JPS609453B2 - シ−ド添加した気体プラズマによる滅菌法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、物体又は物質を気体状又は蒸気状の化学物
質で処理することによってその物体又は物質を汚染して
いる全ての微生物を撲滅する、気体の滅菌に関するもの
である。

このような滅菌法の必要性は、加熱滅菌、照射滅菌、又
は液状化学物質滅菌を行うことができない多くの滅菌利
用の機会から生じてきている。実際上、表面滅菌の目的
には、わずかに２種の気体乃至蒸気が商業上大規模に用
いられており、それはホルムアルデヒド蒸気とエチレン
オキサィドガスである。

しかし、いずれも欠点を有する。ホルムアルデヒド蒸気
は数十年間病院、農業及び工業の分野で鷺蒸剤として用
いられている。この方法には多くの制限がある。強力な
好気性及び嫌気性のバクテリア胞子を室温で殺すために
は少なくとも相対湿度７０％の蒸気と少なくとも２４時
間接触させる必要がある。この種類の蒸気は腐食性が非
常に大きく、蒸気は刺激性が強い。また高濃度のＣＨ２
０は高湿度の空気中では８０ｏｏ以上の温度でのみ安定
であることからホルムアルデヒドガスを高濃度に保持す
ることは極めて困難である。通常の室温ではホルムァル
デヒドはすみやかに重合し、水が存在すると容易に溶解
する。従って、ホルムアルデヒドによる気体滅菌は、誤
まった呼称とみなすことができる。なぜなら、ホルムア
ルデヒドガスの密閉空間内への導入は、ホルムアルデヒ
ドが溶け込んでいる湿性フィルムか又は固体ホルムアル
デヒドポリマーを、囲まれている空間の中にある全ての
利用可能な表面上へ散布する手法で大てし、は行われる
からである。非常に矛盾し、かついまいま否定的な結果
が、病院の消毒、病室、寝具等に於て、及び卵や隣卵所
の衛生設備化の如き農業上の応用に於て報告されている
。ホルムアルデヒド蒸気は浸透力が非常に弱く、かつ痕
跡量の塩酸と共に空気中で用いると、７０午０、相対湿
度４０％で迅速に発ガン剤であるビス−（クロロメチル
）−エーテルを生じる。上述の病院での利用の欠点を最
小にするために、最近新しい手法が開発された。

それはオートクレープ中で８０午０にて大気圧以下の水
蒸気とホルムアルデヒドガスとを細合せて使用するもの
である。この方法は大部分の胞子形成微生物を通常の病
院における濃度で殺し、その際器具上に残留するアルデ
ヒドは減少する。この方法はオートクレープの単位立方
フート当り８夕のホルマリン濃度では２時間のさらし時
間を必要とする。しかし、長時間の接触と比較的高温で
あるにもかかわらず、この方法は米国における胞子撲滅
の公認分析化学者協会（ＡＯＡＣ、松ｓｏｃｉａｔｉｏ
ｎｏｆＯｆｆｉｃｉａｌＡｍａｌｙｉｃａＩＣｈｅｍｉ
ｓｂ）のテストの厳格な要求を満足させるものではない
。ホルムアルデヒド蒸気は、その毒性と刺激的性質に加
えて、前述のことから、室温での取扱いが難しく、大部
分の病院及び工業上の利用で満足のいく、迅速でかつ確
実な方法を提供するものでないことが明らかである。

過去２０年間に、エチレンオキサィド（ＥＴＯ）が病院
に於ても工業に於てもガス滅菌の最も普及した方法とな
った。

初期にはＥＴＯはホルムアルデヒド煙蒸にとってかわる
理想的方法とみられていたが、最近では毒性の点から極
めて重大な制限が保健局の注意を引いている。ｌＥＴ○
単位での医療器具の滅菌に必要な平均的な時間は３０℃
で１８０分であるが、長時間の脱空気処理を続けなれば
ならない。

例えば医療機器の脱空気時間は、脱空気機械内で２〜８
時間であるが、その時間は室温では１〜８日間の間で変
動する。ゴム製手袋では残留物により手に火傷を起させ
る可能性があり、血液運送用のチューブでは、残留物は
赤血球細胞に損傷を与えて溶血を起す。十分に脱気され
ていない気管内挿入管は気管炎又は組織の壊死を起させ
る。ＥＴＯ残留物の毒性による危険性に加えて、純粋の
ＥＴＯの爆発性による他の事故も報告されている。

