JPH11501530A - プラズマ殺菌用装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は物品を殺菌する方法と装置を提供する。典型的な一方法によれば、少なくとも一個の物品をチャンバの内部に入れ、チャンバに減圧をかける。チャンバ内の圧力が充分降下してからチャンバに水蒸気を導入し、電磁線エネルギーを印加しプラズマを発生させる。一つの特に好ましい態様において、チャンバは水蒸気が導入される以前に静的条件に達することができる。このようにして、水蒸気はチャンバのボリューム全体にわたり均一に分布するすることができるため、電磁線エネルギーを印加すると直ちに均一に分布したプラズマを発生させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 プラズマ殺菌用装置と方法 発明の背景 １．発明の分野 本発明は一般には物品を殺菌する方法と装置、特に酸化剤と還元剤のガス混合 体から発生させたガス・プラズマを用いて物品を殺菌する方法と装置とに関する 。特定の一態様において、本発明は水蒸気から発生させるガス・プラズマによっ て物品の殺菌を行う。 医療用製品、外科用器具、薬剤製品等のように広い範囲にわたる物品を殺菌す るために各種の殺菌方法が提案されてきた。一つの一般的な方法は物品を酸化エ チレン又は他の消毒用ガスに曝露することによる。医療製品のような物品の殺菌 に照射処置も提案されてきた。 殺菌処置の総てに対する一つの期待は、殺菌をしている物品又は用品に損傷を 与えることなくあらゆる生物を効果的に殺傷できなければならないということで ある。ある殺菌処置は酸化エチレンの使用と他の処置を含むこれらの条件を満た しているが、このようなガスを用いる多くの殺菌装置には多くの深刻な欠点を伴 う。例えば、使用するこのようなガスは殺菌をしている物品またはその包装材に とって往々にして腐食性が高すぎる。他の欠点は殺菌をした物品に普通、有毒な 残留物が残ることである。従来の殺菌方法総てに影響する他の欠点においては、 微生物はプラズマによって通常壊滅するが、壊滅した微生物が依然として物品上 に物理的に残留することである。 殺菌ガス処置及び照射処置では作業者と周囲環境が許容されない安全規格上の 条件に曝される。このような曝露は特に危険物の使用を規制する州法、連邦法に 鑑み益々望ましくないことになりつつある。 このような法的な規制によって病院や他の医療施設は別途の方策を探らざるを 得ない状態になっている。このような別途の方策にプラズマ殺菌装置がある。プ ラズマ殺菌装置はチャンバ内にガスを噴射し、チャンバ内のガスに電磁線エネル ギーを印加し、次いでこの電磁線エネルギーがガス体をイオン化することによっ て機能する。イオン化したガスは高度な反応性を有し、殺菌しようとする物品の 表面上の微生物に反応するはずである。イオン化ガスと微生物相互間の反応によ って微生物は効果的に壊滅されるに違いない。参照によってその開示内容が本明 細書に編入される米国特許出願書第５，１８４，０４６号に一般的に言及されて いる多種類のガスを使用して殺菌プラズマを発生させていた。 殺菌装置内の総ての物品が完全に殺菌されたことの保証が難しいことがこのよ うなプラズマ殺菌装置の使用に伴う一つの欠点である。殺菌をしている物品がサ イズと形状を異にするとき一様なガス動力学と均一なプラズマ密度の実現が難し いため、このような問題が生じる。この問題は非円筒型の反応チャンバを使用し 、異なるバッチ・サイズを採用することによって解決される。ガス動力学が一様 でないためにプラズマ密度が不均一になり、不均一なプラズマによって処置が行 われ不十分な殺菌になる。 物品を殺菌する際に見られるもう一つの問題は、包装時に殺菌をした物品の無 菌状態を維持する問題である。プラズマ殺菌とガス殺菌のような現行の殺菌技術 では一般に物品を殺菌し、次いで包装をしなければならない。包装時に無菌状態 を維持するため、物品は無菌の環境内で包装される。このような手順は不便であ り、コストが高くなる。 従って、このような問題を克服し、あるいは減ずる方法と装置を提供すること が望ましいと思われる。特に、その方法と装置では物品に対し腐食性がなく、物 品上に有毒残留物を残すことのないプラズマ殺菌が行わなければならない。その 方法と装置は微生物を効果的に壊滅できるばかりでなく、物品から微生物の除去 もできるものでなければならない。更に、その方法と装置は均一なプラズマ分布 を達成し、それによってチャンバの形状やサイズ、更に殺菌しようとする物品の 形状に関わりなく均一な殺菌を確実にするものでなければならない。