(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
滅菌対象物を収容可能なチャンバ(２)と、チャンバ(２)内に供給された水(９)を加熱蒸発させるべくチャンバ(２)内に設けられたヒータ(３)と、チャンバ(２)内の気体温度を計測する温度計測手段(４)とを具備する蒸気滅菌装置において、前記水(９)を加熱蒸発する加熱行程中又は滅菌対象物に滅菌処理を行う滅菌行程中にヒータ(３)による加熱を所定時間停止させ、当該停止中に前記温度計測手段(４)に気体温度を計測させ、温度上昇率を算出し、算出された温度上昇率に基づいてチャンバ(２)内の水蒸気存否を判定する空焚監視手段(１０)が具備されてなることを特徴とする蒸気滅菌装置。
【請求項２】
請求項１記載の蒸気滅菌装置を用いて滅菌対象物を滅菌すべく前記加熱行程と滅菌行程とを含む蒸気滅菌装置の制御方法であって、前記加熱行程中又は滅菌行程中において水(９)を加熱蒸発させる途中でヒータ(３)による加熱を所定時間停止し、当該停止中に気体温度を計測し、温度上昇率を算出してチャンバ(２)内の水蒸気存否を判定する段階を有することを特徴とする蒸気滅菌装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気滅菌装置及び蒸気滅菌装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来より、医療器具等を滅菌するため蒸気滅菌装置が用いられている。
【０００３】
従来の蒸気滅菌装置によって医療器具等の滅菌処理を行うには、まず、被処理物を収容するチャンバと、チャンバ内の空気を排出する排出管との間に設けられている開閉弁を開放した状態で、チャンバ内に設けられているヒータで、チャンバ内に予め供給された水を沸騰させて水蒸気(以下、蒸気という)を生成(加熱行程)し、その蒸気によりチャンバ内の圧力を上昇させることによってチャンバ内の空気を排出管から排出する。
【０００４】
その後、開閉弁を開放した状態で所定時間経過して空気を排出する、又は所定温度を検出したとき、空気を排出する空気排出行程を終了させ、前記開閉弁を閉じてチャンバ内を密閉し、蒸気によって滅菌対象物を滅菌している(滅菌行程)。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通常、このような蒸気滅菌器には、例えば特開昭５７−８６３５２号公報や特開昭５９−７１７５６号公報に開示される如く、空焚を防止する空焚防止手段が設けられている。
【０００６】
前者の公報に記載の蒸気滅菌器は、その内部に水位検出装置が適正水位に対応して設けられており、飽和水が適正水位を下回ったことを検出して空焚きを防止する。後者の公報に記載の蒸気滅菌器は、ヒータは飽和水に浸っており、ヒータに近接して温度センサが設けられており、飽和水がヒータの上端部に達したときヒータの上端部の温度が急上昇することを検出して飽和水が減少してヒータ上端部を下回ったことを検出して空焚きを防止する。
【０００７】
しかしながら、これら従来の空焚防止機構には、つぎのような欠点がある。つまり、前者の公報に記載の温度センサは、水位検出装置に水垢等が付着して常に湿った状態になり、飽和水の存在と非存在とを誤判別しやすくなる傾向がある。また、後者の公報に記載の温度センサも通常であれば、常に水没しており、温度センサの検出能力が湿分により劣化しやすく耐久性に難点がある。何れの場合においても、水分が常に接している点に起因する欠点であるといえる。
【０００８】
次に、図５は、本出願人による従来の蒸気滅菌装置を概念的に示す側面断面図である。この蒸気滅菌装置によれば、温度センサ４はチャンバ２の側面に配設されており、常に水没しているのではないので、前述した２件の公報記載の技術によるものと同じ欠点は有しないが、前述した加熱行程及び滅菌行程を数回繰返してチャンバが余熱を有しているような場合に水を補充すると、この水が余熱によって一気に蒸発し、この蒸気が誤検知されることがあるという認識がなされるようになった。
【０００９】
