(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を滅菌する方法において、物品を濃縮過酸化水素蒸気で滅菌する装置であって、過酸化水素を含む液体殺菌剤源と、物品を受け入れるようになっていて、ポートを備えたチャンバと、ポートを介してチャンバと流体連通状態にある少なくとも一つの蒸発器と、ポートを介してチャンバと流体連通状態にあるポンプとを有しており、前記ポートは、前記チャンバを前記蒸発器および前記ポンプに流体連通させる共通ポートである、装置を準備する段階と、内部雰囲気を収容したチャンバ内に物品を配置する段階と、前記共通ポートを介してチャンバと流体連通状態にある蒸発器内へ過酸化水素及び水を有する溶液を導入する段階とを有し、前記溶液が過酸化水素と水の比を有し、前記方法は、前記共通ポートを通って内部雰囲気の一部をチャンバからポンプで送り出し、それによりチャンバ及び蒸発器内の圧力を減少させる段階と、前記溶液を蒸発させてこれから水蒸気を生じさせる蒸発段階と、水蒸気を蒸発器から引き出して蒸発器内の過酸化水素と水の比を増大させる段階と、蒸発段階を終了させないようにしてポンプ送出し段階を終了させる段階と、前記溶液を蒸発させてこれから過酸化水素蒸気を生じさせ、そして過酸化水素蒸気を蒸発器から前記共通ポートを通ってチャンバ内へ流動させる段階と、物品の滅菌を行うのに十分な期間にわたって物品と過酸化水素蒸気を接触させる段階とを更に有していることを特徴とする方法。
【請求項２】
水蒸気を蒸発器から引き出す段階の実施後では、前記溶液中の過酸化水素と水の重量比は、３：１を超えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
水蒸気を蒸発器から引き出す段階の実施前では、前記溶液中の過酸化水素と水の重量比は、３：２未満であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
水蒸気を蒸発器から引き出す段階の実施後では、前記溶液中の過酸化水素と水の重量比は、４：１を超えることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
水蒸気を蒸発器から引き出す段階は、前記溶液を蒸発させる段階の実施中、前記溶液をチャンバと流体連通状態にある拡散制限環境内に導入する段階から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
拡散制限環境は、過酸化水素蒸気を蒸発器からチャンバ内へ流動させる段階の一部中よりも水蒸気を蒸発器から引き出す段階中のほうにおいて拡散が一層制限されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
ポンプ送出し段階の少なくとも一部と蒸発段階とは、同時に行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
ポンプ送出し段階の少なくとも一部と蒸発段階と水蒸気引出し段階とは、同時に行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
水蒸気を蒸発器から引き出す段階は、溶液を溶液中の水の蒸気圧よりも低く且つ溶液中の過酸化水素の蒸気圧よりも高い圧力に維持する段階から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
溶液からの水及び過酸化水素の除去の度合いを制御するよう選択された速度で内部雰囲気の一部を蒸発器からポンプで送り出して圧力を減少させて溶液を蒸発させ、それにより蒸発器内に残っている過酸化水素を濃縮することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
蒸発段階中における溶液の温度は、チャンバ内の内部雰囲気の温度よりも低く保たれ、それにより溶液中の過酸化水素に対する溶液中の水の蒸気圧を増大させ、それにより溶液からの過酸化水素の蒸発に優先して前記溶液からの水の蒸発を促進することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
チャンバ内の内部雰囲気の温度は、室温よりも高く、蒸発段階中における溶液の温度は、チャンバ内の内部雰囲気の温度よりも少なくとも１０℃低いことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
溶液をチャンバと流体連通状態にある蒸発器内で蒸発させ、蒸発器は、チャンバから熱的に隔離されていることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
蒸発段階の少なくとも第１の部分中、溶液の温度及び圧力を制御して水を溶液から蒸発させると共に溶液中の過酸化水素を濃縮して濃厚溶液を生じさせる段階と、過酸化水素を溶液から蒸発させる段階の実施中、濃厚溶液の温度を上昇させ、濃厚溶液を蒸発させる段階とを更に有していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
物品と過酸化水素蒸気を接触させる段階は、１時間未満に限定され、物品が、２つの開口端部を備えていて、直径が１ｍｍ、長さが２５０ｍｍであって、真ん中に１０6 個のバチルス  ステアロサーモフィリス（Bacillus Stearothermophilus）の生芽胞が入っている真っ直ぐな丸いルーメンを有する場合、全ての芽胞が殺されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１６】
溶液は、過酢酸を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１７】
過酸化水素及び水を含む溶液を蒸発器内へ導入する段階は、大気圧で行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１８】
過酸化水素及び水を含む溶液を蒸発器内へ導入する段階は、前記溶液の蒸気圧で行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１９】
過酸化水素及び水を含む溶液を蒸発器内へ導入する段階は、前記溶液の蒸気圧よりも低い圧力状態で行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２０】
空気をチャンバの外部から前記共通ポート内へ導入する段階を更に有していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２１】
前記空気は、蒸発器とチャンバとの間の場所から共通ポート内へ導入されることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
ポンプ送出し段階を終了させる段階は、ポンプと共通ポートの流体連通関係を断つ段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２３】
物品を濃縮過酸化水素蒸気で滅菌する装置であって、過酸化水素を含む液体殺菌剤源と、物品を受け入れるようになっていて、ポートを備えたチャンバと、ポートを介してチャンバと流体連通状態にある第１の蒸発器と、ポートを介してチャンバと流体連通状態にあり、前記チャンバ内及び前記第１の蒸発器内の圧力を減少させるポンプとを有しており、前記ポートは、前記チャンバを前記第１の蒸発器および前記ポンプに流体連通させる共通ポートであり、前記ポンプによって、チャンバ内に収容された内部雰囲気の一部が前記共通ポートを通ってチャンバから送り出されかつ蒸発器内に導入された過酸化水素溶液の蒸発により生じた水蒸気が蒸発器から引き出され、その後、過酸化水素蒸気が蒸発器から前記共通ポートを通ってチャンバ内へ流動することを特徴とする装置。
【請求項２４】
チャンバ及び第１蒸発器からポンプを隔離するよう配置された弁を更に有していることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
空気を装置内へ導入する入口を更に有し、前記入口は、チャンバ又は蒸発器とチャンバとの間に設けられていることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項２６】
前記入口は、弁を有していることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
共通ポートを介してチャンバと流体連通状態にある第２の蒸発器を更に有していることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項２８】