更に、エン ド・ユーザへの配送に適した包装体内部の物品を殺菌する方法と装置を提供する ことが望ましいと思われる。 ２．背景技術の説明 米国特許第５，１１５，１６６号、５，１８４，０４６号、及び５，３２５， ０２０号にプラズマ殺菌のための各種装置と方法が記載されている 米国特許第４，２０７，２８６号に連続流、低圧ガス・プラズマを使用する殺 菌方法が記載されている。 発明の概要 本発明はプラズマ・ガスを使用し物品を殺菌する方法と装置を提供する。一つ の特定の方法によれば、物品を殺菌チャンバに入れ、チャンバに減圧（真空）を かけてチャンバ内の圧力を下げる。圧力を下げておいて、チャンバに水蒸気を導 入する。水蒸気は単独で導入することができ、あるいは随意的にキャリヤ・ガス によって導入することができる。チャンバ内に水蒸気を入れておいて、電磁線エ ネルギーをチャンバに印加し、プラズマを発生させる。電磁線エネルギーは水分 子を励起し、解離させ、それによって反応性ラジカルを創出する。反応性ラジカ ルは気化し、胞子と他の微生物との副生成物と結合し、物品から胞子と他の微生 物を効果的に壊滅させて除去し、それによって物品の殺菌を行う。 例示的な態様において、キャリヤ・ガスは空気から成る。これとは別様に、キ ャリヤ・ガスはアルゴン、水素、酸素、窒素、ヘリウム、三フッ化窒素、及び亜 酸化窒素から成るグループから選択したガスにすることができる。チャンバに印 加する電磁線エネルギーは好ましくは約５ＫＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲にあり、更 に好ましくは約２．４５ＧＨｚにおいてである。このような波長が好ましい訳は それによる、水蒸気の水素分子と酸素分子の解離効果にある。 水蒸気をチャンバに導入するとき、チャンバ内部の圧力は好ましくは１００ｍ Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒの範囲内にある。他の態様において、チャンバ内の温度 は好ましくは約２５℃〜１００℃の範囲にある。 物品を殺菌する別な方法では、少なくとも一個の物品を殺菌チャンバの内部に 入れ、チャンバ内で所定圧に至るまでチャンバに減圧をかける。所定圧に達した ならば、減圧を中断し、チャンバ内に静的条件を発生させる。静的条件が達成さ れたならば、若干量のガスがチャンバに導入され、チャンバ内の全域に均一に分 布できるようになる。チャンバ内部の静的条件のために、圧力はチャンバ全体に 均一になり、ガス濃度がチャンバの全ボリュームにわたり容易に均一化できるよ うになる。このような状態にあって、電磁線エネルギーをチャンバに印加してプ ラズマを発生させる。 プラズマの胞子と他の微生物に対する反応に十分な時間が経過した後、電磁線 パワーを中断し、存在するガスをチャンバから排出する。一サイクル又は複数の サイクルを適用することができる。好ましい態様にあって、チャンバ内に導入す るガスは水蒸気である。プラズマ発生のために水蒸気を使用すると、チャンバ内 部の反応によって水蒸気と、酸素と、窒素との他に少量の二酸化炭素と一酸化炭 素が発生する。このようなガスは大気中に安全に排出することができる。 大気中にガスを放出後、チャンバに減圧をかけ、静的条件を発生させ、チャン バにガスを導入し、電磁線エネルギーを印加するサイクルは必要に応じて再度繰 り返し、チャンバ内部の物品が十分殺菌されることを確実にする。 本発明は殺菌チャンバと、そのチャンバに共に連通する真空ポンプとガス源と を含み、物品を殺菌する装置を提供する。真空ポンプでチャンバ内の圧力が降下 できるようになる。圧力が降下したならば、ガス源を用いてチャンバにガスを導 入する。この装置には更にチャンバ内部のガスからプラズマを発生させるための 電磁線エネルギー源が含まれる。真空ポンプと、ガス源と、電磁線エネルギー源 とを周期的に操作するコントローラが設けられる。好ましい態様にあって、コン トローラは真空ポンプと、ガス源と、電磁線エネルギー源とをそれぞれ別なタイ ミングで操作する構成である。このようにして、装置は周期的な方式で操作し、 プラズマを連続的に発生させ、排出することができる。この方式での操作によっ て物品を均一に殺菌できるようになる。特に、コントローラによれば真空ポンプ がチャンバ内の圧力を必要圧まで下げることができるようになる。この時点でコ ントローラは真空ポンプを停止し、チャンバが静的条件に達し得るようにする。 