(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相過酸化水素滅菌処理において装置における内孔部の滅菌処理を評価するための方法において、
（ａ）前記内孔部の外部における過酸化水素蒸気の濃度を測定する工程と、
（ｂ）曝露時間、前記内孔部の外部における過酸化水素の濃度、および当該内孔部の各種の物理的特性に基づいて、この内孔部内の選択された位置における過酸化水素の濃度を少なくとも１回計算する工程であって、この場合に、前記内孔部の物理的特性が、その内孔部の直径、その内孔部の前記選択された位置までの長さ、その内孔部を形成している材料の種類、およびその内孔部を形成している材料の温度を含む、工程と、
（ｃ）前記選択された位置における過酸化水素の濃度に基づいて、前記滅菌処理を評価するための、前記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターを指示する工程と、
を含み、
前記選択された位置における過酸化水素の濃度が以下の関係式に基づいて計算される、方法。
ｃp ＝ｃo ＋（４ｋｃo ／π）｛Σ［ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（（ｅｘｐ（ｔ（ｋ−Ｄ）（ｎπ／Ｌ）2 ）））−１）／（ｎ（ｋ−Ｄ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝−（４ｃo ｅｘｐ（ｋｔ））｛Σ［（ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（ｅｘｐ（−Ｄｔ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝／π
この場合に、
ｃp は前記選択された位置における過酸化水素の濃度を示しており、
ｃo は前記内孔部の外部における濃度を示しており、
ｋは、前記内孔部を形成している材料、当該内孔部の直径、および当該内孔部を形成している材料の温度に基づいて少なくとも部分的に決定される、過酸化水素の損失に関する速度定数を示しており、
Ｌは前記内孔部の長さを示しており、
Ｄは過酸化水素蒸気に関する拡散係数を示しており、
ｘは前記内孔部の外部から前記選択された位置までの内孔部の中に到る距離を示しており、
ｎは奇数の整数の計数値１，３，５，．．．を示しており、さらに
ｔは過酸化水素蒸気が最初に前記内孔部の外部から導入された時間からの経過時間を示している。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記指示する工程が前記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターを使用者に表示する処理を含む、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
前記方法が、前記工程（ａ）および工程（ｂ）を繰り返す工程、および曝露時間についての前記選択された位置における過酸化水素の濃度の積分された値を計算する工程をさらに含み、この場合に、前記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターがこの積分された値を含む、方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法において、
前記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターが前記選択された位置における過酸化水素の濃度を含む、方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法において、
前記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターが当該内孔部の滅菌処理の成功または失敗である、方法。
【請求項６】
気相過酸化水素滅菌処理において装置における内孔部の滅菌処理を制御するための方法において、
前記内孔部の外部における過酸化水素蒸気の濃度を測定する工程と、
前記滅菌処理における各種の処理パラメーターおよび前記内孔部の各種の物理的特性に基づいて当該内孔部内の選択された位置における過酸化水素の濃度を少なくとも１回計算する工程であって、この場合に、前記各種の処理パラメーターが前記内孔部の外部における過酸化水素の濃度を含み、前記内孔部の物理的特性が、その内孔部の直径、その内孔部の前記選択された位置までの長さ、その内孔部を形成している材料の種類、およびその内孔部を形成している材料の温度を含む、工程と、
前記選択された位置における少なくとも１回計算された過酸化水素の濃度に基づいて、前記滅菌処理を制御するための、その滅菌処理におけるパラメーターを調整する工程と、
を含み、
前記選択された位置における過酸化水素の濃度が以下の関係式に基づいて計算される、方法。
ｃp ＝ｃo ＋（４ｋｃo ／π）｛Σ［ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（（ｅｘｐ（ｔ（ｋ−Ｄ）（ｎπ／Ｌ）2 ）））−１）／（ｎ（ｋ−Ｄ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝−（４ｃo ｅｘｐ（ｋｔ））｛Σ［（ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（ｅｘｐ（−Ｄｔ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝／π
この場合に、
ｃp は前記選択された位置における過酸化水素の濃度を示しており、
ｃo は前記内孔部の外部における濃度を示しており、
ｋは、前記内孔部を形成している材料、当該内孔部の直径、および当該内孔部を形成している材料の温度に基づいて少なくとも部分的に決定される、過酸化水素の損失に関する速度定数を示しており、
