(57)【要約】  ａ）５体積％から５０体積％の酸素と、ｂ）５０体積％から９５体積％の酸化物ガスとを含むガス混合物を提供する段階と、ガス混合物をオゾン生成処理にかけてオゾンを生成する段階とを備える、オゾンを調製する方法、およびａ）５体積％から５０体積％の酸素と、ｂ）５０体積％から９５体積％の酸化物ガスとをオゾンの調製における反応物として含む組成物の使用とが開示される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）５体積％から５０体積％の酸素、ｂ）５０体積％から９５体積％の酸化物ガスを含むガス混合物を提供する段階と、
前記ガス混合物をオゾン生成処理にかけてオゾンを生成する段階と
を備える、オゾンを調製する方法。
【請求項２】
前記ガス混合物は、３０体積％未満、２０体積％未満または５体積％から３０体積％もしくは５体積％から２０体積％を含む、
請求項１に記載のオゾンを調製する方法。
【請求項３】
前記酸化物ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素およびそれらの任意の混合物から成る群から選択される、
請求項１または２のいずれかに記載のオゾンを調製する方法。
【請求項４】
前記酸化物ガスは、二酸化炭素、亜酸化窒素またはそれらの任意の混合物から選択される、
前述の請求項のいずれか１つに記載のオゾンを調製する方法。
【請求項５】
前記オゾン生成処理は、誘電体バリア放電、コロナ放電、イオン化照射または低温プラズマから選択される、
前述の請求項のいずれかに記載のオゾンを調製する方法。
【請求項６】
前記ガス混合物は、ａ）１５体積％から２５体積の酸素と、ｂ）７５体積％から８５体積％の酸化物ガスとを、これら２つの割合が合計で１００体積％になることを条件として含む、
前述の請求項のいずれかに記載のオゾンを調製する方法。
【請求項７】
前記ガス混合物は、ａ）１５体積％から２５体積％の酸素と、ｂ）二酸化炭素、亜酸化窒素およびそれらの任意の混合物から選択される７５体積％から８５体積％の酸化物ガスとを、これら２つの割合が合計で１００体積％になることを条件として含む、
請求項１、５および６のいずれか一項に記載のオゾンを調製する方法。
【請求項８】
生じた前記オゾンで物品を滅菌する段階
をさらに備える、前述の請求項のいずれかに記載のオゾンを調製する方法。
【請求項９】
前記物品は、医療用のデバイスである、
請求項８に記載のオゾンを調製する方法。
【請求項１０】
ａ）５体積％から５０体積％の酸素と、ｂ）５０体積％から９５体積％の酸化物ガスとをオゾンの調製における反応物として含む組成物の使用。
【請求項１１】
前記組成物は供給材料である、
請求項１０に記載の使用。
【請求項１２】
前記供給材料は、自動内視鏡洗浄装置に配置される、
請求項１１に記載の使用。
【請求項１３】
前記酸化物ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素およびそれらの任意の混合物から成る群から選択される、
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１４】
前記酸化物ガスは、二酸化炭素、亜酸化窒素またはそれらの任意の混合物から選択される、
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１５】
誘電体バリア放電、コロナ放電、イオン化照射または低温プラズマから選択されるオゾン生成処理を用いてオゾンが調製される、
請求項１０から１４のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１６】
前記組成物は、ａ）１５体積％から２５体積％の酸素と、ｂ）二酸化炭素、亜酸化窒素またはそれらの任意の混合物から選択される７５体積％から８５体積％の酸化物ガスとを、これら２つの割合が合計で１００体積％になることを条件として含む、