第１の蒸発器と第２の蒸発器との間に設けられていて、第２の蒸発器を第１の蒸発器から隔離する弁を更に有していることを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
第１の蒸発器と第２の蒸発器との間に設けられていて、空気を装置内に導入する入口を更に有していることを特徴とする請求項２７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学滅菌剤を用いて医用器具を滅菌する方法及び装置に関する。特に、本発明は、滅菌剤、例えば過酸化水素を濃縮し、濃縮した過酸化水素で物品を滅菌することにより滅菌が行われる方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医用器具は従来、熱（これは、例えば蒸気により提供される）か、ガス又は蒸気の状態の化学物質、例えば、ホルムアルデヒド又は酸化エチレンを用いて滅菌されている。これら方法には各々、欠点がある。多くの医用器具、例えば光ファイバ装置、内視鏡、電動ツール等は、熱、水分又はこれら両方の影響を受けやすい。ホルムアルデヒドと酸化エチレンは両方共、医療従事者に潜在的な健康上の危害を与える有毒ガスである。酸化エチレンに関する問題は、特に深刻である。というのは、これを使用するには、滅菌が施された物品からガスを除去するのに長い通気時間を必要とするからである。これにより、滅菌サイクル時間が望ましくないほど長いものになる。
【０００３】
液体過酸化水素溶液を用いて滅菌するには、高濃度の滅菌剤、長い暴露時間及び（又は）高温が必要であることが分かっている。しかしながら、過酸化水素を用いる滅菌法は、他の化学的滅菌法と比較して幾つかの利点を備えていることが分かっている（これについては、例えばどちらも１９７９年９月２５日に発行された米国特許第４，１６９，１２３号（発明の名称：Hydrogen Peroxide Vapor Sterilization Method）及び同第４，１６９，１２４号（発明の名称：Cold Gas Sterilization Process）を参照されたい。なお、これら米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。）。
【０００４】
過酸化水素とプラズマを組み合わせることにより、１９８７年２月１７日に発行された米国特許第４，６４３，８７６号（発明の名称：Hydrogen Peroxide Plasma Sterilization System）に開示されているように或る追加の利点が得られる。なお、かかる米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。市販の滅菌装置、例えばエシコン・インコーポレイテッドのアドバンスト・ステラライゼーション・システムズ（Advanced Sterilization Systems）部門によって販売されているSTERRAD（登録商標）滅菌システムは、過酸化水素溶液を滅菌チャンバ内へ注入し、この溶液を蒸発させて過酸化水素蒸気を生じさせ、滅菌されるべき物品と過酸化水素蒸気とを互いに接触させ、過酸化水素蒸気をプラズマ相の状態に励起する方法を自動化している。各滅菌サイクルのための過酸化水素を一般に空中又は地上移送手段により滅菌システムの場所まで輸送する。
【０００５】
好ましくは、STERRAD（登録商標）ブランドのシステムの場合と同様、カセットハウジングの内部に設けられた密閉エンクロージャ、例えばカプセル内に予め測定された量の過酸化水素水溶液が入れられ、このカセットハウジングは、システムによって自動的に開放でき、それによりシステムのユーザと過酸化水素溶液の接触が軽減される。かかるカセットは、１９８９年４月４日に発行された米国特許第４，８１７，８００号（発明の名称：Fluid Injection System Cassette and Fluid Packaging Methods）及び１９９０年２月１３日に発行された発明の名称がこれと同一の米国特許第４，８９９，５１９号により詳細に説明されており、これら米国特許明細書の各々の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【０００６】
拡散制限領域を有する物品、例えば長くて細いルーメンの滅菌は、特定の課題を提起する。過酸化水素水溶液から得られた過酸化水素蒸気を用いる方法は、或る特定の欠点を持っている。１つの欠点は、水の蒸気圧が過酸化水素の蒸気圧よりも高いために、水の方が速く蒸発するということにある。もう１つの欠点は、水は過酸化水素よりも分子量が小さいので、蒸気相では過酸化水素よりも迅速に拡散するということにある。これらの物理的性質のため、過酸化水素水溶液を滅菌されるべき物品の周りの領域中で蒸発させると、水が最初にしかも高い濃度で物品に到達する。水蒸気は、拡散制限領域、例えば小さな隙間及び長くて細いルーメン中へ一層迅速に拡散し、かくしてこの中への過酸化水素蒸気の浸透を妨げる。濃度のより高い過酸化水素溶液を単に用いただけでは、高濃度の過酸化水素溶液の取扱いにおける困難さに起因して問題を適正に解決することはできない。かかる溶液の輸送は特に困難な場合がある。一般に、かかる溶液は、６０％未満の濃度の過酸化水素に制限されているが、かかる濃度に関する規制等は当然のことながら将来変更される場合がある。いずれにしても、高濃度溶液の輸送及び取扱いは、依然として非現実的な状態のままである。
【０００７】
１９８８年５月１７日にカミングズ氏に付与された米国特許第４，７４４，９５１号（発明の名称：Vaporization method to Enhance Sterilant Penetration）（なお、以下、この米国特許又はこれに記載された手段を「カミングズ氏特許」という場合がある）は、滅菌チャンバに連結された別個の予備チャンバを設けることによりこの問題を解決しようとしている。まず最初に過酸化水素を予備チャンバに導入し、この予備チャンバ内で、過酸化水素を過酸化水素と水の分圧が異なることを利用する蒸留法で濃縮する。水の蒸気圧の方が高いことにより、水を過酸化水素溶液から選択的に蒸発させる気化圧力を選択することができ、かくして溶液の濃縮が達成される。カミングズ氏特許は、ポンプで空気を予備チャンバから送り出し、その圧力を、水が過酸化水素溶液から優先的に蒸発するレベルまで下げる。予備チャンバを排気しているポンプは、溶液から蒸気のように放出された水蒸気を引き出して残りの溶液を濃縮する。水蒸気が狭い空間、例えば内視鏡ルーメン内へ入るのを防止するため、カミングズ氏特許は、メインチャンバから物理的に隔離された予備チャンバ内で濃縮プロセスを行う。これにより、追加のチャンバ、ポンプ及び弁が必要になるので複雑さが増す。
【０００８】
１９９０年８月２８日に発行された米国特許第４，９５２，３７０号（発明の名称：Hydrogen Peroxide Sterilization Method）は、まず最初に水性過酸化水素蒸気を滅菌されるべき物品上で凝縮させ、次に真空を滅菌チャンバに印加して水及び過酸化水素を物品から除去する滅菌プロセスを開示している。この方法は、表面の滅菌には適しているが、拡散制限領域、例えば長くて細いルーメンの滅菌には適していない。というのは、この方法は、滅菌を行うためにルーメン内への過酸化水素蒸気の拡散を利用しているからである。
【０００９】
１９９０年７月２４日に発行された米国特許第４，９４３，４１４号（発明の名称：Method for Vapor Sterilization of Articles Having Lumens）は、少量の蒸発可能な液体滅菌剤溶液の入った容器をルーメンに取り付け、滅菌サイクル中、圧力を減少させると、滅菌剤が蒸発して直接物品のルーメン内に流入する方法を開示している。このシステムは、水及び過酸化水素蒸気を既存の圧力差によりルーメン中へ引き込み、ルーメンの滅菌率を増大させるという利点を有しているが、容器を滅菌されるべき各ルーメンに取り付ける必要があるという欠点を有している。
【００１０】
１９９６年２月２０日に発行された米国特許第５，４９２，６７２号明細書（発明の名称：Sterilization Apparatus and Method for Multicomponent Sterilant）は、狭いルーメンを滅菌する方法を開示している。この方法は、多成分滅菌剤蒸気を用い、滅菌剤蒸気の流れとかかる流れの中断を連続して交互に行う期間を必要とする。この方法を実施するために、複雑な装置が用いられる。蒸気の貫流方式が用いられるので、この方法では端部が閉鎖されたルーメンの滅菌は容易ではない。