Ｌは前記内孔部の長さを示しており、
Ｄは過酸化水素蒸気に関する拡散係数を示しており、
ｘは前記内孔部の外部から前記選択された位置までの内孔部の中に到る距離を示しており、
ｎは奇数の整数の計数値１，３，５，．．．を示しており、さらに
ｔは過酸化水素蒸気が最初に前記内孔部の外部から導入された時間からの経過時間を示している。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、
前記滅菌処理におけるパラメーターを調整する工程が前記装置の気相の過酸化水素に対する曝露の時間を調整する処理を含む、方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の方法において、
前記滅菌処理におけるパラメーターを調整する工程が前記内孔部の外部における過酸化水素の濃度を調整する処理を含む、方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の方法において、
前記内孔部の外部における過酸化水素の濃度が複数の回数にわたり測定され、前記選択された位置における過酸化水素の濃度の計算が複数の回数にわたり行なわれる、方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の方法において、
前記内孔部の外部における過酸化水素の濃度を繰り返して測定して前記選択された位置における過酸化水素の濃度を計算し、当該選択された位置における過酸化水素の所定の値が達成された時にその滅菌処理におけるパラメーターを変更する処理をさらに含む、方法。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれかに記載の方法において、
積分された時間および過酸化水素に対する前記選択された位置における曝露濃度の値を計算する工程をさらに含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記積分された時間および前記選択された位置における曝露濃度の所定の値が達成された時にその滅菌処理におけるパラメーターを変更する工程をさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気相滅菌処理に関し、特に、内孔部内への種々の気相化学滅菌剤の浸透性を決定することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在において、気相化学滅菌処理は温度に対して影響を受けやすい各種の医療装置に対する一つの一般的な選択肢である。気相滅菌処理は過酸化水素、過酢酸、エチレン・オキシドおよび二酸化塩素のような滅菌剤を含む。このような化学的蒸気が拡散して接触することにより、器具の表面を滅菌する。このような蒸気における長くて狭い各種の内孔部の浸透性は最も大きな課題の一つである。さらに、このような浸透性が有効であるか否かの決定もまた別の一つの課題である。現在において、長い内孔部の中に信頼性の高いセンサーを配置することは依然として困難である。これらのセンサーは一般的にその内孔部の中に適応するのには大きすぎて、これらの存在によりその内孔部の中への拡散が乱れる可能性がある。
【０００３】
内孔部内における気相滅菌剤の濃度を直接的に測定することは課題を残しているが、幾つかの方法がこのような滅菌剤システムの滅菌処理チャンバーの中における濃度を直接的に測定するために進展している。例えば、過酸化水素の濃度はチャンバーの中に特定波長の光波を通過させて、この光波の吸収を検出してそのチャンバー内における各種の気体の形成を決定することにより測定することができる。また、別の方法においては、過酸化水素を分解するための触媒を被覆した熱電対をチャンバーの中に入れて、そのチャンバー内における過酸化水素の濃度を示すために、過酸化水素の分解により上記熱電対のおいて生じる発熱の程度を利用することができる。もちろん、滅菌処理チャンバー内における過酸化水素またはその他の化学蒸気の濃度を測定するために別の方法も採用できる。しかしながら、これらの測定方法はチャンバー内における装置の内孔部の中における濃度を示さない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術における上記およびその他の制限を解消して、滅菌処理チャンバー内における装置の内孔部の中における化学蒸気滅菌剤の濃度を決定するための方法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による方法は気相の過酸化水素滅菌処理における装置の内孔部における滅菌処理を評価する。この方法は（ａ）上記内孔部の外部における過酸化水素蒸気の濃度を測定する工程、（ｂ）曝露の時間に基づく上記内孔部内の選択された位置における過酸化水素の濃度、当該内孔部の外部における過酸化水素の濃度およびその内孔部の物理的特性を少なくとも１回計算する工程、および（ｃ）上記選択された位置における過酸化水素の濃度に基づいて上記内孔部における滅菌処理に関連するパラメーターを指示する工程を含む。
【０００６】
上記の指示する工程は上記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターを使用者に表示する処理を含む。このようなパラメーターは上記所定の位置における過酸化水素の濃度を含む。また、上記の各工程（ａ）および（ｂ）は曝露時間についての上記選択された位置における過酸化水素の濃度の積分された値を計算するために多数回にわたり繰り返すことができ、上記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターはこのような積分された値を含むと考えられる。さらに、この内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターは上記内孔部の滅菌処理成功または失敗も含むと考えられる。
