルゴンから成る。

汚染された物品は、滅菌段階の前に、蛋白質除去即ち除
蛋白段階を必要とする。プラズマによる除蛋白は、９０
−１００　（ｖ／ｖ）％の酸素と、０〜１０（ｖ／ｖ）
％のアルゴンと、随意的な量の水素とのガス混合物から
生成されたプラズマにより、６３℃よりも低い温度及び
１〜ｌＯトルの圧力において、滅菌すべき物体を処理す
ることにより行うことができる。除蛋白は、少なくとも
１分間、好ましくは少なくとも５分間、これらのガス混
合物から生成されたプラズマにより、汚染された物品を
処理することにより行われる。

金属製外科器具のような酸化に耐性のある物体は、少な
くとも１分間、好ましくは少なくとも１０分間、プラズ
マによる地理によって滅菌することができる。プラズマ
は、１０〜４０（ｖ／ｖ）％の酸素と、６０〜９０　（
ｖ／ｖ）％のアルゴン、ヘリウム、窒素又はそれらの混
合物と、随意的な量の水素及び／又は不活性ガスとを含
むガス混合物から生成される。プラズマ滅菌は、６３℃
以下の温度及び１〜ｌＯトルの圧力にて実施される。

プラズマは、例えば、空気（２１ｖ／ｖ％の酸素と７８
ｖ／ｖ％の窒素等）から生成することができる。

ガス状プラズマは、０．３〜１０１〜ル、好ましくは１
〜５トルの圧力にあるプラズマ生成室内にかけられる電
磁場内で生成し、そしてそこで生成したガス状プラズマ
は別個の滅菌室に導入され、ここで滅菌すべき物品がガ
ス状プラズマに暴露される。

物品のプラズマ滅菌のための本発明の装置は、プラズマ
発生器と滅菌室から成り、プラズマ発生器はガス混合物
を受入れるための入口を有する。

ガス混合物からプラズマを生成するためのプラズマ生成
室は入口及び出口に連通し、出口は滅菌室に連通ずる。

プラズマ生成室は、電磁波発生器の電磁場領域内に位置
付けられた発生器チューブを具備し、出口は、好ましく
は２〜６トルにプラズマ生成室のガス圧力を維持する゛
ための制限手段を有する。

発生器チ１〜ブは、導波管の電磁場領域内に位置付けら
れｔ；石英管であり、電磁場は、例えば、マグネトロン
（ｍａｇｎｅｔｒｏｎ）、タライストロン（ｋｌｙｓｔ
ｒｏｎ）又はＲＦコイルによって駆動又は生成される。

電磁波発生器がマグネトロンの場合、マグネトロンは電
磁場領域を規定する導波管内に位置付けられ、そして発
生器チューブが導波管を通る。

複数のマグネトロンから成る場合、各マグネトロンはそ
れぞれの電磁場領域を規定する別個の導波管内に位置付
けられ、そして発生器チューブが各導波管を通る。代替
的に、それは単一のマグネトロンから成り、そして複数
の発生器チューブが導波管を通り、各発生器チューブが
、電磁場から電磁場エネルギーの一部分を吸収するよう
に位置付けられる。この場合、導波管は側壁と中心軸を
有し、マグネトロンは導波管の一方の端部に位置付けら
れ、そして発生器チューブの各々はマグネトロン及び側
壁から異なる距離に位置付けられる。

好ましくは、装置は、プラズマ発生器室手段及び滅菌室
に連通ずるガス分配器を具備し、滅菌室へのガスの放出
の前に少なくとも９０°の角度でプラズマの流れ方向を
変化させるようにガス分配器は位置付けられ、これによ
り熱発生プラズマは滅菌すべき物品に直接に衝突しない
。

病院は、元来、器具を滅菌するために消毒薬と蒸気オー
トクレーブを使用していた。最近、酸化エチレン・ガス
滅菌が、包装された物品、薬及び医療備品の滅菌を可能
にし、そして病院のシステムはこれらの手順に大きく依
存する。しかし、酸化エチレンは、現在、危険な発癌性
物質であることが知られており、作業者の安全及び環境
を保護する多数の新らしい州法が、病院環境における酸
化エチレン滅菌器の使用を排除している。

種々のガスを使用する多数のガス状プラズマ滅菌器が特
許文献に記載されている。幾つかは商業的に生産されて
おり、幾つかは残留物汚染問題に焦点が当てられている
。前述のガス滅菌器は、受容できない残留物を残し、病
院の人々に潜在的に危険である排出物を生成し、あるい
は包装材料の受容できない破壊を引き起こすために、幾
つかの州の現在の規制残留物及び排出物安全基準を満た
していない。こうして、１つ危険を回避しても別の危険
により、それらは、酸化エチレン滅菌器を置き換えるた
めに満足すべきものではない。

本発明のガス滅菌器は、アルゴン、ヘリウム及び／又は
窒素と、酸素及び／又は水素とを含み、随意的に不活性
ガス及び二酸化炭素を含むガス混合物からプラズマを生
成する。排気ガス生成物は、現在の環境及び作業者安全
要求を完全に満たし、プラズマの生成物は、大気に通常
見い出される殆ど完全な水蒸気、二酸化炭素及び無毒ガ
スである。

