JPH06500245A - プラズマ循環殺菌方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスプラズマを用いて物品を殺菌するための過程に関する。さらに詳し く言えば本発明は、酸素；アルゴン、ヘリウムおよび／または窒素；および水素 ガスの混合気から発生させられるガスプラズマの循環により、物品を殺菌するた めの改良された方法に関する。

発明の背景 従来より、数多くのガス殺菌方法について多くの研究がなされている。エチレン 酸化物とかその他の消毒性のガスを医薬品の準備から外科手術のための道具の準 備にいたる医薬品の広い範囲にわたる殺菌のために、エチレンガスとか他の消毒 剤の消毒用のガスが用いられている。単一のまたはこれらの消毒性のガスに照射 することはラッセル、Ａのバクテリア胞子の殺菌；ニューヨーク、アカデミツク プレス（１９８２）に要約されて示されている。

殺菌方法は胞子を含むすべての生物を殺菌されるべき物品などを損なうことなく 、完全に殺す必要がある。

しかしながら、この範鴫に適している消毒剤、すなわちエチレン酸化物および暴 露方法は作業者と環境を安全上の問題に晒すと認識されるに至っている。

州および合衆国の規則はエチレン酸化物（カルシノーゲン）のような有毒性のガ スの使用量を作業量強化において厳密に規制するか、またはそのような有毒性の 残留物とか廃棄生成物を発生するシステムとか方法の使用を制限している。これ が病院とかその他の健康に関連する産業における危機的な問題を提供している。

従来技術の説明 プラズマを容器を殺菌するために用いることは米国特許第３．３８３．１６３号 に提案されている。

プラズマは種々の励起源からの出力を加えることによって発生させるイオン化さ れたものである。

イオン化されたガスは物品の表面の微生物に接触しそれを殺し効果的に微生物を 破壊する。

殺菌用のプラズマは非常に広範囲のガスにおいて発生させられる：アルガン。ヘ リウムまたはキセノン（米国特許第３，８５１．４３６号）、アルゴン、窒素、 酸素、ヘリウムまたはキセノン（米国特許第３゜９４８．６０１号）；グルタラ ルアルデヒド（米国特許第４，２０７．２８６号）；酸素（米国特許第４゜３２ １．２３２号）；酸素、窒素、ヘリウム、アルゴンまたはフレオンをパルス的に 加圧したもの（米国特許第４．３４８．３５７号）　；過酸化水素（米国特許第 ４．６４３．８７６号）；窒素酸化物、単独または酸素と混合したもの、ヘリウ ムまたはアルゴン（日本国出願公開第１０３４６０−１９８３号）；および窒素 酸化物、単独またはオゾンと混合したもの（日本国出願第１６２２７６−１９８ ３号）。不幸なことにはこれらのプラズマは殺菌される物品に対して強い浸食性 を持つということが証明されており、特に包装用材料においては毒性の残留物を 殺菌対象物の上に残留させるか、安全または環境上の障害をもつものとして証明 されている。

オゾンを使用しプラズマ性のガスを用いない殺菌方法（米国特許第３，７０４． ９０６号）および過酸化水素を用いるもの（米国特許第４．１６９．１２３号； 第４．１６９．１２４号；第４．２３０．６６３号；第４．３６６．１２５号： 第４．２８９，７２８号；第４．４３７．５６７号：および第４．６４３，８７ ６号）これらの材料は毒性を持っており好ましくない残留を残す。

米国特許第３，８５１．４３６号と第３．９４８゜６０１号に記述されているプ ラズマガス殺菌システムはプラズマ高周波発生室を含んでいる。室内でアルゴン 、ヘリウム、窒素、酸素またはキセノンを用いて発生されたプラズマは離れて設 けられている殺菌用の真空室に送られる。米国特許第４．６４３，８７６号は過 酸化水素プラズマの高周波発生室について記述しており、その発生室はその殺菌 室としても用いられる。

高周波システムには整合用の回路網がプラズマ発生領域における導伝性を調整す るために必要となる。

発明の目的と要約 本発明の第１の目的は効果的に殺菌をしかつそれが迅速であり、毒性のある残留 物を残さず放出物も出さず、環境上の安全の障害を示さず、かつ非金属の物質や 包装用の材料を損なうことのない殺菌方法を提供するとにある。

本発明の他の目的は、安全かつ効果的であって病院のような環境下に用いられる 経済的な殺菌過程を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は選択された最高の温度下で効果的な殺菌をし高い殺菌 率を持つものであって、水素を含む非爆発性のガスを用いるものである。

制御される温度範囲内におけるプラズマ殺菌方法は殺菌室内においてその殺菌室 の温度が予め定められた最高の温度に達するまで、ガス発生室からのプラズマに 殺菌対象の物品を洒す；殺菌室の温度が予め定められた最高温度以下になるまで 、ガスプラズマの流れを止め；そしてこのステップを物品の殺菌が効果的に行わ れるまで繰り返す。

