(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）殺菌チャンバを供給する工程と、
（ｂ）この殺菌チャンバの中へ物質を位置させる工程と、
（ｃ）前記殺菌チャンバをシールする工程と、
（ｄ）作動する前記殺菌チャンバを２０ないし３５℃に維持する工程と、
（ｅ）前記殺菌チャンバに予め設定された真空圧力の真空状態にし、この真空圧力は、少なくとも前記殺菌チャンバ内と同じ温度まで、水の沸点を下げるのに充分なレベルに調節されている工程と、
（ｆ）水の総量を前記殺菌チャンバ内の真空圧力にさらすことによってこの殺菌チャンバ内を加湿し、この水の総量は、水蒸気が前記殺菌チャンバ内を９５ないし１００％の相対湿度にするのに充分であるように選択されている工程と、
（ｇ）前記チャンバへオゾン含有ガスを供給する工程と、
（ｈ）予め選択された処理時間の間、前記殺菌チャンバのシールを維持する工程と、
（ｉ）前記殺菌チャンバ内の真空状態を解除する工程と
を具備する、物質の殺菌のための方法。
【請求項２】
前記殺菌チャンバは、２０ないし３０℃の作動温度に維持されている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記真空圧力は、０．１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒの間である請求項１もしくは２に記載の方法。
【請求項４】
前記真空圧力は、０．５ｍｂａｒと２．０ｍｂａｒの間である請求項１ないし３のいずれか１に記載の方法。
【請求項５】
前記工程（ｅ）ないし（ｇ）は、少なくとも１回繰り返される請求項１ないし４のいずれか１に記載の方法。
【請求項６】
前記工程（ｅ）ないし（ｇ）は、物質の完全な殺菌を果たすのに充分な回数繰り返される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記殺菌チャンバから排出されたすべてのガスが、大気中へのオゾンの放出を妨げるようにオゾンを分解する手段を通る工程をさらに具備する請求項１ないし６のいずれか１に記載の方法。
【請求項８】
真空の殺菌チャンバと、この殺菌チャンバを選択的にシールする手段と、前記殺菌チャンバへオゾン含有ガスを供給する手段と、前記殺菌チャンバの作動温度を２０ないし３５℃に維持する手段と、前記殺菌チャンバ内を９５ないし１００％の相対湿度のレベルに達するように、この殺菌チャンバを加湿する手段と、選択されたオゾン凝縮物で、前記殺菌チャンバにオゾン含有ガスを供給する工程と、少なくとも前記殺菌チャンバ内と同じ温度まで水の沸騰する温度を下げるように、前記殺菌チャンバ内を充分に真空にさせる手段と、前記オゾン凝縮物から分離して、前記殺菌チャンバ内の相対湿度を制御する手段と、を具備し、前記加湿する手段は、水の総量を前記チャンバ内の真空圧力にさらすことによって水蒸気を発生する殺菌装置。
【請求項９】
前記殺菌チャンバから排出された殺菌ガス中に含有しているオゾンを分解する手段をさらに具備する請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記オゾン含有ガスを供給する手段は、少なくとも１つのオゾン発生器を有する請求項８もしくは９に記載の装置。
【請求項１１】
オゾン含有ガスを供給する手段を冷却する手段をさらに具備する請求項８ないし１０のいずれか１に記載の装置。
【請求項１２】
前記真空にさせる手段は、少なくとも５５．３ｍｂａｒの真空圧力を発生させることができる真空ポンプである請求項８の装置。
【請求項１３】
前記真空ポンプは、少なくとも２２．６ｍｂａｒの真空圧力を発生させる請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記真空ポンプは、１．０ｍｂａｒより低い真空圧力を発生させる請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記オゾン含有ガスを供給する手段は、前記殺菌チャンバ内のオゾンレベルを評価する手段をさらに有する請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
前記殺菌チャンバ内の前記真空圧力を評価する手段をさらに具備する請求項８に記載の装置。
【請求項１７】
前記オゾン含有ガスを分解する手段は、触媒である請求項９に記載の装置。
【請求項１８】
前記触媒物質は、酸化マンガンである請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記真空にさせる手段は、真空ポンプであり、前記装置は、前記殺菌チャンバから排出された殺菌ガス中に含まれるオゾンを分解する手段をさらに具備し、前記オゾンを分解する手段は、前記ポンプにオゾン酸化の損傷を防止するために、真空ポンプのライン上及び上流に位置される請求項８に記載の装置。
【請求項２０】
前記加湿する手段、及び発生されるオゾンと前記殺菌チャンバ内の真空圧力との情報に反応して真空にさせる手段によって装置の作動を制御する手段をさらに具備し、それぞれ、オゾンレベルを評価する手段、及び真空圧力を評価する手段によって提供される請求項１５もしくは１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記触媒の材料は、酸化マンガンである請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記水を供給する手段及び発生されたオゾンに基づく情報に反応して前記真空状態にさせる手段を制御することによる前記装置の作動と、前記オゾンレベルを評価する手段及び真空圧力を評価する手段によって提供された前記殺菌チャンバ内の真空圧力とを制御する手段をさらに具備する請求項１８もしくは１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、殺菌の設備に関し、特に、オゾン殺菌のための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
