JPS6155390B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一体化したシエル圧力容器中で外科
用器具、道具、装置などの物品の超音波洗浄と殺
菌処理の両方を行うための方法と装置に関する。

外科用器具は、病院における清浄化、浄化およ
び滅菌の要請のかなりの部分を占める。器具のデ
ザインの複雑性と外科的汚物の性質は、外科用器
具処理の問題を複合化している。外科用器具は通
常多接合点、ちようつがい、割れ目あるいはのこ
ぎり歯状のふちを有しており、これらは大量の汚
物を付着する可能性がある。汚物自体は通常蛋白
質またはその他の有機物質から成り、これらはし
ばしば熱または化学薬品により固定されている。
その上、スタツフに対して最小のリスクで汚物の
付着した器具の浄化を行なう必要性がこの問題を
さらに複雑にしている。

外科用器具の再使用を準備するための市販の装
置は多くの操作段階と別々の装置を必要とする。
外科用器具を処理するために実行されている標準
的な方法の例は、全汚物を除去する清浄化段階を
有しそして高温水蒸気（普通270〓）で器具を浄
化する洗浄装置／滅菌装置中に器具を置くことを
要求する。除去されない汚物は水蒸気によつて固
定される傾向があるので、器具は次いで音波清浄
化装置に移される。音波清浄化後、器具は最終的
に滅菌される。この技術は器具の多数の操作およ
び多数の装置を必要とする。

本発明は、物品を滅菌処理にかける前に全汚物
の超音波除去を可能とすることにより従来技術の
これらの問題を解決する。さらに、超音波清浄化
および浄化、消毒あるいは滅菌の多数の処理工程
を行うために、単一のチヤンバーの中へ物品を直
接挿入するだけでよい。

本発明のこれらの貢献は、外科用器具を取扱う
病院での仕事において利用できる選択の範囲を増
加させる。例えば、外科器具のオープントレイ操
作および処理を可能とする。外科用器具のトレイ
は、超音波洗浄により清浄化することができ、そ
して、外科のフロアを離れることなくかつ再使用
前の器具の操作または器具の綿モスリン包装を要
することなく直接清浄化することができる。ある
いは、手術を終えたばかりの外科用器具を人に危
険を及ぼすことなく超音波洗浄により清浄化しそ
して操作又は貯蔵のために浄化し又は消毒するこ
とができる。

滅菌チヤンバーにおける音波洗浄のために、先
行文献において提案されている思想は、チヤンバ
ーの内部に音波トランスジユーサーを置くかまた
はシエルの残部から装置したガスケツトにより分
離されているトランスジユーサー板上に音波トラ
ンスジユーサーを置くことに限定されていた。両
方のアプローチは重大な欠点を有する。音波トラ
ンスジユーサーのチヤンバー内装着はチヤンバー
容積を減少させ、超音波清浄化および滅菌の苛酷
な要請下で維持することが困難な防水性を要求
し、容器壁を通して囲みの内部のトランスジユー
サーまで電気伝導体を通過させることを要求し、
そしてトランスジユーサーの修理および置換を高
価で困難なものとする。滅菌チヤンバー内のトラ
ンスジユーサーの内部装着は商業的には実際的で
はない。また、別々のガスケツト装着トランスジ
ユーサー板の使用は、遭遇する苛酷な条件下での
ガスケツト区域の寿命および他の問題のためにお
そらく商業的に実用性あるものとして受け入れら
れない。従つて、病院の実務は、浄化、音波洗浄
および消毒または滅菌のための多数の操作段階又
は多数の装置を使用するコンベヤシステムを要求
し続けている。

従来技術の非実用的かつ非作業的側面は、物理
的段階を有する一体化シエルについての改良され
た構造的特徴と、病院での殺菌過程を行なうこと
ができる圧力容器内での効果的かつ能率的超音波
洗浄のために要求されるキヤビテーシヨンを行わ
せるためのそのような段階の適切なる配列とを組
合せることにより克服された。

良好な音波伝達能力を有するシエル材料を選択
する。この材料はまた殺菌剤に対する高耐腐食性
およびキヤビテーシヨン誘導腐食および孔食に対
する耐性を持つように選択する。後者の要請は、
多くの滅菌装置において使用されているニツケル
−クラツド炭素鋼のような組成物を実質的に使用
できなくする。シエルの形状および材料は、音波
トランスジユーサーの直接的、堅固かつ信頼性の
ある外部装着を提供する。圧力容器に対する強度
の要請を維持し、音波エネルギー伝達に対する干
渉を最小にしそして物品を置くためのチヤンバー
容積内のキヤビテーシヨンの均一性のためのトラ
ンスジユーサー配置を容易にしつつ、一体化シエ
ルのための比較的薄い内厚の金属板の使用を容易
にするために強化法を選択する。

超音波洗浄液体は、一体化したシエルチヤンバ
ー内で高い真空条件にさらされる。高い真空と洗
浄液の中への超音波エネルギーの伝達の組合せが
液体の迅速脱ガスおよび能率的超音波清浄化のた
めのキヤビテーシヨンを達成する相乗効果を生み
出す。そのような高い真空は超音波キヤビテーシ
ヨンを容易にし、ついでこれが実質的にすべての
ガスの迅速除去を容易にする。その結果、超音波
エネルギーが病院の滅菌実務のために認められた
圧力容器の一体化したシエル壁を通じて移動し、
効果的かつ能率的超音波洗浄が可能となる。

単一チヤンバー中で超音波清浄化および浄化、
消毒または滅菌を行わせる外科用器具の迅速処理
は直接的な利益である。チヤンバーの実質的に全
容積の使用、並びに製造およびメンテナンスにお
ける経済は、トランスジユーサーの外部表面装着
からの結果である。超音波エネルギー伝達および
伝達した音波エネルギーの利用は、例えば外科用
器具のトレイを多層に積み重ねることを可能にす
る多段レベル音波洗浄が効果的かつ能率的に行わ
れる程度に高められる。

