(57)【要約】【課題】二酸化窒素ガスを効率的に生成できる方法及び装置を提供する。【解決手段】  滅菌ガス貯留装置１Ｂは、貯留部９１、該貯留部に空気を導入する第１ポンプＰ２１、空気をプラズマ化してＮＯｘを生成するプラズマ発生部９２、プラズマ反応により生じる硝酸を除去するＨＮＯ３吸着部９３、ＮＯ２を除くＮＯｘをＮＯに変換するＮＯ変換部９４、及びＮＯをＮＯ２に変換するＮＯ２変換部９５を含む。これらは、貯留部９１に一端９０１及び他端９０２が連通された循環経路９０に配置されている。第２ポンプＰ２２の稼働により貯留部９１と循環経路９０との間で空気が循環され、この循環が所定期間継続されることで、貯留部９１には所期のＮＯ２濃度の処理ガスが貯留される。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素と窒素とを含む原料ガスを準備し、
前記原料ガスに化学反応処理を施して複数種類の窒素酸化物を含む中間ガスを生成し、
前記中間ガスを二酸化窒素リッチな処理ガスに変換する変換処理を施す、
ことを特徴とする二酸化窒素ガスの生成方法。
【請求項２】
前記原料ガスが空気であることを特徴とする請求項１に記載の二酸化窒素ガスの生成方法。
【請求項３】
前記変換処理は、前記窒素酸化物を一酸化窒素に変換する第１処理と、前記第１処理により得られた前記一酸化窒素を二酸化窒素に変換する第２処理とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の二酸化窒素ガスの生成方法。
【請求項４】
前記原料ガスが水分を含み、前記化学反応処理にて硝酸が生成されるものであって、
前記変換処理の前に、前記硝酸を除去する処理が行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の二酸化窒素ガスの生成方法。
【請求項５】
前記化学反応処理がプラズマ反応を用いた処理であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の二酸化窒素ガスの生成方法。
【請求項６】
酸素と窒素とを含む原料ガスを導入する導入部と、
前記原料ガスに化学反応処理を施して複数種類の窒素酸化物を含む中間ガスを生成する反応処理部と、
前記中間ガスの窒素酸化物を二酸化窒素に変換し、前記中間ガスを二酸化窒素リッチな処理ガスに変換する触媒部と、
前記処理ガスを貯留する貯留部と、
を含むことを特徴とする二酸化窒素ガス貯留装置。
【請求項７】
ガスを搬送可能であり、その一端及び他端の双方が前記貯留部に連通された循環経路と、該循環経路に配置されガス流を発生させることが可能な循環手段とをさらに備え、
前記導入部は、前記原料ガスを前記貯留部に導入し、
前記触媒部は、前記循環経路中に配置され、
前記循環手段は、前記貯留部に導入された前記原料ガスを前記循環経路の前記触媒部に導き、該触媒部を通過した処理ガスを前記貯留部に戻すガス流を形成することを特徴とする請求項６に記載の二酸化窒素ガス貯留装置。
【請求項８】
酸素と窒素とを含む原料ガスを導入する導入部と、
前記原料ガスにプラズマ反応を施して複数種類の窒素酸化物を含む中間ガスを生成するプラズマ発生部と、
前記中間ガスの窒素酸化物を一酸化窒素に変換し、一酸化窒素リッチな中間処理ガスに変換する第１触媒部と、
前記中間処理ガスの一酸化窒素を二酸化窒素に変換し、二酸化窒素リッチな処理ガスに変換する第２触媒部と、
前記処理ガスを貯留する貯留部と、
を含むことを特徴とする二酸化窒素ガス貯留装置。
【請求項９】
前記導入部が空気を導入するものであって、
前記プラズマ反応にて生成される硝酸を除去する硝酸除去部を、前記第１触媒部の前段に備えることを特徴とする請求項８に記載の二酸化窒素ガス貯留装置。
【請求項１０】
ガスを搬送可能であり、その一端及び他端の双方が前記貯留部に連通された循環経路と、該循環経路に配置されガス流を発生させることが可能な循環手段とをさらに備え、
前記導入部は、前記空気を前記貯留部に導入し、
前記循環経路に、上流側から順に、プラズマ発生部、硝酸除去部、第１触媒部及び第２触媒部が配置され、
前記循環手段は、前記貯留部に導入された前記空気を前記循環経路の前記プラズマ発生部、硝酸除去部、第１触媒部及び第２触媒部に順次導き、生成された処理ガスを前記貯留部に戻すガス流を形成することを特徴とする請求項９に記載の二酸化窒素ガス貯留装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、滅菌ガス等として有用な二酸化窒素ガスの生成方法、及び該方法により生成された二酸化窒素ガスを貯留する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用器具や食品包装材などの被処理物を高度に滅菌する方法として、被処理物が配置された密閉空間に滅菌剤としての窒素酸化物ガスを導入し、被処理物に滅菌剤を反応させる方法が知られている。例えば特許文献１には、窒素ガスと酸素ガスとの混合気体をプラズマ発生室に導入し、前記混合気体をプラズマ化して窒素酸化物ガスを生成し、この窒素酸化物ガスを食品に付着した大腸菌の殺菌用に用いる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１６２２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の滅菌装置では、プラズマ処理により生成された窒素酸化物ガスがそのまま滅菌工程で用いられている。これは、窒素酸化物ガスが一定の滅菌効果を発揮するからと考えられるが、滅菌効率は良いとは言えず、滅菌効率改善の要請があった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、滅菌効率が高いガス（二酸化窒素ガス）を生成することが可能な方法、及び該方法により生成された二酸化窒素ガスを貯留する装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、細菌類の滅菌に寄与するのは、窒素酸化物（ＮＯｘ）のうち実質的に二酸化窒素（ＮＯ２）であることを見出した。かかる知見に基づき、本発明者らは純度の高い二酸化窒素ガスを生成することができる方法、及び該方法により生成された二酸化窒素ガスを貯留する装置に係る発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明の一の局面に係る二酸化窒素ガスの生成方法は、酸素と窒素とを含む原料ガスを準備し、前記原料ガスに化学反応処理を施して複数種類の窒素酸化物を含む中間ガスを生成し、前記中間ガスを二酸化窒素リッチな処理ガスに変換する変換処理を施すことを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
この方法によれば、前記原料ガスに化学反応処理を施して窒素酸化物ガス（中間ガス）を生成するだけで止まらず、この中間ガスにさらに前記変換処理を施すので、二酸化窒素の濃度が高い処理ガスを生成することができる。従って、例えば滅菌用途に好適な処理ガス（二酸化窒素ガス）を生成することができる。
【０００９】
上記方法において、前記原料ガスが空気であることが望ましい（請求項２）。この構成によれば、原料ガスの取り扱いが容易であり、コストダウンを図ることができる。
【００１０】
