(57)【要約】【課題】線状電極の長手方向の全体にわたって均一にプラズマ放電を発生させることができる滅菌装置を提供する。【解決手段】滅菌対象物を収納する、両端が閉塞された筒状の収納容器と、この収納容器の内周面に沿って設けられた接地電極と、前記収納容器内において前記接地電極に離間して対向するよう配置された線状電極と、この線状電極に、３〜５００ＭＨｚの高周波電流を供給する高周波電源とを備えてなる滅菌装置において、前記収納容器内において、前記線状電極が電気的に閉ループを構成することを特徴とする。【選択図】図１
2014008178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
滅菌対象物を収納する、両端が閉塞された筒状の収納容器と、この収納容器の内周面に沿って設けられた接地電極と、前記収納容器内において前記接地電極に離間して対向するよう配置された線状電極と、この線状電極に、３〜５００ＭＨｚの高周波電流を供給する高周波電源とを備えてなる滅菌装置において、
前記収納容器内において、前記線状電極が電気的に閉ループを構成することを特徴とする滅菌装置。
【請求項２】
前記線状電極の複数を有し、これらの複数の線状電極は、それぞれ前記収納容器の周方向に沿って伸び、かつ互いに前記収納容器の筒軸方向に離間して配置されてい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】
前記収納容器は金属よりなり、当該収納容器の内周面によって接地電極が構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２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、プラズマを利用して滅菌対象物を滅菌処理する滅菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、滅菌対象物を滅菌処理する方法としては、消毒薬などの薬剤を用いた滅菌法、火炎滅菌法，乾熱滅菌法，オートクレーブ等による高圧蒸気滅菌法，煮沸滅菌法などの加熱滅菌法、γ線，紫外線，高エネルギーの電子線等の放射線を照射する放射線照射滅菌法、エチレンオキサイドガスや過酸化水素などの滅菌ガスを作用させるガス滅菌法，ろ過フィルターを用いるろ過滅菌法などが知られており、滅菌対象物の材質および形態や、滅菌対象物に要求される滅菌処理の程度などに応じて、それぞれ適した滅菌法が利用されている。
【０００３】
而して、例えば医療分野における滅菌法として、近年、プラズマを利用して滅菌対象物を滅菌処理するプラズマ滅菌法が検討されている。このプラズマ滅菌法は、有害物質が残留することがなくて安全性が高いこと、低温で滅菌処理を行うことが可能であること、ドライプロセスによる滅菌処理であること、比較的短時間で滅菌処理を行うことが可能であることなどの利点を有する。
そして、このようなプラズマ滅菌法による滅菌装置としては、滅菌対象物が収納される滅菌処理空間を形成する円筒状の収納容器と、この収納容器内において滅菌処理空間を取り囲むよう配置された、プラズマ放電用の線状電極と、収納容器内にプラズマ用ガスを供給するガス供給手段と、線状電極に高周波電流を供給する高周波供給手段とを備えてなるものが提案されている（例えば特許文献１および特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６３９６２号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／１２５２５２号
【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、上記の滅菌装置においては、線状電極に高周波電流を供給したときに、当該線状電極の端部に電界が集中して生じるため、線状電極の長手方向の全体にわたって均一にプラズマ放電を発生させることが困難であり、その結果、滅菌対象物の滅菌処理においてムラが生じる、という問題があることが判明した。
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、線状電極の長手方向の全体にわたって均一にプラズマ放電を発生させることができる滅菌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の滅菌装置は、滅菌対象物を収納する、両端が閉塞された筒状の収納容器と、この収納容器の内周面に沿って設けられた接地電極と、前記収納容器内において前記接地電極に離間して対向するよう配置された線状電極と、この線状電極に、３〜５００ＭＨｚの高周波電流を供給する高周波電源とを備えてなる滅菌装置において、
