(57)【要約】【課題】回収したエチレンオキシドを再生使用することのできる、新規のエチレンオキシドガス滅菌システムを提供する。【解決手段】エチレンオキシドを含んだ滅菌ガスが導入されるガス滅菌装置としての滅菌釜２と、滅菌釜２から使用済みの滅菌ガスを回収してエチレンオキシドを回収するガス回収保管装置３と、ガス回収保管装置３により回収されたエチレンオキシドを前記滅菌釜２に導入するための配管４とを備えた。滅菌釜２とガス回収保管装置３と配管４とを、同一のハウジング５内に収容した。【選択図】図１
2010179061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレンオキシドを含んだ滅菌ガスにより滅菌を行うガス滅菌装置と、このガス滅菌装置から滅菌ガスを回収して保管するガス回収保管装置と、このガス回収保管装置に保管された滅菌ガスを前記ガス滅菌装置へ送る配管とを備え、滅菌ガスを再利用可能に回収することを特徴とするエチレンオキシドガス滅菌システム。
【請求項２】
前記ガス滅菌装置と前記ガス回収保管装置とを、同一のハウジング内に収容したことを特徴とする請求項１記載のエチレンオキシドガス滅菌システム。
【請求項３】
前記ガス回収保管装置は、回収圧縮機又は冷却トラップを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のエチレンオキシドガス滅菌システム。
【請求項４】
前記ガス回収保管装置は、前記回収圧縮機へ滅菌ガスを予備加圧して送る予備加圧機を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のエチレンオキシドガス滅菌システム。
【請求項５】
前記ガス滅菌装置内の炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定機を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のエチレンオキシドガス滅菌システム。
【請求項６】
排ガスを回収するための排気構造を備え、この排気構造には、排ガス回収タンクを備えるとともに、流体力学的に排ガスと水を分離し、排ガスと空気の比重差を利用して滅菌ガス排気を排ガス回収タンク下部に誘導し、排ガス中の空気を層流構造となる煙突より排気することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のエチレンオキシドガス滅菌システム。
【請求項７】
前記ガス滅菌装置に酸素を含まないガスを供給するための供給管を備え、前記ガス滅菌システムより排出される排ガスの酸素濃度を爆発限界以下に調整可能に構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のエチレンオキシドガス滅菌システム。
【請求項８】
触媒燃焼方式による可燃ガス濃度計と、エチレンオキシドガス濃度を爆発限界以下に希釈するための調整回路とを備え、空気希釈により触媒燃焼方式によるエチレンオキシドガス濃度を測定可能に構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のエチレンオキシドガス滅菌システム。
【請求項９】
エチレンオキシドの爆発限界以下にガス回収作業パラメータを制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のエチレンオキシドガス滅菌システム。
【請求項１０】
回収保管装置を冷却することにより、回収エチレンオキシドの収量を向上させることを特徴とする請求項３記載のエチレンオキシドガス滅菌システム。
【請求項１１】
エチレンオキシドを冷却回収し、滅菌釜の圧力、温度を測定することにより、滅菌に使用したエチレンオキシドガスの量を計算することを特徴とする請求項１０記載のエチレンオキシドガス滅菌システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレンオキシドガス滅菌システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エチレンオキシド（ＥＯ）は、工業原料として広く使用されているが、爆発限界が３％〜１００％と広く、気化爆弾の爆薬として用いられるほど爆発しやすいガスである。一方、エチレンオキシドは、強い殺菌力を有するため、医療器具等の滅菌や殺菌に広く用いられているほか、バナナの燻製や衣服の燻製などにも広く利用されている。
