(57)【要約】      （修正有）【課題】重要工程処理に送達するための多成分液体源の気相を供給する方法および送達系の提供。【解決手段】低揮発性成分を含むガス流を重要工程処理に送達するための、水より低揮発性である液体源の成分の濃縮を含み、重要工程処理は、除染およびミクロ電子工学的な工程処理を包含する、方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を除染するための方法であって、
（ａ）囲まれた区画内に過酸化水素水溶液源を提供する段階であって、当該過酸化水素水溶液源が前記囲まれた区画内に前記過酸化水素源に隣接する気相を生成し、前記過酸化水素源は初期濃度の過酸化水素を含んでおり、前記気相は噴霧化または霧化することなく生成される、段階と；
（ｂ）前記囲まれた区画内で、前記過酸化水素水溶液源の気相をキャリアガスと接触させる段階と；
（ｃ）前記囲まれた区画の過酸化水素水溶液源中の過酸化物と水のモル比が、前記過酸化水素水溶液源の気相のモル比と等しくならないように、前記過酸化水素水溶液源を補充する段階と；
（ｄ）得られた前記過酸化水素水溶液源および前記キャリアガスの混合気相を含むガス流を回収する段階と；
（ｅ）前記ガス流を材料に送達し、それにより材料を除染する段階と、
を含み、
前記混合気相の流速は、前記ガス流を材料に送達する間、前記ガス流中で少なくとも５００ｐｐｍの過酸化水素の濃度を維持するのに充分であることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記気相および前記過酸化水素水溶液源が実質的にガス不透過性の膜により分離されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記キャリアガスが実質的に乾燥したキャリアガスであり、前記膜がアンモニウム塩のフッ化イオン交換膜であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法において、段階（ａ）で供給される前記過酸化水素水溶液源の過酸化水素の初期濃度が約２０％〜約５０％であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記混合気相の流速が、約５００ｐｐｍ〜約３００，０００ｐｐｍの過酸化水素の濃度を維持するのに充分であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記混合気相の流速が、約５００ｐｐｍ〜約８００ｐｐｍの過酸化水素の濃度を維持するのに充分であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、前記除染される材料が、段階（ｅ）で送達されたガス流の連続流を可能にするように構成された通気チャンバに配置されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、前記除染される材料が核酸を増幅するデバイスであることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法において、前記除染される材料が核酸を増幅するデバイスから取り出された成分であることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法において、前記除染される材料がＤＮＡを含み、前記方法が、増幅可能なＤＮＡ量を少なくとも４対数減少させることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、前記除染される材料が微生物含有材料であり、前記方法が、生存可能な微生物の数を少なくとも６対数減少させることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、段階（ｅ）が前記ガス流を前記微生物含有材料に最長６０分間送達することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法において、前記除染される材料が細菌含有材料であり、生細菌の数が約６対数〜約７対数減少することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項２に記載の方法において、前記実質的にガス不透過性の膜がフッ化イオン交換膜であることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法において、前記除染される材料が、インビトロ核酸増幅反応のＤＮＡ産物を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法において、前記除染される材料がＤＮＡを含み、前記方法が増幅可能なＤＮＡ量を約４対数減少させることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法において、前記除染される材料が核酸を増幅するデバイスから取り出された成分であることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法において、前記除染される材料が微生物含有材料であり、前記方法が、生存可能な微生物の数を少なくとも６対数減少させることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、段階（ｅ）が前記ガス流を前記微生物含有材料に最長約６０分間送達することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１に記載の方法において、前記キャリアガスが水を含み、前記キャリアガスが水に対し不飽和であることを特徴とする方法。
【請求項２１】
材料を除染するための過酸化水素送達デバイスであって、当該デバイスが、
（ａ）囲まれた区画内に設けられた過酸化水素水溶液源であって、当該過酸化水素水溶液源が、前記囲まれた区画内で噴霧化または霧化することなく前記過酸化水素源に隣接する気相を生成し、前記気相が過酸化水素ガスおよび水を含む、過酸化水素水溶液源と；
（ｂ）前記囲まれた区画内の気相と流体接触しているキャリアガスであって、それによって過酸化水素ガス流が形成される、キャリアガスと；
（ｃ）前記囲まれた区画の過酸化水素水溶液源中の過酸化物と水のモル比が、前記過酸化水素水溶液源の気相のモル比と等しくならないように、前記過酸化水素水溶液源を補充し、前記過酸化水素ガス流を除染される材料に送達する装置と；
を含み、
前記気相および前記過酸化水素水溶液源は、実質的にガス不透過性の膜によって分離されており、前記ガス流を前記材料に送達する間、前記デバイスが前記ガス流において少なくとも５００ｐｐｍの過酸化水素の濃度を維持するように、前記実質的にガス不透過性の膜が過酸化水素に対して透過性であることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
様々なプロセスガスが、マイクロエレクトロニクスの製造および加工、並びに細菌、ウイルス、ＤＮＡ、および他の生物学的作用物質で汚染されている材料の除染等の他の応用、並びに他の重要工程処理において使用され得る。さらに、種々の化学薬品が、他の重要工程処理、例えば、限定はされないが、ウェーハ洗浄、ウェーハ接合、フォトリソグラフィマスク洗浄、原子層堆積、化学蒸着、非晶質酸化物の製造、例えば、ＴＦＴおよびフラットパネルディスプレイの焼き鈍し、表面の消毒、工業用部品洗浄、医薬品製造、ナノ材料の生産、燃料電池膜の再生、並びにプロセス制御および純度が非常に重要な考慮すべき事項である他の応用において使用され得る。それらの工程では、制御された温度、圧力および流量条件下で極めて限定された量のある種のプロセスガスを送達することがしばしば必要とされる。
【背景技術】
【０００２】
重要工程処理に使用される、多数のプロセスガスが存在する。重要工程処理でプロセスガスを使用することの１つの利点は、液体ベースのアプローチとは対照的に、ガスが表面上の高アスペクト比フィーチャにアクセス可能であるということである。例えば、国際半導体技術ロードマップ（ＩＴＲＳ）によると、現在の半導体工程は、２０〜２２ｎｍほどの小さなハーフピッチに適合しているはずである。これらの寸法では、液体ベースの化学処理は、処理液の表面張力が深穴またはチャネルの底および高アスペクト比フィーチャの角への処理液のアクセスを妨げることから、実行可能ではない。さらに、プロセス薬品に対し低いマスフローを要求する応用では、プロセス薬品の液体送達は、充分に正確でも清潔でもない。ガスは同じ表面張力制限を受けないことから、プロセスガスが、液体ベースの工程のある種の制限を克服するために、より一層使用されている。
【０００３】
オゾンは、典型的には、半導体表面の洗浄に（例えば、フォトレジスト剥離）、および酸化剤として（例えば、酸化物層または水酸化物層の形成）使用される気体である。プラズマベースの工程も、液体ベース工程のある種の制限を克服するために使用されている。しかし、オゾンベースおよびプラズマベースの工程は、それら自体の一連の制限、例えば、特に、運転費用、不十分なプロセス制御、望ましくない副反応、および非効率的な洗浄、を示す。より最近では、過酸化水素が、ある種の応用におけるオゾンの代替物として検討されている。しかし、いくつかの理由から、過酸化水素は有用性が限られている。高度に濃縮された過酸化水素水には、重大な安全性および取り扱い上の懸念があり、高濃度の気相の過酸化水素を得ることは、既存技術を用いても可能ではなかった。同様の懸念により、ヒドラジン等の他の潜在的に有益なプロセスガスの使用の可能性が限定されている。
【０００４】
ガス送達は、送達の容易さ、正確性および純度の観点から望まれているであろう。水および過酸化水素等の低蒸気圧の液体は、通常気相では利用できないため、対応する液体から気相をその場で作製しなければならない。１つのアプローチは、ユースポイントにおいて、またはその近くで、直接的に、プロセス化学成分を気化することである。液体の気化は、大量の汚染物質を後に残し、それにより、プロセス薬品を精製する工程を提供する。液相から気相に変化する際、体積はおよそ１０００倍増加する。ガス流デバイスは、液体送達デバイスよりも、正確な制御に、より良好に順応する。さらに、マイクロエレクトロニクス適用および他の重要工程処理は、典型的に、ガス送達を液体送達よりもかなり容易にする大規模なガスハンドリングシステムを有する。しかし、安全性、取扱い、安定性、および／または純度の理由から、多くのプロセスガスは、それらの純粋な液相からの直接的な気化に適していない。
【０００５】
過酸化水素の気相送達は、特に独特な一連の問題を提起する。１つのアプローチは、過酸化水素が水または有機溶剤（例えば、イソプロパノール）等のより揮発性の溶媒と混合された、多成分液体源を提供することである。これは、高濃度の過酸化水素には爆発の危険があることから、過酸化水素水溶液に特に適している。しかし、多成分溶液が、過酸化水素および水等の、気体として送達される液体源である場合、多成分溶液に対するラウールの法則が関連してくる。
【０００６】
ラウールの法則によると、多成分溶液の上部空間で真空が引かれる場合、または、従来のバブラーもしくは気化器が気相の前記溶液を送達するために使用される場合、前記溶液の高揮発性成分が、低揮発性成分と比較して、前記溶液から優先的に除去されることになる。これによって、気相で送達され得る低揮発性成分の濃度が制限される。例えば、キャリアガスが室温の３０％過酸化水素／水溶液に通された場合、約２９５ｐｐｍの過酸化水素しか送達されず、残りは全て水（約２０，０００ｐｐｍ）およびキャリアガスである。水の優先的な損失の結果として、元の液体源中の過酸化水素濃度は自ずと増加し始める。様々な過酸化水素溶液の蒸気圧および蒸気組成の研究については、Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｐｅｒｏｘｉｄｅ，Ｗａｌｔｅｒ  Ｃ．Ｓｃｈｕｍｂ，Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｎ．Ｓａｔｔｅｒｆｉｅｌｄ  ａｎｄ  Ｒａｌｐｈ  Ｌ．Ｗｅｎｔｗｏｒｔｈ，Ｒｅｉｎｈｏｌｄ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，１９５５，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋを参照されたい。
【０００７】
多成分溶液がプロセスガスの供給源として使用される場合に起こる送達量の差異は、再現可能なプロセス制御を妨げる。工程レシピを、連続的に変化する混合物に基づいて書くことはできない。連続的に変化する液体源成分比を測定するための制御は、すぐには利用できず、利用可能であっても、費用がかかり、工程に組み入れることが難しい。さらに、溶液は、液体源の成分の相対比が変化する場合、有害になり得る。例えば、水中の過酸化水素は、約７５％超の濃度で爆発性になる可能性があり；そのため、乾燥ガスを過酸化水素水溶液に通すことによる、または、係る溶液の上部の上部空間を排出することによる、過酸化水素の送達は、安全な溶液（例えば、３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ）を、７５％超の過酸化水素である有害物質に変換する可能性がある。従って、現在利用可能な送達デバイスおよび送達法は、含量が調節された気相の過酸化水素の、一貫性があり、正確であり、且つ安全である送達には、不十分である。
【０００８】
種々の適用および工程では、溶液としてより典型的に利用可能な化学薬品、例えば、有機溶剤および無機溶剤、無機および有機の酸および塩基、並びに酸化剤および還元剤、に基づく、気相工程の使用が有利であるだろう。このような化学薬品の例としては、限定はされないが、過酸化水素、ヒドラジン、またはイソプロパノールが挙げられる。しかし、それらの化学薬品の気相での使用は、とりわけ、ラウールの法則、並びに安全性、取扱い、および純度の懸念によって、制限されている。
【０００９】
除染処理である重要工程処理に関して、ある特定の環境内の生物物質または生物由来物質の存在は問題と見なされる。例えば、病原性微生物（例えば、細菌、真菌、およびウイルス）で汚染された材料は、健康管理における懸念を提示する。病院環境に加え、工業および実験室の環境も、生物物質による汚染の影響を受ける。
【００１０】
例えば、診断検査で使用されるもの等の、インビトロ核酸増幅法は、ある反応で望ましくなく合成された生成物が後の反応に入り込んで鋳型となる、持ち越し汚染増幅に陥る場合がある。これにより、ある反応で合成された生成物が異なる反応からの核酸で汚染されている場合、このような持ち越し汚染は、偽陽性の試験結果をもたらす可能性がある。このような偽陽性は、特定の病原体も存在したという誤った結論をもたらし得る、汚染物質の存在を示しているであろう。
【００１１】
持ち越し汚染による偽陽性結果の頻度を最小限にするために、様々なアプローチが開発されている。例えば、米国特許第５，４１８，１４９号では、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）または他の増幅法の間にｄＵＴＰヌクレオチド類似体がＤＮＡ増幅産物に組み込まれるアプローチが開示されている。残念ながら、この方法における酵素（ウラシル−ＤＮＡグリコシラーゼ）の必要性が、アッセイに複雑さを加え、コストを増加させ、機器全体、表面、または密閉空間へのではなく、反応混合物の処理への前記方法の適用を制限している。漂白液（例えば、次亜塩素酸ナトリウム）が、核酸のインビトロ核酸増幅反応において鋳型として働く能力を破壊する方法において、米国特許第５，６１２，２００号で開示された。しかし、金属成分（例えば、ステンレス鋼）に対する漂白剤の周知の腐食作用により、通常の漂白剤でのある種の機械類の処理は許容できないものとなっている。同様に、紫外線を用いた核酸鋳型の不活性化も、機械組立体の他の部分に遮られた機器の凹所を効果的に除染することができない。高エネルギープラズマへの暴露を含む他の除染法（米国特許第５，６７４，４５０号）は、敏感な電子機器または他の構成要素を含む精密機械類の処理には適していない場合がある。
【００１２】
他の材料上または他の材料内の生きている微生物の防除に関して、いくつかの化学薬品が健康管理、工業、および他の環境を消毒または滅菌するために使用されている。一般的な薬剤としては、エチレンオキシド、アルデヒド、特にホルムアルデヒドおよびジアルデヒド（例えば、グルタルアルデヒド）の組成物が挙げられる。過酸化水素水も、消毒への用途が見つかっている。
【００１３】
