医療用滅菌装置
【課題】滅菌時に水が生成されないようにすることで、滅菌時間を短縮するとともに、滅菌処理の適用範囲を拡大する。
【解決手段】医療用滅菌装置１は、通気性を有する包装材１０１で包装された状態の滅菌対象物１００が収容される滅菌室Ｒを有している。滅菌室Ｒ内には、オゾンと、水の生成を抑止する気体を充満させる。オゾンにより菌を死滅させる。
【解決手段】医療用滅菌装置１は、通気性を有する包装材１０１で包装された状態の滅菌対象物１００が収容される滅菌室Ｒを有している。滅菌室Ｒ内には、オゾンと、水の生成を抑止する気体を充満させる。オゾンにより菌を死滅させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療行為時に使用される医療器具等の滅菌対象物を滅菌する滅菌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の医療用滅菌装置として、過酸化水素とプラズマを利用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の滅菌装置は、滅菌対象物が収容される滅菌室と、滅菌室に過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、滅菌室にオゾンを供給するオゾン供給装置と、滅菌室内を減圧する真空引き装置と、滅菌室内にプラズマを発生させるプラズマ発生器とを備えている。
【０００３】
特許文献１の滅菌装置を用いて滅菌対象物を滅菌する際には、まず、滅菌室を真空引き装置で減圧した後、過酸化水素供給装置により過酸化水素を滅菌室に供給するとともに、オゾン供給装置によりオゾンを滅菌室に供給する。過酸化水素及びオゾンが滅菌対象物に付着している菌を死滅させる。このとき、過酸化水素がオゾンが反応して滅菌室内に水が生成される。
【０００４】
その後、真空引き装置で滅菌室を減圧した後、プラズマ発生器を作動させる。これにより、過酸化水素及びオゾン雰囲気下でプラズマが発生してラジカルが生成される。滅菌対象物に菌が残存している場合には、その菌がラジカルによって死滅する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０４８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、医療行為時には、滅菌処理を早く終わらせたい場合がある。例えば、人工血管や人工心臓弁は様々な種類があり、このような器具は各医療機関で用意している数が少なく、そのため予備も殆どなく、仮に取扱い時の不手際によって再滅菌が必要になった場合を想定すると、その場ですぐに滅菌しなければならない事態が起こり得る。
【０００７】
しかしながら、従来の滅菌装置では、滅菌室に水が生成されるので、水が滅菌対象物に付着することになる。この水が滅菌対象物に残留していると、患者への使用時に障害となるので、滅菌処理後に乾燥工程が必要になり、滅菌に要する時間が長くなるという問題がある。また、滅菌室内にプラズマを発生させる際には、滅菌室内を所定の低い圧力となるように減圧しなければならないが、滅菌対象物に水が付着していると、水が蒸発することによって減圧に要する時間が長くなり、ひいては、滅菌時間が長くなってしまう。
【０００８】
また、従来の滅菌装置を用いてリネン、綿布、ガーゼ等の繊維からなる滅菌対象物を滅菌すると、水が毛細管現象によって滅菌対象物の内部へ入り込んでしまう。こうなると、乾燥工程に要する時間が長くなり、実用的でない。
【０００９】
つまり、従来の滅菌装置は、滅菌処理に要する時間が長くかかるとともに、適用範囲が狭いという問題があった。
【００１０】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、滅菌時に水の生成を抑止することで、滅菌時間を短縮するとともに、適用範囲を拡大することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、水の生成を抑止する気体を滅菌室に供給するようにした。
【００１２】
第１の発明では、医療行為時に使用される滅菌対象物を滅菌する医療用滅菌装置であって、滅菌対象物が収容される滅菌室と、上記滅菌室内に水の生成を抑止する気体を供給する気体供給装置と、上記滅菌室内にオゾンを充満させるオゾン発生器と、上記滅菌室を減圧する真空引き装置とを備えている構成とする。
【００１３】
この構成によれば、滅菌室内に水の生成を抑止する気体とオゾンとが供給される。滅菌対象物に付着した菌はオゾンにより死滅する。このとき、滅菌室内で水の生成が抑止されるので、乾燥工程が不要になり、滅菌処理に要する時間が短くなる。また、水の生成が抑止されることで、毛細管現象の起こる繊維からなる滅菌対象物も滅菌することが可能になる。
【００１４】
第２の発明では、第１の発明において、滅菌室内にプラズマを発生させるプラズマ発生器を備えている構成とする。
【００１５】
この構成によれば、プラズマの発生により生成されたラジカルの酸化作用によっても滅菌効果が得られる。
【００１６】
第３の発明では、第１または２の発明において、通気性を有する包装材に包装された滅菌対象物を滅菌する構成とする。
【００１７】
この構成によれば、オゾンが包装材を通過して内部に導入され、このオゾンにより滅菌対象物が包装材で包装された状態で滅菌される。
【００１８】
第４の発明では、第１から３のいずれか１つの発明において、滅菌室内に配設され、上記滅菌対象物を支持する支持部と、上記支持部に接続され、電圧の印加によって上記滅菌室内の電荷粒子を加速させて該滅菌対象物に衝突させる加速器とを備えている構成とする。
【００１９】
この構成によれば、滅菌対象物に菌が残存している場合には、電荷粒子がその菌に衝突することになるので、そのときの衝撃力により菌を死滅させることが可能になる。
第５の発明では、第４の発明において、支持部には、滅菌対象物を包装する包装材が有する導電部と導通する導通部が設けられている構成とする。
【００２０】
この構成によれば、導通部を介して滅菌対象物と支持部とを導通させることが可能になる。これにより、包装材の内部の電荷粒子を滅菌対象物に勢いよく衝突させることが可能になる。
【００２１】
第６の発明では、第５の発明において、包装材の内面と滅菌対象物との間には、隙間が形成されている構成とする。
【００２２】
この構成によれば、包装材の内部の電荷粒子を滅菌対象物に衝突させる前に十分に加速することが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
第１の発明によれば、滅菌時に水の生成を抑制できるので、滅菌処理を短時間で完了できるとともに、繊維からなる滅菌対象物も滅菌でき、滅菌装置の適用範囲を拡大できる。
【００２４】
第２の発明によれば、ラジカルの作用により滅菌処理を確実に行うことができる。
【００２５】
第３の発明によれば、オゾンを包装材の内部に導入できるので、滅菌対象物を包装材で包装したまま、短時間で、かつ、確実に滅菌でき、滅菌室から取り出した後も滅菌対象物の滅菌状態を維持できる。
【００２６】
第４の発明によれば、電荷粒子の物理的作用により菌を確実に死滅させることができる。
【００２７】
第５の発明によれば、包装材の内部の電荷粒子を滅菌対象物に勢いよく衝突させることができるので、より確実な滅菌を行うことができる。
【００２８】
第６の発明によれば、包装材の内面と滅菌対象物との間の隙間を利用して電荷粒子を加速させることができるので、菌へ衝撃力を十分に与えて死滅させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１に係る医療用滅菌装置の概略構成図である。
【図２】医療用滅菌装置のブロック図である。
【図３】包装材の断面図である。
【図４】実施形態２に係る図１相当図である。
【図５】実施形態２に係る図２相当図である。
【図６】（ａ）は交流パルス波形を示す波形図であり、（ｂ）は直流パルス波形を示す波形図である。
【図７】滅菌対象物を包装した包装材の斜視図である。
【図８】変形例に係る直流パルス波形を示す波形図である。