【０００３】
わが国では、エチレンオキシドガスを爆発しにくくするため、エチレンオキシドガスに、酸素を含まない不活性ガスを混ぜることが推奨されている。通常、エチレンオキシド（分子量４５）と分子量が近い液化炭酸（分子量４４）と混合し高圧ボンベに封入して供給されている。このボンベの圧力は液化炭酸ガスの室温における蒸気圧を示しており、エチレンオキシド濃度が１０％、２０％、３０％のものが市販されている。この混合ガスは、空気と混合して引火すると爆発、或いは燃焼する。このため、滅菌や薫蒸作業では、まず、滅菌釜などを真空に引いて酸素濃度を爆発限界以下にしてから、ガスを導入するのが基本であるが、爆発の危険への配慮が不十分な滅菌施設が多い。
【０００４】
エチレンオキシドは、化学兵器の禁止及び特定物質の規制等に関する法律の第二種指定物質・毒性物質に指定されており、本来、高度の作業環境濃度規制と排出規制が行われるべきガスである。また、温暖化対策上も環境への排出をできるだけ抑制すべきガスである。作業環境濃度規制としては、厚生労働省の定める１ｐｐｍ以下の規制がある。排出規制としては東京都の定める排ガス排出口での５０ｐｐｍの規制が代表的な数値である。しかし現状では、エチレンオキシドガスは急性毒性がほとんどないこと、また、回収装置は市販されておらず、排ガス処理装置はあまり普及しておらず、事実上野放し状態である。わが国で滅菌に消費される年約３００トンのエチレンオキシドガスは、ほぼ全量が大気中に放出されている。滅菌作業で使用されたエチレンオキシドを回収再生使用することは、現在のところ全く行われていない。
【０００５】
排ガス処理に関しては、最近は触媒燃焼方式を中心として、滅菌作業後の排ガスを無害化することが行われ始めているが、本発明のように滅菌ガスの回収をせず、濃い濃度のガスのまま処理するために、高価で大掛かりな装置になっている。もちろん炭酸ガスの総排出量を減少しようという現在の社会的要請からははずれた技術であり、本発明のようにまずエチレンオキシドガスをできるだけ回収した上で排ガス処理を行うべきである
従来の滅菌機では水封真空ポンプによる真空引きが一般的である。これは油回転ポンプによる真空引きよりも、小型のモーターで、高速排気できる利点があるためである。しかし水封真空ポンプは大量の水で排ガスを引き出すため、触媒燃焼方式には適しておらず、一旦水と排ガスを分離するか、水封真空ポンプによる滅菌機全部をスクラップにして油回転ポンプの滅菌機にとりかえるかしなければならない。本発明では、従来の水封真空ポンプを使う滅菌機よりの排ガスを水より分離し、排ガスが空気より重いことを利用して主に空気だけを煙突より排出し、排ガス中のエチレンオキシドガスを回収タンク内にためて、加水分解や熱分解などにより無害化するシステムを提唱している。排ガスの無害化や基準達成のためには、エチレンオキシドガスを回収するほど、後の排ガス処理施設は安価で簡便なものでよい。
【０００６】
エチレンオキシドガスの回収を行うためには、エチレンオキシドガス濃度を測定することが必須であり、滅菌バリデーションにおいても本来は滅菌作業毎にエチレンオキシドガス濃度を測定すべきである。しかしながら、従来はエチレンオキシドガス濃度を測定する実用的な方法としては、ガスクロマトグラフィーによるほかはなく、この装置は高価で、メンテナンスが難しいなど、滅菌現場で使用できるものではない。本発明はこの問題についても、解決方法を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２６３０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、滅菌に使用されたエチレンオキシドを、酸素濃度を爆発限界以上にすることなく安全に回収または再利用することができるとともに、排ガス中のエチレンオキシドの濃度を回収操作により大幅に低下させることにより、排ガス処理を簡便化することを特長とするエチレンオキシドガス滅菌システム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】
【０００９】