利用できるサイクルの完全性および能率のため
に、外科用器具は使用後直接チヤンバーの中へ単
に挿入することにより完全に処理することができ
る。器具は超音波を用いて洗浄し、すすぎ、そし
て滅菌しその同じチヤンバー中で再使用のため準
備し、あるいは移動または貯蔵のために浄化する
かまたは消毒する。チヤンバーの構造的特徴およ
びトランスジユーサーの外部装着は長寿命および
経済的運転を提供する。

本発明のその他の利点および貢献は添付図面に
示した発明の特定の具体化の記載中で説明する。

本発明の教示に従つて製造した圧力容器は、安
全基準を満足しつつ、滅菌で使用する内部圧力レ
ベル、すなわち45psigで運転することができる。

第１図を参照して、圧力容器１０は水平方向に
配置した長手方向の軸を有することが好ましい。
処理すべき物品を収容するチヤンバーは一体化し
たシエル１２によつて部分的に規定されている。
該シエル１２は、本発明の教示内で、所望のレベ
ルの超音波エネルギーを伝達するために選択され
た比較的薄い金属板であることができる。

一体化したシエル１２の１つの長手方向の端部
は堅固に溶接した端部壁１４によつて閉鎖するこ
とができ、他端部は適当なドア操作組立体１６を
使用して密封することができる。後者は内部洗浄
および殺菌処理チヤンバー１８への出し入れ
（access）を提供する。別法として、シエル１２
の両端部は、容器が部屋の間に装着された壁であ
るときは、内部チヤンバー１８への両方からの出
し入れを提供するドアを有することができる。

清浄化すべき物品はチヤンバー１８中に置く。
閉鎖操作組立体１６は、洗浄液を付加する前にド
ア１９を閉鎖しそしてチヤンバーを密封する。貯
蔵所２０のような適当な源からの水を、ソレノイ
ドで作動するコントロールバルブ２１を通して、
ポンプ２２により適当な導管２４を経てチヤンバ
ー１８の中へ配送する。チヤンバーへ配送される
水の中へ適当な手段（示されていない）により洗
剤を注入してもよい。電気的に作動する流量コン
トロールバルブ２６およびワンウエイチエツクバ
ルブ（逆止弁）２８をポンプ２２とチヤンバー１
８の間の導管２４の中に備える。

導管２４は圧力容器の壁を通して複数のスプレ
ーヘツド３２を有するスプレーバー３０に接続さ
れている。このスプレーヘツド３２は、たなまた
は架（示されていない）により物品を配置できる
ように作られたチヤンバー１８の実質的に内部全
体を取囲むスプレーとして洗浄液を放出する。２
段またはそれ以上のたなに置いた器具をチヤンバ
ー内で重ねて保持した場合、スプレーヘツド３２
はスプレーを内向きに放出するように配置しても
よい。流量コントロールバルブ２６はソレノイド
で作動し、通常は閉じており、エネルギーを与え
ると開放するバルブであり、導体３４を通してマ
スターコントロール（マスター制御装置）３６に
接続している。

チヤンバー１８に導入された洗浄液は、キヤビ
テーシヨンを禁止する実質的量の溶解しかつ同伴
されたガスを通常含有している。一体化したシエ
ル１２を通して伝達することができる超音波エネ
ルギーと組合せた比較的高い真空が外科用器具の
効果的かつ能率的な清浄化を可能にすることが発
見された。

本発明は洗浄液から実質的にすべてのガスを迅
速に除去することを提供する。チヤンバー１８中
への洗浄液の導入は、清浄化すべき物品を浸漬す
るのに十分な予じめ規定された深さにコントロー
ルされる。洗浄液を教示された高い真空にさらす
ために、チヤンバー中で液体の表面上に空間を残
すことができるしあるいはチヤンバーと連通した
スタンドパイプを備えることができる。このよう
にチヤンバーは迅速に排気して比較的高い真空と
することができ、この真空が超音波エネルギーと
いつしよになつて液体からのガスを迅速に除去す
る。

チヤンバーの所望の排気は、水エジエクター装
置により経済的に実用的な方法で行なうことがで
きる。第１図を参照して、本装置は、導管２４を
通してポンプ２２の出口および減少した直径のベ
ンチユリ部分４２を有するエジエクター組立体４
０に接続した供給パイプ３８を含む。エジエクタ
ー４０からの出口は適当な水溜めまたはドレン４
４を通して排出する。第２パイプ４６は、その一
つの端部がチヤンバー１８の上部において出口開
口部４８と連結しており、他の端部がエジエクタ
ー４０ののど４２において終つている。

ライン４６中に接続されている電気的に作動す
るコントロールバルブ５０およびワン―ウエイチ
エクバルブ５２は、チヤンバー１８の頂部の空間
からエジエクター４０への空間およびガスの流量
をコントロールする。バルブ５０は、導体５４に
より主コントロール（主制御装置）３６へ接続さ
れ、この主コントロールがバルブを作動させてパ
イプ４６を通るガスの流量をコントロールする。

水供給ライン３８中の電気的に作動されるバル
ブ５６は、ライン５８によりコントロール３６に
接続されかつ作動される。これはエジエクター４
０への水の供給をコントロールする。このように
して、バルブ５０および５６の開放は、吸引効果
によりガスがチヤンバー１８から排出され洗浄液
上の圧力を迅速に減少させ高い真空が生じる結果
となる。

排気はチヤンバー内への水の導入と同時に開始
することができ、充填操作が完了した後所望の真
空レベルを達成するのに十分な時間続けることが
できる。別法として、充填操作が部分的にまたは
完全に完了した後に排気を開始することができ
る。清浄化能率の増加をもたらすキヤビテーシヨ
ンの最適レベルは、超音波処理中の液体の所望の
高い真空暴露を実質的に維持することにより達成
されることが発見された。

