(57)【要約】対象物（例えば医療器具）をオゾンガスで処理する処理システムである。オゾン処理システムには対象物をオゾンに曝す処理タンクが含まれる。好ましい実施形態では、酸素含有ガスをレーザーで生成された紫外線放射に曝すことで処理タンク内にオゾンが発生する。
2006511300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉可能な内部チャンバーを有する処理タンクと、
内部チャンバー内に配置された少なくとも１つの反射面と、
前記内部チャンバー内に存在する酸素含有ガスと、
内部チャンバーに紫外線（ＵＶ）放射のレーザービームを照射するレーザーとを備え、前記レーザービームは反射面で反射されて、酸素含有ガスがＵＶ放射に曝されてオゾンが生じるよう構成された、対象物をオゾンで処理する装置。
【請求項２】
前記装置は内部チャンバーに酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス源をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置は内部チャンバー内で酸素含有ガスとオゾンを循環させるブロアー手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記装置は前記内部チャンバー内に前記対象物を支持する移動式支持台をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記反射面は前記処理タンクの研磨された内面である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記反射面は前記処理タンクの内面に塗布された反射塗膜材料を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は前記処理タンクの内面に取り付けられた複数の反射部材を含み、各反射部材は前記反射面の１つとなる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記装置は前記内部チャンバー内のオゾンレベルを検出する検出手段を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記装置は、検出手段で検出された前記オゾンレベルに応じて装置の操作を制御する制御ユニットを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記レーザーはエキシマレーザーである、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記エキシマレーザーは約１７２ｎｍの波長を有する紫外線放射のレーザービームを照射する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
酸素含有ガスを含む密閉チャンバー内に対象物を載置し、
チャンバー内に紫外線放射を導入して、酸素含有ガスの酸素でオゾンガスを生成することからなる、対象物をオゾンで処理する方法。
【請求項１３】
前記方法にはチャンバー内でオゾンガスを循環させることがさらに含まれる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
紫外線放射を導入する前記ステップには電磁スペクトルの紫外線領域の波長を有するレーザービームを生成するレーザーの使用が含まれる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法にはチャンバー内の１つ以上の光路に沿ってレーザービームを伝えるためチャンバー内でレーザービームを反射させることがさらに含まれる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記レーザーはエキシマレーザーである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記紫外線放射の前記波長は約１７２ｎｍである、請求項１６に記載の方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にフィールドのバイオ汚染の不活性化および破壊に関し、特に対象物をオゾンで処理する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンは分子酸素のような２原子ではなく分子当たり３原子を有する酸素形態である。
オゾン分子から「余分」の酸素原子が分割されるので、オゾン（Ｏ３）は急速に分子酸素（Ｏ２）に分解する。この「余分」の酸素原子はバクテリアや胞子を非活性化させ化合物と反応することは知られている。その結果、消毒と酸化が生じる。オゾンは多くの公知のバイオ汚染物質、化学汚染物質および感染物質を不活性化させるものとして認識されてきた。これらの感染物質には、限定はされないが、バクテリア、ビールスおよびプリオンが含まれる。
【０００３】