【０００７】
上記計算工程において用いる各種のプロセス・パラメーターは好ましくは内孔部の外部における圧力、その内孔部の外部における過酸化物の濃度、および時間を含む。また、この計算工程において用いる内孔部の物理的特性は好ましくはその内孔部の直径、上記選択された位置までの内孔部の長さ、内孔部を形成している材料の種類および内孔部を形成している材料の温度を含む。
【０００８】
好ましくは、上記計算工程は上記内孔部が単一の寸法を有していると仮定されている数学的モデルを採用している。また、この計算工程は反復法により解かれている数学的モデルを採用できる。
【０００９】
好ましくは、上記選択された位置における過酸化水素の濃度は以下の関係式に基づいて計算される。
ｃp ＝ｃo ＋（４ｋｃo ／π）｛Σ［ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（（ｅｘｐ（ｔ（ｋ−Ｄ）（ｎπ／Ｌ）2 ）））−１）／（ｎ（ｋ−Ｄ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝−（４ｃo ｅｘｐ（ｋｔ））｛Σ［（ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（ｅｘｐ（−Ｄｔ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝／π
この場合に、
ｃp は上記選択された位置における過酸化水素の濃度を示しており、
ｃo は上記内孔部の外部における濃度を示しており、
ｋは過酸化水素の損失に関する速度定数を示しており、
Ｌは上記内孔部の長さを示しており、
Ｄは過酸化水素蒸気に関する拡散係数を示しており、
ｘは上記内孔部の外部から上記選択された位置までの内孔部の中に到る距離を示しており、
ｎは奇数の整数の計数値１，３，５，．．．を示しており、さらに
ｔは過酸化水素蒸気が最初に上記内孔部の外部から導入された時間からの経過時間を示している。
【００１０】
好ましくは、上記ｋは上記内孔部を形成している材料、その内孔部の直径およびその内孔部を形成している材料の温度に少なくとも部分的に基づいている。
【００１１】
本発明の態様の一例において、気相過酸化水素滅菌処理における装置の内孔部の滅菌処理を制御するための方法が提供され、この方法は上記内孔部の外部における過酸化水素蒸気の濃度を測定する工程、上記滅菌処理の各プロセス・パラメーターに基づく上記内孔部内の選択された位置における過酸化水素の濃度およびその内孔部の物理的特性を少なくとも１回計算する工程を含み、この場合に、これらのプロセス・パラメーターは上記内孔部の外部における過酸化水素の濃度を含み、さらに上記方法は、上記選択された位置における過酸化水素の計算された濃度の少なくとも１個に基づいて上記滅菌処理におけるパラメーターを調節する工程を含む。
【００１２】
上記滅菌処理におけるパラメーターを調節する工程は気相の過酸化水素に対する上記装置の曝露時間を調節する処理および／またはその内孔部の外部における過酸化水素の濃度を調節する処理を含むことができる。また、上記方法は上記内孔部の外部における過酸化水素の濃度を繰り返して測定する処理および上記選択された位置における過酸化水素の濃度を計算する処理および上記選択された位置における過酸化水素の所定の値が達成された時、例えば、当該選択された位置における積分された時間および曝露濃度の所定の値が達成された時にその滅菌処理におけるパラメーターを変更する処理を含むことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は滅菌処理装置１０をブロック図の形態で示しており、この装置１０はチャンバー１２、当該チャンバー１２を減圧にするための真空ポンプ１４および当該チャンバー１２の中に滅菌剤、すなわち、過酸化水素を注入するための注入器１６を備えている。さらに、内孔部２０を有する医療装置１８が滅菌処理のために上記チャンバー１２の中に配置されている。過酸化水素センサー２２、温度センサー２４および圧力センサーが過酸化水素濃度およびチャンバー１２内の温度および圧力をそれぞれ読み取り、それぞれの出力をＣＰＵ２８および表示装置３０を含む制御システム２６に供給する。
【００１４】
上記の基本的な形態において、滅菌装置１０はポンプ１４によりチャンバー１２を減圧にして、注入器１６によりチャンバー１２の中に過酸化水素を注入することにより動作する。この過酸化水素は蒸気または液体のいずれかの形態で上記チャンバーの中に入ることができ、あらゆる液体の過酸化水素はチャンバー１２における低圧の環境内に入る時に気化する。さらに、この過酸化水素との接触により、装置１８が滅菌処理される。
【００１５】
上記内孔部２０を滅菌処理するために、過酸化水素蒸気をその内部に拡散する必要がある。過酸化水素センサー２２はチャンバー１２内の過酸化水素の濃度を測定できるが、内孔部２０の中において達成される過酸化水素の濃度を直接的に測定できず、特に、内孔部２０の中間位置３２に進入することが難しい。この制限を解消するために、本発明は滅菌処理工程における各種のパラメーターおよび医療装置１８における各種の物理的パラメーターに基づいて内孔部２０の中における、中間位置３２のような、特定の位置において達成される過酸化水素の濃度を計算するための方法を提供する。
【００１６】
本発明の数学的モデルは内孔部３２の中心のような投入物における質量輸送制限領域の内部の一定位置における過酸化水素に関する質量平衡に基づいている。この内孔部の周囲における質量平衡は以下のような微分方程式、初期条件および境界条件の形態である。
δｃp ／δｔ＝Ｄ▽2 ｃp ＋ｋｃp
初期条件：ｔ＝０，ｃp ＝０、全ての場所において
境界条件：ｃp ＝ｃo 、内孔部の両端部において
ｃp ＝内孔部内における関連の位置における過酸化水素濃度、ｇ／ｃｍ3
