JPH05161827A - 高圧蒸気滅菌器排出流体用フィルタ−ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 濾過ハウジンク４に高圧蒸気滅菌器１１から
排出された流体を供給する流体入口５と、供給された流
体が濾過されて排出される流体出口６を備え、その流体
入口５と流体出口６との間に、疎水性フィルタ−１ａを
組み込んだ疎水性エレメント１と、親水性フィルタ−２
ａを組み込んだ親水性エレメント２とを、重力側に親水
性エレメント２を配置して、相互に中央部に形成した濾
液流路１０を介して連通させ、その中央部濾液流路１０
を前記流体出口６に接続させて構成する。 【効果】 高圧蒸気滅菌器１１からの排出された空気、
蒸気、凝縮水を、疎水性エレメント１に対して親水性エ
レメント２を重力側に位置させて構成するので、空気、
水蒸気、凝縮水を滞りなく排出でき、その際、０．２μ
ｍ〜０．０１μｍ範囲の孔径フィルタ−を用いることに
よって微生物学的汚染物質を完全に濾過することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧蒸気滅菌器から排
出される、微生物を含んでいる可能性がある流体から微
生物を取り除き、無菌状態にして流体を排出するフィル
タ−組立体に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より高圧蒸気滅菌（オ−トクレ−ブ滅
菌）は滅菌の有効な手段として医薬品工業、食品工業を
中心とする産業分野、及び微生物や細胞等を扱う生化
学、微生物学、遺伝子工学等の研究分野に広範に使われ
ている。近年、遺伝子操作を専門に扱うバイオハザ−ド
施設が各地に設置されているが、これは遺伝子組み替え
の結果作り出される予測出来ない生命体が実験設備の外
に漏出することをあらゆる手段を講じて防止しようとい
う思想からうまれたものである。実験室内は外界より気
圧が下げられ実験室内の空気が外へ流出することを防止
するとともに、室内空気をエア−フィルタ−で濾過滅菌
して、室内外の微生物的空気汚染を防いでいる。その実
験に使用された器具は、目的に応じた滅菌方法で滅菌さ
れて微生物的危険性を排除した後、廃棄または再使用さ
れる。

【０００３】高圧蒸気滅菌法は上記の用途に最も一般的
に使用されるが、滅菌効果を完全なものとするために滅
菌に先だって高圧蒸気滅菌器缶体内の残存空気を缶体外
へ排出し、蒸気に置換する操作が不可欠である。この
際、空気及び蒸気が凝縮水（ドレ−ン）と共に缶体外に
排出される。この排出流体は缶体内の被滅菌物に由来す
る微生物汚染の可能性が存在するため、なんらかの滅菌
措置の必要性が指摘されている。現在、バイオハザ−ド
施設においては、取り扱う生命体の危険性に応じてクラ
ス分けされているが、Ｐ−１，Ｐ−２レベル等の比較的
危険性が緩やかな施設では特に対策が講じられていない
のが実状であり、Ｐ−３，Ｐ−４レベル等の高度な生物
学的危険管理施設では安全性の高い微生物汚染管理技術
の確立が望まれている。これまでに排出ドレ−ンを再び
高圧蒸気化して滅菌し、排出するなどの特別の装置を組
み込んだものは一部大型機で見られるが、再蒸気化装置
が大型化することや、イニシャルコストが増大すること
などから小型、中型機への展開は進んでいない。そのた
めに、大型機を含め設置容積が少なく、簡便な方法によ
る排出液体の無菌化技術が待望されている。