所望の超音波エネルギーを伝達するために、複
数の超音波トランスジユーサー６０を一体化した
シエル１２の外部表面上に堅固に装着する。トラ
ンスジユーサー６０は、導体配線６２により電源
６４に接続している。ついで、後者はライン６６
を通じてトランスジユーサーを駆動するためのコ
ントロール３６に接続している。トランスジユー
サー６０は、波動エネルギーの相殺を最小にしつ
つ実質的に均一なキヤビテーシヨンを与える超音
波エネルギーをチヤンバー１８内の液体全体に適
用するようなパターンで、容器シエル上に配列す
る。エネルギーレベルおよびパターンは液体全体
にわたりキヤビテーシヨンを保証し、清浄化液中
に多段レベルで浸漬されているトレイ中に保持さ
れた、外科用器具のような物品の均一な清浄化を
可能にする。

確立された清浄化試験が本発明を用いる超音波
清浄化の有効性を立証するために使用された。し
かしながら、達成されたキヤビテーシヨンのレベ
ルは、清浄化効果および能率のより速い定量的指
示を提供する。キヤビテーシヨンは、公知の方法
により、例えば四塩化炭素の存在下におけるヨウ
化カリウムからのヨウ素の遊離を測定するヨウ素
放出試験を使用して定量的に評価することができ
る。ヨウ素放出と真空レベルの間の関係は、教示
されたような超音波エネルギー伝達と組合せた場
合、指数関数的である。今考えているタイプの装
置について、この関数は次のように表わすことが
できる。

Ｉ＝1.3×100.53V ここで、Ｉはmg/で表わしたヨウ素放出量、
ＶはインチHgで表わした真空レベルである。

約15″Hgを越える真空レベルと組合せた超音波
エネルギー伝達は機能的キヤビテーシヨンを生成
する上で効果的である。約20″Hgおよび約30″Hg
に至る真空レベルが好ましい。例えば、約25″Hg
の真空の吸引は明かに、真空を利用しないときの
ヨウ素放出に較べてヨウ素放出を（約10のフアク
ターで）相当増加させる。超音波エネルギーの適
用の間中高真空を維持することがさらに、利用で
きるヨウ素放出により指示されるように清浄化効
果を幾倍にも増加させる。

外科的器具の効果的かつ能率的な超音波洗浄の
指標としてのヨウ素放出の利用に関する正式のデ
ーターは文献において利用できない。しかしなが
ら、約20〜約30mg/のヨウ素放出が商業的に受
容しうる時間内で二段の層の外科用器具トレイの
効果的な清浄化を提供するキヤビテーシヨンレベ
ルを指示することが確立された清浄化試験により
証明された。同時に、本発明を用いて容易に利用
できる30mg/を越えるヨウ素放出が滅菌チヤン
バー内の三段の層の外科用器具トレイの効果的か
つ能率的清浄化を提供するキヤビテーシヨンレベ
ルを指示することも証明された。

上記の範囲のヨウ素放出値は、16″×16″×
25″の容器中で25″Hgの真空を使用し、40〜
45KHzの周波数で1000〜1500ワツトの範囲の全
パワー入力で運転する24〜36のトランスジユーサ
ーで容易に達成される。60mg/に接近するヨウ
素放出レベルが、48のトランスジユーサーを使用
することにより本発明を用いるそのようなチヤン
バー中で利用できる。これらの値は、超音波洗浄
装置―滅菌装置から6″〜5′以内の複数の場所での
ノイズレベルの読みを耳保護を用いない連続運転
についての連邦規則（OSHA）により許容されて
いる読み以下に維持しながら、達成される。

高い真空の、超音波脱ガス、キヤビテーシヨン
及び清浄化が終了したときは、洗浄液は一体化し
たシエルの底部にあるドレン出口７０に連結した
ドレンパイプ６８によりチヤンバー１８から排出
される。ドレンパイプ６８をへてドレン７２に至
る流量は適当に電気的に操作するバルブ７４およ
びワン―ウエイチエツクバルブ７６によりコント
ロールされる。バルブ７４の作動は導体７８を通
じてメインコントロール３６によりコントロール
される。

しかしながらチヤンバー１８から液体を排出す
るためには、最初に液体上部の真空を解放するこ
とが必要である。このことは、水蒸気または空気
のようなガスを、真空を破壊するのに十分な量で
チヤンバーに導入することにより達成することが
できる。例示された具体化において、水蒸気はボ
イイラー８０のような適当な源からパイプ８２を
通して供給することができる。チヤンバーの底部
の入口８３または頂部の入口８４とともに複数の
入口を備えることができる。

真空を破壊するのに水蒸気を使用する場合、電
気的に作動する流量コントロールバルブ８６およ
びワン―ウエイチエツクバルブ８８がボイラー８
０からチヤンバー１８への水蒸気の流量をコント
ロールする。チヤンバーの中に導入する水蒸気圧
をコントロールするために圧力調整器９０をライ
ン８２中に連結することができる。バルブ８６の
作動はライン９２をへてメインコントロール３６
によりコントロールされる。超音波洗浄の終了
後、真空を破壊しそして所望の場合は正圧を形成
して洗浄液をチヤンバー１８から強制的に排水す
るのを助けるためコントロールされた流量の水蒸
気をチヤンバー１８の中へ導入するように、バル
ブ８６を開放することができる。

別法として、真空を破壊するのに大気圧の空気
を使用してもよい。適当なバクテリアフイルター
１０６によりろ過することができる空気は、導管
１０８内に接続された電気的に作動するコントロ
ールバルブ１１０およびワン―ウエイチエツクバ
ルブ１１２を有する導管１０８を通してチヤンバ
ー１８に入る。バルブ１１０は線１１４を通して
メインコントロール３６によりコントロールされ
る。