ｔ＝時間
Ｄ＝拡散係数、ｃｍ2 ／秒
▽2 ＝微分演算子、ｘ方向における一次元的拡散についてのδ2 ／δｘ2
ｋ＝内孔部における損失に関する速度定数、秒-1
ｃo ＝内孔部に対する２個の入口における過酸化水素濃度、ｇ／ｃｍ3
【００１７】
上記微分方程式は、
時間に関する一定容量当たりの過酸化物の質量変化＝
拡散による一定容量当たりの質量入力の速度＋
内部処理による一定容量当たりの質量入力の速度であることを示している。
【００１８】
上記方程式の右辺において、一定容量当たりの過酸化水素質量の配給速度がその拡散項により特定されており、この項は上記チャンバー１２から内孔部２０に到る濃度勾配により左右される。また、内部処理による内孔部２０への一定容量当たりの質量入力の速度は負の項であり、常に質量は分解、吸収、吸着および濃縮により内孔部２０内において損失する。この場合に、上記速度定数ｋは負の数である。
【００１９】
上記初期条件は過酸化水素の注入前における過酸化水素の濃度が滅菌装置チャンバー１２および内孔部２０の中においてゼロであることを必要とする。
【００２０】
また、上記境界条件は過酸化水素濃度が内孔部に対する両方の入口３４におけるチャンバー１２内においてｃo に等しくなるように設定している。実際において、この値は滅菌処理工程中に経時的に変化するが、外部濃度および位置不変性の拡散係数を伴う一次元の場合について分析的な解が得られ、時間に関する内孔部の濃度の有用な計算結果が得られる。この場合に対する分析的な解は複数の項および変数の複雑な組み合わせであり、これらは以下のような内孔部の濃度について解くためにそれぞれの値を求める必要がある。
ｃp ＝ｃo ＋（４ｋｃo ／π）｛Σ［ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（（ｅｘｐ（ｔ（ｋ−Ｄ）（ｎπ／Ｌ）2 ）））−１）／（ｎ（ｋ−Ｄ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝−（４ｃo ｅｘｐ（ｋｔ））｛Σ［（ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（ｅｘｐ（−Ｄｔ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝／π
【００２１】
上記の解はチャンバー１２および装置１８という投入物の中の初期的な過酸化水素濃度ｃi はｃp ＝０であると仮定している。さらに一般的な解が上記解の方程式（解式）の第２の項および第３の項におけるｃo を（ｃo −ｃi ）に置き換えることにより得られ、これにより、ゼロでない初期的な過酸化水素濃度の場合に対応できるようになる。
【００２２】
チャンバー１２内の過酸化水素濃度は過酸化物モニター２２により注入後の各時点において測定される。上記解式において、両方の内孔部の入口における濃度ｃo はチャンバー１２内における過酸化水素濃度として推定することができ、この理由は、質量輸送に対する抵抗がチャンバー１２の本体部分の領域から投入物の周辺部分において一般に小さいからである。
【００２３】
上記解における各項Σにおける加算はその級数ｎ＝１，３，５．．．∞について行なわれる。
【００２４】
上記内孔部２０内における関連の位置ｘはこの内孔部２０の一端部３４におけるｘ＝０ｃｍからその他端部におけるｘ＝Ｌｃｍまでの軸に沿ういずれの位置にすることもできる。なお、通常的に最大の質量輸送制限領域である、上記内孔部２０における中心位置３２において、ｘ／Ｌ＝０．５である。
【００２５】
上記解は注入後の各１秒の時間点において評価される。
【００２６】
上記過酸化水素についての拡散係数Ｄは公表されている相関関係（参考文献：Ｊ．Ｃ．スラッタリー（J.C. Slattery）およびＲ．Ｂ．バード（R.B. Bird），ＡＩＣｈＥジャーナル（AIChE Journal），４巻，１３７頁乃至１４２頁，１９５８年）により計算される。
Ｄ＝３．３０３×１０-4（（Ｔ＋２７３）2.334 ）／Ｐ
【００２７】
内孔部の温度Ｔ℃およびチャンバー圧力ＰｍｍＨｇはＤを評価するための滅菌処理工程中に測定できる。内孔部２０を形成している材料の温度は大部分の滅菌処理工程において適度な程度にのみ変化するので、この温度はその処理の前に装置１８が保管されている室温であるとみなすことができる。
【００２８】
速度定数ｋは内部環境を乱すことなく内孔部２０の内側において経験的に測定できないので、ステンレス・スチールおよびポリエチレン等の、それぞれの内孔部を有する材料について値が割当てられる。この値は面積の尺度を与えるように調節され、この尺度は、以下において説明されているように、滅菌処理工程による有効な結果に相関している。
【００２９】
上記内孔部２０の中心部３２における濃度は上記において定められている各変数を伴ってその滅菌処理における注入および拡散の各工程中の各時点における解析的な解式から計算される。過酸化水素の注入後における換気工程を伴う各種の工程において、過酸化水素は空気圧により内孔部２０の中に移動するので、拡散の最初の１分における内孔部２０の中の濃度はチャンバー濃度に等しく設定される。さらに、この拡散工程の残りの部分における内孔部２０の中の濃度は分解、吸着、吸収および濃縮の損失を差し引くことにより計算される。
【００３０】
上記滅菌処理工程の効果はチャンバー１２の中およびその投入物の中における過酸化水素の濃度に強く依存している。しかしながら、チャンバーおよび投入物の温度、投入物の寸法および組成および曝露時間等のような、別の処理変数もまた重要である。適格と認められた滅菌処理工程を伴う特定の滅菌処理装置内における投入物において、温度は注入処理中に比較的に一定に保たれるので、濃度および曝露時間が最も重要な制御変数になる。濃度−時間曲線下の面積が生物学的な指示手段により測定される場合の効果に対して比較するための工程の性能を定量化する有用な指標である。
【００３１】