空気中に３％程度のエチレンオキサィド蒸気があると、
燃焼が維持され、閉じ込められている場合には激しい爆
発がおこる。この問題を解決するために、Ｃ０２やフッ
素炭化水素の如き希釈ガスをＥＴＯと混合することがあ
る種の商業的システムで行われている。従って、ＥＴＯ
滅菌が広く用いられるようになったのは、それが理想的
な滅菌剤であるという理由からではなくて、毒物学上又
は環境上の点から何ら欠点のない、迅速な殺胞子作用能
力のある他のガス滅菌法がないと考えられたとによるこ
とが明らかである。

本発明は、よりすみやかな殺胞子作用、脱気の時間を要
しないこと、毒性残留物のないこと、及び爆発の危険性
がないことの利点を有する、ＥＴＯ滅菌に代る滅菌法を
提供するものである。

更に、この発明は「単位時間当り‘こ処理する物質の容
量を比較したときに、操業コスト及び投資コストの点か
らみてより経済的な手法を提供するものである。本発明
に従えば、表面を大気圧以下の圧力下で少なくともアル
デヒド１０の９／夕を含む低温気体プラズマと接触させ
ることからなる表面を滅菌する方法が提供される。

ここで用いられる“滅菌”の語句は枯草菌〔故ｃｉｌｌ
ｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ＡＴＣＣ（Ａｍｅｒｉｃａｎ
ＴｙｐｅＣＭｕｒｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）１９６５
９〕及びクロストリドリウム スポｏゲネス菌〔Ｃｌ
ｏｓｔｒｉｄｒｉ肌ｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓ（ＡＴＣＣ３
５８４）〕に対するものである。

それは、これらの菌がＡＯＡＣ（公認分析化学者協会の
公式分析法、第１２版、１９７８王１１月）の要請によ
る鱒蒸剤一不妊剤テストで用いられる耐性微生物である
ことによる。ＡＯＡＣ法による、前記の２種の耐性胞子
の撲滅は、ミコバクテリア、非脂質性の小ビールス、脂
質性の中程度ビールス及び植物性バクテリア Ｌｖｅｇ
ｅねｔｉｖｅ舷ｃｔｅｒｉａ）の如き、他の耐性が低い
微生物をも自動的に撲滅することになる。この発明によ
る低温気体プラズマの殺菌機構のよりよい理解は高耐性
胞子の物理的構造を考慮することによって可能となろう
。

第１図は典型的なバクテリア胞子の代表的な構造を示す
。典型的なバクテリア胞子はある種の胞子に特有のゆる
い袋である外膜により囲まれており、そして外側から内
側へと連続的に‘ａージサルフアィド（一Ｓ−Ｓ一）に
富んだ蛋白質を含む多層構造のコート、【ｂ’ムレイン
ポリマー（又はべプチドグリカン）を含む厚い皮質層、
｛ｃ｝プラズマ膜、及び｛ｄーコアヌは胞子プロトプラ
ストを持っている。外部からの作用物に対する胞子の第
一の耐性形状は、ケラチン様蛋白質を含む蛋白質性外部
コートからなっている。

ケラチン構造の安定性は多くの一次原子価架橋結合（ジ
スルファィド結合）と隣接するポリベプチド競闘の二次
原子価架橋結合（水素結合）によるものである。ケラチ
ン様蛋白質は特色としては強轍であり、塩水溶液、希酸
及び希塩基性溶液に不港性であり、蛋白分解酵素及び加
水分解に対して抵抗性を有する。層状の外側コートは、
従って化学変化を起いこくく、外部からの作用物に対し
て胞子を保護する主要な役割を果す。そのコートは、殺
減分子、励起原子又はラジカルの微生物プロトプラスト
内部への拡散に影響を与える物理的又は化学的変異によ
る殺菌作用において重要な役割を果すと考えられる。多
層構造の外部コートを変化させて、更に浸透し、皮質又
はプロトプラスト領域内で相互作用を起しうるためには
、高活性の薬剤が選択されねばならないが、イオン化し
た気体プラズマがバクテリア、菌類及び胞子類の保護層
を徹底的に変化させる反応性の原子、フリーラジカル、
及び分子を作るすぐれた薬剤であることが見出された。