このような状態に達すると、コントローラがガス源を操作し、若干量のガスをチ ャンバ内に噴射する。チャンバは静的条件にあるため、ガスはチャンバの全域に 均一に分布する。この時点で、電磁線エネルギー源はコントローラによって操作 され、物品を均一に殺菌するためチャンバ内に均一に分布するプラズマを発生さ せる。プラズマの物品上の微生物との反応後、生成されたガスは排出され、コン トローラは信号を送出し、必要に応じた頻度でサイクルが繰り返される。 好ましい態様においては、真空ポンプはチューブによって殺菌チャンバに接続 され、コントローラには回転ディスクが含まれる。その回転ディスクは、回転す るとチューブと位置合せできるオリフィスを有する。このようにして、オリフィ スがチューブと位置合せされる度毎にチャンバ内部に真空が創生される。回転デ ィスクはガスの噴射と電磁線エネルギーの印加を操作するタイマとしても機能す る。ガス源又は電磁線エネルギー源が適切なタイミングで操作すべく信号が送出 されるよう、センサを用いてディスクの回転度を検出することができる。このよ うにして殺菌装置のサイクルはディスクの回転によって制御される。 更に本発明はエンド・ユーザへの配送に適した包装で予備包装した物品を殺菌 する方法、装置を提供する。包装にはプラスチックのような電磁線エネルギーを 透過する材料で製作したコンテナが含まれる。物品を殺菌するには、その物品を コンテナに入れ、約１ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒの範囲の圧力に達するまで チャンバに減圧をかける。次いで、コンテナを逆に約１００ｍＴｏｒｒ〜１００ Ｔｏｒｒ範囲の圧力まで水蒸気で満たす。水蒸気の導入にはキャリヤ・ガスを使 用する。次いで、コンテナを密封し、電磁線エネルギーに曝露し、コンテナ内に 高エネルギーの水蒸気を発生させる。次いで、電磁線を中断し、コンテナの内部 に静的条件を発生させる。殺菌が完了するまで電磁線エネルギーを再度印加する 。次いで、物品はエンド・ユーザが取り出すまで包装内部の殺菌済み環境内に維 持される。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明によるガス・プラズマを使用して物品の殺菌を行う例示的な 方法を解説したフローチャートである。 第２図は、本発明による殺菌装置の部分破断側面図である。 第３図は、第２図に記載する装置の殺菌サイクルを制御する回転チョッパ・バ ルブの上面図である。 特定の実施形態の詳細な説明 本発明は特に、酸化剤と還元剤のガス混合体から発生させたガス・プラズマを 使用することによって物品を殺菌する方法と装置を提供する。好ましい態様にお いて、物品は水蒸気から発生させるガス・プラズマによって殺菌される。 水蒸気から創生するガス・プラズマを使用して物品の殺菌をする方法によれば 、少なくとも一個の物品が殺菌チャンバに入れられる。物品は外科用器具、歯科 用器具、医療製品、薬用製品等のような数多い物品の内のいずれかからでも選択 ができる。物品をチャンバ内に入れた後、チャンバに減圧をかけて、チャンバ内 の圧力を大気圧以下の圧力まで下げる。好ましくは、圧力が約１００ｍＴｏｒｒ 〜１０Ｔｏｒｒの範囲になるまで圧力を下げることになる。チャンバ内の圧力が 希望範囲内にあれば、水蒸気をチャンバに導入する。都合のよいことに、水蒸気 はキャリヤ・ガスによってチャンバに導入できる。キャリヤ・ガスは空気、アル ゴン、水素、窒素、酸素、ヘリウム、三フッ化窒素、亜酸化窒素等、又はそれら の混合体のようなガスを含む数多いガスのうちの、いずれか一種類にすることが できる。好ましくは、空気がキャリヤ・ガスとして使用される。このようなキャ リヤ・ガスは水蒸気をチャンバに導入する一助として都合よく使用できるが、水 蒸気のみを用いてプラズマの発生ができることが本発明の新しい特徴である。 水蒸気をチャンバに導入してしまうと、チャンバ内の圧力を希望する範囲に維 持しながら水蒸気に電磁線エネルギーを印加する。ここに使用する電磁線エネル ギーには総ての無線周波数エネルギーと、特に約５ＫＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲の 波長を有する任意の無線周波数エネルギーが含まれ、又マイクロ波、赤外線、可 視光線、紫外線、レーザ、Ｘ線エネルギー、ガンマ線のようなエネルギーも含ま れる。無線周波数エネルギーが印加されると、水分子は高エネルギー状態に移行 し、分子が解離して反応性ラジカルになり、プラズマを形成する。