【図９】変形例に係る図７相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３１】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る医療用滅菌装置１の概略構造を示すものである。この医療用滅菌装置１は、医療器具等の滅菌対象物１００を滅菌する場合に用いられるものである。
【００３２】
医療用滅菌装置１は、滅菌室Ｒを有する容器１０と、滅菌室Ｒ内にプラズマを発生させる広域プラズマ生成器１３と、真空ポンプ（真空引き装置）１４と、制御装置１８（図２に示す）と、気体供給装置１９とを備えている。
【００３３】
容器１０は、真空引きが可能な密閉型の真空容器であり、材質はステンレス等である。また、容器１０の容積は滅菌対象物の大きさ等によって任意に設定できるが、例えば、１リットル〜１００リットル程度が好ましい。
【００３４】
容器１０の所定部位には、滅菌対象物１００の出し入れが可能な扉（図示せず）が設けられている。容器１０内には、滅菌対象物１００を載置しておくための支持台９が設けられている。
【００３５】
また、容器１０には、排気管１５が設けられている。排気管１５の上流端は、容器１０内の滅菌室Ｒに連通しており、中途部には、真空ポンプ１４が設けられている。真空ポンプ１４は、周知の構造のものであり、滅菌室Ｒ内の圧力を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の範囲で任意に設定できるようになっている。図２に示すように、真空ポンプ１４は制御装置１８に接続されている。また、図１に示すように、容器１０は接地されている。
【００３６】
気体供給装置１９は、滅菌室Ｒ内に水の生成を抑止する気体を供給するためのものであり、ガス導入管１６と、開閉弁１７とを備えている。ガス導入管１６の下流端は、容器１０の滅菌室Ｒに連通しており、上流端には酸素が供給される酸素配管と、窒素が供給される窒素配管と（図示せず）が接続されている。酸素配管は、本医療用滅菌装置１を病院内で使用する場合には、院内の各所に設けられている酸素配管を接続すればよく、酸素を容易に供給できる。酸素と窒素の導入割合は、配管の中途に流量制御弁を設けることで任意に調整することが可能である。酸素と窒素は、ＯＨ基を有していないので、滅菌室Ｒ内で水の生成が抑止される。
【００３７】
尚、ガス導入管１６の上流端には、病院内の各所に設けられている笑気（亜酸化窒素）の配管を接続し、酸素及び窒素の代わりに笑気を用いて滅菌処理を行うようにしてもよい。この笑気もＯＨ基を有していないので、水の生成が抑止される。上記酸素、窒素、笑気は、滅菌室Ｒ内に水の生成を抑止する気体である。
【００３８】
開閉弁１７は電動アクチュエータにより開閉動作されるものであり、図２に示すように、制御装置１８に接続されている。ガス導入管１６には、細菌や粉塵等が滅菌室Ｒに侵入するのを防止するためのフィルタを設けておくのが好ましい。
【００３９】
広域プラズマ生成器１３は、滅菌室Ｒ内の広い範囲（滅菌室Ｒの略全体）にプラズマを生成するためのものである。図１に示すように、広域プラズマ生成器１３は、高周波電源１３ａと、広域プラズマ生成電極１３ｂとを備えており、従来周知の構造のものである。図２に示すように、高周波電源１３ａは、制御装置１８に接続されている。
【００４０】
図１に示すように、広域プラズマ生成電極１３ｂは、例えばステンレス製であり、滅菌室Ｒの上部中央近傍に配設されている。容器１０の壁部には、広域プラズマ生成電極１３ｂに電流を供給するための配線が接続される端子２６が設けられている。この端子２６は、高周波電源１３ａの出力部に接続されている。
【００４１】
図２に示すように、制御装置１８は、ガス導入管１６の開閉弁１７、真空ポンプ１４及び高周波電源１３ａの各々を所定のプログラムに基づいて制御するように構成されている。すなわち、制御装置１８は、開閉弁１７を所定時間開状態として滅菌室Ｒに酸素及び窒素を導入してから閉状態とし、また、高周波電源１３ａを作動させて滅菌室Ｒ内にプラズマを生成し、また、真空ポンプ１４を作動させて滅菌室Ｒ内を減圧する。制御装置１８による制御の詳細は後述する。
【００４２】
また、図１に示すように、包装材１０１は、オゾンや窒素等の気体が通過可能な通気性を有する部材で構成されている。この部材としては、通気孔を有する不織布等が挙げられる。この包装材１０１の通気孔の大きさは、菌が通過不可能な大きさとなっている。包装材１０１の内部には、滅菌対象物１００を収容した状態で、空気も入っている。また、包装材１０１は滅菌対象物１００を収容した状態で膨張可能な柔軟性を有している。包装材１０１が膨張した状態で滅菌対象物１００と包装材１０１の内面との間には、少なくとも１ｍｍ以上の隙間が形成されるようになっている。この隙間の大きさは少なくとも１０ｍｍ程度が好ましい。また、包装材１０１の一部は、透明なフィルムで構成されており、滅菌対象物１００を外部から視認できるようになっている。
【００４３】
次に、上記のように構成された医療用滅菌装置１を用いて滅菌対象物１００を滅菌する場合について説明する。滅菌対象物１００としては、ガイドワイヤー等のように使用時までの間に外部空気に触れさせてはならないものが適している。滅菌対象物１００は、上記包装材１０１で包装した状態で、図１に示すように支持台９に載置する。
【００４４】
そして、制御装置１８は、開閉弁１７を開状態として病院内の酸素配管から圧送される酸素をガス導入管１６から滅菌室Ｒに導入するとともに、窒素を滅菌室Ｒに導入する。滅菌室Ｒ内の酸素と窒素の体積割合は、１：１が好ましい。その後、開閉弁１７を閉状態とする。開閉弁１７を開状態としておく時間は、滅菌室Ｒ内の空気の大部分が酸素及び窒素に置き換わるのに要する時間である。
【００４５】
その後、制御装置１８は、真空ポンプ１４を作動させて減圧を行う。そして、高周波電源１３ａを作動させてプラズマを発生させる。このときの滅菌室Ｒの圧力は０．１Ｐａ以上１００Ｐａ以下が好ましい。また、酸素雰囲気下でプラズマを発生させることにより、オゾンが生成され、滅菌室Ｒ内にオゾンが充満する。広域プラズマ生成器１３がオゾン発生器に相当する。尚、滅菌室Ｒに笑気を導入した場合も、同様にオゾンを発生させることが可能である。
【００４６】
真空ポンプ１４を作動させて滅菌室Ｒをさらに減圧していくと、包装材１０１はその内側と外側との差圧により膨張する。
【００４７】
しかる後、滅菌室Ｒにガス導入管１６から酸素及び窒素を供給し、滅菌室Ｒ内の圧力を上昇させ、滅菌室Ｒ内の圧力を包装材１０１の内圧よりも高める。すると、包装材１０１は通気性を有しているので、滅菌室Ｒ内のオゾンが包装材１０１を通過してその内部に侵入していく。このオゾンにより滅菌対象物１００が包装材１０１で包装された状態で滅菌される。
【００４８】
次いで、制御装置１８は、高周波電源１３ａ及び真空ポンプ１４を停止させ、開閉弁１７を再び開状態として滅菌室Ｒに酸素及び窒素を導入した後、開閉弁１７を閉状態とする。その後、再び、真空ポンプ１４を作動させて減圧するとともに、高周波電源１３ａを作動させてプラズマを発生させ、さらに、滅菌室Ｒに酸素を供給する。これにより、滅菌対象物１００に対して２回目の滅菌処理が行われる。このようにして３〜４回程度滅菌処理を繰り返すことで、確実な滅菌が可能になる。滅菌時間としては、滅菌対象物１００がシンプルな形状の場合には、１０分程度である。
【００４９】
尚、滅菌時の容器１０内の温度は室温から１００℃程度が好ましい。容器１０には、内部の温度を調節するヒータ等の温度調節器を設けるのが好ましい。
【００５０】
滅菌室Ｒには、ＯＨ基の無い酸素及び窒素を充満させているので、滅菌室Ｒ内に水が生成されることはない。
【００５１】
以上説明したように、この実施形態１に係る医療用滅菌装置１によれば、滅菌室Ｒ内に水の生成が抑止されるので、滅菌対象物１００に水が付着することはない。これにより、乾燥工程が不要になり、滅菌処理を短時間で完了させることができる。さらに、水の生成が抑止されるので、毛細管現象を有する繊維からなる滅菌対象物１００であっても滅菌処理を行うことができ、滅菌処理の適用範囲を拡大できる。
【００５２】
また、滅菌室Ｒ内で発生させたオゾンを、包装材１０１を通過させて滅菌対象物１００に接触させることができるので、滅菌対象物１００を包装材１０１で包装したまま、短時間で、かつ、確実に滅菌できる。
【００５３】
