JPH05317390A - パルス的な殺菌剤処理によるプラズマ殺菌方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 低い圧力で、低い温度で容器の品質を破壊す
ることなく容器の中に収容されている物品を効果的に殺
菌することができる殺菌方法の提供。 【構成】 殺菌室４の中の物品は少なくとも１つの結合
殺菌サイクルに曝露される。各々の殺菌サイクルはガス
状の殺菌剤のパルス状の処理とガス状の殺菌剤の除去と
プラズマ処理を含む。処理は１またはそれ以上のパルス
−真空サイクルを含み、殺菌室を排気する工程と一定の
圧力波形で一定の期間殺菌剤に物品を曝露する工程を含
む。ガス状の殺菌剤は好ましくは無反応性のキャリアガ
スにより運ばれる。パルス処理の後で殺菌剤は殺菌室を
排気することにより除去される。プラズマ処理は物品を
実質的に電荷を含まない高い反応性を持つ自由基に曝露
する工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物品上の微生物と胞子
を殺す過酸化水素や適当な過酸を用いたガス化または蒸
発された殺菌剤のパルス的な処理によるプラズマを用い
た殺菌方法に関する。さらに詳しくいえば、本発明で
は、殺菌されるべき物品を、ガス化または蒸発された殺
菌剤の一定圧と続く低圧に減圧された区間をもつサイク
ルの複数回に暴露する。それから、この物品はガスプラ
ズマに曝される。

【０００２】

【発明の背景】過去から、数々のガス殺菌法についての
調査がなされてきている。医薬品の準備から外科用具の
消毒に至るまでの医療製品の広い範囲に渡る殺菌に渡っ
てエチレンオキシドやその他の消毒用のガスを用いる方
法が広く行なわれてきた。照射のみによるかまたは殺菌
用のガスと一緒に用いる方法についても同様に調査され
てきて、それはラッセル等による“バクテリアの胞子の
破壊”に要約されており、出版社はニューヨークのアカ
デミックプレス（１９８２年発行）である。殺菌方法は
胞子を含む全ての有機体を殺菌されるべき物質や商品に
損傷を与えることなく効果的に殺す必要がある。なぜな
らばこの範疇にある多くの殺菌性のガス，例えばエチレ
ンオキシドと照射方法は作業者を照射し環境に対する安
全上の障害があると認識されるに至った。州または連邦
の法制が作業環境において、例えばエチレンオキシド
（カルシノーゲン，発癌性物質）のような有害ガスの総
量と毒性の残留物とか排出物を生成するようないかなる
システムや方法の使用に対して厳密な制限を施してい
る。これらが病院とかその他の健康の領域において大変
な危機をもたらしている。

【０００３】

【従来の技術】殺菌性のプラズマは非常に多岐に渡るガ
スから発生させられ、アルゴン，ヘリウム，またはキセ
ノン（米国特許Ｎｏ．３，８５１，４３６）、アルゴ
ン，窒素，酸素，ヘリウム，またはキセノン（米国特許
Ｎｏ．３，９４８，６０１）、グルタールアルデヒド
（米国特許Ｎｏ．４，２０７，２８６）、酸素（米国特
許Ｎo.４，３２１，２３２）、酸素，窒素，ヘリウム，
アルゴン，またはフレオンをパルス圧的に発生させるも
の（米国特許Ｎｏ．４，３４８，３５７）、および過酸
化水素（米国特許Ｎｏ．４，６４３，８７６と４，７５
６，８８２）。高周波電界において発生させられるオゾ
ンと単一酸素による殺菌については米国特許Ｎｏ．４，
６４０，７８２に記述されている。対抗力を持っている
胞子を殺すために必要だと見なされているプラズマ処理
はパッケージング材料の多くのもののためには強すぎる
ことがわかった。

【０００４】典型的なプラズマの発生と殺菌室と結合さ
せたプラズマ殺菌システムの典型的な先行技術として米
国特許Ｎｏ．４，６４３，８７６を挙げることができ
る。これらのシステムにおいて、プラズマは過酸化水素
蒸気またはその残留物から発生させられ、そして殺菌さ
れるべき物質は直接にプラズマを発生させる電磁界に曝
露☆☆される。物品の表面の近傍におけるその場所にお
けるイオンとこのイオンと自由基の発生はこの静的なプ
ロセスの最も重要な部分とみなされている。残存する過
酸化水素を除去するために殺菌性の過酸化水素前処理が
物質の電磁界プラズマ発生環境への露出と組み合わされ
て用いられてきている。この過程は静的である。すなわ
ち、プラズマは当初閉じられた室内のガス中に発生させ
られる。そして物品は本発明の過程のように水素と酸素
と不活性ガスの混合器から発生されたプラズマに曝露☆
☆されない。このシステムはイオンと自由基がこのプロ
セスの高温状態に存在することによる強力な酸化性質に
よりプラスチックやセルローズの容器を分解する傾向が
ある。容器の破壊を防ぐための処理時間の制限は胞子の
不完全な殺菌率を発生することになる。

【０００５】米国特許Ｎｏ．３，８５１，４３６および
３，９４８，６０１に記述されているプラズマガス殺菌
システムは分離された高周波プラズマ発生室と殺菌室と
を備えている。アルゴン，ヘリウム，窒素，酸素，また
はキセノンが存在するプラズマ発生室中で発生させられ
たガスプラズマは別に設けられている殺菌されるべき物
体が含まれている真空容器に送られる。これらのシステ
ムはセルローズ容器の内部の殺菌を行なうために不十分
であって、その理由は酸化性のプラズマ生成物が容器材
料の品質を損なうからである。それらは容器を損なうこ
となしに満足すべき胞子の殺傷率を得ることができな
い。

