(57)【要約】【課題】被処理物に対する充分な滅菌剤浸透性を確保できる滅菌装置を提供する。【解決手段】滅菌装置８０は、被処理物Ｔに滅菌処理を施すための装置であって、滅菌チャンバ８１、圧力調整チャンバ８２及び圧力調整機構８４を含む。圧力調整機構８４は、滅菌チャンバ８１内の圧力を昇圧させるときに圧力調整チャンバ８２内の圧力を降圧させる一方で、滅菌チャンバ８１内の圧力を降圧させるときに圧力調整チャンバ８２内の圧力を昇圧させるプレッシャースィングを行うための機構である。プレッシャースィングが実行されることで、滅菌チャンバ８１内は昇圧と降圧とが周期的に繰り返され、滅菌ガスの被処理物への浸透性が良好になる。【選択図】図１
2010201055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物に滅菌ガスを反応させて該被処理物の滅菌を行うための第１チャンバと、
前記第１チャンバに連通された第２チャンバと、
前記第１チャンバ内の圧力を昇圧させるときに前記第２チャンバ内の圧力を降圧させる一方で、前記第１チャンバ内の圧力を降圧させるときに前記第２チャンバ内の圧力を昇圧させる圧力調整を行う圧力調整手段と、
を備えることを特徴とする滅菌装置。
【請求項２】
前記第２チャンバから前記第１チャンバへ向かう連通路を形成する第１配管と、前記第１チャンバから前記第２チャンバへ向かう連通路を形成する第２配管とをさらに備え、
前記圧力調整手段は、前記第１配管を通して前記第２チャンバ内の気体を前記第１チャンバへ移送させる第１移送手段と、前記第２配管を通して前記第１チャンバ内の気体を前記第２チャンバへ移送させる第２移送手段と、前記第１移送手段及び第２移送手段を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記第１移送手段を動作させて前記第１チャンバを前記第２チャンバよりも高圧とする第１制御と、前記第２移送手段を動作させて前記第１チャンバを前記第２チャンバよりも低圧とする第２制御とを交互に実行することを特徴とする請求項１に記載の滅菌装置。
【請求項３】
前記第２チャンバに滅菌ガスを導入する導入手段と、
少なくとも前記第１チャンバ内を減圧させる減圧手段と、をさらに備え、
前記導入手段及び減圧手段は前記制御手段により制御され、
前記制御手段は、前記第１制御又は第２制御を実行する前に、
前記減圧手段を動作させて、前記第１チャンバ内を減圧状態とする第３制御と、
前記導入手段を動作させて、前記第２チャンバ内を大気圧下にある滅菌ガスが貯留されている状態とする第４制御と、を実行させ、しかる後、
前記第１チャンバと前記第２チャンバとが連通され、前記第１チャンバ内に滅菌ガスが導入されると共に両チャンバが同圧力とされた状態で、
前記第１制御に続いて前記第２制御を、若しくは前記第２制御に続いて前記第１制御を繰り返し実行させることを特徴とする請求項２に記載の滅菌装置。
【請求項４】
前記滅菌ガスが二酸化窒素を含むガスであり、
前記導入手段が、窒素と酸素とを含む原料ガスを大気圧でプラズマ化して窒素酸化物を含むガスを生成するプラズマ発生部と、前記窒素酸化物を二酸化窒素に変換する触媒部とを含むことを特徴とする請求項３に記載の滅菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、滅菌剤を含む滅菌ガスを用いて被処理物を滅菌する装置に関する。
【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酸化エチレンガスや窒素酸化物ガスのような滅菌剤を導入し、被処理物に滅菌剤を反応させる方法が知られている。特許文献１には、プラズマ発生器を用いて生成した滅菌剤を第１のチャンバに貯留し、該滅菌剤を被処理物が配置された第２のチャンバに導入する滅菌装置が開示されている。
【０００３】
滅菌処理の際、被処理物に対する滅菌剤の浸透性を考慮する必要がある。特許文献１の装置では、大気圧の第１のチャンバから第２のチャンバに滅菌剤を導入する前に、前記第２のチャンバが真空引きされる。このことは、両チャンバの圧力差を利用した滅菌剤の前記第２のチャンバへの導入を可能にすると共に、滅菌剤の浸透性の向上にもある程度は寄与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７０６６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、被処理物によっては、滅菌剤を導入する前に滅菌処理を行う空間を単に真空引きしただけでは充分に滅菌剤浸透性を担保できない場合がある。例えばカテーテルのような細孔チューブを滅菌するに際しては、その細孔の奥部まで滅菌剤を至らせる必要があるが、そのような滅菌剤浸透性を得ることができない場合も想定される。