尚、包装材１０１としては、例えば図３に示す変形例のように、滅菌対象物１００を包装材１０１の内部で浮かせるようにしてもよい。変形例に係る包装材１０１は、滅菌対象物１００を下方から支持する支持部材１０２と、滅菌対象物１００の上側を覆う布材１０３とを備えている。支持部材１０２は、包装材１０１の内部へ向けて突出する複数の凸部１０２ａ，１０２ａ，…を有しており、これら凸部１０２ａの先端部に滅菌対象物１００が載置されるようになっている。従って、滅菌対象物１００の下面と、包装材１０１の内面との接触面積が少なくなり、滅菌対象物１００の広い範囲にオゾンを接触させることが可能になる。さらに、オゾンが凸部１０２ａと凸部１０２ａとの間を通って移動するようになり、このことによっても、オゾンを滅菌対象物１００に確実に接触させることができる。
【００５４】
また、複数の滅菌対象物１００を滅菌する場合には、支持台９上に並べて置いてもよいし、上下に重ねてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態１では、オゾンを滅菌室Ｒ内で生成するようにしているが、これに限らず、オゾンを外部から供給するようにしてもよい。
【００５６】
《発明の実施形態２》
図４は、本発明の実施形態２に係る医療用滅菌装置１を示すものである。この実施形態２の滅菌装置１は、実施形態１のものに対し、非拡散プラズマ生成器１１及び補助プラズマ生成器１２を備えている点で異なっており、他の部分は同じであるため、以下、同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００５７】
非拡散プラズマ生成器１１は、拡散が抑制されるプラズマを生成するものである。補助プラズマ生成器１２は、プラズマの非拡散領域でのプラズマの生成を補助して、そのプラズマの励起種及びラジカルの量を増大させるためのものであり、公知のプラズマ生成器と物理的作用が同じである。
【００５８】
非拡散プラズマ生成器１１は、直流パルス電源（加速器）１１ａと、直流パルス電源１１ａに接続される電極（支持部）２０とを備えている。尚、電極２０は、実施形態１の支持台９の代わりとなるものである。
【００５９】
電極２０は、滅菌室Ｒの下部近傍に配設されている。容器１０の壁部には、電極２０に電流を供給するための配線が接続される端子２１が設けられている。この端子２１は、直流パルス電源１１ａの出力部に接続されている。電極２０は、滅菌対象物１００の載置が可能な板状に形成されている。電極２０の上面部は、後述する包装材１０１が有する導電部１０１ａと導通する導通部２０ａとなっている。この導通部２０ａは、包装材１０１の導電部１０１ａを介して滅菌対象物１００と電気的に接続され、これにより、滅菌対象物１００そのものを電極化することが可能となっている。
【００６０】
補助プラズマ生成器１２は、補助プラズマ生成用高周波電源１２ａと、上記電極２０とで構成されている。補助プラズマ生成器１２と非拡散プラズマ生成器１１との電極２０は共通化されている。補助プラズマ生成用高周波電源１２ａは、端子２１を介して電極２０に接続されている。図５に示すように、直流パルス電源１１ａ及び補助プラズマ生成用高周波電源１２ａは、制御装置１８に接続され、制御装置１８により制御されるようになっている。
【００６１】
広域プラズマ生成器１３は、非拡散プラズマ生成器１１及び補助プラズマ生成器１２に比べて滅菌室Ｒ内の広い範囲にプラズマを生成する。
【００６２】
上記直流パルス電源１１ａは、所定形状の電力波形を生成するように構成されている。直流パルス電源１１ａが生成する電力波形は、図６（ｂ）に示すように、直流パルス３０であり、パルス高さである直流負電圧がＶであり、パルス幅がｔ１である。このパルス３０を周期（充電時間）ｔ２で連続的に生成する。直流負電圧Ｖは、５００Ｖ〜３０ｋＶ程度が好ましい。また、パルス幅ｔ１は、数μｓ〜数ｍｓ程度が好ましい。但し、ピーク値は、回路構成要素の設定値以下となるように調整される。また、周期ｔ２は、２００ｐｐｓ程度が好ましい。尚、直流パルス３０は負電圧に変えて正電圧としても同様な滅菌効果を得ることができる。
【００６３】
補助プラズマ生成用高周波電源１２ａは、所定形状の電力波形を生成するように構成されており、図６（ａ）に示すように、交流パルス３１を周期的に又は連続的に生成する。図６（ａ）は、周期的に生成する場合を示す。交流パルス３１の周波数はｆであり、ピーク電圧はＫに設定され、パルス幅はｔ３に設定されている。
【００６４】
直流パルス３０は、交流パルス３１の立ち上がり時刻よりΔｔの時間遅れを伴って立ち上がるようになっている。直流パルス３０の各条件と、交流パルス３１の各条件を調整することで、プラズマ密度や滅菌時間等を制御することができる。また、周期ｔ２を変更することで、単位時間当たりの直流パルス３０の数を変更することもできる。
【００６５】
また、包装材１０１の一部には、炭素繊維等の伝導性を有する繊維が編み込まれている。図７に示すように、包装材１０１のうち、伝導性を有する繊維を編み込んだ部分が導電部１０１ａであり、この導電部１０１ａは、包装材１０１の内部及び外部の両方に臨んでいる。尚、導電部１０１ａは、金属線材等で構成してもよい。また、包装材１０１の形状は箱形等であってもよい。
【００６６】
次に、上記のように構成された医療用滅菌装置１を用いて滅菌対象物１００を滅菌する場合について説明する。
【００６７】
滅菌対象物１００は、上記包装材１０１で包装した状態で、図４に示すように電極２０に載置する。このとき、包装材１０１の導電部１０１ａを電極２０の導通部２０ａに接触させる。また、滅菌対象物１００の材質は伝導体であり、導電部１０１ａに接触させておく。
【００６８】
その後、実施形態１と同様に、制御装置１８は、滅菌室Ｒに酸素及び窒素を導入させ、真空ポンプ１４を作動させて滅菌室Ｒを減圧しながら、高周波電源１３ａを作動させてプラズマを発生させる。これにより、滅菌室Ｒ内にオゾンが充満する。そして、真空ポンプ１４を作動させて滅菌室Ｒをさらに減圧する。これにより、包装材１０１にオゾンが導入され、このオゾンにより滅菌対象物１００が包装材１０１で包装された状態で滅菌される。
【００６９】
しかる後、滅菌室Ｒを減圧した状態で、酸素及び窒素を導入する。このときの滅菌室Ｒの圧力は、０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の範囲で設定するのが好ましい。このとき、包装材１０１は膨張していて、包装材１０１の内面と滅菌対象物１００との間には、１０ｍｍ程度の隙間が形成されている。
【００７０】
次いで、直流パルス電源１１ａ及び補助プラズマ生成用高周波電源１２ａから電極２０に対し直流パルス波形の電力及び交流パルス波形の電力が供給される。直流パルス３０の各条件と交流パルス３１の各条件の設定、及び滅菌室Ｒの圧力条件や気体割合等により、プラズマの発生を制御する。このときの電圧は、７００Ｖ以上９００Ｖ以下が好ましいが、より好ましくは、８００Ｖである。
【００７１】
このとき、交流パルス３１が直流パルス３０よりも早いタイミングで電極２０に印加される。このとき、包装材１０１の内部には、滅菌室Ｒ内の酸素が侵入しているので、包装材１０１の内部において滅菌対象物１００を取り囲むように、該滅菌対象物１００の周囲領域にプラズマが略均一に生成される。このプラズマの作用により、滅菌対象物１００が包装材１０１の内部で滅菌される。
【００７２】
交流パルス３１が印加された後、Δｔの時間遅れで直流パルス３０が印加される。直流パルス電力は、放電により、滅菌対象物１００の周囲にプラズマを生成する電気的能力を有している。さらに、滅菌対象物１００の周囲のプラズマを構成する正イオンと電子（電荷粒子）は、直流パルス３０の印加によって静電気力を受ける。電子は、滅菌対象物１００の表面または表面近傍から強力に反発されて滅菌対象物１００から遠ざかる一方、正イオンは、滅菌対象物１００に引き寄せられる。このとき、包装材１０１の内面と滅菌対象物１００との間に１０ｍｍ程度の隙間が形成されているので、滅菌対象物１００の周りには、正イオンを加速するのに十分な空間があり、よって、滅菌対象物１００に向けて十分に加速される。加速された正イオンは、運動エネルギーを持ち、滅菌対象物１００の表面に存在する菌（微生物）に衝突して打ち込まれ、菌の細胞壁を破壊する。菌は、このような物理的な効果により死滅する。