過酸化水素は、特に３％水溶液において局所防腐剤として使用されている、強力な非刺激性殺菌剤として知られている。既知の消毒剤および殺生物剤（ｂｉｏｃｉｄａｌ）の中で、過酸化水素は、分解産物である水および酸素が、有毒ではなく、且つ、環境に有害ではないため、非凡な可能性を有していると思われる。また、過酸化水素は、広域な生物致死活性を有する傾向がある。広域な活性は、例えば、有害生物が存在するが、それらの正体が不明である場合に、重要である。過酸化水素をベースとした消毒剤は、多くの様々な適用において、例えば、病院、診療所、実験室、歯科医院、在宅医療および長期療養施設において、有用である。前記消毒剤はまた、食品および飲料の加工および調製、実験室環境、畜産、接客業において、並びに、飛行機、バス、トラック、および車等の輸送手段、手術器具、並びに安全キャビネット（ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｈｏｏｄ）の一般的な衛生様式のために、使用され得る。しかし、高濃度の過酸化水素水は、金属に対して腐蝕性であり、危険であり得ることが知られている。
【００１４】
微生物の処理に気相の過酸化水素を使用することで、溶液ベースの過酸化水素の欠点の影響を受けないようにすることは、有益であるだろう。さらに、気相の過酸化水素は、液体では到達できないであろう接近困難な試料表面に到達することができる。気体は、直接見ることができない、または視線の範囲外の領域に到達することができる。気相の過酸化水素は除染特性および滅菌特性を有することが知られているが（米国特許第２，１９３，６２２号；同第４，１６９，１２３号；同第４，１６９，１２４号および同第４，８６３，６８８号）、送達される過酸化水素の濃度の安定性は乏しい。部分的に、安定で一貫した送達は、ガス流内の液相の水および／または過酸化水素の小滴、または霧もしくは濃霧の存在によって妨害される。
【００１５】
過酸化水素の気相での使用は、とりわけ、ラウールの法則、並びに安全性、取扱い、および純度の懸念によって、制限されている。従って、これらの制限を克服するための、具体的には、ＤＮＡの除染もしくは分解において；および表面、食品、部屋における微生物の殺傷において、または他の微生物に対する適用において、有効であるように、一貫して、安全に、且つ正確に送達されるべき高純度のガス状過酸化水素の使用を可能にするための、方法が必要とされている。
【００１６】
これらの制限を克服するため、様々な飽和レベルの、または飽和していない、もしくは実質的に飽和していないキャリアガスが、多成分液体源の気相と液接触される、方法、系、およびデバイスが提供される。キャリアガスは、不活性ガスを含んでいてもよく、また、典型的には水である、ある含量の液体源の高揮発性成分を含んでいてもよい。本明細書で提供される方法、系、およびデバイスを用いることで、液体源の高揮発性成分の濃度は長期に亘って実質的に維持され得る。
【００１７】
本明細書で提供される方法、系、およびデバイスは、マイクロエレクトロニクス適用および除染処理等の他の重要工程処理において特に有用であり、このような適用は、マイクロエレクトロニクス産業および半導体を対象としており、実質的にガス不透過性の膜を使用してもよい、多成分溶液（例えば、過酸化水素水溶液またはヒドラジン水溶液）からキャリアガス内のガス内への低揮発性化合物（例えば、過酸化水素またはヒドラジン）の安全で制御された移行および／または精製を提供する。ある実施形態では、低揮発性化合物は過酸化水素またはヒドラジンである。
【００１８】
発明の概要
【００１９】
本発明の一態様において、第一成分および第一成分よりも揮発性が低い第二成分を含む多成分液体源の気相を準備することを含み、より揮発性の成分を気体として含有するキャリアガスが前記気相と接触させられる、方法が提供される。前記接触によって、除染処理に送達される低揮発性成分を含むガス流がもたらされ、前記キャリアガス中の高揮発性成分の含量は高揮発性成分に対する低揮発性成分の比を液体源もしくは気相または両方において比較的一定に維持するのに充分である。このような態様において、多成分液体源は膜によって気相から隔てられていてもよい。典型的な膜は、フッ化イオン交換膜または塩として調製されたフッ化イオン交換膜等のガス不透過性のイオン交換膜である。多成分液体源は枯渇した際にさらに補充してもよい。多くの実施形態では、多成分液体源は水および過酸化水素を含み、水は高揮発性成分であり、過酸化水素は低揮発性成分である。
【００２０】
本発明のさらなる態様において、第一成分および第一成分よりも揮発性が低い第二成分を含む多成分液体源並びに前記多成分液体源の気相、前記気相と液接触している気体中に高揮発性成分を含有するキャリアガス、並びに、キャリアガス中の高揮発性成分の含量が液体源もしくは気相または両方における水および低揮発性成分の比を比較的一定に維持するのに充分であるように、低揮発性成分を含むガス流を除染処理に送達するための装置を含む、除染処理のための送達系が提供される。このような態様において、多成分液体源は膜によって気相から隔てられていてもよい。典型的な膜は、フッ化イオン交換膜等のガス不透過性のイオン交換膜である。多成分液体源は枯渇した際にさらに補充してもよい。多くの実施形態では、多成分液体源は水および過酸化水素を含み、水は高揮発性成分であり、過酸化水素は低揮発性成分である。プロセスガスを送達するためのこのような送達系における装置は、しばしば、除染処理に直接または間接的に接続され、それにより、プロセスガスが、上部空間から、プロセスガスが使用される場所へ流れるのを可能にする、気相を含有する上部空間の出口である。
【００２１】
本発明の別の態様において、過酸化水素ガスを重要工程処理に送達する方法が提供される。前記方法は、（ａ）初期濃度の過酸化水素を含む過酸化水素水溶液源の気相を準備し；（ｂ）過酸化水素水溶液源の気相をキャリアガスと接触させることで、過酸化水素水溶液源中の過酸化水素の濃度を初期濃度よりも高い第二濃度に増加させ；（ｃ）段階（ｂ）の間に、前記過酸化水素水溶液源に、第二濃度よりも低い第三濃度の過酸化水素を含む過酸化水素水溶液を添加し；（ｄ）段階（ｃ）が開始された後に、結果として得られる過酸化水素水溶液源およびキャリアガスの混合気相を安定な定常状態の過酸化水素濃度において含むガス流を回収し；（ｅ）前記ガス流を重要工程処理に送達すること、を含む。
【００２２】
本発明の別の態様では、重要工程処理のための過酸化水素送達デバイスが提供される。このようなデバイスは、（ａ）過酸化水素水溶液源が初期濃度の過酸化水素を含み、気相が過酸化水素および水を含む、過酸化水素水溶液源および前記過酸化水素水溶液源により供給される気相；（ｂ）過酸化水素ガス流を形成させ、過酸化水素ガス流の形成、過酸化水素水溶液源中の過酸化水素の濃度を初期濃度よりも高い第二濃度に増加させる、気相と液接触しているキャリアガス；（ｃ）第二濃度よりも低い第三濃度の過酸化水素を含む過酸化水素水溶液を用いて過酸化水素水溶液源を補充する充填管；並びに、（ｄ）送達された過酸化水素ガス流が過酸化水素を安定な定常状態の濃度で含む、過酸化水素ガス流を重要工程処理に送達する装置、を含む。
【００２３】
本発明の別の態様では、（ａ）１つの成分が水である、膜によって液体源から分離されていてもよい気相を有する多成分液体源を準備し；（ｂ）不活性ガス等のキャリアガスを含み、水をさらに含んでいてもよい、水に対し不飽和であるキャリアガスと、前記気相とを接触させ；（ｃ）低揮発性化合物を含む安定な定常状態のガス流を重要工程処理に送達すること、を含む、方法が提供される。
【００２４】
本発明のさらなる態様において、水より低揮発性の成分および水を含み、水より低揮発性の成分が初期濃度を有する、多成分液体源の気相を準備し；多成分液体源中の水より低揮発性の成分の濃度が比較的一定のより高い第二濃度に上昇するように、キャリアガスおよび所望により水を含む不飽和キャリアガスを気相と接触させ；多成分液体源の体積が比較的一定のままであるように、または比較的一定に維持された体積に変化されるように、さらなる量の多成分溶液（第三濃度の水より低揮発性の成分を含む）を多成分液体源に送達し；水および水より低揮発性の成分を含む安定な定常状態の濃度のガス流を重要工程処理に送達すること、を含む、方法が提供される。
【００２５】
本発明のさらなる態様において、水より低揮発性の成分および水を含み、水より低揮発性の成分が初期濃度を有する、多成分液体源の気相を準備し；乾燥した、または実質的に乾燥したキャリアガスを含むキャリアガスを前記気相と接触させ；多成分液体源を補充し；水および水より低揮発性の成分を含む実質的に安定な定常状態の濃度のガス流を重要工程処理に送達すること、を含む、方法が提供される。
【００２６】
本発明のさらに別の態様において、水および水より低揮発性の成分を含む多成分液体源の気相を準備し；多成分液体源中の低揮発性成分の濃度を上昇させるために、液体源の気相を乾燥した、または実質的に乾燥したキャリアガスと接触させ；結果として得られる液体源および実質的に乾燥したキャリアガスの混合気相を実質的に安定な定常状態の低揮発性成分濃度において含むガス流を回収し；液体源を比較的一定の体積に維持するために、または液体源を比較的一定に維持された体積に変化させるために、液体源を補充すること、を含む方法。本発明のこのような態様において、回収されたガス流は重要工程処理に送達され得る。
【００２７】
本発明のさらなる態様において、過酸化水素水溶液の気相を実質的に乾燥したキャリアガスまたは不飽和キャリアガスと接触させ、定常状態の濃度平均の５％以内に安定した定常状態の気相中過酸化水素濃度で気相の過酸化水素を送達するように過酸化水素水を補充すること、を含む方法が提供される。本発明のこのような態様において、回収されたガス流は重要工程処理に送達され得る。
【００２８】
本発明の別の態様において、水および水より低揮発性の成分を含む多成分液体源の気相を準備し；多成分液体源中の低揮発性成分の濃度を上昇させるために、液体源の気相を水に対し不飽和の充填済みキャリアガスと接触させ；充填済みキャリアガス中の水の含量を変更することで、液体源中の低揮発性成分の比較的安定な上昇された濃度を維持し；結果として得られる液体源および充填済みキャリアガスの混合気相を含むガス流を回収し；液体源を比較的一定の体積に維持するために、または液体源を比較的一定に維持された体積に変化させるために、液体源を補充すること、を含む方法。本発明のこのような態様において、回収されたガス流は重要工程処理に送達され得る。この態様における「比較的安定な」が意味することは、平均値からの逸脱が５％を超えて変化しないことである。いくつかの実施形態では、前記逸脱は３％未満である。
【００２９】
本発明のさらに別の態様において、（ａ）第一成分および第一成分よりも揮発性が低い第二成分を含み、前記低揮発性成分が初期濃度で存在する、多成分液体源の気相を準備し；（ｂ）多成分液体源の気相をキャリアガスと接触させることにより、多成分液体源中の低揮発性成分の濃度を初期濃度よりも高い第二濃度に上昇させ；（ｃ）段階（ｂ）の間に、多成分液体源に、第一成分および第一成分よりも揮発性が低い第二成分を含む多成分液体源を、第二濃度よりも低い第三濃度の低揮発性成分において追加し；（ｄ）段階（ｃ）が開始された後に、結果として得られる多成分液体源およびキャリアガスの混合気相を安定な定常状態の低揮発性成分濃度において含むガス流を回収し；（ｅ）ガス流を重要工程処理に送達すること、を含む、プロセスガスを重要工程処理に送達する方法が提供される。
【００３０】
本発明のさらに別の態様において、重要工程処理のためのプロセスガス送達デバイスが提供される。このようなデバイスは、（ａ）水性供給源が初期濃度の水より低揮発性の成分を含み、気相が水より低揮発性の成分および水を含む、水および水より低揮発性の成分を含む水性供給源並びに前記水性供給源により供給される気相；（ｂ）水より低揮発性の成分を含むガス流を形成させ、ガス流の形成、水性供給源中の水より低揮発性の成分の濃度を初期濃度よりも高い第二濃度に上昇させる、前記気相と液接触しているキャリアガス；（ｃ）第二濃度よりも低い第三濃度の水より低揮発性の成分を含む水溶液を用いて水性供給源を補充する充填管；並びに（ｄ）送達されるガス流が安定な定常状態濃度の水より低揮発性の成分を含む、ガス流を重要工程処理に送達する装置、を含む。
【００３１】
本発明の他の態様において、本明細書に記載の方法を用いて低揮発性化合物をガスとして送達するための系およびデバイスも提供される。概して、前記系およびデバイスは、（ａ）１つの成分が水である、膜によって液体源から分離されていてもよい気相を有する多成分液体源；（ｂ）キャリアガスが水分について不飽和である（例えば、水分が無いまたは実質的に無い）キャリアガスを含む、前記気相と液接触しているキャリアガス供給源；（ｃ）液体源を比較的一定の体積に維持するために、または比較的一定に維持された体積に変化させるために、液体源を補充するための充填管；並びに（ｄ）液体源の少なくとも１つ成分を含むガス流を送達するための装置、を含む。
【００３２】
本発明の別の態様において、過酸化水素水溶液の気相を、水を含む過飽和の充填済みキャリアガスと接触させて、過酸化水素の濃度を比較的一定のより低い濃度に低下させることを含み、充填済みキャリアガス中の水の含量が、低下濃度の溶液中の過酸化水素および水の比を比較的一定に維持するのに十分である、水溶液中の過酸化水素の濃度を低下させるための方法が提供される。
【００３３】
本発明のさらに別の態様において、初期濃度の水より低揮発性の成分および水を有する多成分液体源の気相を準備し；多成分液体源中の水より低揮発性の成分の濃度を比較的一定のより低い濃度に低下させるように、キャリアガスおよび水を含む過飽和の充填済みキャリアガスを、前記気相と接触させ；より低い濃度の多成分液体源中の成分の比を比較的一定に維持するのに十分な、充填済みキャリアガス中の含水量を調整し；多成分液体源の体積が比較的一定のままであるように、または比較的一定に維持された体積に変化されるように、さらなる量の多成分液体を多成分液体源に送達すること、を含む、水溶液中の過酸化水素の濃度を低下させるための方法が提供される。
【００３４】
上記概要および以下の発明を実施するための形態の両方が、典型的且つ説明上のものに過ぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【００３５】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明のいくつかの実施形態を図示している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明のある実施形態を図示する工程系統図である。
【図２】図２Ａは、本発明のある実施形態において有用な膜組立体の一部を図示する図である。図２Ｂは、過酸化水素送達用組立体（ＨＰＤＡ）等の、本発明のある実施形態において有用な膜接触器組立体を図示する図である。
【図３】図３は、本発明のある実施形態による送達系のＰ＆ＩＤである。
【図４】図４は、除染および調節試験の機構を示す、本発明の特定の実施形態によるＰ＆ＩＤ図である。
【図５】図５は、本発明のある実施形態による送達系のＰ＆ＩＤである。
【図６】図６は、本発明のある実施形態による送達系のＰ＆ＩＤである。
【図７】図７は、ある実施形態による、約４０℃の３０％Η２Ｏ２水溶液についての、経時的なＨ２Ｏ２の濃度を示す図表である。
【図８】図８は、様々な流量の３０％Η２Ｏ２水溶液についての、経時的なＨ２Ｏ２の濃度を示す図表である。
【図９】図９は、様々な流量の５０％Η２Ｏ２溶液についての、経時的なＨ２Ｏ２の濃度を示す図表である。
【図１０】図１０は、ガス流中のＨ２Ｏ濃度における変化に対して示される、加湿器の下流およびＨＰＤＡの上流で測定された相対湿度をプロットしている図表である；すなわち、ガス流がＨＰＤＡを通過する前後で測定されたＨ２Ｏ濃度における差異。
【図１１】図１１は、時間に対する理論上のＨＰＤＡ液体中過酸化物濃度のグラフである。
【図１２】図１２は、過酸化物ガス出力曲線のグラフである。
【図１３】図１３は、過酸化物ガス出力曲線のグラフである。
【図１４】図１４は、安定化された過酸化物濃度温度プロファイルである。
【図１５】図１５は、過酸化物液体／ガス濃度およびＨＰＤＡ温度プロファイルである。
【図１６】図１６は温度／圧力プロファイルおよびＨＰＤＡ液体濃度である。
【図１７】図１７は、ＨＰＤＡ温度および過酸化物濃度曲線のグラフである。
【図１８】図１８は、温度プロファイルおよび過酸化物液体濃度グラフである。
【図１９】図１９は、窒素流量を示すグラフである。
【図２０】図２０は、時間に対する、過酸化物ガス出力濃度プロファイルを示すグラフである。
【図２１】図２１は、本発明のある実施形態による送達系のＰ＆ＩＤである。
【図２２】図２２は、本発明のある実施形態による送達系のＰ＆ＩＤである。
【図２３】図２３は、時間に対する、過酸化物ガス出力濃度プロファイルを示すグラフである。
【図２４】図２４は、時間に対する、過酸化物ガス出力濃度プロファイルを示すグラフである。
【図２５】図２５は、時間に対する、過酸化物ガス出力濃度プロファイルを示すグラフである。
【図２６】図２６は、時間に対する、過酸化物ガス出力濃度プロファイルを示すグラフである。
