JPH0622545B2

JPH0622545B2 - 滅菌ガスモニタリングシステム

Info

Publication number: JPH0622545B2
Application number: JP60045606A
Authority: JP
Inventors: 幸一中川; 辰夫大谷; 昭二内藤; 照彦久郷; 史男引間
Original assignee: YANAKO KEISOKU KK; Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Current assignee: YANAKO KEISOKU KK; Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Priority date: 1985-03-06
Filing date: 1985-03-06
Publication date: 1994-03-30
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPS61203967A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の目的）本発明はエチレンオキサイドガス（ＥＯＧ）を有効成分
として用いる滅菌・燻蒸装置の管理システムに関するも
のであり、該滅菌．燻蒸工程中のＥＯＧ濃度．相対湿
度．温度を連続的に測定管理するシステムを提供するこ
とを目的とするものである。

（産業上の利用分野）近年、エチレンオキサイドガス（O₂H₄O）−以下ＥＯＧ
と略する−による滅菌．燻蒸が広く実施されるようにな
り特に医療関係器具の滅菌，一般工業製品の燻蒸に用い
られることが多い。本発明のプロセスは滅菌ガスによる
滅菌．燻蒸工程の管理に用いられるものであり、産業用
基材の燻蒸庫や、医療器メーカー，病院などに於いて、
注射器，チューブなどのデイスポーサブル製品を消毒す
る各種滅菌チヤンバーに接続して、室内の状態を正確に
測定し、コントロールするものである。

（従来の技術）前記滅菌．燻蒸工程の管理は実際にはあまり行なわれて
おらず経験に基づいて滅菌．燻蒸時間，温度を設定し、
滅菌ガス濃度はカラーインジケータによって処理完了の
判定がなされているに過ぎない。チヤンバー内の滅菌が
完了したかどうかを判断するには枯草菌をコーテイング
した生物インジケータを用い、菌の増殖が無ければ完了
とみなして滅菌保証品のラベルを貼ることができる。し
かしながらこの判定には日本薬局方によると３１℃ＳＣ
Ｄ培地中で７日間を要し実際の滅菌操作には間に合わな
い。そこでＥＯＧによって変色するカラーインジケータ
を用い前記生物インジケータの結果と関連させて判断し
ていた。しかしながら該チヤンバー内にはＥＯＧ濃度の
外、温度，湿度などの条件もあり、前記カラーインジケ
ータが必ずしも正確に滅菌の程度を表わすとは云えな
い。通常チヤンバー内にはボンベよりＥＯ混合ガスを水
をアトマイズして調湿し関係湿度を６０〜７０％程度に
保ち温水循環を行ない、５０〜６０℃程度に加温して滅
菌を行なっている。通常チヤンバー内は撹拌機を備えず
対流によつているが一部のチヤンバーでは中の空気を強
制循環により撹拌しているが、チヤンバー内各所が必ず
しも均一な状態にあるとは云えない。

一方燻蒸装置に於いては、竹材，竹製工芸品，藤製品な
どの殺虫，線香，藁製品などの産業部材を対象として、
エチレンオキサイドを含む滅菌ガスにより処理する。こ
の際燻蒸庫は前記滅菌チヤンバーの様に加圧，真空操作
は行なわず気密性に優れていないため、僅かの滅菌ガス
のリークを考慮してＥＯＧ１０％／CO₂ベースのガスを
用いる場合が多い。ＥＯＧ／フロンガスベースも不燃ガ
スであるがコスト高になるため専らＥＯＧ１０％ＣＯ_２
が使用される。この燻蒸の場合は従つて常温常圧で滅菌
ガスを導入して処理しているが前記滅菌チヤンバーの場
合よりも、更に経験によつて条件を設定しており管理さ
れているとは云えない。

（発明が解決しようとする問題点）従来の滅菌チヤンバーならびに燻蒸庫に於いては内容物の収納方法やＥＯＧの導入速度によりフアン
撹拌にもかかわらずチヤンバー内の濃度分布が不均一で
ある。