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑み、被処理物に対する充分な滅菌剤浸透性を確保できる滅菌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】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の一の局面に係る滅菌装置は、被処理物に滅菌ガスを反応させて該被処理物の滅菌を行うための第１チャンバと、前記第１チャンバに連通された第２チャンバと、前記第１チャンバ内の圧力を昇圧させるときに前記第２チャンバ内の圧力を降圧させる一方で、前記第１チャンバ内の圧力を降圧させるときに前記第２チャンバ内の圧力を昇圧させる圧力調整を行う圧力調整手段と、を備えることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
この構成によれば、圧力調整手段によって滅菌処理を行う第１チャンバ内の圧力が、第２チャンバを利用して昇降される。かかる圧力変動が与えられることによって、一定圧力下で滅菌処理を行う場合に比べて、第１チャンバ内において滅菌ガスが被処理物の深部まで浸透し易くなる。
【０００９】
上記構成において、前記第２チャンバから前記第１チャンバへ向かう連通路を形成する第１配管と、前記第１チャンバから前記第２チャンバへ向かう連通路を形成する第２配管とをさらに備え、前記圧力調整手段は、前記第１配管を通して前記第２チャンバ内の気体を前記第１チャンバへ移送させる第１移送手段と、前記第２配管を通して前記第１チャンバ内の気体を前記第２チャンバへ移送させる第２移送手段と、前記第１移送手段及び第２移送手段を制御する制御手段とを含み、前記制御手段は、前記第１移送手段を動作させて前記第１チャンバを前記第２チャンバよりも高圧とする第１制御と、前記第２移送手段を動作させて前記第１チャンバを前記第２チャンバよりも低圧とする第２制御とを交互に実行する構成とすることができる（請求項２）。
【００１０】
この構成によれば、前記第１制御と前記第２制御とが交互に実行されることで、前記第１チャンバ及び第２チャンバ内の圧力が周期的に変動するスィング状態を形成することができる。このような周期的な圧力変動は、滅菌ガスの浸透性を一層良好にする。
【００１１】
上記構成において、前記第２チャンバに滅菌ガスを導入する導入手段と、少なくとも前記第１チャンバ内を減圧させる減圧手段と、をさらに備え、前記導入手段及び減圧手段は前記制御手段により制御され、前記制御手段は、前記第１制御又は第２制御を実行する前に、前記減圧手段を動作させて、前記第１チャンバ内を減圧状態とする第３制御と、前記導入手段を動作させて、前記第２チャンバ内を大気圧下にある滅菌ガスが貯留されている状態とする第４制御と、を実行させ、しかる後、前記第１チャンバと前記第２チャンバとが連通され、前記第１チャンバ内に滅菌ガスが導入されると共に両チャンバが同圧力とされた状態で、前記第１制御に続いて前記第２制御を、若しくは前記第２制御に続いて前記第１制御を繰り返し実行させることが望ましい（請求項３）。
【００１２】
この構成によれば、大気圧下で滅菌ガスを貯留する第２チャンバから、減圧状態の第１チャンバ内へ滅菌ガスを導入させることができる。このため、滅菌ガスの導入段階で、両チャンバの圧力差を利用して良好な滅菌ガス浸透性を得ることができる。これに加えて、前記第１制御及び第２制御の実行によるプレッシャースィングによって、一層滅菌ガスの被処理物への浸透性を良好にすることができる。
【００１３】
この場合、前記滅菌ガスが二酸化窒素を含むガスであり、前記導入手段が、窒素と酸素とを含む原料ガスを大気圧でプラズマ化して窒素酸化物を含むガスを生成するプラズマ発生部と、前記窒素酸化物を二酸化窒素に変換する触媒部とを含むことが望ましい（請求項４）。この構成によれば、例えば空気を利用して大気圧下で滅菌ガスとしての二酸化窒素を生成できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被処理物に対する充分な滅菌剤浸透性を確保できるので、被処理物の滅菌を確実に行うことができる滅菌装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第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】上記滅菌装置におけるプレッシャースィング動作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、プレッシャースィング動作の他の例を説明するためのタイムチャートである。
【図４】上記滅菌装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の変形実施形態に係る滅菌装置を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る滅菌装置を示すブロック図である。