【０００４】高圧蒸気滅菌器による一般的な滅菌サイク
ルについて、図４に基いて説明すると、まず、被滅菌物
を高圧蒸気滅菌器缶体１１内に入れた後、缶体１１に耐
圧構造を有する蓋１４をし滅菌物直下にある水１５を電
気ヒ−タ−１６により加熱し蒸気を発生させる。そして
滅菌を完全に行う為に缶体１１内が飽和蒸気で満たされ
るまで缶体上部にある缶体１１と連通する排出配管１７
から缶内圧の上昇につれて缶体内の空気を排出させる。
すると缶体の水１５が加熱されていくにつれ蒸気が発生
し、空気と蒸気が混在した状況を経てやがて蒸気のみが
排出されるようになる。この際、実際に排出される流体
は空気、蒸気、及び蒸気が排出配管１７経路中で冷やさ
れて発生する凝縮水が混在したものとなる。この時点
で、缶体１１と排出路１７を繋ぐ配管に設置されたバル
ブ１３が閉じられ、缶体内の蒸気圧が上がり、所定温
度、所定時間滅菌が行われる。滅菌終了後、ヒ−タ−１
６が切られ缶体内圧が所定の圧力まで下がった時点で、
排出バルブ１３が開かれ残圧によって、空気、蒸気、凝
縮水が缶体外に排出される。缶体内が大気圧に戻った時
点で、１サイクルが終了となる。主に産業用に供する大
型の高圧蒸気滅菌器では缶体内の水を電気ヒ−タ−で加
熱する方式でなく、直接缶体内に加圧蒸気を吹き込む方
式が一般的であるが、蒸気発生方法の違いのみでこのサ
イクルは同一である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した滅
菌サイクルの中で、高圧蒸気滅菌器缶体外に排出される
被滅菌物由来の微生物学的汚染物質を含む可能性のある
空気、蒸気、凝縮水を有効に濾過し、外界への微生物汚
染を防止するフィルタ−組立体を提供することにある。

【０００６】即ち、これら排出エキゾ−ストは空気、蒸
気、液体の状態で同一排出配管から混然として排出され
るため、これら全ての状態の流体を効率よく濾過できる
フィルタ−の設定が必要である。フィルタ−には基本的
に疎水性の物と親水性の物があるが、疎水性フィルタ−
をこの用途に供すると空気、蒸気は濾過できるものの、
凝縮水は濾過できず、フィルタ−を収容する濾過器の濾
過１次側（フィルタ−の被濾過液側）に凝縮水が充満し
た時点で空気、蒸気も液体に妨げられ濾過できなくなっ
てしまう。一方親水性フィルタ−をこの用途に供した場
合、フィルタ−が水で濡れていない時は空気、蒸気を濾
過できるが凝縮水でフィルタ−が一度水に濡れると、空
気、水蒸気ともに全く濾過できず、所定のエキゾ−スト
が排出できなくなる。水で濡れた親水性フィルタ−は、
そのフィルタ−が持つ孔径由来のバブルポイント（孔径
を満たす液体を表面張力に抗して気体で押し出す時の気
体圧力値）以上の圧力で濾過しないと気体は濾過できな
いという性質を持っている。

【０００７】なお、微生物の除去には孔径０．２μｍ以
下のフィルタ−が必要であり、水でフィルタ−を濡らし
た場合のバブルポイント値も概ね３Kg／cm² 以上となる
が、このエキゾ−ストの排出圧力は一般的に０．５Kg／
cm² 以下であるため、一度水に濡れたフィルタ−からは
気体は排出されない。排出配管経路にある缶体内と外界
を画するバルブは缶体内の温度又は圧力を感知するセン
サ−と連動し作動する構造が一般的なため、缶体内の空
気が飽和蒸気と完全に置換しないうちに経路を閉じてし
まい、完全な滅菌が行えない結果となる。