【００１１】
したがって、蒸発器をチャンバから隔離する必要なく、過酸化水素溶液を濃縮し、次に濃縮した過酸化水素を用いてチャンバ内の物品を滅菌する簡便な装置及び方法を提供することが要望されている。
【００１２】
【特許文献１】
米国特許第４，１６９，１２３号明細書
【特許文献２】
米国特許第４，１６９，１２４号明細書
【特許文献３】
米国特許第４，６４３，８７６号明細書
【特許文献４】
米国特許第４，８１７，８００号明細書
【特許文献５】
米国特許第４，８９９，５１９号明細書
【特許文献６】
米国特許第４，７４４，９５１号明細書
【特許文献７】
米国特許第４，９５２，３７０号明細書
【特許文献８】
米国特許第４，９４３，４１４号明細書
【特許文献９】
米国特許第５，４９２，６７２号明細書
【００１３】
【発明が解決しようとする課題および課題を解決するための手段】
本発明の物品を滅菌する方法は、内部雰囲気を収容したチャンバ内に物品を配置する段階と、ポートを介してチャンバと流体連通状態にある蒸発器内へ過酸化水素及び水を有する溶液を導入する段階とを有し、上記溶液が過酸化水素と水の比を有し、上記方法は、ポートを通って内部雰囲気の一部をチャンバからポンプで送り出し、それによりチャンバ及び蒸発器内の圧力を減少させる段階と、上記溶液を蒸発させてこれから水蒸気を生じさせる段階と、水蒸気を蒸発器から引き出して蒸発器内の過酸化水素と水の比を増大させる段階と、蒸発段階を終了させないようにしてポンプ送出し段階を終了させる段階と、上記溶液を蒸発させてこれから過酸化水素蒸気を生じさせ、そして過酸化水素蒸気を蒸発器からチャンバ内へ流動させる段階と、物品の滅菌を行うのに十分な期間にわたって物品と過酸化水素蒸気を接触させる段階とを更に有している。
【００１４】
好ましくは、水蒸気を蒸発器から引き出す段階の実施後では、上記溶液中の過酸化水素と水の重量比は、３：１、より好ましくは４：１を超える。水蒸気を蒸発器から引き出す段階の実施前では、上記溶液中の過酸化水素と水の重量比は、３：２未満である。
【００１５】
水蒸気を蒸発器から引き出す段階は好ましくは、上記溶液を蒸発させる段階の実施中、上記溶液をチャンバと流体連通状態にある拡散制限環境内に導入する段階から成る。拡散制限環境は好ましくは、過酸化水素蒸気を蒸発器からチャンバ内へ流動させる段階の一部中よりも水蒸気を蒸発器から引き出す段階中のほうにおいて拡散が一層制限される。
【００１６】
ポンプ送出し段階の少なくとも一部と蒸発段階とは、同時に行われるのがよく、ポンプ送出し段階の少なくとも一部と蒸発段階と水蒸気引出し段階とは、同時に行われるのがよい。
【００１７】
好ましくは、水蒸気を蒸発器から引き出す段階は、溶液を溶液中の水の蒸気圧よりも低く且つ溶液中の過酸化水素の蒸気圧よりも高い圧力に維持する段階から成る。蒸発段階中における溶液の温度を、チャンバ内の内部雰囲気の温度よりも低く保つのがよく、それにより溶液中の過酸化水素に対する溶液中の水の蒸気圧を増大させ、それにより溶液からの過酸化水素の蒸発に優先して上記溶液からの水の蒸発を促進する。例えば、チャンバ内の内部雰囲気の温度は、室温よりも高い温度であるのがよく、蒸発段階中における溶液の温度は、チャンバ内の内部雰囲気の温度よりも少なくとも１０℃低い温度であるのがよい。この目的のため、蒸発器をチャンバから熱的に隔離するのがよい。
【００１８】
溶液からの水及び過酸化水素の除去の度合いを制御するよう選択された速度で内部雰囲気の一部を蒸発器からポンプで送り出して圧力を減少させて溶液を蒸発させ、それにより蒸発器内に残っている過酸化水素を濃縮するのがよい。蒸発段階の少なくとも第１の部分中、溶液の温度及び圧力を制御して水を溶液から蒸発させると共に溶液中の過酸化水素を濃縮して濃厚溶液を生じさせ、過酸化水素を溶液から蒸発させる段階の実施中、濃厚溶液の温度を上昇させ、濃厚溶液を蒸発させるのがよい。
【００１９】
物品と過酸化水素蒸気を接触させる段階は、１時間未満に限定され、物品が、２つの開口端部を備えていて、直径が１ｍｍ、長さが２５０ｍｍであって、真ん中に１０6 個のBacillus Stearothermophilusの生芽胞が入っている真っ直ぐな丸いルーメンを有する場合、全ての芽胞が殺されることになる。
【００２０】
上記空気をチャンバの外部から、好ましくは蒸発器とチャンバとの間の場所からポート内へ導入するのがよい。ポンプ送出し段階を終了させる段階は、ポンプとポートの流体連通関係を断つ段階から成るのがよい。チャンバとポンプとの間に定められた流れに沿って、蒸発器は好ましくは、チャンバとポンプとの間で配置される。
【００２１】
本発明の装置は、物品を濃縮過酸化水素蒸気で滅菌するようになっている。この装置は、過酸化水素を含む液体殺菌剤源と、物品を受け入れるようになっていて、ポートを備えたチャンバと、ポートを介してチャンバと流体連通状態にある第１の蒸発器と、ポートを介してチャンバと流体連通状態にあるポンプとを有する。
【００２２】
好ましくは、ポンプをチャンバ及び蒸発器から隔離するよう配置された弁を更に有している。
【００２３】
空気を装置内へ導入する入口を設けるのがよい。この入口は好ましくは、チャンバ又は蒸発器とチャンバとの間に設けられる。好ましくは、この入口は、弁を有する。
【００２４】
ポートを介してチャンバと流体連通状態にある第２の蒸発器を設けるのがよい。この場合、弁を第１の蒸発器と第２の蒸発器との間に設けて第２の蒸発器を第１の蒸発器から隔離するようにするのがよい。また、入口を第１の蒸発器と第２の蒸発器との間に設けて空気を装置内に導入するようにするのがよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
ルーメン付き器具の内部を滅菌することは、かねてより滅菌システムへの課題を提起する。同時係属米国特許出願第０８／６２８，９６５号及び１９９９年１１月９日に発行されたその関連米国特許第５，９８０，８２８号は、物品を真空への暴露に先立って過酸化水素の希薄溶液で滅菌するよう前処理することにより、拡散制限環境、例えば長くて細いルーメンを過酸化水素の蒸気圧よりも低い圧力で過酸化水素蒸気による滅菌を行う方法を開示しており、かかる特許文献の記載内容全体を本発明の内容の一部を形成するものとしてここに引用する。１９９８年１２月２２日に発行された米国特許第５，８５１，４８５号は、ポンプダウン速度を制御する技術を開示しており、かかる特許文献の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【００２６】
本発明の方法で用いられる装置が、図１及び図２に概略的に示されており、この装置は、チャンバ２と、絞り弁４と、ポンプ６とを有している。図２では、チャンバ２は、絞り弁４によってポンプ６に取り付けられている。弁４を自動的に又は手動で制御して圧力を制御することができる。自動動作モードでは、絞り弁４は、チャンバ内の圧力に基づき、圧力変換器及び弁コントローラにより開く。かかる弁は、例えばＭＫＳ社（メリーランド州アンドオーバー所在）から市販されている。
【００２７】
過酸化水素を任意の手法でシステム中に導入することができる。一実施形態では、図１に示すように過酸化水素の稀薄水溶液を窪み又はウェル８に入れる。また、過酸化水素の水溶液を滅菌されるべき長くて細い物品のルーメン内に入れてもよい。滅菌チャンバ２内の圧力を減少させると、過酸化水素は、蒸発して滅菌されるべき表面（即ち、図１の結腸鏡１０）に接触し、この表面は、トレー１４上に載った金属格子１２上に配置されている。好ましい実施形態では、トレーは、既知の量の液体滅菌剤を保持するよう設計された複数の窪みを備えるのがよい。一実施形態では、滅菌チャンバ２の容積は、約１８．５リットルであり、その寸法は、約２２インチ（５５．９ｃｍ）×４．２５インチ（１０．８ｃｍ）×１２インチ（３０．５ｃｍ）である。
【００２８】
図３は、本発明の滅菌法で用いられる並列二弁型構造を示している図である。この実施形態では、チャンバ２は、弁１６，１８を介してポンプ６と流体連通状態にある。弁１６は、二段階排気法の第１段階である最初の高速排気を行う。弁１８は、その方法の第２段階である低速排気を行い、これにより、滅菌されるべき物品と蒸発した過酸化水素水との接触を最大にする。弁の圧送速度及び（又は）開き度（％）でポンプダウン率を制御することができる。何れの弁を用いても圧力を制御することができる。実際には、水がほぼ全て過酸化水素の蒸発前に蒸発するように方法を制御することは非常に困難であるが、システムから水蒸気を優先的に蒸発させて除去することにより、システム内の過酸化水素が効果的に濃縮され、蒸発前のそれに伴う濃縮過酸化水素溶液の輸送及び取扱いの複雑さは生じない。