洗浄液をチヤンバーから除去したときに、物品
から取り去つた汚物物質は再付着する可能性があ
る。殺菌処理前に再付着した物質を除去するため
に設備を作るべきである。洗浄液が洗浄した物品
を露呈するレベルまで排出されたときに、バルブ
２６を開放することができ、一方バルブ７４は、
チヤンバー内の物品上にスプレーノズル３２から
すすぎ液の流れを与えて取り去つた汚物を直接ド
レンに除去するため開放したままに維持する。多
段操作における適当な除去のために要求されるよ
うな異なる方向からのスプレーのために、チヤン
バーの内部にさらにノズルを配置することができ
る。

すすぎ操作が終了した時に、バルブ２６および
７４が閉じられ、殺菌処理段階が開始される。水
蒸気滅菌処理において、水蒸気供給パイプ９４は
バルブ８６，８８および圧力調整器９０の上流で
パイプ８２に連結されている。パイプライン９４
を経て入口８３を通つてあるいは所望の場合はチ
ヤンバー上部の入口８４を通つてチヤンバー１８
にいたる水蒸気の流量をコントロールするため
に、電気的に作動する流量コントロールバルブ９
６およびワン―ウエイチエツクバルブ９８がパイ
プ９４に連結されている。圧力調整器１００がパ
イプ９４に連結され、そして、一般に約250〓と
285〓の間の所望の水蒸気滅菌温度を与える圧
力、約15〜約45psigの範囲の圧力に設定される。
270〓では約30psigの内部水蒸気圧力が与えられ
る。コントロール３６がバルブ９６を開放位置に
維持し、圧力調整器１００は滅菌操作を終了させ
るのに十分な時間チヤンバー内の圧力をコントロ
ールする。

別法として、一般に１０２で示される温度、圧
力または組合せ温度―圧力センサをチヤンバー内
に配置し、そして導線１０４により主コントロー
ル３６に連結しチヤンバー内の実際の圧力およ
び／または温度を連続的に監視することができ
る。その際、センサ１０２からの信号を使用して
主コントロール３６によりバルブ９６を通りチヤ
ンバーに入いる水蒸気の流量をコントロールす
る。

真空性能の利点は、水蒸気滅菌の終了の際、チ
ヤンバーを開口する前に水蒸気を除去しそして器
具を乾燥するために真空を適用することができる
ということである。そのとき器具は使用できる状
態にある。別法として、チヤンバー内の圧力を周
囲圧力にするためにバルブ９６を閉じそしてドレ
ンバルブ７４を開放することができる。ETOま
たは他の化学的殺菌剤を使用する場合、ドレン７
２を保持タンクで置き換えることができる。チヤ
ンバーから滅菌流体を排出するとともに、チヤン
バー１８内へ空気を導入することができる。滅菌
した器具をチヤンバー内に実質的な時間、例えば
器具が再び外科的処置のために必要とされるま
で、そのまま置いておく場合、あるいはチヤンバ
ーから残存する滅菌ガスを追い出すためにチヤン
バーに空気を流したい場合は、滅菌処置の終りに
チヤンバーにろ過した空気を適用することができ
る。この目的に対して、チヤンバー内の器具の汚
染防止を確保するため、フイルターを通過する空
気から本質的にすべてのバクテリアを除去するの
に十分なほど目の細かいフイルターエレメントを
有するフイルター１０６を使用することができ
る。フイルター１０６への入口は大気への開口部
に通じていることができ、あるいは、別法とし
て、洗浄および滅菌操作の終りにチヤンバー１８
の中へ空気を循環させることを所望する場合は、
空気圧力の適当な源を備えていることができる。

16″×16″×26″のチヤンバーについて提出され
ているデータは３／16″ステンレススチール板か
ら構成されているシエル１２に関する。ステンレ
ススチール、タイプ316Lは、所望の強度、超音
波伝達能力および所望の耐腐食性を有する代表的
な金属である。金属中の炭素含有量が低いことは
超音波エネルギーの伝達を容易にする。超音波エ
ネルギーの伝達を容易にするその他の特性は公知
であつて、当業者はシエル材料の選択を行うこと
が可能である。

長方形断面の滅菌装置について、金属板はシエ
ル長手方向の角で堅固に溶接され完全に一体化し
たチヤンバーボデーを形成する。端部壁１４は同
じステンレススチール材料から構成されることが
できそして好ましくは、強化強度を加えるため僅
かにより重いゲージであることができる。端部壁
１４は板の長手方向の一つの端部に堅固に溶接さ
れ一体化したボデーを作り上げる。一体化したシ
エル１２の反対側の端部は、シエルの開口端部を
強化しかつドア組立体１６の装着を提供する通常
の端部リングとその周囲で溶接される。

第５図を参照すると、端部環１１６は、軸線方
向に延びているウエブ部分１２０と一体に形成さ
れたそれぞれ外側及び内側の内方に向いたフラン
ジ１１８，１２２を有する内方に開いたチヤンネ
ルの形態にある。内側フランジ１２２は一体化さ
れたシエル１２の端部に堅固に溶接されていて、
フランジ１１８よりも実質的に大きい距離内方に
突き出しており、外方に向いた表面１２４は密封
表面を形成する。閉鎖操作組立体１６は通常の構
造であることができ、そして端部環１１６の一方
側にヒンジ１７６により取付けることができる。
ドア１９（第３図）は、フランジ１２２の密封表
面１２４の上にその全周のまわりに位置してチヤ
ンバ１８を密封するような寸法の硬質の平坦な閉
鎖プレートより成る。示されていないが適当な密
封ガスケツトをドア表面に支持して良好な密封を
確保することができる。