請求項１０から１２または１５のいずれか一項に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾンを生成する方法に関する。より具体的には、本発明は、酸素および酸化物ガスを含むガス混合物を用いてオゾンを生成する方法と、酸素をオゾンに変換するためのオゾン生成処理における供給材料としての特定のガス混合物の使用とに関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンは、食材、医療用のデバイスおよび水浄化におけるバイオバーデンを低減すべく、長年にわたって用いられてきた。強力な酸化剤として、オゾンは、広範な微生物を不活性化させることができるが、微生物への耐性の構築には困難が見受けられてきた。
【０００３】
オゾンの重要な利点は、酸素ガスから生成され、減衰して自然に酸素に戻り、他の残留物を残さないことである。このことにより、オゾンは、代替的に用いられる他の化合物または技術と比べて、環境上良性である。しかしながら、オゾンのこの自然な減衰により、使用地点へのオゾンの輸送を伴う離れた設備での生成が妨げられる。結果として、オゾンは典型的には、要求に応じてインサイチュで生成される。
【０００４】
オゾンの用途のほとんどで、十分な量のオゾンを提供して所望の効果を得るためには、１０,０００ｐｐｍを上回るオゾンガスの体積濃度が必要になる。例えば、医療用デバイス減菌器は、３０，０００〜４０，０００ｐｐｍで４時間のオゾン暴露を用いて、再利用可能な医療用のデバイスを十分に滅菌し得る。しかしながら、低いオゾン濃度を可能にする用途もある。水の消毒に用いられるオゾン生成器は、生じたオゾンが水に導入される前に、純酸素を用いて気相で類似の濃度を生成する。
【０００５】
そのような高いオゾン濃度を実現すべく、オゾン生成器は典型的には、純酸素中で作用する高（ｋＶ）電圧コロナ、誘電体バリア（ＤＢＤ）、類似の放電またはイオン化放射を用いる。酸素中で拡散プラズマ状態を発生させると、酸素分子の均衡が崩れ、次に再合成してオゾンが生じる。
【０００６】
高電圧源、プラズマおよび純酸素自体を組み合わせると、適切な手順および機器を採用することにより制御されなければならない、火災および爆発の危険が生じる。このことは、この火災リスクが許容できない場合、特定の用途でのオゾンの使用または特定のプラントでのオゾンの使用を妨げ得る著しい不利益をもたらす。
【０００７】
窒素もしくはアルゴンで、または空気さえ用いて酸素を希釈することによりこの問題を軽減しようとする試みがなされてきた。しかしながら、これらのガス混合物から生じるオゾン濃度は、部分的には酸素と窒素が副反応してＮＯｘを形成したことが原因で、著しく低減した。
【０００８】
バイオバーデンを低減するための別の方法は、イオン化放射による滅菌、例えば、紫外線、ガンマ線、電子ビームまたはＸ線の照射を利用する。しかしながら、特に、頻繁な滅菌が必要とされる場合、特定の材料は、損傷し得る。典型的には、オゾンは、これらの処理における副産物として生成される。オゾン濃度の上昇は、滅菌の改善および加速をもたらし得ると共に、照射処理の 頻度および強度を低減し得る。
【０００９】
従って、本発明の目的は、前述の問題の少なくとも１または複数を未然に防ぐか、または軽減することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、オゾン収率が同等である間は純酸素中におけるよりも燃焼性材料が燃焼する可能性が少ない、ガス混合物を含む酸素からオゾンを生成する、より安全な方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、滅菌中の材料の損傷を最小化するか、または回避さえする、滅菌のためのイオン化放射方法を提供することである。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、
ａ）５体積％から５０体積％の酸素、ｂ）５０体積％から９５体積％の酸化物ガスを含むガス混合物を提供する段階と、
ガス混合物をオゾン生成処理にかけてオゾンを生成する段階と
を備える、オゾンを調製する方法が提供される。
【００１３】
従って、本発明は、表面特性（例えば、付着を改善するための表面エネルギー、酸素の取り込み）の修正を目的として材料およびデバイスを処理するために、または医療用またはライフサイエンス用のデバイス上の微生物を不活性化するために用いられ得る。
【００１４】
先進的なポリマ、電子コンポーネント、光学コンポーネント、電池等を組み込んだ従来技術のデバイスの精巧さが増したことで、そのようなデバイスは、酸素濃縮雰囲気中に配置された場合に燃焼性が非常に高いものになっている。