【０００６】オゾンを用いることによりプラズマガスを
用いない殺菌工程は（米国特許Ｎｏ．３，７０４，０９
６）に、過酸化水素を用いたものは（米国特許Ｎｏ．
４，１６９，１２３、４，１６９，１２４、４，２３
０，６６３、４，２８９，７２８、４，３６６，１２
５、４，４３７，５６７および４，６４３，８７６）に
示されている。しかしながら、これらの工程は完全に効
果的なものであるとは言いがたいし、また殺菌された物
質上に有害な残留物を残す。

【０００７】過酸物質を用いた殺菌工程は例えば東独特
許出願番号Ｎｏ．２６８，３９６、ＥＰＯ特許出願公開
Ｎｏ．１０９，３５２Ａ１および英国特許Ｎｏ．２，２
１４，０８１に示されている。過酢酸単独またはそれら
とエタノールと過酸化水素を含む結合物との組み合わせ
の殺胞子的な組み合わせについてはリーパー，Ｓによっ
て、フッドマイクロバイオロジー１：１９９−２０３
（１９８４年）；およびリーパー，Ｓ．その他によりジ
ャーナル オブ アプライド バイオロジー６４：１８
３−１８６（１９８８年）、リーパー，Ｓのジャーナル
オブ フッドテクノロジー １９：６９５−７０２
（１９８４年）に示されている。これらの方法はセルロ
ーズとかその他の過酸類に対して反応性を示す材料１容
器の中の内容物を殺菌するのには効果的ではない。

【０００８】前述した装置と方法は、多くの殺菌対象に
対して、完璧な殺菌を達成することができない。多くの
場合，高い殺胞子率を得ようとする過程において物品や
容器に損傷を与える。その結果として、それらは全ての
目的，完璧な殺菌システムと方法を提供するという必然
的な目標に到達することができない。

【０００９】

【発明の目的と要約】したがって、本発明の第１の目的
は、衛生管理の環境下において用いられるあらゆる形式
の物品の完全殺菌を達成するための効果的な方法を提供
することであり、殺菌の対象は金属性の物品とか，セル
ロース材料を含む多孔性の殺菌容器の中に含まれている
物品とを含むものである。本発明のさらに他の目的は低
い圧力で，低い温度で容器の品質を破壊することなく容
器の中に収容されている物品を効果的に殺菌することが
できる殺菌方法を提供することである。

【００１０】本発明による殺菌方法においては、殺菌室
内において少なくとも１つの結合された殺菌サイクルの
中に物品を置くことである。各々の殺菌サイクルはガス
状の殺菌剤のパルス的な処理とその殺菌材料を取り除い
た後でのプラズマ処理のサイクルを含むものである。パ
ルス性の処理は１または１以上のパルス真空サイクルを
含むものであり、各々のパルス真空サイクルは殺菌室を
排気するステップと物品を殺菌材によって定められた一
定期間露出するステップを含む。パルス性の処理の後
で、殺菌剤は殺菌室から排気によって除去される。プラ
ズマ処理は物品を実質的に荷電されておらず、高い反応
性を持つ自由基であって、それらは酸化性，または還元
性のものによるプラズマの流れの中に物品を曝露する。
プラズマは分離されているプラズマ発生室により発生さ
せられて殺菌室の中に置かれている物品を殺菌するため
に供給される。前記パルス処理と前記プラズマ処理は予
め決められた順序で各殺菌サイクルの結合の中で続行さ
れる。

【００１１】本発明の１つの特徴によれば殺菌剤は好ま
しくは過酸化水素，過酸殺菌剤，またはそれらの結合物
の中から選ばれ、過酸殺菌剤は飽和または不飽和，パル
アルカノイック酸であって、１〜８の炭素原子を含むも
の、またはそれらのハロゲン化誘導体から選ばれる。本
発明のさらに他の特徴によれば、殺菌剤ガスの圧力は予
め定められた期間において、次第に立ち上げられる（す
なわち単調増大）。本発明の他の特徴によれば、殺菌剤
のガスは無反応性のキャリアガス混合体の中で運ばれ
る。

【００１２】本発明のさらに他の特徴によれば、ガス混
合体は実質的にその殺菌室の中で保持される温度下にお
いて、最大の密度を持つように保たれている。本発明の
さらに他の特徴によれば、ガス混合体の中の殺菌剤のガ
スは殺菌室の中の温度によって支持される飽和蒸気圧に
対応する分圧を実質的に有するものである。

【００１３】本発明の他の特徴によれば、水蒸気が前記
殺菌剤のガスに混合されて、その殺菌作用を助長する。
この殺菌サイクル処理プロセスの結合は特に多孔性の物
質や多孔性の容器の中に含まれている物質の殺菌に適し
ており、前記容器は処理の間ガスプラズマにより囲まれ
ており、その多孔性の容器が炭化水素組成を持つ場合に
おいてさえもそうである。

【００１４】

【実施例】病院では本来的に殺菌の手段として殺菌剤と
か蒸気圧力釜に頼っていた。ごく最近になって、エチレ
ンオキシドガスが包装された品物や薬品や医療品の殺菌
に利用されるようになってきたので、病院はこれらの手
続きに多く依存するようになってきた。ところが、エチ
レンオキシドは現在は危険な発癌物質であるということ
が知られるようになり、多くの州の法律は作業者の安全
と環境を守るために病院内においてエチレンオキシドの
これ以上の使用を避けるように規定している。

