(57)【要約】  例えば郵便物又はキーボードのような物品上の細菌を非活性化するために用いられるシステム及び方法を開示する。郵便物では、細菌の実質的な量を破壊するために充分なパルスが照射されるが、郵便物からインク又はその他の表示をも除去することはない。【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク表示を有する物体表面に、当該表面上の細菌を１０００以上の係数で非活性化するために充分なエネルギーを有する一連の紫外線パルスを供給し、この間に該表示の読取り可能性及び／又は装置検出可能性を維持することを含む方法。
【請求項２】
パルスの供給が、手書きを含む郵便物１個以上に対して行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
パルスの供給が、バーコードを含む郵便物１個以上に対して行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
インク表示を上に有する複数の物体を第１コンベアーに沿って第２コンベアーまで移送することをさらに含む、請求項１記載の方法であって、該第１コンベアーと該第２コンベアーとがそれらの間に、該物体の縦方向又は横方向よりも小さいギャップを画定し、該ギャップを通して光パルスを供給するように、該パルスを供給するランプが設置される方法。
【請求項５】
該物体が数個の郵便物である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
該コンベアーの両側でパルスを供給するために、少なくとも２つのランプが用いられるように、該コンベアーの別の側にランプを用意することをさらに含む、請求項４記載の方法。
【請求項７】
該細菌が、バシラス種及びクロストリジウム種のいずれかである、請求項１記載の方法。
【請求項８】
物品を移送するための第１コンベアー；
第１コンベアーから受け取った物品を移送するための、第１コンベアーからギャップによって間隔をおいた第２コンベアー；及び
該コンベアーで移送される物品上の細菌胞子を非活性化するために光エネルギーを供給するランプであって、該コンベアー間で、該ギャップを介して該物品に光を供給するように設置されたランプ
を含むシステム。
【請求項９】
該ランプが、一連の高エネルギー、短時間パルスを物品に供給する紫外線パルス・ランプである、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
物品上の細菌胞子が１０３の係数で減少する、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
物品上の細菌胞子が１０４の係数で減少する、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
物品上の細菌胞子が１０５の係数で減少する、請求項８記載の方法。
【請求項１３】
物品上の細菌胞子が１０６のフアクターで減少する、請求項８記載の方法。
【請求項１４】
該細菌が、バシラス種及びクロストリジウム種のいずれかである、請求項８記載のシステム。
【請求項１５】
該コンベアー間に光を供給するためのランプ及び第２ランプが、物品の両側に存在するように、第２ランプをさらに含む、請求項８記載のシステム。
【請求項１６】
該物品に、紙が含まれる、請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
該物品に、数個の郵便物が含まれる、請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
該物品に、数個の郵便物が含まれる、請求項１５記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願へのクロスリファレンス
本出願は、本明細書に援用される、２００１年１２月１３日出願の仮出願第６０／３４０，６９３号からの優先権を主張する。
【０００２】
背景
例えば、バシラス・アントラシス(Bacillus anthracis)による汚染の防止は、例えば郵便物及びキーボードのような、一般的な身の回り品を含めた物体に関する重要な問題である。バシラス種及びクロストリジウム種によって産生される種類の、細菌の内生胞子は、様々な形態の光線並びに他の物理的及び化学的作用剤に非常に耐性であることが知られている。
【０００３】