プリオンは最近重要な科学研究の主題になっている感染物質である。プリオンは核酸を変更させることで非活性化に抵抗する微小なタンパク質性感染粒子として定義することができる。プリオンはプリオンタンパク質に通常見られる螺旋構造ではなくひだのあるシート状構造をし、検出可能な核酸がなく、そして免疫性反応が引き出せない。現在、プリオンはヒトのクロイツフェルト−ヤコブ病（ＣＪＤ）およびクール病、羊のスクレイピー病、牛の狂牛病（牛海綿状脳症（ＢＳＥ））などいくつかの感染性の神経変性病の原因になるものと信じられている。熱、放射、酵素および切断化学物質を使用するプリオンの非活性化は成功しなかったようである。オゾンはプリオンを破壊および／または除去することでプリオンを潜在的に非活性化する能力をもつものと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、限定はしないが、外科器具を含む対象物をオゾン処理する方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、ａ）密閉可能な内部チャンバーを有する処理タンクと、（ｂ）内部チャンバー内に配置された少なくとも１つの反射面と、（ｃ）前記内部チャンバー内に存在する酸素含有ガスと、（ｄ）内部チャンバーに紫外線（ＵＶ）放射のレーザービームを照射するレーザーとを備え、前記レーザービームは反射面で反射されて、酸素含有ガスがＵＶ放射に曝されてオゾンが生じるよう構成された、対象物をオゾンで処理する装置が設けられる。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、（ａ）酸素含有ガスを含む密閉チャンバー内に対象物を載置し、（ｂ）チャンバー内に紫外線放射を導入して、酸素含有ガスの酸素でオゾンガスを生成することからなる、対象物をオゾンで処理する方法が設けられる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の効果は、レーザーを使用して処理タンク内で十分な量のオゾンガスを生成して、このオゾンで対象物を処理する方法および装置を設けることである。
本発明の別の効果は、プリオンなどの感染物質を有効に非活性化させる十分な量のオゾンを生成して、このオゾンで対象物を処理する方法および装置を設けることである。
【０００８】
これらのまたはその他の効果は付帯する図面および特許請求の範囲とともに好ましい実施形態の次の記載から明白となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
参照する図面は、発明の好ましい実施形態を示す目的のためにのみ示すものであって、発明をこの図面に限定する目的で示すものではない。図１は本発明の好ましい実施形態によるオゾン処理システム２を示す。オゾン処理システム２は一般に、処理タンク１０、酸素含有ガス源７０、ブロアー８０、およびレーザービームＢを照射するレーザー９０で構成される。処理タンク１０内にある対象物はオゾンガスに曝される。オゾンガスは処理タンク１０内でオゾン含有ガス中にレーザービームを通すことによって生成される。ブロアー８０によりオゾン含有ガスとオゾンを処理タンク内で循環させる。オゾン処理システム２の操作について以下に詳細に説明する。
【００１０】
好ましい実施形態では、処理タンク１０は一般にタンク本体３０と後壁５０と扉６０で構成される。後壁５０はタンク本体３０の後端に配置される。扉６０はタンク本体３０の前端に配置される。内部チャンバー１２はタンク本体３０と後壁５０と扉６０で形成される。扉６０でチャンバー１２内への開口が密閉される。好ましい実施形態では、タンク本体３０と後壁５０と扉６０とにより加圧可能な容器を形成することができる。したがって、これらの構成要素は金属（例えばステンレス鋼）などの加圧可能な材料で作ることが好ましい。
【００１１】
タンク本体３０は一般に円断面を有する円筒壁である。タンク本体３０の断面は楕円を含む別の形状としてもよい。タンク本体３０で内面３２が形成される。全体に平坦な面１８上に設置した基礎台１４でタンク本体１８を支持する（図２および３を参照）。
【００１２】
少なくとも１つの反射要素３４が内部チャンバー１２内に配置される。以下に詳述するように、反射要素３４にはレーザー９０で照射されたレーザービームＢを反射する反射面３４ａが含まれる。反射要素３４は適当な別の形態にしてもよい。好ましい実施形態では、反射要素３４は内面３２の少なくとも一部に塗布された反射塗膜材料の形態とする（図１および３）。例えば、限定はしないが、反射塗膜材料は内面３２の少なくとも一部に塗布された薄い金箔にすることができる。実際、反射面を形成するように付着が可能であって、オゾンに悪影響を及ぼさないものであればどのような金属であっても使用できる。例えば、モリブデン、タングステン、パラジウム、ジルコニウム、イットリウム、およびタンタルなどの金属は反射塗膜材料として使用できる。
【００１３】