【００１５】多種類のガスを使用するガスプラズマ殺菌
について多くの文献が書かれている。しかしながら、ほ
とんど商業化されていない。例えば米国特許４，６４
３，８７６に記述されている１つのシステムは、物品を
殺菌されるべきそれが電磁界が生成するプラズマの中に
置かれる前に過酸化水素で前処理をするものである。こ
の方法は過酸化水素の残留が電磁界の中にプラズマ生成
物として存在し，電磁界による直接照射により過酸化水
素の残留物を除去することに依存している。このシステ
ムは非金属の物品の処理に適しており、その理由は集中
された金属性の物品の熱がプラズマ生成電磁界の中で金
属材料の影響により不安定になるからである。この特許
されたシステムは第１次的に非金属の包装されたパッケ
ージのために設計されたものである。しかしながら、過
酸化水素の前処理を行なっても包装材料を著しく損なう
ほどの処理をしない限りにおいて完璧な殺菌は得られな
い。

【００１６】過酢酸のような過酸は、それらの残留物が
耐えられるものであるか、または簡単に除去されるか，
あるいは十分な曝露時間が与えられる場合においては、
殺菌剤としてよく知られている。しかしながら、過酸の
蒸気は、衛生管理の分野で用いられる通常の繊維性の殺
菌容器に入れられた殺菌対象の物品に対しては効果的で
はない。本発明は、包装された，または包装されない物
品をパルス的な殺菌剤による前処理、引き続くガスプラ
ズマによる殺菌により、容器の材料を破壊しない条件下
でより効果的に、抵抗力をもつ胞子を殺すことができる
と言う発見に基づくものである。プラズマ発生装置とは
離れたところに設けられている殺菌室での曝露は容器や
プラスチック要素を損傷から保護し金属製品の殺菌を可
能にしている。

【００１７】ここで用いる“スターリゼイション（殺
菌）”という言葉は、全てそこに生存する形の微生物を
破壊するか，または、それらを除去するプロセスをさ
す。微生物は第一次の化学機械的なエネルギーによって
殺されるが、これは通常“生存の可能性”という言葉で
殺傷率として規定される。現実的な殺菌過程の目的は通
常確率的なものとして測定され（例えば１０^-3，１
０^-6，１０^-12 ）というように測定されるが、この確率
は特定の殺菌投与または支配の致死効果を示すものであ
る。一連の殺菌条件における露出時間を増加することは
生存の確率を減少させることに繋がる。殺菌時間を理想
的な条件の２倍にすることは確率の項を指数関数的に２
倍することになり、例えば１０^-6の場合には１０^-12 に
なる。

【００１８】ここで用いる“プリトリートメント（前処
理）”という言葉は、殺菌されるべき物品をガスプラズ
マ生成物による処理が引き続き行われる前に殺菌剤によ
り少なくとも一度パルス的に処理されることである。殺
菌剤による“前処理”は、１またはそれより前のプラズ
マ処理があり、その後に１またはそれ以上のプラズマ処
理が続く。もっとも困難な物質におけるすべての胞子の
殺傷が完了するまで、パルス性の処理とプラズマガスの
処理のサイクルが任意の回数繰り返される。過酸および
／または過酸殺菌剤の結合とプラズマガス処理は過酸化
水素または過酸だけを使用することによって達成できる
殺菌率を越える胞子殺菌率を達成するまでに共同しあう
が、その間包装材料の完全性が保たれている。

【００１９】残滓はプラズマガスと排気によって完全に
除去される。パルス性の処理は１またはそれ以上のパル
ス−真空のサイクルを含んでいる。各々のパルス−真空
のサイクルは好ましくは殺菌室を排気することによって
始められる。これに引続いて殺菌室内において殺菌され
るべき物品は殺菌性ガスによる予め定められた期間、予
め定められた圧力下に曝露される。もし、殺菌剤が室温
下において液体の状態で存在するとすれば、これはまず
始めに殺菌室内の操作温度を越えない範囲の温度上昇に
よって気化させられる。安定性への配慮，輸送の容易
性，および高い操作圧力の配慮から気化させられた殺菌
剤は非反応性の，例えば不活性または貴ガスのキャリア
ガスによって、搬送される。

【００２０】本発明のある１つの特徴によれば、水蒸気
が殺菌剤のガスにその殺菌作用を増強するために混合さ
れる。殺菌剤として過酢酸蒸気を用いる場合において
は、２０〜１００％の相対湿度が効果を増加することを
見い出した。好ましくは圧力は殺菌剤が実質的に殺菌室
内の温度によって、最大の濃度の殺菌室内の温度によっ
て凝縮が起こらない最大の濃度に実質的に維持されるこ
とである。かくして、殺菌剤の分圧は好ましくはその殺
菌室の温度に対する殺菌剤のほぼ飽和蒸気圧であること
である。

【００２１】１つの具体例において、殺菌室内に導入さ
れる殺菌剤とキャリアガスの圧力はパルス性である。好
ましくは、圧力パルスは４〜５０トールの範囲内であ
る。これが物品との作用によって消費された殺菌剤の補
充に役立っている。そして、これは繊維性の材料の容器
による障害，または内部に，または医学装置の長い孔，
例えば可撓性の内視鏡，または皮下注射の針の中へ拡散
させるのを助ける。他の具体例においては、予め決めら
れた露出期間の間、前記圧力は立ち上げ（すなわち単調
的増大）させられる。一般的に言って、パルス性を与え
るということは、殺菌剤が物品の内部に浸透することを
助けるとともに消費された殺菌剤を時間経過とともに補
充するのに役立つ。その他の圧力の波形として、パルス
と立ち上がり波形の組み合わせが可能である。