好ましくは殺菌室における圧力はガスプラズマが室内に導入されているときに０ ．１から１０通りに上昇して、殺菌室内におけるガスの流れが止められたときは より低い圧力に降下する事が望まれる。理想的には殺菌室内の圧力は、プラズマ ガスが殺菌室に流れ込んでいるときには１ト一ル以上に上昇しガスの流れが止め られたときは１トール以下の圧力に下がることが望ましい。

ガスプラズマは好ましくは実質的にアルゴン、ヘリウム、窒素またはそれらの混 合物が１から２１（ｖ／Ｖ）％酸素：および１から２０　（Ｖ／Ｖ）％の水素で ある。特殊な用途においては好ましいガスの混合は１から１０の（ｖ／ｖ）％の 酸素および３から７の（Ｖ／Ｖ’）％の水素；１から１０の（ｖ　／　ｖ　）の 水素および９０から９９　（ｖ／ｖ）％のアルゴン、ヘリウム。

窒素またはそれらの混合物である。

急速殺菌のための最高の処理温度は物品が実質的に損なわれることなくプラズマ に晒されることができるもっとも高い温度に選ばれる。もし物品が多孔質のセル ローズの層を含むものによって、包まれているときには予め選択された最高の温 度は好ましくは６３°Ｃであり、プラズマガスの流れは温度が予め選択された最 高温度である６３°Ｃの範囲内に保たれるように制御される。有機物の高分子で あって、プラズマの酸化によって傷められやすい包み込まれていない物品におい ては、好ましい予め選択される最高温度は８２°Ｃである。物品が金属である場 合においては予め定められる金属を損なわない任意の温度に選ばれる。

金属にあける好ましい最高の予め選択される温度は１３２１Ｃである。

本発明の過程において、予め選択された最高の温度以下の温度であって、再度プ ラズマガスの流れが始められるところは３°Ｃを越えるものではなく、好ましく は２°Ｃを越えないものであって予め選択された最高温度の下にある。

図面の簡単な説明 図１は本発明の工程に利用するのに適するプラズマ殺菌装置の平面図である。

図２は図１に示したプラズマ殺菌装置の正面図である。

図３は図１と図２に示されるプラズマ殺菌装置の実施例の図２の４１３−３に沿 って切断して示した断面図である。

図４は図３のプラズマ殺菌装置の線４−４に沿って切断して示した断面図である 。

ｒ！ｇＪ５は図３の線５−５に沿って切断して示した管５４の断面図である。

図６は図３の線６−６に沿って切断して示した管５８の断面図である。

図７は図３の線７−７に沿って切断して示した管５６の断面図である。

！！１８は図１に示した実施例のプラズマ発生管の断面図である。

！！１９は図８に示されているプラズマ発生装置のプラズマ発生管の詳細な部分 断面図である。

！！１１０は図１の実施例を図３の線１０−１０に沿って切断して示した導波管 の断面図である。

図１１は本発明による工程で使用されるプラズマ殺菌装置に適した１本の導波管 の具体例を示す断面図である。

図１２は図１１に示されている導波管の具体例の断面図であって１２−１２に沿 って切断されたものである。

図１３は多数のマグネトロンの具体例を示す断面図である。

図１４はプラズマ殺菌装置の具体例の多数の導波管の断面図を示すものであって 、！！１１３の１４−１４の線に沿って切断して示されている。

図１５は図１３に示された具体例におけるプラズマ発生管の断面図である。

病院などでは基本的に殺菌剤とか、蒸気加圧式の滅菌器が器具を消毒するために 用いられていた。最近になってエチレン酸化物のガスの殺菌剤が包み込まれた物 品の殺菌とか薬品とか医療品の殺菌のために用いられるようになり、病院のシス テムはこれらの処理に高度に依存するようになっている。しかしエチレン酸化物 は現在は危険なカルシノーゲンであるということが知られており、いくつかの新 しい州の法律は労働者を安全と環境の保全のためにこれらのエチレン酸化物の殺 菌剤としての使用を病院の環境下において使用することを排除している。

特許文献において、多くのガスを用いた多種のガスプラズマの殺菌剤が用いられ ていることが紹介されている。しかしほとんどのものが商業的に製造されていな い。あるものは残留物とか汚染の問題から注目されている。すでに説明したガス 殺菌剤は現行の残留物とか廃棄放射物の安全基準をいくつかの州において満足さ せることができないものである。その理由はそれらは好ましくない残留物を残す とか、廃棄放射であってそれが病院に働く人々の健康上の問題とか包装容器の耐 えられない損傷を起こすということである。