上記方法において、前記変換処理は、前記窒素酸化物を一酸化窒素に変換する第１処理と、前記第１処理により得られた前記一酸化窒素を二酸化窒素に変換する第２処理とを含むことが望ましい（請求項３）。この方法によれば、市販の汎用触媒を用いて、窒素酸化物から二酸化窒素を抽出することができ、変換処理を簡素化することが可能となる。
【００１１】
上記方法において、前記原料ガスが水分を含み、前記化学反応処理にて硝酸が生成されるものであって、前記変換処理の前に、前記硝酸を除去する処理が行われることが望ましい（請求項４）。この方法によれば、例えば処理チャンバや配管系、或いは滅菌処理の対象となる被処理物を腐食させる硝酸が除去されるので、生成される処理ガスの用途を拡大することができる。また、原料ガスの水分を高度に除去する必要が無くなる利点もある。
【００１２】
上記方法において、前記化学反応処理がプラズマ反応を用いた処理であることが望ましい（請求項５）。この方法によれば、原料ガスをプラズマ反応によって窒素酸化物を含む中間ガスに変換するので、中間ガスを容易に量産することができる。
【００１３】
本発明の他の局面に係る二酸化窒素ガス貯留装置は、酸素と窒素とを含む原料ガスを導入する導入部と、前記原料ガスに化学反応処理を施して複数種類の窒素酸化物を含む中間ガスを生成する反応処理部と、前記中間ガスの窒素酸化物を二酸化窒素に変換し、前記中間ガスを二酸化窒素リッチな処理ガスに変換する触媒部と、前記処理ガスを貯留する貯留部と、を含むことを特徴とする（請求項６）。
【００１４】
この構成によれば、反応処理部において前記原料ガスを窒素酸化物ガス（中間ガス）に変換するだけで止まらず、この中間ガスが触媒部で二酸化窒素の濃度が高い処理ガスに変換される。従って、例えば滅菌用途に好適な処理ガス（二酸化窒素ガス）を貯留部に貯留させることができる。
【００１５】
上記構成において、ガスを搬送可能であり、その一端及び他端の双方が前記貯留部に連通された循環経路と、該循環経路に配置されガス流を発生させることが可能な循環手段とをさらに備え、前記導入部は、前記原料ガスを前記貯留部に導入し、前記触媒部は、前記循環経路中に配置され、前記循環手段は、前記貯留部に導入された前記原料ガスを前記循環経路の前記触媒部に導き、該触媒部を通過した処理ガスを前記貯留部に戻すガス流を形成することが望ましい（請求項７）。
【００１６】
この構成によれば、前記貯留部と前記循環経路との間で原料ガスを循環させつつ、前記反応処理部及び前記触媒部の作用により徐々に処理ガス中の二酸化窒素の濃度を上昇させてゆくことができる。
【００１７】
本発明のさらに他の局面に係る二酸化窒素ガス貯留装置は、酸素と窒素とを含む原料ガスを導入する導入部と、前記原料ガスにプラズマ反応を施して複数種類の窒素酸化物を含む中間ガスを生成するプラズマ発生部と、前記中間ガスの窒素酸化物を一酸化窒素に変換し、一酸化窒素リッチな中間処理ガスに変換する第１触媒部と、前記中間処理ガスの一酸化窒素を二酸化窒素に変換し、二酸化窒素リッチな処理ガスに変換する第２触媒部と、前記処理ガスを貯留する貯留部とを含むことを特徴とする（請求項８）。
【００１８】
この構成によれば、導入された原料ガスをプラズマ発生部でプラズマ反応させるだけで止まらず、プラズマ化により生成された前記中間ガスの窒素酸化物が第１触媒部及び第２触媒部を経て、二酸化窒素リッチな処理ガスに変換される。従って、例えば滅菌用途に好適な処理ガス（二酸化窒素ガス）を貯留部に貯留させることができる。
【００１９】
この場合、前記導入部が空気を導入するものであって、前記プラズマ反応にて生成される硝酸を除去する硝酸除去部を、前記第１触媒部の前段に備えることが望ましい（請求項９）。この構成によれば、例えば滅菌処理の対象となる被処理物を腐食させる硝酸が除去されるので、生成される処理ガスの用途を拡大することができる。また、原料ガスとしての空気の水分を高度に除去する必要が無くなる利点もある。
【００２０】
また、ガスを搬送可能であり、その一端及び他端の双方が前記貯留部に連通された循環経路と、該循環経路に配置されガス流を発生させることが可能な循環手段とをさらに備え、前記導入部は、前記空気を前記貯留部に導入し、前記循環経路に、上流側から順に、プラズマ発生部、硝酸除去部、第１触媒部及び第２触媒部が配置され、前記循環手段は、前記貯留部に導入された前記空気を前記循環経路の前記プラズマ発生部、硝酸除去部、第１触媒部及び第２触媒部に順次導き、生成された処理ガスを前記貯留部に戻すガス流を形成することが望ましい（請求項１０）。
【００２１】
この構成によれば、前記貯留部と前記循環経路との間で原料ガスを循環させつつ、前記プラズマ発生部、硝酸除去部、第１触媒部及び第２触媒部の作用により徐々に処理ガス中の二酸化窒素の濃度を上昇させてゆくことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、純度の高い二酸化窒素ガスを生成することが可能な方法、及び該方法により生成された二酸化窒素ガスを貯留する装置を提供することができる。従って、被処理物の滅菌に適した二酸化窒素ガスを効率的に生産、貯留することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の二酸化窒素ガスの生成方法が適用された第１実施形態に係る滅菌装置を示すブロック図である。
【図２】マイクロ波供給装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】導波管に取り付けられた状態のプラズマノズルを示す断面図である。
【図４】ＮＯ２変換部の詳細構成を示すブロック図である。
【図５】滅菌装置の電気的な制御系を示すブロック図である。
【図６】滅菌装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】ポンプの制御状態を示す表形式の図である。
【図８】電磁弁の制御状態を示す表形式の図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る滅菌ガス貯留装置を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る滅菌ガス貯留装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
本発明の二酸化窒素ガスの生成方法が適用された第１実施形態に係る滅菌装置を示すブロック図である。この滅菌装置１は、例えばメス、鉗子、カテーテルなどの医療用器具や、包装シート、トレイ、ボトルなどの食品包装材を被処理物とし、これらに滅菌剤を作用させて滅菌処理を施すための装置である。本実施形態では、滅菌剤として二酸化窒素（ＮＯ２）を用いる例を示す。
【００２６】
滅菌装置１は、メインチャンバ１１、サブチャンバ１２（二酸化窒素ガス貯留装置の貯留部）、吸気系統２０（導入部）、循環系統３０（循環経路）、連係系統４０及び排気系統５０を含む。これら系統２０〜５０の適所には、第１〜第８電磁弁Ｖ１〜Ｖ８と、第１ポンプＰ１〜第４ポンプＰ４とが配置されている。
【００２７】
メインチャンバ１１は、被処理物が収容される密閉空間を提供するチャンバであり、例えばステンレス鋼などで構成され、高度の真空引きに対応できる耐圧構造を備えた大容量のチャンバである。図示は省略しているが、メインチャンバ１１には被処理物を搬入出するためのドアが備えられ、その内部には、被処理物を積載するための処理トレイが備えられている。
【００２８】