前記収納容器内において、前記線状電極が電気的に閉ループを構成することを特徴とする。
【０００８】
本発明の滅菌装置においては、前記線状電極の複数を有し、これらの複数の線状電極は、それぞれ前記収納容器の周方向に沿って伸び、かつ互いに前記収納容器の筒軸方向に離間して配置されていることが好ましい。
また、前記収納容器は金属よりなり、当該収納容器の内周面によって接地電極が構成されていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の滅菌装置によれば、収納容器内において、線状電極が電気的に閉ループを構成するものであることにより、この線状電極に高周波電流が供給されたときに、当該線状電極における特定の箇所に電界が集中することを防止または抑制することができるので、線状電極の長手方向の全体にわたって均一にプラズマ放電を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の滅菌装置の一例における要部の構成を示す説明図である。
【図２】実施例において行った滅菌実験におけるバイオロジカルインジケータの配置位置を示すための滅菌装置の横断面図である。
【図３】実施例において行った滅菌実験におけるバイオロジカルインジケータの配置位置を示すための滅菌装置の縦断面図である。
【図４】実施例１に係る滅菌装置における収納容器内の滅菌可能領域を示す説明図である。
【図５】比較例１で使用した線状電極の構造を示す説明図である。
【図６】比較例１に係る滅菌装置における収納容器内の滅菌可能領域を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の滅菌装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の滅菌装置の一例における要部の構成を示す説明図である。この滅菌装置は、両端が閉塞された円筒状の収納容器１０を有し、この収納容器１０内に、滅菌対象物が収納される滅菌処理空間Ｓが形成されている。また、この例の収納容器１０は金属よりなり、この収納容器１０が接地されることにより、当該収納容器１０の内周面によって接地電極１１が構成されている。
収納容器１０内には、金属よりなる線状電極１５が、収納容器１０の内周面すなわち接地電極１１に離間して対向するよう配置されている。図示の例では、収納容器１０の筒軸方向に互いに離間して並ぶよう配置された複数の線状電極１５が設けられている。これらの線状電極１５は、それぞれ収納容器１０の周方向に沿って伸びて滅菌処理空間Ｓを取り囲む、当該収納容器１０の内径より小さい外径のリング型に形成されており、これにより、線状電極１５の各々は、収納容器１０内において電気的に閉ループを構成している。これらの複数の線状電極１５は、収納容器１０の筒軸方向に伸びる金属よりなる導電線１６によって互いに連結されて電気的に接続されている。収納容器１０の外部には、線状電極１５に高周波電流を供給する高周波電源２０が設けられており、この高周波電源２０における一方の端子は、線状電極１５における導電線１６に電気的に接続され、当該高周波電源２０の他方の端子は接地されている。
また、収納容器１０には、当該収納容器１０内の滅菌処理空間Ｓの圧力を減圧する減圧手段２５が、バルブ２７を備えた排気管２６を介して接続されていると共に、当該収納容器１０内の滅菌処理空間Ｓにプラズマ用ガスを供給するガス供給手段３０が、バルブ３２を備えたガス供給管３１を介して接続されている。
【００１２】
図示の例において、収納容器１０を構成する金属すなわち接地電極１１を構成する金属としては、ステンレス、アルミニウムなどを用いることができる。
また、収納容器１０における周壁の肉厚は、例えば５〜１５ｍｍである。
線状電極１５および導電線１６を構成する金属としては、銅、ステンレス、アルミニウムなどを用いることができる。
線状電極１５の線径は、例えば１〜６ｍｍである。
また、線状電極１５は、素線よりなるものであっても、内部が中空のチューブ状のものであってもよい。チューブ状の線状電極１５を用いる場合には、内部に冷却水を供給することによって、当該線状電極１５を冷却することができる。このようなチューブ状の線状電極１５としては、外径が３〜６ｍｍで、肉厚が約１〜２ｍｍのものが好ましい。
