(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアガスに過酸化水素蒸気を注入するための複数の蒸発器（１０）と、該蒸発器（１０）にキャリアガスの流れを供給するためのキャリアガス発生器（２０）と、各蒸発器（１０）から滅菌エンクロージャ（３２）の異なる領域に、該過酸化水素蒸気および該キャリアガスを搬送するための、少なくとも１つの供給ライン（３０）とを有し、
該蒸発器（１０）は、気化した過酸化水素を異なる速度で該キャリアガスに注入するように独立して制御されることを特徴とする、過酸化水素滅菌システム。
【請求項２】
前記蒸発器（１０）が、前記キャリアガス発生器（２０）から離れており、個々の供給ライン（３０）によって前記エンクロージャ内の異なる領域へ接続されていることによって更に特徴づけられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
各蒸発器（１０）が、加熱された気化表面（１６）への、液体過酸化水素の供給速度を調節するステッパポンプ（stepper pump）（１２）を含むことによって更に特徴づけられる、請求項１および２のいずれかに記載のシステム。
【請求項４】
各蒸発器（１０）が、前記加熱された気化表面（１６）への過酸化水素の注入速度を制御するための、制御システム（５０）を含むことによって更に特徴づけられる、請求項１から３のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項５】
各蒸発器（１０）が、過酸化水素蒸気濃度を調節するために、キャリアガスの該蒸発器（１０）への流速を制御するキャリアガス流調節器（１８）を更に含むことによって更に特徴づけられる、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記エンクロージャ内の前記異なる各領域内の条件を検出する複数のモニター（５２）および、
前記蒸発器（１０）の各々が、該エンクロージャ内の異なる領域へ過酸化水素蒸気を供給することによって更に特徴づけられる、請求項１から５のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項７】
前記エンクロージャ内の前記異なる各領域内において前記モニター（５２）で検出された条件に応じて、各蒸発器（１０）により供給される過酸化水素蒸気の速度を調節する制御システム（５０）によって更に特徴づけられる、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の前記システムを使用して、気化した過酸化水素をエンクロージャに供給するための方法であって、
前記複数の蒸発器（１０）のうち第１の蒸発器において、過酸化水素蒸気を発生させる工程と、
該複数の蒸発器（１０）のうち第２の蒸発器において、過酸化水素蒸気を発生させる工程と、
該複数の蒸発器（１０）のうち、該第１および第２の蒸発器にキャリアガス流を供給する工程と、
該複数の蒸発器（１０）のうち、該第１および第２の蒸発器における該キャリアガスの流れの中に、該過酸化水素蒸気を同伴する工程と、
該複数の蒸発器（１０）のうち、該第１および第２の蒸発器から、前記滅菌エンクロージャ（３２）内の前記異なる領域のうち第１と第２の異なる領域に、過酸化水素蒸気とキャリアガスを独立して搬送する工程とを包含し、
該キャリアガス内に気化した過酸化水素を異なる速度で注入するように、該蒸発器（１０）を独立して制御する工程を特徴とする方法。
【請求項９】
蒸気発生速度を独立して調節し、過酸化水素蒸気を前記キャリアガス内に同伴することによって更に特徴づけられる、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、滅菌技術に関する。本発明は、特に大型エンクロージャとその内容物の滅菌に関わる過酸化水素蒸発システムにおいて応用されるため、特にこれに関連して説明する。しかし、本発明は、過酢酸蒸発システムなどの他の化学蒸発システムにも応用できることが理解される。
滅菌されたエンクロージャは、病院や研究所において微生物の存在しない環境で実験を行うために使用される。また、薬剤および食品の加工設備、そして凍結乾燥器も滅菌を必要とする大型エンクロージャを含む。以上のような目的において、過酸化水素蒸気は低温で効果を発揮するため、特に有用な滅菌剤である。エンクロージャの温度を室温近くに保つことで、エンクロージャ内で滅菌される関連設備や部材が熱劣化する可能性を排除する。さらに、過酸化水素は容易に水と酸素に分解される。水と酸素は当然ながらオペレータには無害である。
効果的な滅菌をするため、過酸化水素は蒸気の状態に保たれている。滅菌効果は凝結により大幅に下がる。現在の過酸化水素滅菌装置の多くは、真空中に過酸化水素を噴霧注入する。主なシステムは単一の加熱される過酸化水素蒸発器を用いている。水中約３５パーセントの過酸化水素溶液が蒸発器に注入され、水と酸素に分解されることなく熱せられ、蒸気となる。空気の流れにより蒸気はエンクロージャへと搬送される。