【００２９】
水が溶液から蒸発すると、蒸気の状態におけるその分子の数は大幅に増大し、かくしてシステム内の圧力が上昇し、圧力の制御のために水蒸気及び他の分子を抽出する圧送又はポンプ送り作用が別途必要となる。また、蒸気圧力は、チャンバ内の様々な条件の変化につれて変化する。
【００３０】
図４は、２つのポンプ２０，２２及び１つの弁４を有する滅菌装置を示している図である。ポンプ２０は、チャンバ２の迅速又は高速ポンプダウンを可能にし、ポンプ２２は、遅い又は低速ポンプダウンを可能にする。図５は、ポンプ２０，２２とそれぞれ流体連通状態にある２つの弁２４，２６を有する変形構成例を示している。
【００３１】
どの構成を用いるかとは無関係に、過酸化水素を液体としてチャンバ内に導入することができる。好ましい一実施形態では、過酸化水素を蒸気として導入し、チャンバパラメータを変化させて蒸気が滅菌されるべき物品の内部の表面上に液体として凝縮するようにする。かかるチャンバパラメータの変化は、過酸化水素の分圧の減少及び（又は）温度の減少を含む。
【００３２】
過酸化水素の水溶液は、比較的薄いものであってよく、例えば１重量％乃至６重量％過酸化水素という低いものであってよい。というのは滅菌は、過酸化水素溶液との接触によっては達成されず、真空下における過酸化水素への暴露時に、低温（好ましくは、１５℃乃至８０℃、より好ましくは２０℃乃至６０℃、更に好ましくは４０℃乃至５５℃）の状態で短時間で（好ましくは、１時間未満、より好ましくは３０分未満）で行われるからである。本発明の方法は、拡散制限領域を有する物品に特に効果がある。かかる物品としては、長くて細いルーメン、ヒンジ及び蒸気の拡散が制限された空間を有する他の物品が挙げられる。過酸化水素が本明細書に記載する実験例で用いられるが、これらを含む溶剤の蒸気圧よりも低い蒸気圧を有する他の液体滅菌剤を用いることも本発明の範囲に含まれる。かかる滅菌剤としては、例えば過酢酸水溶液やグルタルアルデヒド水溶液が挙げられる。
【００３３】
好ましくは、拡散制限領域中の蒸発の少なくとも何割かを局所化するため、滅菌対象の物品を蒸発段階前に液体滅菌剤に接触させる。かかる接触は、直接又は間接的に達成できる。直接的な接触法としては、静的ソーキング（液浸）法、貫流法又はエーロゾル噴霧法、若しくは蒸気の凝縮法が挙げられる。滅菌されるべき物品と滅菌剤の物理的な接触を含む任意他の方法は、直接接触法であると考えられる。間接接触法としては、滅菌剤をチャンバ内へ導入するが、滅菌されるべき物体上及び物体内へは直接的には接触させない方法が挙げられる。
【００３４】
本方法の終わりに、高真空を用いて残留滅菌剤を除去するのがよい。また、プラズマを用いると滅菌の効力を高めると共に残留滅菌剤を除去することができる。
【００３５】
概略的に図示されたポンプは、市販の任意の真空ポンプであってよい。２つの好ましいポンプは、レイボールド・バキューム・プロダクツ・インコーポレイテッド（Leybold Vacuum Products, Inc.）（ペンシルベニア州エキスポート所在）から入手できるもの（モデルＤ１６Ａ、ポンプ送り速度＝４００リットル／分）及びＫＮＦ・ニューバーガー・インコーポレイテッド（KNF Neuberger, Inc.）から入手できるもの（ニュージャージー州トレントン所在、モデルＮ７４０，ポンプ送り速度＝４５リットル／分）である。レイボールド型ポンプは、０．１トル未満の圧力に達し、ＫＮＦ型ポンプは、１０トル未満の圧力に達することができる。
【００３６】
滅菌中の或る特定の基材、例えばナイロン又はポリウレタンの場合、システム中の過剰の過酸化水素は、除去が困難な残留物を後に残す場合がある。過剰残留物を生じさせないようにするためには、過酸化水素の蒸気濃度が好ましくは、３０ｍｇ／ｌ未満、より好ましくは２０ｍｇ／ｌ未満、更に好ましくは１５ｍｇ／ｌ未満に維持される。これよりも高い過酸化水素の蒸気濃度が望ましい場合、過剰残留物をガスプラズマを用いて除去するのがよい。残留物を保持しない基材、例えばステンレス鋼、ポリエチレン又はポリプロピレンを用いる場合、実質的にこれよりも多量の過酸化水素が、滅菌中、システム中の蒸気相中に存在するのがよい。
【００３７】
システム内の水を一段と減少させるため、チャンバ２及びチャンバ内の積込み物を、過酸化水素の導入前に乾燥させるのがよい。水をチャンバから追い出すために多くの手段を用いることができる。主として、これは水を蒸発させ、これをチャンバからポンプで送り出すことにより達成される。蒸発を、熱、プラズマ誘導、真空等を単独で又は組み合わせて用いて達成できる。過酸化水素の導入に先立って単に真空を引いても、チャンバ２の有益な乾燥が達成される。チャンバをこの方法の実施中に加熱すると共に高エネルギ電磁界を印加して水をプラズマ相の状態にすれば、乾燥が促進される。１９９７年８月１２日にスペンサー氏等に付与された米国特許第５，６５６，２３８号は、かかる技術を詳細に教示しており、かかる米国特許の記載内容を本発明の一部を形成するものとしてここに引用する。
【００３８】
過酸化水素の蒸発は、上述したような周知の方法を用いて達成でき、図６乃至図８は、数種類の新規な好ましい方法を示している。図６では、チャンバ３０は、絞り弁３４によりチャンバ３０から分離されたポンプ３２によって排気される。蒸発器３６は、チャンバ３０と流体連通状態にあるハウジング３８を有し、この中へ液体供給ノズル４０がチャンバ３０の外部から延びている。ハウジング３８内に設けられたカップ４２が、ノズル４０からの過酸化水素を受け入れる。過酸化水素を、これがノズル４０から出る際に蒸発させることができ、より好ましくは、カップ４２の温度及びチャンバ３０内の圧力を制御することによりカップ４２から制御された方式で蒸発させることができる。カップ４２の温度制御は、カップ４２をチャンバ３０から熱的に隔離する手法と同程度に単純であるのがよく、或いは一層能動的な制御システム、例えば冷却コイル等を用いてカップ４２を所望の低温状態に維持してもよい。好ましくは、蒸発器３６全体は、チャンバ３０から熱的に隔離され又は或る方法で温度制御される。蒸発温度を低くすると、低温状態における水の蒸気圧と過酸化水素の蒸気圧の大きな差を利用することにより、水の優先的な蒸発が促進される。蒸発器３６とチャンバ３０との間に拡散制限手段４４を形成することにより、水蒸気が蒸発プロセス中、拡散制限手段を容易に横切って通り、チャンバからポンプで送り出されるので、チャンバからの水蒸気の優先的な抽出が促進される。拡散制限手段４４は、蒸気がチャンバ３０に達するために通らなければならないカップ４２とハウジング３８との間の隙間を単に狭めるものであってよい。
【００３９】
図７は、上記と類似したチャンバ５０、ポンプ５２及び弁５４を示し、設計変更された蒸発器５６が設けられている。蒸発器５６は、拡散制限手段６０、例えば透過性メンブレン又は透析膜によりチャンバ５０から分離されたチャンバ５８を有している。液体過酸化水素溶液が、弁６２を通ってチャンバ５８に流入する。図８は、チャンバ７０、ポンプ７２、弁７４及びチャンバ７８と弁付き過酸化水素溶液入口８０を備えた蒸発器７６を有する類似の構造を示している。蒸発器のチャンバ７８とメインチャンバ７０との間の拡散の制限の度合いは可変である。主として水が蒸発している場合の初期蒸発中、蒸気は狭い拡散制限手段８２を通過する。過酸化水素溶液の濃度が一定レベルに達した後、弁８４を開いて濃縮過酸化水素溶液の蒸発及び拡散を速めるのがよい。
【００４０】
好ましくは、プロセス中、チャンバ内の温度は、５℃以上であって、１５０℃以下、４０℃乃至６０℃の範囲が好ましく、圧力は、０．０１トル以上であって、代表的には大気圧以下であることが必要であり、最も低い真空度は、代表的には０．１トルであり、拡散圧力は好ましくは、１トル乃至１５トルである。ただし、本発明の精神又は範囲に属する他の条件は、当業者には明らかであろう。好ましくは、濃縮段階中、蒸発器圧力は、０．３トルを下回らない。便宜上、これよりも短い全体サイクルが好ましく、５分間が、望ましい目標値であるが、状況によっては６時間以上という長い時間であってもよい。
【００４１】