ひとつの問題を他の問題に置き換えてしまうのであるから、エチレン酸化物の殺 菌剤に代わる適当なものはない。

本発明の工程においてガス殺菌用のガスはガスの混合物すなわちアルゴン、ヘリ ウムふよび／または窒素；および酸素および／または水素好ましくは不活性ガス と二酸化炭素を含んで構成されている。廃棄されるガスは現在の環境または作業 者の安全の問題を完全に満足しており、プラズマ生成物はほとんど水蒸気と二酸 化炭素と毒性のないガスであって、通常大気中に含まれるものである。

ここにおいて使用される“プラズマ”という言葉は原子、イオン、自由基９分離 させられたおよび／または励起させられた原子または分子であって、電気または 電磁界であって種々の放射を含むものによって励起されたものをいう。電磁界は 広範な周波数範囲を含むものであって、マグネトロン、タライストロンまたは無 線周波数ＲＦコイルによって作りだされる。

説明を容易にするためであって、制限的な意味ではなく、以後電磁界の発生源と してマグネトロンを使用するが、他の適当な電磁界源であってプラズマ発生に意 図されているすべてのもの、マグネトロン、タライストロン管、ＲＦコイル等々 を含むものである。

“殺菌”という言葉はすべての微生物が対象物から破壊されるか、または除去さ れることを意味する。

なぜならば微生物は化学力学的な第１次のエネルギーによって殺傷されるもので あり、通常は“生存率”の言葉でもって殺菌を定義する。殺菌の過程における現 実的な目的は、統計的に測定されるものであり（例えば１０−’、１０−’、１ ０−”　）というようなものであって、確率は特殊な殺菌性の投与または生活規 制の効果の表示である。通常ある一連の殺菌条件に晒す時間を増加させることは 生存率を減少させると考えられる。

同一の条件において殺菌時間を２倍にすることは確率の指数を２倍にすることで あり、１０−６は１０柵２になる。

プラズマガスを用いる殺菌の率は温度に依存しその割合は温度の増加にしたがっ て増加する。高い殺傷率を持っていれば結果の能力を増強して、殺菌されるもの に必要な時間を短くする。しかしながらプラズマガスの浸食性の影響は温度にし たがって増強する。

過度な温度は殺菌されるべき材料の損傷を増加させる。

そこで殺菌室における温度を最も効果的なあらかじめ定められた温度にすること は最も迅速な殺菌率で殺菌されるべき物質の保存と両立させることが殺菌システ ムの重要な目的である。

本発明方法は殺菌室を加熱するためのガスプラズマに大きく依存する。増加させ られた温度はプラズマガスの量またはプラズマガスのエネルギーをプラズマガス 室内において増大させることによって発生させられる。対微生物の殺傷率はプラ ズマガスのエネルギーの増強にしたがって増強する。本発明方法においてはプラ ズマガスのエネルギーは殺菌室を好ましい温度に保つことによって十二分に保た れる。プラズマガスの流れは殺菌室の温度が予め定められた最高温度に達するま で続けられる。その後にプラズマガスの流れが止められて殺菌室の温度の効果を 許容する。温度の下降は好ましくは３°Ｃ１理想的には２°Ｃ以内である。

予め選択されたより低い温度に到達したならば、殺菌室内へのプラズマガスの給 送が再開される。温度が予め定められた最高温度に達したならばプラズマガスの 供給は停止させられる。このプラズマサイクルは殺菌の率が希望される程度に達 するまで続けられる。

殺菌のプラズマサイクル、このプラズマサイクルは殺菌室の温度がある狭い最も 効果的な殺菌温度に保たれるように維持される。

プラズマサイクルの数は好ましい殺菌温度に依存し、より高い温度における熱の 損失においてより高いサイクルが発生し、予め選択された温度がより低い最高温 度であるときには、より少ない回数となる。プラズマサイクルの数は通常は５以 上である。

包み込まれた物品の殺菌のために好ましいサイクルはこの物品を殺菌室内におい てガスプラズマが次のような実質的にアルゴン、ヘリウム、窒素またはそれらの 混合物；を１から２１（ｖ／ｖ）％酸素；１から２０の（ｖ／ｖ）％の水素ガス の混合気から発生させられる。プラズマガスへの露出は好ましくは０．１から１ ０トールで、さらに好ましくは１から１０トールでなされる。最も好ましい予め 選択される最高温度は殺菌室において６３°Ｃである。より高い温度が、包装容 器材料にはっきり現れるような損害を発生させないで効果的な殺菌が行われるの に必要な時間供給される。

これによりプラズマガスの殺菌室への流れは殺菌室の温度が６０°Ｃより以上ま たはより好ましくは６１゜Ｃ以上になるまで行われる。

プラズマガスの影響を受けやすい有機ポリマーを含む物質においては予め選択さ れた最高温度は約８２゜Ｃである。ステンレス鋼のような金属の物品においては 予め選択された最高温度はより高い温度とすることができる。金属の物品に対す る予め定めらた最高温度は約１３２°Ｃである。