この発明に従えば、イオン化した低温の非酸化気体プラ
ズマ中に少量のァルデヒド蒸気を存在させると胞子形成
及び非胞子形成微生物を撲滅することができる。本発明
においては、汚染を除去する物体が少量のアルデヒド、
通例は芳香族、ヘテロ環式、飽和或いは不飽和のアルデ
ヒドをシード添加した、低温気体プラズマの連続的な流
れにさらされる。

気体プラズマはイオン、電子及び中性粒子（ｓｐｅｃｉ
ｅｓ）からなる一部イオン化されたガスである。

低温気体プラズマは気体の電気放電によって形成される
。

電気放電では自由電子が蟹場をかけられてエネルギーを
獲得し、このエネルギーを中性ガス分子との衝突によっ
て失う。エネルギー移動プロセスにより種々の反応性の
高い、準安定原子、フリーラジカル、及びイオンを含む
生成物が形成される。電気放電で生産されるオン化され
たガスが正しく“プラズマ”と呼ばれるためには、正電
荷担体と負電荷担体との濃度がほぼ等しいという必要条
件を満足させなければならない。

この発明で使用されるプラズマはグロ−放電プラズマで
あり、又“低温”気体プラズマとも呼ばれるものである
。この型のプラズマは平均電子エネルギーが１〜１比Ｖ
で電子密度が１び〜１び２／地であるという特徴を有す
る。アーク又はプズマジェットにみられる条件とは違っ
て、電子とガスの温度は熱的平衡の欠如のために非常に
異なっている。グロー放電においては、電子温度はガ温
度よりも１０倍から１０Ｍ音も高い。後者の特性は熱的
に敏感な物質の表面を滅菌する時に重要である。この発
明で用いる低温気体プラズマにおいては、２つの型の反
応成分に分けることができる。

即ち１つは原子、イオン又はフリーラジカルからなるも
のであり、他は高エネルギーの、電子及び光子の如き小
粒子である。グロ−放電においては、多量の紫外線放射
（ＵＶ）が常に存在する。ＵＶ高エネルギー光子（３．
３〜６．２Ｖ）はそれぞれがＤＮＡ（デオキシリボ核酸
）及び他の核酸の最大吸収に相当することから強力な殺
菌効果を生ずる。しかし、直径が１肌にまで及ぶ胞子の
場合には、光子エネルギーは種々の胞子層によってすみ
やかに消散してしまい、このことは外側コートに対する
光化学反応を制限する。光子エネルギーは幾分、薄層の
表面の変更に限定され、従ってより小さな非胞子形成バ
クテリアを処理するときに効力が大きい。抵抗性の大き
い胞子の場合には、光子の作用によりジサルフアィドー
こ富む蛋白質性コートが部分的に変化をうけ、そのこと
でフリーラジカル、原子、又は励起分子のコア領域内へ
の拡散が促進される。

本発明においては、小量の気化したアルデヒドモノマー
及びフリーラジカルを低温気体プラズマ中に存在させる
と、気体プラズマの全体的な殺生物作用が著しく増大す
ることができる。

アルデヒドをシード添加したプラズマ流を用いて殺胞子
作用が増すことについての厳密な機構は完全には理解さ
れていないが、いくつかの機構が考えられる。

例えば、気相中に原子又は励起状態の酸素が存在するこ
とにより、アルデヒドが極く寿命の短かし、反応性のェ
ポキサィド、その他の中間体及びフリーラジカルを形成
し、それらが外側の層状のコート中にある蛋白質や核酸
と相互作用して、殺菌性のグループの拡散が増大するこ
とが考えられる。殺菌性グループの拡散の可能な第二の
段階は、主要成分がムレィンポリマー（又はべプチドグ
リカン）である皮質層の内部への浸透である。

ムレィンは架橋構造の網状大分子である。酸素原子とア
ルデヒドラジカルとのポリマーへの攻撃は、すみやかに
皮質層の堅固なポリマー構造を動揺させて変化させ、そ
の破壊が起る。更に、仮想上の変化過程の可能性として
アルデヒド‘こよるジピコリン酸の合成がある。

