(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバが過酸化水素からなるチャンバガスを包含する場合に、前記チャンバガスのうち排気ガスの部分を前記チャンバから出口までの流路に沿って排出する工程と、
潤滑油捕捉フィルタにより、排気ガスに含まれる潤滑油を捕捉する工程と、
過酸化水素用の、パラジウム、白金、ルビジウム、およびそれらの化合物および合金から成る群から選択される触媒で被覆され、前記流路内に配置された部材の床じゅうに前記ガスを通過させる工程と、
前記排気ガス中の過酸化水素を前記触媒と触媒作用で反応させて、前記過酸化水素を水と酸素に転化する工程とを備えた方法において、
前記出口に到達する前記排気ガスは、前記チャンバガスと比較して過酸化水素の量が実質的に減少している、チャンバからの排出ガスを浄化する方法。
【請求項２】
前記排気ガスを前記チャンバから排出する工程は、前記排気ガスを前記流路内の真空ポンプで前記チャンバから排出する工程から成る請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記床は、前記真空ポンプと出口との間に配置される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記床は前記チャンバと前記真空ポンプの間に配置される請求項２に記載の方法。
【請求項５】
流路内に配置された前記部材は球状である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
流路内に配置された前記部材は貫通孔を有し、前記排気ガスは前記貫通孔を流れて乱流を誘導し、増大させて触媒反応を促進させる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
流路内に配置された前記部材は管状である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ケースの出口まで延在するとともにこのケースを貫通するガス流路を有するケースと、
前記チャンバへの接続用の前記ケースに関する接続部であって、これにより前記チャンバからの排出ガスが前記ガス流路を通して流れることと、
排出ガスに含まれる潤滑油を捕捉する潤滑油捕捉フィルタであって、これにより排出ガスに含まれる潤滑油を捕捉することと、
過酸化水素用の、パラジウム、白金、ルビジウム、およびそれらの化合物および合金から成る群から選択される触媒で被覆され、前記流路内に配置された部材の床であって、これにより潤滑油捕捉フィルタにより潤滑油が捕捉された排出ガス中の過酸化水素が触媒と触媒作用で反応して前記過酸化水素を水と酸素に転化することとを備えた、過酸化水素からなるチャンバガスを含有するチャンバからの排出ガスを浄化する変換装置。
【請求項９】
前記排出ガスを前記チャンバから排出し、前記ガス流路内に設けられた真空ポンプを備えた請求項８に記載の変換装置。
【請求項１０】
前記床は、前記真空ポンプと出口との間に配置される請求項９に記載の変換装置。
【請求項１１】
前記床は前記チャンバと前記真空ポンプの間に配置される請求項９に記載の変換装置。
【請求項１２】
流路内に配置された前記部材は球状である請求項８に記載の変換装置。
【請求項１３】
流路内に配置された前記部材は貫通孔を有し、前記排出ガスは前記貫通孔を流れて乱流を誘導し、増大させて触媒反応を促進させる請求項８に記載の変換装置。
【請求項１４】
流路内に配置された前記部材は管状である請求項８に記載の変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過酸化水素蒸気を包含した滅菌チャンバからの排出ガス中の過酸化水素百分率を低下させるための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