本発明のエチレンオキシドガス滅菌システムは、エチレンオキシドを含んだ滅菌ガスにより滅菌を行うガス滅菌装置と、このガス滅菌装置から滅菌ガスを回収して保管するガス回収保管装置と、このガス回収保管装置に保管された滅菌ガスを前記ガス滅菌装置へ送る配管とを備え、滅菌ガスを再利用可能に回収することを特徴とする。
【００１０】
また、前記ガス滅菌装置と前記ガス回収保管装置とを、同一のハウジング内に収容したことを特徴とする。
【００１１】
また、前記ガス回収保管装置は、回収圧縮機又は冷却トラップを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記ガス回収保管装置は、前記回収圧縮機へ滅菌ガスを予備加圧して送る予備加圧機を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、前記ガス滅菌装置内の炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定機を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、排ガスを回収するための排気構造を備え、この排気構造は、ガス回収タンクを備えるとともに、流体力学的に排ガスと水を分離し、排ガスと空気の比重差を利用して滅菌ガス排気を排ガス回収タンク下部に誘導し、排ガス中の空気を層流構造となる煙突より排気することを特徴とする。
【００１５】
また、前記ガス滅菌装置に酸素を含まないガスを供給するための供給管を備え、前記ガス滅菌装置の酸素濃度を爆発限界以下に調整可能に構成されたことを特徴とする。
【００１６】
また、前記ガス滅菌装置は、触媒燃焼方式による可燃ガス濃度計と、エチレンオキシドガス濃度を爆発限界以下に希釈するための調整回路とを備え、空気希釈により触媒燃焼方式によるエチレンオキシドガス濃度を測定可能に構成されたことを特徴とする
また、エチレンオキシドの爆発限界以下にガス回収作業パラメータを制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、回収保管装置を冷却することにより、回収エチレンオキシドの収量を向上させることを特徴とする
さらにエチレンオキシドを冷却回収し、滅菌釜の圧力、温度を測定することにより、滅菌に使用したエチレンオキシドガスの量を計算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のエチレンオキシドガス滅菌システムによれば、滅菌ガスを再利用可能に構成されたことにより、エチレンオキシドを回収して再利用することができる。
【００１９】
また、前記ガス滅菌装置と前記ガス回収保管装置とを、同一のハウジング内に収容したことにより、システム全体の利便性、操作性、省スペース性などを実現することができる。
【００２０】
また、前記ガス回収保管装置は、回収圧縮機又は冷却トラップを備えたことにより、エチレンオキシドを液化分離して回収することができる。
【００２１】
また、前記ガス回収保管装置は、前記回収圧縮機へ滅菌ガスを予備加圧して送る予備加圧機を備えたことにより、エチレンオキシドの回収効率を高めることができる。
【００２２】
また、前記ガス滅菌装置内の炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定機を備えたことにより、炭酸ガス濃度からエチレンオキシド濃度を推定することができる。
【００２３】
また、排ガスを回収するための排気構造を備え、この排気構造は、ガス回収タンクを備えるとともに、流体力学的に排ガスと水を分離し、排ガスと空気の比重差を利用して滅菌ガス排気を排ガス回収タンク下部に誘導し、排ガス中の空気を層流構造となる煙突より排気することができる。
【００２４】
また、前記ガス滅菌装置の酸素濃度を爆発限界以下に調整可能に構成されたことにより、安全性を高めることができる。
【００２５】
また、エチレンオキシドガス濃度を測定可能に構成されたことにより、エチレンオキシドガス濃度を容易に管理することができる。
【００２６】
また、エチレンオキシドの爆発限界以下にガス回収作業パラメータを制御する制御手段を備えたことにより、安全性を高めることができる。
【００２７】
また、回収保管装置を冷却することにより、回収エチレンオキシドの収量を向上させることができる。
【００２８】