【００１５】
本発明は、最大で例えば５体積％から５０体積％の酸素と、二酸化炭素、二酸化窒素その用途において言及されるものなどのガスを含む酸化物から構成される残りの成分とを含むガス混合物を用いることにより、これらの燃焼性の問題を低減または除去する。
【００１６】
これらのガス組成物は、非常に濃縮された酸素を含む他の混合物で実現可能なものより大幅に少ないオゾン収率を有する。それにもかかわらず、実現されるオゾン濃度は、本明細書において提案される用途には十分である。
【００１７】
本発明において特許請求される酸素含有量については、燃焼性を低減するという目的がある。
【００１８】
ガス混合物は、３０体積％未満、２０体積％未満または５体積％から３０体積％もしくは５体積％から２０体積％を含み得る。
【００１９】
酸化物ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素およびそれらの任意の混合物から成る群から選択され得る。酸化物ガスは、二酸化炭素、亜酸化窒素またはそれらの任意の混合物から選択され得る。
【００２０】
オゾン生成処理は、誘電体バリア放電、コロナ放電、イオン化照射または低温プラズマから選択され得る。
【００２１】
ガス混合物は、ａ）１５体積％から２５体積の酸素と、ｂ）７５体積％から８５体積％の酸化物ガスとを、これら２つの割合が合計で１００体積％になるという条件で含み得る。
【００２２】
ガス混合物は、ａ）１５体積％から２５体積％の酸素と、ｂ）二酸化炭素、亜酸化窒素およびそれらの任意の混合物から選択される７５体積％から８５体積％の酸化物ガスとを、これら２つの割合が合計で１００体積％になるという条件で含み得る。
【００２３】
生じたオゾンで物品を滅菌する段階をさらに含む段階もあり得る。物品は、医療用のデバイスであり得る。
【００２４】
本発明の第２の態様によれば、ａ）５体積％から５０体積％の酸素、ｂ）５０体積％から９５体積％の酸化物ガスを、オゾンの調製における反応物として含む組成物の使用が提供される。組成物は、供給材料であり得る。供給材料は、自動内視鏡洗浄装置に配置され得る。
【００２５】
酸化物ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素およびそれらの任意の混合物から成る群から選択され得る。酸化物ガスは、二酸化炭素、亜酸化窒素またはそれらの任意の混合物から選択され得る。
【００２６】
オゾンは、誘電体バリア放電、コロナ放電、イオン化照射または低温プラズマから選択されるオゾン生成処理を用いて調製され得る。
【００２７】
組成物は、ａ）１５体積％から２５体積％の酸素と、ｂ）二酸化炭素、亜酸化窒素またはそれらの任意の混合物から選択される７５体積％から８５体積％の酸化物ガスとを、これら２つの割合が合計で１００体積％になることを条件として含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の実施形態が、ここで、添付図面を参照して、例としてのみ説明される。
【００２９】
【図１】ガス混合物（反応物）中の二酸化炭素または窒素の量の増加に対して示される、異なる混合物から得られたオゾン濃度の表示である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
驚くべきことに、５体積％から５０体積％の酸素、５０体積％から９５体積％の酸化物ガスを含むガス混合物を提供する段階と、ガス混合物をオゾン生成処理にかけてオゾンを生成する段階とを備える、オゾンを調製する方法は、前述の問題を軽減することが分かっている。
【００３１】
［オゾン生成処理］  ガス混合物を含む特定の酸素を用いる、オゾンの生成に有用な、本発明による方法は、とりわけ、誘電体バリア放電、コロナ放電、例えば、紫外光、ガンマ線、電子ビームまたはＸ線照射の形式でのイオン化照射、および低温プラズマである。コロナ放電方法は、電源を用いて、誘電体とエアギャップにわたって放電を生じさせる。誘電体は、放電を大きい領域にわたって拡散させるために用いられる。エアギャップを通過した酸素分子は、放電にさらされ、オゾンに分割される。紫外光を用いたオゾンの生成では、キャリアガスを含む酸素が、紫外光を放出するランプの上方を通り越す。低温プラズマ方法において、ガスを含む酸素が、誘電体バリア放電により生成されるプラズマに暴露される。酸素分子は、単一の原子に分割され、次に三重項に再合成して、オゾンを形成する。オゾンはさらに、放電により、また、高エネルギー電磁放射の作用により、酸素から形成され得る。好ましい実施形態において、オゾン生成処理は、誘電体バリア放電である。