【図７】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８】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９】ＮＯ２変換部の詳細構成を示すブロック図である。
【図１０】滅菌装置の電気的な制御系を示すブロック図である。
【図１１】滅菌装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】ポンプの制御状態を示す表形式の図である。
【図１３】電磁弁の制御状態を示す表形式の図である。
【図１４】プレッシャースィング動作を説明するための表形式の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る滅菌装置８０を示すブロック図である。滅菌装置８０は、被処理物Ｔに滅菌処理を施すための装置であって、滅菌チャンバ８１（第１チャンバ）、圧力調整チャンバ８２（第２チャンバ）、滅菌ガス供給部８３（導入手段）、圧力調整機構８４（圧力調整手段）、排気系統８５（減圧手段）及び制御部８６（制御手段）を備えている。
【００１８】
滅菌チャンバ８１は、密閉構造のチャンバであり、滅菌処理を行う被処理物Ｔを収容する。圧力調整チャンバ８２は、滅菌チャンバ８１の圧力を変動させるために配置されているチャンバである。本実施形態では、例えば二酸化窒素（ＮＯ２）のような滅菌ガスを一時的に貯留する貯留チャンバとしての役割も果たす。
【００１９】
滅菌ガス供給部８３は、圧力調整チャンバ８２に滅菌ガスを導入する。滅菌ガス供給部８３は、滅菌ガスボンベ等からなる滅菌ガス源８３１、滅菌ガス源８３１と圧力調整チャンバ８２とを接続する導入配管８３０、この導入配管８３０に配置された第１ポンプＰ１及び第１電磁弁Ｖ１１を備えている。
【００２０】
圧力調整機構８４は、滅菌チャンバ８１内の圧力を昇圧させるときに圧力調整チャンバ８２内の圧力を降圧させる一方で、滅菌チャンバ８１内の圧力を降圧させるときに圧力調整チャンバ８２内の圧力を昇圧させる圧力調整を行う。圧力調整機構８４は、圧力調整チャンバ８２から滅菌チャンバ８１へ向かう連通路を形成する第１配管８４１と、滅菌チャンバ８１から圧力調整チャンバ８２へ向かう連通路を形成する第２配管８４２とを備える。第１配管８４１には第２電磁弁Ｖ１２と第３電磁弁Ｖ１３とが配置され、これら電磁弁Ｖ１２、Ｖ１３の間には第２ポンプＰ１２（第１移送手段）が配置されている。また、第２配管８４２には第４電磁弁Ｖ１４と第５電磁弁Ｖ１５とが配置され、これら電磁弁Ｖ１４、Ｖ１５の間には第３ポンプＰ１３（第２移送手段）が配置されている。
【００２１】
第２、第３電磁弁Ｖ１２、Ｖ１３が開、第４、第５電磁弁Ｖ１４、Ｖ１５が閉とされた状態で第２ポンプＰ１２が動作されることにより、圧力調整チャンバ８２内の気体（滅菌ガス）が滅菌チャンバ８１内へ移送される。一方、第２、第３電磁弁Ｖ１２、Ｖ１３が閉、第４、第５電磁弁Ｖ１４、Ｖ１５が開とされた状態で第３ポンプＰ１３が動作されることにより、滅菌チャンバ８１内の気体が圧力調整チャンバ８２内へ移送される。
【００２２】
排気系統８５は、滅菌チャンバ８１内での被処理物Ｔの滅菌処理後に残存した滅菌ガスや反応生成物を浄化した上で排気する。排気系統８５は、滅菌チャンバ８１から引き出されている排気配管８５０と、この排気配管８５０に配置され浄化フィルタ等を備えた浄化部８５１、第６電磁弁Ｖ１６及び第４ポンプＰ１４とを含む。
【００２３】
制御部８６は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を含み、所定のプログラムに基づき第１〜第４ポンプＰ１１〜Ｐ１４の動作制御、及び第１〜第６電磁弁Ｖ１１〜Ｖ１６の開閉制御を行う。制御部８６は、先ず滅菌チャンバ８１及び圧力調整チャンバ８２内を真空引きさせる減圧制御（第３制御）を行わせ、次に圧力調整チャンバ８２に滅菌ガス供給部８３から滅菌ガスを導入し貯留させる貯留制御（第４制御）を行わせ、これに続いて、圧力調整チャンバ８２内の滅菌ガスを滅菌チャンバ８１内に導入させる導入制御を行わせる。しかる後、滅菌チャンバ８１及び圧力調整チャンバ８２の内部圧力をスィングさせるプレッシャースィング制御を行わせる。最後に、残存滅菌ガスを排気系統８５から排気させる排気制御を行わせる。
【００２４】
上記減圧制御の際、制御部８６は、第２、第３、第６電磁弁Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１６を開とし、その他の電磁弁は閉として、第４ポンプＰ１４を動作させる。これにより、滅菌チャンバ８１及び圧力調整チャンバ８２内は真空状態とされ、滅菌チャンバ８１内の被処理物Ｔが乾燥状態とされる。