さらに、エチレンオキシドを冷却回収し、滅菌釜の圧力、温度を測定することにより、滅菌に使用したエチレンオキシドガスの量を計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のエチレンオキシドガス滅菌システムの一実施例を示す構成図である。
【図２】同上予備加圧機を回収圧縮機に接続した状態を示す本体の構成図である。
【図３】同上予備加圧機をガス回収ボンベに接続した状態を示す本体の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明のエチレンオキシドガス滅菌システムの一実施例について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００３１】
図１〜図３を参照しながら、本実施例のエチレンオキシドガス滅菌システムについて説明する。
【００３２】
１はエチレンオキシドガス滅菌システムの本体であり、滅菌釜２の容量は約３００リットルである。滅菌温度は６０度C、滅菌気圧は１絶対気圧であるので、この釜は１１．１モルの分子を含有するものであり、使用する滅菌ガスは炭酸７０％、エチレンオキシドガス３０％であるので、一回に釜で消費するエチレンオキシドの重量は１５０グラムであり、全量液化した時のエチレンオキシドの容量は１６８ｍｌである。
【００３３】
滅菌釜２とガス回収保管装置３と配管４は、同一のハウジング５内に収容されており、本体１は一体型となっている。配管には操作のモニター類や圧力計、流量計、弁、ポート類が含まれている。
【００３４】
ガス回収保管装置３は、エチレンオキシドを液化して回収する回収圧縮機31を備えており、エチレンオキシドの回収作業は滅菌釜２の滅菌ガスの排出工程およびそれにつづくエアレーション工程の一部として行われる。この回収圧縮機31は、大気圧のガスを１０〜３０気圧に加圧する能力を有する一般的なコンプレッサである。今回の実施例では、室温は−２０度から５０度と予測されるので、回収作業により炭酸ガスは液化されない。コンプレッサは通常それ自身のバッファ用圧タンクと水抜き回路を備えているので、滅菌ガスを圧縮し液化保管するのに好都合である。また、ガス回収保管装置３は、回収した圧縮ガスを貯蔵するガス回収ボンベ32を備えており、圧縮ガスを安全に収容することができるようになっている。ガス回収ボンベ32と滅菌釜２との間に配管４が設けられている。
【００３５】
従来の滅菌機には滅菌釜２より滅菌ガスを排気するのに油回転ポンプ式真空ポンプなどの排気ポンプを用いるものがある。これらの油回転ポンプ式真空ポンプは実質的には本実施例の圧縮機と変わらないものであるが、エチレンオキシドを液化して回収することは行われておらず、また回収のための回路や回収ボンベなどはない。
【００３６】
また回収圧縮機31の代わりに冷却トラップを設けて、常圧でエチレンオキシドを冷却することによって液化させて回収するように構成してもよいが実用性に劣るので今回は実施していない。
【００３７】
しかし請求項１０に述べた回収ガスの冷却は本発明の重要な要素であり、今回は−５０度まで冷却できる市販のデープフリーザを用い、回収ボンベを低温まで冷却できるようにしてある。冷却だけでエチレンオキシドガスを回収することは、可能ではあるけれども、回収時間が長くかかり、また、ガスを熱交換機に循環させるためのポンプがいずれにしろ必要であるから、本実施例のように、圧縮機により、送りこみも液化も行うのが合理的である。
【００３８】
また、ガス回収保管装置３は、回収圧縮機31へ滅菌ガスを予備加圧して送る予備加圧機33を備えている。一般的に圧縮機は大気圧付近で動作するように作られており、真空に近づくほど排気性能が低下する。本実施例では０．４絶対気圧に達するまでは３０分であるが、０．２絶対気圧に達するにはさらに３０分を要し、０．１絶対気圧に達するにはさらに２時間を要する。これは真空ポンプ一般の問題であるので、回収時間を短縮するために、本実施例では、いろいろな工夫を施してみた。
【００３９】
その中でこの予備加圧機33を備えたことにより、回収圧縮機31の入力側の圧を高めるので、回収時間の延長が防止できた。
【００４０】