【００７３】
交流パルス３１は、直流パルス３０により生成されるプラズマの励起エネルギーを更に増大させて励起種及びラジカルの量を補助的に、かつ、広域的に増大させる。プラズマが存在している状況で、そのプラズマを生成させる電極２０と同じ電極に印加される直流パルス３０の放電により、滅菌対象物１００の周囲にはプラズマシースが形成される。このプラズマシースの厚みは、電圧等により変更することができ、１ｍｍ以上８ｍｍ以下が好ましい。
【００７４】
プラズマシースは、滅菌対象物１００の表面形状に対応する形状となる。よって、滅菌対象物１００が複雑な形状であっても、滅菌対象物１００の周囲にプラズマシースによって電荷粒子を加速させるための電気的加速場を略均一に形成できる。加速場の均一化により、滅菌対象物１００の全体に均等な滅菌処理を施すことが可能になる。
【００７５】
尚、電極２０が正に帯電する場合には、電子が菌に打ち込まれることになる。
【００７６】
上述の如く直流パルス３０は周期的に発生する。従って、先の直流パルス３０とその後の直流パルス３０との間では、先の直流パルス３０の印加により滅菌対象物１００の周囲に発生していたイオンシースが消え、アフターグローによりプラズマの中で活性化された励起種であるラジカルが、滅菌対象物１００の表面に到達して菌を死滅させる。これは化学的効果による滅菌である。
【００７７】
ラジカルは、主に、酸素に起因する酸素ラジカルである。
【００７８】
交流パルス３１及び直流パルス３０が印加されている間、広域プラズマ生成器１３を作動させる。すなわち、第２高周波電源１３ａから広域プラズマ生成電極１３ｂに電圧を印加する。これにより、プラズマの励起種を広域的に増大させて菌の死滅効果が更に高まる。
【００７９】
尚、広域プラズマ生成器１３は、光源で構成することができる。光源から照射する光の波長は、赤外線領域から紫外線領域までの各種波長が挙げられるが、好ましくは、紫外線領域の波長である。また、広域プラズマ生成器１３を光源で構成した場合の光の波長は、２６０ｎｍ付近にピークを持つ波長が好ましい。
【００８０】
また、滅菌室Ｒ内にヘリウムを導入するようにしてもよい。ヘリウムの量としては、滅菌室Ｒの容積の数％程度が好ましく、これによりペニング効果による酸素のイオン化を助長できる。
【００８１】
このように、本医療用滅菌装置１では、物理的効果と化学的効果とにより菌を死滅させることができるので、短時間で滅菌処理を完了することができる。
【００８２】
そして、滅菌処理が終わると、滅菌対象物１００を包装材１０１で包装したまま、滅菌室Ｒから取り出して医療現場まで搬送して使用する。
【００８３】
以上説明したように、この実施形態２に係る医療用滅菌装置１によれば、実施形態１のものと同様に、滅菌室Ｒ内に水の生成が抑止されるので、滅菌処理を短時間で完了させることができるとともに、滅菌処理の適用範囲を拡大できる。
【００８４】
また、滅菌室Ｒに水が存在しないことで、導電性を低く保つことができ、高圧の直流パルス３０を印加することができる。
【００８５】
また、電圧が印加される電極２０と、滅菌対象物１００を包装する包装材１０１とを導通させるようにしたので、包装材１０１の内部に存在する正イオン又は電子を十分に加速して、滅菌対象物１００に勢いよく衝突させることができ、包装材１０１で包装された滅菌対象物１００を、短時間で、かつ、確実に滅菌できる。
【００８６】
また、図８に示すように、直流パルス３０の波形は、負側に立ち上がった後、正側に立ち上がるような形状としてもよい。
【００８７】
また、滅菌工程が終わった後、滅菌対象物１００の表面に酸化膜があれば、プラズマを生成することでスパッタリング作用を得て、酸化膜を除去することができる。
【００８８】
以上説明したように、この実施形態２によれば、実施形態１と同様に滅菌処理を短時間で完了できるとともに、適用範囲を拡大できる。
【００８９】
実施形態２では、オゾンによる滅菌、プラズマにより生成されるラジカルによる滅菌、電荷粒子の衝突による滅菌の３種類の滅菌を行うようにしているが、これに限らず、滅菌処理の要求度合いに応じて、３種類のうち、１つまたは２つの滅菌処理を行うようにしてもよい。例えば、オゾンを外部から供給するようにして、滅菌室Ｒにオゾンを充満させて、オゾンによる滅菌のみを行うようにしてもよい。また、オゾンによる滅菌と、プラズマにより生成されるラジカルによる滅菌との２種類の滅菌を行うようにしてもよい。オゾンのみでの滅菌、オゾン及びラジカルでの滅菌、オゾン、ラジカル及び電荷粒子を用いての滅菌の３つのうち、１つを選択できるように制御装置１８を構成することも可能である。この場合、選択スイッチを設けるのが好ましい。
【００９０】
また、包装材１００には、プラズマの発生により滅菌が行われた否かを示すインジケータを設けるのが好ましい。インジケータとしては、例えば、包装材１００の表側に、ある色の塗膜でベース層を形成し、このベース層の表側に別の色の塗膜を形成しておく。表側の塗膜の厚さは１００Å程度である。この包装材１００を滅菌室Ｒに配置してプラズマを発生させると、プラズマの作用によって表側の塗膜を構成する塗料と、ベース層を構成する塗料とが混ざる。一方、プラズマが有効に発生していない場合には、塗料が混ざらない。これにより、プラズマが有効に発生したことが処理後に目視により確認できる。
【００９１】
また、包装材１０１は、図９に示す変形例のようにアルミ箔１０４ａに樹脂フィルム１０４ｂを接合してなるラミネート材１０４を用いて構成してもよい。アルミ箔１０４ａは、包装材１０１の内部及び外部の両方に臨んでいる。アルミ箔１０４ａが導電部となっている。
【００９２】
また、滅菌室Ｒには、アルゴン、ヘリウム、ネオン、酸素、窒素の各気体を導入するようにしてもよいし、これらを混合した気体を導入してもよい。
【００９３】
また、滅菌対象物１００としては、例えば、人工血管、人工心臓弁、各種手術用具、ガーゼ、リネン、不織布等が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上説明したように、本発明に係る医療用滅菌装置は、例えば、医療現場や医療機器製造現場等に設置するのに適している。
【符号の説明】
【００９５】
１ 医療用滅菌装置
１０ 容器
１１ 非拡散プラズマ生成器
１１ａ 直流パルス電源（加速器）
１２ 補助プラズマ生成器
１３ 広域プラズマ生成器（オゾン発生器）
１４ 真空ポンプ（真空引き装置）
１９ 気体供給装置
２０ 電極（支持部）
２０ａ 導通部
１００ 滅菌対象物
１０１ 包装材
１０１ａ 導電部
Ｒ 滅菌室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療行為時に使用される医療器具等の滅菌対象物を滅菌する滅菌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の医療用滅菌装置として、過酸化水素とプラズマを利用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の滅菌装置は、滅菌対象物が収容される滅菌室と、滅菌室に過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、滅菌室にオゾンを供給するオゾン供給装置と、滅菌室内を減圧する真空引き装置と、滅菌室内にプラズマを発生させるプラズマ発生器とを備えている。
【０００３】
特許文献１の滅菌装置を用いて滅菌対象物を滅菌する際には、まず、滅菌室を真空引き装置で減圧した後、過酸化水素供給装置により過酸化水素を滅菌室に供給するとともに、オゾン供給装置によりオゾンを滅菌室に供給する。過酸化水素及びオゾンが滅菌対象物に付着している菌を死滅させる。このとき、過酸化水素がオゾンが反応して滅菌室内に水が生成される。
【０００４】
その後、真空引き装置で滅菌室を減圧した後、プラズマ発生器を作動させる。これにより、過酸化水素及びオゾン雰囲気下でプラズマが発生してラジカルが生成される。滅菌対象物に菌が残存している場合には、その菌がラジカルによって死滅する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０４８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、医療行為時には、滅菌処理を早く終わらせたい場合がある。例えば、人工血管や人工心臓弁は様々な種類があり、このような器具は各医療機関で用意している数が少なく、そのため予備も殆どなく、仮に取扱い時の不手際によって再滅菌が必要になった場合を想定すると、その場ですぐに滅菌しなければならない事態が起こり得る。