燻蒸庫の気密性や収納物のガス吸着特性によりＥＯ
Ｇの濃度が変化する。

滅菌ガスはＥＯＧとフロンもしくは炭酸ガスとの混
合ガスであるため導入量チエツクだけでは必ずしもＥＯ
Ｇ濃度は分らない。

このように燻蒸滅菌に重要なフアクターとなる滅菌工程
中のＥＯＧ濃度変化，濃度分布，相対湿度ならびに温度
分布の測定は現実には殆んど行なわれておらず、いわん
やその工程管理に至つては全くといってもよい程何もな
されていなかった。言わば燻蒸庫や滅菌チヤンバー内は
ブラツクボツクスに近い状態であり、安全を期する為に
はＥＯＧは多い目に、温度は高い目に、時間は長い目に
という過剰防衛的な状態で処理されており、これが滅菌
コストの増加につながっていた。

この様な実状から業界ではＥＯＧ濃度，相対湿度，温度
が連続的に測定管理できるモニリングシステムの出現が
望まれていた。

〔発明の構成〕

このような状況に鑑み本発明者らは滅菌燻蒸処理工程中
のＥＯＧ濃度，相対湿度，温度を測定できるモニタリン
グシステムについて鋭意検討を重ねた結果、ＥＯＧ濃
度，相対湿度，温度を一台の計器で測定監視出来るシス
テムを開発し本発明に至った。

即ち本発明の要旨はＥＯＧを有効成分とする滅菌ガスに
よる滅菌燻蒸工程を管理するにあたり、ＥＯＧ濃度を赤
外線分光分析により相対湿度を半導体センサーにより、
温度を白金抵抗体により測定することを特徴とするＥＯ
Ｇモニタリングシステムである。

（問題点を解決するための手段）（作用）本発明は前記のように従来ほとんどブラツクボツクスで
あつた滅菌燻蒸工程をモニタリングするためになされた
ものであつて、その要部は赤外線分光分析計によるＥＯ
Ｇ濃度分析計と半導体センサーを用いた相対湿度計と白
金抵抗体を用いた温度計と、滅菌チヤンバーより試料を
導入するサンプリング系よりなる。

ＥＯＧの濃度測定は赤外線吸収法を採用、分子の固有振
動による吸収を利用した選択性の高い測定方法で光源か
ら投射された光エネルギーのうちある波長成分だけがエ
チレンオキサイド（ＥＯ）に吸収される。この吸収の量
は光路中に置かれたＥＯの分子数（試料セル内のＥＯ濃
度）に比例する。この吸収された光エネルギーの量を測
定することによりＥＯ濃度を知ることができる。

また、エチレンオキサイドガス（ＥＯＧ）による滅菌
は、乾燥状態においてはその効果が十分でなく、通常、
湿潤状態において実施されている。その際、相対湿度と
しては被滅菌物の種類にもよるが通常６０〜７０％で行
われている。

このため、滅菌操作中における相対湿度の監視は重要な
項目である。しかしながら、これまでは適当な測定器が
なかったために相対湿度の測定は行われず、勘に頼った
操作により行なわれていた。

相対湿度を測定する方法には通常、チャンバー内のガスを吸引して測定する方法、チャンバー内の湿度を直接測定する方法がある。

しかしながら前記したの測定方法では吸引中の結露現
象等のため正確な測定値が得られない。

チャンバー内の湿度を直接測定するには小型で速い応答
特性を持ち、耐熱性があり、精度よく、連続して湿度が
計測できることが要求される。このような条件を満足さ
せる湿度測定方法として半導体センサーを用いる方法が
本発明の湿度測定方法として最適である。

一方、チャンバー内の温度を計測するためにも使用機器
の選択については湿度計測においてなされるのと同様の
性能が要求される。即ち、小型で速い応答特性を持ち、
耐熱性があり、精度よく、連続して温度が計測できるこ
とが必要である。このような条件を満足させる温度測定
方法として白金抵抗体を用いる温度測定方法が本発明の
温度測定方法として最適である。