プラズマガスの流れの終了は、もっとも好ましくはマグネトロンとかＲＦ回路ま たは他のプラズマ発生装置を減勢することによってなされる。もし、滅菌室にお けるプラズマガスの供給が終了されたあとで真空ポンプが殺菌室を真空にしてい るならば、期待できないような利点が得られる。殺菌室の圧力が１トール以下に あるいは好ましくは０．１トールに降下する。

圧力はプラズマガス流が再開させられてから上昇する。

この同時発生的な圧力サイクルは明らかにプラズマガスを多孔質のパッケージ材 料への拡散をさせ、微生物のプラズマガスへの接触を増加させて滅菌率を増加さ せる。

この発明で使用される殺菌性のプラズマは酸素；アルゴン、ヘリウム、および／ または窒素；および酸素またはこれらと空気と水素の混合物であって、好ましい 希望する率を与えるために酸素または窒素を充足する。プラズマ供給の供給サイ クルの位相は０．１から１０トールの真空圧下または好ましくは１から３トール の真空圧下において行われる。

本発明の方法のプラズマ殺菌は殺菌されるべき材料をアルゴン、ヘリウムまたは 窒素または酸素または水素で、予め定められた最高の温度によって混合されたも のに晒され、圧力は０゜１から１０トールであって処理時間は５、より好ましく は１０から１５分である。

容器に包まれた品物を殺菌する場合においてはプラズマが発生させられるガスの 混合気は１から２１（ｖ／Ｖ）％の酸素および１から２２（ｖ／ｖ）％の水素で バランスとしてアルゴン、ヘリウムおよび／または窒素または適宜なわずかな量 の不活性ガスを含む。

容器を殺菌するためのプラズマガスの混合気は、好ましくは１から１０の（ｖ　 ／　ｖ　）％の酸素と２から８（Ｖ／Ｖ）％の水素とおよび選択的に２から８　 （ｖ／Ｖ）％の酸素および３から７　（ｖ／ｖ）％の水素を含んでいる。

他の実施形態においては容器に包まれたものを、プラズマサイクル処理によって 、殺菌するために少なくとも１５分か好ましくは１から５時間をプラズマ発生装 置からのガス混合気であって１から１０（ｖ／ｖ）％の水素と９０から９９の（ Ｖ／Ｖ）％のアルゴン。

ヘリウムおよび／または窒素、わずかにまたはほとんど酸素が含まれない雰囲気 であって、好ましき混合気は５（ｖ／ｖ）％の水素と９５　（ｖ／ｖ）％のアル ゴンを含む。

殺菌方法の理想的な状況下においては１．殺菌される物品は殺菌室のなかに配置 され通常の網の上にプラズマが物品の表面に達しやすいように支持される。

殺菌室は閉じられており殺菌室が減圧されてプラズマの発生が始められ、プラズ マは殺菌室に向けられる。

プラズマの要素は短い寿命を持っていて、短い時間で水蒸気（ガス）、二酸化炭 素または他の非毒性の要素に出会って空気中に存在するものに減衰させられる。

これらは完全に残留物または廃棄ガス要素として受入可能なものなのである。

この発明の方法によるパルス的なプラズマはアンチ高微生物蒸気またはガスが同 時に出願されている出願番号０７１５２２．２７１で１９９０年の５月１１日に 出願されたものおよび出願番号０７１５２２，４２１で１９９０年５月１１日に 同時に出願された出願番号　で１９９０年８月 日に出願され（弁護士のドケットナンバーは１５５゜００１６）であってブライ アント　エイ、キャンベル、ケルン　エイ、　モールトンおよびロス　エイ。

カプトによって“パルス的な対微生物材料処理によるプラズマ殺菌法”に示され ているのと組み合わせて効果的に用いることができる。

本発明方法はあらゆる種類のプラズマ殺菌であって、プラズマ発生器の電磁界の 照射によって発生させられる殺菌作用を含む。本発明で使用される好ましいプラ ズマ殺菌器はプラズマ発生室が殺菌室から離れて設けられており、そしてガスプ ラズマ生成物はプラズマ発生室から殺菌されるべき物品を含んでいる殺菌室に送 られる。

図１は図２に示されている１つの導波管プラズマ殺菌装置の平面図である。プラ ズマ殺菌装置はプラズマ発生器２と殺菌室４を含んでいる。プラズマ発生器２は マグネトロン６のような電磁界発生装置と電磁界を伝達する導波管８を含んでい る。プラズマの原料ガスはプラズマ発生および配送用の管１１．１２および１４ に供給管からガス配管１６．１８．２０を介して制御バルブ組立２２から供給さ れている。

個々のガスは加圧されたガス源（図示せず）によって入口の線２４．２５および ２６により供給されている。

制御バルブ組立２２の中のバルブの制御動作は中央処理装置（ＣＰＵ）２８によ って標準的な手順によりなされる。制御バルブとＣＰＵは通常の標準的なガス流 コントロールプラズマ発生装置用のものを用いることができる。