無線周波数エ ネルギーは好ましくは、水分子の解離に有効であると証明された約２．４５ＧＨ ｚになろう。次いで、反応性ラジカルは気化し、物品上の胞子又は他の微生物の 副生成物と結合し、物品を殺菌する。胞子および他の微生物とラジカルとの反応 によって水蒸気、酸素、窒素と少量の二酸化炭素と一酸化炭素が発生する。反応 性ラジカルが物品上の胞子および他の微生物と化合するとき、その反応ラジカル が効果的に気化することがプラズマの創生に水蒸気を使用する際の特別な長所で ある。このようにして、胞子および他の微生物は物品から物理的に除去されて、 次いでチャンバから排出されるガス体に変換される。排出したガス、例えば水蒸 気、酸素、窒素と少量の二酸化炭素及び一酸化炭素は大気中に安全に排出できる ことがプラズマの創生に水蒸気を使用する上での別な長所である。更に別な長所 にあっては、殺菌プロセス時におけるチャンバ内部の温度は約２５℃〜１００℃ の範囲にすることができる。このような温度では安全操作環境が得られ、殺菌装 置を製作する上で付加的コストが加わることはない。 更に、本発明はガス・プラズマを用いて物品を均一に殺菌する方法を提供する 。その方法を第１図に示す。この方法によれば、殺菌チャンバには少なくとも一 個の物品が入れられる。物品は殺菌チャンバの内部に適合できる限り、いかなる サイズであっても、いかなる形状であってもよい。チャンバに物品を入れておい て、チャンバに減圧をかけ、圧力を所定値まで下げる。このような圧力降下が行 われたとき、減圧を中断し、チャンバの内部に静的条件、即ち圧力がチャンバ内 部全域にわたり必ず一定に、しかも均一に維持される条件が発生する。静的条件 に至ると、離散的数量のガスがチャンバに導入される。チャンバ内部の静的条件 のために、ボイルの法則に従うようにガスは単独で急速にチャンバの全ボリュー ムにわたり均一に分布する。これによって方程式からガス流の動力学が省かれる ことになる。 チャンバ内部の全ボリュームにわたりガスが均一に分布した状態で、電磁線と 、好ましくは無線周波数エネルギーをガスに印加してプラズマを発生させる。ガ スは反応性ラジカルを発生することができる数多いガスのうちのいずれかにする ことができるが、好ましくは水蒸気が含まれることになる。無線周波数エネルギ ーは反応性ラジカルが物品上の胞子と他の微生物に反応できるようになる十分な 時間にわたり印加する。無線周波数エネルギーを印加する時間量は安全係数導入 の必要に応じ拡大することができる。プラズマが反応するのに十分な時間が経過 した後、無線周波数エネルギーを中断し、発生したガスをチャンバから排出する 。 チャンバへは一回に離散的数量のガスのみが導入されるため、チャンバに減圧 をかけ、静的条件を発生させ、チャンバに別量のガスを導入し、無線周波数エネ ルギーを印加するサイクルをチャンバ内物品の十分な殺菌を確実にするため、必 要に応じ再度繰り返すことができる。 第２図を参照し、物品を殺菌するための装置６の例示的実施形態を解説する。 装置６は容易にアクセスができるよう、都合のよい状態でテーブル８上にセット する。装置６にはドア１２の内部に設けた観察ポート１０が含まれる。ドア１２ はフランジ１５を介し反応チャンバ１４接続される。反応チャンバ１４への視覚 的なアクセスは観察ポート１０から行われ、物理的なアクセスはドア１２を開く ことによって行う。好ましくは、ドア１２はフランジ１５に蝶番接続することに なる。ドア１２と、フランジ１５と、チャンバ１４は好ましくはステンレス・ス チールで製作する。これらの部品にステンレス・スチールを使用することは、殺 菌中の物品に損傷を生じさせたり、汚染をもたらしたりするような付着（即ち支 持体上への物質の物理的な付着）が生じないため都合がよい。アルミニウムや酸 化アルミニウムではこの付着が発生する。 反応チャンバ１４の別端にはもう一つのステンレス・スチール・フランジ３８ が取り付けられている。フランジ３８は無線周波数エネルギーの印加時にこれを 透過するガラス・プレート・シール又は石英プレート・シール２０のような物質 の装着に使用する。 反応チャンバ１４の内部にガスを噴射するため、ガス噴射ポート２４が設けら れている。ガスはガス・ライン２６から噴射ポート２４に供給される。ガス・ラ イン２６はガス源２８に連通している。ガス源２８は各種ガスの内のいずれか一 種を供給する構成にすることができ、好ましくは、ガスとして水蒸気を供給する 構成になろう。