表１及び表２は、図６に示すような装置を用いた場合の本発明の有効性を示している。５９重量％の過酸化水素溶液を１，４８０ｍｇ用いて４５℃の状態で７３リットルのチャンバについて実験を行った。蒸発器は、拡散制限を行う直径が２ｍｍの１２個の穴によりチャンバから分離した状態にあった。試験Ａを、弁を開き、チャンバを０．３トルまで排気し、弁を閉じ、過酸化水素溶液を蒸発器内へ注入し、水及び過酸化水素が蒸発して拡散するようにし、そしてチャンバをガス抜きすることにより行った。試験Ｂを、過酸化水素溶液を大気圧で蒸発器内へ注入し、弁を開き、チャンバを２トルまで排気し、弁を閉じ、残りの水及び過酸化水素が蒸発して拡散するようにし、そしてチャンバをガス抜きすることにより行った。試験Ｃを、弁を開き、チャンバを排気し、チャンバを３０トルまで排気したときに過酸化水素溶液を蒸発器内へ注入し、引き続きチャンバを排気して２トルの状態にし、弁を閉じ、残りの水及び過酸化水素が蒸発して拡散するようにし、そしてチャンバをガス抜きすることにより行った。試験Ｄの手順は、過酸化水素溶液を０．３トルで蒸発器内へ導入することを除き、試験Ｃと同一であった。試験Ｅを、弁を開き、チャンバを０．３トルまで排気し、弁を閉じ、過酸化水素溶液を蒸発器内へ注入し、水及び過酸化水素が３０秒かけて蒸発して拡散するようにし、弁を開き、チャンバを２トルまで排気し、弁を閉じ、残りの水及び過酸化水素が蒸発して拡散するようにし、そしてチャンバをガス抜きすることにより行った。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表２は、チャンバ内での濃縮プロセスを行った場合と行わなかった場合の効果についての結果を示している。これら試験を、ステンレス鋼ルーメンの中心に４．３×１０6 個のBacillus stearothermophilus芽胞を接種した１本のステンレス鋼ワイヤを配置することにより行った。長さ２５０ｍｍ乃至４００ｍｍ、直径１ｍｍの４本のルーメンを各試験で用いた。過酸化水素溶液の注入とチャンバのガス抜きとの間の時間を６分間に制御することにより全ての実験を行った。その結果の示すところによれば、新規な濃縮プロセスはチャンバ内で過酸化水素の濃縮を行わない通常のプロセスよりも効力が高い。また、これらの結果の示すところによれば、過酸化水素溶液を、チャンバの排気前に導入してもよく、圧力を過酸化水素の蒸気圧力よりも高い状態で、又はこれよりも低い状態でチャンバを排気している間に導入してもよく、或いは弁を開き位置又は閉じ位置にした状態でチャンバを排気した後に導入してもよい。
【００４４】
【表２】
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チャンバ３０（図６）の内部の温度、圧力および過酸化水素の状態を監視することによって、プロセスをさらに精確に制御することが可能になる。好ましくは、コンピュータプロセッサを使用した自動制御システムが、温度と圧力（さらに場合によっては過酸化水素の状態）を示す信号を受信し、過酸化水素溶液から水を除去してさらにチャンバ３０から除去する状態にチャンバを維持するのに好適な圧力を計算する。また、溶液が十分に濃縮されるのはいつであるかを測定することも可能である。例えば、過酸化水素のチャンバからの損失および放出を最小限にするように、ある程度まで溶液を濃縮するだけでよい場合もある。溶液から水を選択的に蒸発させる間に、いくぶんかの過酸化水素も蒸発する。従って、溶液中に存在する過酸化水素の量を効率的に使用することと、溶液およびチャンバから全部の水を除去する目標とを比較考量することを望む人もいるであろう。蒸気の相での過酸化水素に対する水の割合を監視することによって、絞り弁３４を制御して所望のレベルまで蒸気を抜くことが可能である。過酸化水素の監視と水分の監視、または過酸化水素の監視と圧力の監視を行って、さらに、チャンバ３０内に存在するガスはほとんど水と過酸化水素だけであるという仮定の下でＰＶ＝ｎＲＴの式を使用することにより、この割合を計測することが可能である。
チャンバを通過した光の或る特定のスペクトルを測定すれば、過酸化水素濃度を求めることができるということは知られている。特定の一方法が、１９９７年１１月１４日に出願された同時係属中の米国特許出願第０８／９７０，９２５号に開示されており、かかる米国特許出願明細書の開示内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【００４５】
表３は、過酸化水素濃度を増大させない滅菌プロセスと、本発明に従って過酸化水素濃度を増大させたプロセスを比較している。過酸化水素を濃縮させない通常の方法の場合の水及び過酸化水素の濃度を、７３リットルチャンバ内における１，４８０ｍｇの５９重量％の過酸化水素溶液に基づいて計算した。これと同一の量の過酸化水素溶液を用いる表１に記載した試験Ｅ手順を用いて濃縮プロセスによるチャンバ内の水及び過酸化水素の濃度を求めた。過酸化水素の濃度を過酸化水素モニタで測定し、水の濃度を圧力及び過酸化水素モニタの読みから計算した。過酸化水素を全てチャンバ内に保持する通常の方法とは異なり、濃縮プロスでは、チャンバ内の過酸化水素は少ないが、チャンバから過酸化水素よりも多量の水が除去され、その結果、一層濃縮された過酸化水素が得られ、良好な効力が得られた。
【００４６】
【表３】
0004421181.tif 000004
【００４７】
また、表４は、３ｍｍ×５００ｍｍステンレス鋼ルーメン内のステンレス鋼ブレード上にBacillus subtilis変種niger芽胞をつけた状態で、長くて細いルーメン又は他の拡散制限環境を滅菌することができる場合におけるチャンバ３０内での過酸化水素蒸気と水蒸気の比に関する効果を示している。まず最初に、水蒸気をシステム中に導入し、次に本質的に純粋な過酸化水素蒸気を、固体の形態から遊離させることにより導入した。水の濃度を低くしても失敗は無かったが、最後の欄に記載された比が高い場合、効力が落ち、１回の試験では、３つのサンプル中３つが失敗した。したがって、良好な効力を達成するためには、チャンバ内での水及び過酸化水素の量を制御することが望ましい。
【００４８】
【表４】
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【００４９】
水は、同一の温度及び圧力条件下においては過酸化水素よりも速く蒸発して拡散する。注入段階の初めでは、蒸気相の状態に蒸発する過酸化水素と水の比は、蒸発器内へ導入される液体状態の過酸化水素と水の比よりも非常に低い。注入段階中、弁を開き位置のままにすることにより、過酸化水素よりも多量の水をチャンバから除去することができる。多量の水を蒸発器から蒸発させてチャンバから除去すると、システム中に残っている過酸化水素の濃度が増大する。表５は、表１に記載した試験Ｅ手順を用いて弁を閉じるよう圧力を変化させることにより、本発明に従って達成された濃度の度合いを示している。各試験について、全部で１，４８０ｍｇの５９重量％過酸化水素溶液を用いた。その結果の示すところによれば、水はシステムから過酸化水素よりも速く除去され、過酸化水素の重量％は、システムを低圧状態に排気することにより増大する。
【００５０】
【表５】
0004421181.tif 000006
【００５１】
表６は、チャンバ内での過酸化水素と水の比を直接モニタすることにより、この濃縮プロセスを制御する別の方法を開示している。この場合、過酸化水素と水の所望の比を達成すると、弁を閉じる。
【００５２】
【表６】
0004421181.tif 000007
【００５３】
表５に記載した試験条件を、１，７８０ｍｇの５９重量％過酸化水素溶液で繰り返した。また、ステンレス鋼ワイヤにステンレス鋼ルーメンの中心のところで４．３×１０6 個のBacillus stearothermophilus芽胞を接種して上記と同一条件下で効力に関する試験を行った。表７に示す結果が明らかに示すところによれば、ルーメン器具を滅菌するうえで、新規な濃縮プロセスは通常のプロセスよりも効力が高く、３通りの圧力レベルで新規な濃縮プロセスで試験した全てのルーメンを滅菌した。
【００５４】
【表７】
0004421181.tif 000008
【００５５】
表８は、１２重量％の過酸化水素溶液を用いた場合の濃縮プロセスの効力を示している。ステンレス鋼ルーメンの中心に２．１×１０6 個のBacillus stearothermophilus芽胞を接種した１本のステンレス鋼ワイヤを配置することにより試験を行った。各試験では、長さが２５０ｍｍ乃至４００ｍｍで直径１ｍｍのルーメンを４本使用した。通常のプロセスを、チャンバを０．３トルまで排気し、弁を閉じ、７，４００ｍｇの１２重量％過酸化水素溶液を蒸発器内へ注入し、水及び過酸化水素が全部で２３分間かけて蒸発して拡散するようにし、そしてチャンバをガス抜きすることにより行った。濃縮プロセスを、チャンバを０．３トルまで排気し、弁を開き位置にした状態で７，４００ｍｇの１２重量％過酸化水素溶液を蒸発器内に導入し、水及び過酸化水素が蒸発して拡散するようにし、過酸化水素濃度が０．４５ｍｇ／ｌまで増大すると弁を閉じ、残りの水及び過酸化水素が蒸発して拡散するようにし、そしてチャンバをガス抜きすることにより行った。蒸発器内へ導入される溶液が過剰なので、弁を１６分間開き位置のままにし、十分な量の水を滅菌器から除去しシステム内に残存している過酸化水素を濃縮した。次に、弁を更に７分間閉じ、残りの過酸化水素が蒸発して拡散するようにした。両方のプロセスにおける過酸化水素への総暴露時間は２３分間であった。結果の示すところによれば表８に示すように、濃縮プロセスは、通常のプロセスよりも効果が高く、この濃縮プロセスでは稀釈過酸化水素溶液を使用することもできる。また、これらの結果の示すところによれば、チャンバ内の過酸化水素濃度をモニタすることにより、濃縮プロセスを制御することができる。