殺菌室４は上板３０と横板３２．３４と底板３６と裏板３１と正面のシールドは ３８をもっており、そこから殺菌されるべき物品または材料が殺菌室内に導入さ れる。それらの板は密封された関係にあって、真空室を形成するように、例えば 溶接などによって設けられている。ドア３８は殺菌室に密閉状況を形成するよう に設けられている。それは上面、横または底面に通常のヒンジビン（構造は図示 されていない）によって（図３）に示されているＯ−リングの密封物にあたるよ うに揺動するように設けられており、ここにおいて容器内の真空圧力と大気圧と の差によってその位置に密着固定される。

板とドアは外気圧に耐えるだけの材料により設けられている。ステンレスコート かアルミ盤およびドアが好ましい。容器内の内表面は決定的に内部で殺菌される べき種族の数に影響を与える。理想的な材料は純粋（９８％）のアルミニウムで あって、それらは直線的にまたはフレーム上のスプレーコーティングがステンレ スの容器の内側に形成されている。これに代わる材料はニッケルである。

対微生物添加物は液体または気体の形で導管３５から入口ポート３９　（図４） に加えられる。

ガスは殺菌室から排気ボート４２から排出され、分量のバルブ４３と排気用の管 ４５は通常の真空ポンプシステムである（図示せず）。

図３は図１および図２に示されているプラズマ殺菌装置の実施例の平面、断面図 であって図２の線３−３に沿って切断されたものである。図４は図１および図３ に示されているプラズマ殺菌装置を図３の線４−４に沿って切断して示したもの である。各プラズマ発生器１０．１２および１４は入口のキャップ４４でガス入 カポ−）４６．４８および５０であってガス発生管５１．５２および５３に導波 管８を介して接続するキャップを持っている。導波管８内においてガスは管５１ ．５２および５３内においてプラズマに変化させられる。ガス発生管はプラズマ の流れをガス分配管５４゜５６および５８に向け、それからガスは殺菌室６０に 供給される。ガス発生管は円柱状の金属冷却管６２および６４により囲まれてい る。キャップ４４と冷却用の管６２および６４は好ましくは溝または冷却フィン （図示せず）通常の方法でその効率をまして熱をガス発生管から除くために用い られる。ガス分配管５４゜５６および５８の先端はスプリングで付勢されたプレ ート３２に設けられた支持端６６でバネバイヤスされて支持されている。

ドア３８は外気圧によってフランジ４１に設けられて横板３２と３４管と正面お よび底板３０．３６　（図示せず）に広がっている０−リングシール４０に圧力 が掛けられて押しつけられている。適宜に付加的な通常のクランプまたはラッチ 装置が真空開始前にドアを閉めるために用いることができる。

図５１図６および図７はガス排気管５４．５８および５６の各々の断面図であっ て、ガス排気管の出口の角度位置が示されている。出力ポートは殺菌室６０内で 殺菌されるべき物質が配置される下側の部分のすべての部分に設けられている。

図５に示されている管５４は裏板３７に隣接して配置されプラズマガスを下方向 および室内の中心部下寄りの出力ポードア０および７２のそれぞれから放出する 。図６に示されている管５８はドア３８に近接してプラズマガスを下方向または 室内の中心方向に出口ポート７４．７６により各々放出するように設けられてい る。図７に示されている管７は殺菌室６０の中央の部分に配置され、プラズマガ スを下方に出ロア８．８０を介して送りだす。

分配管に設けられている出力ポートは他の形状にであって、理想的なプラズマ配 分をひとつの殺菌領域または複数の領域に向けるために変えることができる。

ひとつの角度配列のみが示されているが各々の管は１組以上の出力ポートをもっ て、菅の長さ方向の位置によって異なる角度をもつようになっている。

出力ポートの角度の調節と位置は殺菌されるべき物質が室内に配置される位置お よび殺菌されるべき物質の形によって選ばれる。

プラズマは放出されるときに好ましくは９０”角度を変えて殺菌室内に放出され る。これは熱いプラズマ中の活性化された酸素原子が殺菌されるべき物品に直接 に飛び込まないようにして、包装容器材料の酸化の感度を著しく減少させる。

図８は図３のプラズマ発生管１２の部分の詳細な断面図であって、図９はｌ！１ ３に示されているプラズマ発生管の出口の組立をより詳細に示している。

ガスの入口ポー）４６．４５はガスの入口キャップ４４に設けられていて、それ らは通路８２か８４によってガス入口通路８６を介して入力ポート４８に接続さ ている。入力ポートに供給されているガスは通路８６によって混合される。混合 されたガスは管５２の基部に流れ込み、導波管８の中の励起領域８７において励 起されてプラズマが形成される。プラズマ発生管５２基部端は円筒状゛のとき８ ８によって支持されている。

０−リング９０または他の形式の密封材料が機密のシール構造を提供し、これに より管５２内の減圧された気体中に大気中のガスがこのシステム内に混入するこ とを防止している。