ここで使用される用語「プラズマ」とは、生成し得る付
随した放射を含む、かけられた電場又は電磁場の結果と
して生じた、電子、イオン、遊離基、解離及び／又は励
起された原子又は分子を含むガス又は蒸気の一部分を含
むものと規定される。

電磁場は広い周波数範囲を覆うことができ、モしてマグ
ネトロン、クライストロン又はＲＦコイルによって生成
され得る。制限としてではなく提示の明確性のために、
以降の説明において、電磁場源としてマグネトロンの使
用を記載するが、プラズマ生成のために必要とされる他
の適切な電磁場源のすべての使用は、本発明において、
制限なしに、マグネトロン、タライストロン管、ＲＦコ
イル及び同等物を含むことを意図する。

第１図は、本発明の単一導波管プラズマ滅菌器の実施態
様の頂面図であり、そして第２図は前面図である。プラ
ズマ滅菌器はプラズマ発生器２と滅菌室４とを有する。

プラズマ発生器２は、マグネトロン６のような電磁場発
生器と、電磁場を方向付ける導波管８とを具備する。プ
ラズマ源ガスは、制御弁複合体２２から出るガス送出管
１６゜１８．２０の送出管によって、プラズマ生成及び
送出管１０，１２．１４に向けられる。個々のガスは、
入口管路２４．２５．２６によって加圧ガス源（図示さ
れていない）から送られる。弁複合体２２における制御
弁の動作は、標準的な手順により中央処理装置（ＣＰ　
Ｕ）によって制御される。

制御弁及びＣＰＵは、プラズマ生成装置におけるガス流
量制御のために使用される従来の標準的な装置とするこ
とができる。

滅菌室４は、頂板３０、側板３２．３４、底板３６、後
板３７、滅菌すべき物品又は材料を室内に置くための前
方密封ドア３８から成る。板は、例えば溶接によって、
真空室を形成するように密封関係にて一緒に取付けられ
る。ドア３８は滅菌室と密封関係にて固定される。ドア
３８は、従来のヒンジ・ピン（構造は図示されない）に
より頂部、側部又は底部においてヒンジ止めされ、側板
、頂板及び底板の接触表面並びにＯリング・シール４０
（第３図）に対して揺動し、この場合内部室の真空圧力
と周囲の大気圧との間の圧力差が確実にその場で保持さ
れる。

板とドアは、室が真空にされるとき、外部の大気圧に耐
えるために必要とされる強度を有するいかなる材料から
も作製することができる。ステンレス鋼又はアルミニュ
ーム製の板及びドアが好ましい。室の内面材料は重要で
あり、そして室において有効な殺菌種の数に非常に影響
する。最適材料は純アルミニューム（９８％）であり、
ステンレス鋼室のすべての内壁においてライナー又はフ
レーム溶射被覆（ｆｌａｍｓ−ｓｐｒａｙｅｄ　ｃｏａ
ｔｉｎｇ）のいづれかで適用され得る。代替的材料はニ
ッケルである。

ガスは、滅菌室から排気出口ポート４２を通って従来の
真空ポンプ・システム（図示されていない）へと排出さ
れる。

第３図は、第２図の線３−３に沿って取られた、第１図
及び第２図のプラズマ滅菌器の実施態様の頂部断面図で
ある。第４図は、第３図の線４−４に沿って取られた、
第１図及び第３図のプラズマ滅菌器の実施態様の側部断
面図である。プラズマ発生器１０．１２．１４の各々は
、導波管８を通してそれぞれのガス発生器チューブ５１
．５２゜５３につながるガス入口ポート４６．４８．５
０を備えた入口キャップ４４を具備する。導波管８にお
いてガスはエネルギーを与えられ、そしてチューブ５１
．５２．５３内でプラズマに変換される。

ガス発生器チューブはプラズマ流をガス分配管５４．５
６．５８に向け、プラズマを滅菌室６０に送る。ガス発
生器チューブは管状金属冷却管６２゜６４に封入されて
いる。キャップ４４及び冷却管６２．６４には、好まし
くは、ガス発生器チューブから熱を除去する際の効率を
増大させるために、従来の方法にてグローブ又は冷却フ
ィンが設けられている。ガス分配管５４，５６．５８の
遠方端部は、側板３２に取付けられたバネ付勢端部支持
体６６によって支持されている。

ドア３８は、側板３２．３４と、頂板３０．底板３６（
図示されていない）から延びているフランジ４１に取付
けられたＯりング・シール４０に対して、大気圧によっ
て密封係合状態に保持される。随意的に、付加的な従来
のクロージヤー・クランプ又はラッチ装置を、室の排気
が開始される前にドアの閉鎖を確実なものとするＩ；め
に使用することができる。

第５図、第６図及び第７図は、それぞれガス分配管５４
，５８．５６の断面図であり、ガス分配出口ポートの角
度位置を示す。出口ポートは、滅菌すべき物品が置かれ
る滅菌室６０のすべての下方部分にプラズマ流を与える
ように位置付けられている。第５図に示す管５４は後板
３７に隣接して置かれ、プラズマ・ガスを、それぞれ出
口ポー）７０．７２を通して室の下方中心に向かって下
方向に向ける。第６図に示す管５８はドア３８に隣接し
て置かれ、プラズマ・ガスを、それぞれ出口ポート７４
．７６を通して室の下方中心に向かって下方向に向ける
。第７図に示す管５６は室６０の中心部に置かれ、プラ
ズマ・ガスを、出口ポート７８．８０を通して横方向下
方に向ける。分配管に対して示された出口ボートは代表
的なもので、あり、室の滅菌領域への最適プラズマ分配
を達成する他の構成に変化させ得る。唯一の角度配置を
示したが、容管は出口ボートの１つ以上の角度の組を有
することができ、各々は、所望に応じて、管の長さに沿
って種々の角度を有する。出口ポートの角度と位置の選
択は、滅菌すべき物品が室に置かれる方法及び滅菌すべ
き物品の形態を考慮して選択すべきである。