医療器具および装置を滅菌するための非常に一般的な方法は、その器具および装置を気相過酸化水素に接触させる工程を有する。そのような滅菌を行なうために、カリフォルニア州のアーバイン（Ｉｒｖｉｎｅ）のジョンソン＆ジョンソンメディカル社の新滅菌製品部から入手可能なＳＴＥＲＲＡＤ（登録商標）などの滅菌装置のような幾つかの装置が市販されている。一般的にそのような滅菌装置は被滅菌器具を中に配置したチャンバを備えている。そのチャンバ内の空気を排出し、蒸気相の過酸化水素をチャンバ内に入れる。上記ＳＴＥＲＲＡＤ（登録商標）などの装置は、過酸化水素滅菌ガスにさらにプラズマを誘導する場合もある。これによって滅菌性が向上し、過酸化水素プラズマがそのガス状態に戻ると、過酸化水素分子が再結合して単なる酸素と水蒸気を生成するように、その過酸化水素分子を分離させるという追加利点もあり、それによってその過酸化水素を滅菌チャンバから周囲環境に排出する前に過酸化水素を非活性化する必要性が低減される。
【０００３】
プラズマを使わず、過酸化水素蒸気だけにより滅菌を行なう装置もある。そのような装置では滅菌装置を収容する部屋の外部への通気孔に、典型的には屋根の煙突に対して、その排気ガスを排出することが普通行なわれている。過酸化水素を化学的に変える試みは、殆どあるいは全くなされておらず、過酸化水素が活性形態で通気孔から出る。液体過酸化水素を僅かでも集めるために排水溝（ｄｒａｉｎ）が設けられる。通気孔は滅菌装置が固定した場所に留置されることを必要とするため、そのような排出装置は滅菌装置の移動を抑え、そのため実験室などの間での移動を不可能にしている。
【０００４】
過酸化水素の殆ど、あるいは全てがプラズマ誘導によって分解されるにしても、過酸化水素を非活性化させる手段をいくつか取付けることが望ましい。例えば、過酸化水素が導入されるとチャンバ内の圧力が上がるが、そこでその圧力を下げるためにチャンバをさらに排気することが望ましい場合がよくある。従って、排気されるガスには、ある濃度の過酸化水素が含有される。現在入手可能な上記ＳＴＥＲＲＡＤ（登録商標）滅菌装置は、チャンバから排出されるガスがその中を通過する銅ウール（copper wool)から成るフィルターを使用している。かなり銅は効率の悪い触媒ではあるが、過酸化水素用の周知の触媒である。過酸化水素と銅ウールとの間の接触によりチャンバから排出される過酸化水素の少なくとも一部が分解して水と酸素になる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
出願人は、そのような滅菌チャンバからの過酸化水素の放出を減少させる改良方法および装置を開発した。
【０００６】
本発明によれば、過酸化水素からなるチャンバガスを含有したチャンバからの排出ガスを浄化する方法が提供される。チャンバから排出されるガスは、チャンバから出口までの流路を通る。過酸化水素の触媒で被覆された部材の床（ｂｅｄ）をその流路内に配置し、排ガスがその部材のじゅうを通過し、そのガスと触媒作用により反応させて過酸化水素を水と酸素に転化する。従って、出口に到達した排気ガスは、チャンバガスと比較して実質的に過酸化水素量が減少したものとなっている。この触媒はパラジウム、白金、ルビジウム、およびそれらの化合物および合金から成る群から選択されることが好ましい。
【０００７】
真空ポンプは、チャンバからの排気ガスに使用されることが好ましい。当該床をその真空ポンプと出口との間に配置してもよい。そうする場合は、その部材はアルミナから構成されることが好ましく、部材に施される触媒の被覆は、排気ガス中に混入した潤滑油がアルミナ部材に吸収できるように、十分に不連続であることがより好ましく、それによって、触媒に付着して触媒の有効面積を減少させてしまうのに役立つこのような混入潤滑油の量が減少する。これらの部材は、卵形あるいは他の滑らかな形状が望ましいが、実質的に球状であることが好ましい。これらの部材を真空ポンプの下流に配置した場合、激しい乱流により、ポンプからの混入潤滑油の分配が増大され、触媒の効力低下を早めるおそれがある。床の上流および床に隣接した流路内に配置された多量の金属ウールは、排気ガス中に混入した油をこのウール内に捕捉し、排気ガスを拡散し床を通した排気ガスの分散性を向上させる。さらに、金属ウールに隣接した床の一部には、アルミナあるいは他の油吸収部材が貴金属被覆無しで設けられ、混入油が触媒に達する前にその混入油を吸収することができる。
【０００８】
この床は、チャンバと真空ポンプの間に配置することもできる。排気ガスが孔を介して流れて乱流を誘導し増大しこれにより触媒反応を促進させるように、これら部材に複数の貫通孔（ｂｏｒｅｓ）を設けることができる。そのような部材は管状であることが好ましい。これらの部材は表面に触媒を有するポリエチレンのようなポリマから構成することができる。
【０００９】