水蒸気を供給するため、ガス源２８には若干量の水Ｈ₂Ｏを有す るコンテナ３０が含まれる。水中にキャリヤ・ガスの泡を形成するためのキャリ ヤ・ガス搬送チューブ３２が水中に配してある。このようにしてキャリヤ・ガス の泡が水中に形成されると、ガス・ライン２６を介して反応チャンバ１４に搬送 できる水蒸気が発生する。反応チャンバ１４へのガスの噴射を制御するガス噴射 バルブ３４が設備されている。ガス・ライン２６の内部を流れるガスの量を計測 するガス計測バルブ３６が設けられている。 僅かに一個だけのガス噴射ポート２４と共に示しているが、装置６はこれとは 別様に反応チャンバ１４全体にわたり配する複数のガス噴射ポートを備えること ができる。このような構成では、反応チャンバ１４の周囲に設けた各種のガス噴 射ポートにガスを分配するためヘッダを設けることができる。 約５ＫＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の波長で無線周波数エネルギーをチャンバに 供給するため無線周波数エネルギー源２２が設けられている。好ましくは、ジェ ネレータ源２２によって供給される無線周波数エネルギーは約２．４５ＧＨｚに なろう。このような波長は商業的に入手可能な大方のマイクロ波オーブンが形成 するものと同一波長である。都合のよいことに、ジェネレータ源２２は商業的に 得られるマイクロ波オーブンの電源から形成することができる。無線周波数エネ ルギーはプレート・シール２０を介し反応チャンバ１４の内部に向けて放射され る。既に述べたように、プレート・シール２０は無線周波数エネルギーを透過す る材料で製作し、好ましくは、ガラス・プレート又は石英プレートで形成する。 ジェネレータ源２２を反応チャンバ１４に装着するためにステンレス・スチール ・フランジ３８が設けられている。 反応チャンバ１４の内部に噴射したガスは反応チャンバ１４の内部ボリューム 全体にわたり単独で均一に分布する。これはガスの噴射後にチャンバ１４を密封 することによって達成される。ガスが反応チャンバ１４の内部に存在するとき、 無線周波数ジェネレータ源２２を操作し、プレート・シール２０を介し反応チャ ンバ１４の内部にエネルギーを放射する。このようにして、ガスが無線周波数エ ネルギーによって励起されるとプラズマが発生する。 若干の例では、拡散プレート１８を設けることが望ましいことがある。拡散プ レート１８はフランジ１６によって保持され、反応チャンバ１４を二つの別ボリ ュームに分割する。ドア１２に隣接するボリューム（ボリュームＡ）は物品を保 持するためにあり、ジェネレータ源２２に隣接するボリューム（ボリュームＢ） は噴射したガスを受けるためにある。拡散プレート１８には二つのボリュームＡ 、Ｂが連通するように少なくとも一つの通孔が含まれる。ガスの多数点噴射に備 え、一個以上の通孔を含めることができる。無線周波数ジェネレータ源２２に隣 接するボリュームＢの内部にガスが噴射されると、このボリュームは直ちにガス が充満する。ボリュームＡも通孔を介し殆ど直ちにガスが充満する。ボリューム Ａを充満させる速度はボリュームＡ、Ｂの圧力差と通孔のサイズ及び通孔の数に 応じ て変化させることができる。 この時点で、ボリュームＢにおいてはプラズマを発生することができるが、ボ リュームＡではできない。以下に説明するように、ボリュームＡにある物品を反 応ガスに限って、あるいは反応ガスとイオン衝撃との何らかの複合に対し曝露す ることができるよう別様にボリュームＡ、Ｂにおいて何らかの比率でプラズマを 発生させることができる。ボリュームＢだけにプラズマを発生させるため、無線 周波数ジェネレータ２２が操作され、ボリュームＢにプラズマが発生するときに 放射線エネルギーがボリュームＡに入ることを防止するため、金属プレートがプ レート１８（又はプレート１８に代用するものとして）に隣接させて配する。こ のようにして、ボリュームＡ中の物品はイオン衝撃は受けず、ボリュームＡに予 め拡散させた反応性ガスのみに曝露される。この処置はカメラ、顕微鏡、受光器 、移植型センサ、レンズ等のような取り扱いに細心の注意を払わねばならぬ物品 を殺菌する場合に特に有利である。 広いパラメータ範囲にわたりイオン衝撃によらずに殺菌をする目的で、通孔一 個又はそれ以上を有する第二金属ガス拡散プレートを第一プレートに対し回転自 在に取り付けることができる。第一プレートに対し第二プレートが回転するので 、通孔の位置合せおよび位置外しが行われ、ボリュームＡへのガス拡散の程度を 変化させることができるようになる。 