プラズマは、滅菌室に放出される前に、好ましくは少な
くとも９０６の方向変化を受ける。これは、滅菌すべき
物品への熱プラズマの直接の衝突を防止し、プラズマ中
の活性酸素原子による感応性の包装材料の酸化を非常に
減少させる。

第８図は、第３図のプラズマ発生器チューブ１２の部分
的な頂面の断片詳細断面図であり、そして第９図は、第
３図に示すプラズマ発生器チューブ出口組立体の詳細図
である。ガス入口キャップ４４におけるガス入口ポート
４６．５０は、通路８２．８４によって入口ポート４８
からつながるガス入口通路８６に連結されている。入口
ポートに供給されたガスは通路８６内で混合される。ガ
ス混合物は、管５２の近位端部を通過し、そしてプラズ
マが形成される導波管８内の励起領域８７を通る。プラ
ズマ発生器チューブ５２の近位端部は円筒形突起８８に
て支持されている。０リング９０又は別の形式のシール
がそこに気密シールを形成し、これによってチューブ管
５２内の減圧を維持し、且つシステムへの大気ガスの漏
れを防止する。

この断面図に、随意的なプラズマ始動イオン化器が示さ
れている。先端８１は、標準的な交流１１５Ｖの電圧を
有する電源８５に、絶縁導管８３（概略的に示される）
によって連結されている。

電源からの接地導管８９はガス入口キャップ４４に連結
されている。電場は、開口４８から通路８６を通って流
れるガス分子の一部分をイオン化し、イオン化されたガ
スは、ガスが領域８７を通過するとき、プラズマを急速
に支持する。イオン化器は、本発明の任意の実施態様に
おいて、入口ガス通路の任意の部分に置くことができる
。

第９図を参照すると、プラズマ発生器チューブ５２の遠
方端部の外面９２は内側にテーパー付けられ、そして後
板３７に対してＯリング９４又は他の形式のシールによ
って密封される。チューブ５２の遠方端部は増加した厚
さを有し、そして減少した断面領域の滑らかな表面のベ
ンチュリ制限部９６を形成する。プラズマ分配管５６の
近位端部に位置付けられたキャップ９，８は、更に減少
した断面領域の予め選択された制限開口部９９を有する
。これらの制限部は本発明の好ましい実施態様の重要な
見地であり、分配管５６と滅菌室６０における低圧力プ
ラズマ生成領域８７と真空圧力との間の圧力差を生成す
る。

制限開口部９９の直径は、０．３〜２トルの真空室圧力
を有するプラズマ生成領域において０゜３〜ｌＯトル、
好ましくは１〜５トル、そして最適には５〜６トルの逆
圧を維持するように選択される。この圧力は、最適エネ
ルギー消費と、酸素と、アルゴン、ヘリウム及び／又は
窒素と、及び／又は水素を含むガス混合物によるプラズ
マ生成を与え、そして最低の温度及び本発明の装置で達
成される最少パワー要求条件において、高収率のプラズ
マ生成のための主要因子である。多くの動作パラメータ
に対して、制限部９９は４．８２〜８．００ｍｍ、好ま
しくは、６．２８〜６．５４ｍｍの直径を有することが
できる。

第１Ｏ図は、第３図の線１０−１０に沿って取られた、
第１図の実施態様の導波管の断面図である。導波管は、
頂板１００、底板１０２、側板１０４．１０６　（第３
図）、及び端板１０８，１１０から溶接又はボルトで接
合されて形成される。

単一のマグネトロンロッド１１２が導波管８の端部に置
かれている。プラズマ生成チューブ５１゜５２．５３は
導波管８内に位置付けられている。

プラズマ生成チューブの位置は、プラズマへの電磁場エ
ネルギーの最大変換を与えるように選択される。チュー
ブ５３は、管５１及び５２と相互作用する場の領域では
ない３分のｌの場と相互作用するように、領域内に位置
付けられている。チューブ５２は、チューブ５１と相互
作用する場の領域ではない３分の１の場（残りの場の半
分）と相互作用するように、領域内に位置付けられてい
る。

チューブ５１は、残りの場と最大に相互作用するように
位置付けられている。この構成により、単一のマグネト
ロンを、複数のガス生成チューブでプラズマを生成する
ために使用することができる。

この結果を達成する管の正確な配置は、導波管の寸法と
、エネルギーを与える波の波長又は周波数に依存する。

３つのチューブを、制限としてではなく例示のために第
１θ図に示した。奇数又は偶数の任意の数のチューブを
、電磁場の全パワーが吸収されるまで、使用することが
できる。