【図２７】図２７は、除染試験の実行に使用された装置の種々の構成要素の配置を図示する装置の図表である。
【図２８】図２８は、大腸菌の除染試験中の濃縮器の温度／圧力プロファイルを示すグラフである。
【図２９】図２９は、大腸菌の除染試験中の試験多岐管の温度プロファイルを示すグラフである。
【図３０】図３０は、ＤＮＡの除染試験中の濃縮器の温度／圧力プロファイルを示すグラフである。
【図３１】図３１は、ＤＮＡの除染試験中の試験多岐管の温度プロファイルを示すグラフである。
【図３２】図３２は、処理試験２におけるＨ２Ｏ２出力である。
【図３３】図３３は、処理試験４におけるＨ２Ｏ２出力である。
【図３４】図３４は、処理試験５におけるＨ２Ｏ２出力である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
キャリアガス中の高揮発性成分（例えば、水）の含量が、高揮発性成分および低揮発性成分（例えば、過酸化水素）の比を、液体源もしくは気相または両方において比較的一定に維持している実施形態では、ラウールの法則を考慮することが有用である場合がある。近似として、下記の式は、ラウールの法則に従う理想的な溶液における、充填済み成分の分圧を示す：
【００３８】
Ｐ（ｐｒｅｌｏａｄａ）＝Ｐ’ａ−（ｘａ／ｘｂ）Ｐ’ｂ
【００３９】
Ｐ（ｐｒｅｌｏａｄａ）＝Ｐａｘａ−ｘａＰｂ
【００４０】
Ｐ（ｐｒｅｌｏａｄａ）＝ｘａ（Ｐａ−Ｐｂ）
【００４１】
式中、Ｐ（ｐｒｅｌｏａｄａ）はキャリア中の成分（Ａ）の分圧であり、Ｐ’ａは気相中の高揮発性成分Ａの分圧であり、Ｐ’ｂは気相中の低揮発性成分Ｂの分圧であり、Ｐａは成分Ａの純粋溶液の蒸気圧であり、Ｐｂは成分Ｂの純粋溶液の気体圧力であり、ｘａおよびｘｂは液体源中の成分Ａおよび成分Ｂの相対モル分率である。ラウールの法則は理想化した近似であり、ほとんどの溶液は理想的ではないため、典型的には、高揮発性成分の含量は実験によって決定される必要があるだろう。しかし、これらの式で与えられる近似は、典型的には、有用な出発点を提供する。
【００４２】
本発明の多くの実施形態において、使用される多成分液体源は、初期濃度で供給される過酸化水素水溶液液体源である。液体源上の気相は、過酸化水素水溶液源と液接触している上部空間に位置し得る。過酸化水素水溶液源の気相を不飽和キャリアガス（例えば、実質的に乾燥したキャリアガス）と接触させると、過酸化水素水溶液源中の過酸化水素の濃度は、測定されてもされなくてもよいが、初期濃度よりも高い第二濃度に上昇する。キャリアガスは典型的には、過酸化水素水溶液源の気相が過酸化水素水溶液源から連続的に押し流される（すなわち、取り除かれる）ように、連続流の準備において、過酸化水素水溶液源の気相と接触する。いくつかの実施形態では、過酸化水素の第二濃度が少なくとも近似的に確定されるように、別々の測定または較正手順が実行される。この測定または較正手順は、例えば、キャリアガスの流量および温度を含むがこれらに限定はされない要素の制御条件下での、所定時間の接触段階の実行を含み得る。実際には、過酸化水素水溶液源の気相がキャリアガスと接触させられた後の時点において、過酸化水素の表示第二濃度が過酸化水素水溶液源中の過酸化水素の初期濃度よりも高くなることは、過酸化水素水溶液源からの水の優先的な除去に続いて自然に起こる。
【００４３】
これらおよび他の実施形態において、接触段階が起こっている間、第二濃度よりも低い第三濃度の過酸化水素を含む過酸化水素水溶液が添加され得る。多くの実施形態では、第三濃度は初期濃度と同じである。第三濃度は、第二濃度よりも低いのであれば、初期濃度よりも高い濃度であっても低い濃度であってもよい。簡潔に言えば、平衡濃度において、液相中の過酸化物および水のモル比は気相と等しくなる。添加段階は定期的または連続的な添加を含み得るが、通常、キャリアガスが過酸化水素水溶液源の気相と接触している間に起こる。例えば、キャリアガスが過酸化水素水溶液源の気相と接触させられ、過酸化水素水溶液源の気相が押し流され、それにより、過酸化水素水溶液源から質量または体積を取り除かれ得る。いくつかの実施形態では、第三濃度の過酸化水素を含む過酸化水素水溶液を添加する段階が実行されることで、本質的に一定の質量、または本質的に一定の体積が維持され得る。維持された一定の質量または体積は、前記方法が開始された時点における過酸化水素水溶液源の開始質量または開始体積と同じであっても異なっていてもよい。例えば、維持された一定の質量または体積は、キャリアガスが十分な量の過酸化水素水溶液源の気相を押し流して、質量または体積を前記方法の開始時のレベル未満に減少させた後に得られる、質量または体積であり得る。さらに、このような方法は、典型的には添加段階が開始された後の、結果として得られる過酸化水素水溶液源およびキャリアガスの混合気相を安定な定常状態の過酸化水素濃度において含むガス流を回収する段階を含む。前記ガス流は、過酸化水素水溶液源への過酸化水素水溶液のあらゆる添加に先立ち、回収および使用することができる一方で、このようなガス流は、その過酸化水素濃度において望ましくない変化をし得る。逆に、過酸化水素水溶液源への過酸化水素水溶液の少なくとも初期添加の後の（すなわち、添加段階が開始された後の）ガス流の回収は、安定な定常状態の過酸化水素濃度を有利に促進する。これらおよび他の実施形態において、ガス流は重要工程処理に送達され得る。例えば、重要工程処理は、除染されるべきであり、それによって除染される材料を、対象にし得る。本明細書に記載の実施形態は、連続工程として実行され得る。
【００４４】
多くの実施形態では、多成分液体源の気相および液相は実質的にガス不透過性の膜によって分離される。これらの実施形態の多くで、多成分液体源は過酸化水素水溶液源であり、気相は気相中の過酸化水素を含む。実質的にガス不透過性の膜はフッ化イオン交換膜であり得る。これらおよび他の実施形態において、気相との接触に使用されるキャリアガスは、実質的に乾燥したキャリアガスであり得る。このような実施形態はさらに、多成分液体源の低揮発性成分（例えば、過酸化水素水溶液中の過酸化水素）の第三濃度が、多成分液体源（例えば、過酸化水素水溶液）中の低揮発性成分の初期濃度と同じであり得る、と定める。過酸化水素について、例示的な実施形態は、約５％〜約５０％を含む、過酸化水素の初期濃度を含む。
【００４５】
除染の実施形態において、除染される材料は、いくつかの様々な種類の材料のうちの１つであり得る。例えば、前記材料は、核酸を増幅するデバイスであり得、あるいは、このような核酸を増幅するデバイスから取り出された成分であり得る。除染される材料がＤＮＡを含有する場合、増幅可能なＤＮＡの量は少なくとも４対数減少し得る。前記材料が微生物含有材料の一種である場合、生存可能な微生物の数は少なくとも６対数減少し得る。除染工程中、ガス流は、例えば、除染される材料に最長６０分間送達され得る。前記材料が細菌含有材料種である場合、生細菌の数は約６対数〜約７対数減少し得る。本明細書の方法に従って除染され得る他の材料には、インビトロ核酸増幅反応のＤＮＡ産物を含有する材料が含まれる。さらに、温度が除染工程中に制御され得る。例えば、材料の温度が約４０℃を超えない除染が行われ得る。他の例では、温度は約３０℃を超えない。多成分液体源が過酸化水素水溶液である実施形態では、過酸化水素水溶液源を気相から分離するガス不透過性膜が使用され得、そのような実施形態では、１つのそのような膜はフッ化イオン交換膜である。さらに、そのような実施形態では、除染される材料は、膜が存在する場合または存在しない場合のいずれにおいても送達されるガス流の連続流を可能とするように構成された通気チャンバ内に配置され得る。
【００４６】
本発明の他の実施形態は、材料を除染するためのデバイスに関する。このようなデバイスは、例えば、過酸化水素ガス等のプロセスガスを除染される材料に送達するために使用され得る。本発明のデバイスにおいて、過酸化水素等のプロセスガスを含む気相は、フッ化イオン交換膜等の実質的にガス不透過性の膜によって、過酸化水素水溶液源等の液体源から分離され得る。これらおよび他の実施形態において、前記デバイスは、気相が連続的に除去されて過酸化水素ガス流が形成されるように、例えば過酸化水素および水を含む気相にキャリアガスを送達する組立体を含み得る。個の除去により、過酸化水素水溶液の初期濃度は第二濃度に上昇される。プロセスガスが過酸化水素である場合、過酸化水素水溶液源は、第二濃度よりも低い濃度の過酸化水素で補充される。例えば、その補充される過酸化水素濃度は、初期の過酸化水素濃度と同じ濃度であり得る。過酸化水素ガスは除染される材料に装置を介して送達され、前記装置は気相を含有する上部空間の出口を含み、前記出口は、過酸化水素ガス流が上部空間から除染される材料へと流れるように、除染される材料と繋がっている。第一成分および第一成分よりも揮発性が低い第二成分を含み、前記低揮発性成分が気相中にある場合にプロセスガスとなり得る、多成分液体源に関連して、他のプロセスガスが利用され得る。
【００４７】
キャリアガスの温度、飽和状態、流量および圧力、並びに／または多成分液体源の濃度、多成分液体源の補充源の濃度、並びに多成分液体源の温度および圧力等の、本明細書で提供される方法、系、およびデバイスの作動条件を調整することにより、多成分液体源中の低揮発性成分は、種々の濃度でプロセスガスとして効率的且つ安全に送達され得る。
【００４８】
過酸化水素水溶液が多成分液体源である場合、キャリアガスの温度、飽和状態、流量および圧力、並びに／または過酸化水素液体源の濃度、過酸化水素の補充源の濃度、並びに過酸化水素水溶液源の温度および圧力等の、本明細書で提供される方法、系、およびデバイスの作動条件を調整することにより、過酸化水素は、除染処理等のために、種々の濃度でプロセスガスとして効率的且つ安全に送達され得る。
【００４９】
ある実施形態では、キャリアガスは、本明細書で提供される方法、系、およびデバイスにおいて直接的に、入手、貯蔵、および使用され得る。ある特定の他の実施形態では、キャリアガスは、ユースポイントにおいて、キャリアガスおよび液体源の少なくとも１つの成分から、例えば、このような成分をキャリアガスに添加するためのデバイスによって、作製され得る。例示的なキャリアガスは、キャリアガスおよび水、アルコール、ケトン、エーテル、有機酸、無機酸、有機溶剤、または無機溶剤を含む。例えば、窒素キャリアガスを、加湿デバイス、例えば、膜接触器またはＲＡＳＩＲＣ社（カリフォルニア州サンディエゴ）から市販されているＲａｉｎＭａｋｅｒ（商標）加湿デバイス、と接触させることにより作製され得る加湿窒素を含む、１つの好ましいキャリアガス。他の例示的なキャリアガスには、窒素、アルゴン、水素、酸素、ＣＯ２、清浄な乾燥空気、ヘリウム、または室温および大気圧において安定な他のガスのうちの一つまたは複数を含む、本明細書に記載される他のキャリアガスが含まれ得る。他の実施形態では、好ましいキャリアガスは加湿されていない窒素キャリアガスである。清浄な乾燥空気は別のキャリアガスである。清浄な室内気はさらに別のキャリアガスである。
【００５０】
いくつかの実施形態では、プロセスガスを含有するガス流を送達するための装置は、除染される材料に直接的または間接的に接続されており、プロセスガスを含有するガス流が、上部空間から、それが使用されることになる材料に流れることを可能にする、気相を含有する上部空間の出口である。例えば、過酸化水素が、区画に囲まれた、過酸化水素水溶液液体源等の、液体源である場合、液体源の気相が上部空間とされ得る。ある実施形態では、上部空間は、液体源に隣接して位置する空間であり得、実質的にガス不透過性の膜によって液体源から分離され得る。液体源および上部空間が実質的にガス不透過性の膜によって分離された実施形態では、上部空間は液体源の上、下、またはあらゆる側に位置し得、あるいは、上部空間は、液体源を取り囲む、または液体源によって取り囲まれ得る。例えば、上部空間は、液体源を通り抜ける実質的にガス不透過性の管の内側の空間（例えば、膜管腔）であり得、あるいは、液体源は、上部空間が管の外側を取り囲んでいる、実質的にガス不透過性の管（例えば、膜管腔）の内側に位置し得る。
【００５１】
ある実施形態では、キャリアガスは、加湿されず、水を含有しない、または実質的に含有しない。そのような実施形態では、安定な定常状態条件下での、低揮発性の成分の最大気相排出量は、例えば過酸化水素水溶液であり得る多成分液体源を補充するのに使用される液体の液相における高揮発性成分に対する低揮発性成分のモル比と等しい、気相における高揮発性成分に対する低揮発性成分のモル比を有する。
【００５２】
これらの実施形態の多くでは、過酸化水素等の低揮発性成分の溶液相濃度は、窒素、室内気、もしくは清浄な乾燥空気またはこれらの組合せ等の、乾燥キャリアガスまたは実質的に乾燥したキャリアガスで濃縮される。いくつかの実施形態では、前記溶液の露点は約０℃未満である。前記液体は、補充とキャリアガス流量との関係において、所望の濃度が維持されるように、補充され得る。これらの条件下で、補充溶液中の低揮発性成分の初期濃度と、送達、例えば除染される材料、のための気相中の低揮発性成分との間のモル平衡が達成され得る。高揮発性成分に対する低揮発性成分の補充溶液中濃度は、典型的には、初期濃度において見られるものと実質的に同一の濃度である。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態では、過酸化水素水溶液液体源であり得る、複数の液体源由来の低揮発性成分が、気相中で送達される。他の実施形態では、低揮発性成分は、溶液への通気から送達され得る。
【００５４】
例示的な多成分溶液は、有機溶剤または無機溶剤を含有する溶液；無機酸、無機塩基、または酸化剤もしくは還元剤の水含有溶液またはアルコール含有溶液；Ｈ２Ｏ２水溶液；水−イソプロパノール溶液等の水−アルコール溶液；Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ／イソプロパノール溶液；並びにヒドラジン水溶液である。このような成分は、水よりも低揮発性となるように選択され得る。前述の通り、この溶液の組成は動的であり得、高揮発性成分が補充されない場合、低揮発性化合物の濃度は、ラウールの法則に従って経時的に上昇し得る。多くの実施形態では、液体源はＨ２Ｏ２水溶液を含む。一実施形態では、本発明による濃縮前のＨ２Ｏ２溶液の初期濃度は約５重量％である。特に記載がない限り、本明細書に記載される濃度の全てのパーセンテージは重量パーセントである。他の実施形態では、濃縮前のＨ２Ｏ２溶液は、約２５重量％、約３０重量％、約３５重量％、約４０重量％、約４５重量％、約５０重量％、約５５重量％、約６０重量％、約６５重量％、約７０重量％、約７５重量％、約８０重量％、約８５重量％、約９０重量％、並びに、その間の濃度、例えば、約５〜１０重量％、１０〜１５重量％、１５〜２０重量％、２０〜２５重量％、２５〜３０重量％、３０〜３５重量％、３５〜４０重量％、４０〜４５重量％、４５〜５０重量％、５０〜５５重量％、５５〜６０重量％、６０〜６５重量％、６５〜７０重量％、７０〜７５重量％、７５〜８０重量％、８０〜８５重量％、または、さらには８５〜９０重量％である。例えば、初期の過酸化水素濃度は、５〜９０％、２５〜７５％、３０〜５０％または約３１．３％であり得る。３１．３％において、例えば、これは、約４：１の水：過酸化水素のモル比に相当する。このような過酸化水素濃度が本発明に従って濃縮された場合、得られる濃度は、例えば、約５０％〜９０％、６０％〜９０％、６０％〜８０％、または約７０％〜約７８％であり得る。本発明のこれらおよび他の実施形態において、安定な定常状態の過酸化水素濃度は、約５００ｐｐｍ〜約３００，０００ｐｐｍ、例えば約５００ｐｐｍ〜約８００ｐｐｍ、であり得る。他の範囲としては、約１ｐｐｂ〜１０００ｐｐｍ、約１０００ｐｐｍ〜約５，０００ｐｐｍ、約５，０００ｐｐｍ〜約１５，０００ｐｐｍおよび約１５，０００ｐｐｍ〜約６０，０００ｐｐｍが挙げられる。
【００５５】
本明細書で開示される方法、系、およびデバイスでは水溶液が通常使用される液体源であるが、適用可能な多成分溶液の選択はそのように限定されない。適切な多成分溶液の選択は、特定の適用または工程の要件によって決定される。
【００５６】
いくつかの実施形態では、Ｈ２Ｏ２水溶液等の多成分液体源は、初期濃度の低揮発性成分において供給され、その後、上昇した安定な濃度を達成するまで上昇される。初期濃度は、高揮発性成分中で不飽和のキャリアガスを供給することにより上昇され得る。いくつかの実施形態では、そのような不飽和は、ゼロまたは実質的にゼロの含水量（ｗａｔｅｒ  ｃｏｎｔｅｎｔ）を有することにより達成される。Ｈ２Ｏ２水溶液の場合、含水量（ｗａｔｅｒ  ｃｏｎｔｅｎｔ）は高揮発性成分である。ラウールの法則に従って、Ｈ２Ｏ２等の低揮発性の多成分液体源の濃度は上昇する。有害となるほどの高濃度が生じることを防ぐために、いくつかの実施形態では、Η２Ｏ２液体源は、初期濃度の低揮発性成分、または、初期濃度よりも低い濃度の低揮発性成分、もしくは、キャリアガスとの接触により上昇した濃度よりも低い濃度の低揮発性成分を有する液体で補充され得る。添加される量は、Ｈ２Ｏ２液体源の全体積を比較的一定に維持するように送達され得る。キャリアガスが水を含有する場合、キャリアガスの飽和レベルは、上昇した安定な濃度を提供するように、補充される液体の量およびその濃度に応じて調整され得る。キャリアガスの流量も、上昇した安定な濃度を提供するように調整され得る。いくつかの実施形態では、キャリアガスは、多成分液体源由来のガスと共に、除染される材料に送達される。