殺菌とは、生長力のある胞子の状態であっても、成長していない胞子の状態であっても、ウィルス、バクテリア、カビ、もしくはその他の微生物などの完全な撲滅のことである。医療器具のための通常の殺菌工程の処置は、高い温度（蒸気ユニットや乾燥加熱ユニットなど）、もしくは有毒化学物質（エチレン酸化ガス、ＥｔＯなど）を含む。蒸気圧力殺菌は、タイムアナー（ｔｉｍｅ−ｈｏｎｏｕｒｅｄ）法の殺菌方法であった。これは速く、経費が効果的である。しかし、こうした耐熱滅菌器は、熱に弱い機器を壊してしまった。かくして、関節鏡や内視鏡など、かなり多くの熱に弱い機器が医療的処置において用いられているので、他の殺菌形式が用いられる必要がある。
【０００３】
エチレン酸化殺菌は、熱に弱い機器を冷却殺菌するのに用いられている。最近まで、エチレン酸化殺菌は、先行技術の冷却殺菌手段の態様であった。エチレン酸化物は、熱や湿気に弱い物品を殺菌し、非常に良く浸透する。しかし、これは、国立健康安全機構（ｎａｔｉｏｎｌ  ｈｅａｌｔｈ  ａｎｄ  ｓａｆｅｔｙ  ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）によって、発ガン性と神経異常性があると考えられてきた。さらに、高い可燃性ガスであるので、安全面の理由から、通常ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）と化合される。しかし、ＣＦＣのオゾン層へ被害を及ぼす影響によって、これらの使用は、１９９６年に、モントリオール条約議定書によって禁止されている。さらに、エチレン酸化は、分子が機器表面にへばりつくので、長い殺菌時間及び曝気時間を必要とする。全殺菌時間は、殺菌される材料によって、１４ないし３６時間である。この殺菌形式は、収容室、モニタシステム、並びに室循環器を必要とする。
【０００４】
より効果的で安全、並びにより経済的な殺菌剤が必要とされ、４番目に強いが全体的に望ましい酸化剤（殺菌の安全な使用に対して非常に不安定で有毒なフッ素誘導体である３番目に強い薬剤）以外の、オゾンＯ３の形態で探し出された。オゾンは、酸素、特に、病院品質の酸素から容易に発生されることができる。酸素は、病院の環境において、通常、壁もしくは天井の酸素供給部から、または、移動性が必要とされる場合は、移動可能なＪ形状の酸素シリンダから容易に調達できる。
【０００５】
オゾンは、紙パルプを漂白するため、飲料用水を処理するため、並びに下水や食料品を殺菌するための酸化剤として産業上広く用いられている。オゾンは、一般に２通りの方法で化学混合物に作用する。直接反応による種類と、水酸基を介する種類の両方が、オゾンの分解中に形成される（Ｅｎｃｙｃｌｏｐａｅｄｉａ  ＯＦ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,Ｖｏｌ．１７,Ｏｚｏｎｅ  ページ９５３から９６４）。水の純化のための殺菌ガス中に必要とされるオゾンの（凝縮）量は低く、一般に３６ｍｇ／ｌ（単位リッター当たりのミリグラム）より低い。しかし、著しく高い凝縮が、オゾンガスに微生物の充分な殺菌をさせるのに必要であり、この高凝縮のオゾンガスは、殺菌サイクルの全体にわたって、比較的高い湿度で化合されなければならない。オゾンの活性は、増大した相対湿度によって、急激に高まる。オゾンに対する胞子の抵抗性は、菌の株から株まで変化するが、この違いは、高い相対湿度で比較的小さくなり（Ｉｓｈｉｚａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．,１９８６．Ｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｉｌａｓ  ｓｐｏｒｅｓ  ｂｙ  ｇａｓｅｏｕｓ  ｏｚｏｎｅ,Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｂａｃｔｅｒｉａｌ，６０−６７−７２）、高い相対湿度は、オゾンにとって微生物の保護シェルへ浸透させるために必要とされる。水の存在は、しばしばオゾンと有機的な物質との反応を加速させる（Ｌａｎｇｌａｉｓ  ｅｔ  ａｌ．，（ＥＤＳ）,１９９１，Ｏｚｏｎｅ  ｉｎ  Ｗａｔｅｒ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｌｏｕｉｓ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ：Ｃｈｅｌｓｅａ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，５６９ページ）。また、充分な相対湿度は、オゾンが一般に使用される殺菌パッケージに浸透することを可能とするために必要である。かくして、殺菌への利用のために用いられるこのオゾンガスを加湿することは望ましい。
【０００６】
殺菌処理に用いられるオゾン含有ガスの加湿の様々な方法は、オゾン殺菌の分野で知られている。