第１１図は、本発明のプラズマ滅菌器の代替的な単一の
導波管の実施態様の前面の断面図である。

３つのプラズマ生成ユニット１２０が、上板１２４、下
板１２６、後板１２８．１３０、及び側板１２８．１３
２によって規定された滅菌室１２２の上方に位置付けら
れている。ドア板（図示せず）は、第２図及び第３図に
関して記載したように、室の前面に取付けることができ
、モして室壁の前縁と密封係合を形成する。ガスは、室
から床板１２６の排気ポート１３６を通して排出される
。

プラズマ発生器は、ガスがエネルギーを与えられ且つプ
ラズマに変換される導波管１４２内に位置付けられたプ
ラズマ生成チューブ１３９，１４０．１４１につながる
混合ガスのための入口ポート１３８を具備する。プラズ
マは、プラズマ分配器１４４によって滅菌室１２２の内
部に向けられる。各プラズマ分配器１４４は、第１４図
の実施態様に関して後に詳細に記載するＴ形状を宵し得
る。この実施態様におけるプラズマ生成源は、導波管１
４２の端部に位置付けられたマグネトロン１４６である
。

第１２図は、第１１図の線１２−１２に沿って取られた
、第１１図の実施態様の導波管の断面図である。導波管
は、頂板１５０．底板１５２（第１１図）、側板１５４
，１５６及び端板１５８゜１６０から溶接又はボルトで
接合されて形成される。単一のマグネトロンロッド１６
２が導波管１４２の端部に置かれている。プラズマ生成
チューブ１３９，１４０．１４１は導波管１４２内に位
置付けられている。プラズマ生成チューブの位置は、プ
ラズマへの電磁場エネルギーの最大変換を与えるように
選択される。チューブ１４１は、チューブ１４０及び１
３９と相互作用する場の領域ではない３分の１の場と相
互作用するように、領域内に位置付けられている。チュ
ーブ１４０は、チューブ１３９と相互作用する場の領域
ではない３分のｌの場（残りの場の半分）と相互作用す
るように、領域内に位置付けられている。チューブ１３
９は残りの場と最大に相互作用するように位置付けられ
ている。この構成により、単一のマグネトロンを、複数
のガス生成チューブによりプラズマを生成するために使
用することができる。この結果を達成するチューブの正
確な配置は、導波管の寸法と、エネルギーを与える波の
波長又は周波数に依存する。３つのチューブを、制限と
してではなく例示のために、第１２図に示した。奇数又
は偶数の任意の数のチューブを、電磁場の全パワーが吸
収されるまで、使用することができる。

プラズマ発生器チューブ、プラズマ分配管の密封及び流
量制限器の詳細な構造は、第１１図の実施態様における
対応する要素と同一構成を有し、そしてそれに関連して
詳細に上述されている。

第１３図は、本発明の多重マグネトロンの実施態様の前
面断面図であり、そして第１４図は、第１３図の線１４
−１４に沿って取られた側面断面図である。この実施態
様の３つのプラズマ発生器２０８は滅菌室空洞２２９の
上方に位置付けられており、各々は、入口２１０を通っ
てそれぞれの導波管２０２内に位置付けられたプラズマ
生成チューブ２３０に導入された、酸素と、アルゴン、
ヘリウム及び／又は窒素と、及び／又は水素のガス混合
物からプラズマを生成する。生成したプラズマは、プラ
ズマ生成チューブ２３０によって、それぞれのガス分配
器２１１，２１２，２１３を通して滅菌室２２９に送ら
れる。

滅菌室２２９は溶接された金属板から構成され、室が排
気されるとき外部圧力に耐え得る気密構造を形成する。

構造は、頂板２１４、底板２１６、後板２１８及び側板
２ｍ７，２１９を具備する。

排気ポート２２２は底板２１６に取付けられている。ド
ア２２４は、第１図の実施態様に関して上述したように
、室壁の側部、頂部又は底部に取付けられた従来のピン
・ヒンジ又は同等物（図示せず）によって支持されてい
る。ドア２２４は、側板２１７．２１９、頂板２１４及
び底板２１６（図示せず）から延びている７ランジ２２
７に取付けられた０リング・シール２２５に対して、大
気圧によって密封係合状態に保持される。随意的に、付
加的な従来のクロージヤー・クランプ又はラッチ装置を
、室排気が開始される前に、ドアの閉鎖を確実なものと
するために使用し得る。

第１４図を参照すると、酸素と、アルゴン、ヘリウム及
び／又は窒素と、及び／又は水素ガスが、入口管路２２
８，２３１．２３２によって、ｃｐＵ２３４にて制御さ
れた制御弁及びガス混合ユニット２３３に供給される。

ガス混合物は、導管２３５によって入口ポート２１０に
供給され、それからガス状プラズマを形成するためにガ
ス混合物にエネルギーを与えるプラズマ生成チューブ２
３０に供給される。制御弁及びＣＰＵは、プラズマ生成
′！Ｉｉ装置においてガス流量制御のために使用される
従来の標準装置とすることができる。導波管２０２は、
プラズマ発生器チューブ２３０が位置付けられた領域内
で電磁エネルギーを集中させるパターンに、マグネトロ
ン２０６によって生成された電磁波を案内する。調整棒
２４０は垂直に位置付けられ、最適プラズマ発生を与え
るように電磁波を調整する。それからガス状プラズマは
、ガス分配器２１２と、７字又は１字分配セクション２
４１に供給される。水平分配器は、第５図、第６図及び
第７図の好ましい実施態様に関して記載したように、角
度変位により位置付けられた角度付けされた出口ポート
を有する。プラズマは、滅菌室に放出される前に、２度
の９０″の方向変化を受ける。これは、滅菌すべき物品
への熱発生プラズマの直接の衝突を防止し、プラズマ中
の活性酸素原子による感応性の包装材料の酸化を非常に
減少させる。