妥当な投入物内における異なる複数の内孔部により、カリフォルニア州アーバインのアドバンスド・ステリライゼーション・プロダクツ・ディビジョン・オブ・エシコン・インコーポレイテッド（Advanced Sterilization Products division of Ethicon, Inc.）から入手可能なステラド（STERRAD）（登録商標）２００水素ガス／プラズマ滅菌処理装置中における各種の滅菌処理工程について表１において示されているように、上記の濃度−時間曲線下の面積の推定値は処理工程における注入および拡散の各工程中の１秒ごとの濃度値を合計することにより得られる。このステンレス・スチール（ＳＳ）についての面積の尺度は３０℃における３ｍｍ×５００ｍｍのステンレス・スチールの内孔部による各処理工程において約１００ｍｇ−秒／１の面積を与えるために０．４６秒-1に等しい速度定数ｋの値を設定することにより設定される。このような各種の内孔部の設定はステンレス・スチールの面積尺度についての基準として選択され、この理由は、３ｍｍ×５００ｍｍのステンレス・スチールの内孔部が上記ステラド（STERRAD）（登録商標）２００滅菌処理装置において現在認可されているラベル・クレイムの制約にあるからであり、それゆえ、これらは効果についての境界線上の能力の測定値を示している。
【表１】
0004425555.tif 000002
【００３２】
表１における比較的に短い３ｍｍ×４００ｍｍのステンレス・スチールの内孔部はそれぞれの材料および直径が同一であるために３ｍｍ×５００ｍｍの内孔部と同一の速度定数を有している。しかしながら、上記面積値は内孔部の中心部が各内孔部の入口に近いためにこれら比較的に短い内孔部において優位差をもって大きい。また、注入時間を３ｍｍ×４００ｍｍのステンレス・スチール内孔部において６．５分から２分および１分に短縮した場合に、それぞれの面積値は約１００ｍｇ−秒／１に減少し、陽性の生物学的指示体が現れ始めている。すなわち、陽性の生物学的な指示体により一部の試験微生物が殺菌されていないことが示される。また、上記内孔部の温度を３０℃から５℃に下げると、その減少する分解速度および増加する過酸化水素の濃縮速度に反映するように、上記の速度定数０．４６秒-1を反応速度論および蒸気圧に関する各データに相関させることが必要になる。このように相関した速度定数１．４１秒-1に伴う上記面積値は６．５分の注入時間の場合に１００ｍｇ−秒／１よりも低くなり、生物学的な結果は陽性の領域に入る。
【００３３】
上記速度定数を３０℃における０．４６秒-1から５℃における１．４１秒-1に補正する処理はこの速度定数を上記分解速度定数ｋD および濃縮速度ｋC の合計値として書き込むことにより開始される。３０℃において、これら２種類の速度定数は大きさにおいて匹敵すると推定することができ、この理由は、分解は室温近くにおいて緩やかに進行するが、濃縮は温かい投入物内において低下するからである。３０℃における速度定数０．４６秒-1の場合に、分解ｋD および濃縮ｋC の各速度定数は約０．４６／２＝０．２３秒-1である。さらに、５℃における濃縮の速度定数ｋC は３０℃における濃縮の速度定数ｋC からこの値をこれら２種類の温度における過酸化水素の各蒸気圧の比率に対して調節することにより計算され（ハイドロジェン・ペルオキシド（Hydrogen Peroxide），シャムブ（Schumb）他，レイノルド（Reinhold）出版社，ニューヨーク，１９５５年，２２６頁）、５℃におけるｋC ＝０．２３秒-1×（３０℃における２．７ｍｍＨｇ／５℃における０．４６ｍｍＨｇ）＝１．３８秒-1である。また、５℃における分解の速度定数ｋD は３０℃における分解の速度定数ｋD および３０℃および５℃における分解の各速度係数により計算され、５℃におけるｋD ＝０．２３秒-1×（５℃における１の速度係数／３０℃における７の速度係数）＝０．０３秒-1である。これら過酸化水素の分解の速度係数は以下の表２（参考文献：ＦＭＣテクニカル・データ・シート（FMC Technical Data Sheet），１０頁，速度は１０℃ごとに２．２倍上昇する）から採用されている。さらに、５℃における速度定数は５℃における濃縮ｋC および分解ｋD の各速度定数の合計として計算され、５℃におけるｋ＝１．３８秒-1＋０．０３秒-1＝１．４１秒-1である。
【表２】
0004425555.tif 000003
【００３４】
上記解式は一次元のモデルに制限されているので、各内孔部内の過酸化水素の輸送は３ｍｍおよびそれ以下の直径において同様に処理されると考えられる。しかしながら、実験結果は１ｍｍおよびそれ以下の直径の内孔部における効果が比較的に短い内孔部の長さにおいてのみ達成できることを示している。それゆえ、上記のモデルは比較的に小さい内孔部の中における制限された輸送を反映するように調整する必要がある。
【００３５】
上記直径の調整は表面対容積の比率および拡散半径比率に対応する各係数と共に３ｍｍのステンレス・スチールにおける０．４６秒-1の速度定数を１ｍｍの内孔部における４．１４秒-1に補正することにより上記表１において行なわれている。この速度定数により、１ｍｍ×１２５ｍｍの内孔部に対応する上記面積値が１００ｍｇ−秒／１よりも大きくなり、生物学的な結果も陰性である。同様に、上記の速度定数０．４６秒-1は０．８ｍｍの内孔部の場合に６．４７秒-1に補正され、１００ｍｍの長さを有する内孔部は１００ｍｇ−秒／１よりも大きい面積値および陰性の生物学的結果を有するが、１５０ｍｍの長さの内孔部は１００ｍｇ−秒／１よりも小さい面積値および陽性の生物学的結果を有する。
【００３６】
さらに、上記速度定数０．４６秒-1の表面対容積の比率に対する補正が必要であり、この理由は、１ｍｍの内孔部は、３ｍｍの内孔部に比べて、その内孔部の容積に対する過酸化水素分子に対して相互作用するための内孔部の内側における表面積が大きいからである。このように比較的に大きな表面積は比較的に小さい内孔部の内側における過酸化水素の比較的に大きな損失の起因であり、このことが比較的に大きな速度定数に反映されている。