【０００７】
しかしながら、従来の滅菌装置では、滅菌室に水が生成されるので、水が滅菌対象物に付着することになる。この水が滅菌対象物に残留していると、患者への使用時に障害となるので、滅菌処理後に乾燥工程が必要になり、滅菌に要する時間が長くなるという問題がある。また、滅菌室内にプラズマを発生させる際には、滅菌室内を所定の低い圧力となるように減圧しなければならないが、滅菌対象物に水が付着していると、水が蒸発することによって減圧に要する時間が長くなり、ひいては、滅菌時間が長くなってしまう。
【０００８】
また、従来の滅菌装置を用いてリネン、綿布、ガーゼ等の繊維からなる滅菌対象物を滅菌すると、水が毛細管現象によって滅菌対象物の内部へ入り込んでしまう。こうなると、乾燥工程に要する時間が長くなり、実用的でない。
【０００９】
つまり、従来の滅菌装置は、滅菌処理に要する時間が長くかかるとともに、適用範囲が狭いという問題があった。
【００１０】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、滅菌時に水の生成を抑止することで、滅菌時間を短縮するとともに、適用範囲を拡大することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、水の生成を抑止する気体を滅菌室に供給するようにした。
【００１２】
第１の発明では、医療行為時に使用される滅菌対象物を滅菌する医療用滅菌装置であって、滅菌対象物が収容される滅菌室と、上記滅菌室内に水の生成を抑止する気体を供給する気体供給装置と、上記滅菌室内にオゾンを充満させるオゾン発生器と、上記滅菌室を減圧する真空引き装置とを備えている構成とする。
【００１３】
この構成によれば、滅菌室内に水の生成を抑止する気体とオゾンとが供給される。滅菌対象物に付着した菌はオゾンにより死滅する。このとき、滅菌室内で水の生成が抑止されるので、乾燥工程が不要になり、滅菌処理に要する時間が短くなる。また、水の生成が抑止されることで、毛細管現象の起こる繊維からなる滅菌対象物も滅菌することが可能になる。
【００１４】
第２の発明では、第１の発明において、滅菌室内にプラズマを発生させるプラズマ発生器を備えている構成とする。
【００１５】
この構成によれば、プラズマの発生により生成されたラジカルの酸化作用によっても滅菌効果が得られる。
【００１６】
第３の発明では、第１または２の発明において、通気性を有する包装材に包装された滅菌対象物を滅菌する構成とする。
【００１７】
この構成によれば、オゾンが包装材を通過して内部に導入され、このオゾンにより滅菌対象物が包装材で包装された状態で滅菌される。
【００１８】
第４の発明では、第１から３のいずれか１つの発明において、滅菌室内に配設され、上記滅菌対象物を支持する支持部と、上記支持部に接続され、電圧の印加によって上記滅菌室内の電荷粒子を加速させて該滅菌対象物に衝突させる加速器とを備えている構成とする。
【００１９】
この構成によれば、滅菌対象物に菌が残存している場合には、電荷粒子がその菌に衝突することになるので、そのときの衝撃力により菌を死滅させることが可能になる。
第５の発明では、第４の発明において、支持部には、滅菌対象物を包装する包装材が有する導電部と導通する導通部が設けられている構成とする。
【００２０】
この構成によれば、導通部を介して滅菌対象物と支持部とを導通させることが可能になる。これにより、包装材の内部の電荷粒子を滅菌対象物に勢いよく衝突させることが可能になる。
【００２１】
第６の発明では、第５の発明において、包装材の内面と滅菌対象物との間には、隙間が形成されている構成とする。
【００２２】
この構成によれば、包装材の内部の電荷粒子を滅菌対象物に衝突させる前に十分に加速することが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
第１の発明によれば、滅菌時に水の生成を抑制できるので、滅菌処理を短時間で完了できるとともに、繊維からなる滅菌対象物も滅菌でき、滅菌装置の適用範囲を拡大できる。
【００２４】
第２の発明によれば、ラジカルの作用により滅菌処理を確実に行うことができる。
【００２５】
第３の発明によれば、オゾンを包装材の内部に導入できるので、滅菌対象物を包装材で包装したまま、短時間で、かつ、確実に滅菌でき、滅菌室から取り出した後も滅菌対象物の滅菌状態を維持できる。
【００２６】
第４の発明によれば、電荷粒子の物理的作用により菌を確実に死滅させることができる。
【００２７】
第５の発明によれば、包装材の内部の電荷粒子を滅菌対象物に勢いよく衝突させることができるので、より確実な滅菌を行うことができる。
【００２８】
第６の発明によれば、包装材の内面と滅菌対象物との間の隙間を利用して電荷粒子を加速させることができるので、菌へ衝撃力を十分に与えて死滅させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１に係る医療用滅菌装置の概略構成図である。
【図２】医療用滅菌装置のブロック図である。
【図３】包装材の断面図である。
【図４】実施形態２に係る図１相当図である。
【図５】実施形態２に係る図２相当図である。
【図６】（ａ）は交流パルス波形を示す波形図であり、（ｂ）は直流パルス波形を示す波形図である。
【図７】滅菌対象物を包装した包装材の斜視図である。
【図８】変形例に係る直流パルス波形を示す波形図である。
【図９】変形例に係る図７相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３１】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る医療用滅菌装置１の概略構造を示すものである。この医療用滅菌装置１は、医療器具等の滅菌対象物１００を滅菌する場合に用いられるものである。
【００３２】
医療用滅菌装置１は、滅菌室Ｒを有する容器１０と、滅菌室Ｒ内にプラズマを発生させる広域プラズマ生成器１３と、真空ポンプ（真空引き装置）１４と、制御装置１８（図２に示す）と、気体供給装置１９とを備えている。
【００３３】
容器１０は、真空引きが可能な密閉型の真空容器であり、材質はステンレス等である。また、容器１０の容積は滅菌対象物の大きさ等によって任意に設定できるが、例えば、１リットル〜１００リットル程度が好ましい。
【００３４】
容器１０の所定部位には、滅菌対象物１００の出し入れが可能な扉（図示せず）が設けられている。容器１０内には、滅菌対象物１００を載置しておくための支持台９が設けられている。
【００３５】
また、容器１０には、排気管１５が設けられている。排気管１５の上流端は、容器１０内の滅菌室Ｒに連通しており、中途部には、真空ポンプ１４が設けられている。真空ポンプ１４は、周知の構造のものであり、滅菌室Ｒ内の圧力を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の範囲で任意に設定できるようになっている。図２に示すように、真空ポンプ１４は制御装置１８に接続されている。また、図１に示すように、容器１０は接地されている。
【００３６】
気体供給装置１９は、滅菌室Ｒ内に水の生成を抑止する気体を供給するためのものであり、ガス導入管１６と、開閉弁１７とを備えている。ガス導入管１６の下流端は、容器１０の滅菌室Ｒに連通しており、上流端には酸素が供給される酸素配管と、窒素が供給される窒素配管と（図示せず）が接続されている。酸素配管は、本医療用滅菌装置１を病院内で使用する場合には、院内の各所に設けられている酸素配管を接続すればよく、酸素を容易に供給できる。酸素と窒素の導入割合は、配管の中途に流量制御弁を設けることで任意に調整することが可能である。酸素と窒素は、ＯＨ基を有していないので、滅菌室Ｒ内で水の生成が抑止される。
【００３７】
尚、ガス導入管１６の上流端には、病院内の各所に設けられている笑気（亜酸化窒素）の配管を接続し、酸素及び窒素の代わりに笑気を用いて滅菌処理を行うようにしてもよい。この笑気もＯＨ基を有していないので、水の生成が抑止される。上記酸素、窒素、笑気は、滅菌室Ｒ内に水の生成を抑止する気体である。