ロツキングアーム１３６は端端環（第３図）の
内側に向いた開放チヤンネルへと突き出すように
操作レバー機構１３８によつて延びることができ
る。

第２〜５図に示された態様においては、一体化
されたシエル１２は、鉛直方向断面図において、
平行な鉛直方向側面プレート１２８，１３０及び
平坦な底部プレート１２６と共に水平方向頂部プ
レート１３２を与える。この長方形断面形状はチ
ヤンバ１８内の最大の使用可能な空間を与え、常
用のたな支持構造体を与えることができる。外側
表面はトランスジユーサの確実な取付けを容易に
するように一体化されたシエル概念の一部分とし
て設けられる。ブレーシングは温度勾配に耐える
ことができる合金を使用するのが好ましい。一般
に、取付けを容易にするため実質的に平坦な外側
表面が設けられる。チヤンバ及び外側表面の他の
断面形状を使用することができ、トランスジユー
サを取付けるため及びチヤンバ内での波動エネル
ギーのはなはだしい干渉又は相殺を回避するため
の装置が設けられる場合にはたとえば曲線形状
（curvilinear）を使用することができる。

複数個のトランスジユーサ６０が実質的にシエ
ルの全底部壁及び／又は側壁上にわたり選ばれた
配列で配置されて物品がはいるように決められた
洗浄液の容量全体にわたり超音波エネルギーの均
一な分配を促進すると共に音波干渉を排除し又は
最小にする。トランスジユーサが複数の壁上に取
付けられているならばトランスジユーサに順次に
エネルギーを与えてチヤンバ内の音波干渉と回避
又は最小にすることができる。

示された本発明の特定の態様においては、底部
壁１２６、側部壁１２８，１３０及び頂部壁１３
２は１／16″ゲージ316Lステンレス鋼から構成さ
れている。チヤンバ１８は長手方向寸法が26″で
あり断面は16″×16″である。補強リブがチヤンバ
の長さに沿つて間隔を置いて設けられて、A.S.
M.E規格により必要とされる安全係数を有してい
てスチーム滅菌のための内圧及び30″Hgに近い真
空に耐えることを可能とする。

第２〜４図に示された如く、一体化したシエル
１２はシエル１２の外側表面に堅固に溶接された
複数の鋼製バー１３４により補強されている。
各々の位置の補強バー１３４はシエルを取囲む完
全な環１３５を形成するように配列されそして一
体に溶接されている。この態様においては４個の
補強環が使用されて、隣接した取り囲み環１３５
間及びチヤンバの各々の端部と隣接環１３５との
間の間隔は実質的に等しい。底部壁１２６の外側
表面に堅固に取付けられ41KHz及び約1500ワツ
トの全パワー入力で作動する合計36個の超音波ト
ランスジユーサは有効で効率の良い洗浄に必要な
キヤビテーシヨンを与えるのに十分であることが
見出された。トランスジユーサーは、補強環１３
５の各々の隣接対間及び端部環と一体化されたシ
エルの各各の端部間に複数のトランスジユーサを
含む均一なパターンで配列されている。

第６図において、音波洗浄器―スチーム滅菌装
置の操作の商業的に実施されるサイクルはチヤン
バ圧力対時間により略図で表わされる。充填操作
の完結時に液体の表面上のチヤンバ内に空間が残
つていることが好ましい。充填は16″×16″×
26″洗浄装置―滅菌装置チヤンバに対して約２分
を必要とする。本発明の組合わせ洗浄装置―滅菌
装置の一層の利点は滅菌プロセスからのスチーム
をチヤンバ内の洗浄液を加熱するために直接使用
することができるということである。スチームは
洗浄液を所望の温度、タンパク質汚物に対しては
約80〓〜約120〓に加熱するのに十分な期間洗浄
液の表面より下で排出される。浸漬可能な電気抵
抗加熱器の如き他の加熱手段を使用することがで
きる。洗浄液の加熱は表面張力を減じる洗剤の使
用と同じく迅速な脱ガスを与えることを助長す
る。

チヤンバ１８内の圧力は実質的に大気圧であつ
てもよく、又は充填期間中及び水の加熱期間中僅
かに増加する。スチームによる洗浄液の加熱は更
に２分のサイクル時間を必要とすることがある。

チヤンバ内加熱が終了すると、水エゼクター装
置が作動してチヤンバ１８内の空間を所望の強い
真空に排気する。高い真空と超音波エネルギーと
の相乗作用は本発明により教示された脱気及びキ
ヤビテーシヨンの両方を病院の滅菌及び他の施設
の殺菌処理に使用するための許容し得る時間内に
達成することを必要とする。高い真空又は超音波
単独では決して十分でない。チヤンバ内で所望の
真空レベルに到達すると、制御装置３６は電源６
４にエネルギーを与えて超音波トランスジユーサ
６０を駆動して一体化されたシエル１２の底部壁
１２６を介して洗浄液に超音波エネルギーを加え
そして所望の脱ガス、キヤビテーシヨン及び洗浄
を行なう。センサ１０２を使用して所望の真空レ
ベルの信号を送ることができ、又は所望の真空レ
ベルを達成するのに経験上十分であると決定され
た予め決められた時間エバキユエータを使用する
ことができる。

形成された高い真空と協働して伝達された超音
波エネルギーは迅速に作用して他では得られない
レベルのキヤビテーシヨンにより実質的に完全に
液体を脱ガスする。組合わさつた作用によりガス
の十分な除去及びこのような十分な除去により生
じた溶液内の撹拌を生じる。これらのことは洗浄
を助長し、又これらのことはドアの観察用ガラス
を通じて装置を見れば容易に明らかである。

好ましいサイクルの１つの観点として、排気装
置（エバキユエータ）の操作は、超音波エネルギ
ーが洗浄液体に加えられている時間の少なくとも
一部分の期間続けられて液体から放出されたガス
の取り出しを続け且つ脱ガスが完了するまで所望
の真空レベルが保持されることを確実にする。真
空レベルはその後弁５０を閉じることにより保持
することができる。或いは、エバキユエータはサ
イクルの超音波洗浄期間全体にわたり連続的に操
作することができる。