以下本発明の実施態様を滅菌チヤンバーの場合について
図面に基づいて説明する。

第３図において安定化された直流電源によつて点灯され
た光源４５から出た光線はセクター４６によつて断続光
線となり、試料セル４７と参照セル４８を交互に通過す
る。そして反射板４９によつて光は反射させられ検出器
５０を交互に照射する。検出器を照射する光の強度と時
間の関係を示すと第４図のようになる。ゼロ時に参照側
と試料側の光量に差があるのは増巾器の直線性をよくす
るために作為的にバランスを崩してあることによるもの
である。サンプリング時には試料セル内で起るエネルギ
ー吸収のために検出器に入る光量はゼロ点よりさらに減
少する。参照側は一定光量である故、結果として振幅が
大きくなる。この時、検出器を照射する光線は光学フイ
ルターによつて予め目的成分の波長域に限定されている
から、目的外のガスは何等影響をおよぼさない。従つて
目的成分のみの信号を断続的に受け、これを増巾して指
示計によりアナログ又はデジタル表示する。相対湿度の
測定には樹脂板に特殊表面処理をほどこした電極を設け
た構造の超小型の半導体センサーを用い電子回路により
温度補償されたＲＨ値の直線出力が得られ、これを指示
計によりアナログ又はデジタル表示する。

温度の測定には白金測温低抗体をセンサーとして用い指
示計によりデジタル表示する。

以下本発明の実施態様について第１図および第２図に基
いて説明する。

第１図において符号の意味は以下のとおりである。

１つの滅菌チヤンバーに４ラインのサンプル導入管を接
続した場合と４つのチヤンバーに各々サンプル導入管を
接続した場合について説明する。

(1) １つの滅菌チヤンバーに４ラインのサンプル導入
管を接続した場合チヤンバー内真空脱気後ガス導入を開始し、チヤンバー
内圧力が−０．１kg／cm²になると圧力スイツチ５の信
号を受けて電磁弁１７および２１が開きサンプル１のラ
インからガスが導入される。これをサンプリングポンプ
２９により測定部３９に導き、スパンガス，ゼロガスと
合わせて分析される。サンプル1.2.3.4の切換は一定の
シーケンスで切換える。例えばサンプル１からサンプル
２に切換える時は電磁弁１７．２１が閉じ電磁弁１８．
２２が開く。通常チヤンバー内圧が−０．１kg／cm²以
上でサンプリング状態の時は電磁弁３６は閉じており、
排水ポンプ３２が働いてウオータートラツプ２５の水を
吸引する。チヤンバー内の圧力が−０．１kg／cm²以下
の時は圧力スイツチ５の信号を受けて電磁弁１７〜２４
はすべて閉じ、同時に電磁弁３６はサンプリングポンプ
２９保護の為開いて空気を導入し、また排水ポンプ３２
は停止する。

(2) ４つのチヤンバーに各々サンプル導入管を接続し
た場合チヤンバーが４つのため圧力スイツチは各チヤンバーに
１個宛５〜８合計４個必要となる。４つのチヤンバー共
チヤンバー内圧力が−０．１kg／cm²以下の場合は圧力
スイツチ５〜８の信号を受けて電磁弁１７〜２４はすべ
て閉じる。同時に電磁弁３６はサンプリングポンプ２９
保護のため開き排水ポンプ３２は停止する。

４つのチヤンバーの内のチヤンバー圧力が、−０．１
kg／cm²以上で2.3.4のチヤンバーが−０．１kg/cm²以下
の場合はのチヤンバーの圧力スイツチ５の信号を受け
電磁弁１７および２１が開く、この時電磁弁３６は閉じ
排水ポンプ３２が作動する。

サンプル1.2.3.4の切換は一定のシーケンスで作動して
いるので電磁弁１７および２１が開いたときにチヤンバ
ーの測定値のみを記録することになる。チヤンバー
，，はチヤンバー内圧が−０．１kg/cm²以下の
為、電磁弁１８，２２；１９，２３；２０，２４は閉じ
サンプリングポンプ２９保護のため電磁弁３６が開き、
排水ポンプ３２は停止する。４つのチヤンバーの内と
のチヤンバーが−０．１kg/cm²以上でのチヤンバ
ーが、−０．１kg/cm²以下の場合、サンプル1.2.3.4の
切換は一定のシーケンスで作動しているのでチヤンバー
の測定時には電磁弁１７，２１が、チヤンバーの測
定時には電磁弁１８，２２が開く。この時電磁弁３６は
閉じ、排水ポンプ３２は作動する。チヤンバーの測定
時には、チヤンバー内圧が−０．１kg/cm²以下のため電
磁弁１９，２３がチヤンバーの測定時には電磁弁２
０，２４が夫々閉じる。この時同時に電磁弁３６は開
き、排水ポンプ３２は停止する。