メインチャンバ１１には、滅菌剤の濃度を計測する第１濃度センサ１１１と、チャンバ内の圧力を検出する第１圧力センサ１１２とが備えられている。第１濃度センサ１１１は、滅菌剤としてのＮＯ２の濃度を計測するもので、滅菌処理後にメインチャンバ１１内を排気するに当たり、この第１濃度センサ１１１の計測値が参照される。第１圧力センサ１１２は、メインチャンバ１１内の減圧状態を計測するセンサである。この他、温度センサ、湿度センサ、或いはオゾンセンサ等の各種物理量センサが備えられていても良い。
【００２９】
サブチャンバ１２は、滅菌剤を生成するためのチャンバであり、例えばステンレス鋼などで構成され、メインチャンバ１１と同様に、高度の真空引きに対応できる耐圧構造を備えた比較的小容量のチャンバである。後記で詳述するが、サブチャンバ１２内において常圧下で所定濃度のＮＯ２ガスが生成され、減圧下にあるメインチャンバ１１内に該ＮＯ２ガスが導入される。
【００３０】
サブチャンバ１２内にも、ＮＯ２の濃度を計測する第２濃度センサ１２１と、チャンバ内の圧力を検出する第２圧力センサ１２２とが備えられている。第２濃度センサ１２１の計測値は、例えばＮＯ２ガスをメインチャンバ１１へ導入する前に、サブチャンバ１２内で所定濃度のＮＯ２ガスが生成されているか否かを確認するために参照される。
【００３１】
吸気系統２０は、サブチャンバ１２、若しくはサブチャンバ１２及びメインチャンバ１１の双方に乾燥した外気（空気）を導入させるための配管系統である。吸気系統２０は、第１ポンプＰ１、エアドライヤ２１、湿度センサ２２、第１電磁弁Ｖ１、第１常圧配管２０１及び第１真空配管２０２を含む。第１常圧配管２０１は、第１ポンプＰ１と第１電磁弁Ｖ１との間を接続する配管であり、その経路中にエアドライヤ２１及び湿度センサ２２が配置されている。第１真空配管２０２は、第１電磁弁Ｖ１とサブチャンバ１２との間を接続している。
【００３２】
第１ポンプＰ１は、減圧状態にあるサブチャンバ１２、若しくはサブチャンバ１２及びメインチャンバ１１の双方を常圧に戻すときに動作されるポンプである。第１ポンプＰ１は、外気を吸入し、第１常圧配管２０１及び第１真空配管２０２を介してサブチャンバ１２内に外気を送り込む。エアドライヤ２１は、外気に含まれる水分を除去するもので、例えば電熱ヒータを備えた乾燥装置が適用される。このエアドライヤ２１を通過した空気は、ほぼ湿度がゼロとなる。湿度センサ２２は、第１常圧配管２０１内を流通する空気の湿度を検出する。この湿度センサ２２は、専らエアドライヤ２１の故障検知のために用いられる。
【００３３】
第１電磁弁Ｖ１は、第１ポンプＰ１の稼働時に連動して「開」とされるバルブである。すなわち、第１電磁弁Ｖ１は、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２を含む系統を、外気圧と遮断する必要があるときに「閉」とされ、これを常圧に復帰させるときに「開」とされる。このため、第１電磁弁Ｖ１よりも吸気方向下流側は、真空引きに耐性を有する第１真空配管２０２が用いられている。
【００３４】
循環系統３０は、主に吸気系統２０によりサブチャンバ１２に導入された乾燥空気をプラズマで電離して、滅菌剤としてのＮＯ２ガスを生成する際に稼働される系統である。循環系統３０は、第２電磁弁Ｖ２、第３電磁弁Ｖ３、プラズマノズル３１（プラズマ発生部）、ガス流量計３２、第２ポンプＰ２（循環手段）、ＮＯ２変換部３３（触媒部）、第２真空配管３０１、第３真空配管３０２、及び第２常圧配管３０３を含む。
【００３５】
第２真空配管３０１の一端側はサブチャンバ１２内に連通し、他端側は第２電磁弁Ｖ２を介して第２常圧配管３０３の一端側に接続されている。第３真空配管３０２の一端側はサブチャンバ１２内に連通し、他端側は第３電磁弁Ｖ３を介して第２常圧配管３０３の他端側に接続されている。これにより、サブチャンバ１２と連通する、第２真空配管３０１の一端側を起点として第３真空配管３０２の一端側に戻るループ管路が形成されている。本実施形態では、第２真空配管３０１側が、当該ループ管路内を流れる空気流の上流側となる。第２常圧配管３０３に対して、上流側から順にプラズマノズル３１、ガス流量計３２、第２ポンプＰ２及びＮＯ２変換部３３が配置されている。
【００３６】
第２電磁弁Ｖ２及び第３電磁弁Ｖ３は、サブチャンバ１２が減圧状態にあるときに「閉」とされ、後述する常圧状態でのＮＯ２ガス生成時及び無害化処理時に「開」とされる弁である。このため、第２電磁弁Ｖ２及び第３電磁弁Ｖ３とサブチャンバ１２とを接続する配管として、第２真空配管３０１及び第３真空配管３０２が適用されている。
【００３７】
プラズマノズル３１は、プラズマ（電離気体）を発生させるための電界集中部を提供する。第２常圧配管３０３を流通する空気（窒素及び酸素を含むガス）は、プラズマノズル３１の前記電界集中部を通過することで電離され、ＮＯ２ガスやＮＯガスを含む窒素酸化物（ＮＯｘ）ガスに変換される。このようなプラズマを発生させるために、本実施形態ではマイクロ波エネルギーが用いられている。当該マイクロ波エネルギーは、マイクロ波供給装置６０からプラズマノズル３１に与えられる。
【００３８】
図２は、マイクロ波供給装置６０の構成を概略的に示すブロック図である。マイクロ波供給装置６０は、マイクロ波エネルギーを発生すると共に、これをプラズマノズル３１に供給するための装置であって、マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置６１と、前記マイクロ波を伝搬させる導波管６２とを含む。この導波管６２に、プラズマノズル３１が取り付けられている。また、マイクロ波発生装置６１と導波管６２との間には、アイソレータ６３、カプラ６４及びチューナ６５が備えられている。
【００３９】
マイクロ波発生装置６１は、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマグネトロン等のマイクロ波発生源と、このマイクロ波発生源にて発生されたマイクロ波の強度を所定の出力強度に調整するアンプとを含む。本実施形態では、例えば１Ｗ〜３ｋＷのマイクロ波エネルギーを出力できる連続可変型のマイクロ波発生装置６１が好適に用いられる。
【００４０】
導波管６２は、アルミニウム等の非磁性金属からなり、断面矩形の長尺管状を呈し、マイクロ波発生装置６１により発生されたマイクロ波を、その長手方向に伝搬させる。導波管６２の遠端側には、スライディングショート６２１がフランジ部６２２を介して取り付けられている。スライディングショート６２１は、マイクロ波の反射位置を変化させて定在波パターンを調整するための部材である。
【００４１】
アイソレータ６３は、導波管６２からの反射マイクロ波のマイクロ波発生装置６１への入射を抑止する機器であり、サーキュレータ６３１とダミーロード６３２とを含む。サーキュレータ６３１は、マイクロ波発生装置６１で発生されたマイクロ波を導波管６２に向かわせる一方で、反射マイクロ波をダミーロード６３２に向かわせる。ダミーロード６３２は、反射マイクロ波を吸収して熱に変換する。カプラ６４は、マイクロ波エネルギーの強度を計測する。チューナ６５は、導波管６２に突出可能なスタブを含み、反射マイクロ波が最小となるような調整、つまりプラズマノズル３１でのマイクロ波エネルギーの消費が最大となる調整を行うための機器である。カプラ６４は、この調整の際に利用される。
【００４２】
図３は、導波管６２に取り付けられた状態のプラズマノズル３１を示す断面図である。プラズマノズル３１は、中心導体３１１、外部導体３１２、スペーサ３１３及び保護管３１４を備えている。