【００２２】ここで用いられる“パーアシッド（過酸
類）”は、良く知られている過酸抗微生物剤、例えば飽
和または不飽和の過酸（ペルオキシ）脂肪類であって、
過酸（ペルオキシ）芳香族を含み１〜８の炭素原子を持
つもの、およびそれらのハロゲン化誘導体を含むもので
ある。

【００２３】適当な過酸類の例としては、良く知られて
いる過酢酸，ハロゲン化された過酢酸，過ギ酸，過プロ
ピオン酸，ハロゲン化された過プロピオン酸，過ブタン
酸とそのハロゲン化誘導体，イリ吉草酸とそのハロゲン
化誘導体，過カプロン酸とそのハロゲン化誘導体，カル
トン酸，モノペルコハク酸，モノペルグルタル酸，過安
息香がある。ハロゲン化された過酸は１またはそれ以上
のクロロ，ブロム，ヨウドまたはフルオロ群を含む。好
ましい過酸類は効果的な殺胞子蒸気を８０℃以下の温度
によって蒸気密度が得られるように、十分揮発性を持つ
ものであることが望ましい。

【００２４】本発明による殺菌過程における作動温度は
殺菌されるべき対象物品の性質によって決められるもの
であって、殺菌過程の温度制限によって決められるもの
でないことを理解されたい。多くの殺菌されるべき医学
的な物品は６０℃を越える温度に耐えることができない
が、他の物品，例えば金属性の手術器具はもっと高い温
度の方が効果的な殺菌が可能である。パルス性の処理に
用いられる過酸化水素においては、物品は完全に蒸発性
を持つ１〜１０％（ｗｔ／ｗｔ）の過酸化水素の溶液に
より、またより好ましくは２〜８％（ｗｔ／ｗｔ）の過
酸化水素の溶液から生成された過酸化水素の蒸気に物品
は曝露される。理想的な蒸気の前処理は殺菌されるべき
物品が殺菌室において、過酸化水素の蒸気と接触させら
れることである。パルス性の接触時間として全体で５〜
１５分あれば過酸化水素蒸気を用いる場合において、包
装された蒸気の表面の完全な接触が可能である。

【００２５】過酸によるパルス性の処理においては、過
酸処理は過酸蒸気の殺菌剤の濃度に物品を接触させるこ
とによって効果が上げられる。好ましくはパルス性の過
酸処理においては、１〜３５％（ｗｔ／ｗｔ）の過酸液
からまたはより好ましくは、６〜１２％（ｗｔ／ｗｔ）
の過酸液からの完全に気化した過酸化蒸気に、殺菌され
るべき物品が包装されているか，または包装されていな
いかを問わず殺菌されるべき物質の全ての表面に前記蒸
気が接触するのに十分な期間だけ曝露することによって
遂行される。包装された物品の場合におけるパルスに接
触する時間の総計は好ましくは５〜１５分である。温度
に対して敏感な物質のために過酸蒸気による露出は２０
〜８０℃、より好ましくは４０〜６０℃の範囲において
行われる。より高い温度による処理は殺菌される物品が
それらに耐えられるならば可能である。

【００２６】ある過酸においてある一定の濃度は高い温
度上昇下に爆発性を持っている。この理由により過酢酸
は通常３５重量％以下の過酢酸として水溶性の溶液とし
て輸送されたり、貯蔵されたりしている。過酢酸の溶液
は容易に揮発するものであり、室温における物品の処理
に効果があるから、物品を過酢酸蒸気の分圧が１〜１８
トールの範囲内において曝露することによって達成でき
る。低い圧力の限界は過酢酸の濃度が効果的である下限
であって、上限は室温における飽和蒸気圧によって決ま
る。もし、殺菌されるべき物品がより高い温度に変えら
れるものであれば、圧力限界はそれにしたがって変えら
れる。パルス性の処理の後で殺菌剤を搬送する混合ガス
は殺菌室から排気によって除去される。プラズマガスが
殺菌室に内部の物品を殺菌するために導入される。

【００２７】パルスと真空の順序はパルス処理とプラズ
マ処理のサイクルの順次繰り返しの過程において選択に
より入れ換えることができる。本発明の好ましい方法に
おいては、パルス性の殺菌剤による前処理が行われ、前
処理が殺菌室内に蒸気を導入することにより遂行され、
それから物品がプラズマに曝露される前に過酸によって
前処理される。本発明における殺菌プロセスを実行する
ために適したプラズマ殺菌システムは米国特許出願，出
願番号０７／４７５６２０，１９９０年２月２日出願に
示されており、それらを参照されたい。

【００２８】本発明で用いられるプラズマはガスヘリウ
ム，窒素，酸素または水素，好ましくは不活性ガスと炭
酸ガスを含むガスの混合物から製造されたプラズマが用
いられる。窒素はそれが毒性を持つ残留物となることか
ら好ましくない。排気ガス製品は完全に現在の環境と労
働安全の問題を満足しており、プラズマの生成品はほと
んど水蒸気である。水蒸気，二酸化炭素と毒性を持たな
いガスであり、それらは通常，大気中に存在するもので
ある。