４つのチヤンバー共測定可能の状態にある場合はサンプ
ル1.2.3.4の一定の切換シーケンスに応じて順次電磁弁
１７，２１；１８，２２；１９，２３；２０，２４と切
換わり開いて行く。この時電磁弁３６は閉じ、排水ポン
プ３２は作動する。

第２図は本発明のシステムを示すブロツクダイヤグラム
である。

４１は半導体を用いた湿度センサー４２は白金抵抗体を用いた温度センサー４３は湿度測定電気部４４は温度測定電気部４５は相対湿度，温度ならびにＥＯＧ濃度の記録計を示
す。

その他は第１図と同じ意味である。

第２図に於いて滅菌チヤンバーは通常−１〜２kg/cm²に
保たれ、圧力スイツチ６によつて−０．１kg/cm²で作動
する。即ち前記のように−０．１kg/cm²以下になるとチ
ヤンバーからの電磁弁が閉じサンプリングでなくなる。

第１図に示したＥＯＧ濃度測定部３９により測られた分
析値と、滅菌チヤンバー内の湿度センサー４１，温度セ
ンサー４２により検知された湿度，温度が湿度測定電気
部４３，温度測定電気部４４で電気信号となり記録計４
５に同時に記録され表示される。

次に燻蒸の場合について実施態様を説明する。第５図は
燻蒸工程を示すブロツクダイヤグラムである。第５図に
於いてボンベボツクス５５内のEOG/CO₂ 液化ガスを気化
器５６で液体よりガス体に蒸発させ燻蒸庫５７に導入す
る。５７への導入方法として、ＥＯＧ１０％／CO₂ 滅菌
ガスは空気比重１のとき１．５２であり空気より重い。
従つて５７の下部より導入し庫内は空気から滅菌ガスへ
とピストンフローにより置換される。その間空気と滅菌
ガスとの混合ガスが５７の上部より排出される。ＥＯＧ
は毒性を有するガスであるので除害塔５８へ導かれる。
通常水スクラバーを用い、気液向流接触によりガス中の
ＥＯＧが水に吸収されてエチレングリコールに変化し、
排ガスは無害化される。燻蒸時間はその対象基材により
異なるが各々予備実験で設定された所定の時間だけ燻蒸
される。燻蒸後５７の上部より空気ブロワー５９を用い
て空気を送入し、庫内は滅菌ガスより空気へと置換され
る。この時基材に滲透したＥＯＧも空気と共に排出され
る。ＥＯＧ，空気混合排気ガスは除害塔５８に導入され
てＥＯＧが吸収無害化されて大気中に放出される。

従来は前記の通り燻蒸庫５７内の空気より滅菌ガス置換
中のＥＯＧ，燻蒸工程中のＥＯＧ，燻蒸終了后の滅菌ガ
スより空気に置換中のＥＯＧなどの挙動が全く掴めず、
例えば空気より滅菌ガスに置換時、置換時間が短いと燻
蒸庫５７内のＥＯＧ濃度が設定値に到達しにくい。長い
と滅菌ガスが素通りしてＥＯＧの損失となる。また燻蒸
工程中では基材にＥＯＧが滲透するため燻蒸庫内のＥＯ
Ｇ濃度が低下し、充分な殺虫殺菌効果が得られない。ま
た燻蒸終了后滅菌ガスより空気に置換時、時間が短かい
と庫内にＥＯＧが残留し、取扱作業者への安全上問題と
なる。また長いと完全に置換されるが処理時間が長くな
り処理能力が低下し支障を来す。