民間人集団に対する戦争又は攻撃のために製造される病原生物は、人為的であり、自然発生病原体とは明らかに異なる可能性がある。人為的病原体は実験室において、それらが自然環境で繁殖し、増殖する条件及び物質の存在下とは異なる条件下並びに化学物質及び／又は栄養物の存在下で増殖する又は製造される可能性がある。胞子をより容易に分散させ、空気中、水中での又は固体物体による種々な方法の分散中に、これらの微生物を生残させる特徴又は性質を与える化学物質を添加することによって、胞子を“兵器化する”ことができる。これらの条件下での生物兵器病原体の製造は、物理的及び化学的汚染除去剤(physical and chemical agents of decontamination)に対する病原体の安定性を改良することができる。これらの変化のために、自然発生病原体の慣用的な汚染除去又は不活化方法は、疑う余地のない選択ではなくなり、同等の効果を保証するものではなくなる。
【０００４】
郵便物、キーボード及び他の物体上に見出されうるような細菌を非活性化するための簡単で、さらに効果的な方法が必要とされている。
発明の概要
本発明は、慣用的な汚染除去方法に最も耐性な微生物の１つであるように人為的に製造され、細菌戦(biowarfare)の胞子と同様であると考えられる生物学的インジケーターを不活化することで実証されるような、生物兵器に用いられる病原体を上首尾に汚染除去することができる、方法及びパルス化ＵＶシステムを包含する。
【０００５】
詳細な説明
細菌は強力パルス化紫外線（ＵＶ）の使用によって非活性化することができる。パルス化システム形式のキセノンランプが発生するＵＶ光線は、病原性（疾患誘発性）微生物を迅速にかつ効果的に繁殖不能にする。１秒間に２又は３パルスが、細菌胞子の全て又は非常に大きな割合を殺すために充分であることが実証されている。
【０００６】
以下の実施例並びに図１〜６及び表１に示すように、本明細書に記載するパルス化ＵＶシステムは、バシラス種及びクロストリジウム種によって産生される種類の細菌内生胞子の代用モデル(substitute model)として認められる枯草菌(Bacillus subtilis)に対して非常に効果的であることが発見された。
【０００７】
図７に関して、本発明によるシステムの実施態様は、電源１０、エネルギー蓄積器（コンデンサ）１２、パルス形成器１４、及び関連光学素子を備えたランプアセンブリ１６を包含する。これらの構成要素は、一般に、Ｘｅｎｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから提供されるＳｔｅｒｉＰｕｌｓｅ  ＸＬ−３０００システムにおける構成要素を含めて、知られている。ランプアセンブリ１６は、強力で、短時間の（それぞれ以下に記載）ＵＶ光パルスを、殺菌すべき製造中の製品(workpiece)に集中させる。
【０００８】
さらに、ＳｔｅｒｉＰｕｌｓｅ  ＸＬ−３０００に、アイテムを殺菌システムに投入し、通過させ、荷卸しするためのコンベアー１８、２０及び他の取り扱いデバイスを一体化することができる。例えば、第１コンベアー１８は、例えば書き込み２４を備えたピース２２（又は他の物体）のような郵便物を第２コンベアーに，及び滅菌ヘッドを過ぎて輸送することができ、滅菌ヘッドではこのときに１個又は数個のキセノン・パルス化ランプが始動される。
【０００９】
例えば、１個の郵便物のような物体は、その上に、紫外線の存在下で色を変化させて、該郵便物が既に処理されたことのインジケーターとして役立つ物質２６を置くことができる。この物質はドット、ライン、又は他の適当な表示として置かれることができる。紫外線に反応して色を変化させる物質は、一般に知られており、スピロキサジン化合物、スピロピラン化合物、スピロインズリン化合物、チオピラン化合物、ベンゾピラン化合物、ベンゾチオキサントンオキシド等を包含する（例えば、本明細書に援用される米国特許第６，２４５，７１１号を参照のこと）。
【００１０】
第２ランプ２８をコンベアー１８、２０の下方の、それらの間に形成されるギャップ３０のところに設置することができる。該ギャップは、コンベアー上に該郵便物を滞在させるように、該郵便物の長さ方向及び幅方向に比べて充分に小さいが、該光は該ギャップを通って郵便物２２（又はキーボード、又は他の物体）にアクセスすることができる。このシステムはまた、第２コンベアーを第１コンベアーに比べて実質的に“よりクリーン”な状態にとどめる。
【００１１】