胞子中にカルシウムとジピコリン酸（ＤＰＡ）がほぼ等
モル量見出されることから、胞子の抵抗性において主要
な役割を果す塩錯体がそれらにより形成されることが長
い間推測されていた。胞子中にカルシウム塩が厳密に存
在するか否かは未解決の問題である。アルデヒドの皮質
内への迅速な接近、即ち主として気体プラズマ酸化の効
果はアスパラチックＢ−セミアルデヒドのアミノ基のブ
ロッキングを助けて直接的にＤＰＡ合成を妨げる可能性
がある。この後者の機構はアルデヒドの存在するプラズ
マガスに短時間さらすことですみやかに胞子又は胞子の
発芽能力を破壊することができる理由を説明する。

この発明のアルデヒドシード添法では他の気相滅菌法に
比べて、短時間の気体プラズマとの接触で殺胞子効果を
得ることができる。低温アルデヒドシード添加気体プラ
ズマの殺菌作用は時には、例えば１０分以下のように、
早いのでコアやプロトプラスト内部で反応を起す可能性
は幾分小さい。

胞子の中央部は機能的には栄養芽体（ｖｅｇａｔｉｖｅ
ｂｕｄ）であって、遺伝的形質、抑制状態の蛋白合成シ
ステム、新酵素合成の開始に必要な酵素及び組織及び組
織性物質を含んでおり「かつエネルギー中間体の補給物
をも蓄えているらしい。外側コート、皮質及びプラズマ
膜で起る変化は、この発明で達成される殺菌効果を十分
に説明しうるものである。上述の気体プラズマ中での酸
化現象に関してはイオン化ガスの使用は純酸素に限定さ
れず、空気、二酸化炭素及びＮ２０の如き酸素含有ガス
をも含む。酸化性のプラズマほど迅速ではないけれども
、アルゴン又はヘリウム、又は窒素プラズマの如き希ガ
スもアルデヒドをシード添加して、滅菌時間を短縮する
ことができる。従って、本発明により通常の酸化型及び
非酸化型気体プラズマでみとめられる時間よりも胞子殺
菌時間をかなり短縮することができる。

励起イオン、気体分子及び光子が胞子の保護層を変化さ
せるのに対し、活性アルデヒドラジカルは変化組織に浸
透して、殺菌プロセスを促進する二次的な多くの致死反
応を開始させる。表面滅菌時間の迅速化は経済性のより
大きなプロセスをもたらし、１００ｏｏ以下程度の高温
下でも気体プラズマに長時間さらすことにより分解する
可能性のある、熱に非常に敏感な物質を取扱える可能性
を提供するものである。気体プラズマにアルデヒドを加
えたときに何ら重大な腐食も有毒残留物も観測されない
。本発明で必要とする種類の気体プラズマを生産するた
めには、キャリャーガスが２種類の無線周波数法の１つ
を用いて励起される。

第一の手法はリング型又は誘導放電法からなり、一方、
第二の方法は平行プレート又は容量性放電法である。処
理の区域は常にガラス、プラチック、又はアルミゥム製
の、大気圧以下の圧力、通常は０．１〜１０肋Ｈｇに保
たれた室からなるものであり、その室の中へはガスとア
ルデヒド蒸気の制御された流れが、たえず真空ポンプで
連続的に吸引することによって動いている。処理区域内
でのガスと蒸気とを励起するためには、発生器により放
射された無線周波数エネルギーが処理室の周囲に巻かれ
た誘導コイルを介して、又は室又は室の入口部の外側に
設置された容量性放電プレートによって結合される。処
理の間、無線周波数（ＲＦ）放電グローは実質的に全処
理室にわたって広がる。場合によっては、電極を処理室
内におくこともできる。ＲＦエネルギーの放電ガス中へ
のカップリングを最大にする電気回路の設計には多くの
やり方がある。９０％にまで到達しうるエネルギーカッ
プリングの最適化は気体の負荷インピーダンスを、増幅
器プレート出力回路とタンクコイルとのインピーダンス
に整合させることによって行うことができる。