【００２９】ここで用いられる“プラズマ”という言葉
は、加えられる電解または電磁界，それらから派生的に
発生する放射によって発生させられる電子，イオン，自
由基，解離分離されるかまたは励起された原子または分
子を含むいかなるガス，または蒸気を含むものである。
電磁界は広い周波数帯域を含むものであって、それらは
マグネトロン，クライストロンまたは高周波コイルによ
って生成される。実態を明確にし，制限的な意味ではな
くて、ここでは電磁界発生源としてマグネトロンを使用
するものについて記述するが、プラズマの生成に必要で
ある電磁界発生源として本発明ではマグネトロン，クラ
イストロン管，高周波コイル等々を利用することができ
る。

【００３０】一般的に言って、当然のことであるがプラ
ズマは高いエネルギーのイオンまたは紫外線（ＵＶ）の
大量の要素から発生させられる。プラズマが下流の方に
移送されてプラズマ発生エネルギー界から出て、荷電さ
れた粒子は容器の表面に衝突することによって非荷電の
無電荷で高いエネルギーを持つ自由基，原子，または分
子に変換される。本発明の重要な特徴は殺菌を実行あら
しめるために大量のイオンとか紫外線の放射を避けるこ
とである。その代わりに無電荷であって、酸化性，また
は還元性の材料がプラズマによって活性化され、高い反
応性を持つものが化学処理過程において効果あらしめる
ために用いられる。

【００３１】ここにおいて、開示されている装置は無電
荷であって、高い反応性を持つ種のプラズマを発生する
ことができる。例えば、プラズマ発生室において酸素が
マイクロ波の放射によってエネルギーが与えられ、当初
高いイオン濃度と紫外線放射を持つプラズマを形成す
る。これらは殺菌されるべき物質を強く侵食する性質を
もっているから殺菌室または包装の中に導入することが
できない。前記紫外線の放射はプラズマ発生室内に閉じ
込められており、制限手段とか、プラズマ配分手段によ
ってそれらが殺菌室に到達する前に減衰させられる。同
様にして高いエネルギーを持つイオンは制限手段とプラ
ズマ配分手段の内壁に衝突することによって、自由電子
と結合することによって、高い反応性を持つ荷電されな
い原子または基に変換させられる。前記プラズマが殺菌
室に入るときには前記プラズマの下流の生成品は実質的
に高いエネルギーを持つ，かつ高い反応性を持つ無電荷
の自由基と電子的に励起された不活性の原子または分子
からなるものとなる。典型的にはマイクロ波源がプラズ
マを発生させるために用いられている。それは導波管に
よって、高度に閉じ込められた磁場に分けられている。
それらの場には殺菌室は広がらない。かくして高いエネ
ルギーを持つイオンと紫外線は単にプラズマ発生室の場
領域中にのみ存在が可能であり、その外側には存在しな
い。また、殺菌室の中には均一性でない状態の原因とな
る電磁界は存在しない。出願人の装置における制限手段
は紫外線とかイオンの前述した通過を妨げるだけではな
く、さらにプラズマ発生室外でのプラズマ発生がほとん
どできないようにする。制限手段はプラズマを発生する
ためのプラズマ発生室内における好適なガス圧を維持す
ることを助ける。一度ガスが制限手段を経由して出た場
合には、圧力が下がり、圧力がその領域内に存在するマ
イクロ波の電磁界が存在しても通常の状況においては、
発生を妨げるようになっている。かくして紫外線とイオ
ンはプラズマ発生室内においてのみ生成され、一度外に
出るとそれらは、実質的に高い反応性を持つ荷電されて
いない自由基から存在する下流のプラズマを形成し、分
散することのみが許容される。これらの状況下において
は効果的な殺菌は、殺菌されるべき物品が配置されてい
るであろう包装材料をほとんど損なうことなしに効果を
発することができる。

【００３２】図１に装置の具体例が示されている。図１
は平面図であって、図２はこの発明による単一導波管プ
ラズマ殺菌装置の正面図である。このプラズマ殺菌装置
は、プラズマ発生器２と殺菌室４を持っている。プラズ
マ発生器２は電磁界発生器，例えばマグネトロン６と導
波管８を持っており、導波管８は電磁界を導く。０ラズ
マ発生源となるガスはプラズマ発生および配送管１０，
１２，１４に制御バルブの複合体２０に接続されている
ガス配送管１６，１８，２０によって供給されている。
ここのガスは図示されていない加圧されたガス源から線
２４，２５および２６によって導かれている。弁複合体
２２中における制御バルブの操作は標準的な手続きに基
づいて中央処理装置（ＣＰＵ）２８によって行なわれ
る。制御弁と中央処理装置はプラズマ発生装置における
ガス流制御に通常用いられている標準的な装置に使用さ
れている通常の従来装置を利用できる。

【００３３】殺菌室４は上板３０，側板３２と３４，底
板３６，裏板３７と表面の密封ドア３８を含んでおり、
殺菌されるべき材料はその密封用のドアのところから室
内に配置される。それらの板等は密封して真空室を形成
するために、例えば溶接等によって機密構造に接続され
ている。ドア３８は密封室に対して密封状態を形成する
関係で取付けられている。ドアは上か横かまたは底で、
通常のヒンジピン（構造は図示されていない）横と上と
下の板にそれぞれ設けられているＯリングシール材の表
面に揺動して突き当てられて止まるように設けられ、内
部真空容器の圧力と外部の大気圧の差によってぴったり
と所定の位置に保たれる。