ボリュームＡに拡散したプラズマの量を変化させるため、ボリュームＢへのガ スの噴射に対し異なるタイミングで無線周波数ジェネレータ源２２を操作するこ とができる。ボリュームＢにガスが噴射されるときに無線周波数エネルギーを操 作すると、ボリュームＡに次いで拡散させることができるプラズマが形成される ことになる。ボリュームＡにガスが十分に拡散した後にジェネレータ源２２を操 作すると、ボリュームＡに事実上プラズマが拡散することはない。 ある環境にあって、特に低周波数電磁線エネルギーを使用するとき、電磁線エ ネルギーをプレート・シール２０に結合させることが難しいことがある。そのよ うな場合、電磁線エネルギーをガラス・プレート又は石英プレート２０に誘導結 合、あるいは容量結合させることができる。エネルギー源を容量結合するには電 極を使用し、反応チャンバ１４の内側又は外側に配することができる。１０ＭＨ ｚ又はそれ以下の周波数を有する電磁線エネルギーを用いるときチャンバ１４の 内側に電極を使用すると便利である。１０ＭＨｚ〜９００ＭＨｚの範囲の周波数 を有する電磁線エネルギーを使用する場合、チャンバの外側に電極を用いると便 利である。誘導結合するには、好ましくは３／１６”〜１／４”の範囲の直径を 有する銅チューブをプレート２０の外面に配する。エネルギーは約１０ＭＨｚ〜 ９００ＭＨｚの範囲の周波数でワイヤから供給され、プレート２０に結合され、 プラズマを発生させる。 反応チャンバ１４はいかなる形状にも製作することができるが、好ましくは矩 形型又は円筒型になろう。矩形型形状は殺菌する物品を運ぶためのトレーを用い るときに便利である。トレーを使用すると、チャンバ１４の内部での物品の配列 が容易に行えるようになる。 ガスの噴射に先立ち反応チャンバ１４の内部における圧力を下げるため、真空 ポンプ４０が設けられる。真空ポンプ４０は反応チャンバ１４の内部の圧力を約 １０ｍＴｏｒｒまで減圧できるいかなるポンプであっても差し支えない。例示的 な真空ポンプ４０はＡｌｃａｔｅｌ社から市販のＡｌｃａｔｅｌ１２２０のよう なものである。真空ポンプ４０は殺菌の実行後、反応チャンバ１４からガスを排 出する機能をも果たす。真空ポンプ４０は排気ポート４２を介し反応チャンバ１ ４に連通している。 本発明の方法において既に述べたように、反応チャンバ１４又は物品自体の形 状に関わりなくチャンバ１４の内部に均一に分布するプラズマを用意することが 望ましい。均一なプラズマによる処置を行うため、ポンプ操作を中断することに よってチャンバ１４の内部に静的条件が創生される。ポート２４から反応チャン バ１４の内部に離散的数量のガスを噴射することができ、次いでそのポートは閉 じる。次いで、ガスは反応チャンバ１４の内部全ボリュームにわたり単独で均一 に分布ができる。ジェネレータ源２２からの無線周波数エネルギーはチャンバ１ ４の内部に放射され、均一なプラズマを創生し、それにより物品の形状に関わり なく物品を均一に殺菌することができるようになる。殺菌処置は一回又はそれ以 上の回数にわたる殺菌サイクルで達成される。 離散的数量のガスだけを導入してそのような処置を行うときに十分な殺菌が確 実に行われるよう、装置６には繰り返し殺菌サイクルを制御するコントローラが 含まれる。コントローラは真空操作と、ガス噴射操作と、無線周波数エネルギー 操作と、使用済みガス排出操作を別々に繰り返し実行する。このようにして、殺 菌チャンバ内部の物品は一連の均一に分布したガス・プラズマに連続的に曝露さ れる。 コントローラは真空ポンプ４０の操作と、ガス噴射バルブ３４の操作と、ジェ ネレータ源２２の操作と、排気ポート４２から行われるガスの排出を系統的に、 かつ制御された方法に従い別個に実行ができるいかなるコントローラであっても よい。前文に述べた殺菌サイクルを制御する例示的なコントローラを第２図およ び第３図に示す。コントローラにはチョッパ・バルブ・ドライブ・モータ４６に よって回転する回転チョッパ・バルブ４４が含まれる。第３図はチョッパ・バル ブ４４の上面図である。チョッパ・バルブ４４には排気ポート４２に位置合せで きるオリフィス４６が含まれる。チョッパ・バルブ４４が回転するので、オリフ ィス４６は排気ポート４２に位置合せされ、位置が外れする。オリフィス４６が 排気ポート４２と位置合せされると、反応チャンバ１４に減圧がかかるよう、真 空ポンプ４０は連続的に操作される。光センサ（図示せず）のようなセンサによ って検出ができ、ガス噴射バルブ３４とジェネレータ源２２の操作に使用ができ る一連のインジケータがチョッパ・バルブ４４上に配されている。