エンクロージャのサイズが大きくなるほど、過酸化水素の必要量は増え、蒸発システムの効率性がより重要になってくる。蒸発器の容積はいろいろな面で制限されている。第一に、蒸発過程において圧力降下が発生し、蒸発器内の空気の流れを減少させる。これにより滅菌時間が長くなり、エンクロージャの大きさを容認可能な時間内で滅菌可能なサイズへと実効的に制限する。第二に、滅菌効果を保つため、蒸気発生時の圧力は、過酸化水素が蒸気状態で安定する時の圧力に制限される。
さらに、大型エンクロージャ自体が問題を発生させる。チャンバ内に温度差があることから、より低温な表面における凝結を防ぐためには、滅菌剤の濃度を異ならせることが必要である。エンクロージャ内の部材は、それらの間の相対的な吸収性のため、最適な曝露のためには濃度が異なる滅菌剤を必要とする。エンクロージャ内のより離れた領域に蒸気をポンプで注入することは、蒸気供給ライン内の凝結の度合いを大きくし、効率が下がる。
解決方法の１つは、蒸発器のサイズを大きくし、蒸発器への過酸化水素の注入速度を向上することである。この方法は有用ではあるが、大型蒸発器は依然として濃度変化と凝結に関する問題を抱えている。
WO ９１/０５５７３は、２つの蒸発器を平行して作動することにより、同様な１つの蒸発器よりも高速に、過酸化水素をエンクロージャに供給するシステムを開示している。２つの蒸発器は、同じ速度で過酸化水素蒸気を発生させるように制約される。エンクロージャの条件の違いに対する補正はなされていない。
WO ９７/０４８１６は、チャンバ内全体に存在する最低レベルの過酸化水素、すなわち、最悪条件を確認するため、過酸化水素検出用の１つ以上の赤外線センサープローブが、滅菌チャンバ内に設置されたシステムを開示している。
本発明は、前述およびその他の問題点を克服する、新規かつ改良された蒸発システムを提供するものである。
発明の要旨
本発明の１つの局面において、過酸化水素蒸発システムが提供される。滅菌システムは、キャリアガス中に過酸化水素蒸気を注入する複数の蒸発器と、蒸発器にキャリアガスの流れを供給するキャリアガス発生器とを備える。少なくとも１つの供給ラインが、各蒸発器から、滅菌されるエンクロージャ内の異なる領域へ、過酸化水素蒸気およびキャリアガスを搬送する。本システムは、過酸化水素蒸気発生器が気化した過酸化水素を異なる速度でキャリアガスへ注入するように独立して制御されることを特徴とする。
本発明のその他の局面において、上記滅菌システムを用いて気化した過酸化水素をエンクロージャに供給する方法が提供される。この方法は、複数の蒸発器のうち第１と第２の蒸発器において、過酸化水素の液体溶液を蒸発させて、過酸化水素蒸気を形成することと、複数の蒸発器のうち第１と第２の蒸発器に、キャリアガス流を提供することと、複数の蒸発器のうち第１と第２の蒸発器のキャリアガス流の中に、過酸化水素蒸気を同伴することとを包含する。この方法は更に、複数の蒸発器のうち第１と第２の蒸発器から、エンクロージャの異なる領域のうち第１と第２の領域へと、過酸化水素蒸気とキャリアガスを独立して搬送することを包含する。この方法は、キャリアガスに気化した過酸化水素を異なる速度で注入するよう、過酸化水素蒸気発生器を独立して制御することによって特徴づけられる。
本発明の利点の１つは、大型エンクロージャ内全体の最適な滅菌が成されることである。
別の利点は、短時間で滅菌が行われることである。
本発明の別の利点は、空気流の速度と過酸化水素の注入速度を向上できることである。
別の利点は、過酸化水素濃度の均一性が改善されることである。
本発明における更なる利点は、以下に示す好ましい実施態様の詳細な説明を読み、理解することによって当業者に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
本発明は、様々な構成要素および構成要素の配置、ならびに、様々な工程および工程の組み合わせで具体化し得る。図面は、好ましい実施態様を例示することのみを目的とし、発明を限定するように解釈されるべきではない。
図は、本発明における過酸化水素蒸発システムの好ましい実施態様の断面図である。
好ましい実施態様の詳細な説明
図を参照して、複数の蒸発器１０は、気化した過酸化水素をキャリアガスに注入する。より詳細には、過酸化水素は、カートリッジあるいは貯蔵器１４から、好ましくは調節可能な定量ポンプ１２によって汲み上げられ、速度を測定しながら加熱されたプレート１６に小滴またはもや形態で注入される。過酸化水素は、プレートに接した際に蒸発し、キャリアガスの流れに同伴される。プレートの温度は、過酸化水素の解離が起こる温度よりも低い温度に保たれている。キャリアガス流の調節器またはバッフル１８は、キャリアガスの流れを調節しながら制御している。測定ポンプ１２とキャリアガス流調節器１８を調節することにより、過酸化水素蒸気がつくられる速度が制御される。