【０００８】また、この用途におけるフィルタ−は滅菌
器内の排出配管系に置かれ設置空間が限られるため、形
状をコンパクトにする必要があることと、フィルタ−の
１次側が微生物汚染を受けている可能性があることか
ら、フィルタ−交換時濾過器からフィルタ−エレメント
を入れ替えする作業をなくし、人に対する危険を回避す
るため濾過器とエレメントを一体化し、フィルタ−ユニ
ットごと交換可能なカプセル形状にする必要がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、ハウジンク４に高圧蒸気滅菌器１１からの排
出された流体を供給する流体入口５と、供給された流体
が濾過されて排出させる流体出口６を備え、その流体入
口５と流体出口６との間に、疎水性フィルタ−１ａを組
み込んだ疎水性エレメント１と、親水性フィルタ−２ａ
を組み込んだ親水性エレメント２とを、重力側に前記親
水性エレメント２を配置して、相互に中央部に形成した
濾液流路１０を介して連通させ、その中央部濾液流路１
０を前記流体出口６に接続させて成るものである。ま
た、前記疎水性フィルタ−１ａ及び親水性フィルタ−２
ａの孔径が０．２μｍ〜０．０１μｍの範囲としたもの
である。

【００１０】

【作用】上記の構成なので、本発明のフィルタ−ユニッ
トは図４に示すように、高圧蒸気滅菌器１１に、排出配
管経路１７、１８に疎水性エレメント１に対して親水性
エレメント２を重力側に位置する状態でセットされる。
高圧蒸気滅菌サイクルの初期では前述したように空気、
水蒸気、凝縮水が排出されるが、本発明によるフィルタ
−ユニットにより、これら諸状態の流体の空気及び水蒸
気は濾過エレメント３の疎水性エレメント１で濾過され
るとともに、まだ凝縮水で濡れていない親水性エレメン
ト２でも濾過され排出される。凝縮水で親水性エレメン
ト２が全て濡れた後は、その空気及び水蒸気は疎水性エ
レメント１のみより排出されることになる。また、凝縮
水は親水性エレメント２によってのみ排出される。この
際、濾過エレメント３が親水性エレメント２のみで形成
されていると、凝縮水でエレメント全てが濡れた時点か
ら空気、水蒸気は全く濾過されなくなり（いわゆるエア
−ロックの状態となり）、流体の流れが停止してしま
う。

【００１１】濾過エレメント３が疎水性エレメント１の
みで形成されていると、空気、水蒸気は濾過できるもの
の、凝縮水は全く濾過されないため、凝縮水がユニット
内部へ溜まって濾過エレメント３が水没状態となり、こ
の場合も流体の流れが停止してしまう。また、親水性エ
レメント２に対して疎水性エレメント１を重力側に位置
させて使用した場合も、凝縮水が疎水性エレメント１を
水没させた時点から、親水性エレメント２のみで使用し
たのと同一の状況となり、この場合も流体の流れが停止
してしまう。

【００１２】

【実施例】本発明を図の実施例に基づいて説明すると、
図１、図２及び図３に示すように、高圧蒸気滅菌器排出
流体用フィルタ−ユニットは、疎水性エレメント１及び
親水性エレメント２からなる濾過エレメント３とこれを
収納する濾過ハウジング４部分から構成される。濾過エ
レメント３は容積当たりの濾過面積を広く得るために、
フィルタ−を菊花状にプリ−ツし、両端部を液密に封止
した形状を採り、濾過エレメント３の外側を濾過一次側
とし、プリ−ツ状フィルタ−で濾過された液体が中央の
センタ−コアから流出する構造をとっている。濾過エレ
メント３は一方に疎水性フィルタ−１ａを組み込んだ疎
水性エレメント１と、親水性フィルタ−２ａとを組み込
んだ親水性エレメント２から成り、お互いに中央部に形
成した濾液流路１０を介して連通している。この濾過エ
レメント３と、これを収納し、流体の濾液流路１０を濾
過エレメント３と連通した流体出口６及び、濾過エレメ
ント３の１次側に濾過流体を供給する流体入口５を有す
る濾過ハウジング４より構成する。