ガス噴射ポー ト２４からガスを噴射するため、バルブ３４を操作するガス噴射インジケータ４ ８が設けられる。ガス噴射インジケータ４８から離して無線周波数”ｏｎ”イン ジケータ５０が設けらている。無線周波数”ｏｎ”インジケータがセンサを通過 すると、無線周波数ジェネレータ源２２を操作する信号が送出される。無線周波 数エネルギー源２２はセンサが無線周波数”ｏｆｆ”インジケータ５２を検出す るまで操作が継続される。 適切なタイミングでガスが噴射され、無線周波数エネルギーが印加されるよう 、ジェネレータ源２２とガス噴射バルブ３４を操作する信号を送出するため、セ ンサは好ましくはマイクロプロセッサ又は他のコントローラに接続される。 このようにして、チョッパ・バルブ４４は反応チャンバ１４の形状に関わらず 、反応チャンバ１４の内部で均一に分布したプラズマによる一連の処置を実行す る ことができる殺菌サイクルを制御する事象タイマとして機能する。チョッパ・バ ルブ４４が回転すると、オリフィス４６は排気ポート４２に位置合せされ、それ によってチャンバ１４の内部には真空が創生される。オリフィス４６が位置外れ になると、減圧が停止し、静止状態がチャンバ１４の内部に発生するようになる 。センサはこの時点で、バルブ３４を開放し、ガス噴射ポート２４を介し反応チ ャンバ１４にガスを噴射する信号を送出するガス噴射インジケータ４８を検出す る。チャンバ１４の内部における静的条件のためにガスは反応チャンバ１４全体 にわたり単独で均一に分布する。センサは次いで無線周波数”ｏｎ”インジケー タを検出し、無線周波数ジェネレータ源２２に信号が送出される。それにより、 ガスに無線周波数エネルギーを印加し、物品上の微生物に反応する均一に分布し たガス・プラズマを発生させる。センサは次いで無線周波数”ｏｆｆ”インジケ ータ５２を検出し、無線周波数エネルギーの印加を中断する信号を送出する。次 いで、オリフィス４６は排気ポート４２と位置合せした状態に戻り、使用済みガ スを排出し、チャンバ１４の内部に再度真空を創生する。殺菌処置が完了するま で、サイクルはその後、必要に応じた頻度で繰り返される。サイクルの繰り返し 速度はチョッパ・バルブ４４の回転速度の関数であり、サイクル内における所定 の事象の期間はチョッパ・バルブ４４上におけるインジケータ４８〜５２の配置 関数である。好ましくは、サイクルは最大毎分あたり約１００サイクルまで繰り 返し実行可能であろう。装置６の殺菌サイクルを制御するコントローラをチョッ パ・バルブ４４に関して説明してきたが、サイクル中の事象を別々に操作ができ るいかなるコントローラでも使用することができる。例えば、パーソナル・コン ピュータは、ポンプ４４と、噴射バルブ３４と、ジェネレータ源２２とを別々に 操作する構成になろう。 本発明はコンテナに予備包装された物品を殺菌する方法と装置を提供する。物 品の製造時、製造された物品が無菌の保護パッケージに入れらてエンド・ユーザ に搬送されることが望ましい。これには物品を殺菌し、次いでその物品を無菌環 境中で包装することが必要である。本発明では物品を包装材に包装したままの状 態で殺菌することによってそのような手順を省いている。このような方法で物品 を殺菌するため、本発明では物品を予備包装する包装コンテナが使用される。コ ンテナはプラスチックのように電磁線周波数エネルギーを透過する材料で製作す る。物品をコンテナに入れ、コンテナの密封前にコンテナでは約１ｍＴｏｒｒ〜 １００ｍＴｏｒｒの真空までポンプ操作が行われる。次いで、コンテナを逆に約 １００ｍＴｏｒｒ〜１００Ｔｏｏｒの圧力まで水蒸気で満たす。水蒸気の逆充満 をするにはキャリヤ・ガスを使用する。キャリヤ・ガスは好ましくは空気である が、アルゴン、水素、窒素、酸素、ヘリウム、三フッ化窒素、亜酸化窒素又はそ れらの混合体のような他のガスを使用することができる。 予備包装した物品はそこで電磁線源の極く近傍にコンテナをセットすることに よって殺菌される。エネルギー源を所定時間にわたり励起し、高エネルギーの水 蒸気を形成する。次いで、コンテナの内部に静的条件が発生できるよう、電磁線 エネルギーを所定時間中断する。これにより、圧力が均一化し、ガス濃度はコン テナのボリューム全体にわたり均一になる。次いで、電磁線エネルギーを再度励 起し、均一に分布したプラズマを発生させる。エネルギー源は所定時間にわたり ｏｎに維持され、殺菌プロセスを完了させるために必要な回数だけサイクルを繰 り返すことができる。