【００５７】
ある実施形態において、本明細書において提供される方法、系、およびデバイスは種々の膜を使用し得る。前記膜は、低揮発性化合物（例えば、過酸化水素）に対し透過性であることが好ましく、特に、実質的にガス不透過性の膜、例えば、フッ化イオン交換膜、例えば、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）膜または他のフッ化イオン交換膜またはその誘導体もしくは塩であることが好ましい。登録商標のある、テトラフルオロエチレン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅ）およびスルホニルフルオライドビニルエーテルの短側鎖コポリマーである、Ａｑｕｉｖｏｎ（登録商標）またはＡｑｕｉｖｏｎ（登録商標）Ｐ９８５（ソルベイ社（Ｓｏｌｖａｙ））が使用され得る。この様式では、低揮発性化合物が、膜を通過し、膜の反対側でガス流に取り込まれることで、種々の除染処理において使用され得る低揮発性化合物を含むガス流が供給される。一実施形態では、前記膜は、低揮発性化合物（例えば、過酸化水素）に対し高い透過性を有する実質的にガス不透過性の膜である。膜の透過性は、膜の面積、厚さ、および種類が変わることで変化し得る。
【００５８】
本明細書において提供されるデバイスは、本明細書で使用される気体および液体の流れを含有および制御するための種々の構成要素をさらに含み得る。例えば、前記デバイスは、質量流量制御装置、バルブ、逆止弁、圧力計、調節装置、浮子式流量計、重力送り装置、与圧補給容器（ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  ｒｅｆｉｌｌ  ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）、およびポンプをさらに含み得る。本明細書において提供されるデバイスは、デバイスおよび方法段階の種々の構成要素の温度を調節するために、種々の加熱器、熱電対、および温度調節器をさらに含み得る。不飽和キャリアガスが使用されるある実施形態では、このようなデバイスは、本明細書において「濃縮器」と称される場合がある。
【００５９】
多成分液体源が過酸化水素水溶液である多くの実施形態では、過酸化水素水溶液の供給源は、水および過酸化水素を含む気相と平衡状態の開始体積を有する。過酸化水素水溶液の供給源のための過酸化水素の開始濃度は、約３０重量％であり得る。他の実施形態では、濃縮前のＨ２Ｏ２溶液は、約５重量％、約１０重量％、約１５重量％、約２０重量％、約２５重量％、約３０重量％、約３５重量％、約４０重量％、約４５重量％、約５０重量％、約５５重量％、約６０重量％、約６５重量％、約７０重量％、約７５重量％、約８０重量％、約８５重量％、約９０重量％、並びに、その間の濃度、例えば、約５〜１０重量％、１０〜１５重量％、１５〜２０重量％、２０〜２５重量％、２５〜３０重量％、３０〜３５重量％、３５〜４０重量％、４０〜４５重量％、４５〜５０重量％、５０〜５５重量％、５５〜６０重量％、６０〜６５重量％、６５〜７０重量％、７０〜７５重量％、７５〜８０重量％、８０〜８５重量％、または、さらには８５〜９０重量％である。また、気相と液接触している、実質的に乾燥したキャリアガスが供給されることにより、過酸化水素を含有するガスが形成される。使用され得る気体の例としては、窒素、アルゴン、水素、酸素、ＣＯ２、清浄な乾燥空気、ヘリウム、これらの組合せ、または室温および大気圧で安定な他の気体のうちの一つまたは複数が挙げられる。さらに、前記デバイスは、過酸化水素水溶液を過酸化水素水溶液源に送達する充填管を含み得る。この管は、気相の減少に起因した、過酸化水素水溶液の補充のために使用され得る。いくつかの実施形態では、置換体積の量は、重量測定に基づく。いくつかの実施形態では、置換体積の量は、液体レベルセンサに基づき得る。いくつかの実施形態では、補充に使用される過酸化水素水溶液は、過酸化水素水溶液の最初の供給源に使用される過酸化水素の開始濃度と同じである。充填管に接続されたポンプを使用することで、充填管を通じて前記液体体積の過酸化水素が補充され得る。充填管を用いて、過酸化水素水溶液源が実質的に一定の体積を維持するように、過酸化水素水溶液源は補充され得る。
【００６０】
いくつかの実施形態では、補充溶液は、容器から、または加圧容器もしくは循環ループから、重力送りされ得る。好ましいある特定の実施形態では、実質的に乾燥したキャリアガスが過酸化水素水溶液の気相に送達される経路が提供される。これらおよび他の実施形態では、前記気相が取り除かれることで、過酸化水素ガス流が供給され得る。このような除去は連続的であり得る。いくつかの実施形態では、組立体は、熱トレーシングの使用によって温度調節されてもよい、管または導管を含み、実質的に乾燥したキャリアガスを気相に導き、さらに気相を押し流し、それにより、過酸化水素ガス流を供給し、ガス流の低揮発性成分の濃縮を防止する働きをする。
【００６１】
前記気相は例えば過酸化水素水溶液等の液体源に隣接して位置し得、実質的にガス不透過性の膜によって液体源から分離され得る。このような場合、上部空間は液体源の上、下、またはあらゆる側に位置し得、あるいは、上部空間は、液体源を取り囲む、または液体源によって取り囲まれ得る。ある実施形態では、上部空間は、液体源を通り抜ける実質的にガス不透過性の管の内側の空間（例えば、膜管腔）であり得、あるいは、液体源は、上部空間が管の外側を取り囲んでいる、実質的にガス不透過性の管（例えば、膜管腔）の内側に位置し得る。従って、このようなデバイスの組立体要素は、前記液体体積の多成分液体源（例えば、過酸化水素水溶液）から気相を分離する実質的にガス不透過性の膜を含み得る。
【００６２】
このようなデバイスは、プロセスガスを重要工程処理に送達する装置を含み得る。前記装置は、プロセスガスの送達を導くためのいくつかの種類の管材または導管を含み得る。プロセスガスの流れを配向および調節するためのノズルおよび／またはバルブが存在していてもよい。除染処理において、例えば、プロセスガス流は、除染手順の開始時に除染される要素が配置され得る閉鎖チャンバまたは通気チャンバへと配向され得る。そのように送達されたプロセスガス流は、安定な定常状態濃度のプロセスガスを含む。多くのこのような実施形態において、プロセスガスは過酸化水素であり、多成分液体源は過酸化水素水溶液である。
【００６３】
除染処理において、本明細書におけるデバイスおよび方法は、種々の材料、例えば、限定はされないが、環境表面、医療機器、検査器械、医療廃棄物、食品および容器、並びに生鮮食品に対して、生存可能な微生物の数を減少させるために、および／または、ＤＮＡを増幅不可にするために、使用され得る。密閉空間およびそのような密閉空間内の表面も除染され得る。例えば、本発明のデバイスは、病原性微生物等の病原体を減少させる、または除去するのに十分な期間、病院の部屋または他の医療現場に設置され得る。他の材料は、インビトロ核酸増幅反応の実行に使用される機器の内部部分または外部部分を含む表面出あり得る。例えば、そのような機器を除染するために使用される気相の過酸化水素は、紫外線照射等の他のアプローチでは実際に除染することができなかった内部空間へのアクセスが可能であろう。
【００６４】
いくつかの実施形態では、開示される過酸化水素送達デバイスは、約１００℃等の室温よりもはるかに高い温度で過酸化水素ガス流を送達する。これにより、濃縮を起こさずに、気相中の過酸化水素を実質的により高い濃度にすることが可能となる。これは、高温で医療機器を除染または滅菌するための特定の用途を有する。他の実施形態では、より低い温度が使用され得る。室温、３０℃、４０℃、または間の温度等のより低い温度での作動は、通常、それらの温度での飽和圧力限界に起因するより少量の過酸化水素と関連している。しかし、部屋または他の広い面積を除染する場合、高温の過酸化水素ガスの発生後、高い流量で希薄になる可能性がある。これは、過酸化水素ガスで部屋を迅速に満たすことを可能にするだろう。例えば、約５０，０００ｐｐｍの過酸化水素ガスの平均濃度が、本発明のデバイスから達成され得る。除染される典型的な部屋に広がった場合、過酸化水素の濃度はおよそ１０００ｐｐｍ程度になるであろうと予測される。
【００６５】
本明細書で使用される用語「重要工程処理」は、除染処理またはマイクロエレクトロニクスおよび半導体を対象にする処理を含む。このような処理には、多成分液体源から得られるガス状のプロセス薬品の使用を可能にする技術から恩恵を受け得る処理が含まれる。重要工程処理にはさらに、限定はされないが、原子層堆積、原子層食刻、ウェーハ：接合、洗浄、焼き鈍し、ストリッピング、熱酸化、化学酸化、化学蒸着、スパッタリング、ＭＢＥ、および表面パッシベーション；材料由来のＤＮＡ、細菌、ウイルス、胞子、カビ、および／または発熱物質を殺傷またはその数を減少させることによる、医療機器、遺伝子配列決定機器、調理表面（ｆｏｏｄ  ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｓｕｒｆａｃｅ）、食品表面、並びに病室、公共空間および運搬用車両の表面等の物質の除染；ディスプレイおよびＴＦＴ用の非晶質酸化物の焼き鈍し、塗布および疎水変換（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）のための表面のプラズマ酸化、ＣＶＤ、スパッタリング、酸化、並びにパッシベーション等の工業的用途が含まれる。
【００６６】
本明細書で使用される用語「プロセスガス」は広義語であり、当業者にその通常および通例の意味を与え（特殊なまたはカスタマイズされた意味に限定されず）、限定はされないが、材料の除染または半導体表面の洗浄または酸化物、ヒドロキシル配位子を形成させるための半導体表面の化学修飾等の、重要な処理工程で使用される気体を指す。同様に、このような表面は、炭素原子の除去によって、またはフォトレジストもしくはフォトレジスト副産物との反応によって、またはスピンオン誘電体またはスピンオンシリコン系前駆物質の焼き鈍しによって、不動態化され得る。例示的なプロセスガスは、水、無機酸、有機酸、無機塩基、有機塩基、並びに無機溶剤および有機溶剤である。特定のプロセスガスは過酸化水素ガスである。
【００６７】
本明細書で使用される用語「キャリアガス」は広義語であり、当業者にその通常および通例の意味を与え（特殊なまたはカスタマイズされた意味に限定されず）、限定はされないが、典型的には一連の配管である一連の工程を通じて、別の気体を運搬するのに使用される気体を指す。例示的なキャリアガスは、室温および大気圧で安定である、窒素、アルゴン、水素、酸素、ＣＯ２、清浄な乾燥空気、室内気、ヘリウム、もしくは他の気体またはこれらの組合せである。キャリアガスは不活性ガスであり得る。一実施形態では、キャリアガスは窒素である。キャリアガスは不活性ガス単独であってもよいし、あるいは、一つまたは複数の追加成分を有してもよい。キャリアガスは、例えば、水をさらに含み得る。「乾燥窒素」とは、水を実質的に含まない窒素ガスを意味する。他の実施形態では、キャリアガスは水素、清浄な乾燥空気、酸素、オゾン、またはこれらの組合せであり得る。いくつかの実施形態では、キャリアガスは水を実質的に含んでいなくてもよい。ある実施形態では、キャリアガスは加湿器に通されない。一実施形態では、キャリアガスは不活性ガスおよび水を含有する。本発明において、本明細書で使用される場合、水が前記ガスの成分とされる場合、特に記載が無い限り、気相における水であると理解される。
【００６８】
本明細書で使用される用語「不活性ガス」は広義語であり、当業者にその通常および通例の意味を与え（特殊なまたはカスタマイズされた意味に限定されず）、限定はされないが、本明細書に記載の膜に対し透過性でない気体を包含する。一実施形態では、不活性ガスは窒素である。別の実施形態では、不活性ガスは乾燥窒素である。
【００６９】
本明細書で使用される用語「液体源」は広義語であり、当業者にその通常および通例の意味を与え（特殊なまたはカスタマイズされた意味に限定されず）、限定はされないが、適用または工程において使用される気体、特にプロセスガス、の供給源を与える溶液を指す。
【００７０】
本明細書で使用される用語「上部空間」は広義語であり、当業者にその通常および通例の意味を与え（特殊なまたはカスタマイズされた意味に限定されず）、限定はされないが、上部空間に含有される気体の少なくとも一部を与える液体源と液接触している、ある体積の気体を指す。上部空間を液体源から分離する透過性または選択的に透過性の障壁が存在していてもよい。
【００７１】
用語「充填済みキャリアガス」とは、ある量の一つまたは複数の液体源成分を含有するキャリアガスを意味する。一実施形態では、充填済みキャリアガスは、不活性ガスおよび水を含有する。別の実施形態では、充填済みキャリアガスは、窒素、アルゴン、水素、酸素、ＣＯ２、清浄な乾燥空気、ヘリウム、または室温および大気圧で安定である他の気体のうちの一つまたは複数、並びに水を含む。また、充填済みキャリアガスはキャリアガスと見なされる。
【００７２】
本明細書で使用される用語「実質的にガス不透過性の膜」は広義語であり、当業者にその通常および通例の意味を与え（特殊なまたはカスタマイズされた意味に限定されず）、限定はされないが、気相または液相中に存在し得る他の成分（例えば、水または過酸化水素）に対しては比較的透過性であるが、限定はされないが、水素、窒素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、清浄な乾燥空気、室内気、硫化水素、炭化水素（例えば、エチレン）、揮発性の酸および塩基、難分解性化合物、並びに揮発性有機化合物等の他の気体に対しては比較的不透過性である膜を指す。実質的にガス不透過性の膜の例としては、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）、ＡＱＵＩＶＯＮ（登録商標）または３Ｍ  ＩＯＮＯＭＥＲ（登録商標）、および当該技術分野において公知の他のものが挙げられる。
【００７３】
用語「実質的に乾燥したキャリアガス」とは、実用可能な限り乾燥した気体を送達するために気体中の水分を減少させる、当該技術分野において公知の方法によって除湿された、気体、または、例えば清浄な乾燥空気または窒素と関連している場合は、ある特定の種類の気体を意味する。このような方法には、限定はされないが、商業的製造業者から市販されているもの等のガス清浄器の使用が含まれる。
【００７４】
本明細書で使用される用語「イオン交換膜」は広義語であり、当業者にその通常および通例の意味を与え（特殊なまたはカスタマイズされた意味に限定されず）、限定はされないが、イオンと結合可能な、または膜と外部物質との間でイオン交換が可能な化学基を含む膜を指す。このような化学基としては、限定はされないが、スルホン酸、カルボン酸、リン酸、ホスフィン酸、スルファミド、スルホニルイミド、ヒ素基、セレン基、およびフェノール基が挙げられる。このようなイオン交換膜（例えば、フッ化イオン交換膜）は、しばしば酸性官能基を含有することから、酸形態にあると見なされ得る。フッ化イオン交換膜であるＮＡＦＩＯＮ（登録商標）、または他のフッ化イオン交換膜は、例えば、酸、塩基または塩で化学処理されることで、反応性を改変され得る。ある実施形態では、フッ化イオン交換膜は、適切な条件下で処理されることで、種々の塩種を形成し得る。このような塩の例としては、ナトリウム塩、ピリジニウム塩、アンモニウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、鉄塩、アルミニウム塩、およびカルシウム塩が挙げられる。
【００７５】
本明細書で使用される用語「比較的一定の」は広義語であり、当業者にその通常および通例の意味を与え（特殊なまたはカスタマイズされた意味に限定されず）、限定はされないが、経時的に変化し得るが、値を効力の無い、または実質的により低い効力にするほど実質的に変化しない、値を指す。Ｈ２Ｏ２等の低揮発性成分の濃度の上昇との関連では、用語「比較的一定の」は、重要工程処理に適用されるのに十分な時間、前記低成分ガス（ｌｏｗ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｇａｓ）の安定なガス送達を提供するのに十分な高いレベルに、濃度を維持することを意味する。例えば、平均値の３％〜５％以内への１時間の標準偏差の維持は、濃度または体積に関して比較的一定と見なされるだろう。