最良のインピーダンス整合は、反応室と発生器との間の
同軸ケーブルにより連結されている低インピーダンス整
合回路網中の可変コンデンサーを調整することからなる
同調プロセスにより行われる。更に新しい設計では、処
理室と相対的に低出力の発生器とが高インピーダンスコ
ネクターを介して直接に結合される。このことで、複雑
な低インピーダンス回路網が省かれて電気パッケージが
単純化する。気体プラズマに対する電力カップリングの
間、小量の電力が常に熱的効果により失われる。発生器
に反射して戻される電力量も存在する。気体中に如何に
効率的にエネルギーが放出されているかを知るためには
、ＲＦ電力計をしばいま電気回路に加えて、進行電力と
反射電力との差をモニターする。気体プラズマ発生器は
一般には１３．５メガヘルツ（ＭＨｚ）で操作するが、
１〜３仙川ｚの周波数でも有効であり、また１００ＭＨ
ｚまででもよい。

気体プラズマは、また周波数が１００〜３０００００Ｍ
Ｈｚの範囲のマイクロ波領域の高周波数で形成させるこ
ともできる。

実用上の見地から好ましいマイクロ波周波数は２４５ｍ
Ｍ批である。マイクロ波領域では、原子又は励起分子粒
子は無線周波数で形成された粒子よりも寿命が長く、そ
れらはグロ−の無い領域内のかなり隔たった下流城にも
残存する。このことは分析上の見地からは長所であるが
、必要な電気回路がより複雑であり、従ってより高価で
あることで均衡が保たれる。マイクロ波気体励起を利用
する、処理室が通常空洞として設計される場合には、発
生器は一般にはマグネトロン型の装置であり、電磁エネ
ルギーが標準電波ガイドにより搬送される。気体励起周
波数に関係なく、気体プラズマ中に小量のアルデヒド蒸
気が存在すると胞子形成及び胞子非形成バクテリアの殺
菌に要する時間がかなり短縮されることが観測されてい
る。

本発明を添付の第２〜第４図を参照しながら更に詳しく
説明する。

図面を参照すると、第２図は半連続的方式の病院型の種
々の目的における滅菌に用いる低温シード添加プラズマ
（後述のＬＴＳＰ参照）システムの要素を示したもので
ある。

このシステムはトンネル状の処理室１で構成され、この
処理室は両端にドア２を有するが、ドア２は左手の入口
側のみが図示されている。便いすて用、又は再使用可能
な、例えば腸管外溶液又は眼科薬品溶液のプラスチック
製びんが通常の自動レール・コンベヤ型システム（図示
せず）によって円筒状の室の中へ積載される。積載後、
前部と後部のドア２が電気的駆動機構システム３によっ
て自動的に閉じられる。積載されたトンネル処理室１が
次に、トラップ５と真空ポンプに連結した真空ラインシ
ステム４によって大気圧以下の圧力にするため減圧にさ
れる。大気圧以下の圧力は通常処理室１全体の内側で約
０．１〜１仇舷Ｈｇである。イオン化するガスを次に圧
縮ガスラィン又は容器から搬送するが、このとき圧力と
流速を圧力ゲージと定流速膜又はニードルバルブ８とに
よって制御する。

アルデヒド蒸気が、ガスを液状アルデヒド中へバルビン
グしてアルデヒド蒸気を発生させることによって容器９
から気体流に加えられる。流量計１０がァルデヒド容器
９とトンネル室１の入口部との間に取付けられる。気体
と蒸気との混合物が、トンネル室内に均一に分布するよ
うに適当に設けられた多数の小孔を有する中空パイプラ
イン１１を介して搬送される。トンネル室１内の空気を
大部分排気した後、気体−蒸気混合物が処理の区域に放
出される。

気体−アルデヒド蒸気流はトンネル１の寸法と容量によ
って調整される。プラズマ形成は、整合回路網１ ３と
電力計１４、及びＡＣ（交流）標準電流を１３．５８Ｍ
比の高周波数に変換するＲＦ発生器１５からなる電気回
路の一部であるＲＦコイル１２を用いて、誘導及び容量
制御による適正なインピーダンス整合によって開始され
る。プラズマ放電を持続するのに用いるＲＦ発生器１５
は負荷インピーダンスの大きな変動に耐え得るものでな
ければならず、実質的にはＤＣ（直流）電力源、水晶制
御ＲＦ振動子及び固体緩衝増幅器で構成される。最終的
な増幅は負荷インピーダンスの大きな変動を調節するた
め電力増幅管の周囲に設計された電力増幅により行われ
る。この型の装置によれば、全トンネル長さ上に広がっ
ている単一の誘導コイルは単一の電力発生器から励振さ
れるか又は一系列のより小さなコイル区分がより小さな
変調型ＲＦ発生器から作動される。ＲＦ励起の間、気体
プラズマ流は完全な滅菌を達成するに必要な時間、通常
は５〜２０分間にわたって連続的に除去される。