そこで、本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、新たな検知原理による空焚監視手段を具備し、蒸気生成中の段階で、より確実に空焚を検知できる蒸気滅菌装置及び蒸気滅菌装置の制御方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決すべく本発明者が鋭意実験研究した結果、蒸気滅菌装置中の気体に関して、蒸気による熱伝導による温度上昇の挙動と、空気による熱伝導による温度上昇の挙動とが異なるとの知見から、気体の温度計測の手法を改良し、蒸気滅菌装置の運転装置を改良し、空焚検知できる構成を実現したものである。
【００１１】
即ち、本発明に係る蒸気滅菌装置は請求項１記載の如く、滅菌対象物を収容可能なチャンバ２と、チャンバ２内に供給された水９を加熱蒸発させるべくチャンバ２内に設けられたヒータ３と、チャンバ２内の気体温度を計測する温度計測手段４とを具備する蒸気滅菌装置において、前記水９を加熱蒸発する加熱行程中又は滅菌対象物に滅菌処理を行う滅菌行程中にヒータ３による加熱を所定時間停止させ、当該停止中に前記温度計測手段４に気体温度を計測させ、温度上昇率を算出し、算出された温度上昇率に基づいてチャンバ２内の水蒸気存否を判定する空焚監視手段１０が具備されてなることを特徴とする。
かかる構成により、簡単な演算手段と判定手段とを備えてなる空焚監視手段を付加するだけで、チャンバ内の気体の温度上昇率の大小により、蒸気による温度上昇と、空気による温度上昇とを判別して空焚を判定するアルゴリズムを実現できる。
【００１２】
また、本発明に係る蒸気滅菌装置の制御方法は、請求項２記載の如く、請求項１記載の蒸気滅菌装置を用いて滅菌対象物を滅菌すべく前記加熱行程と滅菌行程とを含む蒸気滅菌装置の制御方法であって、前記加熱行程中又は滅菌行程中において水９を加熱蒸発させる途中でヒータ３による加熱を所定時間停止し、当該停止中に気体温度を計測し、温度上昇率を算出してチャンバ２内の水蒸気存否を判定する段階を有することを特徴とする。かかる構成により、蒸気による気体温度上昇と、空気による気体温度上昇とを区別して単純なアルゴリズムで空焚を判定できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係わる蒸気滅菌装置の一実施の形態を示す側面断面図である。
【００１４】
図１において、符号１は滅菌装置本体を示し、２は滅菌対象物を収容可能なチャンバを示す。該チャンバ２の底部には、蒸気発生用の水９と、該水９を加熱蒸発させるヒータ３と、滅菌対象物を載置する台(図示せず)とが設けられており、さらにチャンバ２には、チャンバ２内の空気や蒸気を排出する排気管５の一端が連接されている。滅菌装置本体１は、図示しない筐体によって外装されている。
【００１５】
そして、排気管５の他端がチャンバ２内の空気、蒸気等を排出する排出手段(図示せず)へと接続されており、さらに、排気管５には開閉弁６が設けられており、該開閉弁６を開放することでチャンバ２と排気管５とを排出手段へと連通させ、チャンバ２内の空気や蒸気を排出手段へと排出することができる。また、チャンバ２には、図示しない蓋が設けられており、該蓋が閉じられたとき(前記筐体と共通に開閉)チャンバ２とともに滅菌装置本体１が密閉され得る。
【００１６】
次に、かかる蒸気滅菌装置の制御系の構成について説明する。まず、ヒータ３、ソレノイド７及び電源(図示せず)が制御手段８に接続されており、水９の加熱蒸発と蒸気の保持とが制御される。このため、制御手段８は、制御回路のほか、スイッチや表示手段、空気や蒸気の排気を制御するために計時するタイマ等(図示せず)を備えてなり、これらのスイッチや表示手段は、制御盤等(図示せず)に設置されてオペレータが蒸気滅菌装置の運転を操作できるよう構成されている。また、開閉弁６は、制御手段８からの出力である駆動信号により制御されるソレノイド７により開閉自在に制御される。
【００１７】
温度センサ４は、本発明に係わる空焚監視手段１０を介して制御手段８に接続されており、チャンバ２内の気体の温度を計測する温度計測手段であり、チャンバ２内の気体の温度を計測できるように、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ等の２種類以上を含む遷移金属酸化物焼結体等を利用する各種サーミスタ又は白金測温抵抗体等によって構成される。そして、温度センサ４は、以下に説明する空焚判定のために気体の温度を計測(以下、単に温度計測ということがある)する他、従来と同様に、開閉弁６の開閉や、滅菌温度の確認等のためにも気体温度を計測する。