本発明によればチャンバからの排気ガスを浄化する変換装置（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）は、これを貫通するガス流路を有するケース（ｃａｓｉｎｇ）を具備し、その流路はそのケースの出口まで延在する。チャンバからの排出ガスがその流路を流れるように、このケースのコネクタがチャンバに接続する。過酸化水素用の触媒で被覆された部材の床が流路内に配置され、チャンバからの排出ガス中の過酸化水素が触媒と触媒作用により反応して過酸化水素を水と酸素に転化する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、滅菌チャンバ１２から出口１６までの流路１４を有する滅菌チャンバ１２を備えた滅菌装置１０の略線図（ｄｉａｇｒａｍ）で示す。出口１６は通常、滅菌装置１０を包含した部屋内部の雰囲気に排気する。従って、出口１６から排出されるガス中の過酸化水素を減少もしくは、除去することが望ましい。真空ポンプ１８、は滅菌チャンバ１２からガスを引き、そのガスを出口１６を介して送気する。
【００１１】
典型的な滅菌サイクル時に、被滅菌器具（図示せず）を滅菌チャンバ１２内に載置し、真空ポンプ１８で滅菌チャンバ１２内のガスを排出して内部の圧力を０．５トール以下に下げる。次に過酸化水素をチャンバ１２に導入する。過酸化水素の導入により、滅菌チャンバ１２内の圧力が幾分上がり、通常、約１０トール付近に戻る。過酸化水素の蒸発量を高めたり、その蒸気をどの被滅菌製品（ｉｔｅｍｓ）の割れ目中への浸透性を高めたり、プラズマが望ましい場合では、電磁界の誘導時にその適切な点火を確実にしたりするためには、過酸化水素の導入前に真空ポンプ１８でさらに排気することによって、所定レベルまでチャンバ１２内の圧力を下げることが望ましい。その排気ガスは、量は少ないが、高濃度の過酸化水素を含有する。その濃度は通常、過酸化水素がおよそ５９％以上である。
【００１２】
真空ポンプ１８の上流の流路にある上流触媒変換装置２０および真空ポンプ１８の下流の流路にある下流触媒変換装置２２は、流路１４を通るガス中のどの過酸化水素にも触媒作用を行ない、そのようなガスが出口１６に達するまでには過酸化水素を減少、あるいは除去してしまう。上流および下流の触媒変換装置２０および２２の双方は、同時に使用してもよいが、適切な過酸化水素の低減をどちらか一方で行えば、２台の触媒変換装置を使用する必要性と費用を取り除くことができる。
【００１３】
図２および図３は、触媒変換装置２２に対応する下流触媒変換装置２４を示す。このカートリッジ２４は、その第１端部３０に雄ねじ接合部２８を有する円筒体２６から成り、滅菌装置１０（図１参照）との着脱可能な接続が可能となり、それによってカートリッジ２４の着脱と交換が容易になる。アルミニウムのような他の適切な材料が当業者には分かっているが、この円筒体２６はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のような、過酸化水素と反応しない高分子材料から構成するのが容易で安価な材料から形成されることが好ましい。
【００１４】
図４および図５を参照する。図ではフィルタ３２が円筒体２６内の第１端部３０に配置されている。入口フィルタ３２は、タブ３８によって平行に離間した関係で保持された第１および第２孔付きディスク３４および３６から成り、タブ３８は第１ディスク３４から延在するとともに、第２ディスク３６のスロット４０で受容される。このディスク３４および３６はアルミニウムから形成されることが好ましい。アルミニウムウールフィルタ材４２は第１および第２ディスク３４および３６の間にある。円筒体の第１端部３０のリップ４４は入口フィルタ３２を適切な位置に保持する。
【００１５】
出口フィルタ４６は円筒体２６の第２端部４８に配置されている。この出口フィルタ４６は、貫通する複数の平行な細長いスロット５２を有するＰＶＣから好適に作られたディスク状キャップ５０から成っている。粒状のフィルタ用フォーム５４のディスク体は、スロット５２の内側でそのスロット５２に隣接したキャプ５０内の凹部５６に取付けられている。所望により、活性炭を使用して滅菌装置からの臭気放出物の低減を補助してもよい。孔付きアルミニウムディスク５８は凹部５６を被覆してキャップ５０内のフォーム５４を保持する。出口フィルタ４６は円筒体２６内でリップ６０に当接し、適切な接着剤で円筒体内で接着されている。