【０００７】
殺菌される物品を含む密閉されたプラスチックバッグのコンテナ中に、オゾンガスと極めて細かい水霧との混合物の使用は、米国特許第３，７１９，０１７号に記載されている。この開示されている方法は、繰り返しの排出と、オゾンガスと極めて細かい水霧との混合物によるプラスチックバッグの再充填とを含む。バッグ内の空気は、使用されて、オゾンと水霧との圧縮された混合物で取り替えられる。バッグ内のかなり低い圧力に抗した状況で、圧縮された混合物から水の粒子が、水霧を形成して噴出する。しかし、このシステムは、供給用の充分に高い水蒸気の凝縮物を発生し、必要された高い相対湿度を維持することができない。
【０００８】
さらに最近の特許の再調査は、成功する殺菌のために必要とされる相対湿度は、工程を通して少なくとも８５％であることを示している。米国特許第５，０６９，８８０号は、そのように高い相対湿度を発生することができる装置を開示している。記載されているこの装置において、オゾンは、ガス中の水成分を増加させるために水槽を介して沸騰される。８５％湿度のオゾンは、多くの微生物を死滅させることができるが、北アメリカの基準において定められた「最悪のシナリオ」には合わない。さらに、記載されている装置は、８５％より高い湿度レベルを発生することができない。
【０００９】
米国食品医薬品局やヘルスカナダ（Ｈｅａｌｔｈ  Ｃａｎａｄａ）などの政府機関によって定められている北アメリカの基準は、最悪のシナリオの要求に合う殺菌器製造者を必要としている。８５％の湿度を含む殺菌ガスでは、目標とする結果を達成するのに不充分である。最低で９５％の相対湿度レベルが、課された基準を満たすのに必要とされる。
【００１０】
水は、大気圧（１０１３ｍｂａｒ）においては、１００℃で蒸発する。かくして、先行特許（Ｆａｄｄｉｓ  ｅｔ  ａｌ．，米国特許第５，２６６，２７５号、第５，３３４，３５５号、並びに第５，３３４，６２２号を参照）は、水がオゾン発生器によって供給されたオゾン含有ガスへ導入するために水を蒸発させる沸点より上まで加熱される殺菌システムを教示している。スチームは、１２０℃まで加熱される。かくして、オゾン含有ガスへの導入における蒸気は、おそらく１００℃に近い温度を有している。しかし、オゾンの分解が２０ないし３００℃の範囲の温度で級数的に増加されるので、約1２０℃の温度で水蒸気を導入することは、オゾンの分解を早める。その結果、オゾン発生器によって供給されるガス中の効果のあるオゾンの凝縮物が減らされ、これによって、それぞれの殺菌サイクルに対して、かなり多量のオゾンガスの発生と処理時間とを著しく増やす必要がある。かくして、さらに充分かつ効果的な殺菌装置は、少なくとも９５％より高い相対湿度でオゾンの殺菌が必要とされている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
物品の殺菌のための方法及び装置に、９５％より大きな相対湿度、好ましくは、湿度飽和点と、周囲温度かもしくはそれに近い温度とを有しているオゾン含有ガスを供給することを本発明の目的とする。
【００１２】
殺菌が２０ないし３０℃の温度を有する加湿されたオゾン含有ガスで実行されるオゾン殺菌のための殺菌装置を供給することを本発明の他の目的とする。
【００１３】
殺菌が殺菌サイクルの終了後すぐに殺菌物品を取り出すことを可能とするように、周囲温度と実質的に等しい温度で実行されるオゾン殺菌装置を供給することを本発明のさらに別の目的とし、このは、。
【００１４】
殺菌の時間が９５％より上の、好ましくはほぼ１００％の相対湿度を有するオゾンを含有している殺菌ガスを用いることによって著しく減らされるオゾン殺菌装置を供給することを本発明のまたさらに別の目的とする。
【００１５】
これら目的は、殺菌が真空下で行われる本発明に係る方法及び装置によって達成され、これによって、真空圧力は、殺菌チャンバ内の水の沸騰する温度が殺菌チャンバの内側の温度より低くなるように選択される。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る方法及び装置の好ましい態様において、真空圧力は、チャンバ内の温度以下の沸点を下げるように適用される。サイクルは、好ましくは０．１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒの間、より好ましくは０．５ｍｂａｒと２．０ｍｂａｒの間の真空圧力を利用することによって始まる。
【００１７】
本発明に係る物品の殺菌のための好ましい殺菌の方法は、以下の
殺菌チャンバを供給する工程と、
前記殺菌チャンバの中へ物品を位置させる工程と、
前記殺菌チャンバをシールする工程と、
前記殺菌チャンバへ予め設定された真空圧力の真空状態にさせる工程と、
前記殺菌チャンバを加湿させるためにこの殺菌チャンバへ水蒸気を供給させる工程と、
前記殺菌チャンバへオゾン含有ガスを供給する工程と、
前記殺菌チャンバを、予め選択された処理時間の間、前記シールを維持する工程と、
前記殺菌チャンバ内の真空状態を解除する工程と
を有し、前記真空圧力は、殺菌チャンバ内の温度より下に、殺菌チャンバ内の水の沸騰する温度を低くするように用いられる。
【００１８】
１以上の循環サイクルは、殺菌チャンバから残留オゾン及び湿気を取り除くための好ましい方法が付け加えられることができる。
【００１９】
したがって、本発明に係る殺菌装置は、
殺菌チャンバと、
オゾン含有ガスを前記殺菌チャンバへ供給する手段と、
水蒸気を前記殺菌チャンバへ供給する手段と、