ランプ２８は、別々の電源コンデンサ及びパルス形成器で、それぞれ、独立的に制御されることができるか、又は本明細書にその全体で援用されるＷＯ０２／０９０１１４に記載されるように、これらの構成要素の幾つかを共有することができる。パルスは、同時に、又は交互に、又は援用される特許公報に記載されたような、多様な構成で供給することができる。
【００１２】
該システムは、第１コンベアー２８への、例えば郵便物のような物体の未処理大箱(untreated bin)と、第２コンベアー３０からの第２処理済み大箱とを、全てコンパクトな状態で配置して有することができる。
【００１３】
具体的な設定及び位置は、以下の実施例に記載するが、本出願のために、該デバイスの構成は変更することが可能である。実施例はリニア・ランプ(linear lamp)を用いたが、ランプの他の形状（スパイラル状）、ランプ数及び設定を用いることができる：
操作パラメータの範囲
パルス持続時間：１／３ピークエネルギーで測定して、０．１〜１，０００マイクロ秒．
パルス当りのエネルギー：１〜２，０００ジュール．
パルス発生頻度(recurrence frequency)：１パルス〜１，０００パルス／秒．
照射間隔：０．１〜１０００秒間、又は単回パルス、若しくは連続パルシング(pulsing)．
ランプ構成：（形状）：リニア、ヘリカル又はスパイラル設計．
スペクトル出力：１００〜１，０００ナノメーター．
ランプ冷却：周囲空気、強制空気又は水．
波長選択：（ランプ外）：広帯域又は光学フィルター選択．
ランプ・ハウジング・ウインドウ：スペクトル透過のための石英、スプラシル(suprasil)又はサファイア．
順序付け(sequencing)：バースト・モード、同期化バースト・モード、又は連続ランニング．
実施例１
リサーチ試験方法
各々が５００ｍｌのＤＳ培地（枯草菌のための普通ブイヨンに基づく増殖及び胞子形成培地）を含有する２Ｌフラスコ  ４個を、枯草菌株ＳＭＹ（標準野性型菌株）と共に、３７℃において３６時間激しく振とうしながらインキュベートした。胞子形成は顕微鏡によって実証された。胞子を遠心分離によって回収し、無菌脱イオン水で２回洗浄した。胞子のストックを４℃の水中で貯蔵した。
【００１４】
該胞子ストックを無菌脱イオン水で希釈して、それぞれ、サンプルＡ、Ｂ及びＣの濃度である、約１ｘ１０９、１ｘ１０８及び１ｘ１０７胞子／ｍｌの濃度を得た。各希釈度の５０μｌサンプルをＵＶ光源に関して３箇所の異なる位置に置いて、１〜４パルスの光を照射した。サンプルを回収して、必要に応じて無菌水で希釈して、枯草菌の増殖をサポートする栄養培地を含有する寒天プレート上に薄く塗布した。３０℃において一晩インキュベートした後に、発生したコロニーを数えた。照射された胞子の、一定希釈度で得られたコロニー数に基づいて、各サンプルの生存力価(surviving titer)を算出した。
【００１５】
ＵＶ光源は、Ｘｅｎｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって提供されるＳｔｅｒｉＰｕｌｓｅＸＬ−３０００  Ｓｙｓｔｅｍであった。サンプルは、細長い軸に沿ったランプ軸と、長さ及び幅に沿った中心点に関連する中点を有する細長いランプ下に次のように配置した。
【００１６】
位置１：ランプ軸かつランプの中点における．
位置２：ランプ軸から１ｃｍ離れ、かつランプの中点における．
位置３：ランプ軸から１ｃｍ離れ、かつランプの中点の側方に６．８インチ（１７２ｍｍ）のところ．
パルス当りのエネルギーは、３２０マイクロ秒のパルス持続時間で、約５０５ジュールであった。
【００１７】
添付する表及び図面に示すように、ランプの軸及び中点に関する全ての位置において、全ての希釈度の胞子標本で、胞子の死滅が観察された。しかし、サンプルがランプ軸上かつランプ中点にあるときに、非活性化は最も効果的であった。死滅率は、一定の位置において全ての希釈度で同様であったが、最も高濃度の懸濁液はやや効果的でなく死滅する可能性がある。さらなる実験によって実証されるように、このような結果は、胞子がある一定の濃度を超えるときに、それらが相互に遮蔽し合うことを意味する可能性がある。
【００１８】
照射（サンプルＡ、４パルス）後の顕微鏡分析は、胞子の大部分が壊変したことを明らかにした。
結論は下記を包含した：
１．ＳｔｅｒｉＰｕｌｓｅ  ＸＬ−３０００は、懸濁液中の枯草菌胞子の生存率を減ずるために効果的なデバイスである。死滅は迅速であり（１秒以下）、かなりのフアクターで生存率を減ずる。１ｘ１０８（サンプルＢ）又は１ｘ１０７胞子（サンプルＣ）／ｍｌの胞子懸濁液で出発すると、１秒間に３パルスのＵＶ光で生存率を消去することが可能であった。