【００４３】
中心導体３１１は、良導電性の金属から構成された棒状部材からなり、その上端部３１１Ｂの側が導波管６２の内部に所定長さだけ突出している。この突出した上端部３１１Ｂは、導波管６２内を伝搬するマイクロ波を受信するアンテナ部として機能する。
【００４４】
外部導体３１２は、良導電性の金属から構成され、中心導体３１１を収納する筒状空間３１２Ｈを有する筒状体である。中心導体３１１は、この筒状空間３１２Ｈの中心軸上に配置されている。外部導体３１２は、導波管６２の下面板に一体的に取り付けられた円筒型の金属フランジ板６２３に嵌め込まれ、ネジ６２４で締め付けられることにより、導波管６２に固定されている。導波管６２がアース電位とされる結果、外部導体３１２もアース電位とされる。
【００４５】
また、外部導体３１２は、その外周壁から筒状空間３１２Ｈに貫通するガス供給孔３１２Ｎを有する。このガス供給孔３１２Ｎには、第２常圧配管３０３の上流側が接続される。他方、筒状空間３１２Ｈの下端部には、絶縁性の配管３１５が接続されている。なお、この配管３１５は、第２常圧配管３０３の一部を構成する。これにより、第２常圧配管３０３内を流通する気体は、筒状空間３１２Ｈ内を経由することになる。
【００４６】
スペーサ３１３は、中心導体３１１を保持すると共に、導波管６２内の空間と筒状空間３１２Ｈとの間をシールする。スペーサ３１３は、例えばポリテトラフルオロエチレン等の耐熱性樹脂材料やセラミック等からなる絶縁性部材を用いることができる。外部導体３１２の筒状空間３１２Ｈの上端部分には段差部が設けられ、該段差部でスペーサ３１３が支持されている。スペーサ３１３で保持された中心導体３１１は、外部導体３１２とは絶縁された状態となる。保護管３１４は、所定長さの石英ガラスパイプ等からなり、外部導体３１２の下端縁３１２Ｔにおける異常放電（アーキング）を防止するために、筒状空間３１２Ｈの下端部分に嵌め込まれている。
【００４７】
上記のように構成されたプラズマノズル３１によれば、中心導体３１１が導波管６２を伝搬するマイクロ波を受信すると、アース電位の外部導体３１２との間に電位差が生じる。特に、中心導体３１１の下端部３１１Ｔと外部導体３１２の下端縁３１２Ｔとの近傍に電界集中部が形成されるようになる。かかる状態で、ガス供給孔３１２Ｎから酸素分子と窒素分子とを含むガス（空気）が筒状空間３１２Ｈへ供給されると、ガスが励起されて中心導体３１１の下端部３１１Ｔ付近においてプラズマ（電離気体）が発生する。該プラズマは、ＮＯｘとフリーラジカルを含んでいる。また、このプラズマは、電子温度が数万度であるものの、ガス温度は外界温度に近い反応性プラズマ（中性分子が示すガス温度に比較して、電子が示す電子温度が極めて高い状態のプラズマ）であって、常圧下で発生するプラズマである。
【００４８】
図１に戻って、ガス流量計３２は、第２常圧配管３０３内を流通する気体の流量を計測する。第２ポンプＰ２は、ＮＯ２ガス生成時に、サブチャンバ１２と循環系統３０のループ管路とで構成される一つの空間内において、ガスを循環させるためのポンプである。プラズマノズル３１が動作している状態で第２ポンプＰ２が稼働されると、プラズマを発生させる筒状空間３１２Ｈを繰り返しガスが通過し、徐々にＮＯ２の濃度が上昇してゆくことになる。第２ポンプＰ２は、ＮＯｘ等に耐性を持つ耐薬品性のポンプが用いられる。
【００４９】
ＮＯ２変換部３３は、プラズマノズル３１を通過し、様々な物質を含んだ状態のガスから、ＮＯ２を抽出する機能を有する。図４は、ＮＯ２変換部３３の詳細構成を示すブロック図である。ＮＯ２変換部３３は、プラズマノズル３１から送り出されるガス中からＨＮＯ３を吸着するフィルタ３３１（硝酸除去部）と、フィルタ３３１を通過したガス中のＮＯｘをＮＯに変換する第１変換部３３２（第１触媒部）と、続いてそのＮＯをＮＯ２に変換する第２変換部３３３（第２触媒部）とを備えている。
【００５０】
プラズマノズル３１において空気が電離されると、ＮＯ、Ｏ３が生成される。これらは次式に反応により段階的に酸化され、最終的にはエアドライヤ２１で除去しきれずに僅かに残存する水分との反応により一部が硝酸（ＨＮＯ３）に転換する。
【００５１】
ＮＯ＋Ｏ３→ＮＯ２＋Ｏ２
２ＮＯ２＋Ｏ３→Ｎ２Ｏ５＋Ｏ２
Ｎ２Ｏ５＋Ｈ２Ｏ→２ＨＮＯ３
フィルタ３３１は、上記の反応で生成されるＨＮＯ３を吸着する。このフィルタ３３１としては、例えばセラミック製のハニカム構造を備えた基材に、硝酸吸着性のコーティング層を施したフィルタを用いることができる。硝酸吸着性のコーティング層としては、例えばゼオライト、アルミナ、シリカゲル等の珪素吸着剤を用いることができる。
【００５２】
第１変換部３３２は、フィルタ３３１を通過したガスに含まれる、ＮＯ２以外のＮＯｘをＮＯに変換する。第１変換部３３２としては、例えばセラミック製のハニカム構造を備えた基材に、白金やパラジウム等を含有するコーティング層が形成された触媒と、該触媒の温度を調整するヒータとを備えた触媒装置を用いることができる。
【００５３】
第２変換部３３３は、第１変換部３３２を通過したガス中に含まれるＮＯをＮＯ２に変換する。第２変換部３３３としては、同様に、セラミック製のハニカム構造を備えた基材に、白金やパラジウム等を含有するコーティング層が形成された触媒と、該触媒の温度（第１変換部３３２の触媒とは異なる温度）を調整するヒータとを備えた触媒装置を用いることができる。
【００５４】
次に、連係系統４０は、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２との間を連通させるための系統である。連係系統４０は、第４電磁弁Ｖ４、第５電磁弁Ｖ５、第３ポンプＰ３、第４真空配管４０１及び第５真空配管４０２を含む。
【００５５】
第４真空配管４０１の一端（上流端）はサブチャンバ１２に接続され、他端（下流端）はメインチャンバ１１に接続されている。この第４真空配管４０１の上流側に第３ポンプＰ３が配置され、下流側に第４電磁弁Ｖ４が配置されている。第３ポンプＰ３は、耐薬品性のポンプであって、サブチャンバ１２を真空引きする際、サブチャンバ１２からＮＯ２ガスをメインチャンバ１１に導入（循環）して滅菌処理を行う際、及びメインチャンバ１１内を排気して無害化処理する際に動作する。第４電磁弁Ｖ４は、この第３ポンプＰ３が動作する際に「開」とされる弁である。
【００５６】
第５真空配管４０２の一端側（上流端）はメインチャンバ１１に接続され、他端側（下流端）はサブチャンバ１２に接続されている。第５真空配管４０２の中間部には、後述する第７真空配管５０２の下流端が合流している。第５電磁弁Ｖ５は、第７真空配管５０２の合流部よりも上流位置において、第５真空配管４０２に取り付けられている。この第５電磁弁Ｖ５は、滅菌処理を行う際、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２を常圧に復帰させる際に「開」とされる弁である。
【００５７】
排気系統５０は、滅菌処理に用いたＮＯ２ガスを密閉空間内で無害化すると共に、無害化処理後のガスを外部に排気するための系統である。排気系統５０は、ＨＮＯ３変換部５１、フィルタ５２、第６電磁弁Ｖ６、第７電磁弁Ｖ７、第８電磁弁Ｖ８、第４ポンプＰ４、第６真空配管５０１、第７真空配管５０２、第４常圧配管５０３及び第５常圧配管５０４を含む。
【００５８】