【００１８】
空焚監視手段１０は、演算手段１１と、判定手段１２と、図示しない計時手段とからなり(但し、計時手段は、制御手段８のタイマを兼用してもよい)、後述する機能操作により空焚を判定したとき制御装置８にヒータ３への通電停止等の措置を採らせるよう所要の信号を発する。
【００１９】
そのため、演算手段１１は、計測した温度や時刻を一時記憶するメモリと温度上昇率を算出する演算回路とを有してなり、判定手段１２は、空焚を判定できるよう温度上昇率の閾値Θ(℃／時間)を記憶するメモリと論理回路等とを備えてなる。前記閾値Θは、前述したように、蒸気による熱伝導による温度上昇の挙動(図２の破線曲線Ｓ1)と、空気による熱伝導による温度上昇の挙動(図２の破線曲線Ｓ2)とが異なるとの知見により、両者を区分けして蒸気存否を判定できる値として各温度上昇率の中間の値をもって設定される。前記閾値Θは、実際の蒸気滅菌装置の運転状況に応じて適宜変更できる。
【００２０】
そして、かかる空焚監視手段１０は、気体温度上昇中の予め設定した所定の作動温度ＴST(以下、単に作動温度ＴSTということがある)に達した時点で、又は、蒸気滅菌装置の加熱工程スタートからカウントし、所定の時間が経過した時点で、自動的に作動開始させるように前記タイマをもって設定してもよいし、後述するように、蒸気生成中の任意の時点でオペレータによる手動操作等によって作動できるように制御手段８によって作動開始を設定できるようにしてもよい。前述の所定の時間が経過した時点では、チャンバ２内の気体の温度を確認したのち、そのチャンバ２内の気体の温度から所定の時間を再設定することもできる。このとき、制御手段８は、制御手段８が空焚監視手段１０を作動開始させ得るようトリガ機構を有し、操作盤等にそのスイッチ設備を有する。
【００２１】
さらに、空焚監視手段１０が作動していないときは、温度計測手段４からの計測温度情報は、空焚監視手段１０を通過して制御手段８に送達される。
【００２２】
以上のように、本蒸気滅菌装置は、従来の蒸気滅菌装置に簡単な演算手段１１と判定手段１２とを付加するだけで、蒸気による温度上昇と、空気による温度上昇とを区別して空焚を判定できるのであり、わずかな装置コストを付加するだけで、後述するような、蒸気滅菌装置の操作に伴って変化するチャンバ内の気体の種々の温度状況等の何れにも対応して空焚を判定できる蒸気滅菌装置を提供できる。尚、本演算手段１１及び判定手段１２は、マイクロコンピュータ等を用いてその機能をプログラムとして記憶させるように設定して構成することもできる。
【００２３】
次に、本発明に係わる蒸気滅菌装置の空焚監視手段による制御方法について説明する。図２はその制御方法の原理を示すグラフであり、図３はその制御方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【００２４】
本発明に係わる空焚監視手段１０による制御方法は、前述したように、蒸気による熱伝導による温度上昇の挙動と、空気による熱伝導による温度上昇の挙動とが異なるとの知見から具現したものである。蒸気滅菌装置の操作は、加熱行程と滅菌行程とに大別されるが、滅菌行程は従来と同様であるので、その説明を省略し、以下、この空焚監視手段１０による制御方法を、加熱行程において行う例によって説明する。
【００２５】
かかる空焚監視手段１０による制御方法の一例を図２及び図３に示しており、図３の各段階順に説明する。まず、加熱行程の途中で空焚監視手段１０の作動温度ＴSTに達したのち(又は手動操作により)、ヒータ３による加熱を一時停止し(段階５１)、停止したときのチャンバ２内の温度θ0を計測(段階５２、時刻ｔ0)し、所定時間ｔ(ｔ＝ｔ1−ｔ0)ののち、再度チャンバ２内の温度θ1を計測(段階５３、時刻ｔ1)する。そして、温度上昇率δを次式により算定(段階５４)する。
δ＝(θ1−θ0)/(ｔ1−ｔ0)
また、時刻ｔ0、ｔ1だけを設定してその時間(ｔ1−ｔ0)の間のうちに温度計測して温度上昇率を算定してもよい。