別の実施形態では、反射要素３４は、鏡状の反射面とするため内面３２の少なくとも一部を研磨することで形成される。さらに別の実施形態では、図４に示すように、反射要素３４は内面の少なくとも一部に取り付けた１つ以上の反射部材１１０の形態とする。各反射部材１１０は曲面または平面の鏡面反射面１１２とする。以上に述べた反射要素３４の２〜３の様様な型は組み合わせて使用することができるし、また内部チャンバー１２の１つ以上の領域に配置することもできる。好ましい実施形態では、反射要素３４は鏡面反射をする。レーザービームＢを拡散反射させる反射要素３４を使用すると有利である。これでレーザービームＢが内部チャンバー１２内全体に広がり、それによって大量のオゾンが生成される。
【００１４】
レーザービームＢの光路は処理される対象物に直接接触しないようにするのが好ましい。このため、反射要素３４は選択された領域内でしかレーザービームＢを反射させないよう内部チャンバー１２の前記選択された領域内に配置することができる。図１に示す実施形態では、選択された領域は内部チャンバー１２の後部である。選択された領域で発生したオゾンは（後述する）ブロアー８０によって他の領域に循環される。特に、オゾンは処理される対象物が配置される内部チャンバー１２の領域に循環される。
【００１５】
後壁５０と扉６０はタンク本体３０の対向する端部に配置される。扉６０はタンク本体３０の開放端に取り付けられる。上述のように扉６０はタンク本体３０の開放端を密閉する。好ましい実施形態では、扉６０とタンク本体３０の間にヒンジ６２を取り付ける。扉６０上のフック６４はタンク本体３０上のキャッチ４４に嵌合して、扉６０とタンク本体３０の間を確実に密閉する。扉６０によって、対象物を内部チャンバー１２内に出し入れするための内部チャンバー１２へのアクセスが便利になる。
【００１６】
酸素含有ガス源７０によって内部チャンバー１２に酸素含有ガスが供給される。後壁５０に形成された第１の入口５２は酸素含有ガスを内部チャンバー１２に入れる開口となる。ガス弁Ｖは酸素含有ガスの内部チャンバー１２への流れを制御する。好ましい実施形態では、酸素含有ガス源７０は、例えば、しかし限定はしないが、空気または純粋酸素を含有する加圧ガスタンクの形態にすることもできる。
【００１７】
ブロアー８０でガスは内部チャンバー１２内を循環する。ブロアー８０はモータＭで駆動される。好ましい実施形態では、ブロアー８０は循環ファンである。管８２と８４はブロアー８０の導管となる。第１の出口５４は後壁５０に形成され、その開口寸法は管８２を受ける寸法にされる。第２の入口３６はタンク本体３０に形成され、その開口寸法は管８４を受ける寸法にされる。好ましい実施形態では、ガスＧは内部チャンバー１２から吸引されて管８２を通ってブロアー８０に至る。それからガスＧはブロアー８０から管８４を通って吐出される。したがって、ブロアー８０によりガスＧは内部チャンバー１２を通って循環する。
【００１８】
レーザー９０はタンク本体３０に取り付けられる。第３の入口３８がタンク本体３０に形成されて、レーザー９０のレーザービームＢを内部チャンバー１２内に通過させる寸法の開口となる。レーザービームＢはレーザー９０の（図示されない）レーザー窓を通して外に、さらに入口３８を介して内部チャンバー１２内に射出される。内部チャンバー１２内において、レーザービームＢは反射要素３４で反射される。以下にレーザー９０の操作について詳細に述べる。
【００１９】
レーザー９０は、レーザービームＢをタンク本体３０の縦軸に垂直または平行の方向に掃引する（図示しない）ビーム掃引システムを含むことができる。レーザービームＢを掃引させることで、レーザービームＢは内部チャンバー１２内で容易に酸素含有ガスを通って通過することになる。
【００２０】
レーザー９０は、電磁スペクトルの紫外線（ＵＶ）領域の波長（すなわち、約４０から４００ｎｍの波長）を有する放射線を照射するレーザーから適当に選択され、エキシマレーザー、窒素レーザー、および第３の調和ネオジム：イットジウム・アルミニウム・ガーネット（Ｎｄ：ＹＡＢ）レーザーが含まれるが、これに限定はされない。好ましい実施形態では、レーザー９０はＵＳＨＩＯアメリカ社から入手できるようなエキシマレーザーの形態である。エキシマレーザーは「励起したダイマー」を形成するためにガス（例えば、キセノン、クリプトン、アルゴン、およびネオンのガス）を使用するので、単一波長（例えば、１２６ｎｍ，１４６ｎｍ，１７２ｎｍ，２２２ｎｍ，２８２ｎｍ，および３０８ｎｍ）のまわりに狭帯域光線（すなわち「レーザービーム」）が生成される。好ましい実施形態では、波長１７２ｎｍの紫外線のレーザービームＢを生成するため、キセノン（Ｘｅ）ガスが使用される。
【００２１】
対象物支持アセンブリ２０は内部チャンバー１２内に設けられる。対象物支持アセンブリ２０は基本的に、一般に一対の平行レール２２Ａおよび２２Ｂと、スライド可能な支持台２４と、ガイド２６Ａおよび２６Ｂとで構成される。好ましい実施形態では、支持台２４はオゾン処理中に内部チャンバー１２内に対象物を支持するための一般に平坦な面である。ガイド２６Ａおよび２６Ｂはそれぞれレール２２Ａおよび２２Ｂと係合する。支持台２４はレール２２Ａ，２２Ｂに沿って往復運動が可能となる。対象物支持アセンブリ２０によって対象物の内部チャンバー１２への出し入れが容易となる。支持台２４は内部チャンバー１２内の第１の位置と内部チャンバー１２外の第２の位置との間で移動可能となり、対象物の出し入れに便利となる。好ましい実施形態では、支持台２４は内部チャンバー１２内でレーザービームＢの光路から軸方向にずれた領域に配置される。