また、予備加圧機33は、ガス回収ボンベ32に接続可能に構成されており、ガス回収ボンベ32中のエチレンオキシドをさらに濃縮することが可能となっている。ガス回収ボンベ32から予備圧縮機33へエチレンオキシドを移し、さらに滅菌釜２側から水封真空ポンプなどを用いて真空引きすることにより、エチレンオキシドに含まれている炭酸ガスを蒸発させて除去し、その後、ガス回収ボンベ32へエチレンオキシドを回収することにより、ガス回収ボンベ32中のエチレンオキシドをさらに濃縮することが可能となっている。
【００４１】
図２に予備加圧機33を回収圧縮機31へ接続した状態、図３に予備加圧機33をガス回収ボンベ32へ接続した状態を示す。ここで、34は、予備加圧機33を動作させるための前後駆動機構である。また、予備加圧機33には、滅菌釜２へ通じる配管の開閉を切替えるための電磁弁35と、回収圧縮機31とガス回収ボンベ32へ通じる配管の開閉を切替えるための電磁弁36とが設けられている。また、電磁弁36によって、予備加圧機33と回収圧縮機31を繋ぐ経路と、予備加圧機33とガス回収ボンベ32を繋ぐ経路のいずれかを任意に選択することができるようになっている。
【００４２】
滅菌釜２は、滅菌釜２の内部の炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定機としての炭酸ガスモニタ６を備えている。そして、滅菌釜２に供給する炭酸ガスとエチレンオキシドの濃度比と、炭酸ガスモニタ６により得られた炭酸ガス濃度とから、エチレンオキシド濃度を推定することができるように構成されている。炭酸ガスモニタ６としては、赤外式の炭酸ガスモニタなどを使用することができる。
【００４３】
７は排ガスを回収するための排気構造としての排ガス処理装置であり、ガス保管目的を兼ねる水ガス分離タンク71、エチレンオキシドを分解するための酸触媒を備えたガス曝気塔72、そして、煙突73から構成されている。滅菌機は通常水封真空ポンプを使用しているので、廃棄される排ガスは水と混ざった状態で排気される。このままでは排ガスの無害化処理はできないので、水とガスをまず分離せねばならない。ガス滅菌機31から排出された水と混ざった排ガスは、容量３立方メートルの水ガス分離タンク71に送られる。この水ガス分離タンク71の出口はサイホン構造を有しており、入口は出力口より５ｃｍほど低い位置にある。また、入口は出口から６０ｃｍほど離れた位置にあり、タンクに入った水とガスは水の流速がなくなるので、タンク空間に上昇し、水と分離される。このあと、水は出口に動くが一旦水から分離したガスは出口には引き込まれない配置になっている。水ガス分離タンク71の上部は、煙突73から大気に開放されており、排ガス処理装置７にかかる圧は軽微となっている。ここで、タンク内は流速がないので、重い炭酸ガスとエチレンオキシドガスはタンクの下部にたまり、軽い空気が煙突を経由して押し出される。滅菌工程のエアレーションにおいては、最初の滅菌ガス排気のあとは、空気を釜にいれて、釜内に残ったエチレンオキシドガス濃度をさげていく。本実施例の場合で、この操作は計算上最低４回必要であり、合計１．２立方の空気がタンクに送り込まれる。これらの、空気はエチレンオキシドガスと水ガス分離タンク71の中で強力な攪拌作用により混合されるので、再度沈殿により、エチレンオキシドガスをタンク内に閉じこめる必要がある。このために、長さ１６メートル、高さ６メートル、直径５ｃｍの煙突をタンクに接続してある。煙突はタンクに対して、その断面積が極端に小さいので、煙突内を排ガスは層流状態で移動する。この間に、比重の重いエチレンオキシドガスがタンク内に落ちていくものである。
【００４４】
なお、エチレンオキシドガスの無害化の例として酸触媒を備えたガス曝気塔72を設けてある。暴露塔へはタンク71下部より、少量ずつガスを吸引し、暴露塔で微細なバブルとして、酸触媒を含む水コラムの中を通貨させ、タンク上部にもどして、エチレンオキシドの加水分解を行う。このような化学反応は反応速度が速いものではないし、１００％反応が進むものでもない。数日間のバブリングを行って、初めてエチレンオキシドガスを排出基準以下に減らせるのである。
【００４５】