この断面図において、選択的に用いられるプラズマ開始イオナイザが示されてい る。チップ８１は絶縁性の管８３に接続され（略図的に示されている）電源８５ であって標準的な１１５ボルトの交流電圧に接続されている。設置導管はガスの 入口キャップ４４を前記電力供給源に接続している。電界はガス分子の開口４８ から通路８６に流れる部分をイオン化し、イオン化されたガスは急速に前記ガス が領域８７を通過するときにプラズマを発生支持する。イオン化装置はガス通路 のこの発明によるプラズマ殺菌装置の任意の位置に設けることができる。

図９を参照するとプラズマ発生管５０の先端部の外周９０には内側にテーパが設 けられており、０−リング９４またはその他のシール材料により裏板３７にシー ルされている。管５２の先端は厚さが増加させられており、円滑な表面に形成さ れている減少させられた断面積のベンチコリー制限９６を形成している。

プラズマ分配管５６の基部に位置するキャップ９８には予め制限された開口９９ を設けて断面積を制限している。この制限は本具体例の臨界的な特徴を示してお り、領域８７で発生される低いプラズマと管５６および殺菌室６０管の圧力差を 形成している。

制限的な開口９９の直径は背圧が０．３から１０トール、好ましくは１から５ト ール、最も望ましくは５から６トールにプラズマ発生領域の真空室の圧力を０． ３から２トールにするように選ばれている。

この圧力が酸素；アルゴン、ヘリウムおよび／または窒素；または／および水素 の混合ガスで理想的なエネルギーの消費とプラズマの発生をさせることおよびこ のことが高い収率のプラズマの発生を低温下で最低の電力消費で実現する主たる 条件としている。

最も重要な動作パラメータは制限９９が直径で４．８２から８．０１１！１１． 好ましくは６．２８から６．５４ｍｍとする。

！！１１０は図３の線１０−１０に沿って切断して示された図１の導波管の断面 図である。導波管は頂面の板と底面の板１００および１０２と、横の板１０４と １０６（図３）と端部の板１０８．１１０が溶接されるかまたはボルトで留めら れて構成されている。

ひとつのマグネトロンの軸１１２が導波管８の端部に設けられている。プラズマ 発生管５１．５２および５３は導波管８内に位置させられている。プラズマ発生 管の位置は最大の電磁界のエネルギーをプラズマに変換するように選ばれる。管 ５３は電界の３分の１の所でかかわり合うように配置され、管５１と５２のかか わり合うところから外れている。管５２は電界の３分の１　（残りの電界の半分 ）で管５１がかかわり合うところから外れている。管５１は最大に残りの電界と かかわり合うように配置されている。この構造においてひとつのマグネトロンが 複数のガス発生管にプラズマを発生させるように用いることができる。

詳細な管の配置は導波管の大きさと付勢用の波の波長または周波数によって決め られる。図１０に示される３つの管は例示のために示されたものであって、制限 のためにしめされたものではない。任意の数、奇数または偶数の管がすべての電 磁界のエネルギーが吸収されるまで配置することができる。

図１１はひとつの導波管を用いたプラズマ殺菌装置の表面の断面図である。３つ のプラズマ発生ユニツ）１２０が殺菌室１２０の上に設けられ、殺菌室は上板１ ２４、下板１２６．背板１２８．背板１３０および横板１２８．１３２によって 規定される。

ドアの板（図示せず）は室の全面に図２および図３を参照して説明したように容 器の全面と密封接触するように設けられる。ガスは室を通って排気部分１３６゜ 床の板１２６に設けられている排気部分１３６から放出される。

プラズマ発生装置は混合ガス１３８のための入口ボートを持っていて、それはプ ラズマ発生管１３９．１４０および１４１であって、導波管１４２の中に位置さ せられているものに接続されここでガスがプラズマに活性化されて変換される。

プラズマはプラズマ分配管１４４によって、殺菌室１２２の内部に導かれる。

各々のプラズマ分配管１４４は図１４の具体例に関連して、詳細に示されるよう にＴ字型にすることができる。この具体例におけるプラズマ発生源はマグネトロ ン１４６であって導波管１４２の端の部分に位置させられている。

図１２は図１１の具体例の導波管の断面図であって、図１１の線１２−１２によ って切断して示されてたものである。この導波管は表面の板と底の板１５０と１ ５２（図１１）、横の板１５４と１５６および端の板１５８と１６０からが溶接 またはボルトによって付けられている。ひとつのマグネトロンの軸１６２が導波 管の端部に位置させられている。プラズマ発生管１３９．１４０および１４１は 導波管１４２の中に配置させられている。プラズマ発生管の位置は電磁界のエネ ルギーをプラズマに変換するための最大の変換ができる位置に設けられている。