【００２２】
オゾン量を検出するため、当分野の専門家には周知の（図示しない）従来のオゾンセンサが内部チャンバー１２内に配設される。オゾンセンサはレーザービームＢの光路から最も離れた内部チャンバー１２の端部に配置するのが好ましい。したがって、オゾンセンサはオゾン発生源から最も離れた内部チャンバー１２の端部のオゾンレベルを検出するのに使用される。例えば、オゾンセンサは扉６０の内面に適当に配置することができる。
【００２３】
オゾン含有ガス源７０に関連する弁Ｖ，ブロアー８０に関連するモータＭ，およびレーザー９０の操作を制御するために（図示しない）制御ユニットが使用される。さらに、制御ユニットは内部チャンバー１２内のオゾンレベルを示すオゾンセンサからデータを受け取ることができる。制御ユニットで、オゾンセンサで表示されるオゾンレベルを監視するようにプログラムし、したがって弁Ｖ，モータＭおよびレーザー９０の操作パラメーターを調整することができる。好ましい実施形態では、制御ユニットはプログラム可能なマイクロコントローラまたはパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）の形態とする。
【００２４】
オゾン処理システム２の操作について次に詳細に述べる。まず、内部チャンバー１２にアクセスするため扉６０を開位置に開く。次に、支持台２４を、少なくともその一部が内部チャンバー１２から外に出るように（図１に破線で示す）、その第１の位置から第２の位置までスライドさせる。１つ以上の処理対象物を支持台２４に載置する。対象物は、限定はしないが、医療器具、バイオ汚染を受けた郵便物などが含まれる。それから、支持台２４をその第１の位置に戻して内部チャンバー１２内に完全に収容する。それから扉６０を閉位置に閉じて内部チャンバー１２を密閉する。
【００２５】
弁Ｖを開けて酸素含有ガスを入口５４から内部チャンバー１２に放出する。その結果、内部チャンバー１２は酸素含有ガスで充填される。
別の実施形態では、内部チャンバー１２内に存在する空気を唯一の酸素含有ガス源として使用する。したがって、この別の実施形態では弁Ｖは閉状態のままである。
【００２６】
入口３８を通して照射するレーザービームＢを発生させるためレーザー９０を駆動する（図３）。レーザービームＢが反射要素３４に当たると、レーザービームＢは図３および４に示すように反射法則（すなわち、入射角は反射角に等しい）にしたがって反射する。反射要素３４が平滑な面である場合は「鏡面」反射となる。反射要素３４が粗い面である場合は「拡散」反射となる。好ましい実施形態ではレーザービームＢの光路は反射要素３４のある内部チャンバー１２領域に制限される。１つ以上の反射要素３４を、対象物との直接接触を避けて反射レーザービームＢの光路を保つように配置する。
【００２７】
レーザービームＢの光路に存在する（酸素含有ガス源７０から供給される）酸素含有ガスはレーザービームＢの紫外線放射に曝される。紫外線放射で酸素含有ガスの酸素分子（Ｏ２）が分割されて分子のオゾンが生じる。
【００２８】
ブロアー８０はモータＭを駆動することで作動する。ブロアー８０によりオゾンガスは内部チャンバー１２内を通して容易に循環する。またブロアー８０により酸素含有ガスのレーザービームＢの光路への循環も容易になる。レーザー９０を作動させる前にブロアー８０を作動させることができる。オゾンは対象物のバイオ汚染物（限定はしないがプリオンが含まれる）を酸化する。処理する対象物の表面またはその極く近辺でオゾンを生成することによって酸化プロセスは容易になる。反射要素３４によるレーザービームＢの反射でレーザービームＢの光路が拡大するので、オゾンが内部チャンバー１２容積の大きな部分で発生することになる。
【００２９】
対象物が十分な量のオゾンに曝された後は、弁Ｖは閉にして、レーザー９０およびモータＭの作動を停止する。それから、扉６０を開けて、対象物を支持台２４からおろす。前述したように、内部チャンバー１２内のオゾンレベルを測定して、対象物がバイオ汚染の不活性化に有効な十分な量のオゾンに曝されているか否かについて判定するためにオゾンセンサが使用される。
【００３０】
明細書を読んで理解するときに別の修正および変更が起こり得る。例えば、レーザーと酸素含有ガス源は処理タンクの内部チャンバーにオゾンを直接供給するオゾン発生器とポンプに置き換えることができる。さらに、レーザーは円形または楕円形の処理タンクを使用することが不必要となる十分大きな窓を備えるように選択することができる。この点、大きな窓にするとレーザービームはより広がることになる。このようなより広いレーザービームはタンクの長さに沿う方向となり、タンクを横断するときオゾンを生成する。特許請求の範囲またはその均等なものの範囲内である限りこのような修正および変更はすべて含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本発明はある部分および部分の配置において具体的な形態をとり、その好ましい実施形態は明細書で詳細に記述し、かつ一部を形成する付帯する図面で説明する。