次いで、ＲＦ励起は自動的に止められ、ガス流は中断さ
れて、真空ポンプが止められる。空気が二方向性バルブ
１６によってトンネル室内に自動的に導入される。両端
のドアが電気的機構により開かれ、試料容器がレールス
ライドシステムでトンネルから自動的に引出される。ト
ンネル室１はここで新たな積載物を滅菌する態勢となる
。滅菌の全サイクル時間は、処理する物質と出力レベル
により一般には１０〜３び分間である。第３図及び第３
Ａ図は、第２図に示した滅菌トンネル型処理室１のそれ
ぞれ縦断面図及び横断面図である。

トンネル１７は主軸を取囲む円筒形状であり、実質的に
はガラス又はポリマー物質（例えばポリスルホン）の如
き抵抗性の高い非反応性の材料で作製した２個の同心円
筒状管１８及び１９からなり、それらはシリコン型○−
リング２０の末端フランジで押えつけることによって保
持されている。外側パイプ１８の内部に内側パイプが組
立てられると、環状の中空２１が出来、その中空は底部
の閉口部から真空ポンプで吸引することにより、真空と
大気圧以下の圧力にされる。汚染を除去すべき物体の周
囲を大気圧以下の圧力にするために、溝又は孔２３が内
側円筒１９の底部に貫通している。滅菌する物体、例え
ば、腸管外溶液のプラチック製びんは平行六面体形状の
バスケット２５の中に載直されバスケット２５はローフ
ベャリングを装備した車輪２７でレールトラック２６上
を滑動する。滅菌サイクルの最初では、前部と端部ドア
２８及び２９が、ドアをヒンジ３１の周囲に１８０ｏ回
転させる電気的に作動する装置によって自動的に開かれ
る。トンネルの前部及び端部ドアは、室からの危険な光
子照射を妨げつつ、一方では気体プラズマグローの最大
強度を維持するために一般には階紫外線吸収性のポリマ
ー材料で作製される。環状○−リング３２は外部空気の
侵入に対しドアを十分シールする役割を果す。反応性の
ガスとアルデヒド蒸気が貫通孔３４によって小パイプ３
３を介して処理トンネルに導入される。ガスと蒸気導入
用の小パイプは一端がトンネル内に入っており、内側パ
イプ１９の上部の位置にあって、全トンネル長さにわた
ってガスが均一に拡散するようにされている。第３図に
おいて、ＲＦ誘導コイル３５は処理トンネル１７の主外
面体の周囲に巻きつけられている。第４図は１００ＭＨ
ｚ〜３００００ｏｈ日ｚのマイクロ波を利用する、本発
明の他の実施例を示す。

第４図に示すマイクロ波気体プラズマは通常のマイクロ
波オーブンで用いられているのとよく似た金属製ハウジ
ング３５からなる。ハウジングの中には低温マイクロ波
気体プラズマシステムの主要構成要素が配置されており
、その要素は変圧器、整流器及び出力パック３７に収め
られている磁場回路によって主出力ライン３８からのＡ
Ｃ電流をマイクロ波に変換するマグネトロンからなる。
マイクロ波エネルギーの高出力ビーム（代表例は２４５
０ＭＨｚ）は導波管３９に含まれており、低ＲＰＭ（毎
分当りの回転数）で回わるファン４１のブレード４０の
反対を向いている。

このファンは出力ビームをオープン室の壁、天井、背部
及び底部に躍動させてそれを反射させる。オーブン室４
２の底部にはマイクロ波を透過するパィレックス製ガラ
スプレート４３が処理室の金属製底部の約１インチ上に
懸架されている。表面を滅菌すべき器具又は物質４４が
ガスを厳密にシールした容器４５の内部におかれ、その
容器４５はオーブン室４２の内部のガラスプレート４３
上に戦層されている。この容器４５は、ポリプロピレン
、ポリエチレン、ポリスチレン及びテフロン（登録商標
）の如きポリマー材料、ボール紙板、紙又は特殊ガラス
組成物を含む。マイクロ波エネルギーに透過性の任意の
材料で構成することができる。この容器４５はこれ又マ
イクロ波透過材料製の上蓋４６を有する平行六面体形状
である。上蓋４６は２個の開口部４７と４８を有し、各
々はストップコック又はバルブ４９，５０を備えていて
、０．１〜１仇松Ｈｇの減圧下で気体−ガス蒸気混合物
を形成できるようになっている。