殺菌チャンバ内の温度より下に、この殺菌チャンバ内の水の沸騰する温度を低くするように前記殺菌チャンバ内に充分な真空状態にさせる手段とを有する。
【００２０】
本発明は、一実施例及び図面の参照によって以下にさらに詳細に記述される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に概略的に示されているように、本発明に係るオゾン殺菌器は、比較的単純な方法で作動される。医療品質の酸素は、オゾン発生ユニット２０内で、電界にさらされる。そして、オゾンは、医療用器具を殺菌する湿らされた殺菌チャンバ１０へ導入される。次に、オゾンは、オゾン転化ユニット５０を用いて酸素へ再転化される。殺菌サイクルの終わりに残った残留物だけが、酸素及び清浄な水蒸気になる。
【００２２】
オゾンによる単純サイクルの殺菌は、ＥＴＯによる殺菌より効果的であり、より短い殺菌サイクルが提供され、また、使用者の習性にほとんど変化を必要としない。さらに、本発明に係るオゾン基礎工程は、使用に対し、無菌ポーチや堅いコンテナなどの現行のパッケージと互換性がある。
【００２３】
本発明に係る殺菌工程は、単純で、解釈や操作の誤りによって生じる人間的な過失を実質的に回避する。
【００２４】
本発明のオゾン殺菌の方法は、次の殺菌サイクルにすぐに用いられ得るように、殺菌器具の冷却もしくは曝気を実質的に必要としない。これは、病院に高価な医療装置の在庫総額を維持するコストを低減させることができる。本発明に係るオゾン殺菌の方法は、さらにいくつかの効果を提供する。有毒な廃棄物を出さず、危険なガスシリンダの操作を必要とせず、また、環境もしくは使用者の健康に脅威を与えることも無い。ステンレススチール製の器具及び熱に弱い器具は、同時に扱われることができ、ある使用者にとって、２つに分離した殺菌器の必要性を不要にする。
【００２５】
図１に実質的に示されているように、本発明に係る好ましい殺菌装置は、真空状態を果たすようにシールされ得る殺菌チャンバ１０を有する。これは、アクセスドア１２によって達成され、チャンバへのアクセスに対して選択的に開かれ得、閉成位置でこのチャンバを密封する。この装置は、オゾン含有ガスを殺菌チャンバへ供給するためのオゾン発生ユニット２０と、水蒸気を殺菌チャンバへ供給するための加湿器３０と、真空ポンプ４０（登録商標Ｔｒｉｖａｃ，ｍｏｄｅｌ  Ｄ２５ＢＣＳ  ＰＦＰＥ,ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ  Ｌｅｙｂｏｌｄ）をさらに有する。前記真空ポンプ４０は、殺菌ガスの浸透が増加するように、殺菌チャンバ１０を充分な真空状態にするために用いられ、殺菌チャンバ内の温度より下の温度で水蒸気を発生させることができる。この真空ポンプ４０は、好ましい実施の形態において,チャンバ内の温度より下で、このチャンバ内の水の沸点を下げるように、殺菌チャンバ内の充分な真空状態を提供することができる。好ましい装置において、この真空ポンプは、０．１ｍｂａｒの真空状態を提供することができる。オゾン発生ユニット２０で提供されたオゾンは、オゾン含有ガスが、殺菌チャンバ１０を通過した後と、オゾン発生ユニット２０からバルブ２９ｂを通って（任意に）直接通過した後との両方で導入されるように、オゾン転化ユニット５０内で破壊される。このオゾン転化ユニット５０は、オゾンを転化する触媒５２（ＤＥＳＴ２５，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ  ＴＳＯ３）と、バイパスバルブ５４とを（任意に）有する。このゾーン転化ユニット５０は、オゾンガスを周囲へ漏れるのを防ぐように、真空ポンプ４０の上流もしくは下流で、連続して接続されている。好ましい触媒５２で物質を分解するオゾンは、カルライト（ｃａｒｕｌｉｔｅ）である。経済的及び実用上の理由として、殺菌チャンバ１０から廃棄された殺菌ガス中のオゾンの分解に対して触媒を用いることが望ましい。この触媒は、接触してオゾンを破壊し、提供されたある熱量によって酸素へ再変形される。この形式の触媒と、これらの製造は、オゾン発生器の技術分野の通常の知識を有する者には良く知られており、ここに詳細に記載する必要は無い。さらに、殺菌ガス内に含まれるオゾンを破壊する別の方法は、当技術分野の通常の知識を有するものにすでに明らかである。例えば、このガスは、オゾンの分解が促進される温度、例えば３００℃まで、予め選択された時間加熱されることができる。
【００２６】
前記加湿器３０は、周囲に対してシールされ、また管を通して殺菌チャンバ１０と蒸気取り入れバルブ３４とに接続された加湿チャンバ３２（ＨＵＭ  ０．５，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ  ＴＳＯ３）を有する。この加湿チャンバ３２は、充分高い水位を常に確実にするように、レベル制御部（図に示されていない）が備えられている。水は、飲料用もしくは純粋な水の供給接続部から、直接加湿チャンバ３２へ供給される。水は、フィルタ３３、圧力調節器３５、並びに入口バルブ３６を介して加湿チャンバ３２へ供給される。加湿チャンバ３２内で発生された水蒸気は、蒸気取り入れバルブ３４を介して殺菌チャンバへ導入される。
【００２７】