【００３８】
開閉弁１７は電動アクチュエータにより開閉動作されるものであり、図２に示すように、制御装置１８に接続されている。ガス導入管１６には、細菌や粉塵等が滅菌室Ｒに侵入するのを防止するためのフィルタを設けておくのが好ましい。
【００３９】
広域プラズマ生成器１３は、滅菌室Ｒ内の広い範囲（滅菌室Ｒの略全体）にプラズマを生成するためのものである。図１に示すように、広域プラズマ生成器１３は、高周波電源１３ａと、広域プラズマ生成電極１３ｂとを備えており、従来周知の構造のものである。図２に示すように、高周波電源１３ａは、制御装置１８に接続されている。
【００４０】
図１に示すように、広域プラズマ生成電極１３ｂは、例えばステンレス製であり、滅菌室Ｒの上部中央近傍に配設されている。容器１０の壁部には、広域プラズマ生成電極１３ｂに電流を供給するための配線が接続される端子２６が設けられている。この端子２６は、高周波電源１３ａの出力部に接続されている。
【００４１】
図２に示すように、制御装置１８は、ガス導入管１６の開閉弁１７、真空ポンプ１４及び高周波電源１３ａの各々を所定のプログラムに基づいて制御するように構成されている。すなわち、制御装置１８は、開閉弁１７を所定時間開状態として滅菌室Ｒに酸素及び窒素を導入してから閉状態とし、また、高周波電源１３ａを作動させて滅菌室Ｒ内にプラズマを生成し、また、真空ポンプ１４を作動させて滅菌室Ｒ内を減圧する。制御装置１８による制御の詳細は後述する。
【００４２】
また、図１に示すように、包装材１０１は、オゾンや窒素等の気体が通過可能な通気性を有する部材で構成されている。この部材としては、通気孔を有する不織布等が挙げられる。この包装材１０１の通気孔の大きさは、菌が通過不可能な大きさとなっている。包装材１０１の内部には、滅菌対象物１００を収容した状態で、空気も入っている。また、包装材１０１は滅菌対象物１００を収容した状態で膨張可能な柔軟性を有している。包装材１０１が膨張した状態で滅菌対象物１００と包装材１０１の内面との間には、少なくとも１ｍｍ以上の隙間が形成されるようになっている。この隙間の大きさは少なくとも１０ｍｍ程度が好ましい。また、包装材１０１の一部は、透明なフィルムで構成されており、滅菌対象物１００を外部から視認できるようになっている。
【００４３】
次に、上記のように構成された医療用滅菌装置１を用いて滅菌対象物１００を滅菌する場合について説明する。滅菌対象物１００としては、ガイドワイヤー等のように使用時までの間に外部空気に触れさせてはならないものが適している。滅菌対象物１００は、上記包装材１０１で包装した状態で、図１に示すように支持台９に載置する。
【００４４】
そして、制御装置１８は、開閉弁１７を開状態として病院内の酸素配管から圧送される酸素をガス導入管１６から滅菌室Ｒに導入するとともに、窒素を滅菌室Ｒに導入する。滅菌室Ｒ内の酸素と窒素の体積割合は、１：１が好ましい。その後、開閉弁１７を閉状態とする。開閉弁１７を開状態としておく時間は、滅菌室Ｒ内の空気の大部分が酸素及び窒素に置き換わるのに要する時間である。
【００４５】
その後、制御装置１８は、真空ポンプ１４を作動させて減圧を行う。そして、高周波電源１３ａを作動させてプラズマを発生させる。このときの滅菌室Ｒの圧力は０．１Ｐａ以上１００Ｐａ以下が好ましい。また、酸素雰囲気下でプラズマを発生させることにより、オゾンが生成され、滅菌室Ｒ内にオゾンが充満する。広域プラズマ生成器１３がオゾン発生器に相当する。尚、滅菌室Ｒに笑気を導入した場合も、同様にオゾンを発生させることが可能である。
【００４６】
真空ポンプ１４を作動させて滅菌室Ｒをさらに減圧していくと、包装材１０１はその内側と外側との差圧により膨張する。
【００４７】
しかる後、滅菌室Ｒにガス導入管１６から酸素及び窒素を供給し、滅菌室Ｒ内の圧力を上昇させ、滅菌室Ｒ内の圧力を包装材１０１の内圧よりも高める。すると、包装材１０１は通気性を有しているので、滅菌室Ｒ内のオゾンが包装材１０１を通過してその内部に侵入していく。このオゾンにより滅菌対象物１００が包装材１０１で包装された状態で滅菌される。
【００４８】
次いで、制御装置１８は、高周波電源１３ａ及び真空ポンプ１４を停止させ、開閉弁１７を再び開状態として滅菌室Ｒに酸素及び窒素を導入した後、開閉弁１７を閉状態とする。その後、再び、真空ポンプ１４を作動させて減圧するとともに、高周波電源１３ａを作動させてプラズマを発生させ、さらに、滅菌室Ｒに酸素を供給する。これにより、滅菌対象物１００に対して２回目の滅菌処理が行われる。このようにして３〜４回程度滅菌処理を繰り返すことで、確実な滅菌が可能になる。滅菌時間としては、滅菌対象物１００がシンプルな形状の場合には、１０分程度である。
【００４９】
尚、滅菌時の容器１０内の温度は室温から１００℃程度が好ましい。容器１０には、内部の温度を調節するヒータ等の温度調節器を設けるのが好ましい。
【００５０】
滅菌室Ｒには、ＯＨ基の無い酸素及び窒素を充満させているので、滅菌室Ｒ内に水が生成されることはない。
【００５１】
以上説明したように、この実施形態１に係る医療用滅菌装置１によれば、滅菌室Ｒ内に水の生成が抑止されるので、滅菌対象物１００に水が付着することはない。これにより、乾燥工程が不要になり、滅菌処理を短時間で完了させることができる。さらに、水の生成が抑止されるので、毛細管現象を有する繊維からなる滅菌対象物１００であっても滅菌処理を行うことができ、滅菌処理の適用範囲を拡大できる。
【００５２】
また、滅菌室Ｒ内で発生させたオゾンを、包装材１０１を通過させて滅菌対象物１００に接触させることができるので、滅菌対象物１００を包装材１０１で包装したまま、短時間で、かつ、確実に滅菌できる。
【００５３】
尚、包装材１０１としては、例えば図３に示す変形例のように、滅菌対象物１００を包装材１０１の内部で浮かせるようにしてもよい。変形例に係る包装材１０１は、滅菌対象物１００を下方から支持する支持部材１０２と、滅菌対象物１００の上側を覆う布材１０３とを備えている。支持部材１０２は、包装材１０１の内部へ向けて突出する複数の凸部１０２ａ，１０２ａ，…を有しており、これら凸部１０２ａの先端部に滅菌対象物１００が載置されるようになっている。従って、滅菌対象物１００の下面と、包装材１０１の内面との接触面積が少なくなり、滅菌対象物１００の広い範囲にオゾンを接触させることが可能になる。さらに、オゾンが凸部１０２ａと凸部１０２ａとの間を通って移動するようになり、このことによっても、オゾンを滅菌対象物１００に確実に接触させることができる。
【００５４】
また、複数の滅菌対象物１００を滅菌する場合には、支持台９上に並べて置いてもよいし、上下に重ねてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態１では、オゾンを滅菌室Ｒ内で生成するようにしているが、これに限らず、オゾンを外部から供給するようにしてもよい。
【００５６】
《発明の実施形態２》
図４は、本発明の実施形態２に係る医療用滅菌装置１を示すものである。この実施形態２の滅菌装置１は、実施形態１のものに対し、非拡散プラズマ生成器１１及び補助プラズマ生成器１２を備えている点で異なっており、他の部分は同じであるため、以下、同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００５７】
非拡散プラズマ生成器１１は、拡散が抑制されるプラズマを生成するものである。補助プラズマ生成器１２は、プラズマの非拡散領域でのプラズマの生成を補助して、そのプラズマの励起種及びラジカルの量を増大させるためのものであり、公知のプラズマ生成器と物理的作用が同じである。
【００５８】
非拡散プラズマ生成器１１は、直流パルス電源（加速器）１１ａと、直流パルス電源１１ａに接続される電極（支持部）２０とを備えている。尚、電極２０は、実施形態１の支持台９の代わりとなるものである。
【００５９】