【００３２】
実施形態において、本発明によるオゾンの生成のために用いられるガス混合物は、５体積％から５０体積％という量の酸素を含む。酸素含有量の低減は、ガス混合物の燃焼性の著しい減少をもたらす。従って、より広範な使用が可能になる。ガス混合物は、好ましい実施形態において、１０体積％から３０体積％の酸素を含み、最も好ましい実施形態において、１５体積％から２５体積％の酸素を含む。
【００３３】
さらなる成分として、本発明において用いられるガス混合物は、酸化物ガスを含む。酸化物ガスは、好ましくは、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）およびそれらの任意の混合物から成る群から選択される。好ましい実施形態において、ガス混合物は、酸化物ガスとして、二酸化炭素、亜酸化窒素またはそれらの任意の混合物を含む。
【００３４】
これらの酸化物ガスは、酸素原子を容易に手放すことでオゾン収率に寄与するので、オゾン生成処理におけるオゾンの形成に寄与する。
【００３５】
ガス混合物は、実施形態において、５０体積％から９５体積％の酸化物ガスを含み、好ましい実施形態において、７０体積％から９０体積％の酸化物ガスを含み、最も好ましい実施形態において、７５体積％から８５体積％の酸化物ガスを含む。好ましい実施形態において、ガス混合物は、酸素および酸化物ガスから成る。
【００３６】
一実施形態において、ガス混合物は、ａ）５体積％から５０体積％の酸素と、ｂ）５０体積％から９５体積％の酸化物ガスとを、これら２つの割合が合計で１００体積％になることを条件として含む。
【００３７】
さらなる実施形態において、ガス混合物はａ）１０体積％から３０体積％の酸素と、ｂ）一酸化炭素、二酸化炭素、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素およびそれらの任意の混合物から成る群から選択される７０体積％から９０体積％の酸化物ガスとを、これら２つの割合が合計で１００体積％になることを条件として含む。
【００３８】
さらなる実施形態において、ガス混合物は、ａ）１５体積％から２５体積％の酸素と、ｂ）７５体積％から８５体積％の酸化物ガスとを、これら２つの割合が合計で１００体積％になることを条件として含む。
【００３９】
さらなる実施形態において、ガス混合物は、ａ）１５体積％から２０体積％の酸素と、ｂ）二酸化炭素、亜酸化窒素またはそれらの任意の混合物から選択される７５体積％から８５体積％の酸化物ガスとを、これら２つの割合が合計で１００体積％になることを条件として含む。
【００４０】
さらなる実施形態において、オゾンを調製する方法は、生じたオゾンで物品を滅菌する段階をさらに備える。物品は、内視鏡、器具セット、埋め込み型デバイス、ライフサイエンス消耗品などの医療用のデバイスと、マイクロタイタープレート、シリンジ、ドレッシング、使い捨て刃、使い捨てはさみ、使い捨て針などの一回使用型デバイスと、試料収集管、遠心管などの調製容器と、フラスコ、皿およびバイオリアクタなどの細胞培養機器と、粉末培地を含むペプチドおよびタンパク質を調製するためのあらゆる電気機器などの生物機器とであり得る。
【００４１】
さらに、物品は、ヒュームカップボード（ｆｕｍｅ  ｃｕｐｂｏａｒｄ）、グローブボックスその他の汚染が問題となり得る機器など、汚染された空間であり得る。本発明が意味するところの汚染は、バクテリア、ウイルス、酵母、かび、胞子、植物細胞および寄生虫などの微生物による生物学的な汚染に関する。
【００４２】
さらに、物品は、バイオバーデンを低減して保存可能期間を延ばすための食品加工における食材であり得る。例えば、食品の表面の衛生状態を改善すべく、果物および野菜は、食品浄化器または食品洗浄器においてオゾンで処理され得る。食品プラントの機器の衛生、廃水の再利用、食品プラント廃棄物の生物学的な酸素必要量および化学的な酸素必要量の低下は、本発明に従って生成されるオゾンでも実現され得る。これに関して、廃水処理は、食品業界のそのようなものに限定される。