容器４５は滅菌する対象物４４、例えば図では眼科薬品
溶液用のプラスチック製びんを支える２枚の皿５１を備
えている。血５１は、通常は穴があげられてイオン化気
体プラズマの拡散をより均一化する。低部の皿には、プ
ラスチック製のカップ５２が鉄込まれていて、気化させ
るアルデヒド溶液５３が入れられている。マイクロ波の
熱効果により、マイクロ波エネルギーが加えられると気
体プラズマ中には徐々にアルデヒド溶液が気化する。イ
オン化するキャリアガスはガス容器（図示せず）から、
定流速用バルブ５５、圧力計５６、及び所望により流量
計を含む真空ラインを経て開□部４７を介して容器４５
に搬送される。積載容器を空にするに必要な低真空圧力
は、トラップ５８と真空ポンプ５９とに連結している真
空ライン５７によって閉口部４８を介して得られる。第
４図の実施例の完全な滅菌サイクルは下記のとおりであ
る。

皿５１に汚染を除去すべき装置を充填し、アルデヒド溶
液をカップ５２に入れ、真空を働かせて空気を除去し、
キャリアガスを入れ、マイクロ波を所要時間、代表例で
は５〜２０分間作動させて連続プラズマ流を持続させる
。さらしの終了時には、マイクロ波発生器４１を自動的
に切り、キャリアガス流を止め、二方向性バルフにより
真空を元に戻す。マイクロ波オーブン室３５のドアを次
に開き、容器４５を、ストップコック４９，５０で固定
されている可操性チューブをはずして取除く。積載され
た容器は迅速にストップコック４９，５０を閉じること
によって無菌条件で、脱汚染装置を移動する必要時まで
滅菌状態に保持することができる。滅菌の全サイクルは
一般には１０〜３０分間である。処理中に表面温度が１
００ｏｏに達することはない。酸化プラズマは処理表面
に検出しうる痕跡量の化学物質をも残存させないので、
汚染除去した装置の空気抜きは必要ではない。第２図、
３図、３Ａ図及び４図に示した装置について上述した半
連続的滅菌プロセスは、パッケ−ジが小孔を有して、ィ
オンし励起した気体混合物が入りうるものであるならば
滅菌器具をパッケージ内に収納するのにも適している。

滅菌の終了時に、パッケージを無菌室条件下で移動して
、次に小滅菌テープを小孔にあててシールする。シール
用テープは手動によっても自動機械によっても固定され
る。本発明は種々の温度又は圧力下で、多種類の気体の
流速を変えて利用することができる。

更に、上述の装置の詳細な構造、それらの部村の大さき
と形状、例えばトンネル又は室の寸法及びその配列、例
えばマクロ波場へ蒸発によってアルデヒドを導入するこ
と、又はキャリャガスラィン中へバルブ器によってアル
デヒドを導入すること等は本発明の範囲内で変更するこ
とができるものであり、構成部材によっては他の均等な
手段に置換しうるものである。例えばＲＦコイル容量性
プレートに、そしてマグネトロンはクリストロソ又はア
ンプリトロン管に、それぞれ発明の精神から離れない範
囲で置換できるものである。本発明を次に下記の実施例
により説明する。

これらの実施例においては、公認分析化学者協会の公式
分析法（第１２版、１９７３玉）記載されているＵＳＤ
Ａ（米国農芸局）公認煙蒸殺胞子試験法によって得られ
た殺胞子データを全例に示した。抵抗性の高い２種の菌
株、即ちＢ．ｓ岬ｔｉｌｉｓ（ＡＴＣＣＩ９６５９）と
ＣＩ．ｓｐｏｒｏ鉾ｎｅｓ（ＡＴＣＣ）を実験に用いた
。胞子キャリャは乾燥胞子添付量として１ぴ〜１び微生
物を有する絹製縫合環状体（Ｌ）と磁製円筒（Ｃ）であ
る。胞子キャリャーは、処理室の上部でガス管に取付け
た細い綿糸でそれぞれ懸架した。また処理室の底部には
内部を１／２インチ厚みに外科用ガーゼを巻いた数種の
胞子テスト用細片をも加えた。