また、接地電極１１（図示の例では収納容器１０の内周面）と線状電極１５との離間距離は、例えば５〜５０ｍｍである。
【００１３】
収納容器１０および線状電極１５の寸法の具体的な一例を示すと、収納容器１０は、内径が約３００ｍｍ、筒軸方向の長さが７００ｍｍ、周壁の肉厚が８ｍｍであり、線状電極１５は、線径が３ｍｍ、リング外径が２６０ｍｍ、隣接する線状電極１５間の離間距離は１５０ｍｍ、接地電極１１（図示の例では収納容器１０の内周面）と線状電極１５との離間距離が２０ｍｍである。
【００１４】
このような滅菌装置においては、滅菌対象物が収納容器１０内に収納された後、減圧手段２５によって収納容器１０内の滅菌処理空間Ｓが所要の圧力に減圧されると共に、ガス供給手段３０によって収納容器１０内にプラズマ用ガスが供給される。そして、この状態で、高周波電源２０から線状電極１５に高周波電流が供給されると、接地電極１１と線状電極１５との間にプラズマ放電が生じ、これにより、プラズマ用ガスによるラジカルなどの活性物質が生成し、この活性物質を滅菌対象物に作用させることにより、当該滅菌対象物の滅菌処理が達成される。
【００１５】
以上において、ガス供給手段３０から供給されるプラズマ用ガスとしては、酸素ガス、空気、水蒸気あるいはそれらを混合したガスなどを用いることができる。
また、収納容器１０内の圧力は、通常、３０〜２００Ｐａ、好ましくは６０〜１００Ｐａである。
【００１６】
高周波電源２０から線状電極１５に供給される高周波電流の周波数は、３〜５００ＭＨｚとされ、好ましくは１３〜１００ＭＨｚとされる。この高周波電流の周波数が３ＭＨｚ未満である場合には、パルス一回一回の放電持続時間が長いため、生成したプラズマを長い間加熱してしまう。その結果、放電のエネルギーが強くなりすぎて、望ましくない強力なイオン種を生成する可能性があり、滅菌対象物の温度上昇あるいは著しい損傷を起こす。一方、この高周波電流の周波数が５００ＭＨｚを超える場合には、放電持続時間が短くなるため望ましくない強力なイオン種を生成する可能性は低くなるものの、放電には電気エネルギーを一点に集中させることが必要となるため大容量の均一放電には向かない。
また、高周波電源２０から線状電極１５に供給される高周波電流の電力は、例えば６０〜１０００Ｗである。
【００１７】
上記の滅菌装置によれば、収納容器１０内において、線状電極１５が電気的に閉ループを構成するものであることにより、この線状電極１５に高周波電源２０から高周波電流が供給されたときに、当該線状電極１５における特定の箇所に電界が集中することを防止または抑制することができるので、線状電極１５の長手方向の全体にわたって均一にプラズマ放電を発生させることができる。従って、滅菌対象物全体にわたって均一に滅菌処理を行うことができる。
【００１８】
以上、本発明の滅菌装置の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、接地電極１１は、図１に示す例では収納容器１０の内周面によって構成されているが、収納容器１０とは別個に当該収納容器１０の内周面に沿って設けられていてもよい。このような構成においては、収納容器１０は、金属以外の材料例えばガラスなどによって構成することができる。
また、収納容器１０は、両端が閉塞されて気密な滅菌処理空間Ｓが形成されているものであれば、その形状は円筒に限定されず、例えば多角形の筒状のものであってもよい。
また、線状電極１５は、収納容器内において電気的に閉ループを構成するものであれば、種々の形態のものを用いることができる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の滅菌装置の具体的な実施例について説明するが、本発明と下記の実施例に限定されるものではない。
〈実施例１〉
図１に示す構成に従い、下記の仕様の滅菌装置を作製した。
［収納容器（１０）］
収納容器（１０）は、ステンレスよりなり、内径が３００ｍｍ、筒軸方向の長さが７００ｍｍ、周壁の肉厚が８ｍｍで、内周面によって接地電極（１１）が構成されたものである。
［線状電極（１５）］
線状電極（１５）は、線径が３ｍｍの銅よりなり、外径が２６０ｍｍの円形のリング型のものである。この線状電極（１５）の数は６個で、これらの線状電極（１５）は、それぞれ１５０ｍｍの離間距離で軸方向に離間して並ぶよう配置され、線径が３ｍｍの銅よりなる導電線（１６）によって互いに電気的に接続されている。また、収納容器（１０）の内周面（接地電極）と線状電極（１５）の各々との離間距離は２０ｍｍである。
【００２０】
〔滅菌試験〕