【００１６】
パラジウムでコーティングした複数のアルミナ球６４から成るフィルタ床６２で、入口および出口フィルタ３２および４６間の円筒体２６を満たす。アルミナ球６４は、２ｍｍ乃至４．７５ｍｍの直径、１０ｍ2／ｇの金属面積、０．７５ｇ／ｃｍ2の見掛の嵩密度、および０．４５ｃｍ2／ｇの孔体積を有する０．５％Ｐｄ／アルミナ，タイプ５０Ｂから成ることが好ましい。
【００１７】
動作を説明すると、排気ガスが入口フィルタ３２を通って第１端部３０から下流触媒変換装置２２に入る。この入口フィルタ３２ではアルミニウムウールフィルタ４２が、真空ポンプ１８からの出口流に含まれる可能性のある潤滑油を捕捉する。真空ポンプには通常、有効なエポキシガラス微小繊維フィルタ要素が取付けられて、その出口流の混入潤滑油を捕捉し再利用する。パラジウム触媒の性能低下を避けるには、油霧（oil mist）が真空ポンプの下流の部品に視覚上明らかに付着しなくなるまで、標準フィルタの油吸着能を２倍以上に増大させることが推奨される。
【００１８】
アルミニウムウールフィルタ４２はフィルタ床６２に対する付加保護をする手段となる。油は球６４のパラジウムコーティングと化学的に相互作用するとは思われず、むしろそれらの部分を塞いでフィルタ床６２を通過するガスと触媒反応する有効表面積を減らすおそれがある。このフィルタ４２は拡散器としても作用してフィルタ床６２を通過する排気ガスを有効に分散させる。
【００１９】
ガスが入口フィルタ３２から出ると、そのガスはフィルタ床６２じゅうを通過してパラジウムコーティングされた球６４と密接に接触する。ガス中のどの過酸化水素もパラジウムと触媒的に反応して単なる酸素と水蒸気に分解する傾向がある。触媒を加熱する必要はない。次に、その流れは出口フィルタ４６を通過して周囲環境に出る。
【００２０】
図６は上流変換装置２０（図１も参照のこと）を示す。その変換装置２０は、その第１および第２端部７０および７２に接続部６８を有する本体６６，および白金で被覆された管部材７６の床７４から成っている。この管部材７６は明瞭化のためにゆるめに詰め込まれたものか示されているが、実際には、管部材７６を本体６６内でぎっしりと詰め込むことが好ましい。一対のスクリーン７８および８０は管部材７６を本体６６内で保持する。スクリーンは、下流変換装置２２（図５も参照のこと）の対応部分３２および４６に同様に機能するが、入口スクリーン７８は、変換装置２０がポンプ１８の上流に配置されていると、混入油をフィルタにかける必要がない。
【００２１】
管部材７６はポリエチレンから作られることが好ましく、６ｍｍの長さがあり、６ｍｍの内径，および１０ｍｍの外径がある。塩および酸溶液に溶かした白金を使用して白金を管部材７６に被覆することができる。そのようなサービスはニュージャージー州のウェストデプトフォルド（West Deptfold)、ノルトドライブ（Nolte Drive)のJohnson Matteyによって提供される。
【００２２】
管部材７６の管形状は床７４を通過する乱流を増加させる。この乱流により、触媒の単位表面積当たりのこのタイプの床７４の性能は球状部材６４の床６２の性能を上回る。
【００２３】
本発明はその特定の実施形態に基づいて特に説明されたが、これは例示によってであり、限定によるものではなく、添付クレームの範囲は先行技術が許す限り広く解釈されるものと理解される。
【００２４】
なお本発明の具体的な実施態様は、以下の通りである。
（実施態様Ａ）
チャンバが過酸化水素からなるチャンバガスを包含する場合に、前記チャンバガスのうち排気ガスの部分を前記チャンバから出口までの流路に沿って排出する工程と、
過酸化水素用の、パラジウム、白金、ルビジウム、およびそれらの化合物および合金から成る群から選択される触媒で被覆され、前記流路内に配置された部材の床じゅうに前記ガスを通過させる工程と、
前記排気ガス中の過酸化水素を前記触媒と触媒作用で反応させて、前記過酸化水素を水と酸素に転化する工程とを備えた方法において、
前記出口に到達する前記排気ガスは、前記チャンバガスと比較して過酸化水素の量が実質的に減少している、チャンバからの排出ガスを浄化する方法。
（１）前記貴金属触媒は、パラジウム，白金，ルビジウム，およびそれらの化合物および合金から成る群から選択される実施態様Ａに記載の方法。