【００５６】
【表８】
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【００５７】
１２重量％過酸化水素溶液を用いた場合の濃縮プロセス中における圧力及び過酸化水素濃度曲線が図９に示されている。チャンバを４５℃に設定した。蒸発器は、それ自体のヒータを有し、この蒸発器は、チャンバと連通すると共にＯリングでこのチャンバから分離されている。まず最初に、蒸発器のヒータをオフにし、蒸発器を加熱状態のチャンバ及び蒸発器の回りの空気に起因して約４５℃まで加熱した。圧力及び過酸化水素濃度曲線から分かるように、最初の１５分間の間に蒸発してチャンバ内へ拡散した分子の大多数は水であった。蒸発してチャンバ内へ拡散した過酸化水素はこれよりも多くなかった。これは、表９に示すようなシューム（Schumb）氏等によって公表されたデータと一致していて、１２重量％又は６．７モル％の過酸化水素溶液に対し蒸気相の過酸化水素の濃度は、本発明者の試験条件下においては０．５モル％未満である。
【００５８】
水及び過酸化水素を蒸発器から蒸発させると、蒸発器の温度は１０℃以上低くなる。弁を開き位置にした状態で水及び過酸化水素を蒸発させてチャンバ内へ拡散させながら、過酸化水素よりも多量の水をシステムから除去し、蒸発器内に残っている過酸化水素濃度を増大させる。グラフから分かるように、過酸化水素濃度は、１５分間経過して増大し始めた。これの示すところによれば、蒸発器内に残っている過酸化水素溶液は、蒸発器から十分な水を除去することにより濃縮されたということである。次に、弁を閉じて、滅菌器内へ蒸発した残りの過酸化水素を保持する。次に、蒸発器の温度を増大させて蒸発器内の残存過酸化水素溶液の蒸発を促進するのがよいが、このようにするかどうかは任意である。
【００５９】
変形例として、蒸発器及び真空ポンプを共通ポートを介してチャンバに連結することにより濃縮プロセスを行うこともできる。図１０に示すように、蒸発器９２とポンプ９４は両方とも、共通ポート９１を介してチャンバ９０と流体連通状態にある。この構成により、図６の構成と比べて、濃縮プロセス中、水蒸気がチャンバ９０を通らないで、直接ポンプ９４に除去されるという利点が得られる。チャンバ内への水の流入量を無くし又は減少させることにより、過酸化水素の効力を高めることができる。蒸発プロセス中に空気をチャンバ９０から抽出することにより、放出された蒸気がチャンバに入らないようになり、それにより、蒸発器９２とチャンバ９０との間の弁又は他のバリヤが不要になる。
【００６０】
任意的に用いられる温度コントローラ９３が、蒸発速度を制御し、任意的に用いられる弁９６が、ポンプ９４を蒸発器９２及びチャンバ９０から分離する。チャンバ９０及び蒸発器９２の排気は、弁９６の操作により、又はポンプ９４をオン又はオフにすることにより制御できる。
【００６１】
ポート９１に設けられた別の任意的な弁９８が、空気をシステム中に流入させ又は抽気してポート９１からポンプ９４への流れを生じさせるのがよい。この流れにより、濃縮プロセス中における蒸発器９２からチャンバ９０内への水及び過酸化水素の流れが阻止される。変形例として、ピンホール９９を任意的に用いて空気又はガスを同一目的でシステム中に抽気してもよい。弁９８又はピンホール９９も又、チャンバ９０に設けることができる。
【００６２】
蒸発器内で過酸化水素溶液を十分に濃縮した後、ポンプ９４をオフにし、又は弁９６を閉じることによりチャンバから隔離する。蒸発器内の低圧により、残りの濃縮過酸化水素溶液が蒸発し、これは次にポート９１を通ってチャンバ９０内へ拡散する。表１に記載した濃縮プロセスを実施する方法を、この装置に適用して過酸化水素溶液を濃縮することができる。種々の蒸発器、例えば図７の蒸発器５６又は図８の蒸発器７６も又、この装置に使用して濃縮プロセスの効力を高めることができる。好ましくは、滅菌器は、弁９６，９８を有する。また、上述のプロセスパラメータ、温度及び圧力をモニタして制御する装置及び方法をこの構成に適用することができる。チャンバを排気して濃縮プロセス前にチャンバ内に存在し又は積込み物上に存在する水分又は水を除去するのがよいが、このようにするかどうかは任意である。乾燥プロセスでは、ガスプラズマ又は他の熱を更に用いるのがよい。
【００６３】
多くの実施形態のうちの１つでは、まず最初に、液体過酸化水素溶液を蒸発器９２内へ導入する。液体をカセット運搬方式、バルク運搬方式、注射器使い捨てセルパック又は当業者の知っている他の方法を用いて導入することができる。次に、ポンプをオンにしてシステムを排気する。これにより２つの方向性を持った流れが生じる。チャンバ９０内の空気は、チャンバ９０からポンプ９４に流れ、水蒸気及び過酸化水素蒸気は、蒸発器９２からポンプ９４に流れる。チャンバ９０からポンプ９４への空気の流れにより、蒸発器９２からチャンバ９０への水蒸気及び過酸化水素蒸気の流れは阻止され又は最小限に抑えられる。水の蒸気圧は過酸化水素の蒸気圧よりも高いので、過酸化水素よりも多量の水が溶液から除去される。蒸発器９２内の過酸化水素溶液の濃縮効率を制御するには、圧送速度、圧力及び（又は）蒸発器温度を制御するのがよい。弁９８及び（又は）ピンホール９９を用いると蒸発器９２からチャンバ９０内への水蒸気及び過酸化水素蒸気の流れを一段と減少させ又は無くすことができるが、このようにするかどうかは任意である。過酸化水素溶液を所望の濃度に濃縮した後、ポンプ９４をオフにし、又は弁９６を閉じて残りの濃縮過酸化水素及び水を蒸発させて、これらを蒸発器９２からポート９１を通ってチャンバ９０内へ導入する。蒸発器９２の外部に設置された温度コントローラ９３をサイクル中、種々の温度に設定して濃縮プロセス及び濃縮された過酸化水素の蒸発を最適化するのがよい。
【００６４】
図１１は、図１０に示すような装置を示しているが、２つの蒸発器１０１，１０２が、ポート１０４を介してチャンバ１００と流体連通状態にある。第２の蒸発器は、チャンバへの過酸化水素の追加の導入量をもたらす。過酸化水素溶液又は過酸化水素溶液の源を同時に又は必要に応じて別個に蒸発器内へ導入することができる。蒸発器温度を別々に設定すると、各蒸発器からの水及び過酸化水素の蒸発の度合いを別々に制御することができる。弁１０５を用いてポンプ１０３を隔離するのがよいが、このようにするかどうかは任意である。弁１０６，１０８及びピンホール１０９，１１０を任意的に用いると、濃縮プロセス及び（又は）濃縮した過酸化水素溶液の蒸発中、蒸発器１０１，１０２からチャンバ１００内への水蒸気及び過酸化水素蒸気の流れの方向を制御することができる。弁１０７を用いて、蒸発器１０２を蒸発器１０１から分離するのがよいが、このようにするかどうかは任意である。必要に応じて、３以上の蒸発器を有するよう滅菌器を設計することができる。
【００６５】
濃縮プロセスの長さ又は弁を閉じる時間を制御すると、チャンバ内での最終過酸化水素濃度又は過酸化水素と水の比を制御することができる。水は同一温度では過酸化水素よりも蒸気圧が高いので、蒸発器又はチャンバ内の過酸化水素の濃度を増大させるには、濃縮プロセスの時間を長くし、又は弁を閉じる時間を長くするのがよい。この濃縮プロセスは、過酸化水素溶液がチャンバ及び（又は）チャンバと流体連通状態にある蒸発器内に位置した状態で実施でき、過酸化水素溶液を収容している環境が拡散制限領域であればこれを促進することができる。チャンバ及び（又は）蒸発器内の水及び（又は）過酸化水素の濃度をモニタし又は求めることにより、この濃縮プロセスを正しく制御することができる。従来技術においては、過酸化水素の濃度は蒸気相過酸化水素プロセスに関して良好な効力を達成する重要な要因であることは周知である。本発明の試験結果に基づき、過酸化水素と水の比は、滅菌プロセスにおいて重要な要因であると考えられる。このプロセス中における過酸化水素及び水の濃度を求め、過酸化水素と水の比を計算することによりパラメトリック方式による放出を達成することができる。蒸気組成を求め、過酸化水素溶液の温度をモニタすることにより過酸化水素溶液の濃度を求めることができる。