オゾン発生ユニット２０は、コロナ放電形式の１対のオゾン発生器２２（ＯＺ，ｍｏｄｅｌ  １４ａ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ  ＴＳＯ３）を有し、オゾン分解量を減らすように冷却され、これは当技術分野の通常の知識を有するものによく知られている。オゾン分解工程において、かなりの致死量に達するので、殺菌チャンバ内に供給されたオゾンは、リッター当たり４８ないし９６ミリグラム、好ましくはリッター当たり６０ないし７２ミリグラムの凝縮物を得ることが必要である。これら凝縮物において、オゾンの発生は、熱の形態における比較的高いエネルギーロスに関係される。一般に、供給される電気エネルギーの約９５％は、熱に変形され、ほんの５％だけが、オゾンの発生のために使用される。熱は、オゾンの酸素への逆変形を促進するので、オゾン発生器を冷却することによってできるだけ早く取り外されなければならない。本装置のオゾン発生器は、図５に示されている、冷却水の再循環による間接冷却システムと、冷却水のための冷蔵ユニットによる直接冷却システム（図示されていない）との両方によって、３ないし６℃の比較的低い温度に保たれている。この冷却システムは、好ましくは３ないし６℃の温度に保たれている。好ましい実施の形態において、この冷却システムは、ユニット２０によって発生されたオゾン含有ガスが２０ないし３５度あたりの周囲温度であるように、４℃に保たれている。かくして、加湿及び殺菌のための殺菌チャンバへ導入されるオゾン含有ガスは、２０ないし３５℃の周囲温度に保たれている。これは、オゾンの分解が最小限に保たれることと、殺菌工程がより効果的であることを意味する。これは、温度と圧力が殺菌サイクルを通して低く維持されているので、従来の技術の装置より多大な効果を提供する。
【００２８】
オゾン発生ユニットは、好ましくは医療品質の酸素が供給される。本装置は、病院において、仕切られた共通の酸素排気口もしくは酸素シリンダ、または必要な質と流量を供給し得る他のソースへ接続されることができる。発生器２２への酸素の供給は、フィルタ２３、圧力調節器２４、フローメーター２５、並びに酸素遮断バルブ２６を通して行われる。この発生器は、安全圧力スイッチ２７によって酸素の過剰な圧力に対して保護されている．発生器２２によって発生されたオゾンと酸素の混合物は、調節バルブ２８と、混合物供給用のソレノイドバルブ２９ａとによって殺菌チャンバ１０へ向けられる。また、この混合物は、バイパスのソレノイドバルブ２９ｂを（任意に）介してオゾン変形ユニット５２へ直接供給される。１２５リッターの容積の殺菌チャンバを有する好ましい実施の形態において、圧力調節器２４は、好ましくは、毎分約６リッターの流量で酸素排気口を制御する。しかし、他の流量は、オゾン発生器２２のモデル及び構造と殺菌チャンバのサイズとに応じて用いられ得ることが、通常の知識を有する者にとってすでに明らかである。
【００２９】
本発明に係る装置は、好ましくは、新鮮な水を全く用いない、閉回路の冷却システム（図５に見られる）を有する。発生器２２の内側を流れる冷却液は、Ｒ１３４ａを用いて冷却され、使いやすい冷蔵式のオゾン層であるグリコール水混合物である。図５の概略的なダイアグラムに示されているように、発生器２２の冷却システム６０は、凝縮ユニット６１（Ｃｏｐｅｌａｗｅｌｄ  ＦＴＡＨ‐ＡＯ７４，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ：Ｃｏｐｅｌａｎｄ）と、乾燥部６２（ＵＫ‐Ｏ５３Ｓ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ：Ａｌｃｏ）と、観察用窓部６３（任意）（ＡＬＭ‐１ＴＴ３，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ：Ａｌｃｏ）と、延長装置６４（Ｄａｎｆｏｓｓ  ＴＥＮ２，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ：Ｄａｎｆｏｓｓ  ＴＥＮ２，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ：Ｄａｎｆｏｓｓ）と、蒸発器６５（Ｐａｃｋｌｅｓｓ  ＣＯＡＸ‐２１５１‐Ｈ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ：Ｐａｃｋｌｅｓｓ）と、当技術分野の通常の知識を有する者に良く知られた循環ポンプと、延長貯蔵器６７（Ａｍｔｒｏｌ  ＳＴ‐５，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ：Ａｍｔｒｏｌ）とを有する。この冷却ユニット６０は、熱伝達回路６０ａと冷却回路６０ｂとに分割されている。熱伝達回路６０ａは、オゾン発生器２２と、高電圧回路クーラー６９と、蒸発器６５の冷却液側と、循環ポンプ６６と、延長貯蔵器６７（任意）とを有している。冷却回路６０ｂは、凝縮部６１と、乾燥部６２と、観察用窓部６３と、延長装置６４と、蒸発器６５の冷却側とを有する。冷却回路内の冷却循環は、Ｒ１３４ａであり、熱伝達回路６０ａ内の冷却流は、グリコール／水の混合物である。
【００３０】
熱伝達回路６０ａは、省略されることができ、発生器２２は、冷却回路６０ｂ内に設けられている。しかし、発生器２２の駆動によって発生されたエネルギーの最大荷重は、発生された酸素／オゾンガス混合物の温度の激しい揺れが無く、より信頼できるものとして操作されることができるように、追加の冷却が大きなヒートシンクとして作用するので、熱伝達回路に満たされたグリコール／水の中間性物質の使用は好まれる。
【００３１】
殺菌チャンバ１０内の真空状態は、真空ポンプ４０によって、また、フィルタ４２と、オゾン変形ユニット５２と、殺菌チャンバ排水バルブ４４とを介して発生される。