【００７６】
用語「不飽和の」とは、キャリアガスまたはキャリアガス等の気体との関連では、気体の分圧が、所定の温度および圧力における、上部空間のその気体またはキャリアガスまたはキャリアガスの最大分圧未満であることを意味する。不飽和という用語は、ある特定の時点において当てはまる。キャリアガスは、特定の温度および圧力において飽和され、後に、上部空間またはキャリアガスが不飽和となるように、圧力を減少させることにより、または温度を上昇させることにより変更され得る。
【００７７】
用語「過飽和」とは、キャリアガスまたはキャリアガス等の気体との関連では、気体の分圧が、所定の温度および圧力における、上部空間のその気体またはキャリアガスまたはキャリアガスの最大分圧よりも大きいことを意味する。本発明のいくつかの実施形態では、重要工程処理に送達されるガス流は、多成分液体の送達の前の補充に使用される多成分液体源由来の水より低揮発性の成分の分圧と比較して、水より低揮発性の成分がより高い分圧である。
【００７８】
本明細書で使用される用語「平衡濃度」とは、例えば材料を除染するために使用される気相に送達され得る、温度および上部空間の圧力に依存する、低揮発性成分の最大含量を意味する。このような平衡条件下では、気相中の高揮発性成分に対する低揮発性成分のモル比は、多成分液体源の補充に使用される液体の液相中の高揮発性成分に対する低揮発性成分のモル比と等しくなる。多成分を含む溶液において、本発明によるこのような平衡条件下では、気相中の高揮発性成分に対する低揮発性成分のモル比は、多成分液体源の補充に使用される液体の液相中の高揮発性成分に対する低揮発性成分のモル比と等しくなる。
【００７９】
用語「安定な」とは、多成分液体源由来の低揮発性成分（例えば過酸化水素）を気相中に安定な定常状態濃度で含む出力ガスに関連して、例えば、いくつかの実施形態では１０％を超える、他の実施形態では５％、３％または２％まで、等のある特定のパラメータを超えては変化しない出力濃度を意味する。前記用語は、気相中の低揮発性成分の平衡濃度が達成され、重要工程処理に送達されている時点で、適用される。本明細書におけるパーセンテージは、測定されたガス出力の平均値に関する、平均値からの標準偏差である。
【００８０】
多成分液体源由来の低揮発性成分を含む出力ガスに関連した、用語「安定な定常状態の濃度」とは、それらの用語が本明細書で使用される場合、安定且つ平衡状態の濃度に上昇した出力を意味する。
【００８１】
用語「除染する（ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅ）」および「除染（ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）」および「除染すること（ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｎｇ）」とは、あらゆる微生物を殺傷もしくは溶解すること、または、ＤＮＡ分子をＰＣＲ反応等のインビトロ核酸増幅反応において増幅できないようにすることを指す。例えば、いくつかの実施形態では、除染は、生存可能な微生物の数またはＰＣＲ反応等のインビトロ核酸増幅反応において増幅可能なＤＮＡの量を、除染のための処理の前の材料と比較して、少なくとも１対数減少させ得る。１対数の減少とは、微生物またはＤＮＡ物質の元の数の１０％が特定の除染後に残存することを意味する。本明細書で使用される除染は、しばしば、約１対数〜８対数（例えば、約３対数〜７対数）の減少をもたらす。いくつかの実施形態では、除染はまた、滅菌（すなわち、１００％の殺傷）に成功し得る。いくつかの実施形態では、除染は、ＰＣＲ反応における鋳型としてのＤＮＡを完全に不活化し得る。本発明は、当業者が利用可能な文献から決定され得る、過酸化水素に感受性のあらゆる微生物を殺傷または溶解するのに使用され得る。例としては、グラム陰性細菌、例えば、医療関連グラム陰性細菌、例えば、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）、アシネトバクター・バウマンニ（Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ  ｂａｕｍａｎｉｉ）、緑膿菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）、肺炎桿菌（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａ）、および淋菌（Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ  ｇｏｎｏｒｒｈｏｅａｅ）、が挙げられる。例としては、さらに、グラム陽性細菌、例えば、医療関連グラム陽性細菌、例えば、コリネバクテリウム属、マイコバクテリウム属、リステリア属、バチルス属、クロストリジウム属、ノカルジア属、連鎖球菌属、ブドウ球菌属、およびストレプトマイセス属が挙げられる。本発明の方法およびデバイスによって殺傷または溶解され得る、過酸化水素に感受性の他の微生物には、ウイルス、酵母、および真菌が含まれる。除染にはさらに、微生物の殺傷もしくは溶解またはＤＮＡもしくはＲＮＡの変性もしくは破壊等の、消毒（ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｎｇ）が含まれる。このような消毒は、分析機器、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応機器、医療機器、病院、診療所、研究所、歯科医院、在宅医療および長期療養施設、に適用され得る。
【００８２】
本明細書で使用される場合、除染に関する用語「実質的に減少させる」は、試料中の生存可能な微生物の１対数の減少を表す。
【００８３】
用語「気体」は、それらの用語が当該技術分野において十分に理解される通り、液体でも固体でもない、ガス種を意味する。さらに、気体は、例えば、ネブライザまたはアトマイザによって発生するであろう霧（ｍｉｓｔ）でも濃霧（ｆｏｇ）でもない。本明細書で使用される場合、気体という用語はさらに、標準的な凝縮核計数器（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ  ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  ｃｏｕｎｔｅｒ）で測定された場合に、１リットルの体積中に、標準的な温度および圧力の条件下で、１００ｎｍ超のサイズの１００未満の粒子が存在することを意味する。水および過酸化水素等の多成分液において、揮発され重要工程処理（例えば、除染される材料）に送達される際、過酸化水素は気相で存在する。比較すると、水は、揮発されキャリアガスに取り込まれた場合、可能性としては気体でも蒸気でもあり得るが、ただし、重要工程処理（例えば除染される材料）への出力は気体である。
【００８４】
本発明のこれらおよび他の実施形態において、多成分液体源の体積が比較的一定であるように、または比較的一定に維持された体積に変化するように、多成分液体源に添加される多成分液体の追加量は、元の多成分液体と、同一の成分比であっても、異なる成分比であってもよい。この工程は、多成分液体源を補充する働きをする。
【００８５】
本発明のこれらおよび他の実施形態において、気相の低揮発性成分の濃度は、以下のパラメータのうちの少なくとも１つを変化させることにより、変化され得る：（ａ）液体源の温度、（ｂ）液体源の圧力、（ｃ）液体源の濃度、（ｄ）キャリアガスの温度、（ｅ）キャリアガスの圧力、（ｆ）成分の補充液体中濃度、および（ｇ）キャリアガスの流量。フッ化イオン交換膜等のガス不透過性の膜が存在する場合、膜の表面積、厚さ、および種類も変化され得る。
【００８６】
本発明の多くの実施形態では、気相の低揮発性成分の定常状態濃度が１０％、５％、３％または２％以内に安定するように、気相が除染される材料に送達され得るように、過酸化水素等の、多成分液体源の低揮発性成分の気相が準備される。
【００８７】
本発明の複数の実施形態において、除染される材料に送達されるガス流は加熱され得る。温度は約２０℃等の周囲温度に維持されてもよく、あるいは、約１２０℃に上昇されてもよい。他の温度としては、その間の温度（例えば約７０℃）が包含される。他の実施形態では、重要工程処理が維持される環境の圧力は、大気圧以下であり得る。例えば、前記圧力は、約３．０〜約１．０気圧であり得る。他の例では、大気圧は、１．０または０．１気圧未満であり得る。
【００８８】
ガス流の温度および圧力を変化させることにより、過酸化水素等の、ガス流中の水より低揮発性の成分の濃度は、変化され得る。例えば、過酸化水素に関して、前記濃度は、重要工程処理の環境の圧力がおよそ大気圧である場合、約６０，０００ｐｐｍと非常に高くなり得る。他の実施形態では、前記含量は、そのような大気条件下では、約２０，０００〜約４０，０００ｐｐｍ、例えば、２０，０００ｐｐｍ、２５，０００ｐｐｍ  ３０，０００ｐｐｍ  ３５，０００ｐｐｍ、および６０，０００ｐｐｍ、並びにその間の値であり得る。前記圧力が約１ミリトル（ｍｔｏｒｒ）〜約１気圧、または０．５気圧〜約１気圧、または約１ミリトル〜約０．１気圧等に減少される実施形態では、過酸化水素等の、ガス流中の水より低揮発性の成分の濃度は、約３３０，０００ｐｐｍと非常に高くなり得る。
【００８９】
微生物を殺傷するための方法、または消毒法は、典型的には、ガス流中の過酸化水素の平均濃度が少なくとも１００ｐｐｍである、過酸化水素のガス流を提供する。いくつかの実施形態では、平均濃度は５００ｐｐｍ超である。他の実施形態では、平均濃度は約５００ｐｐｍ〜１５，０００ｐｐｍである。多くの実施形態では、除染処理に送達されるガス流中の過酸化水素ガス濃度は、平均濃度の９％、８％、７％、６％、もしくは５％等、平均濃度の１０％以内またはより良好な％（ｏｒ  ｂｅｔｔｅｒ）に安定である。いくつかの実施形態では、前記安定は、３％、２％、１％またはそれ未満等の、濃度の平均値の４％以内への安定である。このようなパーセンテージは、実験途中の標準偏差を表す。さらに、本発明の過酸化物送達系は、このような過酸化水素のガス流を供給し得る。過酸化水素および水を含有する溶液は、約５％〜約８４％の範囲の、またはさらに高い、過酸化物濃度を有し得る。
【００９０】
本発明の多くの実施形態では、生成される過酸化水素の濃度は、５時間以内に、多くの実施形態では３０分間以内に、６対数超の殺傷率をもたらすことが可能である。
【００９１】
図１は、ある実施形態の本発明の方法、系、およびデバイスを図示する、工程系統図を示している。図１に示すように、成分Ａを事前充填したキャリアガスが、デバイスまたは系に導入され得る。キャリアガスは、加湿器、薬剤揮散装置（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖｏｌａｔｉｌｉｚｅｒ）または他の同様のデバイスを利用して、成分Ａ（例えば、水）を事前充填され得る。加湿器と一緒に使用される場合、キャリアガスは水を事前充填される。キャリアガス中水の飽和度は、例えば、キャリアガスの温度を変化させることにより調整することができる。Ａを事前充填したキャリアガスは次に、成分Ａおよび成分Ｂ（例えば、Ｈ２Ｏ２）を含有する膜接触器を貫流し得る。Ａを事前充填したキャリアガスが水と不飽和である場合（Ａが水である場合）、成分Ｂの濃度の液相内での増加が起こる。所望により、ＡおよびＢを含有する上部空間に相当する液体源は、液相においておよそ一定の体積を維持するように、液相においてＢを補充され得る。膜接触器から放出されたキャリアガスは、成分Ａおよび成分Ｂを含有し得、これが、プロセスガスとして供給され得る。成分Ｂおよび含量の減少したＡを含有するキャリアガスが次に、プロセスガスとして供給され得る。
【００９２】
図２Ａおよび図２Ｂは、本明細書において提供される、使用され得る、膜接触器組立体２００（例えば、過酸化水素送達組立体）および膜接触器組立体の一部を形成する膜組立体２１０の一実施形態の各種の図を示す。図２Ａは、管腔として構成され得る、複数の膜２２０（例えば、５Ｒ  ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）膜）を含む膜組立体２１０を示している。図２Ａに示されるように、管腔として構成された膜２２０は、コレクタ板２３０内の複数の孔を介してコレクタ板２３０に挿入される。膜組立体２１０はまた、コレクタ板２３０に挿入された複数のポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅｎｅ）（ＰＴＦＥ）棒状体２４０も含む。図２Ｂに示すように、膜接触器組立体２００の一部として、膜組立体２１０は、コレクタ板２３０間にわたる膜管腔２２０を含む。膜接触器組立体２００はさらに、膜組立体２１０の両末端にエンドキャップ２５０を含む。エンドキャップ２５０は分岐部２６０をさらに含み、分岐部２６０が管材に取り付けられることで、例えば、膜接触器組立体を、充填する、空にする、洗浄する、または再充填するための、膜接触器組立体２００の内部へのアクセスが提供され得る。
【００９３】
本明細書において提供される方法、系、およびデバイスの一態様による実施形態が、図３を参照することにより、以下に記述される。送達デバイス３００は、図３に示すように、加湿器３１０、および膜接触器３２０を含み得る。キャリアガス３０１（例えば、窒素）は、膜接触器３２０内の上部空間を貫流し得る。窒素キャリアガス３０１の流量を調節するために、質量流量制御装置（ＭＦＣ）３４１が使用され得る。質量流量制御装置（ＭＦＣ）３４２により、希釈ガス３０２（例えば、窒素）の流量が調節され得る。バルブ３４３により、前記希釈管線が望ましくない場合に分離され得る。逆止弁３４４、３４５が、ＭＦＣ３４１およびＭＦＣ３４２の両方の下流に配置されることで、例えば、プロセスガス（例えば、Ｈ２ＯおよびＨ２Ｏ２）への暴露からそれらが保護され得る。多岐管の圧力が最大圧力（例えば、ある種の分析計３６０において５ｐｓｉｇ）を超過しないように、圧力計３４６がＭＦＣ３４１と逆止弁３４４の間に配置され得る。
【００９４】
キャリアガスの圧力は、通常は１５ｐｓｉｇに設定されて、前方の圧力調節装置３４７によって維持され得る。キャリアガスは、加湿器３１０を貫流し、水、または多成分溶液の他の高揮発性成分（すなわち、上記の成分Ａ、図１を参照）を充填済みとなり得る。前記加湿器は、加湿器から離れたキャリアガスが水分または多成分溶液の他の高揮発性成分で不飽和、飽和、または過飽和となるように、構成され得る。飽和の程度は、温度および流量を調節することによって調節することができる。熱電対３５０により、加湿器３１０に入る前のキャリアガスの温度が測定され得る。熱電対３５１により、加湿器３１０内の液体の温度が測定され得る。加湿器３１０を出た後、キャリアガスは、膜接触器組立体３２０に進入し得、そこで、低揮発性成分（すなわち、上記の成分Ｂ、図１を参照）（例えば、過酸化水素）が多成分溶液からキャリアガスに追加され得る。熱電対３５２により、膜接触器組立体３２０内の多成分溶液の温度が測定され得る。熱電対３５３により、所望により分析計３６０に進入する前に、キャリアガスの温度が測定され得る。分析後、放出前の相対湿度（ＲＨ）および温度を測定するために、残りのガスが湿度変換器３５４に送られ得る。
【００９５】
ヒーターテープ３７０が、図３に示すように、送達デバイス３００のある区域に配置され得る。送達デバイス３００は、Ｗａｔｌｏｗ調節器を用いて、２つの別々の区域（膜組立体および残りの管材）において調節され得る。デバイス全体は、ドラフトの内側に組み立てられ得る。
【００９６】
図５は、多成分溶液（例えば、過酸化水素水溶液）の低揮発性成分（例えば、過酸化水素）を送達するための送達系５００の、本発明の特定の実施形態のＰ＆ＩＤを示している。過酸化水素送達系（ＨＰＤＳ）として構成された場合、送達系５００は、ＨＰＤＡ５０８（例えば、膜）と流体連結した加湿器５０２を含み得る。このような構成において、送達系５００は、ガス用管材５０１を通じて加湿器５０２にキャリアガス５５０を迎え入れるように構成され得る。キャリアガス５５０は、加湿器５０２内の複数の膜５４１に流入し得る。
【００９７】
さらに、加湿器５０２は、水用管材５３１を通じて加湿器５０２内の水／ガスチャンバ５４０に水供給源５３０（例えば、脱イオン水）を迎え入れるように構成され得る。加湿器５０２は、膜５４１を貫流するキャリアガス５５０の含水量を増加させるように構成され得る。加湿器５０２を出た充填／加湿済みキャリアガスの水分濃度は、加熱器５０４および露点プローブ５０３によって調節され得る。充填／加湿済みキャリアガスの水分濃度は、加熱器５０４の温度設定値を上昇または下降させることにより、設定値に増加または減少され得る。設定値を変化させることで、湿気に対し不飽和、飽和、または過飽和のキャリアガスを供給することができる。キャリアガスの流量を変化させることで、キャリアガスの飽和度を変化させることもできる。