管１４１は３分の１の電磁界の領域にかかわりあい他の管１４０と１３９とがか かわり合う領域とは関係をしない。管１４０は全体の３分の１とかかわり合って （残りの全体の２分の１）管１３９と関連するゾーンとはかかわり合わない。

管１３９は残りの電界と最大にかかわり合うように位置させられている。この形 状においてひとつのマグネトロンがプラズマと複数個のガス発生管においてプラ ズマを発生するように利用されている。この管の詳細な位置は導波管の形状と付 勢する波の波長または周波数によって正確に決められる。３つの管がＴｌＡｌ２ に例として示されているのであって、これは制限的な意味で示されているのでは ない。任意の数、奇数であろうと偶数であろうと管は電磁界のすべてが吸収され るように配置される。

プラズマ発生管とプラズマ分配管のシールと流れの制限の詳細な構造は図１１の 具体例に示した対応するものの形状とほぼ同じであって、そこに詳細に示されて いる。

図１３は多数のマグネトロンプラズマ殺菌装置の正面断面図であって図１４は図 １３の１４−１４に沿って切断して示した図である。

この実施例の３つのプラズマ発生部２０８は殺菌室容器２２９の上に配置させら れており、各々は酸素；アルゴン、ヘリウム右よび／または窒素；および／また は水素のガス混合気が入口２１０を介して導波管２０２に配置されたプラズマ発 生管２３０に導かれプラズマを生成する。生成されたプラズマはプラズマ発生管 ２３０を介して各々のガス分配キャップ２１１．２１２ふよび２１３により殺菌 室より２２９に導かれる。

殺菌室２２９は金属板を溶接することによって機密な構造に構成されており、室 内が排気されたときの外圧に耐えつる構造となっている。この構造は上の板２１ ４、底板２１６．背板２１８．横板２１７．２１９を含んでいる。排気ボート２ ２２は底板２１６に設けられている。ドア２２４は通常のヒンジビン構造（図示 せず）によって横（頂部）または底板９部屋の壁にＩ！１１を参照して説明した ように設けられている。

ドア２２４は外気圧によって、フランジ２２７が横板２１７．２１９および上板 および底板２１４および２１６（図示せず）に広がるＯ−リングシール２２５に 圧力を持って接するように設けられている。

好ましくは付加的な通常用いられるクランプまたはラッチ装置が排気が開始させ る前にドアを閉めるために用いられる。

図１４を参照すると酸素；アルゴン、ヘリウムおよび／または窒素；および／ま たは水素ガスが入口前記２２８．２３１および２３２を介して制御バルブとガス 混合ユニット２２３であってＣＰＵ２３４に制御されるものに接続されている。

ガス混合気は導管２５を介して入口ボート２１０に供給され、それからプラズマ 発生管２３０であって、プラズマに導かれそこでプラズマガスを形成する。制御 バルブおよびＣＰＵはよく知られている通常なものであって、プラズマ発生装置 のガス流コントロールの標準的な装置が用いられる。

導波管２０２はマグネトロン２０６で発生させられた電磁波をその電磁エネルギ ーがプラズマ発生管２３０の排気させられているところに集中させるように送出 する。回転可能な軸２４０は電磁波が理想的なプラズマ発生を提供するように同 調させるように軸方向に配置されている。ガスプラズマはガス分配管２１２に供 給され、そのＹまたはＴ分配部２４１に供給される。

水平方向の分解管は角度を持った出力ポートが角度の擦れをもって図５２図６お よび図７に示されているように設けられている。プラズマは少なくとも２回９０ ゜の角度変換を持って殺菌室に導かれる。

これにより熱い発生期のプラズマが殺菌されるべき物品に直接に飛び込んで、そ のプラズマの中の活性化された酸素原子によって酸化に敏感である包装材料を著 しく損なわないようにしている。

１！１１５は図１４に示されるプラズマ発生装置のプラズマ発生管の断面図であ って、管の構造とガス配管への接続を詳細に示している。管２３０は熱放射キャ ップ２５０と密封するように０−リング２５０にまたはその他の同様のシールに よって密封して結合させられている。管の下端は同様に熱放射スリーブ２５４に 〇−リング２５６によって密封されて保持されている。

分配管２１２の基部端は管２３の端部に向かってのびており、そして０−リング ２５８による熱放射スリーブの下端に密封された関係において保持されている。

キャップ２６０はプラズマ分配管２１２の基部に設けられており、予め選択され た抵抗性の開口２６２をその領域の断面を減少するために設けられている。

図９の実施例に関連して説明されたようにこの制限は本実施例の重要な特徴であ って、低いプラズマ発生ゾーンと真空圧の分配管と殺菌室管のあいだの圧力の差 を作っている。