（２）前記排気ガスを前記チャンバから排出する工程は、前記排気ガスを前記流路内の真空ポンプで前記チャンバから排出する工程から成る実施態様Ａに記載の方法。
（３）前記床は、前記真空ポンプと出口との間に配置される実施態様（２）に記載の方法。
（４）前記部材は、アルミナから成る実施態様（３）に記載の方法。
【００２５】
（６）過酸化水素の貴金属触媒で被覆されたアルミナ金属の床に前記排気ガスを通過させる前に、前記貴金属触媒で被覆されていないアルミナ部材中に前記排気ガスを通過させてこれにより前記排気ガスから混入油を吸収する工程をさらに有する実施態様（５）に記載の方法。
（７）前記部材は実質的に球状である実施態様（４）に記載の方法。
（８）多量の金属ウールが、前記床の上流および床に隣接した流路内に配置され、前記排気ガスに混入した前記ウール油内に捕捉し、前記排気ガスを拡散して前記床を通して排気ガス分散を増大させる工程を有する実施態様（７）に記載の方法。
（９）前記床は前記チャンバと前記真空ポンプの間に配置される実施態様（２）に記載の方法。
（１０）前記部材は貫通孔を有し、前記排気ガスは前記孔を流れて乱流を誘導し、増大させて触媒反応を促進させる実施態様（９）に記載の方法。
【００２６】
（１１）前記部材は管状である実施態様（１０）に記載の方法。
（１２）前記部材はポリマから作られる実施態様（９）に記載の方法。
（１３）前記ポリマはポリエチレンである実施態様（１２）に記載の方法。
（実施態様Ｂ）
ケースの出口まで延在するとともにこのケースを貫通するガス流路を有するケースと、
前記チャンバへの接続用の前記ケースに関する接続部であって、これにより前記チャンバからの排出ガスが前記ガス流路を通して流れることと、
過酸化水素用の、パラジウム、白金、ルビジウム、およびそれらの化合物および合金から成る群から選択される触媒で被覆され、前記流路内に配置された部材の床であって、これにより前記チャンバからの排出ガス中の過酸化水素が触媒と触媒作用で反応して前記過酸化水素を水と酸素に転化することとを備えた、過酸化水素からなるチャンバガスを含有するチャンバからの排出ガスを浄化する変換装置。
（１４）前記触媒は、パラジウム、白金、ルビジウム、およびそれらの化合物および合金から成る群から選択される実施態様Ｂに記載の変換装置。
（１５）前記部材はアルミナから成る実施態様Ｂに記載の変換装置。
【００２７】
（１６）貴金属触媒の前記部材への前記被覆は、前記排気ガス内に混入された潤滑油が前記アルミナ部材に吸収されるように、十分不連続であり、それによって、触媒に付着して触媒の有効面積を減少させるのに役立つ、このような混入潤滑油の量が減少する実施態様（１５）に記載の変換装置。
（１７）アルミナ部材の一部分が被覆されず、それにより前記排気ガスが、過酸化水素の前記貴金属で被覆された前記部材に到達する前に、前記排気ガスから混入油を吸収する実施態様（１６）に記載の変換装置。
（１８）前記部材は実質的に球状である実施態様（１４）に記載の変換装置。
（１９）多量の金属ウールが前記床の上流および床に隣接した流路内に配置され、前記排気ガスに混入した前記ウール油内に捕捉し、前記排気ガスを拡散して前記床を通して排気ガス分布を増大させる実施態様（１８）に記載の変換装置。
（２０）前記部材は貫通する孔を有し、それにより前記排気ガスは前記孔を流れて乱流を誘導し、増大させて触媒反応を増大させる実施態様Ｂに記載の変換装置。
（２１）前記部材は管状である実施態様（２０）に記載の変換装置。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るガス浄化方法および変換装置によれば、滅菌チャンバからの過酸化水素の放出を有効に低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る滅菌装置ガスを浄化するための方法および装置を使用する滅菌装置のブロック図である。
【図２】ポンプの下流に配置された図１の装置の実施形態の斜視図である。
【図３】図２の装置の他の斜視図である。
【図４】図２の４‐４線に沿った断面図である。
【図５】図２の装置分解斜視図である。
【図６】ポンプの上流に配置された図１の装置の代わりの実施形態の正面図である。
【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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