【００１９】
２．最高濃度サンプル、１ｘ１０９胞子／ｍｌ（サンプルＡ）は、３パルスによって生存率を１００，０００倍減少させた。
３．位置１における死滅は、位置２及び３におけるよりも非常に迅速であった。したがって、最も効果的な汚染除去はランプ軸上で行なわれる。位置２と位置３で得られた結果の間にはごく小さい差があるに過ぎなかったので、照射は、ランプ到達範囲(lamp coverage)の殆ど全幅にわたって同様に効果的であるように思われる。
【００２０】
４．バシラス及びクロストリジウムの他の種も、ＵＶ光に対して同じような反応を示すことが観察されるので、本明細書に記載した方法が、バシラス・アントラシス(Bacillus anthracis)を含めた、他の種の胞子によって同様な結果を生じると推論することは妥当である。
【００２１】
５．エネルギー範囲の下端においても結果が得られたので、非常に大きいエネルギーが使用可能である。
実施例２
郵便物に対するパルス化光の使用に伴う１つの問題は、該光が書き込み(writing)又はバーコードを損傷する可能性があることである。書き込みは手書きされたインク又はエンピツである可能性があり、他のテキストがインクで印刷される可能性がある。バ−コードは典型的にインクで印刷されると考えられる。
【００２２】
しかし、本発明では、書き込みがクリアでかつ判読可能な状態にとどまり、バーコードが読み易い状態にとどまるように、パラメーターを選択して、インクの劣化を避けることができることが判明している。
【００２３】
枯草菌（バシラス・アントラシスの代替）を用いたパルス化光処理による非活性化のための下記パラメーターは次の通りであった：
Ａ．ＳｔｅｒｉＰｕｌｓｅ  ＸＬ−３０００の有効処理領域（フットプリント）は、約１”（２．５ｃｍ）幅Ｘ１４”（３５ｃｍ）長さ（処理表面から１”（２．５ｃｍ）において）であった。
【００２４】
Ｂ．パルス繰り返し数：３ｐｐｓ（パルス数／秒）
Ｃ．電気エネルギー：５０５．４ジュール／パルス
Ｄ．パルス持続時間：３２０マイクロ秒
Ｅ．効果的な胞子減少（静止試験）は、標的領域での＜１秒間又は３ｐｐｓにおいて生じた。
【００２５】
Ｆ．標的にデリバリーされた総光エネルギーは、パルス当り１．２７ｊ／ｃｍ２であった。
Ｇ．それ故、コンベアーの運搬速度は、１ｉｎ／秒（２．５ｃｍ／秒）であると考えられる。
【００２６】
上記パラメーターを用いた試験中に、封筒の宛先又はバーコードに対する損傷の徴候は無かった。したがって、少なくとも１０００、１０，０００、１００，０００又はそれ以上のフアクターで細菌を実質的に非活性化するために、充分なエネルギーが用いられることができたと、判定された。
【００２７】
これらのパラメーターは、充分なエネルギーを有するように組み合わせた場合(in combinations)、＋／−５０％だけ変化することができると考えられる。しかし、１０００Ｊ／パルスを超えるエネルギー・レベルは、目的どおりに機能しないと考えられる。
【００２８】
本発明の実施態様を説明したが、添付特許請求の範囲によって定義される発明の範囲を逸脱せずに、変更がなされうることは、明らかである。
【００２９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、種々な条件下での細菌汚染除去のサンプルＡのグラフである。
【図２】図２は、種々な条件下での細菌汚染除去のサンプルＢのグラフである。
【図３】図３は、種々な条件下での細菌汚染除去のサンプルＣのグラフである。
【図４】図４は、種々な条件下での細菌汚染除去の、位置１におけるサンプルＡ、Ｂ及びＣのグラフである。
【図５】図５は、種々な条件下での細菌汚染除去の、位置２におけるサンプルＡ、Ｂ及びＣのグラフである。
【図６】図６は、種々な条件下での細菌汚染除去の、位置３におけるサンプルＡ、Ｂ及びＣのグラフである。
【図７】図７は、細菌を非活性化するシステムのブロック線図である。
【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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【国際調査報告】
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