【００２５】
上記貯留制御の際、制御部８６は、第１電磁弁Ｖ１１のみを開とし、その他の電磁弁は閉として、第１ポンプＰ１１を動作させる。これにより、滅菌ガス源８３１から導入配管８３０を通して、減圧状態にある圧力調整チャンバ８２内へ滅菌ガスが導入される。この導入により、圧力調整チャンバ８２内は大気圧となる。
【００２６】
上記導入制御の際、制御部８６は、第２、第３電磁弁Ｖ１２、Ｖ１３を開とし、その他の電磁弁は閉として、第２ポンプＰ１２を動作させる。このとき、滅菌チャンバ８１内は真空状態であるので、圧力調整チャンバ８２内の滅菌ガスは、両チャンバの圧力差に助けられて、一気に滅菌チャンバ８１内へ流入する。このため、被処理物Ｔに対して滅菌ガスが良好に浸透する。
【００２７】
上記プレッシャースィング制御は、上記導入制御が終わり、滅菌チャンバ８１内の圧力と圧力調整チャンバ８２内の圧力とが平衡した後に実行させる制御である。プレッシャースィング制御は、第１、第６電磁弁Ｖ１１、Ｖ１６が閉とされた状態で、第２、第３電磁弁Ｖ１２、Ｖ１３を開とし、第４、第５電磁弁Ｖ１４、Ｖ１５を閉として、第２ポンプＰ１２を動作させる第１制御と、第２、第３電磁弁Ｖ１２、Ｖ１３を閉とし、第４、第５電磁弁Ｖ１４、Ｖ１５を開として、第３ポンプＰ１３を動作させる第２制御とを含む。前記第１制御が実行されることで、滅菌チャンバ８１内が圧力調整チャンバ８２内よりも高圧となり、前記第２制御が実行されることで、滅菌チャンバ８１内が圧力調整チャンバ８２内よりも低圧となる。
【００２８】
上記排気制御の際、制御部８６は、第２、第３、第６電磁弁Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１６を開とし、その他の電磁弁は閉として、第４ポンプＰ１４を動作させる。これにより、滅菌チャンバ８１及び圧力調整チャンバ８２内に残存する滅菌ガスが浄化部８５１で浄化されつつ、外部に排気される。
【００２９】
続いて、プレッシャースィング制御の詳細について説明する。図２は、滅菌装置８０におけるプレッシャースィング動作を説明するためのタイムチャートである。時刻Ｔ００は、上記導入制御が終わり、滅菌チャンバ８１内の圧力と圧力調整チャンバ８２内の圧力とが平衡した状態である。この時刻Ｔ００では、第２〜第５電磁弁Ｖ１２〜Ｖ１５が開（Ｖ１４、Ｖ１５は閉でも良い）、第２、第３ポンプＰ２、Ｐ３がオフとされている。
【００３０】
時刻Ｔ０１は、プレッシャースィング制御が開始される時刻である。ここでは、先ず滅菌チャンバ８１を降圧し、圧力調整チャンバ８２を昇圧させる例を示しており、このため上記第２制御が実行されている。すなわち、制御部８６は、第２、第３電磁弁Ｖ１２、Ｖ１３を閉、第４、第５電磁弁Ｖ１４、Ｖ１５を開として、第３ポンプＰ１３だけをオンとしている。この状態が所定期間継続されることで、滅菌チャンバ８１内の気体（滅菌ガス）が第２配管８４２を通して圧力調整チャンバ８２に移送され、滅菌チャンバ８１内が徐々に降圧されてゆく。一方で、これに対応して圧力調整チャンバ８２が徐々に昇圧されてゆく。
【００３１】
時刻Ｔ０２で、上記の減圧と昇圧との関係を逆転させるよう、上記第１制御が実行されている。すなわち、制御部８６は、第２、第３電磁弁Ｖ１２、Ｖ１３を開、第４、第５電磁弁Ｖ１４、Ｖ１５を閉として、第２ポンプＰ１２だけをオンとしている。この状態が所定期間継続されることで、圧力調整チャンバ８２内の気体が第１配管８４１を通して滅菌チャンバ８１に移送され、滅菌チャンバ８１内が徐々に昇圧されてゆく。一方で、これに対応して圧力調整チャンバ８２が徐々に降圧されてゆく。
【００３２】
以降、時刻Ｔ０３で上記第１制御から上記第２制御に切り替えられ、時刻Ｔ０４でまた上記第２制御から上記第１制御に切り替えられるというように、一定周期で上記第１制御と第２制御とが交互に実行されるものである。これにより、滅菌チャンバ８１内は昇圧と降圧とが周期的に繰り返され、滅菌ガスの被処理物への浸透性が良好になる。なお、図２では、時刻Ｔ０１で先ず滅菌チャンバ８１を降圧させる第２制御を行う例を示したが、滅菌チャンバ８１を昇圧させる第１制御を先行させても良い。
【００３３】
図２では、上記第１制御と上記第２制御とを単純に一定周期で切り替える例を示したが、プレッシャースィング制御の態様は多様である。図３（ａ）〜（ｃ）は、プレッシャースィング動作の他の例を説明するためのタイムチャートである。図３（ａ）では、滅菌チャンバ８１内の圧力と圧力調整チャンバ８２内の圧力との圧力差が最大になった状態、及び両チャンバの圧力が平衡した状態で、チャンバ内圧力の安定化を図るため、その状態を一定期間保持する保持期間Ｔｎが設けられている例を示している。
【００３４】
一方、図３（ｂ）は、滅菌チャンバ８１の圧力変動幅をスィング周期の進行に従い変動させる態様を示している。ここでは、スィング初期では比較的小さい圧力変動幅ｍ１であったものが、スィング周期の進行に連れ、圧力変動幅がｍ２、ｍ３と大きくなってゆく例を例示している。