好ましいシーケンスにおいては、高い真空とす
る排気は超音波エネルギーの印加の前に生じる。
即ち超音波エネルギー伝達は所望の高い真空レベ
ルに到達し又は近づくまでは開始されない。試験
は、このシーケンスが、所望される高い真空レベ
ルよりも相当高いところで音波エネルギーを開始
した場合よりももつと良好なキヤビテーシヨン及
び効率の良い洗浄を生じることを示す。少なくと
も25″Hg真空に引いた後、41KHzで2000ワツトの
全パワー入力で48個のトランスジユーサを使用す
ると、57mg/のヨウ素放出を生じ、故に非常に
有効な脱ガス及び高レベルのキヤビテーシヨンを
示す。形成された高い真空によつて、液体媒体は
超音波エネルギーにより“衝撃を受け”、気泡は
激しく放出されて表面へと移動する目に見える発
泡作用を生じる。これは超音波を高い真空に到達
する前に加える場合に達成される結果と対照をな
す。この後者のシーケンスにおいて、多数の気泡
がチヤンバの壁及び底部に付着し、この後者の条
件下のヨウ素放出は約25mg/であつて十分なキ
ヤビテーシヨンを示すが、好ましいシーケンスは
ヨウ素放出試験結果により示される通りキヤビテ
ーシヨンを最適化する。

第６図に示された通り、超音波洗浄は充填操作
の開始から約５分以内に完了することができ、こ
のような期間は所望される商業的効率の範囲内に
ある。サイクルの超音波洗浄期間が終了すると、
主制御装置３６は作用して超音波トランスジユー
サにエネルギーを与えることをやめて
（deenergiz(e)、弁５０及び５６をもしこれらの弁
が予め閉じていないならば閉じる。次いで制御装
置３６はチヤンバ内の真空を解放する時間チヤン
バにスチーム又は空気を入れる。次いで排出弁７
４を開いて洗浄液がチヤンバから排出されること
を可能とする。真空を破り且つ前記寸法のチヤン
バを排出するのに約２分を必要とする。

洗浄液がチヤンバ１５から排出されるとき制御
装置３６は弁２６を開いてノズル３２から下向き
に液体を噴霧し、洗浄化された物品をすすぎそし
て、洗浄液の表面に浮上したり排出期間中物品の
上に沈降したりすることがある除去された粒子を
取り除く。このすすぎ期間中ドレン弁７４は開い
たままである。ゆるい砕片（debris）に対しては
約２分は十分な時間であり、最後にすすぎ水供給
弁２６及びドレイン弁７４を閉じる。

次にスチーム弁９６を開いて生スチームを導入
してチヤンバ１８内の圧力をたとえば約30psigに
増加させて約270〓の温度を発生させる。温度は
物品を完全に滅菌するのに十分な時間、一般には
３〜５分の範囲の時間この滅菌レベルに保持す
る。他の殺菌処理に対して低圧を使用することが
できる。

故に、本発明に従う操作の好ましいサイクル
は、処理されるべき物品をチヤンバ内に入れそし
てチヤンバを密封し、超音波洗浄液及び洗剤をチ
ヤンバ内に入れて清浄化されるべき物品を覆う水
準に到らしめ、チヤンバを排気して約15″Hgを越
える、好ましくは約20″Hg〜約30″Hgの高い真空
に洗浄液をさらし、超音波エネルギーを加える時
間の少なくとも１部の期間高い真空を保持しなが
ら超音波エネルギーをチヤンバの一体化されたシ
エルを通して伝達して洗浄液体を脱ガスし且つチ
ヤンバ内の物品を超音波により清浄化し、チヤン
バ内の真空を解放し、洗浄液体をチヤンバから排
出し、すすぎ液をチヤンバ内噴霧して再付着した
汚物を物品から除去し、チヤンバをスチームでパ
ージし、約15〜45psigの範囲の圧力のスチームに
よりチヤンバ内の物品を滅菌し、そしてスチーム
を排出しそしてチヤンバに真空をかけてチヤンバ
からスチームを除去し且つ物品を乾燥滅菌するこ
とを含むことができ、チヤンバ内に洗浄液及び洗
剤を導入し、チヤンバを排気しそしてチヤンバに
超音波エネルギーを加えて脱ガス及び超音波洗浄
を完了する段階が予め決められた時間であつて実
質的に約15分を越えない時間に達成され、そして
チヤンバ内への洗浄液及び洗剤の導入の開始から
スチームの排出の完了までの完全なプロセスは約
30分で行なわれる。

殺菌処理の終りにおいては、ドレン弁７４が開
いてチヤンバ内の圧力を大気圧に戻す。次いで容
器は開放されてチヤンバ１８から物品を取り出す
ことができる。しかしながら、所望により、チヤ
ンバ１８は密封したままにして次に必要となるま
で物品の無菌状態を更に確実にすることができ
る。物品がチヤンバ１８内に残されるべき場合に
は、弁１１０を開いて過された空気がチヤンバ
が冷えるにつれて実質的に大気圧レベルに圧力を
保持することを可能とするべきである。