【００６６】
【表９】
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【００６７】
表１０、表１１及び表１２は、図９のモルフラクションデータを再計算することにより種々の温度及び濃度における蒸気相の過酸化水素と水の比についてのより詳細な情報を提供している。過酸化水素Ｈ2 Ｏ2 は水よりも酸素が１つ多いので、重量に基づく過酸化水素と水の比は、モルに基づく過酸化水素と水の比よりも大きい。
【００６８】
表１０は、種々の温度における１０モル％、２０モル％及び３０モル％の過酸化水素溶液に関する蒸気相の過酸化水素と水の比を示している。
【００６９】
【表１０】
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【００７０】
表１１は、４０モル％、５０モル％、６０モル％の過酸化水素溶液についての蒸気相の過酸化水素と水の比を示している。
【００７１】
【表１１】
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【００７２】
表１２は、過酸化水素溶液が７０モル％、８０モル％及び９０モル％の場合の蒸気相における過酸化水素と水の比を示している。
【００７３】
【表１２】
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【００７４】
滅菌サイクル中における濃度（即ち、過酸化水素濃度又は過酸化水素と水の比）をモニタし、タイミングを制御して弁を閉じることにより、パラメトリック方式の放出という長く求められていた目的を達成することができるはずである。正しい濃度を十分な期間にわたって維持して或る特定の一積込み分としての器具をチャンバ３０内に配置し、本発明に従って滅菌すれば、このプロセスは、生物指標を更にチェックしないで積込み物としての器具を使用のために放出できるのに十分に予測が付くものとなると見てよい。代表的には、積込み物内に例えば１回分の試験用微生物付きの生物指標を採用し、次にこれをチェックして、試験用微生物の全てを殺すのに十分な滅菌が行われているようにする。パラメトリック方式の放出では、時間のかかる生物学的確認プロセスをスキップするのがよい。
【００７５】
上述したように、６０重量％以上の過酸化水素溶液を輸送することは規制されており、困難であって非現実的な場合がある。この濃縮プロセスの目標のうちの１つは、システム内において過酸化水素溶液を６０重量％未満から６０重量％以上に濃縮することにある。したがって、効力のより高いサイクルを得るためには、プロセス中より濃縮の度合いの高い過酸化水素を生じさせるのがよい。
【００７６】
十分な量の過酸化水素をシステム中に導入して蒸発した溶液のうち何割かがシステム内で滅菌中の器具上で凝縮するようにすることによりプロセスの効率を一段と高めるのがよい。上述したように、過酸化水素溶液を蒸発させるには、これを溶液中の水及び過酸化水素の蒸気圧よりも高い圧力状態でシステム中に導入し、圧力を減少させるのがよく、或いは過酸化水素溶液をその蒸気圧よりも実質的に低い圧力で導入し、すると過酸化水素溶液は蒸発し始め、かくしてガスを放出すると共に圧力を増大させるようにしてもよい。第２の方式では、システムのポンプダウンを行うことにより圧力を一段と減少させる場合、システム内の過酸化水素の濃度を増大させるのがよい。これは、過酸化水素の分圧が過酸化水素の少なくとも平衡分圧よりも高いレベルまで上昇する場合には特に当てはまり、それにより、溶液からの過酸化水素のそれ以上の蒸発を制限し、過酸化水素のうちの何割かがシステム内の物品、例えば器具上で凝縮するようにする。また、水蒸気の何割かがかかる出来事の際に恐らく凝縮するであろう。圧力を制御することにより、過剰の水蒸気がシステムから排出され、凝縮した溶液が再び蒸発することになる。かかる溶液が拡散制限領域内で凝縮するほどまでに拡散制限領域内での再蒸発は、これら領域内の温度を一段と増大させてこの中における滅菌効果を高めることになる。過酸化水素溶液の導入量は主として、かかる凝縮を開始させる圧力上昇を決定することになる。このプロセスは、１９９８年１２月３０日に出願された本発明者の同時係属米国特許出願第０９／２２３，５９４号（発明の名称：Sterilization of Diffusion-Restricted Area by Re-Vaporizing the Condensed Vapor）に詳細に記載されており、かかる米国特許出願明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【００７７】
代表的なサイクルは、積込み物としての器具（図示せず）をチャンバ３０（これは図６に示されている）内のＣＳＲ（中央材料室）用包装トレー内に配置する段階及び次いでポンプ３２を用いてチャンバ３０に加わる真空を１トル未満又は約０．３トルまで引き下げる段階を有する。かかる時期にチャンバ３０に印加される電磁界は、残りの水を蒸気又はプラズマ相の状態にする傾向があり、したがってポンプ３２はかかる水を除去することができるようになる。ポンプ３２を、弁３４が真空プロセスを制御している状態でサイクル動作させ又は単に連続作動させることができる。新鮮な乾いた空気をチャンバ３０に導入し、圧力を上昇させて大気圧に戻すのがよい。過酸化水素溶液、好ましくは５９重量％の過酸化水素溶液を大気圧で蒸発器３６に導入し、次にポンプ３２は、溶液が蒸発し始めるレベルまでチャンバ３０を排気することが好ましい。過酸化水素蒸気用のセンサ１２０及び水蒸気用のセンサ１２２（図６参照）を自動化制御システム１２４と組み合わせて用いると、圧力条件を最適化して水蒸気の初期蒸発及び排気を促進することができる。溶液を十分に濃縮した後、蒸発器３６の温度を増大させると、残りの溶液を迅速に蒸発させることができる。弁３２を閉じてチャンバ３０を隔離し、蒸発した過酸化水素溶液がチャンバ全体にわたって拡散して器具に接触するようにする。この時点で、追加の乾燥した空気又は他のガスを導入して滅菌用蒸気を拡散制限領域内へ押し込むのを助けるようにするのがよく、この場合、チャンバ３０は２トル乃至１０トルの範囲の真空が再び得られるよう更に排気される。特に過酸化水素溶液の追加の導入及び濃縮と関連して、空気及び真空を更に導入するのがよい。過酸化水素蒸気が十分な時間をかけてチャンバ全体にわたって拡散した後、電磁界を印加して蒸気をプラズマ相の状態にし、更に滅菌を行うのがよい。電磁界を除くと、過酸化水素から形成された活性化化学種が水及び酸素として再結合し、残留過酸化水素が殆ど残らないようにする。チャンバを大気圧まで増圧し、積込み物を取り出すのがよい。
【００７８】
本発明は、詳細な説明の項に記載した実施形態だけには限定されないことは注目されるべきである。本発明の精神を保持する実施形態は、本発明の範囲に属するものと考えられるべきである。しかしながら、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【００７９】
本発明の具体的な実施態様は、次の通りである。
（Ｉ）物品を滅菌する方法であって、内部雰囲気を収容したチャンバ内に物品を配置する段階と、ポートを介してチャンバと流体連通状態にある蒸発器内へ過酸化水素及び水を有する溶液を導入する段階とを有し、前記溶液が過酸化水素と水の比を有し、前記方法は、ポートを通って内部雰囲気の一部をチャンバからポンプで送り出し、それによりチャンバ及び蒸発器内の圧力を減少させる段階と、前記溶液を蒸発させてこれから水蒸気を生じさせる段階と、水蒸気を蒸発器から引き出して蒸発器内の過酸化水素と水の比を増大させる段階と、蒸発段階を終了させないようにしてポンプ送出し段階を終了させる段階と、前記溶液を蒸発させてこれから過酸化水素蒸気を生じさせ、そして過酸化水素蒸気を蒸発器からチャンバ内へ流動させる段階と、物品の滅菌を行うのに十分な期間にわたって物品と過酸化水素蒸気を接触させる段階とを更に有していることを特徴とする方法。
（１）水蒸気を蒸発器から引き出す段階の実施後では、前記溶液中の過酸化水素と水の重量比は、３：１を超えることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（２）水蒸気を蒸発器から引き出す段階の実施前では、前記溶液中の過酸化水素と水の重量比は、３：２未満であることを特徴とする実施態様（１）記載の方法。
（３）水蒸気を蒸発器から引き出す段階の実施後では、前記溶液中の過酸化水素と水の重量比は、４：１を超えることを特徴とする実施態様（１）記載の方法。