【図１】本発明の好ましい実施形態によるオゾン処理システムの斜視図
【図２】図１の線２−２に沿って切断したオゾン処理システムの断面図
【図３】図１の線３−３に沿って切断したオゾン処理システムの断面図
【図４】本発明の別の実施形態による切断したオゾン処理システムの断面図
【図１】
2006511300.tif 000003
【図２】
2006511300.tif 000004
【図３】
2006511300.tif 000005
【図４】
2006511300.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月24日(2005.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を配置した密閉可能な内部チャンバーを有する処理タンクと、
前記内部チャンバー内に存在する酸素含有ガスと、
内部チャンバーに紫外線（ＵＶ）放射のレーザービームを照射するレーザーとを備え、酸素含有ガスがＵＶ放射に曝されてオゾンが生じるよう構成され、
かつ、前記レーザービームを前記内部チャンバーを通る多数の光路に沿って反射させるため少なくとも２つの反射面を内部チャンバー内に配置して、前記多数の光路は前記内部チャンバー内に配置された前記対象物との接触を回避するように構成された、対象物をオゾンで処理する装置。
【請求項２】
前記装置は内部チャンバーに酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス源をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置は内部チャンバー内で酸素含有ガスとオゾンを循環させるブロアー手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記装置は前記内部チャンバー内に前記対象物を支持する移動式支持台をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記反射面は前記処理タンクの研磨された内面である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記反射面は前記処理タンクの内面に塗布された反射塗膜材料を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は前記処理タンクの内面に取り付けられた複数の反射部材を含み、各反射部材は前記反射面の１つとなる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記装置は前記内部チャンバー内のオゾンレベルを検出する検出手段を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記装置は、検出手段で検出された前記オゾンレベルに応じて装置の操作を制御する制御ユニットを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記レーザーはエキシマレーザーである、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記エキシマレーザーは約１７２ｎｍの波長を有する紫外線放射のレーザービームを照射する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
酸素含有ガスを含む密閉チャンバー内に対象物を載置し、
チャンバー内に紫外線放射を導入して、酸素含有ガスの酸素を紫外線放射に曝してオゾンガスを生成し、
チャンバー内の複数の光路に沿って紫外線放射を伝えるためチャンバー内で少なくとも２回にわたり紫外線放射を反射させ、前記複数の光路はチャンバー内の前記対象物との接触を回避するよう構成された、対象物をオゾンで処理する方法。
【請求項１３】
前記方法にはチャンバー内でオゾンガスを循環させることがさらに含まれる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
紫外線放射を導入する前記ステップには電磁スペクトルの紫外線領域の波長を有するレーザービームを生成するレーザーの使用が含まれる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記レーザーはエキシマレーザーである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記紫外線放射の前記波長は約１７２ｎｍである、請求項１５に記載の方法。  
【請求項１７】
前記反射面の少なくとも１つは拡散反射である、請求項１に記載の装置。
【国際調査報告】
2006511300.tif 000007