必要な圧力容器強度要求を満足する一体化され
たシエル内の所望のキヤビテーシヨンを得るため
の音波エネルギーの伝達及び高い真空レベルの使
用に関して本発明の上記教示を利用することによ
つて、圧力容器に対しては種々の形状及び寸法が
使用され得ることは理解されるべきである。これ
らの教示に徴して、本発明の原理内にある方法段
階修正がなされ得る。故に本発明の範囲は特許請
求の範囲を参照して決定されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の超音波洗浄および殺菌装置
の概略図である。第２図は、本発明を実施するた
めの長方形の断面を有する圧力容器構造の斜面図
である。第３図は、本発明の圧力容器装置の長手
方向の縦断面図である。第４図は、第３図の線４
―４における断面図である。第５図は、第２図の
線５―５における拡大部分断面図である。第６図
は、本発明に従う外科用器具の超音波洗浄および
滅菌のための時間―圧力サイクルのグラフ図であ
る。 図において、１０……圧力容器、１２……一体
化されたシエル、１８……チヤンバ、３６……制
御装置、４０……エゼクタ組立体、６０……トラ
ンスジユーサ、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外科器具の如き物品の超音波洗浄及び殺菌処
   理を合わせて行なう方法であつて、正圧及び
   15″Hgを越える真空レベルを包含する大気圧以外
   の圧力で操作することができ、且つ一体化された
   シエルメインボデーにより規定された密封可能な
   チヤンバを設けることと；超音波により清浄化さ
   れ且つ殺菌処理されるべき物品を該チヤンバ内に
   置きそして該チヤンバを密封することと；超音波
   洗浄液を該シエルチヤンバ内に入れることと；清
   浄化されるべき物品を浸漬するように該洗浄液の
   導入を制御することと；該チヤンバを排気して該
   洗浄液を約15″Hgを越える高い真空にさらすこと
   と；超音波エネルギーが該洗浄液に伝達される時
   間の少なくとも一部分の期間、該高い真空を保持
   しながら上記一体化されたシエルを介して超音波
   エネルギーを伝達させることと；該超音波エネル
   ギーは該チヤンバの外側で該一体化されたシエル
   に取付けられた複数個のトランスジユーサにエネ
   ルギーを与えることにより伝達されて、所望され
   る該洗浄液の脱気及び該洗浄液中のキヤビテーシ
   ヨンを達成して該物品を超音波により清浄化する
   ことと；該チヤンバ内の真空を解放することと；
   該洗浄液を該チヤンバから排出することと；殺菌
   流体を該チヤンバ内に導入して該物品の所望の殺
   菌処理を行なうことを含むことを特徴とする方
   法。 ２ 該チヤンバを排気する段階が約20″Hg乃至約
   30″Hgの範囲の真空レベルに排気することを含む
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 超音波エネルギーの該伝達が実質的に所望の
   高い真空を形成した後に開始される特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ４ 洗浄液を加えるにつれて排気を開始する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 超音波エネルギーが伝達される時間の少なく
   とも一部分の期間排気を続けることを含む特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ６ 該チヤンバ内で該物品を滅菌するのに十分な
   期間該チヤンバ内に該殺菌流体を保持することを
   含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７ 殺菌流体を導入する段階が殺菌ガスを導入す
   ることを含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 洗浄液を排出した後、いかなる再付着物質も
   殺菌処理前に該物品から除去する工程を更に含む
   特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９ 殺菌ガスを導入する段階がスチームを導入す
   ることを含む特許請求の範囲第７項記載の方法。 １０ 殺菌処理後に該チヤンバを排気してスチー
   ムを除去し、そして該密封されたチヤンバを開放
   する前に該物品を乾燥する段階を含む特許請求の
   範囲第９項記載の方法。 １１ 該チヤンバ内の洗浄液中に生スチームを注
   入することによつて該洗浄液を約80〓〜約120〓
   の範囲の温度に加熱する段階を更に含む特許請求
   の範囲第９項記載の方法。 １２ 該生スチームを注入して該洗浄液を加熱す
   る前に該洗浄液中に洗剤を注入する段階を更に含
   む特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １３ 該チヤンバ内に殺菌流体を導入する段階が
   該チヤンバを約15〜45psigの範囲の圧力に生スチ
   ームにより加圧し、そして所望の暴露期間実質的
   に該水蒸気圧を保持して滅菌を行なうことを含む
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 １４ 該超音波エネルギーを加えることを開始す
   る前に約25″Hgの真空レベルに該チヤンバを排気
   し、超音波エネルギーを該洗浄液に加える間該真
   空レベルを保持して、実質的に約15分を越えない
   予め決められた時間内に該脱ガス、キヤビテーシ
   ヨン及び超音波洗浄を実質的に完了することを含
   み、超音波洗浄及び処理全サイクルが、洗浄液導
   入、洗剤注入、洗浄液の加熱、約25″Hgまで真空
   に引くこと、洗浄液に超音波エネルギーを伝達す
   ること、チヤンバ内の真空を解放すること、洗浄
   液を排出すること、再付着した汚物をすすぐこ
   と、チヤンバをスチームでパージすること、物品
   を約15〜約45psigの範囲の圧力のスチームで滅菌
   すること、スチームを排出すること、チヤンバか
   らスチームを除去するために真空をかけること及
   び滅菌した物品を乾燥することを包含し、全サイ
   クルが約30分で行なわれる特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 １５ 超音波洗浄液を導入し、該チヤンバを約
   15″Hgを越える真空レベルに排気し、そして超音
   波エネルギーが伝達されている時間の少なくとも
   一部の期間該真空レベルを保持しながら該洗浄液