第６真空配管５０１の一端側（上流端）はメインチャンバ１１に接続され、他端側（下流端）は第６電磁弁Ｖ６を介して第４常圧配管５０３の一端側（上流端）に接続されている。第４常圧配管５０３の他端側（下流端）は、第４ポンプＰ４を通して外部と連通している。この第４常圧配管５０３には、上流側から順に、ＨＮＯ３変換部５１、フィルタ５２及び第８電磁弁Ｖ８が取り付けられている。第５常圧配管５０４の一端側（上流端）は、フィルタ５２と第８電磁弁Ｖ８との間において第４常圧配管５０３に接続され、他端側（下流端）は第７電磁弁Ｖ７を介して第７真空配管５０２の一端側（上流端）に接続されている。第７真空配管５０２の他端側（下流端）は、第５真空配管４０２の中間部に接続されている。上記の第４常圧配管５０３及び第７真空配管５０２が備えられている結果、第１電磁弁Ｖ１及び第８電磁弁Ｖ８が「閉」とされれば、メインチャンバ１１、排気系統５０、連係系統４０及びサブチャンバ１２を、一つの密閉された空間とすることが可能となる。
【００５９】
第６電磁弁Ｖ６は、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２の減圧時、無害化処理時及びその後の排気時に「開」とされる弁である。第７電磁弁Ｖ７は、無害化処理時にのみ「開」とされる弁である。第８電磁弁Ｖ８は、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２の減圧時と、無害化処理後の排気時とに「開」とされる弁である。第４ポンプＰ４は、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２を真空引きする際に駆動される真空ポンプである。
【００６０】
ＨＮＯ３変換部５１は、滅菌処理後のガスに含まれるＮＯ２をＨＮＯ３に変換する。この変換を行うために、ＨＮＯ３変換部５１には、オゾン（Ｏ３）を発生するオゾン発生器と、水（Ｈ２Ｏ）を供給するための水分導入器とを備えている。ＨＮＯ３変換部５１を通過するＮＯ２ガスにＯ３及びＨ２Ｏが加えられることで、前記ガスはＨＮＯ３を含むガスに化学的に変換される。
【００６１】
フィルタ５２は、ガス中のＨＮＯ３を吸着するフィルタである。このフィルタ５２としては、循環系統３０のフィルタ３３１（図４）と同じフィルタを用いることができ、例えばセラミック製のハニカム構造を備えた基材に、硝酸吸着性のコーティング層を施したフィルタを用いることができる。
【００６２】
続いて、滅菌装置１の電気的な制御構成を図５に基づいて説明する。図１では図示を省略しているが、滅菌装置１は、当該滅菌装置１の動作を電気的に制御するための制御装置７０を備えている。制御装置７０は、情報処理等を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）を備え、滅菌装置１の動作制御を行うべくプログラミングされたソフトウェアが実行されることで、図５に示す機能部を具備するように動作する。制御装置７０は、機能的に、全体制御部７１、ポンプ制御部７２、電磁弁制御部７３、プラズマ制御部７４、ロック制御部７５及びドライヤ制御部７６を備えている。
【００６３】
全体制御部７１は、滅菌装置１の全体的な動作モードを管理し、各個別の制御部７２〜７６に対して動作モードの変更及び維持を通知する制御信号を与える。第１及び第２濃度センサ１１１、１２１が計測するメインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内のＮＯ２の濃度データ、第１及び第２圧力センサ１１２、１２２が計測するメインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内の圧力データは、全体制御部７１に入力される。全体制御部７１は、これら濃度データ及び圧力データ、図略のタイマー装置から与えられるタイムデータ等に基づいて、滅菌装置１の動作モードを管理する。
【００６４】
ポンプ制御部７２は、第１〜第４ポンプＰ１〜Ｐ４に対して、個別に動作モードに応じて、ポンプ動作の実行及びその停止を制御する制御信号を与える。電磁弁制御部７３は、第１〜第８電磁弁Ｖ１〜Ｖ８に対して、個別に動作モードに応じて、弁を「開」又は「閉」とする制御信号を与える。
【００６５】
プラズマ制御部７４は、マイクロ波供給装置６０に、その起動又は停止を制御する制御信号を与える。すなわちプラズマ制御部７４は、プラズマノズル３１においてプラズマを発生させる期間を制御する。
【００６６】
ロック制御部７５は、チャンバロック装置１３の動作を制御する。チャンバロック装置１３は、メインチャンバ１１が備える被処理物の搬入出用の開閉ドアをインターロックする装置である（図１では図示省略）。メインチャンバ１１の前記ドアは、被処理物に対する一連の滅菌処理工程中は、安全確保のためチャンバロック装置１３でロックされる。
【００６７】
ドライヤ制御部７６は、エアドライヤ２１のＯＮ−ＯＦＦ動作を制御する。湿度センサ２２が計測する湿度データは、ドライヤ制御部７６に出力される。ドライヤ制御部７６は、前記湿度データが、エアドライヤ２１が動作障害を起こしていることを示す異常値であるとき、異常信号を全体制御部７１に出力し、ユーザにその異常を報知させる。
【００６８】
図６は、制御装置７０により制御される滅菌装置１の動作を示すタイミングチャートである。また、図７は、第１〜第４ポンプＰ１〜Ｐ４の制御状態を示す表形式の図、図８は、第１〜第８電磁弁Ｖ１〜Ｖ８の制御状態を示す表形式の図である。図７において○印はポンプが動作し、×印はポンプが停止している状態をそれぞれ示し、図８において○印は電磁弁が「開」とされ、×印は「閉」とされている状態をそれぞれ表している。なお、図６の横欄の一つの「工程の内容」欄と、図７及び図８の最左縦欄の「工程」欄とがリンクしている。
【００６９】
時刻Ｔ１は、ユーザにより滅菌装置１のスタートボタンが押下され、一連の滅菌処理工程が開始される時刻である。滅菌処理工程は、図６に示されているように、被処理物を乾燥させる第１乾燥工程、滅菌材としてのＮＯ２ガスを生成する滅菌準備工程、被処理物をＮＯ２ガスと接触させて被処理物を滅菌する滅菌工程、滅菌処理後に残留したＮＯ２ガスを浄化する排ガス無害化工程、及び被処理物を再度乾燥させる第２乾燥工程とを含む。なお、時刻Ｔ１の前に、医療用器具などの被処理物がメインチャンバ１１内に収容されていることが前提となる。
【００７０】
第１乾燥工程は、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内を高度に真空引きする排気工程と、一定時間だけ状態を維持する保持工程と、サブチャンバ１２内にＮＯ２ガスの生成原料となる乾燥空気を導入する吸気工程とからなる。
【００７１】
制御装置７０の全体制御部７１は、時刻Ｔ１に、まずメインチャンバ１１の開閉ドアのロック指示をロック制御部７５に与える。これを受けてロック制御部７５は、チャンバロック装置１３を駆動し、メインチャンバ１１の開閉ドアをインターロックする。併せて、上記排気工程の実行のため、動作モードを「排気モード」に設定し、各個別制御部７２〜７６にそのモード設定信号を通知する。
【００７２】
排気モードが設定されると、ポンプ制御部７２は、第３、第４ポンプＰ３、Ｐ４を動作させ、電磁弁制御部７３は第４、第６、第８電磁弁Ｖ４、Ｖ６、Ｖ８を「開」とする。これら電磁弁のみが「開」とされることにより、サブチャンバ１２から、第４真空配管４０１、メインチャンバ１１、第６真空配管５０１及び第４常圧配管５０３を経て第４ポンプＰ４に至る排気路が形成される。そして、第３、第４ポンプＰ３、Ｐ４の駆動によって、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内は真空引きされる。