【００９８】
充填／加湿済みキャリアガスは、加湿器５０２を出て、ガス管５０５に進入し得る。キャリアガスの温度は、加熱器５０６によるガス管５０５の加熱により、露点よりも高く維持され得、前記温度は熱電対５０７により測定および調節され得る。あるいは、キャリアガスの温度は、加熱器５０６によるガス管５０５の選択的加熱により、露点より低く維持され得、前記温度は熱電対５０７により測定および調節され得る。加熱器５０６の温度設定値は、充填／加湿済みキャリアガスからの水の凝結を制限するために、加熱器５０４の温度設定値よりも高くなり得る。あるいは、加熱器５０４の温度設定値よりも低くなるように加熱器５０６の温度を設定することにより、不飽和の充填／加湿済みキャリアガスをつくることができる。
【００９９】
充填／加湿済みキャリアガスは次に、ＨＰＤＡであり得る、膜接触器組立体５０８に流入し得る。膜接触器組立体５０８は、膜接触器組立体５０８の外殻内に含有される、複数の膜管腔５４３および多成分溶液５４２（例えば、過酸化水素水溶液）を含み得る。充填／加湿済みキャリアガスは、膜管腔５４３に流入し得、そこで、多成分溶液５４２は膜管腔５４３を通じて揮発される。充填／加湿済みキャリアガスに入る多成分溶液由来の気体の濃度は、熱調節を通じて調節され得る。多成分溶液の温度は加熱器５０９で調節され得、多成分溶液の温度は熱電対５１０で測定され得る。気相の多成分溶液の成分の濃度は、加熱器５０９の設定値を上昇または下降させることにより、設定値に増加または減少され得る。
【０１００】
ガス管５１１を通じて膜接触器組立体５０８を出たキャリアガスは、気相の多成分溶液の両方の成分を含有する。前記キャリアガスの温度は、加熱器５１２および熱電対５１４を用いて調節され得る。加熱器５１２によりガス管５１１は取り囲まれ得る。所望の低揮発性成分を含有する前記キャリアガスが、出口５１７の全体にわたって、工程に送達され得る。
【０１０１】
加湿器５０２内の水位は自動充填を通じて維持され得る。加湿器５０２内の水がキャリアガス５５０内への気相に移されるにつれて、水位は下降し得る。水位が、水位脚５３３に取り付けられている充填センサ５３４によって感知される設定レベルを下回って下降した場合、バルブ５３２が開くことで、水が加湿器５０２に流入し得る。水位は、充填センサ５３４によって感知される設定レベルまで加湿器５０２内で上昇し得る。水位が充填センサ５３４の設定レベルに達すると、バルブ５３２が閉鎖し得る。
【０１０２】
膜接触器組立体５０８に含有される多成分溶液５４２は、充填管５１５を通じて充填および補充され得、これにより、膜接触器組立体５０８が充填され、次いでリザーバ５１６が充填される。これは、加湿器５０２と同様に、自動的に達成され得る。一実施形態では、この補充は、多成分溶液５４２の体積がおよそ一定のままであるように起こる。リザーバ５１６は、膜接触器５０８内の多成分溶液５４２のレベルをより長い期間維持するという目的に適い得る。
【０１０３】
送達系５００（例えば、ＨＰＤＳ）は、４つの温度制御区画、第一区画５２１、第二区画５２２、第三区画５２３、第四区画５２４、に分けることができる。キャリアガスは、送達系５００並びに第一区画５２１から始まり、次いで第二区画５２２、第三区画５３３に続き、第四区画５２４で終わる、対応する温度区画を貫流し、その後放出され得る。キャリアガスからの水の凝結の可能性を制限するために、第一区画５２１は最も低い温度を有し、第二区画５２２は第一区画５２１よりも高い設定値を有し、第三区画５２３は第二区画５２２よりも高い設定値を有し、第四区画５２４は最も高い温度設定値を有し得る。
【０１０４】
図６は、本明細書において提供される方法、系、およびデバイスのある実施形態による、多成分溶液の低揮発性成分（例えば、過酸化水素）由来のガスを送達するのに使用され得る、送達およびモニター系６００のＰ＆ＩＤを示している。送達およびモニター系６００は、上記の送達系５００（例えば、ＨＰＤＳ）と連結するように構成され得る。
【０１０５】
送達系６００は、質量流量制御装置（ＭＦＣ）６２０を介してキャリアガス６１０（例えば、窒素ガス）を受け取るように構成され得る。ＭＦＣ６２０は、送達系５００へのキャリアガス６１０の流量を調節するのに使用され得る。
【０１０６】
ＭＦＣ６３０は、送達系５００を迂回するように構成され得る、キャリア希釈ガス６４０の流量を調節するように構成され得る。バルブ６３１は、望ましい場合に前記希釈管線を分離するために使用され得る。一対の逆止弁６３２、６３３が、ＭＦＣ６２０およびＭＦＣ６３０の下流に配置されることで、例えば、起こり得るプロセスガス（例えば、Ｈ２ＯまたはＨ２Ｏ２）への暴露からそれらが保護され得る。圧力計６３４がＭＦＣ６２０の間に配置され得る。
【０１０７】
キャリアガス６１０圧力の圧力は、前方の圧力調節装置６３５により維持され得る。熱電対６３６により、送達系５００に入る前のキャリアガス６１０の温度が測定され得る。送達系５００内で、上記のように、多成分溶液の気相がキャリアガス６１０に取り込まれ得る。熱電対６３７により、分析計６６０を通過する前のキャリアガス６１０の温度が測定され得る。圧力伝送器６３８により、分析計６６０を通過する前のキャリアガス６１０の圧力が測定され得る。熱電対６３９により、キャリア希釈ガス６４０の温度が測定され得る。圧力計６４１により、ＭＦＣ６３０を通過する前のキャリア希釈ガス６４０の圧力が測定され得る。バルブ６１１により、キャリアガス６１０供給が分離され得る。
【０１０８】
多岐管６００は、送達系５００内に水供給６７０（例えば、脱イオン水）を受け入れるように構成され得る。水供給６７０圧力の圧力は、前方の圧力調節装置６７１により維持され得る。圧力計６７２により、送達系５００に入る前の水供給６７０の圧力が測定され得る。バルブ６７３により水供給６７０が送達系５００から分離され得、バルブ６７４により水供給６７０が前方圧力調節装置６７１から分離され得る。
【０１０９】
多岐管６００は、送達系５００内の多成分溶液の濃度を測定するように構成された濃度分析計６９０をさらに含み得る。
【０１１０】
上記の多岐管６００は、本発明のある特定の実施形態による以下の方法において利用された。以下の方法では、約４０℃の温度の、約３０％〜約５０％（ｗ／ｗ）の濃度を有する過酸化水素水溶液が使用された。送達系５００は、膜接触器組立体４００のようなＨＰＤＡを使用するＨＰＤＳとして構成された。ＨＰＤＡ筐体およびエンドキャップはＰＴＦＥ製であった。
【０１１１】
本発明のある実施形態による１つの方法において、ＨＰＤＳ５００は、３０％Ｈ２Ｏ２水溶液を用いた約４０℃の温度での作動中に、モニターされた。比較のために、前記ＨＰＤＳは、ある期間加湿済み窒素キャリアガスを用いて、およびある期間乾燥窒素キャリアガスを用いて、作動された。ラウールの法則に従い、Ｈ２Ｏ２ガスの濃度は４９０ｐｐｍになると予測され、これを設定値とした。この手順から収集されたデータを図７に示す。図７に示すように、加湿済み窒素キャリアガスがＨＰＤＳ５００と使用された場合、Ｈ２Ｏ２濃度は、約３時間後におよそ設定値に達するまで上昇した。前記手順が終了した際、そのＨ２Ｏ２濃度は少なくとも１１時間維持された。前記Ｈ２Ｏ２濃度が安定でなかった、またはより長期間維持できなかったということは示されなかった。対照的に、乾燥（不飽和）窒素キャリアガスがＨＰＤＳ５００と使用された場合、Ｈ２Ｏ２濃度は、約１時間以内に、上昇および設定値を超過し、その後、１４時間の試験期間の間ずっと連続的に上昇した。不飽和窒素ガスは液体源におけるＨ２Ｏ２濃度の上昇をもたらし、これにより、Ｈ２Ｏ２の気相内濃度の上昇がもたらされた。流量  温度等のパラメータを動的に調整することにより、重要工程処理への送達のための、気相の安定なＨ２Ｏ２濃度レベルを選択することができる。
【０１１２】
本発明のある実施形態による別の方法では、ＨＰＤＳ５００は、３０％Ｈ２Ｏ２水溶液および加湿済み窒素キャリアガスを用いた異なる濃度設定値および異なる流量で作動中に、モニターされた。前記ＨＰＤＳは、３３０ｐｐｍおよび１６００ｐｐｍの濃度設定値で、並びに両設定値において０．５ｓｌｍおよび１０ｓｌｍの流量で、モニターされた。この手順から収集されたデータを図８に示す。図８に示すように、４つ全てのシナリオにおいて、Ｈ２Ｏ２ガス濃度は初始動後に実質的に維持された。前記手順は約４．５時間後に終了された。前記Ｈ２Ｏ２濃度が安定でなかった、またはより長期間維持できなかったということは示されなかった。
【０１１３】
本発明のある実施形態による別の方法では、加湿済み窒素キャリアガスを１０ｓｌｍの流量でＨＰＤＳ内を貫流させながら、５０％Ｈ２Ｏ２水溶液を含有するＨＰＤＳ５００がモニターされた。前記ＨＰＤＳは、３つの異なるＨ２Ｏ２ガス濃度設定値（８５７ｐｐｍ、１９００ｐｐｍ、および３０００ｐｐｍ）においてモニターされた。この手順から収集されたデータを図９に示す。図９に示すように、より高濃度および高い流量においてでさえ、前記ＨＰＤＳは、Ｈ２Ｏ２濃度を各設定値に維持することができた。
【０１１４】
前述の通り、多成分液体源中の低揮発性成分の安定な濃度を維持するのに必要な、キャリアガス中に存在すべき高揮発性成分（例えば、水）の含量は、ラウールの法則に基づいて、Ｐ（ｐｒｅｌｏａｄａ）＝ｘａ（Ｐａ−Ｐｂ）と近似され得る。しかし、この近似は理想化されたラウールの法則に基づいており、ほとんどの溶液は理想的ではない。実際の多成分溶液の非理想的な挙動に対する補正率が適用され得る。ある実施形態では、ある工程に必要とされるキャリアガス中の高揮発性成分の含量を事前に決定して、加湿器および膜接触器組立体のおよその設定値を算出することは、有益である。
【０１１５】
例えば、充填／加湿済みキャリアガスの相対湿度に対する、ＨＰＤＡを通過した後の充填／加湿済みキャリアガスの水濃度における変化の比較が、図１０のデータを参照することにより示される。前記データは、相対湿度プローブを図３の送達系に追加することにより得られた。相対湿度プローブは、加湿器３１０のすぐ下流に追加された。ＨＰＤＡとして構成された膜接触器組立体３２０の後のＨ２Ｏ２および水の含量が、次いで測定された。ＨＰＤＡ３２０前後での水およびＨ２Ｏ２の差異は、加湿器３１０およびＨＰＤＡ３２０の温度設定値を調整するために使用された。図５における類似の項目を参照して、加湿器およびＨＰＤＡの温度設定値の変化は、露点プローブ５０３および熱電対５１０を介して加熱器５０４および加熱器５０９の温度設定値を調整することにより、達成され得る。実験により収集されたデータを用いて、必要な、正確な温度設定値およびプレロード露点（ｐｒｅｌｏａｄ  ｄｅｗｐｏｉｎｔ）が、特定のデバイスの較正のために収集および保管され得る。
【０１１６】
図１０は、ＨＰＤＡに進入する充填／加湿済みキャリアガスの相対湿度に対して、ＨＰＤＡ膜を横切る水の流動をプロットしている。充填／加湿済みキャリアガスの水濃度が０％ＲＨから１１０％ＲＨに上昇するにつれて、ＨＰＤＡ膜を横切る水の流動は減少する。この例では、０％ＲＨ〜約７５％ＲＨにおいて、水はＨＰＤＡから除去された、すなわち、流動が明確であった。この例の約７５％ＲＨ超では、水が、過酸化水素水溶液中へ、膜  充填／加湿済みキャリアガスからＨＰＤＡに追加され、それにより、前記溶液の濃度が希釈された。
【０１１７】
図２１は、多成分溶液（例えば、過酸化水素水溶液）の低揮発性成分（例えば、過酸化水素）を送達するための送達系５００Ａの、本発明の特定の実施形態のＰ＆ＩＤを示している。過酸化水素送達系（ＨＰＤＳ）として構成された場合、送達系５００Ａは、ＨＰＤＡ５０８（例えば、膜）と流体連結したキャリアガス５５０を含み得る。このような構成において、送達系５００Ａは、ガス用管材５０１を通じてキャリアガス５５０を受け入れるように構成され得る。
【０１１８】
キャリアガスの温度は、加熱器５０６によるガス管５０５の加熱により維持または変化され得る。前記温度は熱電対５０７により測定および調節され得る。加熱器５０６の温度設定値が、キャリアガスからの水の凝結を制限するために調整され得る。
【０１１９】
キャリアガスは次に、ＨＰＤＡであり得る、膜接触器組立体５０８に流入し得る。膜接触器組立体５０８は、膜接触器組立体５０８の外殻内に含有される、複数の膜管腔５４３および多成分溶液５４２（例えば、過酸化水素水溶液）を含み得る。キャリアガスは、膜管腔５４３に流入し得、そこで、多成分溶液５４２は膜管腔５４３を通じて揮発される。キャリアガスに入る多成分溶液由来の気体の濃度は、熱調節を通じて調節され得る。多成分溶液の温度は加熱器５０９で調節され得、多成分溶液の温度は熱電対５１０で測定され得る。気相の多成分溶液の成分の濃度は、加熱器５０９の設定値を上昇または下降させることにより、設定値に増加または減少され得る。
【０１２０】
ガス管５１１を通じて膜接触器組立体５０８を出たキャリアガスは、場合によっては、ガスまたは気相の多成分溶液の両方の成分を含有する。前記キャリアガスの温度は、加熱器５１２および熱電対５１４を用いて調節され得る。加熱器５１２によりガス管５１１は取り囲まれ得る。所望の低揮発性成分を含有する前記キャリアガスが、出口５１７の全体にわたって（ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ）、工程に送達され得る。
【０１２１】
膜接触器組立体５０８に含有される多成分溶液５４２は、充填管５１５を通じて充填および補充され得、これにより、膜接触器組立体５０８が充填され、次いでリザーバ５１６が充填される。一実施形態では、この補充は、多成分溶液５４２の体積がおよそ一定のままであるように起こる。リザーバ５１６は、膜接触器５０８内の多成分溶液５４２のレベルをより長い期間維持するという目的に適い得る。
【０１２２】
図２２は、バイパス管路を装着された、多成分溶液（例えば、過酸化水素水溶液）の低揮発性成分（例えば、過酸化水素）を送達するための送達系５００Ｂの、本発明の特定の実施形態のＰ＆ＩＤを示している。過酸化水素送達系（ＨＰＤＳ）として構成された場合、送達系５００は、ＨＰＤＡ５０８（例えば、膜）と流体連結した加湿器５０２を含み得る。このような構成において、送達系５００は、ガス用管材５０１を通じて加湿器５０２にキャリアガス５５０を迎え入れるように構成され得る。キャリアガス５５０は、加湿器５０２内の複数の膜５４１に流入し得る。バルブ５５１は、加湿器５０２への流れを止め、それにより、ガス管線５５３を通じてその流れを迂回させるために使用され得る。前記迂回は、バルブ５５２により、加湿器へと再び転じられ得る。
【０１２３】
ガス用管材５０１からの乾燥キャリアガスは、バルブ５５１を閉じ、バルブ５５２を開けることにより、加湿器５０２を迂回するように回され得る。乾燥キャリアガスはバルブ５５２を通じてガス用管材５０１を出る。次に、乾燥キャリアガスはガス用管材５５３を出てガス管５０５に入る。次に、乾燥キャリアガスはガス管５０５を出て、膜接触器組立体５０８に入る。
【０１２４】
乾燥キャリアガスが迂回しない場合、加湿器５０２は、水用管材５３１を通じて加湿器５０２内の水／ガスチャンバ５４０に水供給源５３０（例えば、脱イオン水）を迎え入れるように構成され得る。加湿器５０２は、膜５４１を貫流するキャリアガス５５０の含水量を増加させるように構成され得る。加湿器５０２を出た充填／加湿済みキャリアガスの水分濃度は、加熱器５０４および露点プローブ５０３によって調節され得る。充填／加湿済みキャリアガスの水分濃度は、加熱器５０４の温度設定値を上昇または下降させることにより、設定値に増加または減少され得る。設定値を変化させることで、湿気に対し不飽和、飽和、または過飽和のキャリアガスを供給することができる。キャリアガスの流量を変化させることで、キャリアガスの飽和度を変化させることもできる。
【０１２５】
バルブ５５１が開いている場合、充填／加湿済みキャリアガスは、加湿器５０２を出て、ガス管５０５に進入し得る。キャリアガスの温度は、加熱器５０６によるガス管５０５の加熱により、露点よりも高く維持され得、前記温度は熱電対５０７により測定および調節され得る。あるいは、キャリアガスの温度は、加熱器５０６によるガス管５０５の選択的加熱により、露点より低く維持され得、前記温度は熱電対５０７により測定および調節され得る。加熱器５０６の温度設定値は、充填／加湿済みキャリアガスからの水の凝結を制限するために、加熱器５０４の温度設定値よりも高くなり得る。あるいは、加熱器５０４の温度設定値よりも低くなるように加熱器５０６の温度を設定することにより、不飽和の充填／加湿済みキャリアガスをつくることができる。
【０１２６】