【００３４】板とドアは容器が真空にされたときに、外
部の大気圧に耐えるような力を持つ適当な材料から作ら
れている。ステンレス鋼とかアルミの板やドアが好まし
い。室内の外表面の材料が非常に重要であって、それが
室内の殺菌に非常な影響を与える。理想的な材料は、例
えばポリテトラフルオロエチレン（テフロン）のような
作用性のない高分子である。代替材料としては純粋な
（９８％）のアルミニュームであって、それらはライナ
ーまたは火焔放射によって全てのステンレス鋼の室内の
壁にコートされる。他の代替物はニッケルである。殺菌
性の添加剤は水溶液または蒸気の形で通路３５から入口
ポート３９へ添加される（図４）、ガスは殺菌室から通
常の真空ポンプ装置（図示されていない）へ排気ポート
４２から搬出される。

【００３５】図３は図１および図２に示したプラズマ殺
菌の具体例の平面図であって、図２の線３−３に沿って
切断して示された平面断面図である。図４は図１と図３
に示されているプラズマ殺菌機の実施例の側断面図であ
って、図３の線４−４に沿って切断して示されている。
各々のプラズマ発生器１０，１２と１４はガス導入ポー
ト４６，４８，４５を持つキャップ４４を含んでおり、
それぞれのガス発生管５１，５２，５３につながってお
り、それらのガス発生管は導波管８の中を通っている。
導波管８の中でガスは励起されて管５１，５２，５３へ
プラズマに変換されて管５１，５２，５３に送られる。
ガス発生管はプラズマをガス分配管５４，５６，５８に
導き、それからプラズマは殺菌室６０に供給される。ガ
ス発生管は、円筒状の金属の冷却管６２と６４に囲まれ
ている。キャップ４４と冷却管６２と６４は好ましくは
溝または冷却ひれ（図示せず）が通常の方法によってそ
れらからガス発生装置からの熱を効果的に除去するため
に設けられている。

【００３６】管５１，５２，５３の端部は厚みが増加
し、そのなだらかな領域は断面積が減少させられている
ベンチュリー部９６を形成している。キャップ９８はプ
ラズマ分配管５６の端部近くに位置しており、制限され
た開口よりさらに小さい断面積を持つ予め制限された開
口９９を持っている。これらの制限は本発明の好適な実
施例における典型的な特徴であって、低圧のプラズマ発
生領域８７と分配管５６の中の真空圧および殺菌室６０
との間に圧力差を形成するものである。制限部材の直径
部９９の直径は，真空室の圧力が０．３から２トールの
ときにプラズマ発生領域において，０．３〜１０トー
ル，好ましくは１〜６トール，そして理想的には５〜６
トールの背圧が得られるように選択される。この圧力は
電磁界から酸素，アルゴン，ヘリウム，およびまたは窒
素，およびまたは水素を持つ混合ガスへの電磁エネルギ
ーの委譲に理想的なものであり、これは、最低の電圧と
最小の電力で、本発明を遂行するためのプラズマを高い
収率で発生させる主要な要件となっている。最も多くの
動作パラメータにおいて、制限９９は４．８２から８．
０の直径を持ち、好ましくは６．２８〜６．４５ミリメ
ータの直径を持っている。これらの大きさはガス流とか
真空システムとかガス分配システムのコンダクタンスが
変わることによって替えられる。ガス分配管５４，５
６，５８の先端はスプリングを用いた支持体６６，サイ
ドプレイト３２に設けられたスプリングを用いた支持体
によって支持されている。

【００３７】ドア３８は側板３２，３４と上板と底板３
０と３６（図示されていない）から延びているフランジ
４１上に設けられているＯリングシール４０に対して大
気圧によって密着させられ保持されている。必要ならば
通常の閉じクランプまたはラッチ装置をこの殺菌室が当
初排気される以前の安全のために設けることができる。
図５，図６および図７はガス分配管５４，５８，５６の
断面図であって、ガス分配の分配口が設けられている角
度位置を示している。排出口は殺菌される物が配置され
る殺菌室６０の下側の部分の全てにプラズマが流れてい
くように設けられている。図５に示されている管５４は
裏板３７に近接して設けられているものであり、プラズ
マガスを下側と容器の下側の中心部に向けるように排出
ポート７０と７２が設けられている。図６に示されてい
る管５８はドア３８に近接して設けられているものであ
り、プラズマガスを下側と殺菌室の中央底部に導くため
の排出ポート７４と７６がそれぞれ設けられている。図
７に示されている管５６は、殺菌室６の中央の部分に配
置されているものであり、プラズマガスを横方向に向け
るための排出口７８と８０を備えている。分配管に設け
られている排出ポートは代表的なものを示したものであ
って、他のいかなる形状にも変えることができるもので
あって、室内の殺菌領域または複数の殺菌領域に理想的
にプラズマの分布を作る形状となし得る。１つの円周方
向の配列のみを示したが、各々の管は１以上の角度方向
の排出ポートの配列が可能であって、各々は管の長さ方
向に沿って異なる角度になし得るものである。排出ポー
トの角度の配列と位置は殺菌されるべき物品が容器にど
のようにして殺菌されるかによって選択されるべきであ
る。