【００３２】
バルブ１８，２６，２９ａ，２９ｂ，３４，並びに３６は、すべて同じである（ｍｏｄｅｌ：０２１１‐Ａ‐０６，０‐ＦＦ‐ＶＡ‐ＮＭ８２‐１２０／６０‐０８，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ：Ｂｕｒｋｅｒｔ）。バルブ４４及び５４は、真空バルブである（ｍｏｄｅｌ：ＤＮ  ２５  ＫＦ  ２８７  ６６、ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ：Ｌｅｙｂｏｌｄ）。
【００３３】
本発明の工程及び装置に用いられる好ましいオゾン発生器は、図２に概略的に示されており、当技術分野の通常の知識を有する者によく知られたコロナ放電形式の発生器である。この発生器は、第１の電極７２と、それぞれ対応する複数の反応管７６の１つの中心に位置された複数の第２の電極７４とを有する。これらの電極は、高電圧電極である。どちらかの電極は、接地電極であって良い。複数の反応管７６は、それぞれ管の冷却のための冷却液体管７８によって囲まれている。酸素は、酸素排気口８０で発生器へ導入され、オゾンは、オゾン排気口８２で発生器に排気される。反応管は、好ましくは、例えばガラスなどの絶縁材料で構成されている。発生器は、酸素導入口８０，オゾン排気口８２だけでなく冷却液導入口８４及び冷却液排水口８６が供給される外側の圧力容器もしくはハウジング７１をさらに有する。
【００３４】
（動作）
本発明に係る好ましい殺菌の方法は、図３のフローチャートによって示されているように、以下の一般的な工程を有する。殺菌される医療器具は、殺菌包装されたコンテナ、もしくは医療環境で一般的に用いられるポーチにシールされて、次に殺菌チャンバへ位置される。殺菌チャンバのドアは、閉じられてロックされており、前もって調節された段階が、殺菌チャンバを真空状態にさせることによって始められる。水蒸気は、チャンバの内容物に加湿するように、殺菌チャンバへ導入される。オゾンと酸素の混合物は、このチャンバへ供給され、このチャンバは、予め選択された処理の間、シールされたまま維持されている。そして、真空状態にさせる工程及びオゾン供給工程は、少なくとも１回繰り返される。殺菌チャンバ内のすべての残留オゾンを取り除くため、殺菌サイクルが完了したときに、換気段階が始まる。換気段階のあと、ドアは、ロックが解除され、殺菌された材料がチャンバから取り出されることができる。
【００３５】
殺菌サイクルが始まる前、加湿チャンバ３２は、適切な水位の水によって満たされ、殺菌サイクル全体に対して必要性を満たすのに充分である。これは、定期的に水導入バルブ３６を開くことによって行われる。バルブ３６は、殺菌サイクルの全残留物に対して閉じられている。殺菌サイクルの第１の段階において、空気取り入れバルブ１８、酸素遮断バルブ２６、混合物供給バルブ２９ａ、並びに混合物バイパスバルブ２９ｂは、閉じられており、蒸気取り入れバルブ３４、チャンバ排水バルブ４４、並びにバイパスバルブ５４は、開かれている。殺菌チャンバ１０は、約０．１ｍｂａｒの真空圧力で空にされる。殺菌チャンバ内の絶対圧力が６０ｍｂａｒ以下にあるとき、水蒸気取り入れバルブ３４は、閉じられている。約１．０ｍｂａｒの圧力に達したら、チャンバ排水バルブ４４は閉じられ、蒸気取り入れバルブ３４は、殺菌チャンバ内の真空圧力に対して加湿チャンバ３２内の圧力が低くなるように開かれる。これは、加湿チャンバ内の水を蒸気化して殺菌チャンバ１０へ導入するように力が働く。加湿期の終わる少し前に（たいてい約２ないし６分）、オゾン発生器は駆動される。オゾン発生器に排気される酸素／オゾン混合物の流れは、真空に耐えることができ、かつ毎分４リッターと１２リッターの間の流量に調節できる調節バルブ２８によって、いつでも制御される。随意の特徴として、発生器は、加湿時期が始まるのと同時に始めることができる。そして、これは、遮断バルブ２６及び混合物バイパスバルブ２９ｂによって達成される。遮断バルブ２６は、酸素を発生器へ導入させるように開かれる。そして、発生器によって発生されたオゾン‐酸素混合物は、混合物バイパスバルブ２９ｂを通って、オゾン変形ユニット５０へ直接案内される。約３０分の加湿期の圧、酸素‐オゾン混合物は、混合物供給バルブ２９ａを開き、かつ混合物バイパスバルブ２９ｂを閉じることによって殺菌チャンバへ案内される。酸素‐オゾン混合物は、チャンバ内でリッター当たり７２ミリグラムのオゾン凝縮量に達するまで、チャンバ１０へ導入される。この工程に必要とされる時間は、流量と混合物内のオゾンガスの凝縮量（好ましくは、重量で１０％ないし１２％）とに応じる。時間におけるこの点で、混合物の供給バルブ２９ａは、殺菌チャンバからシールされて真空下のチャンバ内で加湿されたオゾン／酸素ガスの混合物を維持するために、閉じられている。
【００３６】