【００３７】
上記表面対容積比率の補正係数＝
（表面／容積）1mm ／（表面／容積）3mm ＝
（２πｒＬ／πｒ2 Ｌ）1mm ／（２πｒＬ／πｒ2 Ｌ）3mm ＝
（１／ｒ）1mm ／（１／ｒ）3mm ＝
（ｒ）3mm ／（ｒ）1mm ＝
１．５ｍｍ／０．５ｍｍ＝３
この場合に、上記ｒは内孔部または拡散の比率を示している。
【００３８】
上記表面対容積の比率に対する補正に加えて、上記速度定数０．４６秒-1の拡散半径に対する補正が必要であり、この理由は比較的に小さい内孔部の壁部に対する拡散は比較的に大きな内孔部よりも大きいからである。
【００３９】
上記拡散半径の比率の補正係数＝
（ｒ）3mm ／（ｒ）1mm ＝
１．５ｍｍ／０．５ｍｍ＝３
【００４０】
以上から、１ｍｍの内孔部に対応する速度定数は３ｍｍの内孔部に対応する速度定数０．４６秒-1および上記表面対容積の比率および拡散半径の比率にそれぞれ対応する２個の係数により計算され、
１ｍｍに対応するｋ＝０．４６秒-1×３×３＝４．１４秒-1となる。
【００４１】
同様の計算を０．８ｍｍの内孔部に対応する速度定数について行なうことにより、
０．８ｍｍに対応するｋ＝０．４６秒-1×１．５／０．４×１．５／０．４
＝６．４７秒-1が得られる。
【００４２】
上記内孔部内のｘ方向に沿う軸方向における輸送についての一次元モデルにおいて、半径方向の作用効果も上記速度定数を調整することにより対処できる。上記質量平衡についての微分方程式をデカルト座標ではなく円柱座標において述べる場合に、軸方向および半径方向における二次元の輸送がその解において表現され、上記速度定数において内孔の寸法についての調整が全く必要とされなくなる。しかしながら、この反応項を伴う過渡的な二次元輸送についての微分方程式は分析的な解を有さず、数値的に解く必要がある。上記滅菌処理装置のコンピューター２８はこのような二次元モデルに対する近似解を得るために使用できるが、利用可能な搭載メモリーにおける実用的な制約により、上記の一次元的な場合に対して当該モデルの好ましい実行が制約されている。
【００４３】
上記表１における第２の内孔部の材料のポリエチレン（ＰＥ）に対応する面積尺度は上記ステラド（STERRAD）（登録商標）２００滅菌処理装置における制約を伴う場合において同様に設定されている。この場合の速度定数は約１００ｍｇ−秒／１の面積値を与えるように１ｍｍ×５００ｍｍの内孔部に対して０．３３秒-1に設定されている。これと同一の速度定数を有するさらに長い１ｍｍ×７００ｍｍの内孔部は１００ｍｇ−秒／１よりも小さい面積値を有しており、生物学的な結果は陽性の領域内に入る。また、１ｍｍの直径を有する内孔部に対する速度定数０．３３秒-1が上記の表面対容積の比率および拡散半径の比率の各係数により補正されて３ｍｍの内孔部に対応する速度定数０．０３７秒-1が得られている。この場合に、３ｍｍ×１０００ｍｍのポリエチレンの内孔部に対応する面積値は１００ｍｇ−秒／１よりも大きく、生物学的結果も陰性であるが、３ｍｍ×１５００ｍｍの内孔部に対応する面積値は約１００ｍｇ−秒／１であり、陽性の生物学的結果を伴う。さらに、表１における注入時間を６．５分から２０，２５および３０分に増加することにより、３ｍｍ×１５００ｍｍに対応する面積値が１００ｍｇ−秒／１の閾値を超えて増大し、生物学的結果も陰性である。
【００４４】
上記表１における各結果をその濃度−時間曲線下の面積の大きさによりさらに調整することにより、関連性のあるパターンが表３において明らかになる。例えば、１１０ｍｇ−秒／１よりも大きいかこれと等しい面積値を有する全ての内孔部は陰性の生物学的指示体のみを有している。一方、１００ｍｇ−秒／１の近くの面積値を有する各内孔部は陰性または一部の陽性の指示体を有しており、９０ｍｇ−秒／１よりも小さい面積値を有する全ての内孔部は少なくとも１個の陽性の生物学的な指示体を有している。これらの結果から、上記モデルによる濃度−時間曲線下の面積が種々の内孔部の寸法および材料における作用効果に十分に相関することを示している。それゆえ、この面積値は滅菌処理工程を容認するか無効にするためのリアル・タイムにおける道具として滅菌処理工程中において利用できる。このモデルに対する各入力は滅菌処理装置のソフトウェアにより容易に利用可能である。圧力、濃度および時間等の各種のプロセス変数がその滅菌処理工程中においてモニターされるが、温度、および最も制限性の高い投入要素の各寸法および組成はオペレーターにより各工程に対応して入力できる。上記装置１８はコード、特にバー・コードのような機械読み取り可能なコードにより認識可能にすることができ、このコードはそれ自体において種々の物理的パラメーターを含み、あるいは、上記制御システム２６内に保管される一組のパラメーターに関連することもある。また、上記内孔部の材料の温度は、室温と同等として推定されて入力されるのではなく、上記工程中において測定可能にすることができる。
【表３】
0004425555.tif 000004
【００４５】