また、図示しないが、滅菌釜２に炭酸ガスなど、酸素を含まないガスを供給するための供給管と、滅菌釜２内を吸引排気するための水封真空ポンプとが設けられており、圧縮機だけでエチレンオキシドガスを回収すると、エチレンオキシドガス濃度を迅速に下げることが難しいので、炭酸ガスで薄めて排気することにより、回収率を無理に上げることなく滅菌釜２から排出するエチレンオキシドのガス濃度を爆発限界以下に調整して排出することが可能になっている。回収圧縮機31で圧縮するのみで滅菌釜２のエチレンオキシドのガス濃度を爆発限界以下に下げようとすると、極めて大型で高性能の回収圧縮機31が必要となるが、本実施例の構成によれば、一般的な回収圧縮機31を用いてエチレンオキシドのガス濃度を爆発限界以下に調整することができるようになっている。
【００４６】
また、図示しないが、滅菌釜２は、触媒燃焼方式による可燃ガス濃度計と、エチレンオキシドガス濃度を爆発限界以下に希釈するために酸素を含まないガスの供給を調整する調整回路とを備えている。そして、可燃ガス濃度計により、エチレンオキシドガス濃度を測定可能に構成されている。なお、エチレンオキシドが加水分解して生成するエチレングリコールの影響により、赤外線吸収方式による炭酸ガス濃度計が使えなくなる虞があるが、可燃ガス濃度計を用いることにより、エチレングリコールの影響を受けることなく、エチレンオキシドのガス濃度を測定できるようになっている。
【００４７】
さらに、図示しないが、本実施例のエチレンオキシドガス滅菌システムは、滅菌釜２のエチレンオキシドのガス濃度が爆発限界以下になるように種々のガス回収作業パラメータを制御する制御手段を備えている。
【００４８】
以上の構成において、滅菌釜２から使用済みのエチレンオキシドを含んだ滅菌ガスは、ガス回収保管装置３を構成する回収圧縮機31により吸引されることで回収され、同時に圧縮されることでエチレンオキシドが液化して回収される。また、滅菌釜３内の圧力が低下した場合は、滅菌ガスは、予備加圧機33により予備加圧されてから回収圧縮機31へ送られる。したがって、滅菌釜３内の圧力が低下した場合においても回収圧縮機31の性能が低下することなく、効率よくエチレンオキシドが回収される。滅菌釜２内のエチレンオキシド濃度は、滅菌釜２に供給される炭酸ガスとエチレンオキシドの濃度比と、炭酸ガスモニタ６により得られた炭酸ガス濃度とから推定され、モニターされる。
【００４９】
つぎに、回収圧縮機31内で液化されたエチレンオキシドは、回収圧縮機31の水抜き回路を経由してガス回収ボンベ32へ送られて貯蔵される。ガス回収ボンベ32に貯蔵されたエチレンオキシドは、次回の滅菌作業の時、配管４を経由して滅菌釜２に導入され再使用できる。
【００５０】
また、電磁弁36を切替えて予備加圧機33をガス回収ボンベ32に接続し、滅菌釜２側から予備圧縮機33内の圧力を操作することにより、ガス回収ボンベ32から予備圧縮機33へエチレンオキシドを移すことができる。ここで、滅菌釜２側から水封真空ポンプなどを用いて真空引きすることにより、エチレンオキシドに含まれる炭酸ガスを除去することができる。その後、エチレンオキシドは再びガス回収ボンベ32に回収することができる。
【００５１】
回収圧縮機31から排出された排ガスは、ガス分離タンク71に送られる。ガス分離タンク71により、水が分離された後、比重差を利用して滅菌ガスを含む排ガスと空気が分離され、排ガスはガス分離タンク71内に保持される。そして、排ガスはガス曝気塔72で無害化される。なお、従来のこの種のタンクは密封されており、排ガス処理装置にはある程度の圧がかかるため、構造が複雑とならざるを得ず、排ガス処理装置の操作も複雑となるが、本実施例では排ガス処理装置７にかかる圧は軽微であるので、そのようなことはない。
【００５２】
ここで、最初にガス分離タンク71には空気が入っており、ここに回収処理された爆発限界濃度３％以下のエチレンオキシドガスと炭酸ガスが入ってくる。このガスは乱流状態で入るので、ガス分離タンク71内で空気と混ざることとなる。ガス分離タンク71の上部にはガス曝気塔72を経由して煙突73が接続しており、一部の気体は煙突73を昇っていく。煙突73を例えば長さ２０ｍ、直径５ｃｍ程度の細い管で構成すれば、煙突73の中を動く気体は層流となり、この煙突73の中を動く間に、重いエチレンオキシドガスは下に沈み、軽い空気が上昇する。したがって、エチレンオキシドガスをガス分離タンク71内に閉じ込めることができる。また、ガス曝気塔72では、エチレンオキシドガスを酸触媒中に曝露することにより、エチレンオキシドガスをエチレングリコールに変換して無害化する。また、煙突73を上昇するエチレンオキシドのガス濃度は爆発限界以下であるので、途中に赤熱したニクロム線をおき、ここでエチレンオキシドを熱分解することで、確実にエチレンオキシドを無害化できる。また、アセチレンバーナーなどの熱を利用してエチレンオキシドを熱分解してもよい。