【００４３】
さらに、本発明に従って生成されるオゾンは、肉ベース食材、生産プラントおよび再利用済み冷凍鳥肉用水などの廃棄物の消毒および鳥生肉の消毒のために用いられ得る。
【００４４】
さらに、本発明の方法は、半密閉型排水システムを除染するために用いられ得る。オゾン生成器を備えるキャップが、例えば半密閉型排水部に配置され得る。ガス混合物または組成物は、キャップと排水部の水溜めとの間に閉じ込められた体積へ向けて圧送され、キャップと水溜めとの間のこの閉じ込められた体積内でオゾンが生成される。
【００４５】
滅菌は、反応物／ガス混合物からオゾンが生成される反応チャンバに物品を直接配置することにより、または密封パックを反応チャンバに配置する前にガス混合物を含む物品を密封パックに提供することにより実行され得る。これには、滅菌条件下でさらなるパッケージングを行う必要がないという追加の利益がある。
【００４６】
本発明のさらなる態様は、オゾンの調製における、５体積％から５０体積％の酸素と５０体積％から９５体積％の酸化物ガスとを含む、反応物としての組成物の使用である。
【００４７】
本発明が意味するところの反応物は、化学反応を経てオゾンを生じる化学材料として理解されるべきである。
【００４８】
組成物は、供給材料、すなわち、オゾンの調製用に反応チャンバ内でガス混合物を形成することになる異なる成分の予混合物として、反応チャンバに提供され得る。組成物は、シリンダ内に、容易に輸送および貯蔵され得る予混合物として提供され得る。組成物は、液化組成物として、または気体状態で、貯蔵および／または輸送され得る。さらに、組成物の異なる成分が、オゾン生成処理にかけられる前に、異なる流路を通じて加えられ、反応チャンバ内のみで混合され得る。
【００４９】
供給材料はさらに、医療用のデバイス内に直接提供され得る。例えば、供給材料は、自動内視鏡洗浄装置に配置され得る。内視鏡の滅菌に必要なオゾンは、洗浄装置内で直接生成され得る。
【００５０】
組成物は、本発明に関して説明されるガス混合物であり得る。供給材料は、気体凝集状態または液化状態のいずれかであり得る。オゾン生成処理として、本願において言及される処理のいずれかが用いられ得る。
【００５１】
好ましい実施形態において、オゾンの調製における反応物として用いられる組成物は、１５体積％から２５体積％の酸素と、二酸化炭素、亜酸化窒素またはそれらの任意の混合物から選択される７５体積％から８５体積％の酸化物ガスとを、これら２つの割合が合計で１００体積％になることを条件として含む。
【００５２】
実施例  実施例１  直径６０ｍｍの電極を用いて、誘電体バリア放電が、デューティサイクル１００％、供給周波数２１ｋＨｚ、電極電圧３．８０ｋＶで発生させられた。異なる比率の酸素ガスおよび二酸化炭素ガスを含む様々なガス混合物が調製された。ガス混合物が、密封されたポリテン製バッグにおいて調製され、次に、誘電体バリア放電にさらされることで、バッグ内にオゾンが生成された。
【００５３】
放電は、６０秒という一定期間で実行された。その後、２Ｂ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓの１０６−ＭＨオゾンメータを用いて、オゾン濃度が測定された。
【００５４】
図１において、異なる混合物から得られたオゾン濃度が、ガス混合物（反応物）中の二酸化炭素または窒素の量の増加に対して示される。
【００５５】
図１に示されるように、また、予想されるように、オゾン濃度は、反応チャンバ内の酸素の量が低下すると下がる。しかしながら、酸化物ガスはオゾン収率に寄与するので、より低い酸素濃度でも、酸素および窒素を含むガス混合物と比べてより低いガス混合物中の酸素含有量で、十分な量のオゾンが生成され得る。
【００５６】
本発明の特定の実施形態が上記で説明されたが、説明された実施形態から逸脱するものも依然として本発明の範囲に含まれ得ることが理解されよう。  例えば、任意の適切な量の酸素が用いられ得る。
【図１】
2019534229.tif 000003
【国際調査報告】
2019534229.tif 000004
2019534229.tif 000005
2019534229.tif 000006