【００７３】
全体制御部７１は、第１、第２圧力センサ１１２、１２２から圧力データを所定のサンプリング周期毎に受け取り、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻Ｔ２で所定の真空度（図６では１Ｔｏｒｒを例示）に達したと判定すると、全体制御部７１は、上記保持工程の実行のため、動作モードを「保持モード」に設定する。
【００７４】
保持モードは、第１〜第４ポンプＰ１〜Ｐ４の全てが停止され、第１〜第８電磁弁Ｖ１〜Ｖ８の全てが「閉」とされるモードである。なお、図７及び図８では、この保持モードに対応する保持工程の状態の記載は省いている。従って、保持モードが設定されると、ポンプ制御部７２は、第３、第４ポンプＰ３、Ｐ４を停止させ、電磁弁制御部７３は第４、第６、第８電磁弁Ｖ４、Ｖ６、Ｖ８を「閉」とする。全体制御部７１は、時刻Ｔ２からタイマー装置に計時を開始させ、所定時間が経過する時刻Ｔ３まで保持モードを維持する。この保持工程が一定時間継続されることで、メインチャンバ１１内並びにそこに収容されている被処理物、及びサブチャンバ１２の内部が乾燥状態とされる。また、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内の真空状態が安定する。
【００７５】
時刻Ｔ３になると、全体制御部７１は、上記吸気工程の実行のため動作モードを「吸気モード」に設定する。吸気工程は、減圧下にあるサブチャンバ１２内に乾燥空気を導入することを目的とするので、ポンプ制御部７２は第１ポンプＰ１のみを動作させ、電磁弁制御部７３は第１電磁弁Ｖ１のみを「開」とする。また、ドライヤ制御部７６は、エアドライヤ２１を稼働させる。かかる状態とされることで、第１ポンプＰ１により外部から吸引された空気が、エアドライヤ２１で高度に乾燥されながら、第１常圧配管２０１と第１真空配管２０２とを通して、サブチャンバ１２内に導入される。なお、メインチャンバ１１内は、この吸気工程の間（及び次の滅菌準備工程の間）も乾燥工程が継続される。
【００７６】
吸気モードの間、全体制御部７１は、第２圧力センサ１２２から圧力データをサンプリング周期毎に受け取りサブチャンバ１２の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻Ｔ４で常圧（７６０Ｔｏｒｒ）に達したと判定すると、全体制御部７１は吸気モードを終了する。また、ドライヤ制御部７６は、エアドライヤ２１を停止させる。
【００７７】
続いて、滅菌準備工程が実行される。この工程は、サブチャンバ１２内を所定濃度の滅菌ガスで充満させるために、プラズマで空気を電離してＮＯ２ガスを生成するプラズマ工程からなる。
【００７８】
時刻Ｔ４に全体制御部７１は、上記プラズマ工程の実行のため動作モードを「プラズマモード」に設定する。プラズマモードが設定されると、ポンプ制御部７２は第２ポンプＰ２のみを動作させ、電磁弁制御部７３は第２、第３電磁弁Ｖ２、Ｖ３を「開」とする。これにより、サブチャンバ１２、第２真空配管３０１、第２常圧配管３０３及び第３真空配管３０２で構成される一つの密閉空間が形成され、該密閉空間内を空気（ＮＯ２ガス）が循環可能となる。
【００７９】
また、時刻Ｔ４の時点で、プラズマ制御部７４はマイクロ波供給装置６０を動作させる。これによりマイクロ波供給装置６０はプラズマノズル３１にマイクロ波エネルギーを供給し、プラズマノズル３１でプラズマが発生する。プラズマノズル３１を経由して循環する空気は電離され、さらにＮＯ２変換部３３を通過することでＮＯ２ガス（二酸化窒素リッチな処理ガス）に変換される。この状態が継続されることで、サブチャンバ１２内の空気は、徐々にＮＯ２ガスに変換されてゆく。
【００８０】
プラズマモードの間、全体制御部７１は、第２濃度センサ１２１からＮＯ２の濃度データをサンプリング周期毎に受け取り、サブチャンバ１２のＮＯ２濃度を監視する。濃度データに基づき、時刻Ｔ５でＮＯ２濃度が所定値に達したと判定すると、全体制御部７１はプラズマモードを終了する。これに伴い、プラズマ制御部７４はマイクロ波供給装置６０の動作を停止させる。
【００８１】
次に、滅菌工程が実行される。滅菌工程は、常圧下でサブチャンバ１２内に充満しているＮＯ２ガスを、被処理物を収容し高真空下にあるメインチャンバ１１内に、両チャンバの圧力差を利用して一気に導入すると共に、ＮＯ２ガスと被処理物とを充分な滅菌に適した一定時間だけ接触させる工程である。
【００８２】
時刻Ｔ５で全体制御部７１は、上記滅菌工程の実行のため動作モードを「循環モード」に設定する。循環モードが設定されると、ポンプ制御部７２は第３ポンプＰ３のみを動作させ、電磁弁制御部７３は第４、第５電磁弁Ｖ４、Ｖ５を「開」とする。これにより、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２とは、第４真空配管４０１及び第５真空配管４０２とで繋がれた、一つの密閉空間となる。
【００８３】
この結果、減圧下のメインチャンバ１１内には急激にＮＯ２ガスが入り込み、チャンバ内の被処理物が良好にＮＯ２ガスに曝される。例えば被処理物がカテーテルのような細長いチューブであっても、そのチューブ内の微小空間にまでＮＯ２ガスが行き渡る。従って、被処理物の良好な殺菌が行い得る。
【００８４】
ＮＯ２ガスのメインチャンバ１１への導入が進むに連れ、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２との圧力差は減少してゆく。そして、ある時刻Ｔ５１で、両チャンバの圧力は平衡することになる。時刻Ｔ５１以降は、専ら第３ポンプＰ３の動作によって、サブチャンバ１２のＮＯ２ガスがメインチャンバ１１に送られる。全体制御部７１は、時刻Ｔ５からタイマー装置に計時を開始させ、所定時間が経過する時刻Ｔ６まで循環モードを維持する。
【００８５】
このような滅菌工程により、被処理物は滅菌された状態となるが、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内にはＮＯ２ガスや、滅菌反応により生成された物質が残存している。これらを浄化するため、排ガス無害化工程が実行される。この工程は、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内を常圧に復帰させる復帰工程と、残留ＮＯ２ガスを浄化する浄化工程とからなる。
【００８６】
時刻Ｔ６になると、全体制御部７１は、上記復帰工程の実行のため動作モードを「復帰モード」に設定する。復帰モードが設定されると、ポンプ制御部７２は第１ポンプＰ１を新たに動作させ、第３ポンプＰ３の運転を継続させる。電磁弁制御部７３は第１、第４電磁弁Ｖ１、Ｖ４を「開」とする。この結果、減圧状態にあるメインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内に、第１常圧配管２０１、第１真空配管２０２及び第４真空配管４０１を介して外気が導入される。
【００８７】
復帰モードの間、全体制御部７１は、第１、第２圧力センサ１１２、１２２から圧力データをサンプリング周期毎に受け取りメインチャンバ１１及びサブチャンバ１２の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻Ｔ７で両チャンバ内が常圧に達したと判定すると、全体制御部７１は復帰モードを終了する。