【００３５】
また、図３（ｃ）は、滅菌チャンバ８１の圧力変動幅を一定としながら、スィング周期を一定とせずに変動させる態様を示している。ここでは、スィング初期では比較的短いスィング周期ｆ１とし、スィングの進行に連れて長いスィング周期ｆ２に変更されている例を示している。
【００３６】
次に、以上説明した滅菌装置８０の全体動作を、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。制御部８６は、先ず上記減圧制御を実行し、滅菌チャンバ８１及び圧力調整チャンバ８２内を減圧状態とする（ステップＳ１）。次に、上記貯留制御を実行し、圧力調整チャンバ８２内へ滅菌ガスを導入させる（ステップＳ２）。そして、上記導入制御を実行し、圧力調整チャンバ８２内の滅菌ガスを滅菌チャンバ８１内へ導入させる（ステップＳ３）。
【００３７】
その後、制御部８６は、滅菌チャンバ８１及び圧力調整チャンバ８２内に設置されている図略の圧力センサの計測値から、両チャンバの圧力が平衡したか否かを確認する（ステップＳ４）。圧力が平衡していない場合（ステップＳ４でＮＯ）、そのまま待機する。一方、圧力が平衡している場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、制御部８６は、上記プレッシャースィング制御を実行する（ステップＳ５）。このプレッシャースィング制御は、例えば図２、若しくは図３（ａ）〜（ｃ）に例示した、滅菌チャンバ８１と圧力調整チャンバ８２とを連動させた両チャンバの圧力変動制御である。
【００３８】
この間、制御部８６は、所定期間のプレッシャースィング制御が完了したか否かを確認する（ステップＳ６）。例えば予め定められたプレッシャースィング制御期間が完了していないとき（ステップＳ６でＮＯ）、そのままプレッシャースィング制御を継続する。一方、プレッシャースィング制御期間が完了したときは（ステップＳ６でＹＥＳ）、制御部８６は上記排気制御を実行し、滅菌チャンバ８１及び圧力調整チャンバ８２内に残存する滅菌ガスを、浄化部８５１を通して外部に排気させる（ステップＳ７）。
【００３９】
図５は、第１実施形態の変形実施形態に係る滅菌装置９０を示すブロック図である。上記実施形態では、第１、第２配管８４１、８４２の２本の配管に、各々第１、第２ポンプＰ１１、Ｐ１２を配置する例を示したが、この滅菌装置９０では、１つのポンプのみが用いられる例を示す。
【００４０】
滅菌装置９０は、滅菌チャンバ９１、圧力調整チャンバ９２、第１配管９３、第２配管９４及び第３配管９５を含む。滅菌チャンバ９１及び圧力調整チャンバ９２は、上記の実施形態で示した滅菌チャンバ８１及び圧力調整チャンバ８２と同じチャンバである。
【００４１】
第１配管９３は、その一端が滅菌チャンバ９１の入口端９１１に、他端が圧力調整チャンバ９２の出口端９２１に接続されている。第１配管９３には、ポンプＰ２１と、このポンプＰ２１を挟んで配置された第１電磁弁Ｖ２１及び第２電磁弁Ｖ２２が取り付けられている。第２配管９４は、その一端が滅菌チャンバ９１の出口端９１２に、他端が第１電磁弁Ｖ２１とポンプＰ２１との間における第１配管９３に接続されている。第３配管９５は、その一端が圧力調整チャンバ９２の入口端９２２に、他端が第２電磁弁Ｖ２２とポンプＰ２１との間における第１配管９３に接続されている。また、第２配管９４及び第３配管９５には、それぞれ第３電磁弁Ｖ２３及び第４電磁弁Ｖ２４が取り付けられている。
【００４２】
このような配管構成において、第１〜第４電磁弁Ｖ２１〜Ｖ２４の開閉を制御することで、滅菌チャンバ９１と圧力調整チャンバ９２とを連動させたプレッシャースィング制御を実行することができる。すなわち、滅菌チャンバ９１を昇圧させるときは、第１、第２電磁弁Ｖ２１、Ｖ２２を開とし、第３、第４電磁弁Ｖ２３、Ｖ２４を閉としてポンプＰ２１を稼働させる。すると、図中に実線の矢印で示すように、圧力調整チャンバ９２の出口端９２１から、第１配管９３を経て滅菌チャンバ９１の入口端９１１に気体が送り込まれ、滅菌チャンバ９１内が昇圧される。
【００４３】
一方、滅菌チャンバ９１を降圧させるときは、第１、第２電磁弁Ｖ２１、Ｖ２２を閉とし、第３、第４電磁弁Ｖ２３、Ｖ２４を開としてポンプＰ２１を稼働させる。すると、図中に点線の矢印で示すように、滅菌チャンバ９１の出口端９１２から、第２配管９４、第１配管９３及び第３配管９５を経由して、圧力調整チャンバ９２の入口端９２２に気体が送り込まれる。これにより滅菌チャンバ９１内が降圧されるものである。
【００４４】
この変形実施形態に係る滅菌装置９０によれば、ポンプの使用数を減らすことができ、設備を簡素化できる利点がある。