図２および図３に従って、収納容器（１０）内に、５０個のバイオロジカルインジケータ［ジョンソン＆ジョンソン社製，商品名「ステラッド（登録商標）サイクルシュア（登録商標）２４」］（８０）を配置した。具体的に説明すると、収納容器（１０）内において、互いに隣接する線状電極（１５）の間の中央位置の各々に、８個のバイオロジカルインジケータ（８０）を、収納容器（１０）の半径方向（図２および図３において上下方向）に沿って４０ｍｍのピッチ（ｐ）で一列に並ぶよう配置した。収納容器（１０）の内周面と、当該内周面に最も接近するバイオロジカルインジケータ（８０）との距離（ｄ）は１０ｍｍである。また、これらのバイオロジカルインジケータ（８０）とは別に、互いに隣接する線状電極（１５）の間の中央位置の各々に、収納容器（１０）の半径方向における中心箇所および収納容器（１０）の内周面に接する箇所にバイオロジカルインジケータ（８０）を配置した。これらのバイオロジカルインジケータ（８０）は、ガラス棒によって組み立てられた支持体（図示省略）に支持されている。
次いで、減圧手段（２５）によって、収納容器（１０）内の滅菌処理空間（Ｓ）を１００Ｐａの圧力に減圧すると共に、ガス供給手段（３０）によって、収納容器（１０）内に酸素ガスを供給し、この状態で、高周波電源（２０）によって、１３．５６ＭＨｚの高周波電流を、投入電力４００Ｗで３０分間供給した。
その後、収納容器（１０）内に配置されたバイオロジカルインジケータ（８０）を調べ、収納容器（１０）内における滅菌処理の効果が得られた滅菌可能領域を調べた。結果を図４に示す。
【００２１】
〈比較例１〉
図５に示す構成に従って比較用の線状電極を作製した。この比較用の線状電極（９０）は、線径が３ｍｍの銅よりなり、半円形状に湾曲した８個の湾曲部（９１）が一列に並ぶよう配置され、各湾曲部（９１）における一端部および他端部が、Ｕ字状の屈曲部（９２）によって、隣接する湾曲部（９１）における一端および他端に連結されてなる構造を有するものである。この線状電極（９０）の湾曲部（９１）における半円の半径は１３０ｍｍ、隣接する湾曲部（９１）間の離間距離は５０ｍｍである。
収納容器（１０）内に、上記の線状電極（９０）を、その湾曲部（９１）の各々と収納容器（１０）の内周面（接地電極）との離間距離が２０ｍｍとなるよう配置し、当該線状電極（９０）の一端部（９５）を、高周波電源（２０）に電気的に接続し、他端部（９６）を遊端としたこと以外は、実施例１と同様の構成の滅菌装置を作製し、滅菌試験を行った。但し、線状電極（９０）に８０Ｗ超の投入電力で高周波電流を供給することができなかったため、高周波電力の供給は、投入電力が８０Ｗ、供給時間が３時間の条件で行った。
その後、収納容器（１０）内に配置されたバイオロジカルインジケータ（８０）を調べ、収納容器（１０）内における滅菌処理の効果が得られた滅菌可能領域を調べた。結果を図６に示す。
【００２２】
図４および図６において、それぞれＲは収納容器（１０）内における滅菌処理の効果が得られた滅菌可能領域を示す。
実施例１に係る滅菌装置によれば、図４の結果から明らかなように、線状電極（１５）の長手方向の全体にわたって均一にプラズマ放電を発生させることができるので、収納容器（１０）内の滅菌処理空間全体において均一に有効な滅菌処理を行うことが可能であることが確認された。
これに対して、比較例１に係る滅菌装置においては、図６の結果から明らかなように、線状電極（９０）の他端部（９６）に電界が集中して生じるため、収納容器（１０）内の滅菌処理空間における線状電極（９０）の他端部（９６）に近接する一部の領域のみにおいて有効な滅菌処理を行うことができるが、他の領域において有効な滅菌処理を行うことが困難であることが確認された。
【符号の説明】
【００２３】
１０  収納容器
１１  接地電極
１５  線状電極
１６  導電線
２０  高周波電源
２５  減圧手段
２６  排気管
２７  バルブ
３０  ガス供給手段
３１  ガス供給管
３２  バルブ
８０  バイオロジカルインジケータ
９０  線状電極
９１  湾曲部
９２  屈曲部
９５  一端部
９６  他端部
Ｒ  滅菌可能領域
Ｓ  滅菌処理空間
【図１】
2014008178.tif 000003
【図２】
2014008178.tif 000004
【図３】
2014008178.tif 000005
【図４】
2014008178.tif 000006
【図５】
2014008178.tif 000007
【図６】
2014008178.tif 000008