第１５図は、第１４図に示されたプラズマ発生器のプラ
ズマ生成チューブの断片的な断面図であり、チューブ構
造の詳細とガス分配器管との連結を示す。チューブ２３
０は、０りング２５２又は類似のシールによって、熱放
射キャップ２５０と密封係合状態に保持されている。チ
ューブの下方遠方端部は又、０リング２５６によって下
方熱放射器スリーブ２５４と密封係合状態に保持されて
いる。分配管２１２の近位端部は、チューブ２３０の遠
位端部に延びており、そして０リング２５８によって下
方熱放射器スリーブと密封関係状態に保持されている。

キャップ２６０はプラズマ分配管２１２の近位端部に位
置付けられ、そして更に減少した断面領域の予め選択さ
れた制限開口部２６２を有する。第９図に示した実施態
様に関して記載したとおり、制限部は本発明の好ましい
実施態様の重要な見地であり、分配管と滅菌室における
低圧力プラズマ生成領域と真空圧力との間の圧力差を生
成する。

制限部２６２の直径は、０．３〜２トルの範囲の真空室
圧力を有するプラズマ生成領域において、０．３〜ｌＯ
トル、好ましくは１〜５トルの逆圧を維持するように選
択される。この圧力は、最適エネルギー消費、及び酸素
と、アルゴン、ヘリウム及び／又は窒素と、及び／又は
水素を含むガス混合物によるプラズマ生成を与え、そし
て最低温度及び本発明の装置で達成される最少パワー要
求条件により高収率のプラズマ生成のための主要因子で
ある。多くの動作パラメータに対して、制限部２６２は
、４．８２〜８．００ｍｍ、好ましくは６．２８〜６．
５４ｍｍの直径を有する。

本発明の実施態様を３つのプラズマ生成ユニットを有す
るものとして示してきた。生成ユニットの数は重要では
なく、使用される特定の滅菌室において優れたプラズマ
分配を与えるように選択される。所望の数のプラズマ発
生器を各滅菌室と共に使用することができ、そして本発
明の範囲内に包含されることが意図される。又、この導
波管構成を有する単一のマグネトロンから生成された電
磁場と相互作用するように、任意の数のガス・プラズマ
チューブを位置付けることができ、そして他の導波管構
成を、この効果を達成するために使用し得ることが、容
易に明らかであろう。好ましいプラズマ生成チューブと
プラズマ分配管は石英から作製される。しかし、電磁場
中でのプラズマ生成及びプラズマの輸送のために必要な
物理的、化学的及び電気的特性を有する５他の材料を使
用することができ、そして本発明の範囲内に包含される
ことが意図される。

本発明の装置は、酸素と、アルゴン、ヘリウム及び／又
は窒素と、及び／又は水素の混合物、あるいは所望の比
率を与えるために酸素又は窒素が追加された空気と水素
の混合物により、滅菌用プラズマを生成する。滅菌は、
０．１〜１０トル、好ましくは１〜３トルの真空圧力に
おいて実施される。滅菌室における温度は６３℃よりも
低く、好ましくは３８〜５４℃に維持される。これらの
条件下において、有効な滅菌が滅菌すべき物品が置かれ
る包装材料の大きな劣化なしに行われる。

プラズマ滅菌のための本発明の方法は、６３℃よりも低
い温度及び０．１〜１０１〜ルの圧力で少なくとも５分
間、好ましくは１０〜１５分間の処理時間にて、酸素及
び／又は水素と混合された、アルゴン、ヘリウム又は窒
素のガス混合物から生成されたプラズマに、滅菌すべき
物品をさらすことから成る。包装された物品を滅菌する
ために、プラズマを生成するガス混合物は、１〜２１（
ｖ／Ｖ）％の酸素と、１〜２０（ｖ／ｖ）％の水素とを
含み、残りは、アルゴン、ヘリウム及び／又は窒素と、
随意的な少量の不活性ガスである。

パッケージを滅菌するためのプラズマを生成するガス混
合物は、好ましくは、１〜１０　（ｖ／ｖ）％の酸素と
、２〜８　（ｖ／ｖ）％の水素とを含み、そして最適に
は、２〜８　（ｖ／ｖ）％の酸素と、３〜７　（ｖ／ｖ
）％の水素とを含む。パッケージは、少なくとも１５分
間、そして好ましくは１〜５時間、処理される。

代替的な実施態様において、包装された商品は、１〜１
０（ｖ／ｖ）％の水素と、９Ｏ−９９（ｖ／Ｖ）％のア
ルゴン、ヘリウム及び／又は窒素を含み、殆ど又は全く
酸素が存在しないガス混合物から生成されたプラズマに
より、少なくとも１５分間、好ましくは１〜５時間の処
理によって滅菌される。最適な混合物は、５（ｖ／ｖ）
％の水素と、約９５　（ｖ／ｖ）％のアルゴンから成る
。