殺菌チャンバは、殺菌ガス（酸素とオゾンガスとの混合物）によって満たされると、１２５リッター（４立方フィート）の容積の殺菌チャンバに対して、発生器２２は停止され、酸素遮断バルブ２６は閉じられ、また、オゾンは約２０分間殺菌された物品と接触して維持される。この殺菌期の長さは、殺菌チャンバの容積によって変化する。この段階で、殺菌チャンバは、まだ約６７０ｍｂａｒの部分的な真空の影響下にある。任意の第２段階において、圧力レベルは、充填用ガスとして酸素を用いることで、約９００ｍｂａｒまで上がる。この圧力レベルは、約２０分間維持される。殺菌期の後、好ましくは、再び約１．０ｍｂａｒの圧力の真空状態にされる。真空状態が０．１ｍｂａｒに達したら、加湿段階が再開され、酸素／オゾン殺菌ガス混合物の一新された注入口によって続けられ、殺菌期によって引きつづけられる。約１．０ｍｂａｒの真空状態にされること、殺菌ガスが注入されること、加湿されること、並びに殺菌期のサイクルは、繰り返されることができ、器具の殺菌を完全に行うように、複数の繰り返しサイクル（ミニサイクル）が、選択されることができる。１２５リッター（４立方フィート）を有する本発明に係る装置及び方法の実験の設定に用いられる複数の繰り返しサイクルは、２回繰り返すサイクルであった。この設定は、ＦＤＡ（ＳＡＬ  １０−６）の安全保証レベル基準に一致する。
【００３７】
完全な殺菌の後、すべての残留オゾン及び殺菌チャンバ内の湿り気を取り除くために、換気段階が作動される。最後の殺菌期の後、換気段階が始まる。チャンバ排水バルブ４４は開かれ、真空状態が約１３ｍｂａｒへ下げられる。圧力が、加湿器内の残留オゾンを排気するように、６０ｍｂａｒに達したとき、蒸気取り入れバルブ３４は閉じられる。１３ｍｂａｒの真空圧力が満たされると、排水バルブ４４は閉じられ、殺菌チャンバ１０へ空気を導入するように、空気取り入れバルブ１８は開かれる。大気圧が達成されると、空気取り入れバルブ１８は閉じられ、排水バルブ４４は開かれ、また、１３ｍｂａｒの圧力に達するまで、真空状態にされる。最後のサイクルの後、大気圧に達すると、殺菌チャンバのドアメカニズムは、殺菌チャンバ内の内容物へのアクセスを可能とするように駆動される。この換気段階は２つの機能を有する。１つ目は、アクセスドアを開く前に殺菌チャンバ内のすべてのオゾン残留物を取り除くこと、２つ目は、真空圧力が適用されるとき、蒸気化によって殺菌された材料を乾燥させることである。
【００３８】
殺菌チャンバ１０から排気されたオゾン含有ガスは、殺菌ガス中のオゾンの完全な分解を確実にするように、大気中へガスを廃棄するより前にオゾン変形ユニット５０の触媒を分解するオゾンが運ばれる。オゾン変形ユニット５０は、殺菌サイクルの２つの部分、発生器２２の駆動（任意のバルブ２６及び２９ｂ）及び殺菌チャンバ１０からの排気の間だけ用いられる。発生器２２の始動段階の際、混合バイパスバルブ２９ｂは開かれ、オゾンは触媒５２を介して案内される。発生器２２の設定段階が完了すると、バイパスバルブ２９ｂが閉じられる。殺菌チャンバ１０からの排気の間、排水バルブ４４は、閉じられる。オゾンの循環は、真空ポンプ４０によって確実にされ、すべての繰り返しのサイクルを含める殺菌サイクル全体を通して作動される。触媒を分解するオゾンが真空ポンプの上流に位置される場合、これは、カルライト（ｃａｒｕｌｉｔｅ）が、触媒の材料の汚濁を避けるためにできるだけ乾燥した状態の保たれることも確実にする。殺菌工程全体で真空ポンプ４０が作動しているので、カルライト（ｃａｒｕｌｉｔｅ）は、たとえオゾンの分解に用いられていない場合であっても、常に真空に保たれている。これは、触媒に含まれるすべての水の蒸気化に働き、殺菌チャンバからの排気の間、カルライト（ｃａｒｕｌｉｔｅ）によって吸収されている。真空ポンプが下流に位置される場合、触媒は、カルライト（ｃａｒｕｌｉｔｅ）を充分に乾いた状態に維持するように、加熱されなければならない。
（制御システム）
殺菌装置は、好ましくは、プログラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）１００によって制御される。この制御システムは、２４ボルトの電力供給部１０１と、マイクロプロセッサ１０２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３と、削除できるプログラム可能なメモリ（ＥＰＲＯＭ）１０４と、通信インタフェース１０５（Ｓｅｒｉｅｓ  ＲＳ−２３２）と、入出力用周辺機器１０６とを有する。
【００３９】
入出力用周辺装置１０６は、コントロールプロトコルに規定された特定の結果応じて他の装置及び殺菌装置のセンサ１４０との間で、情報を送受信する。
【００４０】
加湿システム１１０は、コントロールプロトコルに応じて、ＰＬＣ１００から機能的な命令を受信する。このＰＬＣ１００は、水供給バルブ３６を制御する。水位指示部（図示されていない）は、望ましい水位に達すると、前記ＰＬＣ１００が水供給バルブ３６を閉じることを可能とする。ＰＬＣの内部の時計１０２ａは、殺菌チャンバ内の加湿時間を決定し、時間は、９５％以上の相対湿度が得られるように制御される。ＰＬＣ１００は、加湿システム１１０の信頼性の高い機能を確実にするように、温度制御部を制御する。
【００４１】
オゾンセンサ１１１は、発生器２２によって発生されたオゾンの所定量に対してＰＬＣ１００へ２つのアナログ信号を送る。好ましい実施の形態において、オゾンセンサは、流れ調節器、カルライト（ｃａｒｕｌｉｔｅ）チャンバ、並びに２つの温度センサ１１８から構成される。しかし、検波された相対的なオゾン凝縮物にアナログ信号を供給する他のオゾンセンサが用いられ得ることは、当技術分野の通常の知識を有する者にとってすでに明らかである。
【００４２】
真空制御システム１１２は、真空ポンプ４０及び圧力センサ１１７を有する。この真空ポンプの稼動及び停止は、コントロールプロトコルに応じて制御される。
【００４３】
殺菌チャンバドア操作システム１１３は、コントロールプロトコルの部分に応じて、ドアのある検波を可能とするスクリュ形式及び２つの誘導センサの電気駆動部１１３ａ，１１３ｂを有する。また、このドア開成システムは、使用者の安全性を保証するように、警報状況下で、管理プロトコル１１９を用いられる。