充填／加湿済みキャリアガスは次に、ＨＰＤＡであり得る、膜接触器組立体５０８に流入し得る。膜接触器組立体５０８は、膜接触器組立体５０８の外殻内に含有される、複数の膜管腔５４３および多成分溶液５４２（例えば、過酸化水素水溶液）を含み得る。充填／加湿済みキャリアガスは、膜管腔５４３に流入し得、そこで、多成分溶液５４２は膜管腔５４３を通じて揮発される。充填／加湿済みキャリアガスに入る多成分溶液由来の気体の濃度は、熱調節を通じて調節され得る。多成分溶液の温度は加熱器５０９で調節され得、多成分溶液の温度は熱電対５１０で測定され得る。気相の多成分溶液の成分の濃度は、加熱器５０９の設定値を上昇または下降させることにより、設定値に増加または減少され得る。
【０１２７】
ガス管５１１を通じて膜接触器組立体５０８を出たキャリアガスは、場合によっては、ガスまたは気相の多成分溶液の両方の成分を含有する。前記キャリアガスの温度は、加熱器５１２および熱電対５１４を用いて調節され得る。加熱器５１２によりガス管５１１は取り囲まれ得る。所望の低揮発性成分を含有する前記キャリアガスが、出口５１７の全体にわたって（ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ）、工程に送達され得る。
【０１２８】
加湿器５０２内の水位は自動充填を通じて維持され得る。加湿器５０２内の水がキャリアガス５５０内へ移されるにつれて、水位は下降し得る。水位が、水位脚５３３に取り付けられている充填センサ５３４によって感知される設定レベルを下回って下降した場合、バルブ５３２が開くことで、水が加湿器５０２に流入し得る。水位は、充填センサ５３４によって感知される設定レベルまで加湿器５０２内で上昇し得る。水位が充填センサ５３４の設定レベルに達すると、バルブ５３２が閉鎖し得る。
【０１２９】
膜接触器組立体５０８に含有される多成分溶液５４２は、充填管５１５を通じて充填および補充され得、これにより、膜接触器組立体５０８が充填され、次いでリザーバ５１６が充填される。これは、加湿器５０２と同様に、自動的に達成され得る。一実施形態では、この補充は、多成分溶液５４２の体積がおよそ一定のままであるように起こる。リザーバ５１６は、膜接触器５０８内の多成分溶液５４２のレベルをより長い期間維持するという目的に適い得る。
【０１３０】
バルブ５５２が開いており、バルブ５５１が閉じている場合、図２２の装置は図２１と同様に作動し得る。
【０１３１】
本明細書に記載のアプローチにより、過酸化水素水溶液源の補充に使用される溶液中の過酸化水素および水のモル比は、得られる気相のこれらの成分のモル比と同じになり得る。例えば、過酸化水素を含有する気相を除去するための過酸化水素水溶液源の気相のキャリアガスの貫流によって、水が優先的に除去され、過酸化水素水溶液源の初期体積が減少され得る。実質的に乾燥したキャリアガスの使用により、過酸化水素水溶液源からの水の除去が加速される。過酸化水素水溶液源の残り体積内の過酸化水素濃度は、結果として上昇する。例えば本質的に一定の体積を維持するために、過酸化水素水溶液を追加することによって、部分的に消耗した過酸化水素水溶液源を補充することは、結果として得られる混合気相（すなわち、キャリアが過酸化水素水溶液源により生じる気相を連続的に押し流すことによって得られる気体混合物）内の、過酸化水素および水のモル比を安定化する方法を提供する。重要なことは、維持された一定の体積が、過酸化水素水溶液源の初期体積、またはそれより小さい体積であり得るということである。このように、キャリアガスの過酸化水素水溶液源との接触の結果として生じる過酸化水素ガスは、補充溶液が追加される時点で、過酸化水素水溶液源よりも低い過酸化水素濃度を有する過酸化水素水溶液の追加によって過酸化水素水溶液源が一定の体積に維持された場合、安定な定常状態濃度で送達され得る。
【０１３２】
概して、温度およびキャリアガス流の条件を調整することで、開示される装置および方法によって送達されるＨ２Ｏ２の定常状態濃度は、容易に調整され得る。例えば、本発明に従い気相を供給する過酸化水素水溶液源が約８６．３℃に維持され、且つ、キャリアガスの流量が５ｓｌｍである場合、過酸化水素の排出気相濃度は、５０，３９５ｐｐｍと測定された。例えば温度および／または流量を変化させることにより、他の値を得ることができる。除染法での使用について、安定な定常状態の気相の過酸化水素濃度は、間の範囲、例えば約５００ｐｐｍ〜約８００ｐｐｍ、を含む、約５００ｐｐｍ〜約３００，０００ｐｐｍの範囲において使用され得る。他の範囲としては、約１ｐｐｂ〜１０００ｐｐｍ、約１０００ｐｐｍ〜約５，０００ｐｐｍ、約５，０００ｐｐｍ〜約１５，０００ｐｐｍおよび約１５，０００ｐｐｍ〜約６０，０００ｐｐｍが挙げられる。
【０１３３】
本発明のある実施形態による方法、系、およびデバイスは、所定の設定値に自動調整し得る。事前充填化学薬品および多成分液体源の温度設定値が初期に不正確である場合、多成分液体源の濃度は、キャリアガスから高揮発性成分を吸収して多成分溶液を希釈することにより、または高揮発性成分をキャリアガスに加えて多成分溶液を濃縮することにより、温度依存的な濃度設定値に自動調整し得る。
【０１３４】
他の本発明の実施形態は、明細書の検討および本明細書で開示される本発明の実施から、当業者には明らかである。本明細書および実施形態は典型的なものに過ぎず、本発明の真の範囲および精神は下記の特許請求の範囲によって示されるものとする。
【実施例】
【０１３５】
実施例１は、過酸化水素水溶液源における３１．３％の初期過酸化水素濃度が、キャリアガスと過酸化水素水溶液源の気相との接触の後に、６０．０％のより高い第二濃度に上昇された、手順を記述している。その後、第三濃度の過酸化水素を含む過酸化水素水溶液を、（過酸化水素水溶液源を再充填または補充するために）過酸化水素水溶液源に加えた。この実施例では、加えられた第三濃度の過酸化水素の濃度は、過酸化水素水溶液源中の初期濃度と同じであった。次の実施例は、これらのパラメータに対する変動を記述している。
【０１３６】
実施例１
過酸化物の濃縮に使用される基本手順
以下の手順は、１１２分間で３１．３％Ｈ２Ｏ２溶液を６０．０％溶液に濃縮するのに使用され得る。ＨＰＤＳ中の３１．３％Η２Ｏ２溶液の溶液の液浴温度は７９．０℃に設定され、露点は、窒素および水を含有する入ってくるキャリアガスについて、７２．２℃に設定され得る。溶液中の過酸化水素の濃度を測定するために、アントンパール社製（Ａｎｔｏｎ−Ｐａａｒ）密度計が使用され得る。ＨＰＤＳは、同一の初期の３１．３％Ｈ２Ｏ２を用いて、浴溶液を再充填して一定の体積を維持するようにできている。前記手順における時間の関数としての露点値は、表１に記載される通りである。本実施例の全ての濃度は、特に記載がない限り、重量パーセントである。
【０１３７】
表１．露点設定値プロファイル
【０１３８】
時間（分）  ０  ２７．５  ５７．５  １１２．０
【０１３９】
露点設定値  ５５．０℃  ４５．０℃  ３５．０℃  ５２．０℃
【０１４０】
６０分、１１２分、および１７２分において、過酸化物溶液から２ｍＬの試料を抜いて、濃度を調べた。図１１は、時間に対する理論上のＨＰＤＡ液体中過酸化物濃度を示している。
【０１４１】
実施例２
過酸化物の濃縮
実施例１に記載される手順を用いて、事前充填キャリアガスの露点を、その元の設定値を１０度下回るように設定した。露点は、目的が溶液濃度を試験中同一に維持することであった場合の露点を１０度下回る、約６２．３℃であった。補充は、同一の初期濃度過酸化物溶液を用いた。キャリアガスを２０ｓｌｍの窒素に設定し、Ｈ２Ｏ２出力を３４３０ｐｐｍに設定した。図１２にあるように、最終ガス出力は約３２６６ｐｐｍであり、最終溶液濃度は約３９．７％であった。
【０１４２】
実施例３
過酸化物の濃縮
実施例１の手順を用い、３５％Ｈ２Ｏ２溶液から開始して、Ｈ２Ｏ２出力を４５００ｐｐｍに設定した。補充は、同一の初期濃度過酸化物溶液を用いた。図１３は、４２．９％の溶液濃度である実施例における出力を示している。この実施例では、露点は６０．９℃に設定された。気相の過酸化物の最終出力は約４８００ｐｐｍであった。この試験のキャリアガスは１０ｓｌｍのＮ２であった。
【０１４３】
実施例４
安定化された過酸化物送達
実施例１の基本手順を用い、ただし、３０．８％Ｈ２Ｏ２から開始し、２０ｓｌｍの窒素流量を実行して、ＨＰＤＡ浴濃度を５４０分間かけて３０．８％から５６．３％に濃縮した。補充は、同一の初期濃度過酸化物溶液を用いた。５６．３％の濃度の過酸化物を２４０分間かけて安定化させ、確実に、安定化された過酸化物送達を可能にさせた。図１４は、２日間の試験期間にわたる温度プロファイルおよびＨＰＤＡ液体濃度を示している。図１５は、気相の理論上のＨ２Ｏ２濃度を示している。
【０１４４】
実施例５
安定化された過酸化物送達
以下の安定化されたガス送達実験を、３１．４％過酸化物液体源を用いて２１０分間かけて実行し、濃度を約６０．０％のＨＰＤＡ過酸化物濃度に上昇させ、２１０分間に亘って±２％に維持した。これにより、１２０００〜１７０００ＰＰＭの過酸化物ガス出力濃度がもたらされた。補充は、同一の初期濃度過酸化物溶液を用いた。図１６は、試験期間にわたる温度および圧力プロファイルおよびＨＰＤＡ液体濃度を示している。ＨＰＤＡ温度における下向きのスパイク波形が、４ｍＬの液体過酸化物試料が取られる度に生じる。図１７は、時間に対する、過酸化物ガス出力濃度プロファイルを示している。ＨＰＤＡ温度における下向きのスパイク波形は、過酸化物の出力に下向きのスパイク波形を生じさせる。サンプリング無しで系が実行された場合、これらの下向きのピークは存在しないだろう。過酸化物ガス濃度の測定は、既知の組成および温度に基づいて、ラウールの法則から間接的に導かれる。
【０１４５】
実施例６
安定化された過酸化物送達
３１．４％過酸化物液体源を用い、ＨＰＤＡ内の可変の窒素キャリアガス流量を実行して、以下の濃度安定化試験を実行した。ＨＰＤＡ浴濃度を４８０分間かけて３１．４％から５９．２％に濃縮し、次いで、５９％過酸化物を４．５ＳＬＭの窒素流量で６０分間にわたって安定化させた。補充は、同一の初期濃度過酸化物溶液を用いた。図１８は、試験期間にわたる温度プロファイルおよびＨＰＤＡ液体濃度を示している。図１９において、下流の圧力を調節して、前記窒素流量を達成した。図２０は、時間に対する、過酸化物ガス出力濃度プロファイルを示している。液体過酸化物のサンプリングは、ＨＰＤＡ温度に窪みを生じさせる。ＨＰＤＡ温度における窪みは、過酸化物ガス出力に下向きのスパイク波形を生じさせる。サンプリング無しで系が実行された場合、これらの下向きのピークは存在しないだろう。
【０１４６】
実施例７
乾燥窒素キャリアガスを用いた安定化された過酸化物送達
図２１の構成を用い、３５．０ｗｔ％過酸化物液体源およびＨＰＤＡの一部としてアンモニウム塩として作製された多管腔フ化イオン交換ポリマー内の固定された５ｓｌｍ乾燥窒素キャリアガス流量を用いて、濃度安定化実験を実行した。過酸化水素ガスを測定する前、実験全体において７７．５±１℃および７８５±１トルの圧力に固定されたＨＰＤＡに乾燥窒素ガスを通過させることで、ＨＰＤＡ浴濃度を６時間かけて３５ｗｔ％から６４．６ｗｔ％に上昇させた。実施例７〜１０のそれぞれにおいて、同一初期濃度のＨ２Ｏ２を用いた一定体積の維持に、再充填浴溶液を用いた。
【０１４７】
この６時間の濃縮期間の後、過酸化水素ガスの濃度を定期的に測定した（下向きのスパイク波形は測定デバイスによる人為的結果である）。図２３は、６時間の濃縮期間の後の４２０分間に亘る、ＨＰＤＡ内の６４．６ｗｔ％溶液の安定性および高濃度過酸化物ガスの安定な送達を示している。ＨＰＤＡ内の過酸化水素の液中濃度は、４２０分間の間に、０．４ｗｔ％減少した。送達された過酸化物ガスは、３２２１４ｐｐｍの平均濃度を有しており、標準偏差は２３５．２ｐｐｍであった。
【０１４８】
実施例８
乾燥窒素キャリアガスを用いた安定化された過酸化物送達
図２１の構成を用い、３１．３ｗｔ％過酸化物液体源およびＨＰＤＡの一部としてアンモニウム塩として作製された多管腔フ化イオン交換ポリマー内の固定された５ｓｌｍ乾燥窒素キャリアガス流量を用いて、濃度安定化実験を実行した。過酸化水素ガスを測定する前、実験全体において７７．８±１℃および７８５±１トルの圧力に固定されたＨＰＤＡに乾燥窒素ガスを通過させることで、ＨＰＤＡ浴濃度を３００分間かけて３１．３ｗｔ％から６１．２ｗｔ％に上昇させ、その後、実験の最後の７０分間、６１．２ｗｔ％に一定に維持した。図２４は、標準偏差が２６２ｐｐｍである、２８１９７ｐｐｍの過酸化物ガス濃度を送達する間に、濃度が６１．２ｗｔ％という漸近値に達するという結果を示している。
【０１４９】
実施例９
乾燥窒素キャリアガスを用いた安定化された過酸化物送達
図２１の構成を用い、３１．３ｗｔ％過酸化物液体源およびＨＰＤＡの一部としてアンモニウム塩として作製された多管腔フ化イオン交換ポリマー内の固定された５ｓｌｍ乾燥窒素キャリアガス流量を用いて、濃度安定化実験を実行した。ＨＰＤＡを５８．２ｗｔ％の開始濃度で手動で充填した。過酸化水素ガスを測定する前に、乾燥窒素ガスを用いてＨＰＤＡ浴濃度を３００分間かけて６１．８ｗｔ％に上昇させ、その後、実験の最後の１５０分間、６１．８ｗｔ％に一定に維持した。実験のために、ＨＰＤＡ溶液を、７７．５±１℃および７８５±１トルのガス圧力に維持した。図２５は、標準偏差が３４４ｐｐｍである、２６１０８ｐｐｍの過酸化物ガス濃度を送達する間に、濃度が６１．７ｗｔ％という漸近値に達するという結果を示している。
【０１５０】
実施例１０
乾燥窒素キャリアガスを用いた安定化された過酸化物送達
図２１の構成を用い、３１．３ｗｔ％過酸化物液体源およびＨＰＤＡの一部としてアンモニウム塩として作製された多管腔フ化イオン交換ポリマー内の固定された５ｓｌｍ乾燥窒素キャリアガス流量を用いて、濃度安定化実験を実行した。この実験は、６１．２ｗｔ％のＨＰＤＡ液体過酸化物濃度から開始した。前記溶液を最初の１００分間の間に７７．５℃にし、過酸化物ガス出力が、およそ２６０００ｐｐｍであり、実施例９の結果と一致するかを検証したところ、その通りになった。１３０分の時点で、ＨＰＤＡ溶液温度を低下させ、６６．０±１℃に固定して、より低い過酸化物出力を安定化させた。図２６は試験結果を示している。最終液体濃度は、標準偏差が２７９ｐｐｍである、１５２６７ｐｐｍの安定化された過酸化物ガス濃度を送達する間に、６５．１ｗｔ％の平衡状態に達した。
【０１５１】
除染実施例
以下に示される実施例は、前述の装置を用いて作製された気相の過酸化水素が、微生物を効果的に殺傷し、ＤＮＡをＤＮＡポリメラーゼに基づくインビトロ核酸増幅反応において増幅不可にしたという結論を裏付ける、手順および結果を示している。本発明の開発中に得られた結果は、気相の過酸化水素水溶液での細菌試料の処理が、生存可能な生物の数を有意に減少させなかったことを示しており、その結果では、可視の霧または濃霧が可視であったが、これは、試料上に凝結した過酸化水素における小滴の存在を示している。比較すると、試料が気相の過酸化水素で処理された場合、以下に示すように、効率的な除染が観察された。
【０１５２】
実施例１１
実験の組立て
図２７は、この実験で使用された装置を模式的に図示している。機器には、純化された清浄な乾燥空気（ＣＤＡ）ガス供給源；加圧脱イオン化（ＤＩ）水供給源；ゲージを備えた圧力調節装置、Ｆｉｌｔｅｒｉｔｅ  ＭＰＴＥ−０１０−１／４ＣＳ  ０．０１ミクロンガスフィルタ；３つの質量流量制御装置（ＭＦＣ）；ＭＦＣ制御ボックス；安定なガス送達（ＳＧＤ）系（図２７の「濃縮器」）および相対湿度系（ＲＨＳ）（ＲＡＳＩＲＣ社、カリフォルニア州サンディエゴ）が含まれた。アンモニウム塩として作製されたフッ化イオン交換ポリマーを用いる膜を利用した。また、３つの三方弁；６つのテフロン被覆Ｊ型熱電対（ＴＣ）；石英炉；ＤｉｒｅｃｔＬｏｇｉｃ  ＰＬＣ；圧力計（ＰＧ）；２つの過酸化水素スクラッバー；および試験多岐管用の熱トレーシング（ＥＺ  Ｚｏｎｅ  Ｗａｔｌｏｗ調節器、ＴＣ、ヒーターテープ、および絶縁材）も示される。
【０１５３】
除染装置の作動は、図２７を参照して理解することができる。ＣＤＡガス圧力は圧力調節装置で２５ｐｓｉｇに維持された。０．０１ミクロンフィルタにより、ガス流から微粒子物が除去された。ＭＦＣにより、キャリアガス流および希釈ガス流の流れが制御された。ＲＨＳは、ガス流に水を加えるために使用された。ＳＧＤは、ガス流に過酸化水素および水を加えるために使用された。加湿器の出力を調節するために、水温度が使用された。バルブ（Ｖ−ｌ、Ｖ−２、およびＶ−３）は、炉を通じて乾燥ＣＤＡガス流、ＲＨＳガス流、および／もしくはＳＧＤガス流を送るために、またはベントに送るために、使用された。ＴＣ−１は、乾燥ＣＤＡガス流の温度を測定するために使用され得る。ＴＣ−２は、ＲＨＳの下流のガス温度を測定するために使用され得る。ＴＣ−３およびＴＣ−４は、ＳＧＤの下流のガス温度を測定するために使用された。炉は、凝結を防止するための温度に細菌試料を維持するために使用された。ＴＣ−５は、石英炉内の温度を測定するために使用された。ＴＣ−６は、炉の下流のガス温度を測定するために使用された。圧力計（ＰＧ−１）は、炉内の圧力をモニターするために使用された。テレダイン社製プロトタイプ分析計は、過酸化物ガスの安定性を決定するために使用され、その温度は１２０℃に維持された。液体の消費率を重量で決定し、ガス流中の過酸化物および水の濃度を算出するために、目盛りが使用された。過酸化水素を分解するために２つのスクラッバーが使用された。囲まれた部分は、この実験における個々の熱トレースされた制御区画を示している。制御区画は以下の通りである：