【００３８】プラズマは殺菌室に放出される前に方向、
好ましくは９０度方向、に変えられる。ガス分配管は、
イオンをそれらの内壁に衝突することによって再結合さ
せ、また赤外放射を同様に消滅させる。前記装置は酸
素，アルゴン，ヘリウムおよびまたは窒素，または水
素，またはそれらと空気と水素，さらに酸素または窒素
を好ましい割合を得るために混合したものから、殺菌性
のガスを生成するのに用いることができる。殺菌は０．
１〜１０トール，または好ましくは１〜３トールの真空
扱いにおいて実行される。殺菌はより高い圧力下におい
ても、均一なガス流と室内の温度が均一に保たれること
を条件により高い圧力下で実行することができる。殺菌
室内の温度は８０℃以下か，好ましくは３８〜６０℃に
物品が高い温度に耐えられる場合にはより高い温度で行
うことができる。

【００３９】殺菌剤にはパルス的な処理に引き続いて、
殺菌室は１０トール以下に排気され減圧される。それか
ら物品はアルゴン，ヘリウム，または酸素または水素と
混合された窒素から０．１から１０トールの圧力下で処
置時間が少なくとも５，好ましくは１０から１５分間曝
露される。殺菌のために包装されている品物にプラズマ
が発生させられたガスの混合物は１〜２１％（Ｖ／Ｖ）
の酸素と１〜２０％（Ｖ／Ｖ）の水素がアルゴン，ヘリ
ウムおよび窒素と適宜入れられる不活性ガスを含んでい
る。容器を殺菌するためのプラズマが発生するガス混合
物は好ましくは１〜１０％（Ｖ／Ｖ）の酸素と２〜８％
（Ｖ／Ｖ）の水素と、理想的には２〜８％（Ｖ／Ｖ）の
酸素と３〜７％（Ｖ／Ｖ）の水素を含んでいる。容器は
少なくとも１５分間，好ましくは１〜５時間処理され
る。本発明による、好適な実施例の過程は殺菌室内に殺
菌されるべき材料を置いてから次の工程を含むものであ
る。

【００４０】１．殺菌室は０．１トールまで排気された
後に真空ポンプと殺菌室間の遮断バルブが閉じられる。 ２．アルゴンと水蒸気のキャリアガスに運ばれる過酢酸
の蒸発したものは、パルス的に室内に導かれる。過酢酸
の蒸気は少なくとも２ｍｇ／Ｌの過酢酸の濃度を持つも
のである。代替的にアルゴンをキャリアガスとしてそこ
に混ぜられた過酸化水素の蒸気のパルスを室内に導くこ
ともできる。過酸化水素の蒸気は過酸化水素の少なくと
も２ｍｇ／Ｌの濃度を持つ蒸気である。もし、過酢酸の
前処理が過酸化水素の前処理と結合されるときに，また
はアルゴンと水蒸気をキャリアガスとする過酢酸の蒸気
が室内に導入することが許容される。過酢酸蒸気は過酢
酸２ｍｇ／Ｌの濃度を持っている。 ３．過酢酸と過酸化水素蒸気の露出は５〜１５分持続さ
れる。殺菌室における圧力は２トール以下に１，２分の
間減圧される。 ４．ステップ２と３は４回持続され、容器は０．１トー
ルに配置される。 ５．処理ガスのプラズマ室への流入が許容され、その流
率は毎分５リットルか，好ましくは毎分３〜４リットル
である。 ６．マグネトロンがプラズマ発生のために付勢されてプ
ラズマ生成物は殺菌室へ流れ出す。 ７．プラズマ処理が５〜３０分，より好ましくは５〜１
５分持続される。 ８．マグネトロンは減勢され、処理ガスのプラズマ室へ
の流入は停止される。 ９．ステップ１〜８は殺菌の終了、すなわち全ての胞子
が殺されるまで繰り返される。過酸化水素と過酢酸の処
理は代替的であり、前処理はいずれかで特定の周期の繰
り返しの間許容される。 １0.ポンプと室の間を分離する分離弁が閉じられて室は
大気に接続される。殺菌室はポンプにより減圧されて、
特に酸性の蒸気を大気中に全て放出する。

【００４１】前述した方法はパルス的な殺菌剤処理を行
わない場合に比べてより短い時間において効果的であ
り、特に多孔性の物品や多孔性の容器に入れられている
物品に適している。加得るにこれは全ての材料について
殺菌が可能であり、プラズマまたは過酸だけによる場合
には比較的能力が制限されている。本発明の色々な特徴
的な実施例について説明したが、これらは好ましい実施
例であり、当業者においてこれらについて変形が可能で
あることは理解できるであろう。したがって、本発明は
添付の特許請求の範囲に記載の範囲内において保護され
るべきものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプラズマ殺菌機の平面図である。

【図２】図１のプラズマ殺菌機の正面図である。

【図３】図１と図２のプラズマ殺菌機を図２の線３−３
で切断して示した断面図である。

【図４】図３の線４−４によって切断されたプラズマ殺
菌機の断面図である。

【図５】図３の線５−５に沿って切断したチューブ５４
の断面図である。

【図６】図３の線６−６に沿って管５８を切断して示し
た断面図である。

【図７】図３の線７−７に沿って管５６を切断して示し
た断面図である。

【符号の説明】

２ プラズマ発生器 ４ 殺菌室 ６ マグネトロン ８ 導波管 １０，１２，１４ 発生管（給送管） １６，１８，２０ 給送管 ２２ 制御弁複合体 ２４，２５，２６ 配管 ２８ 中央処理装置（ＣＰＵ） ３０ 上板 ３２，３４ 側板 ３６ 底板 ３７ 裏板 ３８ ドア ４０ Ｏリング（シール） ４１ フランジ ４２ 排出口（ポート） ４３ 遮断弁 ４４ キャップ（入口） ４６，４８，５０ 入口ポート ５１，５２，５３ ガス発生管 ５４，５６，５８ ガス分配管 ６０ 殺菌室 ６２，６４ 金属の冷却管 ６６ 支持体（ばね） ９６ ベンチュリー部 ９８ キャップ ９９ 制限された開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カーン エイ． モルトン アメリカ合衆国、94550、カリフォルニア 州、リバーモア、ピラミッド ストリート 2221 (72)発明者 ブライアント エイ． カンブル アメリカ合衆国、95030、カリフォルニア 州、ロス ガトス、ヴェローナ コート 107