キャリアガスは、空気が好ましい。しかしながら、過酸化水素に対し反応性を有さない他の気体も考えられる。ポンプまたは加圧ガス容器などのキャリアガス発生器２０が、キャリアガスを蒸発器１０へ供給する。大気中の空気がキャリアガスの場合、フィルター２２が汚染物質を除去する。好ましくはキャリアガスが蒸発器１０に到達する前に、予熱器２４がキャリアガスの温度を上昇させ、これにより、供給ライン中における凝結を緩和し、過酸化水素蒸気の飽和濃度を上げる。オプションとして、乾燥器２６などが、キャリアガスの湿度を制御する。
供給ライン３０は、キャリアガスと気化した過酸化水素との混合物を蒸発器１０からエンクロージャ３２へと搬送する。凝結のリスクを軽減するために、供給ライン３０の長さは最短にされる。凝結のリスクを更に軽減するため、絶縁体３４および/またはヒーター３６が供給ライン３０を囲む。オプションとして、２つ以上の供給ラインが、各蒸発器をエンクロージャ３２の２つ以上の領域に接続する。
通気孔４０により、エンクロージャ内の過圧力を制御しながら放出することが可能になる。オプションとして、過酸化水素蒸気の導入前に、真空ポンプ４２がエンクロージャ内を空にする。エンクロージャ内を空にすることにより、過酸化水素蒸気がチャンバ内に同伴される速度が上がり、過酸化水素蒸気の供給圧力を下げ、結果として凝結が避けられる。触媒４４などは、通気ガス（venter gas）中の残留過酸化水素を分解する。オプションとして、滅菌前及び滅菌中に、ヒーター４６が、エンクロージャ３２自体とその内部の温度を上げる。エンクロージャ内の温度を上げること、あるいは少なくともエンクロージャの表面の温度を上げることによっても、蒸気の凝結が緩和される。
滅菌可能なエンクロージャは、無菌作業領域（microorganism-free workareas）、凍結乾燥器、そして薬剤または食品の加工設備を含む。滅菌温度を高くすること、および/または滅菌中にエンクロージャ内を空にすることが実現可能かどうかは、エンクロージャの構造とその内容物の性質により左右される。例えば、滅菌可能な作業領域は、典型的には高温や低圧に耐えられない非剛性のプラスチック素材でできている。これとは対照的に、食品加工設備は、加工過程において高温と高圧に耐えることをしばしば必要とされ、エンクロージャ内を空にし、そして加熱することによる、より最適な滅菌条件の達成に適している。
過酸化水素の濃度は、好ましくは３０〜３５重量パーセントの過酸化水素水である。このレベルでは、過酸化水素の凝結が制限される一方、短時間で滅菌が達成される。
過酸化水素蒸気は、滅菌が完了するまでの間、エンクロージャ３２内に保たれる。オプションとして、滅菌に続いて、真空ポンプ４２が、エンクロージャ内から過酸化水素蒸気を引き出す。これにより、過酸化水素の散逸に必要な時間が短縮され、より迅速にエンクロージャを有用な活性状態へと戻す。
例示された実施態様において、蒸発器は、キャリアガス発生器から距離をおいて、エンクロージャのごく近傍に設置されている。エンクロージャ内の過酸化水素蒸気の分布を最適化するため、個々の蒸発器による過酸化水素の導入速度は調節可能となっている。
チャンバ内における部材の吸収性および温度差と、チャンバ内の流れのパターン、そしてチャンバの形などの要因が、最適導入速度に影響を与える。好ましくは制御システム５０が、チャンバ内の局所的条件に応じて、蒸発器中への過酸化水素の導入を調節する。複数のモニター５２が、エンクロージャ１６内の条件をモニターする。モニターは、温度センサー、湿気または蒸気濃度センサー、空気流または乱流センサー、圧力センサー、などを含む。制御システムは、基準信号によって示された、予め選択された理想過酸化水素蒸気濃度その他の条件と、モニターから送られるモニター条件信号とを比較するための比較器５４を有する。比較器は好ましくは、対応する基準信号、あるいは基準値からの、各モニター条件信号の偏差を決定する。好ましくは複数の条件が検知され、複数の比較器を設ける。プロセッサ５６は、各偏差信号（または異なる条件についての偏差の組み合わせ）を用いて、予めプログラミングされたルックアップテーブル５８にアドレスすることにより、各蒸発器に対応する調節値を検索する。より大きな偏差をより大きな調節値に変換し、より小さな偏差をより小さな調節値に変換するためのその他の回路も、考えられる。あるいは、モニター条件が基準点より低いか高い場合、一定の大きさの増減を用いて、非常に短い間隔で誤差計算を行ってもよい。
ルックアップテーブルから得られた調節値は、モニター条件が基準値になるように、過酸化水素の測定ポンプ１２とキャリアガス調節器１８を調節する。例えば、蒸気注入速度は、蒸気濃度が低く、低温で、高圧、といった領域に近い蒸発器においては、上げられる。蒸気生成速度は、高蒸気濃度の検知、高温度の検知、低圧などに応じて、下げられる。プロセッサーは、オプションとして、チャンバヒーター４６、エンクロージャ内の循環ファン、そして真空ポンプ４２などをも制御する。オプションとして、オペレータ入力６０は、各領域における基準信号をオペレータが調節することにより、選択領域においてより高いまたは低い濃度にすることを可能にする。
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