区画１＝ＳＧＤ出口
区画２＝ＣＤＡ希釈ガス
区画３＝ＲＨＳ出口
区画４＝石英炉入口
区画５＝石英炉出口
区画６＝ＳＧＤ／ＲＨＳ／分析計のベント
【０１５４】
図２８および図２９は、大腸菌除染試験中に測定された操作パラメータの記録を示している。図３０および図３１は、ＤＮＡ除染試験中に測定された操作パラメータを示している。実施例１２は、除染試験の実行に使用された測定について記述している。両試験において、過酸化水素水溶液源中の過酸化水素の初期濃度は３１％であった。連続流条件下で各々の過酸化水素水溶液源の気相をキャリアガスと接触させることにより、過酸化水素の濃度はより高い第二レベルの、ＤＮＡ除染手順においては６５．８％まで、大腸菌除染手順においては５９．３％まで、上昇した。両手順において、過酸化水素水溶液源に加えられた過酸化水素水溶液中の過酸化水素の第三濃度は、３１％であった。前記追加は、キャリアガスが連続流下で過酸化水素水溶液源の気相と接触していた間に行われた。この手順が行われながら、過酸化水素水溶液源への過酸化水素水溶液の追加が開始された後（例えば、過酸化水素水溶液源における一定の体積を維持するために）、ガス流が回収され、除染手順に使用された。表４に示されるように、大腸菌およびＤＮＡの除染試験に使用された回収されたガス流は、変動が±１０％未満であった、過酸化水素の安定な定常状態濃度を示した。
【０１５５】
実施例１２
除染用の試料作製
この手順において試験された試料は、大腸菌および精製されたウシゲノムＤＮＡであった。表２は、実験で使用された２つのガス流の組成および流量を示している。「ＤＰ」は露点を表す。ガス流は標準的なリットル／分の単位で測定される。
2019030706.tif 000003
【０１５６】
大腸菌および精製されたＤＮＡの除染試験中の濃縮器の過酸化水素出力のモニタリング結果を表３に示す。特に、過酸化水素出力は、試験期間を通して非常に安定なままであった。
2019030706.tif 000004
【０１５７】
上記の出力記録からの結果を表４にまとめる。
2019030706.tif 000005
【０１５８】
実施例１３は、後述の除染手順のための過酸化水素ガスを供給した装置の操作を要約した。
【０１５９】
実施例１３
除染試験用の操作パラメータ
ＳＧＤは３１％ｗ／ｗ過酸化水素水を充填された。初期の試験多岐管は以下の温度に設定された：
区画１＝７２℃（ＳＧＤの出口温度）
区画３＝９０℃（高いＲＨＳ出口温度設定のため。ガス温度は熱トレース無しでは８０℃超である）。
区画２、４、５、６、および炉＝２５℃
区画７＝６０℃以上
【０１６０】
希釈ガス流量を５ｓｌｍに設定し、ＲＨＳキャリアガスを１８０ｓｃｃｍに設定し、ＳＧＤキャリアガス流を１ｓｌｍに設定した。次に、ＲＨＳを３５℃露点に設定し、ＳＧＤを３０℃に設定し、両方のガス流をベントに流した。炉および熱トレースされた管路の温度を、所望のガス温度を達成するように調整した。ＳＧＤ系およびＲＨＳ系を安定化させた。試料を以下の実施例に記載される通りに処理および加工した。
【０１６１】
実施例１４は、微生物の生存率が緩やかな条件下での気相の過酸化水素への暴露後に劇的に減少したことが確認された、手順について記述している。より具体的には、前記手順は、大腸菌（グラム陰性細菌）をモデル微生物として使用した。以下の実証は実験室条件下で問題の細菌（ｃｈａｌｌｅｎｇｅ  ｂａｃｔｅｒｉａ）を用いて行われたが、一方で、気相の過酸化水素の適用が、本発明の範囲に含まれる多くの実用的応用を有していることは理解されるべきである。いくつかの非限定例としては、食用作物または他の農業材料の除染；産業および住居の表面の除染、医療施設内の全てまたは一部の部屋の除染；医療機器の除染；医療廃棄物の除染；等が挙げられる。
【０１６２】
実施例１４
気相過酸化水素による細菌不活化
無菌のガラス製顕微鏡用スライドに、対照リン酸緩衝液、または大腸菌の液体ストック（８．４×１０８ｃｆｕ／ｍｌ）の２０μｌ試料をスポットした。１コロニー形成単位（「ｃｆｕ」）は１つの生存可能なバクテリア細胞に相当すると理解される。従って、各々のスポットされた細菌試料は、最初に、１．７×１０７ｃｆｕの微生物を含有する。リン酸緩衝液対照を有する２枚のスライド、および細菌試料を有する２枚のスライドを覆い、無処置対照群として室温で維持した。リン酸緩衝液対照を有する２枚のスライド、および細菌試料を有する２枚のスライドを、後の過酸化水素ガスへの暴露の間、２５℃に維持された温度調節された通気チャンバに挿入した。前記チャンバをまず、２１１８ｐｐｍＨ２Ｏに加湿された清浄な乾燥空気（すなわち、「ＣＤＡ」）で１５分間パージした。処理する試料を次に、５０５ｐｐｍの気相Ｈ２Ｏ２および２１２２ｐｐｍのＨ２Ｏに６０分間暴露した。最後に、チャンバを加湿ＣＤＡでさらに１５分間パージした。暴露後、試料スポットを独立してリン酸緩衝液に溶解させ、同一のリン酸緩衝液中で連続希釈し、希釈液の一定分量を、トリプチックソイ寒天培地（すなわち、「ＴＳＡ」）プレート上での増殖について滴定した。様々な処理条件から得られた結果を、表５に示す。
2019030706.tif 000006
【０１６３】
本明細書に記載の装置および手法によって作製された気相過酸化水素で処理された細菌試料が、効果的に滅菌されたという結果が示された。対照スライドのいずれも、予想された通り、生細菌の証拠を示さなかった。このことから、本実験で検出されたあらゆる細菌は大腸菌ストックから生じたはずである。非処理細菌スライド１からの生細菌の回収率によって、処理試料との比較のための基準が得られた。さらに、この非処理試料により、過酸化水素暴露無しでの全処理段階の後に、大腸菌の開始量の約５６％が回収されることの、経験的証拠が得られた。過酸化水素ガスで処理された残りの試料は、生存可能な生物の証拠を示さなかった。従って、過酸化水素ガスへの暴露は、生細菌の数の検出不可なレベルへの減少に関与していた。この発見は、生細菌数の少なくとも７対数の減少と一貫していた。少なくとも、生細菌数の６〜７対数の減少が結果により裏付けられた。これにより、問題の微生物の効果的な殺傷が示された。
【０１６４】
実施例１５は、核酸をインビトロ核酸増幅反応において増幅不可にする方法における、本発明の過酸化水素送達装置の使用について記述している。前記手順では、過酸化水素ガスでのＤＮＡ試料の処理、およびそれに続く、処理試料の標準的なＰＣＲ反応における鋳型としての使用が用いられた。ウシゲノムＤＮＡは、核酸増幅の実行に使用される機器の持ち越し汚染に関与する、モデルＤＮＡとしての機能を果たした。前記手順は、検量線を用いた処理された結果の比較により、定量化された。
【０１６５】
実施例１５
気相過酸化水素を用いたＤＮＡの化学的不活性化
各々の標的入力レベル（すなわち、０ｎｇ〜１，０００ｎｇの範囲）において３つのレプリケートを有する、増幅可能なＤＮＡの定量化に使用されるＰＣＲプレートを作製した。どの場合においても、ウシゲノムＤＮＡ水溶液の測定された一定分量を、プレートのそれぞれのウェルに添加し、その後乾燥させた。ＤＮＡ試料を有するプレートを、２５℃に維持された温度調節されたチャンバ内で気相過酸化水素処理に曝した。前記チャンバを最初に１５分間ＣＤＡでパージした。過酸化水素処理を受けた試験を次に、５０５ｐｐｍの気相Ｈ２Ｏ２および２１２２ｐｐｍのＨ２Ｏに５時間暴露した。最後に、チャンバをＣＤＡでさらに１５分間パージした。次に、処理された試料を含有する各々のウェルに、ＰＣＲ増幅反応を実行するのに必要な、一定分量の液体試薬を添加した。これらの試薬としては、鋳型を増幅することが可能な非標識ＤＮＡプライマー対；ヌクレオチド三リン酸；緩衝液および塩；ＤＮＡ増幅産物に特異的な二重標識加水分解プローブ；並びに５’−３’エキソヌクレアーゼ活性を有する熱安定ＤＮＡポリメラーゼが挙げられる。当業者によく知られている手順を用いて増幅反応を実行し、蛍光シグナルの出現をリアルタイム形式で時間の関数としてモニターした。過酸化水素暴露後に残ったＤＮＡの算出Ｃｔ値および対応量を、最も高いＣｔ値（４０サイクルに近い）をもたらす試料を含むように手動で設定された閾値を用いて決定した。これらの高Ｃｔ試料は非常に低い濃度のＤＮＡ（すなわち、感度限界の）を示し、そのため、結果においてより大きな変動係数を示した。それとは別に、過酸化水素暴露を受けなかった既知量の鋳型ＤＮＡを用いて準備された標準的な反応を用いて、処理を受けた試料中の鋳型ＤＮＡのインタクトな開始量を定量化するための較正プロットを作成した。表にした結果を下記に示す。
2019030706.tif 000007
【０１６６】
表６に示された結果は、気相過酸化水素が、処理されたＤＮＡの、核酸増幅反応において鋳型として機能する能力を効率的に損なわせたことを示している。いずれの場合でも、前記処理は、増幅可能なＤＮＡの平均量を実質的に減少させた。最小量の出発物質を含有する試料中の増幅可能なＤＮＡは、完全に検出不可であった。最大量の出発物質を含有する試料中の増幅可能なＤＮＡは、約４対数減少された。これにより、標準的なＤＮＡポリメラーゼに基づく核酸増幅法を用いて、ＤＮＡが増幅不可にされたことが示された。
【０１６７】
実施例１６：除染のさらなる実施形態のための実験装置
【０１６８】
図４は、実施例１６、１７、１８および１９の模式図であった。図４で使用された機器としては、精製ＣＤＡガス供給源、加圧脱イオン水供給源、ゲージを備えた圧力調節装置、Ｆｉｌｔｅｒｉｔｅ  ＭＰＴＥ−０１０−１／４ＣＳ  ０．０１ミクロンガスフィルタ、３つのＭＦＣ、ＭＦＣ制御ボックス、Ｒａｓｉｒｃ社製ＳＧＤ系が挙げられる。アンモニウム塩として作製されたフッ化イオン交換ポリマーを用いる膜を利用した。Ｒａｓｉｒｃ製ＲＨＳ。３つの三方弁、６つのテフロン被覆Ｊ型熱電対（ＴＣ）、石英炉、ＤｉｒｅｃｔＬｏｇｉｃ  ＰＬＣ；圧力計、２つの過酸化水素スクラッバー、および試験多岐管用の熱トレーシング（ＥＺ  Ｚｏｎｅ  Ｗａｔｌｏｗ調節器、ＴＣ、ヒーターテープ、および絶縁材）。
【０１６９】
清浄な乾燥空気ガス圧力は圧力調節装置で２５ｐｓｉｇに維持された。０．０１ミクロンフィルタにより、ガス流から微粒子物が除去された。質量流量制御装置（ＭＦＣ）により、キャリアガス流および希釈ガス流の流れが制御された。相対湿度系（ＲＨＳ）は、ガス流に水ガスを加えるために使用された。ＳＧＤは、ガス流に過酸化水素および水を加えるために使用された。ＳＧＤは図２Ｂに従って作動する。加湿器の出力を調節するために、水温度が使用された。バルブ（Ｖ−１、Ｖ−２、およびＶ−３）は、石英炉を通じて乾燥ＣＤＡガス流、ＲＨＳガス流、および／もしくはＳＧＤガス流を送るために、またはベントに送るために、使用された。熱電対１（ＴＣ−１）は、乾燥ＣＤＡガス流の温度を測定するために使用された。熱電対２（ＴＣ−２）は、ＲＨＳの下流のガス温度を測定するために使用され得た。熱電対３（ＴＣ−３）および熱電対４（ＴＣ−４）は、ＳＧＤの下流のガス温度を測定するために使用された。炉は、凝結を防止するための温度に細菌試料を維持するために使用された。熱電対５（ＴＣ−５）は、炉内の温度を測定するために使用された。熱電対６（ＴＣ−６）は、炉の下流のガス温度を測定するために使用された。圧力計（ＰＧ−１）は、石英炉内の圧力をモニターするために使用された。過酸化水素を分解するために２つのスクラッバーが使用された。囲まれた部分は、この実験における個々の熱トレースされた制御区画を示している。制御区画は以下の通りである：
区画１＝ＳＧＤ出口
区画２＝ＣＤＡ希釈ガス
区画３＝ＲＨＳ出口
区画４＝石英炉入口
区画５＝石英炉出口
区画６＝石英炉ベント
区画７＝ＳＧＤおよびＲＨＳのベント
【０１７０】
実施例１７：除染のための細菌試料調製
試験された細菌試料は大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）、表皮ブドウ球菌（Ｓ．ｅｐｉ）、および出芽酵母（Ｓ．ｃｅｒｅｖ）であった。表７は、この実験のための２つのガス流の組成および流量である。ＤＰは露点を表す。ガス流は標準的なリットル／分の単位で測定される。
2019030706.tif 000008
【０１７１】
表８は、個々の試験実施に使用された細菌試料を示している。各々の試験実施において、４つの試料を炉内に充填した。試料を加湿ガスで１５分間パージし、その後、過酸化水素ガスに３０分間曝した。滅菌段階の後、炉を加湿ガスで１５分間パージし、その後、炉から取り除いた。凝結を防ぐために、石英炉および熱トレース区画を加熱して、ガス流温度を２５℃超に維持した。流量および／または温度条件が細菌を殺傷するかどうか、並びに、加湿が細菌の死滅に関与していなかったことがどちらによって確認されたか、を決定するために、最初に、対照試料を加湿ガスのみと一緒に実行した。
2019030706.tif 000009
【０１７２】
実施例１８：除染のための操作パラメータ
【０１７３】
ＳＧＤは３１％ｗ／ｗ過酸化水素水を充填された。初期の試験多岐管は以下の温度に設定された：
区画１＝７２℃（ＳＧＤの出口温度）
区画３＝９０℃（高いＲＨＳ出口温度設定のため。ガス温度は熱トレース無しでは８０Ｃ超である）。
区画２、４、５、６、および炉＝２５℃
区画７＝８０℃
滅菌試験の前に、凝結を最小限にし、ガス安定性を促進するために、ガスを以下の温度に到達させた：
ＴＣ−１＝９０℃
ＴＣ−２＝２５℃
ＴＣ−３＝７２℃
ＴＣ−４＝２５℃
ＴＣ−５＝２５℃
ＴＣ−６＝６０℃以上
【０１７４】
希釈流のガス速度を５．４ｓｌｍに設定し、ＲＨＳキャリアガスを２．１ｓｌｍに設定し、ＳＧＤキャリアガス流を１ｓｌｍに設定した。次に、ＲＨＳを３５℃露点に設定し、ＳＧＤを３１％溶液において２３０５ｐｐｍに設定し、両方のガス流をベントに流した。前記炉および前記区画を、所望のガス温度を達成するように調整し、安定化させた。表１の加湿ガス流パラメータを設定し、炉に貫流させた。加湿ガスの影響を決定するため、試料を含有するスライドを、炉に移し、加湿ガスに５０分間曝し、取り出した。次に、新しい試料スライドを炉に入れ、加湿ガス１０分間、次いで過酸化物ガス流に３０分間、そして再び加湿ガスに１０分間曝して、必要なガス流変化を起こした。次に、分析のために試料を炉から取り出した。
【０１７５】
実施例１９：結果
【０１７６】
図３２、図３３、および図３４は、それぞれ処理試験実施２、４、および５における、温度およびラウールの法則に基づくＳＧＤの理論上のＨ２Ｏ２出力である。処理試験実施２および４の平均Ｈ２Ｏ２出力は、５６１±２７ｐｐｍおよび５３９±３ｐｐｍであった（実験期間の間にある標準偏差まで）。表９は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）および表皮ブドウ球菌（Ｓ．ｅｐｉ）に対する対照および処理試験実施から得られた結果を示している。
【０１７７】
図３２および図３３関連する試験において、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）のみが、これらの条件下で完全に滅菌された。処理後の不注意な汚染が出芽酵母（Ｓ．ｃｅｒｅｖ）試料の全てにおいて起こり、この実験部分から得られた結果を使用できないものにした。また、汚染は表皮ブドウ球菌（Ｓ．  ｅｐｉ）試料において起こったとも考えられる。この仮説を試験するため、５時間のＨ２Ｏ２暴露段階を伴う５つ目の実験を行った（この実験中の過酸化水素安定性については図３４を参照）。平均Ｈ２Ｏ２出力は５１８±１４ｐｐｍであった。表１０は、この試験実施から得られた結果を示している。示されているように、表皮ブドウ球菌（Ｓ．ｅｐｉ）が滅菌された。
2019030706.tif 000010
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【０１７８】
本発明は、いくつかの特定の実施例およびその実施形態に関して記述されている。当然であるが、本発明のいくつかの異なる実施形態が、上記の発明を実施するための形態の検討によって、当業者に想起される。故に、本発明の真の範囲は、添付の特許請求の範囲への参照によって決定されるものとする。
【図１】
2019030706.tif 000012
【図２−１】
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【図２−２】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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