【００２６】
前述した通り、判定手段１２には、温度上昇率の閾値Θが記憶されており、判定手段１２は、算定した温度上昇率δと閾値Θとを比較し、温度上昇率δが閾値Θを超えたとき、算定した温度上昇率が空気によるものであり、蒸気が存在しないと判定して水９が無いものとして空焚と判定する(段階５５)。
【００２７】
水が有ると判定された場合は、ヒータ３の通電が再開され(段階５６)、水９が無いと判定された場合は警報信号を発する等して、空焚を検知したことを現示して(段階５８)制御手段８において警報が表示される。このとき、ヒータ３は通電されていないが、安全のための措置をとることができ、このため別途定める一定時間内に何らの処置もとられないとき自動的に蒸気開放等できるように構成することができる。
【００２８】
水９が無いと判定された場合は、オペレータは、水を補給し(段階５９)、警報等を解除してヒータ３の通電段階に戻る。以上のように、空焚監視手段１０による制御方法は、温度計測及び空焚判定の一連の操作(以下、サイクルという)である。
【００２９】
こののち、この温度計測及び空焚判定のサイクルを数回繰返す選択がなされ(段階５７)、サイクルを繰返す場合は段階５１に戻る。
【００３０】
ここで、前記所定時間ｔ、及び、作動温度ＴSTは、蒸気滅菌装置の実際の使用状況に応じて設定するが、一例によると、所定時間ｔとして１０秒、作動温度ＴSTとして６０℃を設定して空焚を判定することができた。そして、例えば、蒸気滅菌装置が滅菌処理を数回繰返して行ったのちに空焚判定を行う場合は、チャンバ２内の気体温度により、所定時間ｔを変化設定し、作動温度ＴSTを変化設定する等、設定の変更ができる。
【００３１】
或いは、前記サイクルを複数回繰返すことによって判定精度を向上させることもできる。このように実際の実施状況に応じて設定の変更を行うことに関しては、蒸気滅菌装置を設置し運転する地域や季節に応じても所定時間ｔ及び作動温度ＴSTの設定を考慮して変更する場合がある。
【００３２】
以上説明したように、温度計測及び空焚判定のサイクルは、蒸気による温度上昇と、空気による温度上昇とを区別して空焚を極めて容易に判定できる単純なアルゴリズムであり、かかる単純なアルゴリズムで空焚を判定できるので、蒸気滅菌装置の一連の操作のうち、ヒータ３による水の加熱を行って蒸気を生成している途中(滅菌行程を含む)の段階であれば、このサイクルを容易に適用できる。
【００３３】
以下、本蒸気滅菌装置の操作において温度計測及び空焚判定のサイクルを実施することを含めて、簡単に本蒸気滅菌装置における加熱行程及び滅菌行程の一連の操作の制御方法の一例を説明する。
【００３４】
図４は、かかる一連の操作の制御方法の一例を示すフローチャートである。このフローチャートでは温度計測及び空焚判定のサイクルは、加熱行程中に行う場合を例示して以下説明するが、ヒータ３によって水９を加熱して蒸気を生成している段階であれば、このサイクルを行うことができる。また、加熱行程の操作の制御方法も、以下の方法には限定されない。
【００３５】
まず、滅菌対象物をチャンバ２内の前記台に載置(段階４１)し、前記蓋によりチャンバに蓋をし(段階４２)、所定量の水９をチャンバ２内に収容する。水９が所定量収容されたことが確認したのち、ヒータ３を作動させて水９を加熱し、蒸気を発生させる(加熱行程開始、開閉弁６開放状態)。この加熱行程において、前述した温度計測又はタイマ計測及び空焚判定のサイクル段階５０(即ち、段階５１〜５９)を実施する。
【００３６】
次に、加熱行程に伴い、排気管５からチャンバ２内の空気が排出される(段階６１)。
【００３７】
チャンバ２内の排気が始まると同時に、時間を計時する前記タイマ(制御手段８に設けられている)がスタートし、予め設定されている、チャンバ２内の空気が９割程度排気されるのに充分な排気時間がカウントされる(段階６２)。
【００３８】
そして、前記排気時間が経過すると、タイマは停止し、制御手段８により開閉弁６が閉じられる(段階６３、第１密閉段階)。このとき、予め設定されている、排気圧が充分発生する排気温度、例えば、１１０℃になるまで、チャンバ２内の気体温度を温度センサ４が計測する(段階６４)。