【００８８】
時刻Ｔ７で全体制御部７１は、浄化工程の実行のために動作モードを「浄化モード」に設定する。浄化モードが設定されると、ポンプ制御部７２は第２、第３ポンプＰ２、Ｐ３を動作状態とし、電磁弁制御部７３は第２、第３、第４、第６、第７電磁弁Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７を「開」とする。このとき、第１電磁弁Ｖ１と第８電磁弁Ｖ８とは「閉」とされているので、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内の密閉性は確保されている。
【００８９】
一方で、メインチャンバ１１、排気系統５０、連係系統４０、サブチャンバ１２及び循環系統２０を通る、一つの循環経路が形成されることになる。メインチャンバ１１を起点とすると、順次、ＨＮＯ３変換部５１及びフィルタ５２が取り付けられている排気系統５０内の配管、第７真空配管５０２、第５真空配管４０２、サブチャンバ１２並びにＮＯ２変換部３３が取り付けられている循環系統２０の配管、そして第４真空配管４０１を経由してメインチャンバ１１に戻る、密閉された循環経路が形成される。
【００９０】
本実施形態では、このような密閉された循環経路（密閉空間）の内部で無害化処理を行う。すなわち、第２、第３ポンプＰ２、Ｐ３の駆動によって、前記循環経路内において気流が発生する。従って、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内の残留ＮＯ２ガスは、ＨＮＯ３変換部５１及びフィルタ５２を通過する。これにより、残留ＮＯ２ガスは一旦ＨＮＯ３を含むガスに変換された後、フィルタ５２でＨＮＯ３が吸着され、低濃度のＮＯ２及びＨＮＯ３を含むガスとなる。その後、この低濃度ガスはサブチャンバ１２に入り、さらに循環系統２０のＮＯ２変換部３３に備えられているフィルタ３３１（図４）と通過する。この際に、ガス中に残存するＨＮＯ３がフィルタ３３１で吸着される。このフィルタ後のガスはサブチャンバ１２に再び戻り、第４真空配管４０１を経てメインチャンバ１１に戻る。
【００９１】
以上のようなサイクルが繰り返され、残留ＮＯ２ガスは徐々に浄化されてゆく。浄化モードの間、全体制御部７１は、第１、第２濃度センサ１１１、１２１からＮＯ２の濃度データをサンプリング周期毎に受け取り、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２のＮＯ２濃度を監視する。濃度データに基づき、時刻Ｔ８でＮＯ２濃度が所定値以下に低下したと判定すると、全体制御部７１は浄化モードを終了する。
【００９２】
最後に、第２乾燥工程が実行される。この工程は、滅菌処理後の被処理物を乾燥させると共に、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内を排気し且つ残留物を除去するための工程であって、排気工程、保持工程及び復帰工程とからなる。これらの各工程は、先に説明したものと同じ動作の工程である。
【００９３】
すなわち、時刻Ｔ８で全体制御部７１は、上記排気工程の実行のため動作モードを「排気モード」に設定する。これに伴いポンプ制御部７２は第２ポンプＰ２に代えて第４ポンプＰ４を新たに動作させ、第３ポンプＰ３の運転を継続させる。電磁弁制御部７３は第４、第６、第８電磁弁Ｖ４、Ｖ６、Ｖ８を「開」とする。これにより、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２は真空引きされる。このとき、第４ポンプＰ４からは、浄化後の清浄な気体が排出される。なお、この「排気モード」の際、第２、第３電磁弁Ｖ２、Ｖ３を「閉」とすることで、真空に対する耐性が比較的弱いプラズマノズル３１を保護することができる。
【００９４】
全体制御部７１は、第１、第２圧力センサ１１２、１２２から圧力データをサンプリング周期毎に受け取り、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻Ｔ９で所定の真空度に達したと判定すると、全体制御部７１は、上記保持工程の実行のため、動作モードを「保持モード」に設定する。これにより、第１〜第４ポンプＰ１〜Ｐ４の全てが停止され、第１〜第８電磁弁Ｖ１〜Ｖ８の全てが「閉」とされる。
【００９５】
全体制御部７１は、時刻Ｔ９からタイマー装置に計時を開始させ、所定時間が経過する時刻Ｔ１０まで保持モードを維持する。この保持工程が一定時間継続されることで、被処理物が乾燥状態とされ、またメインチャンバ１１及びサブチャンバ１２の内部が清浄化される。
【００９６】
時刻Ｔ１０になると、全体制御部７１は動作モードを「復帰モード」に設定する。復帰モードが設定されると、ポンプ制御部７２は第１、第３ポンプＰ１、Ｐ３を動作させ、電磁弁制御部７３は第１、第４、第５電磁弁Ｖ１、Ｖ４、Ｖ５を「開」とする。この結果、減圧状態にあるメインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内に外気が導入される。
【００９７】
復帰モードの間、全体制御部７１は、第１、第２圧力センサ１１２、１２２から圧力データをサンプリング周期毎に受け取りメインチャンバ１１及びサブチャンバ１２の圧力を監視する。圧力データに基づき、時刻Ｔ１１で両チャンバ内が常圧に達したと判定すると、全体制御部７１は復帰モードを終了する。さらに、ロック制御部７５を介してチャンバロック装置１３を駆動し、メインチャンバ１１の開閉ドアのインターロックを解除する。この解除によって、ユーザは被処理物をメインチャンバ１１から取り出せるようになる。
【００９８】
以上説明した滅菌装置１によれば、メインチャンバ１１内で被処理物を滅菌した後に、密閉状態にあるメインチャンバ１１とサブチャンバ１２との間で循環させ、残留ＮＯ２ガスを無害化させることができる。しかる後、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２の排気が行われる。従って、無害化処理の確実性を確保することができる。
【００９９】
［第２実施形態］
図９は、本発明の第２実施形態に係る滅菌ガス貯留装置１Ａを示すブロック図である。第１実施形態では滅菌装置１を例示したが、第２実施形態では、滅菌ガスとしてのＮＯ２ガスを生成して貯留する装置を例示する。
【０１００】
滅菌ガス貯留装置１Ａは、第１ポンプＰ１１（導入部）、貯留部８１、ＮＯｘ生成部８２（反応処理部）、第２ポンプＰ１２（循環手段）及びＮＯ２変換部８３（触媒部）を備える。貯留部８１には、ガスを搬送可能であり、その一端８０１（上流側）及び他端８０２（下流側）の双方が貯留部８１に連通された循環経路８０が取り付けられている。この循環経路８０に、ガス搬送方向上流側から順に、ＮＯｘ生成部８２、第２ポンプＰ１２及びＮＯ２変換部８３が配置されている。
【０１０１】
第１ポンプＰ１１は、酸素と窒素とを含む原料ガスを貯留部８１に導入する。第２ポンプＰ１２は、貯留部８１と循環経路８０との間で原料ガスを循環させるガス流を発生させる。貯留部８１は、密閉構造のチャンバであり、原料ガス乃至は処理ガス（ＮＯ２ガス）を貯留する。なお、第１、第２ポンプＰ１１、Ｐ１２は、図略の制御装置でその動作が駆動される。また、循環経路８０には適所に電磁弁が配置されるが、ここでは図示を省略している。
【０１０２】