電極２０は、滅菌室Ｒの下部近傍に配設されている。容器１０の壁部には、電極２０に電流を供給するための配線が接続される端子２１が設けられている。この端子２１は、直流パルス電源１１ａの出力部に接続されている。電極２０は、滅菌対象物１００の載置が可能な板状に形成されている。電極２０の上面部は、後述する包装材１０１が有する導電部１０１ａと導通する導通部２０ａとなっている。この導通部２０ａは、包装材１０１の導電部１０１ａを介して滅菌対象物１００と電気的に接続され、これにより、滅菌対象物１００そのものを電極化することが可能となっている。
【００６０】
補助プラズマ生成器１２は、補助プラズマ生成用高周波電源１２ａと、上記電極２０とで構成されている。補助プラズマ生成器１２と非拡散プラズマ生成器１１との電極２０は共通化されている。補助プラズマ生成用高周波電源１２ａは、端子２１を介して電極２０に接続されている。図５に示すように、直流パルス電源１１ａ及び補助プラズマ生成用高周波電源１２ａは、制御装置１８に接続され、制御装置１８により制御されるようになっている。
【００６１】
広域プラズマ生成器１３は、非拡散プラズマ生成器１１及び補助プラズマ生成器１２に比べて滅菌室Ｒ内の広い範囲にプラズマを生成する。
【００６２】
上記直流パルス電源１１ａは、所定形状の電力波形を生成するように構成されている。直流パルス電源１１ａが生成する電力波形は、図６（ｂ）に示すように、直流パルス３０であり、パルス高さである直流負電圧がＶであり、パルス幅がｔ１である。このパルス３０を周期（充電時間）ｔ２で連続的に生成する。直流負電圧Ｖは、５００Ｖ〜３０ｋＶ程度が好ましい。また、パルス幅ｔ１は、数μｓ〜数ｍｓ程度が好ましい。但し、ピーク値は、回路構成要素の設定値以下となるように調整される。また、周期ｔ２は、２００ｐｐｓ程度が好ましい。尚、直流パルス３０は負電圧に変えて正電圧としても同様な滅菌効果を得ることができる。
【００６３】
補助プラズマ生成用高周波電源１２ａは、所定形状の電力波形を生成するように構成されており、図６（ａ）に示すように、交流パルス３１を周期的に又は連続的に生成する。図６（ａ）は、周期的に生成する場合を示す。交流パルス３１の周波数はｆであり、ピーク電圧はＫに設定され、パルス幅はｔ３に設定されている。
【００６４】
直流パルス３０は、交流パルス３１の立ち上がり時刻よりΔｔの時間遅れを伴って立ち上がるようになっている。直流パルス３０の各条件と、交流パルス３１の各条件を調整することで、プラズマ密度や滅菌時間等を制御することができる。また、周期ｔ２を変更することで、単位時間当たりの直流パルス３０の数を変更することもできる。
【００６５】
また、包装材１０１の一部には、炭素繊維等の伝導性を有する繊維が編み込まれている。図７に示すように、包装材１０１のうち、伝導性を有する繊維を編み込んだ部分が導電部１０１ａであり、この導電部１０１ａは、包装材１０１の内部及び外部の両方に臨んでいる。尚、導電部１０１ａは、金属線材等で構成してもよい。また、包装材１０１の形状は箱形等であってもよい。
【００６６】
次に、上記のように構成された医療用滅菌装置１を用いて滅菌対象物１００を滅菌する場合について説明する。
【００６７】
滅菌対象物１００は、上記包装材１０１で包装した状態で、図４に示すように電極２０に載置する。このとき、包装材１０１の導電部１０１ａを電極２０の導通部２０ａに接触させる。また、滅菌対象物１００の材質は伝導体であり、導電部１０１ａに接触させておく。
【００６８】
その後、実施形態１と同様に、制御装置１８は、滅菌室Ｒに酸素及び窒素を導入させ、真空ポンプ１４を作動させて滅菌室Ｒを減圧しながら、高周波電源１３ａを作動させてプラズマを発生させる。これにより、滅菌室Ｒ内にオゾンが充満する。そして、真空ポンプ１４を作動させて滅菌室Ｒをさらに減圧する。これにより、包装材１０１にオゾンが導入され、このオゾンにより滅菌対象物１００が包装材１０１で包装された状態で滅菌される。
【００６９】
しかる後、滅菌室Ｒを減圧した状態で、酸素及び窒素を導入する。このときの滅菌室Ｒの圧力は、０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の範囲で設定するのが好ましい。このとき、包装材１０１は膨張していて、包装材１０１の内面と滅菌対象物１００との間には、１０ｍｍ程度の隙間が形成されている。
【００７０】
次いで、直流パルス電源１１ａ及び補助プラズマ生成用高周波電源１２ａから電極２０に対し直流パルス波形の電力及び交流パルス波形の電力が供給される。直流パルス３０の各条件と交流パルス３１の各条件の設定、及び滅菌室Ｒの圧力条件や気体割合等により、プラズマの発生を制御する。このときの電圧は、７００Ｖ以上９００Ｖ以下が好ましいが、より好ましくは、８００Ｖである。
【００７１】
このとき、交流パルス３１が直流パルス３０よりも早いタイミングで電極２０に印加される。このとき、包装材１０１の内部には、滅菌室Ｒ内の酸素が侵入しているので、包装材１０１の内部において滅菌対象物１００を取り囲むように、該滅菌対象物１００の周囲領域にプラズマが略均一に生成される。このプラズマの作用により、滅菌対象物１００が包装材１０１の内部で滅菌される。
【００７２】
交流パルス３１が印加された後、Δｔの時間遅れで直流パルス３０が印加される。直流パルス電力は、放電により、滅菌対象物１００の周囲にプラズマを生成する電気的能力を有している。さらに、滅菌対象物１００の周囲のプラズマを構成する正イオンと電子（電荷粒子）は、直流パルス３０の印加によって静電気力を受ける。電子は、滅菌対象物１００の表面または表面近傍から強力に反発されて滅菌対象物１００から遠ざかる一方、正イオンは、滅菌対象物１００に引き寄せられる。このとき、包装材１０１の内面と滅菌対象物１００との間に１０ｍｍ程度の隙間が形成されているので、滅菌対象物１００の周りには、正イオンを加速するのに十分な空間があり、よって、滅菌対象物１００に向けて十分に加速される。加速された正イオンは、運動エネルギーを持ち、滅菌対象物１００の表面に存在する菌（微生物）に衝突して打ち込まれ、菌の細胞壁を破壊する。菌は、このような物理的な効果により死滅する。
【００７３】
交流パルス３１は、直流パルス３０により生成されるプラズマの励起エネルギーを更に増大させて励起種及びラジカルの量を補助的に、かつ、広域的に増大させる。プラズマが存在している状況で、そのプラズマを生成させる電極２０と同じ電極に印加される直流パルス３０の放電により、滅菌対象物１００の周囲にはプラズマシースが形成される。このプラズマシースの厚みは、電圧等により変更することができ、１ｍｍ以上８ｍｍ以下が好ましい。
【００７４】
プラズマシースは、滅菌対象物１００の表面形状に対応する形状となる。よって、滅菌対象物１００が複雑な形状であっても、滅菌対象物１００の周囲にプラズマシースによって電荷粒子を加速させるための電気的加速場を略均一に形成できる。加速場の均一化により、滅菌対象物１００の全体に均等な滅菌処理を施すことが可能になる。
【００７５】
尚、電極２０が正に帯電する場合には、電子が菌に打ち込まれることになる。
【００７６】
上述の如く直流パルス３０は周期的に発生する。従って、先の直流パルス３０とその後の直流パルス３０との間では、先の直流パルス３０の印加により滅菌対象物１００の周囲に発生していたイオンシースが消え、アフターグローによりプラズマの中で活性化された励起種であるラジカルが、滅菌対象物１００の表面に到達して菌を死滅させる。これは化学的効果による滅菌である。
【００７７】
ラジカルは、主に、酸素に起因する酸素ラジカルである。
【００７８】
交流パルス３１及び直流パルス３０が印加されている間、広域プラズマ生成器１３を作動させる。すなわち、第２高周波電源１３ａから広域プラズマ生成電極１３ｂに電圧を印加する。これにより、プラズマの励起種を広域的に増大させて菌の死滅効果が更に高まる。
【００７９】
尚、広域プラズマ生成器１３は、光源で構成することができる。光源から照射する光の波長は、赤外線領域から紫外線領域までの各種波長が挙げられるが、好ましくは、紫外線領域の波長である。また、広域プラズマ生成器１３を光源で構成した場合の光の波長は、２６０ｎｍ付近にピークを持つ波長が好ましい。
【００８０】
また、滅菌室Ｒ内にヘリウムを導入するようにしてもよい。ヘリウムの量としては、滅菌室Ｒの容積の数％程度が好ましく、これによりペニング効果による酸素のイオン化を助長できる。
【００８１】
このように、本医療用滅菌装置１では、物理的効果と化学的効果とにより菌を死滅させることができるので、短時間で滅菌処理を完了することができる。