【００３９】
次に、前記排気温度が温度センサ４で計測されると、制御手段８から駆動信号が出力され、開閉弁６を開放する(段階６５、開放段階)。即ち、前記排気温度になるまでチャンバ２内に発生していた蒸気により、チャンバ２内の気体温度は上昇すると同時に、チャンバ２内に残留していた空気が下方へと押し下げられていく。そして、排気温度を検知したとき、開閉弁６を開放すれば、前記残留していた空気が排気管５から蒸気と共に排出されるのである。
【００４０】
開閉弁６が開放されると同時に、タイマがスタートし、予め設定された開放を継続する開放時間までカウントし(段階６６)、カウントが終了するとタイマはストップして制御手段８に信号を出力し、制御手段８からは駆動信号が出力されて開閉弁６を閉じる(段階６７、第２密閉段階)。
【００４１】
そして、上記段階６１から段階６７までがチャンバ２内の空気を排出するための空気排出段階に相当し、該空気排出段階が終了すると、蒸気により滅菌対象物を滅菌する滅菌行程が開始される。
【００４２】
このように空気排出段階において、チャンバ２内の空気を排出して開閉弁６を閉じた後、ヒータ３で水９を加熱して蒸気を発生させている時に一旦開閉弁６を開放してさらに空気を排出するので、確実にチャンバ２内の残留空気まで排出することができる。
【００４３】
上述の実施の形態においては、空気排出段階において開閉弁６の開放時間を予め設定し、該設定された開放時間の経過後に一旦開閉弁６を閉じたが、開放時間を設定するのではなく、開閉弁６を開放するタイミングを温度を指標として制御することも可能である。
【００４４】
また、上記実施の形態においては、空気排出段階において、開放段階を１回実施したが、開放段階と密閉段階を複数回繰り返しても良く、複数回繰り返すことにより、より確実にチャンバ２内の空気を排出することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る蒸気滅菌装置は、水を加熱蒸発する加熱行程中又は滅菌対象物に滅菌処理を行う滅菌行程中にヒータによる加熱を所定時間停止させ、当該停止中に前記温度計測手段に気体温度を計測させ、温度上昇率を算出し、算出された温度上昇率に基づいてチャンバ内の水蒸気存否を判定する空焚監視手段が具備されてなる構成により、簡単な演算手段と判定手段とを備えてなる空焚監視手段を付加するだけで、チャンバ内の気体の温度上昇率の大小により、蒸気による温度上昇と、空気による温度上昇とを判別して空焚を判定するアルゴリズムを実現できる。
従って、空焚監視手段を簡単な演算手段と判定手段とで構成して付加するだけで、わずかな装置コストの付加で、チャンバの種々の温度状況等の何れにも対応して空焚を判定できる蒸気滅菌装置を提供できる。
【００４６】
また、本発明に係る蒸気滅菌装置の制御方法は、加熱行程中又は滅菌行程中において水を加熱蒸発させる途中でヒータによる加熱を所定時間停止し、当該停止中に気体温度を計測し、温度上昇率を算出してチャンバ内の水蒸気存否を判定したとき空焚を判定する段階を有する構成により、蒸気による気体温度上昇と、空気による気体温度上昇とを区別して単純なアルゴリズムで空焚を判定できる。従って、蒸気滅菌装置の一連の操作のうち、ヒータによる水の加熱を行う段階であれば気体温度計測及び空焚判定のサイクルを容易に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸気滅菌装置の一実施の形態を示す側面断面図。
【図２】本発明に係る蒸気滅菌装置の制御方法の原理を示すグラフ。
【図３】本発明に係る蒸気滅菌装置の空焚判定に係わる制御方法の実施の形態を示すフローチャート。
【図４】本発明に係る蒸気滅菌装置の加熱及び滅菌の一連の制御方法の実施の形態を示すフローチャート。
【図５】従来の蒸気滅菌装置の一例を示す側面断面図。
【符号の説明】
２…チャンバ、３…ヒータ、４…温度センサ、６…開閉弁、８…制御手段、
１０…空焚監視手段、１１…演算手段、１２…判定手段
【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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