【００１３】これらに使用される疎水性フィルタ−１ａ
及び親水性フィルタ−２ａの孔径は０．２μｍ〜０．０
１μｍの範囲内にあることが必要である。０．２μｍよ
り孔径が大きいと、細菌やウイルス等の微生物が漏れる
危険性があり、０．０１μｍより孔径が小さいと所定の
濾過量が得られない。孔径を小さく設定するためには、
濾過量を満足させる都合上、濾過エレメントの濾過面積
を増やす必要があるが、疎水性フィルタ−１ａ及び親水
性フィルタ−２ａの濾過面積を増やすと、濾過エレメン
ト３の容積が増大し、設置容積も多く要すためコンパク
トにすることができないので不適当である。また、一般
に存在する微生物の最も小さいものでも０．１μｍ〜
０．２μｍのフィルタ−で除去可能であり、界面活性剤
の共存による微生物除去率の低下や新規微生物の作出を
勘案しても０．０１μｍ以下の孔径は不必要と考えられ
る。

【００１４】疎水性エレメント１のフィルタ−１ａの材
質は、シリコン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリプ
ロピレン（ＰＰ）などからなる本質的に疎水性の微多孔
性膜であればどれでも好適に使用可能である。また、本
質的に親水性の材質からなる微多孔性膜てあっても、シ
リコンやＰＴＦＥなどの表面撥水化剤によって膜を撥水
化し、疎水性膜とすれば、同様に使用可能である。これ
らのなかでこの用途に特に好適に推奨される材質は、繰
り返しの熱的耐性に優れるＰＴＦＥ製微多孔性膜であ
る。

【００１５】親水性エレメント２のフィルタ−２ａの材
質は、再生セルロ−ス、ナイロンなどからなる本質的に
親水性の微多孔性膜、または、本質的に疎水性の材質か
らなる微多孔性膜であっても、界面活性剤のコ−ティン
グや化学的表面改質などの親水化措置によって膜を親水
化し親水性膜と成したセルロ−スアセテ−ト、ポリサル
サン、ポリエ−テルサルサン、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、Ｐ
Ｐ製微多孔性膜等がどれでも好適に使用可能である。こ
れら濾過エレメント３の製造方法の一例は、フィルタ−
をプラスチックネットや不織布支持材と共にプリ−ツ
し、アコ−デオン状と成した後、それぞれのフィルタ−
の端部をヒ−トシ−ル等を行い一体化し、円筒状に形成
する。そしてこの中央部に濾液流路１０となる円筒の金
網状センタ−コアと、外周に補強の円筒金網状アウトチ
ュ−ブをセットし円筒両端に液密にエンドプレ−ト７、
８を一体化する工程をとる。前記エンドプレ−トは濾液
流路１０を確保するため少なくとも両端のうちの一端を
センタ−コア内径部と接合する中央部分について開口さ
せておく必要がある。

【００１６】疎水性（又は親水性）エレメント１（又は
２）はエンドキャップの一端を開口したエンドプレ−ト
を用い、濾液流路１０が片側のみ開いた構成とする。一
方親水性（又は疎水性）エレメント２（又は１）は、濾
液流路１０が両端に開口したエレメントとする。疎水性
エレメント１の濾液流路開口部と親水性エレメント２の
一方の濾液流路開口部を液密に一体化し、共通の濾液流
出口を有する濾過エレメント３を形成する。濾過エレメ
ント３を含むフィルタ−ユニットの製造方法を例示する
と、上記濾過エレメント３の組立体の濾液の液出口３ａ
を濾過ハウジング４の流体出口６と液密に一体化する。