【００５３】
以下、より具体的に、本実施異例のエチレンオキシドガス滅菌システムを用いた滅菌工程及び滅菌ガスの回収工程について説明する。
【００５４】
滅菌工程において使用する滅菌ガスは、エチレンオキシド３０％、炭酸ガス７０％である。このガスは４０気圧の高圧により液化されており、３００リットルの滅菌釜２に１絶対気圧（以下、特に断らない限り、絶対気圧にて気圧を表示する）に送り込まれる。ガス充填前処理として、滅菌釜２内の酸素濃度を爆発限界以下とするため、水封真空ポンプによって真空引きを行い、０．０５気圧まで減圧する。このときの残留酸素濃度は、滅菌ガスを充填して１気圧にしたときは、１％と計算され爆発限界以下である。
【００５５】
その後、滅菌物の湿化工程として、約７０グラムの水を滅菌釜２内に注入すると、６０℃において約１０分で蒸発し、滅菌釜２内の湿度は６０％となる。その後、滅菌釜２に滅菌ガスを充填して、温度６０℃、湿度６０％にて４時間滅菌を行う。滅菌の確認はパラメータ管理、バリデーションとＢＩ２本により行う。
【００５６】
ここまでは、通常の滅菌と異なるところはない。ただし、つぎの回収工程を行うためには、滅菌釜２内のエチレンオキシドのガス濃度が爆発限界以下になっていることが必須である。可燃ガスを加圧するのは、ヂーゼルエンジンを動かすようなものであるので、ガスは必ず、爆発限界以下にしなければならない。
【００５７】
滅菌ガスの回収には、ガスを加圧する方法と、ガスを冷却する方法の２つが利用できるが、以下加圧する方法を中心に説明する。
【００５８】
回収圧縮器31としては、ロータリーコンプレッサが一般的であり、その中でも１０気圧まで圧縮する１馬力コンプレッサを本実施例では使用している。このようなコンプレッサは安価に入手できるという利点がある。
【００５９】
ここで、炭酸ガス（ＣＯ２）とエチレンオキシド（ＥＯ）の物性を表１、液化蒸気圧を表２に示す。
【００６０】
【表１】
2010179061.tif 000003
【００６１】
【表２】
2010179061.tif 000004
【００６２】
エチレンオキシドのガス回収時の室温を２０℃とする。滅菌釜２は１気圧３００リットルであるので、滅菌ガスを回収圧縮機31で１０気圧に圧縮すれば、ガス体積は３０リットルとなる。しかし、エチレンオキシドガスの分圧は２０℃で１．４４気圧であるから、１．５６気圧分のエチレンオキシドガスは、液体となり、残り８．５６気圧は回収圧縮機31により圧縮された炭酸ガスである。液化エチレンオキシドは、ガス回収ボンベ32の底部に溜まる。ここで、ボンベ内の気体のエチレンオキシドのガス濃度は３０％から１４．４％に低下している。
【００６３】
回収圧縮機31又はガス回収ボンベ32を冷却すれば、液化して回収されるエチレンオキシドの量は多くなる。蒸気圧を参照すると、アイスバスを使って５℃に冷却すれば８％、アイスバスと氷を使って−５℃に冷却すれば５％、ドライアイスバスを使えばほぼ全量のエチレンオキシドを回収できる。本実施例では−５０℃程度まで冷却できる小型のデープフリーザで回収ボンベを冷却し、エチレンオキシドガスのボンベ中の濃度を２％まで下げることも試みている。
【００６４】
ここまで温度を下げると、一旦ガスボンベに回収した炭酸ガスを再度滅菌タンクに戻す運転が有効となる。圧縮機出力側は弁をしぼり、ポンプが引き出したのと同じ程度の圧縮ガスを滅菌機に戻すのである。この方法では釜の圧力は１絶対気圧から低下して、ボンベの温度が−５０℃とすると、０．７８絶対気圧で飽和する。これにより、ボンベの冷却されているガス温度と圧力計により、実際の使用したエチレンオキシドガスの濃度を検証することができ、滅菌バリデーションの最大の問題であった、エチレンオキシドガス濃度の確認の簡便な確認方法が実現できた。
【００６５】
圧縮圧を高めることにより、エチレンオキシドガスの回収率を簡単に高めることができる。室温２０℃において、入手が容易な４０気圧のコンプレッサで加圧をすれば、エチレンオキシドガスの濃度は３．６％となり、爆発下限近くの濃度まで回収することができる。ただ、高圧のコンプレッサは製造操作上危険が増大するので、今回は使用していない。