【００４５】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る滅菌装置１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。
【００４６】
滅菌装置１は、メインチャンバ１１、サブチャンバ１２、吸気系統２０、循環系統３０、連係系統４０、排気系統５０及びプレッシャースィング（ＰＳ）系統８００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。また、プレッシャースィング系統８００には第１ＰＳ電磁弁Ｖａ１、第２ＰＳ電磁弁Ｖａ２、第１ＰＳポンプＰａ１及び第２ＰＳポンプＰａ２が配置されている。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、ガス流量計３２、第２ポンプＰ２、ＮＯ２変換部３３、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
図７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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
図８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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
図６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。
【００６９】
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９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と、続いてそのＮＯをＮＯ２に変換する第２変換部３３３とを備えている。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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９）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。
【００８２】
プレッシャースィング系統８００（圧力調整手段）は、メインチャンバ１１で被処理物の滅菌処理が実行される際に、メインチャンバ１１（第１チャンバ）とサブチャンバ１２（第２チャンバ）とを連動させて、両チャンバ１１、１２内の圧力を変動させるための系統である。具体的にはプレッシャースィング系統８００は、メインチャンバ１１内の圧力を昇圧させるときにサブチャンバ１２内の圧力を降圧させる一方で、メインチャンバ１１内の圧力を降圧させるときにサブチャンバ１２内の圧力を昇圧させる圧力調整を行う。
【００８３】
プレッシャースィング系統８００は、サブチャンバ１２からメインチャンバ１１へ向かう連通路を形成する第１ＰＳ配管８０１と、メインチャンバ１１からサブチャンバ１２へ向かう連通路を形成する第２ＰＳ配管８０２とを備える。第１ＰＳ配管８０１には第１ＰＳ電磁弁Ｖａ１と第２ＰＳ電磁弁Ｖａ２とが配置され、これら電磁弁Ｖａ１、Ｖａ２の間には第１ＰＳポンプＰａ１（第１移送手段）が配置されている。また、第２ＰＳ配管８０２には第３ＰＳ電磁弁Ｖａ３と第４ＰＳ電磁弁Ｖａ４とが配置され、これら電磁弁Ｖａ３、Ｖａ４の間には第２ＰＳポンプＰａ２（第２移送手段）が配置されている。
【００８４】
第１、第２ＰＳ電磁弁Ｖａ１、Ｖａ２が開、第３、第４ＰＳ電磁弁Ｖａ３、Ｖａ４が閉とされた状態で第１ＰＳポンプＰａ１が動作されることにより、サブチャンバ１２内の気体（滅菌ガス）がメインチャンバ１１内へ移送される。一方、第１、第２ＰＳ電磁弁Ｖａ１、Ｖａ２が閉、第３、第４ＰＳ電磁弁Ｖａ３、Ｖａ４が開とされた状態で第２ＰＳポンプＰａ２が動作されることにより、メインチャンバ１１内の気体がサブチャンバ１２内へ移送される。かかる動作により、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２との間でプレッシャースィングが実行される。
【００８５】
続いて、滅菌装置１の電気的な制御構成を図１０に基づいて説明する。図６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１０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、ドライヤ制御部７６及び圧力制御部７７を備えている。
【００８６】
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。
【００８７】