制限的な開口２６２の直径は背圧を０．３から１０トールで、好ましくは１から ５トールにプラズマ発生管と真空室の圧力管に０．３から２トールを発生するよ うにしている。アルゴン、ヘリウムおよび／または窒素：および酸素および／ま たは水素の理想的なガス発生のエネルギー消費で、最低の温度で最小の電力で最 高のプラズマが得られるようにしである。最も良い動作パラメータとして制限２ ６２は直径４．８２から８．　ＯＯｍか、より好ましくは６．２８から６．５４ 　Ｍである。

本発明によるプラズマ殺菌器の３つの具体例について詳細に説明した。発生装置 の数は臨界的なものではなく、よいプラズマ分配が特定の殺菌室内に発生される ように設けられるものである。任意の数のプラズマ発生器が各々の殺菌室内に本 発明の範囲内において配置される。任意の数のプラズマ発生管が１つのマグネト ロンと導波管内において結合するようにすることができかつ他の導波管内におい てこの効果を達成することができる。最も好ましいプラズマ発生管とプラズマ分 配管は水晶から形成される。しかしながら他の材料が物理的、化学的、電気的に プラズマ発生に耐えろるものであれば、電磁界内においてプラズマの伝送するこ とができるならばそこに含まれる。

ＦＩＧ＋／ Ｆ／Ｇ＋３ Φ Ｆ／Ｇ、８ ＩＧ−９ Ｆ／ＧＪＯ Ｈ６−〃 Ｊ Ｆ／ＧＪ４ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成５年　３月　１日

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．制御される湿度範囲内において、プラズマ殺菌を行うための方法であって、 ａ）殺菌室内の物品をプラズマ発生室からのプラズマガスの流れに、温度が予め 選択された最高温度に達するまで晒すステップと； ｂ）殺菌室内のプラズマガスを殺菌室内の温度が予め定められた最高の温度から 降下するまでガスの流れを止めるステップと； ｃ）ステップ（ａ）とステップ（ｂ）を物品の殺菌が効果が現れるまで繰り返す ステップと を含むプラズマ循環殺菌方法。
2. ２．請求項１記載の方法において、前記ガスプラズマは実質的にアルゴン，へり ウム，窒素，またはそれらの混合気，１〜２１（ｖ／ｖ）％の酸素，および１〜 ２０の（ｖ／ｖ）％の水素の混合気から発生させられるプラズマ循環殺菌方法。
3. ３．請求項１記載の方法において、前記殺菌室内の温度は０．１から１０トール にガスプラズマが前記室内に流れているときに上昇するプラズマ循環殺菌方法。
4. ４．請求項１記載の方法において、前記殺菌室内の圧力はプラズマガスの流れが 殺菌室内において止められたときに下降するプラズマ循環殺菌方法。
5. ５．請求項４記載の方法において、殺菌室内の圧力はプラズマガスが室内に流れ こんでいるときは１トール以上であって、室内へのガスの流れが止められたとき には１トール以下であるプラズマ循環殺菌方法。
6. ６．請求項１記載の方法において、前記物品は多孔質のセルローズを含む層によ って包まれており、前記予め選択された最高温度は６３℃に達する温度であるプ ラズマ循環殺菌方法。
7. ７．請求項１記載の方法において、前記物品は有機高分子であって、予め選択さ れた最高の温度は８２℃に達する温度であるプラズマ循環殺菌方法。
8. ８．請求項１記載の方法において、前記物品は金属であり、予め選択された最高 温度は１３２℃に達する温度であるプラズマ循環殺菌方法。
9. ９．請求項１記載の方法において、前記温度は予め定められた量高温度より下で 予め定められた最高温度以下の３℃を超えないプラズマ循環殺菌方法。
10. １０．請求項１記載の方法において、 ａ）殺菌室内の物品をプラズマ発生室からで発生されたプラズマガスで圧力が０ ．１から１０トールに、前記温度が前記殺菌室内の温度が約６３℃に達するまで 晒すステップと、 ｂ）殺菌性のプラズマガスの流れを前記温度が前記殺菌室の温度が３℃を超えな い温度に達するまで止めて前記殺菌室内の圧力は前記プラズマガスの流れが終了 するまで減少させられるプラズマ循環殺菌方法。
11. １１．請求項１記載の方法において、前記ステップ（ａ）とステップ（ｂ）は５ 回以上繰り返されるプラズマ循環殺菌方法。
12. １２．請求項１記載の方法において、前記ガスプラズマは１〜１０（ｖ／ｖ）％ の酸素と３〜７（ｖ／ｖ）％の水素の混合気から発生させられるプラズマ循環殺 菌方法。
13. １３．請求項１記載の方法において、前記物品は多孔質のコンテナの中に包まれ ており、前記コンテナは処理期間中ガスプラズマによって取り囲まれるプラズマ 循環殺菌方法。
14. １４．請求項１記載の方法において、前記ガスプラズマは実質的に１〜１０（ｖ ／ｖ）％の水素と９０〜９５（ｖ／ｖ）％のアルゴン，ヘリウム，窒素，または それらの混合気から発生させられるプラズマ循環殺菌方法。