【００８２】
そして、滅菌処理が終わると、滅菌対象物１００を包装材１０１で包装したまま、滅菌室Ｒから取り出して医療現場まで搬送して使用する。
【００８３】
以上説明したように、この実施形態２に係る医療用滅菌装置１によれば、実施形態１のものと同様に、滅菌室Ｒ内に水の生成が抑止されるので、滅菌処理を短時間で完了させることができるとともに、滅菌処理の適用範囲を拡大できる。
【００８４】
また、滅菌室Ｒに水が存在しないことで、導電性を低く保つことができ、高圧の直流パルス３０を印加することができる。
【００８５】
また、電圧が印加される電極２０と、滅菌対象物１００を包装する包装材１０１とを導通させるようにしたので、包装材１０１の内部に存在する正イオン又は電子を十分に加速して、滅菌対象物１００に勢いよく衝突させることができ、包装材１０１で包装された滅菌対象物１００を、短時間で、かつ、確実に滅菌できる。
【００８６】
また、図８に示すように、直流パルス３０の波形は、負側に立ち上がった後、正側に立ち上がるような形状としてもよい。
【００８７】
また、滅菌工程が終わった後、滅菌対象物１００の表面に酸化膜があれば、プラズマを生成することでスパッタリング作用を得て、酸化膜を除去することができる。
【００８８】
以上説明したように、この実施形態２によれば、実施形態１と同様に滅菌処理を短時間で完了できるとともに、適用範囲を拡大できる。
【００８９】
実施形態２では、オゾンによる滅菌、プラズマにより生成されるラジカルによる滅菌、電荷粒子の衝突による滅菌の３種類の滅菌を行うようにしているが、これに限らず、滅菌処理の要求度合いに応じて、３種類のうち、１つまたは２つの滅菌処理を行うようにしてもよい。例えば、オゾンを外部から供給するようにして、滅菌室Ｒにオゾンを充満させて、オゾンによる滅菌のみを行うようにしてもよい。また、オゾンによる滅菌と、プラズマにより生成されるラジカルによる滅菌との２種類の滅菌を行うようにしてもよい。オゾンのみでの滅菌、オゾン及びラジカルでの滅菌、オゾン、ラジカル及び電荷粒子を用いての滅菌の３つのうち、１つを選択できるように制御装置１８を構成することも可能である。この場合、選択スイッチを設けるのが好ましい。
【００９０】
また、包装材１００には、プラズマの発生により滅菌が行われた否かを示すインジケータを設けるのが好ましい。インジケータとしては、例えば、包装材１００の表側に、ある色の塗膜でベース層を形成し、このベース層の表側に別の色の塗膜を形成しておく。表側の塗膜の厚さは１００Å程度である。この包装材１００を滅菌室Ｒに配置してプラズマを発生させると、プラズマの作用によって表側の塗膜を構成する塗料と、ベース層を構成する塗料とが混ざる。一方、プラズマが有効に発生していない場合には、塗料が混ざらない。これにより、プラズマが有効に発生したことが処理後に目視により確認できる。
【００９１】
また、包装材１０１は、図９に示す変形例のようにアルミ箔１０４ａに樹脂フィルム１０４ｂを接合してなるラミネート材１０４を用いて構成してもよい。アルミ箔１０４ａは、包装材１０１の内部及び外部の両方に臨んでいる。アルミ箔１０４ａが導電部となっている。
【００９２】
また、滅菌室Ｒには、アルゴン、ヘリウム、ネオン、酸素、窒素の各気体を導入するようにしてもよいし、これらを混合した気体を導入してもよい。
【００９３】
また、滅菌対象物１００としては、例えば、人工血管、人工心臓弁、各種手術用具、ガーゼ、リネン、不織布等が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上説明したように、本発明に係る医療用滅菌装置は、例えば、医療現場や医療機器製造現場等に設置するのに適している。
【符号の説明】
【００９５】
１ 医療用滅菌装置
１０ 容器
１１ 非拡散プラズマ生成器
１１ａ 直流パルス電源（加速器）
１２ 補助プラズマ生成器
１３ 広域プラズマ生成器（オゾン発生器）
１４ 真空ポンプ（真空引き装置）
１９ 気体供給装置
２０ 電極（支持部）
２０ａ 導通部
１００ 滅菌対象物
１０１ 包装材
１０１ａ 導電部
Ｒ 滅菌室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療行為時に使用される滅菌対象物を滅菌する医療用滅菌装置であって、
滅菌対象物が収容される滅菌室と、
上記滅菌室内に水の生成を抑止する気体を供給する気体供給装置と、
上記滅菌室内にオゾンを充満させるオゾン発生器と、
上記滅菌室を減圧する真空引き装置とを備えていることを特徴とする医療用滅菌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の医療用滅菌装置であって、
滅菌室内にプラズマを発生させるプラズマ発生器を備えていることを特徴とする医療用滅菌装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の医療用滅菌装置において、
通気性を有する包装材に包装された滅菌対象物を滅菌することを特徴とする医療用滅菌装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の医療用滅菌装置において、
滅菌室内に配設され、上記滅菌対象物を支持する支持部と、
上記支持部に接続され、電圧の印加によって上記滅菌室内の電荷粒子を加速させて該滅菌対象物に衝突させる加速器とを備えていることを特徴とする医療用滅菌装置。
【請求項５】
請求項４に記載の医療用滅菌装置において、
支持部には、滅菌対象物を包装する包装材が有する導電部と導通する導通部が設けられていることを特徴とする医療用滅菌装置。
【請求項６】
請求項５に記載の医療用滅菌装置において、
包装材の内面と滅菌対象物との間には、隙間を形成することを特徴とする医療用滅菌装置。
【請求項１】
医療行為時に使用される滅菌対象物を滅菌する医療用滅菌装置であって、
滅菌対象物が収容される滅菌室と、
上記滅菌室内に水の生成を抑止する気体を供給する気体供給装置と、
上記滅菌室内にオゾンを充満させるオゾン発生器と、
上記滅菌室を減圧する真空引き装置とを備えていることを特徴とする医療用滅菌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の医療用滅菌装置であって、
滅菌室内にプラズマを発生させるプラズマ発生器を備えていることを特徴とする医療用滅菌装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の医療用滅菌装置において、
通気性を有する包装材に包装された滅菌対象物を滅菌することを特徴とする医療用滅菌装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の医療用滅菌装置において、
滅菌室内に配設され、上記滅菌対象物を支持する支持部と、
上記支持部に接続され、電圧の印加によって上記滅菌室内の電荷粒子を加速させて該滅菌対象物に衝突させる加速器とを備えていることを特徴とする医療用滅菌装置。
【請求項５】
請求項４に記載の医療用滅菌装置において、
支持部には、滅菌対象物を包装する包装材が有する導電部と導通する導通部が設けられていることを特徴とする医療用滅菌装置。
【請求項６】
請求項５に記載の医療用滅菌装置において、
包装材の内面と滅菌対象物との間には、隙間を形成することを特徴とする医療用滅菌装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−７２４９０（Ｐ２０１１−７２４９０Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２６２５３（Ｐ２００９−２２６２５３）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（５０８２１４２７１）合同会社ジャパン・メディカル・クリエーティブ (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（５０８２１４２７１）合同会社ジャパン・メディカル・クリエーティブ (4)
【Ｆターム（参考）】
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