（４）水蒸気を蒸発器から引き出す段階は、前記溶液を蒸発させる段階の実施中、前記溶液をチャンバと流体連通状態にある拡散制限環境内に導入する段階から成ることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（５）拡散制限環境は、過酸化水素蒸気を蒸発器からチャンバ内へ流動させる段階の一部中よりも水蒸気を蒸発器から引き出す段階中のほうにおいて拡散が一層制限されることを特徴とする実施態様（４）記載の方法。
【００８０】
（６）ポンプ送出し段階の少なくとも一部と蒸発段階とは、同時に行われることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（７）ポンプ送出し段階の少なくとも一部と蒸発段階と水蒸気引出し段階とは、同時に行われることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（８）水蒸気を蒸発器から引き出す段階は、溶液を溶液中の水の蒸気圧よりも低く且つ溶液中の過酸化水素の蒸気圧よりも高い圧力に維持する段階から成ることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（９）溶液からの水及び過酸化水素の除去の度合いを制御するよう選択された速度で内部雰囲気の一部を蒸発器からポンプで送り出して圧力を減少させて溶液を蒸発させ、それにより蒸発器内に残っている過酸化水素を濃縮することを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（１０）蒸発段階中における溶液の温度は、チャンバ内の内部雰囲気の温度よりも低く保たれ、それにより溶液中の過酸化水素に対する溶液中の水の蒸気圧を増大させ、それにより溶液からの過酸化水素の蒸発に優先して前記溶液からの水の蒸発を促進することを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
【００８１】
（１１）チャンバ内の内部雰囲気の温度は、室温よりも高く、蒸発段階中における溶液の温度は、チャンバ内の内部雰囲気の温度よりも少なくとも１０℃低いことを特徴とする実施態様（１０）記載の方法。
（１２）溶液をチャンバと流体連通状態にある蒸発器内で蒸発させ、蒸発器は、チャンバから熱的に隔離されていることを特徴とする実施態様（１０）記載の方法。
（１３）蒸発段階の少なくとも第１の部分中、溶液の温度及び圧力を制御して水を溶液から蒸発させると共に溶液中の過酸化水素を濃縮して濃厚溶液を生じさせる段階と、過酸化水素を溶液から蒸発させる段階の実施中、濃厚溶液の温度を上昇させ、濃厚溶液を蒸発させる段階とを更に有していることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（１４）物品と過酸化水素蒸気を接触させる段階は、１時間未満に限定され、物品が、２つの開口端部を備えていて、直径が１ｍｍ、長さが２５０ｍｍであって、真ん中に１０6 個のBacillus Stearothermophilusの生芽胞が入っている真っ直ぐな丸いルーメンを有する場合、全ての芽胞が殺されることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（１５）溶液は、過酢酸を含むことを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
【００８２】
（１６）過酸化水素及び水を含む溶液を蒸発器内へ導入する段階は、大気圧で行われることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（１７）過酸化水素及び水を含む溶液を蒸発器内へ導入する段階は、前記溶液の蒸気圧で行われることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（１８）過酸化水素及び水を含む溶液を蒸発器内へ導入する段階は、前記溶液の蒸気圧よりも低い圧力状態で行われることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（１９）空気をチャンバの外部から前記ポート内へ導入する段階を更に有していることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（２０）前記空気は、蒸発器とチャンバとの間の場所からポート内へ導入されることを特徴とする実施態様（１９）記載の方法。
【００８３】
（２１）ポンプ送出し段階を終了させる段階は、ポンプとポートの流体連通関係を断つ段階から成ることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（２２）チャンバとポンプとの間に定められた流れを更に有し、蒸発器は、チャンバとポンプとの間で前記流れに沿って配置されていることを特徴とする実施態様（Ｉ）記載の方法。
（ＩＩ）物品を濃縮過酸化水素蒸気で滅菌する装置であって、過酸化水素を含む液体殺菌剤源と、物品を受け入れるようになっていて、ポートを備えたチャンバと、ポートを介してチャンバと流体連通状態にある第１の蒸発器と、ポートを介してチャンバと流体連通状態にあるポンプとを有していることを特徴とする装置。
（２３）ポンプをチャンバ及び蒸発器から隔離するよう配置された弁を更に有していることを特徴とする実施態様（ＩＩ）記載の装置。
（２４）空気を装置内へ導入する入口を更に有し、前記入口は、チャンバ又は蒸発器とチャンバとの間に設けられていることを特徴とする実施態様（ＩＩ）記載の装置。
（２５）前記入口は、弁を有していることを特徴とする実施態様（２４）記載の装置。
【００８４】
（２６）ポートを介してチャンバと流体連通状態にある第２の蒸発器を更に有していることを特徴とする実施態様（ＩＩ）記載の装置。
（２７）第１の蒸発器と第２の蒸発器との間に設けられていて、第２の蒸発器を第１の蒸発器から隔離する弁を更に有していることを特徴とする実施態様（２６）記載の装置。
（２８）第１の蒸発器と第２の蒸発器との間に設けられていて、空気を装置内に導入する入口を更に有していることを特徴とする実施態様（２６）記載の装置。
【００８５】
【発明の効果】
本発明の滅菌方法及び装置の構成では、蒸発器がポンプと同一のポートを介して滅菌チャンバに連結され、かかる蒸発器からの過酸化水素を濃縮し、濃縮した過酸化水素で物品を滅菌するようになっているので、蒸発器をチャンバから隔離する必要がなく、従って、従来技術のような複雑な装置を必要としないので、本発明の方法及び装置は、安価でしかも簡単である。また、過酸化水素は、これよりも多量の水が蒸発器から除去さることにより効果的に濃縮され、かかる濃縮された過酸化水素で長くて細いルーメンを含む医用器具等の物品を効率的に滅菌できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過酸化水素による滅菌法で用いられるのに適したチャンバ及び付属装置の略図である。
【図２】本発明の過酸化水素による滅菌法で用いられるチャンバ、ポンプ及び絞り弁の略図である。
【図３】１つのポンプ及び２つの弁を備えたシステムの略図であり、１つの弁が、高速ポンプダウンのための大径ポンプ真空ラインを有し、もう１つの弁が、低速ポンプダウンのための小径真空ラインを有している状態を示す図である。
【図４】２つのポンプのうち１つが低速ポンプダウンのため、もう１つが高速ポンプダウンのための単一弁型滅菌システムの略図である。
【図５】１つが高速ポンプダウンのため、もう１つが低速ポンプダウンのための全部で２つのポンプ及び２つの弁を備えたシステムの略図である。
【図６】蒸発器を備えた滅菌システムの略図である。
【図７】別の蒸発器を備えた滅菌システムの略図である。
【図８】更に別の蒸発器を備えた滅菌システムの略図である。
【図９】濃縮プロセス中の圧力及び過酸化水素蒸気濃度を示すグラフ図である。
【図１０】同一ポートを介して滅菌器に連結された蒸発器及びポンプを備えるシステムの略図である。
【図１１】同一ポートを介して滅菌器に連結された２以上の蒸発器及び１つのポンプを備えるシステムの略図である。
【符号の説明】
２，３０，５０，７０，９０，１００  チャンバ
８  窪み
１０  結腸鏡
１２  金属格子
１４  トレー
３２，５２，７２，９４，１０３  ポンプ
３４，５４，６２，７４，８４，９６，９８，１０５，１０６，１０７  弁
３６，５６，７６，９２，１０１，１０２  蒸発器
４４，６０，８２  拡散制限手段
９９，１１０  ピンホール
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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