そのプロセス時、プラズマ中の反応性ラジカルは気化し、 物品上の胞子又は他の微生物の副生成物と結合する。これによって水蒸気と、酸 素と、窒素と、開放されるまで包装の内部に総て留まる少量の二酸化炭素と一酸 化炭素とが発生する。しかし、これらガスの複合体は不活性であり、コンテナを 開くと大気中に安全に排出することができる。このようにして、コンテナ内部の 物品は使用のために取り出されるまで殺菌済みの状態に維持される。 以上、理解しやすいように、図と例によって本発明を詳細に説明してきたが、 付属の請求の範囲内においてある程度の変更と修正を実施できることは明らかで あろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 グレーヴズ，クリントン・ジー・ザ セカ ンド アメリカ合衆国・94566・カリフォルニア 州・ダンヴィル・ヘザー プレイス・241

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．物品を殺菌する方法であって、 チャンバに少なくとも一つの物品を入れるステップと、 チャンバに減圧をかけるステップと、 チャンバに水蒸気を導入するステップと、 チャンバに電磁線エネルギーを印加しプラズマを発生させるステップと を含む方法。 ２．水蒸気をキャリヤ・ガスによってチャンバに導入する請求項１に記載の方法 。 ３．キャリヤ・ガスが空気である請求項２に記載の方法。 ４．アルゴンと、酸素と、窒素と、ヘリウムと、亜酸化窒素と三フッ化窒素とか ら成るグループからキャリヤ・ガスを選択する請求項２に記載の方法。 ５．電磁線エネルギーが約５ＫＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲にある請求項１に記載の 方法。 ６．電磁線エネルギーが約２．４５ＧＨｚである請求項１に記載の方法。 ７．水蒸気を導入するときにチャンバ内部の圧力が約０．０１Ｔｏｒｒ〜１００ Ｔｏｒｒの範囲にあり、チャンバ内部の温度が約２５〜１００℃の範囲にある請 求項１に記載の方法。 ８．チャンバが包装コンテナであり、電磁線エネルギーが中断され、次いで二回 目の電磁線エネルギー印加が行われる請求項１に記載の方法。 ９．物品を殺菌する方法であって、 （ａ）すくなくとも一個の物品をチャンバに入れるステップと、 （ｂ）所定の圧力がチャンバの内部で達成されるまでチャンバ内を減圧するス テップと、 （ｃ）減圧を中断し、チャンバの内部に静的条件を発生させるステップと、 （ｄ）チャンバにガスを導入し、チャンバの全域にわたってガスを均一に分布 させるステップと、 （ｅ）チャンバに電磁線エネルギーを印加し、プラズマを発生させるステップ と を含む方法。 １０．更に、 （ｆ）電磁線エネルギーの印加を中断するステップと、 （ｇ）チャンバからガスを排出するステップと、 （ｈ）ステップ（ｂ）〜（ｇ）を繰り返すステップと を含む請求項９に記載の方法。 １１．ガスが水蒸気を含む請求項９に記載の方法。 １２ 水蒸気をキャリヤ・ガスによってチャンバに導入する請求項１１に記載の 方法。 １３．キャリヤ・ガスが空気である請求項１２に記載の方法。 １４．電磁線エネルギーが約５ＫＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲にある請求項９に記載 の方法。 １５．物品を殺菌する装置であって、 殺菌チャンバと、 チャンバに連通する真空ポンプと、 チャンバに連通するガス源と、 電磁線エネルギー源と、 真空ポンプと、ガス源と、電磁線エネルギー源とを周期的に操作するコントロ ーラと を備える装置。 １６．コントローラがそれぞれ別のタイミングで真空ポンプと、ガス源と、電磁 線エネルギー源とを操作する構成である請求項１５に記載の装置。 １７．チャンバが所定の圧力と静的条件に達した後にコントローラがガス源を操 作し、ガスをチャンバに導入する請求項１５に記載の装置。 １８．導入したガスがチャンバの全域に均一に分布した後にコントローラが電磁 線エネルギーを操作する請求項１７に記載の装置。 １９．真空ポンプがチューブによって殺菌チャンバに接続され、コントローラが 回転ディスクの回転直後にチューブと位置合せできるオリフィスを有する回転デ ィスクを備え、そのためオリフィスとチューブの位置合せによりチャンバの内部 に真空が創生される請求項１７に記載の装置。 ２０．更に、ディスクの回転度を検出し、ディスクの回転度に従いガス源又は電 磁線エネルギー源を操作する信号を送出するセンサを備える請求項１９に記載の 装置。