汚染された物品は、滅菌段階の前に除蛋白段階を必要と
するであろう。プラズマによる除蛋白は、９０〜１００
（ｖ／ｖ）％の酸素と、０〜１０（ｖ／ｖ）％のアルゴ
ンと随意的な量の水素のガス混合物から生成されたプラ
ズマにより、６３℃よりも低い温度及びｌ−１０１〜ル
の圧力において、滅菌すべき物品を処理することにより
行うことができる。除蛋白は、少なくとも１分間、好ま
しくは１〜５分間、これらのガス混合物から生成された
プラズマにより、汚染された物品を処理することにより
行われる。このプラズマ組成によって生成されたプラズ
マの過酷さのために、包装された物品の暴露は、元の汚
染物質を除去するために有効な時間に制限すべさである
。

金属外科器具のような酸化に耐性のある物品は、少なく
とも１分間、好ましくは少なくとも５分間、プラズマに
よる処理によって滅菌することができる。プラズマは、
好ましくは６３℃以下の温度及び１〜１Ｏトルの圧力に
おいて、ｌＯ〜４０（ｖ／Ｖ）％の酸素と、６０−９０
　（ｖ／ｖ）％のアルゴン、ヘリウム及び／又は窒素と
、随意的な量の水素及び／又は不活性ガスとを含むガス
混合物から生成される。プラズマは、例えば、空気（２
１ｖ　／　ｖ％の酸素と、７８　ｖ　／　ｖ％の窒素等
）から生成することができる。

５〜１０分間の滞留時間は、通常、多くの物品を滅菌す
るために十分である。プラズマの容易な浸透を許容する
多孔性表面を有する包装体又は他の形状にて包装された
きれいな物品は、通常、６０分間以内に完全に滅菌され
る。

滅菌の最適な方法において、滅菌すべき物品は、滅菌室
に置かれ、プラズマを物品のすべての表面に到達させる
従来の格子によって支持される。室を閉じ、滅、苗室を
排気し、プラズマ生成を開始し、そしてプラズマを、滅
菌室へとそして滅菌室を通して方向付ける。

プラズマ成分は短い寿命を有し、そして急速に崩壊し、
水蒸気（ガス）、二酸化炭素、及び通常空気に見い出さ
れる他の無毒成分を形成する。これらは、残留物又は排
気ガス成分として十分に受容される。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

１、アルゴン、ヘリウム、窒素又はそれらの混合物から
成るガス混合物と、１〜２１（ｖ／ｖ）％の酸素と、１
〜２０　（ｖ／ｖ）％の水素とから生成されたプラズマ
に滅菌すべき物品を暴露することから成り、プラズマへ
の暴露は、０．１〜１０トルの圧力及び６３℃よりも低
い室温において、滅菌を行うために十分な時間の間実施
されることを特徴とするプラズマ滅菌方法。

２、ガス状プラズマが、０．３〜ｌＯトルの圧力のプラ
ズマ生成室内にかけられた電場中で生成され、そしてそ
こで生成されたガス状プラズマは、物品がガス状プラズ
マに暴露される別個の滅菌室に導入される上記１に記載
の方法。

３、ガス状プラズマは、１＝１０（ｖ／ｖ）％の酸素と
、３〜７　（ｖ／ｖ）％の水素とを含むガス混合物から
生成される上記ｌに記載の方法。

４、物品は多孔性容器内に封入され、そして容器は、処
理中ガス状プラズマによって取り囲まれる上記Ｉに記載
の方法。

５、プラズマ滅菌の前に、滅菌すべき物品が、物品から
蛋白質汚染物質を除去するのに十分な処理時間の間、０
．１〜１０トルの圧力及び６３°０を超えない室温にて
、９０〜１００（ｖ／ｖ）％ノ酸素と、０〜ｔｏ　（ｖ
／ｖ）％のアルゴン又はヘリウムから本質的に成るガス
混合物から生成されたプラズマに暴露されることにより
、除蛋白される上記ｌに記載の方法。

６、蛋白質汚染物質を除去する処理時間は、１〜１０分
間である上記５に記載の方法。

７　、　１〜１０　（ｖ／ｖ）％の水素と、９０〜９９
（ｖ／ｖ）％のアルゴン、ヘリウム、窒素又はそれらの
混合物とから本質的に成るガスの混合物から生成された
プラズマに滅菌すべき物品を暴露することから成り、プ
ラズマへの暴露は、０．１〜ｌＯトルの圧力及び６３℃
よりも低い室温において、滅菌を行うのに十分な時間の
間実施されることを特徴とするプラズマ滅菌方法。

８、混合物は、約５　（ｖ／ｖ）％の水素と、約９５　
（ｖ／ｖ）％のアルゴン、ヘリウム、窒素又はそれらの
混合物とから本質的に成る上記７に記載の方法。

９．１０−４０　（ｖ／ｖ）％の酸素と、６０〜９０　
（ｖ／ｖ）％のアルゴン、ヘリウム、窒素又はそれらの
混合物とから本質的に成るガスの混合物から生成された
プラズマに滅菌すべき物品を暴露することから成り、プ
ラズマへの暴露は、０．１〜１０トルの圧力及び６３℃
よりも低い室温において、滅菌を行うのに十分な時間の
間実施されることを特徴とするプラズマ滅菌方法。