ポンプ制御部７２は、第１〜第４ポンプＰ１〜Ｐ４、第１ＰＳポンプＰａ１及び第２ＰＳポンプＰａ２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、第１ＰＳ電磁弁Ｖａ１、第２ＰＳ電磁弁Ｖａ２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。
【００８８】
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。
【００８９】
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６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。
【００９０】
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。
【００９１】
圧力制御部７７は、メインチャンバ１１内の圧力を昇圧させるときにサブチャンバ１２内の圧力を降圧させる一方で、メインチャンバ１１内の圧力を降圧させるときにサブチャンバ１２内の圧力を昇圧させるプレッシャースィング制御を行う。この制御のため、圧力制御部７７は、ポンプ制御部７２を介して第１、第２ＰＳポンプＰａ１、Ｐａ２を、また電磁弁制御部７３を介して第１、第２ＰＳ電磁弁Ｖａ１、Ｖａ２を制御し、一方のチャンバから他方のチャンバに気体を移送させる制御を行う。
【００９２】
図１１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１２は、第１〜第４ポンプＰ１〜Ｐ４の制御状態を示す表形式の図、図１３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１２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１３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１１の横欄の一つの「工程の内容」欄と、図１２及び図１３の最左縦欄の「工程」欄とがリンクしている。
【００９３】
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１１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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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１１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。
【００９８】
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１２及び図１３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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。この滅菌工程の際、圧力制御部７７により上述のプレッシャースィング制御が実行される。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。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。
【０１０９】
メインチャンバ１１とサブチャンバ１２との圧力が平衡する時刻Ｔ５１以降、時刻Ｔ６までの間に、圧力制御部７７によりプレッシャースィング制御が実行される。図１４は、プレッシャースィング制御が実行されるときの、プレッシャースィング系統８００における第１〜第４ＰＳ電磁弁Ｖａ１〜Ｖａ４、第１ＰＳポンプＰａ１及び第２ＰＳポンプＰａ２の制御状態を示す表形式の図である。図１４において、○印は電磁弁が「開」、ポンプが「動作」を示し、×印は「閉」、「停止」を示している。
【０１１０】
メインチャンバ１１内の圧力を昇圧させるとき（サブチャンバ１２内の圧力を降圧）、圧力制御部７７は、第１、第２ＰＳ電磁弁Ｖａ１、Ｖａ２を開、第３、第４ＰＳ電磁弁Ｖａ３、Ｖａ４を閉とし、第１ＰＳポンプＰａ１を動作させて、サブチャンバ１２内の滅菌ガスを第１ＰＳ配管８０１を通してメインチャンバ１１内へ移送させる。一方、メインチャンバ１１内の圧力を降圧させるとき（サブチャンバ１２内の圧力を昇圧）、圧力制御部７７は、第１、第２ＰＳ電磁弁Ｖａ１、Ｖａ２を閉、第３、第４ＰＳ電磁弁Ｖａ３、Ｖａ４を開とし、第２ＰＳポンプＰａ２を動作させて、メインチャンバ１１内の滅菌ガスを第２ＰＳ配管８０２を通してサブチャンバ１２内へ移送させる。
【０１１１】