   に超音波エネルギーを伝達して該液体を脱ガスし
   且つ所望のキヤビテーシヨンを発生せしめて該物
   品を超音波により清浄化する段階が約15分で完了
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 １６ 外科用器具の如き物品の超音波洗浄及び殺
   菌処理を合わせて行なうための装置であつて、該
   装置は、 超音波により清浄化され殺菌処理されるべき物
   品を収容するための密封可能なチヤンバであつ
   て、約15″Hgを越える真空レベルを包含する大気
   圧以外の圧力で操作することができ且つ一体化し
   たシエルメインボデーにより規定された密封可能
   なチヤンバと； 該チヤンバを密封するための手段と； 超音波洗浄液を該密封されたチヤンバに導入す
   る手段と； 清浄化されるべき物品をおおうように該洗浄液
   導入を制御する手段と； 該洗浄液を高い真空に付する手段と； 該チヤンバの外側で該一体化したシエルに取付
   けられていて超音波エネルギーを該洗浄液に伝達
   して該洗浄液の所望の脱ガス及び該洗浄液中のキ
   ヤビテーシヨンを達成して、該物品をキヤビテー
   シヨンにさらすことにより該物品を超音波洗浄す
   るための複数個のトランスジユーサと； 該チヤンバ内の真空を開放する手段と； 該洗浄液を該チヤンバから排出するための手段
   と； 殺菌流体を該チヤンバ内に導入して該物品の所
   望の殺菌処理をするための手段と； 超音波エネルギーが該洗浄液に伝達される時間
   の少なくとも一部分の期間該高い真空が保持され
   るように該排気手段、該複数の超音波トランスジ
   ユーサ及び真空を開放する手段の一連の操作を制
   御するための制御手段を具備することを特徴とす
   る装置。 １７ 15″Hgを越える真空レベルで操作すること
   ができるチヤンバ内で外科用器具の如き物品を超
   音波洗浄及び殺菌処理するための装置であつて、
   該装置は、 音波エネルギーの所望の伝達を与えるように
   ３／16″を実質的に越えない比較的薄いゲージの
   耐腐食性金属プレートからつくられた一体化され
   てシエルを具備し； 該一体化されたシエルは超音波洗浄され且つ殺
   菌処理されるべき物品を保持するためのチヤンバ
   を部分的に規定するメインボデー部を形成し； 該チヤンバは該一体化されたシエルの端壁によ
   り更に規定されており、； 該端壁は該チヤンバ内に物品を置くため及びチ
   ヤンバの密封のためのチヤンバ出し入れドアを含
   み； 該一体化したシエルは、該チヤンバ内に物品を
   置くために確立された寸法と相関連した寸法にわ
   たつて該端壁間で延びているトランスジユーサ受
   け外部壁を与え； 更に前記装置は該一体化したシエルのこのよう
   な外部表面に該チヤンバの外側で堅固に取付られ
   た複数個の音波トランスジユーサを具備し； 該複数のトランスジユーサは、物品を置くため
   に確立された該チヤンバのその部分の音波洗浄液
   全体にわたつて実質的に均一な音波エネルギー分
   布を与えるように該端壁間の該外部表面に分布せ
   しめられており； 更に、前記装置は、音波洗浄液を該チヤンバ内
   の選択された深さとなるように導入する手段と； 該チヤンバ内で15″Hgを越える真空レベルを形
   成するための排気手段と； 該チヤンバ内でほぼ該真空を保持しながら該音
   波トランスジユーサにエネルギーを与える手段
   と； 音波洗浄液を該チヤンバから排出する手段と； 殺菌流体を該チヤンバ内に導入し且つ該チヤン
   バ内に置かれた物品の殺菌処理を行なうための手
   段とを具備することを特徴とする装置。 １８ 大気圧以外の圧力で操作することができる
   密封可能なチヤンバ内で外科器具の如き物品を超
   音波洗浄し次いで殺菌処理する装置であつて、該
   装置は、 一体化されたメインボデーシエル及び閉鎖手段
   により規定されたチヤンバを具備し、該一体化さ
   れたメインボデーシエルは、水平方向軸線を持
   ち、そして実質的に平坦な底壁と、対向した上向
   きに延びている側壁と、その長手方向縁において
   堅固に一体に溶接された頂壁とを含み、端壁手段
   は該チヤンバへの出し入れができるように開ける
   ことができ且つ該チヤンバを密封できるように閉
   じることができる少なくとも１つのドア手段によ
   り該一体化されたシエルの長手方向端部を閉鎖
   し；更に、前記装置は、該一体化したボデーチヤ
   ンバの外側に位置しそれと堅固に一体的な複数個
   の補強リブであつて該一体化したチヤンバボデー
   の周囲を囲み且つ該水平方向軸線に沿つて実質的
   に均一に間隔を置いて配置されたリブを含むシエ
   ル強化手段と； 該チヤンバの上部と流体連通して接続され且つ
   約15″Hgを越える真空レベルに該チヤンバを排気
   するように操作可能な排気手段と； 洗浄液を該チヤンバに供給するための流体入口
   手段と； 該一体化されたチヤンバボデーの少なくとも１
   つの壁の外側表面と堅固に一体的に取付られてお
   り且つ物品を置くために確立されたチヤンバのそ
   の部分の洗浄液全体にわたつて実質的に均一な音
   波エネルギーを与えるように分布せしめられてい
   る複数個の超音波トランスジユーサと； 該一体化されたチヤンバボデーの少なくとも１
   つの壁を通して直接に該チヤンバ内の洗浄液に超
   音波エネルギーを加えるようにトランスジユーサ
   を駆動するための該トランスジユーサに接続され
   たパワー手段と； 該チヤンバから該洗浄液を除去するためのドレ
   ン手段を含む流体除去手段と； 滅菌性流体を該チヤンバに導入するための殺菌
   流体入口手段と； 洗浄流体入口手段、殺菌流体入口手段と流体除
   去手段に接続されて流体流量を制御する弁手段
   と； (a)所定の量の洗浄液体を該チヤンバに導入し、
   (b)該排気手段を動作させて該チヤンバを排気して
   約15″Hgを越える真空を確立し、(c)チヤンバが該
   真空下にある間に該トランスジユーサにエネルギ
   ーを与えて、脱ガスするのに十分な且つ該洗浄液
   中の所望のキヤビテーシヨンを得るのに十分な時
   間該チヤンバの少なくとも１つの壁を通して該チ
   ヤンバ内の液体に超音波エネルギーを伝達し、(d)
   該洗浄液を該チヤンバから排出し、(e)滅菌性流体
   を該チヤンバ内に導入し、そして(f)該滅菌性流体
   を該チヤンバから除去するように、前記弁手段及
   びトランスジユーサに接続された前記パワー手段
   と作用的に接続されており且つ該弁手段及び該パ
   ワー手段の操作を制御する制御手段を具備するこ
   とを特徴とする装置。