上記モデルの固有の特徴がポリエチレン（ＰＥ）およびステンレス・スチール（ＳＳ）の両方の内孔部について表３に示されている。３ｍｍ×１５００ｍｍのポリエチレン内孔部においては、６．５分の注入時間は約１００ｍｇ−秒／１の内孔部の中心部における領域値を示し、生物学的な結果は混合状態の領域を示した。この面積値が滅菌処理工程中に計算された場合に、上記ソフトウェアはその面積値が有効になるように１１０ｍｇ−秒／１よりも高いかこれに等しい値に増加するまで過酸化水素の曝露時間（注入および／または拡散工程の各時間）を増加するように起動可能にすることができる。この方法は２０分、２５分および３０分の各注入時間における３ｍｍ×１５００ｍｍの内孔部による各処理工程において表３に示されている。これら３種類の場合において、各面積値は１１０ｍｇ−秒／１よりも高いかこれに等しく、効力が全ての場合において達成されている。また、同様の結果が３ｍｍ×４００ｍｍのステンレス・スチールの内孔部において見られる。すなわち、１分および２分の各注入時間は１００ｍｇ−秒／１に近い面積値および混合状態の領域における生物学的指示体に相当しているが、注入時間を６．５分に増加することにより、１１０ｍｇ−秒／１よりも高いかこれに等しい面積値および陰性の生物学的指示体のみが得られている。上記内孔部２０における中心部分３２におけるような、投入物における過酸化水素輸送制限領域における滅菌処理工程中の濃度−時間曲線下の面積値を用いて、無効にされる処理工程の数を減少することにより滅菌処理装置の性能を改善することができる。また、このことは上記チャンバー内の温度、圧力および濃度を捕捉するための投入物における制限解除のための付加的な測定手段も提供すると考えられる。
【００４６】
上記表１における調査は作用効果を達成するために必要な過酸化水素の最少注入量で行なったが、実際には、滅菌処理装置の中に注入される過酸化水素溶液は比較的に大きな注入量または比較的に高い初期の溶液濃度によりさらに多量にすることができる。このような場合に、上記濃度−時間曲線下の面積値はさらに短い注入時間において上記１１０ｍｇ−秒／１の閾値に到達すると考えられ、それゆえ、全体の処理工程時間が短縮して、オペレーターにさらに速い処理回転時間という有益性を与えることができるようになる。
【００４７】
比較的に低い初期温度における投入物が滅菌処理装置の中に配置される場合に、上記濃度−時間曲線下の面積値を上記１１０ｍｇ−秒／１の閾値に到達可能にするために、プラズマまたは対流加熱による処理工程における予備加熱時間を増加して注入処理の前にその投入物を加温することができる。この場合に、初期的に低温の投入物が処理工程において無効にならなくなり、処理工程における無効の頻度が減少してその処理性能が高まる。
【００４８】
過酸化水素曝露時間、過酸化水素注入量および注入処理前の投入物の温度は全て上記濃度−時間曲線下の面積値を上記１１０ｍｇ−秒／１の閾値まで高めるために使用することができる。この結果、その処理性能が処理工程の無効の頻度の低下またはオペレーターに対する短縮された工程時間の提供により改善できる。
【００４９】
上記の本発明の好ましい各実施形態の説明は本発明の基本的で新規な種々の特徴を示し、説明し且つ指摘しているが、例示されている各種の装置および方法ならびにこれらの用法の詳細の形態における各種の省略、置換、および変更が、本発明の趣旨から逸脱することなく、当該技術分野における熟練者において行なうことが可能であることが当然に理解されると考える。従って、本発明の範囲は当然に上記の説明に限定されることはなく、本明細書において記載されている特許請求の範囲およびその実施態様により定められる。
【００５０】
本発明の実施態様は以下の通りである。
（Ａ）気相過酸化水素滅菌処理において装置における内孔部の滅菌処理を評価するための方法において、
（ａ）前記内孔部の外部における過酸化水素蒸気の濃度を測定する工程、
（ｂ）曝露時間、前記内孔部の外部における過酸化水素の濃度および当該内孔部の各種の物理的特性に基づいてこの内孔部内の選択された位置における過酸化水素の濃度を少なくとも１回計算する工程、および
（ｃ）前記選択された位置における過酸化水素の濃度に基づいて前記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターを指示する工程を含む方法。
（１）前記指示する工程が前記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターを使用者に表示する処理を含む実施態様（Ａ）に記載の方法。
（２）前記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターが前記選択された位置における過酸化水素の濃度を含む実施態様（Ａ）に記載の方法。
（３）前記方法がさらに、前記工程（ａ）および工程（ｂ）を繰り返す工程、および曝露時間についての前記選択された位置における過酸化水素の濃度の積分された値を計算する工程を含み、この場合に、前記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターがこの積分された値を含む実施態様（Ａ）に記載の方法。
（４）前記内孔部の滅菌処理に関連するパラメーターが当該内孔部の滅菌処理の成功または失敗である実施態様（Ａ）に記載の方法。
（５）前記内孔部内の選択された位置における過酸化水素蒸気の濃度を少なくとも１回計算する工程において使用する各種の処理パラメーターが前記内孔部の外部における圧力、当該内孔部の外部における過酸化物の濃度、および時間を含む実施態様（Ａ）に記載の方法。
【００５１】
（６）前記内孔部内の選択された位置における過酸化水素蒸気の濃度を少なくとも１回計算する工程において使用する当該内孔部の各種の物理的特性がその内孔部の直径、その内孔部における前記選択された位置までの長さ、その内孔部を形成している材料の種類、およびその内孔部を形成している材料の温度を含む実施態様（Ａ）に記載の方法。
（７）前記工程（ｂ）が、前記内孔部が一次元であると仮定されている、数学的モデルを採用している実施態様（Ａ）に記載の方法。
（８）前記工程（ｂ）が反復法により解かれる数学的モデルを採用している実施態様（Ａ）に記載の方法。
（９）前記選択された位置における過酸化水素の濃度が以下の関係式に基づいて計算される実施態様（Ａ）に記載の方法。