１０、ガス混合物は空気である上記９に記載の方法。

１１、滅菌室とプラズマ発生器手段から成る、物品のプ
ラズマ滅菌装置であって、 プラズマ発生器手段は、ガス混合物を受入れる入口手段
と、ガス混合物からプラズマを生成するプラズマ生成室
手段とを具備し、 プラズマ生成室手段は、入口手段、及び滅菌室に連通ず
る出口に連通し、そして電磁波発生器の電磁場領域内に
位置付けられた発生器チューブを具備し、その出口は、
０．１〜１０１〜ルにプラズマ生成室内のガス圧力を維
持するだめの制限手段を有する装置。

１２、発生器チューブは、マグネトロン、タライストロ
ン又はＲＦコイルの電磁場領域内に位置付けられた石英
管である上記１１に記載の装置。

１３、電磁場発生器はマグネトロンである上記１２に記
載の装置。

１４、マグネトロンが電磁場領域を規定する導波管内に
位置付けられ、そして発生器チューブが導波管を通る上
記１３に記載の装置。

１５、複数のマグネトロンを具備し、各マグネトロンは
それぞれの電磁場領域を規定する別個の導波管内に位置
付けられ、そして発生器チューブが各導波管を通る上記
１４に記載の装置。

１６、単一のマグネトロンと、導波管を通る複数の発生
器チューブとを具備し、各発生器チューブは電磁場から
電磁場エネルギーの一部分を吸収するように位置付けら
れている上記１４に記載の装置。

１７、導波管は側壁と中心軸を有し、マグネトロンは導
波管の一方の端部に位置付けられ、そして発生器チュー
ブの各々はマグネトロン及び側壁から異なる距離に位置
付けられている上記１６に記載の装置。

１８、プラズマ発生器室と滅菌室とに連通し、そして滅
菌室へプラズマが放出される前に、少なくとも９０°の
角度プラズマの流れ方向を変化させるように位置付けら
れたガス分配器を具備し、これによって電磁場内に形成
された熱プラズマが滅菌すべき物品に直接に衝突しない
上記１２に記載の装置。

１９、滅菌室とプラズマ発生器手段から成る、物品のプ
ラズマ滅菌装置であって、 プラズマ発生器手段は複数のプラズマ生成室手段から成
り、 各プラズマ生成室手段は、ガス混合物を受入れる入口手
段と、滅菌室に連通ずる出口とを有し、そして電磁波発
生器の電磁場領域内に位置付けられた発生器チューブを
具備し、この場合、発生器チューブはマグネトロン、ク
ライストロン又はＲＦコイルの電磁場領域内に位置付け
られた石英管である装置。

２０、電磁波発生器はマグネトロンである上記１９に記
載の装置。

２１、マグネトロンは電磁場領域を規定する導波管内に
位置付けられ、そして発生器チューブは導波管を通る上
記２０に記載の装置。

２２、複数のマグネトロンを具備し、各マグネトロンは
それぞれの電磁場領域を規定する別個の導波管内に位置
付けられ、発生器チューブは各導波管を通る上記１９に
記載の装置。

２３、単一のマグネトロンと、導波管を通る複数の発生
器チューブとを具備し、各発生器チューブは電磁場から
電磁場エネルギーの一部分を吸収するように位置付けら
れている上記２２に記載の装置。

２４、マグネトロンは導波管の一方の端部に位置付けら
れ、そして発生器チューブの各々は電磁場エネルギーの
一部分を吸収す・るようにマグネトロンから異なる距離
に位置付けられている上記２３に記載の装置。

２５、プラズマ発生器室手段と滅菌室とに連通し、そし
て滅菌室へプラズマが放出される前に、少なくとも９０
°の角度プラズマの流れ方向を変化させるように位置付
けられたガス分配器を具備し、これによって熱プラズマ
が滅菌すべき物品に直接に衝突しない上記１９に記載の
装置。