ＮＯｘ生成部８２は、循環経路８０を通して順次送られてくる原料ガスに化学反応処理を施してＮＯｘ（複数種類の窒素酸化物）を含む中間ガスを生成する。ＮＯｘ生成部８２としては、第１実施形態で例示した大気圧プラズマ発生装置を用いることができる他、グロー放電で原料ガスを電離する装置等を用いることができる。ＮＯ２変換部８３は前記中間ガスに含まれるＮＯｘをＮＯ２に変換する触媒を含み、前記中間ガスをＮＯ２の濃度が高い二酸化窒素リッチな処理ガスに変換する。
【０１０３】
このように構成された滅菌ガス貯留装置１Ａの動作を説明する。先ず、第１ポンプＰ１１が稼働され、酸素と窒素とを含む原料ガスが所定量だけ貯留部８１に導入される。その後、図略の電磁弁が開とされ、貯留部８１と循環経路８０とが連通された状態で、第２ポンプＰ１２が稼働され、貯留部８１内の原料ガスが一端８０１から循環経路８０内に導かれる。
【０１０４】
すると、原料ガスはＮＯｘ生成部８２で化学反応処理が施され、ＮＯｘを含む中間ガスに変換される。さらに、この中間ガスがＮＯ２変換部８３でＮＯ２リッチな処理ガスに変換される。この処理ガスは、循環経路８０の他端８０２から貯留部８１に戻される。第２ポンプＰ１２による、上記のようなガスの循環が所定期間継続されることで、貯留部８１には所期のＮＯ２濃度の処理ガスが貯留されるようになる。この処理ガスは、例えば滅菌ガスとして利用可能であり、別途準備される処理ガスボンベに充填したり、別室の滅菌処理室に導入したりして活用することができる。
【０１０５】
［第３実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態に係る滅菌ガス貯留装置１Ｂを示すブロック図である。第３実施形態は、上記第２実施形態と同様に滅菌ガスの貯留装置を例示する。
【０１０６】
滅菌物質貯留装置１Ｂは、第１ポンプＰ２１（導入部）、貯留部９１、プラズマ発生部９２、第２ポンプＰ２２（循環手段）、ＨＮＯ３吸着部９３（硝酸除去部）、ＮＯ変換部９４（第１触媒部）、ＮＯ２変換部９５（第２触媒部）、第１電磁弁Ｖ２１及び第２電磁弁Ｖ２２を備える。貯留部８１には、ガスを搬送可能であり、その一端９０１（上流側）及び他端９０２（下流側）の双方が貯留部９１に連通された循環経路９０が取り付けられている。この循環経路９０に、ガス搬送方向上流側から順に、第１電磁弁Ｖ２１、プラズマ発生部９２、第２ポンプＰ２２、ＨＮＯ３吸着部９３、ＮＯ変換部９４、ＮＯ２変換部９５及び第２電磁弁Ｖ２２が配置されている。
【０１０７】
第１ポンプＰ２１は、原料ガスとしての空気を貯留部９１に導入する。なお、この空気には脱湿処理が施されることが望ましい。第２ポンプＰ２２は、貯留部９１と循環経路９０との間で原料ガスを循環させるガス流を発生させる。貯留部９１は、密閉構造のチャンバであり、原料ガス乃至は処理ガス（ＮＯ２ガス）を貯留する。なお、第１、第２ポンプＰ１１、Ｐ１２は、図略の制御装置でその動作が駆動される。
【０１０８】
プラズマ発生部９２は、循環経路９０を通して順次送られてくる空気にプラズマ反応処理を施してＮＯｘ（複数種類の窒素酸化物）を含む中間ガスを生成する。プラズマ発生部９２としては、第１実施形態で例示した大気圧プラズマ発生装置を用いることができる。ＨＮＯ３吸着部９３は、前記プラズマ反応により生じる硝酸を除去する。ＮＯ変換部９４は、前記中間ガスに含まれるＮＯ２以外のＮＯｘをＮＯに変換する触媒である。ＮＯ２変換部９５は、前記ＮＯをＮＯ２に変換する触媒である。
【０１０９】
このように構成された滅菌ガス貯留装置１Ｂの動作を説明する。先ず、第１電磁弁Ｖ２１及び第２電磁弁Ｖ２２が閉とされた状態で第１ポンプＰ２１が稼働され、空気が所定量だけ貯留部９１に導入される。その後、第１、第２電磁弁Ｖ２１、Ｖ２２が開とされ、第２ポンプＰ２２が稼働され、貯留部９１内の空気が一端９０１から循環経路９０内に導かれる。
【０１１０】
すると、空気はプラズマ発生部９２でプラズマ化され、ＮＯｘとＨＮＯ３とを含む中間ガスに変換される。この中間ガスから、ＨＮＯ３吸着部９３によりＨＮＯ３が除去される。続いて、ＮＯ変換部９４で、前記中間ガスに含まれるＮＯ２以外のＮＯｘがＮＯに変換され、ＮＯ２変換部９５で、前記ＮＯがＮＯ２に変換される。従って、ＮＯ２変換部９５を通過したガスは、ＮＯ２リッチな処理ガスとなる。
【０１１１】
この処理ガスは、循環経路９０の他端９０２から貯留部９１に戻される。第２ポンプＰ２２による、上記のようなガスの循環が所定期間継続されることで、貯留部９１には所期のＮＯ２濃度の処理ガスが貯留されるものである。
【０１１２】
以上、本発明の第１〜第３実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記（１）〜（４）の変形実施形態を取ることができる。
【０１１３】
（１）上記第１実施形態では、マイクロ波供給装置６０及びプラズマノズル３１を用いて、空気をプラズマ化することで滅菌ガスを生成する例を示した。これに代えて、二つの電極間にアーク放電を生じさせることでプラズマを発生させる方法を採用しても良い。
【０１１４】
（２）上記第１実施形態では、無害化処理の際、残留ＮＯ２ガスをサブチャンバ１２に付設されている循環系統３０に循環させる例を示した。これに代えて、無害化処理時には第２電磁弁Ｖ２及び第３電磁弁Ｖ３を「閉」とし、循環系統３０には残留ＮＯ２ガスが流通されないようにしても良い。あるいは、残留ＮＯ２ガスがサブチャンバ１２に循環されないようにし、メインチャンバ１１と排気系統５０と間だけで残留ＮＯ２ガスを循環させ、これを浄化するようにしても良い。
【０１１５】
（３）上記第１実施形態では、メインチャンバ１１内を減圧した状態で滅菌処理を行う例を示したが、常圧で滅菌処理を行うようにしても良い。
【０１１６】
（４）上記第１実施形態では、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２とが１：１で設けられる例を示した。これに代えて、１つのサブチャンバ１２から複数のメインチャンバ１１に滅菌ガスを供給可能な構成としても良い。逆に、１つのメインチャンバ１１に複数のサブチャンバ１２から滅菌ガスを供給する構成としても良い。この場合、異種の滅菌ガスを各サブチャンバ１２から供給することもできる。
【符号の説明】
【０１１７】
１  滅菌装置
１Ａ、１Ｂ  滅菌ガス貯留装置（二酸化窒素ガス貯留装置）
１１  メインチャンバ
１２  サブチャンバ（貯留部）
２０  吸気系統（導入部）
３０  循環系統（循環経路）
３１  プラズマノズル（プラズマ発生部）
３３  ＮＯ２変換部（触媒部）
３３１  フィルタ（硝酸除去部）
３３２  第１変換部（第１触媒部）
３３３  第２変換部（第２触媒部）
４０  連係系統
５０  排気系統
５１  ＨＮＯ３変換部
５２  フィルタ
６０  マイクロ波供給装置
７０  制御装置
８０、９０  循環経路
８１、９１  貯留部
８２  ＮＯｘ生成部（反応処理部）
８３  ＮＯ２変換部（触媒部）
Ｐ１１、Ｐ２１  第１ポンプ（導入部）
Ｐ１２、Ｐ２２  第２ポンプ（循環手段）
９２  プラズマ発生部
９３  ＨＮＯ３吸着部（硝酸除去部）
９４  ＮＯ変換部（第１触媒部）
９５  ＮＯ２変換部（第２触媒部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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