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 殺菌室内における物品を少なくとも１つ
   の組み合わせ殺菌サイクルに露出するプラズマ殺菌方法
   であって、 ガス状の殺菌剤によるパルス的な処理であって，前記パ
   ルス的な処理は１または１以上のパルス−真空サイクル
   を含み，各々のパルス−真空サイクルは殺菌室を排気す
   るステップと物品を前記ガス状の殺菌剤に一定期間曝露
   するステップを含むパルス的な処理工程と、 前記殺菌剤を前記パルス的な処理の後に殺菌室を排気す
   ることにより取り除く殺菌剤除去工程と、 プラズマ処理は実質的にアルゴン，ヘリウム，窒素，酸
   素，水素とそれらの混合物からなるガスから生成したプ
   ラズマの流れに曝露するものであって、前記プラズマ
   は，離れたプラズマ発生室により発生させられ殺菌室内
   の物品を殺菌するために供給されるプラズマ処理工程か
   らなるパルス的な殺菌剤処理によるプラズマ殺菌方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記殺菌
   剤は過酸化水素，過酸殺菌剤，またはそれらの混合物か
   らなる群から選ばれたものであり、過酸殺菌剤は飽和，
   または不飽和のパラアルカノイック酸であって，１〜８
   の炭素を持ったものおよびそれらのハロゲン化誘導体の
   群から選ばれたものであるパルス的な殺菌剤処理による
   プラズマ殺菌方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の方法において、前記過酸
   殺菌剤は酢酸であるパルス的な殺菌剤処理によるプラズ
   マ殺菌方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載の方法において、前記殺菌
   剤はハロゲン化された過酢酸であるパルス的な殺菌剤処
   理によるプラズマ殺菌方法。
5. 【請求項５】 請求項２記載の方法において、前記殺菌
   剤は過酸化水素であるパルス的な殺菌剤処理によるプラ
   ズマ殺菌方法。
6. 【請求項６】 請求項２記載の方法において、 前記殺菌剤は過酢酸と過酸化水素の混合物であるパルス
   的な殺菌剤処理によるプラズマ殺菌方法。
7. 【請求項７】 請求項１記載の方法において、 前記パルス処理とプラズマ処理は予め決められた順序に
   したがって，繰り返されるものであるパルス的な殺菌剤
   処理によるプラズマ殺菌方法。
8. 【請求項８】 請求項１記載の方法において、 前記物品をガスの殺菌剤に露出するステップは一定の決
   められた期間であって，殺菌剤のガス圧は次第に上昇さ
   せられるものであるパルス的な殺菌剤処理によるプラズ
   マ殺菌方法。
9. 【請求項９】 請求項１記載の方法において、 前記殺菌剤のガスは反応性を持たないキャリアガスと混
   合したガスとして搬送されるパルス的な殺菌剤処理によ
   るプラズマ殺菌方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の方法において、 前記殺菌剤のガスは４〜５０トールの分圧で前記殺菌剤
    のガスはパルス性の処理の後に殺菌室を４トールに減圧
    することによって除去されるパルス的な殺菌剤処理によ
    るプラズマ殺菌方法。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の方法において、 前記ガス状の殺菌剤の分圧が前記殺菌室に維持される温
    度によって支持される最大の濃度に保たれるパルス的な
    殺菌剤処理によるプラズマ殺菌方法。
12. 【請求項１２】 請求項９記載の方法において、 前記ガス状の殺菌剤は部分的な圧力が前記殺菌室内に維
    持される温度によって支持される飽和蒸気圧に達する部
    分圧であるパルス的な殺菌剤処理によるプラズマ殺菌方
    法。
13. 【請求項１３】 請求項９記載の方法において、 前記殺菌剤は過酸化水素，過酸殺菌剤，それらの混合物
    のグループから選択され，前記過酸殺菌剤は飽和，また
    は不飽和のパラアルカノイック酸であって，１〜８の炭
    素原子を持つものおよび，それらのハロゲン化誘導体の
    群から選ばれたものであるパルス的な殺菌剤処理による
    プラズマ殺菌方法。
14. 【請求項１４】 請求項９記載の方法において、前記過
    酸殺菌剤は過酢酸であるパルス的な殺菌剤処理によるプ
    ラズマ殺菌方法。
15. 【請求項１５】 請求項９記載の方法において、前記殺
    菌剤は過酢酸のハロゲン化物であるパルス的な殺菌剤処
    理によるプラズマ殺菌方法。
16. 【請求項１６】 請求項９記載の方法において、前記殺
    菌剤は過酸化水素であるパルス的な殺菌剤処理によるプ
    ラズマ殺菌方法。
17. 【請求項１７】 請求項９記載の方法において、前記殺
    菌剤は過酢酸と過酸化水素の混合物であるパルス的な殺
    菌剤処理によるプラズマ殺菌方法。
18. 【請求項１８】 請求項９記載の方法において、前記ガ
    ス混合物はさらに水蒸気を含むものであるパルス的な殺
    菌剤処理によるプラズマ殺菌方法。