【００６６】
このようにして、圧操作と弁の開閉により、滅菌釜２のエチレンオキシドのガス濃度を低下させ、エチレンオキシドの爆発限界以下にガス回収作業パラメータを制御することが安全上非常に重要である。ここにいうガス回収作業パラメータを制御する例としては、滅菌釜２から排出したガスの量に相当する、炭酸ガスなどの酸素を含まない不活性ガスを滅菌釜２に送入していくことにより、滅菌釜２内のエチレンオキシドガスを押し出す方法がある。ガス滅菌作業においては、この作業をエアレーションと呼び、通常は真空ポンプでガスを排気して、空気を入れるのを繰り返し、滅菌釜２内のエチレンオキシドガス濃度を下げていく。本実施例では、エチレンオキシドガスを回収しながらエアレーションを行うことが可能である。
【００６７】
回収した滅菌ガスは、ガス回収ボンベ32から配管４を経由して滅菌釜２に戻して次の滅菌工程の時再利用することが可能である。ここで、滅菌ガスの回収率が９５％の場合は、新たに５％の滅菌ガスを補充すれば、前回と同じ滅菌条件とすることができる。
【００６８】
以上のように、本実施例のエチレンオキシドガス滅菌システムは、エチレンオキシドを含んだ滅菌ガスにより滅菌を行うガス滅菌装置としての滅菌釜２と、この滅菌釜２から滅菌ガスを回収して保管するガス回収保管装置３と、このガス回収保管装置３に保管された滅菌ガスを前記滅菌釜２へ送る配管４とを備え、滅菌ガスを再利用可能に構成されたものであり、エチレンオキシドを回収して再利用することができる。
【００６９】
また、前記滅菌釜２と前記ガス回収保管装置３とを、同一のハウジング５内に収容したことにより、システム全体の利便性、操作性、省スペース性などを実現することができる。
【００７０】
また、前記ガス回収保管装置３は、回収圧縮機31又は冷却トラップを備えたことにより、エチレンオキシドを液化分離して回収することができる。
【００７１】
また、前記ガス回収保管装置３は、前記回収圧縮機31へ滅菌ガスを予備加圧して送る予備加圧機33を備えたことにより、エチレンオキシドの回収効率を高めることができる。
【００７２】
また、前記滅菌釜２内の炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定機としての炭酸ガスモニタ６を備えたことにより、炭酸ガス濃度からエチレンオキシド濃度を推定することができる。
【００７３】
また、排ガスを回収するための排気構造を備え、この排気構造には、排ガス回収タンクを備えるとともに、流体力学的に排ガスと水を分離し、排ガスと空気の比重差を利用して滅菌ガス排気を排ガス回収タンク下部に誘導し、排ガス中の空気を層流構造となる煙突より排気することができる。
【００７４】
また、前記滅菌釜２に酸素を含まないガスを供給するための供給管を備え、前記滅菌釜２の酸素濃度を爆発限界以下に調整可能に構成されたことにより、安全性を高めることができる。
【００７５】
また、前記滅菌釜２は、触媒燃焼方式による可燃ガス濃度計と、エチレンオキシドガス濃度を爆発限界以下に希釈するための調整回路とを備え、エチレンオキシドガス濃度を測定可能に構成されたことにより、エチレンオキシドガス濃度を容易に管理することができる。
【００７６】
また、エチレンオキシドの爆発限界以下にガス回収作業パラメータを制御する制御手段を備えたことにより、安全性を高めることができる。
【００７７】
また、回収保管装置を冷却することにより、回収エチレンオキシドの収量を向上させることができる
また、エチレンオキシドを冷却回収し、滅菌釜の圧力、温度を測定することにより、滅菌に使用したエチレンオキシドガスの量を計算することができる
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００７８】
２  滅菌釜（ガス滅菌装置）
３  ガス回収保管装置
４  配管
５  ハウジング
６  炭酸ガスモニタ（炭酸ガス濃度測定機）
７  排ガス処理装置（排気構造）
31  回収圧縮機
33  予備加圧機
71  ガス分離タンク（ガス回収タンク）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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