上記の様に従来の燻蒸庫５７は盲運転といつてもよい
程、適切な運転管理がなされていないため、安全上，燻
蒸効果，ＥＯＧ損失等各種の問題を含んでいた。これに
本発明のＥＯＧモニタリングシステムを適用することに
より前記問題点が一掃され適切な運転管理が出来るよう
になつた。即ち第５図に於いてＥＯＧモニタリングシス
テム６０を燻蒸庫５７に接続し、５７内のガスを連続的
に導入しＥＯＧ分析後ガスを５７に戻すことにより目的
が達せられる。

このＥＯＧモニタリングシステムを滅菌ガス燻蒸工程に
応用した場合のフロシートを第６図に示す。第６図に於
いて滅菌ガスボンベマニホールド６１内に収納されたボ
ンベよりＥＯＧ混合ガスは集合配管６２主弁６３を経て
気化器６４に導かれる、ここでＥＯＧ混合ガスは水温に
より完全にガス化される。ついで調節弁６５，６６を経
て燻蒸庫６７に導かれる。燻蒸庫はフアン６８及び加温
器（温水循環管）６９を備えており温水は気化器６４に
おいて熱交換されポンプ７０により循環している。燻蒸
庫に対象物を収容した後、調節弁６５，６６を開いて滅
菌ガスを燻蒸庫６７に導入し同時に庫内の空気を出口弁
６９を経て排出し吸収塔７０を通して大気放出する。吸
収塔は充填塔であり水タンク７１より水ポンプ７２で給
水される。

燻蒸庫はフアン６８で内部を均一に撹拌され、これに接
続したＥＯＧモニタリングシステム７３によつて測定さ
れ燻蒸庫内の空気が滅菌ガスによつて置換される状況が
監視される。置換が完了し庫内が滅菌ガスで充たされた
所定のＥＯＧ濃度に達すると調節弁６５，６６及び出口
弁６９を閉じる。燻蒸を開始するとＥＯＧモニタシリン
グシステム７３によつて監視を続ける。ＥＯＧ濃度が低
下すると調節弁６６，出口弁６９を加減して滅菌ガスを
導入排気し庫内のＥＯＧを所定の濃度に保つＥＯＧモニ
タリングシステムの詳細は前記第１図によつて説明した
と同様の機構を有する。この際庫内の温度も同時に測定
し循環温水をコントロールする。これらの操作は勿論自
動的に行なうことができる。燻蒸庫に於ては一般に調湿
しないので滅菌チヤンバーのように相対湿度をモニタリ
ングすることは少ない。この様にして所定時間燻蒸して
これが終了すると、調節弁６５，６６を閉じ出口弁６９
を開き空気フアン７４から空気を送り庫内の滅菌ガスを
排出吸収塔７０を通して大気放出する。このときＥＯＧ
モニタリングシステム７３によりＥＯＧ濃度を測定し庫
内に人が入つても安全なように監視する。このように燻
蒸工程はＥＯＧモニタリングシステムによつて完全にコ
ントロールされる。

（実施例）以下本発明を実際の滅菌工程を適用した例について説明
する。

第２図は示したダイヤグラムに準じてＥＯチヤンバーの
モニタリングを行なつた。

市販のＥＯＧ滅菌ガスは通常ＥＯ１０Vol％のもの及び
２０Vol％のものが多用されるため低濃度レンジ０〜１
１Vol％，高濃度レンジ０〜２２Vol％とした。CO₂ベー
スのみならずフロンベースのものも測定可能である。Ｅ
Ｏの光吸収はその濃度に比例し出力は直線となる。第７
図，第８図第９図に濃度−出力の関係図を示した。本測
定の再現性は次のごとく定義される。

「任意の測定範囲において、その測定範囲の８０〜９５
％に相当する校正ガスを５回繰返して流し測定値の平均
値からの偏差をもつて表現する。」第１０図，第１１図
に測定例を示す、これによると本発明の再現性は±２％
／フルスケールとなる。また本発明の安定性はゼロガ
ス，スパンガス共±３％／フルスケール／３Ｈｒ以内で
ある。第１２図，第１３図，第１４図に測定例を示す。
安定性はゼロガスにおいては主として設置されている場
所の外乱条件に、スパンガスに於いてはサンプルガスの
流量変化，囲周の温度変化，セル窓のくもりなどに支配
される。