【００１７】また濾過ハウジング４には流体入口５を有
し、濾過エレメント３の全体を被う外殻部材と濾過ハウ
ジング４を液密一体化することで作成する。また、フィ
ルタ−ユニットは液体の出入口が図２と図３に示すよう
に濾過ハウジング４内の上下に位置する形態にとらわれ
ず、濾過時フィルタ−エレメントの疎水性エレメント１
に対して親水性エレメント２が重力側に位置する態樣を
取る構造であれば、同様に使用可能である。例えばフィ
ルタ−ユニットが図２に示す態樣である場合は、濾液開
口部を一端に設けた親水性エレメント２の開口部と、濾
液開口部を両端に設けた疎水性エレメント１の一端を液
密一体化した濾過エレメント３が用いられる。センタ−
コア、アウトチュ−ブ、エンドプレ−ト、ハウジング部
材は金属、プラスチックいずれも使用可能であるが、Ｐ
Ｐ、ＰＶＤＦ、ポリカ−ボネ−ト等の耐熱性熱化塑性樹
脂が、高圧蒸気滅菌の排出蒸気に熱耐性があり、かつ製
造時溶着作業がしやすいなど特に好適に使用できる。

【００１８】

【実験例１】親水性フィルタ−２として、ポリエ−テル
サルホン親水化膜（東洋濾紙株式会社製、孔径：０．２
μｍ）を０．１m²組み込んだ濾過エレメント３と、疎水
性フィルタ−１として、ＰＴＦＥ膜（ジャパン・ゴアテ
ックス株式会社製、孔径：０．２μｍ）を０．５m²組み
込んだ濾過エレメント３を疎水性エレメント１が上部に
位置するように一体化し、これをＰＰ製の濾過ハウジン
グ４に納めフィルタ−ユニットを作成した。 このフィ
ルタ−ユニットの外形寸法は、径８０ｍｍ、全長２００
ｍｍである。

【００１９】

【実験例２】親水性のフィルタ−２として、ナイロン膜
（ＭＳＩ株式会社製、孔径：０．１μｍ）を０．０５m²
組み込んだエレメントと、疎水性フィルタ−１として、
ＰＰ膜（宇部興産株式会社製、孔径：０．０５μｍ）を
０．０５m²組み込んだ濾過エレメント３を、疎水性エレ
メント１が上部に位置するように一体化し、これをＰＰ
製のハウジングに納めフィルタ−ユニットを作成した。
このフィルタ−ユニットの外形寸法は、径８０ｍｍ、全
長１３０ｍｍである。

【００２０】

【実験例３】親水性フィルタ−２として、ポリエリ−テ
ルサルホン親水化膜（東洋濾紙株式会社製、孔径：０．
２μｍ）を０．１m²組み込んだ濾過エレメント３を作成
した。このフィルタ−ユニットの外形寸法は、径８０ｍ
ｍ、全長１３０ｍｍである。

【００２１】

【実験例４】疎水性フィルタ−１として、ＰＴＦＥ膜
（ジャパン・ゴアテックス株式会社製、孔径：０．２μ
ｍ）を０．１m²組み込んだ濾過エレメント３のみをＰＰ
製のハウジングに納め、実験例１と同様にフィルタ−ユ
ニットを作成した。このフィルタ−ユニットの外形寸法
は、径８０ｍｍ、全長１３０ｍｍである。

【００２２】

【実験例５】親水性フィルタ−２として、ポリエ−テル
サルホン親水化膜（東洋濾紙株式会社製、孔径：０．２
μｍ）を０．０５m²組み込んだ濾過エレメント３と、疎
水性フィルタ−１として、ＰＴＦＥ膜（ジャパン・ゴア
テックス株式会社製、孔径：０．２μｍ）を０．０５m²
組み込んだ濾過エレメント３を実験例１と同様に、但し
使用時、疎水性エレメント１が下部に位置するように一
体化し、これをＰＰ製の濾過ハウジング４に納めフィル
タ−ユニットを作成した。このフィルタ−ユニットの外
形寸法は、径８０ｍｍ、全長１３０ｍｍである。上記の
５種類のフィルタ−ユニットを、内容量６０リットルの
高圧蒸気滅菌機（株式会社平山製作所製）の排出配管末
端部に取り付け試験に供した。この結果を表１及び表２
に示す。表１はフィルタ−ユニットの種類と排出流体量
である。