２６、プラズマ発生器と滅菌室から成る、物品のプラズ
マ滅菌装置であって、 プラズマ発生器は、ガス混合物を受入れる入口手段と、
入口手段に通運しガス混合物からプラズマを生成するプ
ラズマ生成室手段と、滅菌室に連通ずる出口とを具備し
、 プラズマ生成室手段は、電磁波発生器の電磁場領域内に
位置付けられた発生器チューブと、プラズマ発生器手段
及び滅菌室に連通しそして滅菌室へプラズマが放出され
る前に少なくとも９０°の角度プラズマの流れ方向を変
化させるように位置付けられたガス分配器とを具備し、
これによって熱プラズマが滅菌すべき物品に直接に衝突
しないことを特徴とする装置。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のプラズマ滅菌器の頂面図。 第２図は、第１図のプラズマ滅菌器の実施態様の前面図
。 第３図は、第２図の線３−３に沿って取られｔ；、第１
図及び第２図のプラズマ滅菌器の実施態様の断面図。 第４図は、線４−４に沿って取られた、第３図のプラズ
マ滅菌器の実施態様の断面図。 第５図は、第３図の線５−５に沿って取られた、管５４
の断面図。 第６図は、第３図の線６−６に沿って取られた、管５８
の断面図。 第７図は、第３図の線７−７に沿って取られた、管５６
の断面図。 第８図は、第１図の実施態様のプラズマ発生器チューブ
及び組立体の部分的な断面図。 第９図は、第８図に示されたプラズマ発生器のプラズマ
発生器チューブの部分的に断片の詳細な断面図。 第１０図は、第３図の線ｔｏ−１０に沿って取られた、
第１図の実施態様の導波管の断面図。 １１１図は、本発明のプラズマ滅菌器の代替的な単一の
導波管の実施態様の側面断面図。 第１２図は、線１２−１２に沿って取られた、第１１図
の実施態様の導波管の断面図。 第１３図は、本発明の多重マグネトロンの実施態様の側
面断面図。 第１４図は、第１３図の線１４−１４に沿って取られｔ
；、本発明のプラズマ滅菌器の多重導波管の実施態様の
前面断面図。 第１５図は、第１３図の実施態様のプラズマ発生器チュ
ーブ及び組立体の部分的な断面図。 図中、２，２０８・・・プラズマ発生器、４．６０゜１
２２．２２９・・・滅菌室、６，１４６．２０６・・・
マグネトロン、８，１４２．２０２・・・導波管、ｌＯ
，１２，１４・・・プラズマ発生器、２２・・・弁複合
体、４６．４８，５０，２１０・・・入口ポート、５１
．５２．５３・・・発生器チューブ、５４，５６゜５８
・・・ガス分配管、７０，７２，７４，７６．７８．８
０・・・出口ボート、８７・・・励起領域、９６・・・
ベンチュリ制限部、９９，２６２・・・制限開口部、１
１２．１６２・・・マクネトロンロッド、１２０・・・
プラズマ生成ユニット、１３９，１４０．１４１・・・
プラズマ生成チューブ、１４４・・・プラズマ分配器、
２３０・・・プラズマ生成チューブ、２１１，２１２．
２１３−・・ガス分配器、２３４・ＣＰＵ、である。 ＦＩＧ　　／ ＦＩＧ　＋　２ ４−Ｊ Ｆ／Ｇ−３ ＩＧ−８ Ｆ／Ｇ−９ ｈ覧−ｎ ＦＩＧ、＋　／１ ↓ ＩＧＪ４ １４嘴」 ＦＩＧ＋／３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルゴン、ヘリウム、窒素又はそれらの混合物から
   成るガス混合物と、１〜２１（ｖ／ｖ）％の酸素と、１
   〜２０（ｖ／ｖ）％の水素とから生成されたプラズマに
   滅菌すべき物品を暴露することから成り、プラズマへの
   暴露は、０．１〜１０トルの圧力及び６３℃よりも低い
   室温において、滅菌を行うために十分な時間の間実施さ
   れることを特徴とするプラズマ滅菌方法。 ２、１〜１０（ｖ／ｖ）％の水素と、９０〜９９（ｖ／
   ｖ）％のアルゴン、ヘリウム、窒素又はそれらの混合物
   とから本質的に成るガスの混合物から生成されたプラズ
   マに滅菌すべき物品を暴露することから成り、プラズマ
   への暴露は、０．１〜１０トルの圧力及び６３℃よりも
   低い室温において、滅菌を行うのに十分な時間の間実施
   されることを特徴とするプラズマ滅菌方法。 ３、１０〜４０（ｖ／ｖ）％の酸素と、６０〜９０（ｖ
   ／ｖ）％のアルゴン、ヘリウム、窒素又はそれらの混合
   物とから本質的に成るガスの混合物から生成されたプラ
   ズマに滅菌すべき物品を暴露することから成り、プラズ
   マへの暴露は、０．１〜１０トルの圧力及び６３℃より
   も低い室温において、滅菌を行うのに十分な時間の間実
   施されることを特徴とするプラズマ滅菌方法。 ４、滅菌室とプラズマ発生器手段から成る、物品のプラ
   ズマ滅菌装置であって、 プラズマ発生器手段は、ガス混合物を受入れる入口手段
   と、ガス混合物からプラズマを生成するプラズマ生成室
   手段とを具備し、 プラズマ生成室手段は、入口手段、及び滅菌室に連通す
   る出口に連通し、そして電磁波発生器の電磁場領域内に
   位置付けられた発生器チューブを具備し、その出口は、
   ０．１〜１０トルにプラズマ生成室内のガス圧力を維持
   するための制限手段を有する装置。 ５、滅菌室とプラズマ発生器手段から成る、物品のプラ
   ズマ滅菌装置であって、 プラズマ発生器手段は複数のプラズマ生成室手段から成
   り、 各プラズマ生成室手段は、ガス混合物を受入れる入口手
   段と、滅菌室に連通する出口とを有し、そして電磁波発
   生器の電磁場領域内に位置付けられた発生器チューブを
   具備し、この場合、発生器チューブはマグネトロン、ク
   ライストロン又はＲＦコイルの電磁場領域内に位置付け
   られた石英管である装置。 ６、プラズマ発生器と滅菌室から成る、物品のプラズマ
   滅菌装置であって、 プラズマ発生器は、ガス混合物を受入れる入口手段と、
   入口手段に通連しガス混合物からプラズマを生成するプ
   ラズマ生成室手段と、滅菌室に連通する出口とを具備し
   、 プラズマ生成室手段は、電磁波発生器の電磁場領域内に
   位置付けられた発生器チューブと、プラズマ発生器手段
   及び滅菌室に連通しそして滅菌室へプラズマが放出され
   る前に少なくとも９０゜の角度プラズマの流れ方向を変
   化させるように位置付けられたガス分配器とを具備し、
   これによって熱プラズマが滅菌すべき物品に直接に衝突
   しないことを特徴とする装置。