また本測定の応答速度は導入管長さ５ｍのとき立り９０
％に要する時間は２０秒以内である。一般的には「ステ
ツプ応答において、出力信号が最終値からの特定範囲に
おさまるまでの時間」と規定されている、第１５図に測
定例を示す。また測定対象ガスに共存する炭酸ガス，フ
ロン１１，およびフロン１２，濃度，酵素，窒素の干渉
は第１６図，第１７図に示すごとく干渉は認められなか
つた。

成分濃度影響度（EO換算） CO₂ ９９．９％＋０．２％以内 CCl₃F ６０％＋０．２％以内 CCl₃F₂ ９９％＋０．２％以内 H₂O 常温飽和＋０．２％以内サンプル切換は４点自動切換方式で１点２０秒４ケ所で
行なつた。

相対湿度，温度の測定範囲は夫々２０〜１００％ＲＨ，
０〜１００℃である。

対象基材により条件は異なるが一般的には滅菌時の常用
湿度は６０〜７０％ＲＨ，温度は５０〜６０℃で設定さ
れる。応答時間は相対湿度（約１２秒／８０％応答）温
度（０．５秒／９０％応答）直線性は相対湿度（±１％
ＲＨ以内）温度は０．２％／フルスケールである。

相対湿度の校正は一定湿度を与える試薬（例えばMg(N
O₃)₂・6H₂O）を用いて１回／１ケ月程度の頻度で行な
う。

湿度測定用センサーとしては、高分子スチレン系樹脂板
を用いた半導体センサーを使用した。

このようにして測定したＥＯ濃度，相対湿度，温度の各
出力のモデルを第１８図に示す。

（効果）本発明のＥＯＧモニタリングシステムは従来殆んどブラ
ツクボツクスに近い状態であつたＥＯ滅菌チヤンバーな
らびに燻蒸庫内のＥＯ濃度，相対湿度，温度が同時に正
確に測定記録できるので常に最適状態で滅菌燻蒸工程を
管理でき、従つて完全に滅菌燻蒸の完了を確認できると
共に、ＥＯＧ滅菌時間などの無駄を省くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を示す流路図第２図は滅菌工程のブロツクダイヤグラム第３図はＥＯ濃度測定の動作原理図第４図は検出器入射光の強度と時間の関係図第５図は燻蒸工程のブロツクダイヤグラム第６図は燻蒸工程のフローシート第７図，第８図は直線性試験のチヤート第９図はＥＯ濃度−出力の直線関係図第１０図，第１１図は再現性試験のチヤート第１２図，第１３図，第１４図は安定性試験のチヤート第１５図は応答速度の測定チヤート第１６図，第１７図は干渉試験のチヤート第１８図は本発明を実施したタイムチヤートの例であ
り、ＥＯ濃度，相対湿度，温度の各出力のモデルを示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者引間史男京都府京都市伏見区中島宮ノ前町30番３株式会社ヤナコ計測内審査官鈴木寛治 (56)参考文献実開昭58−28642（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エチレンオキサイドガス（ＥＯＧ）を有効
成分とする滅菌ガスによる滅菌，燻蒸工程を管理するに
あたり、ＥＯＧ濃度を赤外分光分析により、相対湿度を
半導体センサーにより、温度を白金抵抗体により夫々測
定することを特徴とする滅菌ガスモニタリングシステ
ム。
【請求項２】ＥＯＧ濃度の測定範囲が０〜３０Ｖｏ１％
である特許請求の範囲(1)記載のモニタリングシステ
ム。
【請求項３】相対湿度の測定範囲が２０〜１００％ＲＨ
である特許請求の範囲(1)記載のモニタリングシステ
ム。
【請求項４】温度の測定範囲が０〜１００℃である特許
請求の範囲(1)記載のモニタリングシステム。
【請求項５】前記ＥＯＧ濃度測定装置ならびに相対湿度
測定装置を一体として小型のポータブルモニターとなし
た特許請求の範囲(1)記載のモニタリングシステム。
【請求項６】前記ＥＯＧ濃度測定装置，相対湿度測定装
置ならびに温度測定装置を一体とし、これにサンプリン
グ系統ならびに操作部を備えた特許請求の範囲(1)記載
のモニタリングシステム。