【００２３】

【表１】

【００２４】この表１の結果から、実験例３、４、及び
５に於ける滅菌は、実験例１、２、及びフィルタ−なし
の場合に比べ、空気、蒸気、及び凝縮液量が少なく高圧
蒸気滅菌器缶体内が飽和蒸気状態となっていないまま滅
菌がおこなわれている可能性を示唆している。表２は排
出流体の無菌性に関するものである。

【００２６】

【表２】

【００２７】上記表２の排出流体の無菌性は、耐熱性芽
胞形成細菌 Batillus subtilis の乾燥菌体を高圧蒸気
滅菌器缶体内面部やフィルタ−ユニット手前の排出配管
内部に散布し、通常に滅菌操作を行った。フィルタ−ユ
ニット液出口後の配管を液体培地（トリプチケ−スソイ
・ブイヨン培地）液中に入れ、気体を含めた排出流体は
全て液体培地に接触するように配慮した。液体培地が高
温になり、採取した菌体数に影響を与えないよう、培地
量は５リットルとした。排出液のサンプリング終了後、
培地を温度３２度で７日間培養し、培地の濁りで菌の有
無を判定した。この表２の結果を見ると、フィルタ−の
設置は排出流体の除菌に有効なことがわかる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明は、高圧蒸気滅菌
器缶体外に排出される被滅菌物由来の微生物学的汚染物
質を含む可能性のある空気、蒸気、凝縮水を、濾過エレ
メント３が疎水性及び親水性エレメントの両方の特性を
生かし、親水性エレメント２を疎水性エレメント１に対
して重力側に位置させて構成するので、空気、水蒸気、
凝縮水を滞りなく排出することができる。その際、孔径
０．２μｍ〜０．０１μｍのフィルタ−を用いることに
よって被滅菌物由来の微生物学的汚染物質を含む空気、
蒸気、凝縮水を完全に濾過して外界へ排出することがで
きる。また、濾過エレメントがコンパクト化されてお
り、装置を小型化し、生物学的に安全且つ簡単に濾過エ
レメントの交換が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示し、（イ）が一部切欠面斜
視図、（ロ）が要部である濾過エレメントの部分縦断側
面図。

【図２】本発明の略図的縦断面図。

【図３】本発明の略図的縦断面図。

【図４】高圧蒸気滅菌器の排出流体濾過システムの模式
図。

【符合の説明】

１ 疎水性エレメント １ａ 疎水性フィルタ− ２ 親水性エレメント ２ａ 親水性フィルタ− ３ 濾過エレメント ４ 濾液ハウジング ５ 流体入口 ６ 流体出口 ７ エンドプレ−ト ８ エンドプレ−ト ９ 接続部 １０ 濾液流路 １１ 高圧蒸気滅菌器 １２ 被滅菌物 １３ バルブ １４ 高圧蒸気滅菌器蓋 １５ 水 １６ ヒ−タ− １７ 流体導入管 １８ 流体排出管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濾過ハウジンク（４）に高圧蒸気滅菌器
   （１１）からの排出流体を供給する流体入口（５）と、
   その供給された流体が濾過されて排出する流体出口
   （６）を備え、その流体入口（５）と流体出口（６）と
   の間に、疎水性フィルタ−（１ａ）を組み込んだ疎水性
   エレメント（１）と、親水性フィルタ−（２ａ）を組み
   込んだ親水性エレメント（２）とを、前記親水性エレメ
   ント（２）を重力側に配置して、相互に中央部に形成し
   た濾液流路（１０）を介して連通させ、その中央部濾液
   流路（１０）を前記流体出口（６）に接続させて成る高
   圧蒸気滅菌器排出流体用フィルタ−ユニット。
2. 【請求項２】 疎水性フィルタ−（１ａ）及び親水性フ
   ィルタ−（２ａ）の孔径が０．２μｍ〜０．０１μｍの
   範囲である請求項１の高圧蒸気滅菌器排出流体用フィル
   タ−ユニット。