プレッシャースィング制御の態様は任意であり、例えば図２、図３（ａ）〜（ｃ）のタイムチャートに従ったプレッシャースィングを行わせることができる。プレッシャースィングの実行により、滅菌工程においてメインチャンバ１１内の圧力が周期的に変動されるようになり、被処理物に対する滅菌ガスの浸透性を一層向上させることができる。なお、プレッシャースィング期間以外は、第１〜第４ＰＳ電磁弁Ｖａ１〜Ｖａ４は常に閉じた状態とされる。
【０１１２】
上記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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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９）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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
また、滅菌工程において、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２との間でプレッシャースィングを実行させ、メインチャンバ１１内の圧力を周期的に変動させるので、被処理物に対する滅菌ガスの浸透性を一層向上させることができる。
【０１２７】
以上、本発明の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）〜（６）の変形実施形態を取ることができる。
【０１２８】
（１）上記実施形態では、一方のチャンバから他方のチャンバへ気体をポンプで移送させることで、チャンバ内の昇圧又は降圧（プレッシャースィング）を行わせる例を示した。ポンプの使用に代えて、ベローズのような、自身の体積を変化させ得る圧力調整体を滅菌チャンバ８１（メインチャンバ１１）内に配置しておき、前記圧力調整体の膨張・収縮で気体を移送させるようにしても良い。
【０１２９】
（２）上記第２実施形態では、滅菌剤としてＮＯ２ガスを用いる例を示した。ＮＯ２ガス以外に各種の滅菌剤を用いることができ、例えば、二酸化塩素、二酸化硫黄、過酸化水素、二酸化炭素、硫化水素、オゾン及び酸化エチレンを含むガスを用いることができる。また、空気を原料気体としてＮＯ２ガスを生成する例を示したが、原料気体として、酸素、窒素、水素、及びアルゴン、ヘリウム、ネオン等の希ガスなどを用いることもできる。
【０１３０】
（３）上記第２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。
【０１３１】
（４）上記第２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。
【０１３２】
（５）上記実施形態では、滅菌チャンバ８１又はメインチャンバ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。
【０１３３】
（６）上記第２実施形態では、連係系統４０とは別個にプレッシャースィング系統８００の配管を設け、該プレッシャースィング系統８００に設置された電磁弁及びポンプを用いてプレッシャースィングを実行させる例を示した。プレッシャースィング系統８００を設置する代わりに、連係系統４０にポンプ及び電磁弁を増設し、プレッシャースィングを行わせるようにしても良い。
【符号の説明】
【０１３４】
１、８０、９０  滅菌装置
１１  メインチャンバ（第１チャンバ）
１２  サブチャンバ（第２チャンバ）
２０  吸気系統
３０  循環系統
４０  連係系統
５０  排気系統
６０  マイクロ波供給装置
７０  制御装置（制御手段）
８１  滅菌チャンバ（第１チャンバ）
８２  圧力調整チャンバ（第２チャンバ）
８３  滅菌ガス供給部（導入手段）
８４  圧力調整機構（圧力調整手段）
８４１  第１配管
８４２  第２配管
８５  排気系統（減圧手段）
８６  制御部（制御手段）
Ｐ１２  第２ポンプ（第１移送手段）
Ｐ１３  第３ポンプ（第２移送手段）
【図１】
2010201055.tif 000003
【図２】
2010201055.tif 000004
【図３】
2010201055.tif 000005
【図４】
2010201055.tif 000006
【図５】
2010201055.tif 000007
【図６】
2010201055.tif 000008
【図７】
2010201055.tif 000009
【図８】
2010201055.tif 000010
【図９】
2010201055.tif 000011
【図１０】
2010201055.tif 000012
【図１１】
2010201055.tif 000013
【図１２】
2010201055.tif 000014
【図１３】
2010201055.tif 000015
【図１４】
2010201055.tif 000016