【００４４】
オゾン発生システム１１４は、全波整流器１２０と、２つのオゾン発生器２２を備えた発振回路（ＲＬＣ）１３０とを有する。このＲＬＣ回路１３０は、高圧力変圧器１３３，１２０  ｖ‐０‐１２０ｖ／４５００ｖの非理想特性を用いる共振回路として設けられている。ＰＬＣ１００は、オゾン製造部を制御し、オゾンセンサ１１０を介して、殺菌に対して望ましい凝縮物が殺菌サイクルを通して達成され、また、維持されることを保証する。
【００４５】
酸素供給システム１１５は、酸素遮断バルブ２６及びガスセンサ２１だけでなく、３５０ｍｂａｒ（ゲージ）が最大値のガス圧力調節器２４を有する。これらセンサと調節器は、使用者の保護を保証するように、警報状況プロトコルの一体的部分である。
【００４６】
冷却システム６０は、殺菌サイクルとは別に、凝縮器とグリコール循環ポンプとの稼動及び停止プロトコルによって制御される。
【００４７】
前記制御システムは、ユーザインタフェース１５０によって設けられている。好ましい実施の形態において、このインタフェースは、接触感知式の液晶画面（ＬＣＤ）スクリーン１５１と、性能記録のためのプリンタ１５２と、使用者が装置の使用に必要な情報を送受信することが可能な通信ポート１５３（Ｓｅｒｉｅｓ  ＲＳ−２３２）とを有する。接触感知パッドもしくはキーボードなどが用いられるユーザインタフェースの他の形式、及び通信インタフェースの他の形式が、当技術分野の通常の知識を有する者にすでに明らかである。
【００４８】
本発明に係るシステムは、殺菌サイクルを通して、９５％以上の相対的な湿度を維持することが可能である。
【００４９】
加湿段階の間に水を蒸気化するのに必要なエネルギーは、多くのソースから取り入れられる。加湿ユニット及び殺菌チャンバの構造からと、殺菌される材料から取り入れられる。これは、チャンバと、その中味のさらなる冷却に寄与する。基本的には、水は、２３．３ｍｂａｒの絶対圧力に対して、２０℃で沸騰し、また５６．３ｍｂａｒの絶対圧力に対して、３５℃で沸騰する。殺菌チャンバ内の真空状態は、好ましくは、水の沸点が殺菌チャンバ内の温度以下に下げられた圧力に調節される。この沸騰する温度は、周囲の構造及びガスから得られるエネルギーによって、加湿チャンバ内の水が、蒸気化する前に凍りつくほど低くて良い。また、加湿器は、蒸気化の工程によって、凝縮物がこの加湿器の外部表面に凍りつくポイントまで冷却され得る。これは、別の好ましい実施の形態において、加湿器の外部表面を加熱することによって、加湿ユニットの外側と、加湿チャンバの内側の水を室温にされ続けるのを回避されることができる。これは、当技術分野の通常の知識を有する者にすでに明らかな加熱装置（図示されていない）によって達成される。
【００５０】
加湿ユニット内で発生された水蒸気は、殺菌チャンバ内の相対湿度を上昇させる。加湿段階は、パッケージポーチ及びコンテナ内に含まれている医療器具周辺のガスの相対的な湿度が、最小で９５％、好ましくは１００％になるまで続けられる。約１２５リッターの容積である殺菌チャンバに対し、水蒸気の導入は、殺菌チャンバ内の圧力を約５３ｍｂａｒまで上昇させる。
【００５１】
酸素／オゾンを含有した殺菌ガスは、加湿された殺菌チャンバへ周囲温度で導入される。オゾン含有ガスは、先行技術においては加熱されない。本発明に係る１２５リッターのチャンバを有する殺菌器の最適な作動は、好ましくは、殺菌チャンバの充填の各々に対して、少なくとも全体で９０００ｍｇのオゾンが得られるように、オゾンの約７２ｍｇ／ｌを含む毎分６リッターのオゾン量を発生することが可能なシステムが用いられる。
【００５２】
別の好ましい工程において、殺菌チャンバの加湿は、１対の噴霧器によって実行される。水は、飲料用水供給部もしくは純水供給部に接続された水用のタンクから噴霧器のそれぞれへ供給される。オゾンは、オゾン蓄積タンクから噴霧器へ供給される。これら噴霧器は、オゾンの耐酸化材料で構成され、殺菌チャンバ内へ直接挿入される。殺菌チャンバ内で真空状態が達成されたとき、噴霧器は、水及びオゾンを噴霧する。オゾンは、噴霧器の内側で湿らされる。オゾン／噴霧された水の混合物は、殺菌チャンバへ浸透する。水の殺菌チャンバ内への真空下での導入は、水の蒸気化の即効性を有する。殺菌チャンバに作動する温度は、２０ないし３５℃、すなわち、２３．３ないし５６．３の圧力で水が蒸気化する温度である。かくして、水は、真空状態がポンプによって形成されることによって蒸気になる。発生されるオゾン／水蒸気混合物は、殺菌される材用に浸透する。
【００５３】
特別に記載した実施の形態において、変更及び修正は、請求の範囲によって限定されて意図されている本発明の技術的思想から逸脱することなく、実行されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係る装置を概略的な図を示す。
【図２】  図２は、本発明に係る装置に用いられる好ましいオゾン発生器の断面図である。
【図３】  図３は、本発明に係る好ましい方法のフローダイアグラムである。
【図４】  図４は、図1の装置に好ましく用いられる電子制御システムのフローダイアグラムである。
【図５】  図５は、本発明に係る装置の冷却器を概略的な図を示す。
【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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