ｃp ＝ｃo ＋（４ｋｃo ／π）｛Σ［ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（（ｅｘｐ（ｔ（ｋ−Ｄ）（ｎπ／Ｌ）2 ）））−１）／（ｎ（ｋ−Ｄ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝−（４ｃo ｅｘｐ（ｋｔ））｛Σ［（ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（ｅｘｐ（−Ｄｔ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝／π
この場合に、ｃp は前記選択された位置における過酸化水素の濃度を示しており、ｃo は前記内孔部の外部における濃度を示しており、ｋは過酸化水素の損失に関する速度定数を示しており、Ｌは前記内孔部の長さを示しており、Ｄは過酸化水素蒸気に関する拡散係数を示しており、ｘは前記内孔部の外部から前記選択された位置までの内孔部の中に到る距離を示しており、ｎは奇数の整数の計数値１，３，５，．．．を示しており、さらにｔは過酸化水素蒸気が最初に前記内孔部の外部から導入された時間からの経過時間を示している。
（１０）前記ｋが前記内孔部を形成している材料、当該内孔部の直径、および当該内孔部を形成している材料の温度に基づいて少なくとも部分的に決定される実施態様（９）に記載の方法。
【００５２】
（Ｂ）気相過酸化水素滅菌処理において装置における内孔部の滅菌処理を制御するための方法において、
前記内孔部の外部における過酸化水素蒸気の濃度を測定する工程、
前記滅菌処理における各種の処理パラメーターおよび前記内孔部の各種の物理的特性に基づいて当該内孔部内の選択された位置における過酸化水素の濃度を少なくとも１回計算する工程を含み、この場合に、前記各種の処理パラメーターが前記内孔部の外部における過酸化水素の濃度を含み、さらに、前記方法が、
前記選択された位置における少なくとも１回計算された過酸化水素の濃度に基づいてその滅菌処理におけるパラメーターを調整する工程を含む方法。
（１１）前記内孔部内の選択された位置における過酸化水素蒸気の濃度を少なくとも１回計算する工程において使用する各種の処理パラメーターが前記内孔部の外部における圧力、当該内孔部の外部における過酸化物の濃度、および時間を含む実施態様（Ｂ）に記載の方法。
（１２）前記内孔部内の選択された位置における過酸化水素蒸気の濃度を少なくとも１回計算する工程において使用する当該内孔部の各種の物理的特性がその内孔部の直径、その内孔部における前記選択された位置までの長さ、その内孔部を形成している材料の種類、およびその内孔部を形成している材料の温度を含む実施態様（Ｂ）に記載の方法。
（１３）前記滅菌処理におけるパラメーターを調整する工程が前記装置の気相の過酸化水素に対する曝露の時間を調整する処理を含む実施態様（Ｂ）に記載の方法。
（１４）前記滅菌処理におけるパラメーターを調整する工程が前記内孔部の外部における過酸化水素の濃度を調整する処理を含む実施態様（Ｂ）に記載の方法。
（１５）前記内孔部の外部における過酸化水素の濃度が複数の回数にわたり測定され、前記選択された位置における過酸化水素の濃度の計算が複数の回数にわたり行なわれる実施態様（Ｂ）に記載の方法。
【００５３】
（１６）さらに、前記内孔部の外部における過酸化水素の濃度を繰り返して測定して前記選択された位置における過酸化水素の濃度を計算し、当該選択された位置における過酸化水素の所定の値が達成された時にその滅菌処理におけるパラメーターを変更する処理を含む実施態様（１５）に記載の方法。
（１７）さらに、積分された時間および過酸化水素に対する前記選択された位置における曝露濃度の値を計算する工程を含む実施態様（１５）に記載の方法。
（１８）さらに、前記積分された時間および前記選択された位置における曝露濃度の所定の値が達成された時にその滅菌処理におけるパラメーターを変更する工程を含む実施態様（１７）に記載の方法。
（１９）前記選択された位置における過酸化水素の濃度が以下の関係式に基づいて計算される実施態様（Ｂ）に記載の方法。
ｃp ＝ｃo ＋（４ｋｃo ／π）｛Σ［ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（（ｅｘｐ（ｔ（ｋ−Ｄ）（ｎπ／Ｌ）2 ）））−１）／（ｎ（ｋ−Ｄ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝−（４ｃo ｅｘｐ（ｋｔ））｛Σ［（ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ））（ｅｘｐ（−Ｄｔ（ｎπ／Ｌ）2 ））］｝／π
この場合に、ｃp は前記選択された位置における過酸化水素の濃度を示しており、ｃo は前記内孔部の外部における濃度を示しており、ｋは過酸化水素の損失に関する速度定数を示しており、Ｌは前記内孔部の長さを示しており、Ｄは過酸化水素蒸気に関する拡散係数を示しており、ｘは前記内孔部の外部から前記選択された位置までの内孔部の中に到る距離を示しており、ｎは奇数の整数の計数値１，３，５，．．．を示しており、さらにｔは過酸化水素蒸気が最初に前記内孔部の外部から導入された時間からの経過時間を示している。
（２０）前記ｋが前記内孔部を形成している材料、当該内孔部の直径、および当該内孔部を形成している材料の温度に基づいて少なくとも部分的に決定される実施態様（１９）に記載の方法。
【００５４】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、従来技術における種々の制限を解消して、滅菌処理チャンバー内における装置の内孔部の中における化学蒸気滅菌剤の濃度を決定するための方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法が実施可能な滅菌処理システムのブロック図である。
【符号の説明】
１０  滅菌処理装置
１２  チャンバー
１４  真空ポンプ
１６  注入器
１８  医療装置
２０  内孔部
２２  過酸化水素センサー
２４  温度センサー
２６  制御システム
２８  ＣＰＵ
３０  表示装置
【図１】
0004425555.tif 000005