これらの対照胞子細片〔ＡｍｅｒｉｃａｎＳにｍｉｚｅ
ｒ社の“ＳＰＯＲＤＩ”（登録商標）は母ｃｍｕｓ ｓ
肋ｔｉｌｉｓ（ｇｌｏ！ｉｇｉｉ ）とＢａｃｉｌｌｕ
ｓｓにａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌ雌から作られたもの
である。このｓ肋ｔｉｌｉｓ株は乾燥状態の加熱で完全
殺菌するには３０００Ｆで６０分間を要すといわれてい
るが、一方エチレンオキサィドガス６００の９／夕（相
対湿度５０％）の存在下での撲滅には１３００Ｆで１時
間４０分を要する。全ての実験において、真空乾燥した
、Ｂ．ｓ岬ｔｉｌｉｓとＣＩ．ｓｐｏｒｏｇｅｎｅｓの
酸耐性ＡＯＡＣ菌株はＳＰＯＲＤＩ胞子よりもはるかに
抵抗性であることが判明したが、簡略化のため、ＳＰＯ
ＲＤＩ細片の結果は実施例中の表にはそのデータを示し
ていない。実施例 １第２図に示した装置で一連の実験
を行った。

プラズマ形成に用いたキャリャガスは純酸素、アルゴン
、及び窒素である。キャリャガスに加えたアルデヒド蒸
気は以下のアルデヒド溶液を用いてバルブ器で製造した
：ホルマリン（８％ホルムアルデヒド）、アセトアルデ
ヒド、グリオキサール、マロンアルデヒド、プロピオン
アルデヒド、スクシンアルデ十ヒド、ブチルアルデＪヒ
ド、グルタルアルデヒド、２ーヒドロキシアジポアルデ
ヒド、クロトンアルデヒド、アクロレィン及びペンズア
ルデヒド。キャリャガス流速は室温（約２０ｏ〜２５℃
）で８０〜１００ｃｃ／ｍｉｎであった。平均の内部圧
力は０．５肌Ｈｇであった。放射周波数は１３．５跡ｍ
ｚで、プラズマ処理室内の平均電力密度は約０．０１５
ワット／地であった。連続気体プラズマ流内に維持され
たアルデヒドの最小量は約１０の９／そであった。下記
の表１は種々の低温アルデヒドシード添加プラズマにつ
いてさらし時間の影響を評価する実験結果を示す。

対照実験はガス単独（アルデヒド無添加）とホルムアル
デヒド又はグルタルアルデヒド蒸気を加えた非酸化性プ
ラズマ（水素ガス）とについてのものである。特定キャ
リャ−（環状体又は円筒）上の胞子形成バクテリャの各
種については、ＩＮ固の試料が用いられた。表中には、
結果を“合格”（Ｐａｓｓ）又は“不合格”（ねｉｌ）
で示し、それぞれの英文頭文字は適当な培養と熱ショッ
ク後に“Ｐ”は１山固の試料のいずれにも生長がないこ
とを示し、“Ｆ”は１〜１の固の試料にバクテリャ成長
があることを示す。明確にするために、第１回目の“合
格”試験に先立って行われた“不合格”試験は省略した
。というのは短時間のさらし時間は“不合格”試験に対
応することが明らかなことによる。表１の結果から明ら
かなように、１０〜３雌ご間の接触時間で満足な殺菌作
用が得られているが、個々の接触時間は気化に用いたア
ルデヒド‘こよって異なっている。略 実施例 ２ さらし時間を約１流Ｎこし、出力を連続的に処理室の単
位のあたり０．００１ワットから０．０１５〜０．１ワ
ット／地まで増加せしめたこと以外は実施例１と同じ条
件で、一連の実験を行った。

以下の表川こ示した結果から明らかなように最低の出力
密度では殺菌は行われなかったが、０．０１５〜０．１
ワット／が範囲ではいよいよすぐれた結果が得られた。

これらの結果は気体プラズマ中に痕跡量のアルヂヒドを
添加することによって殺菌力が増大することを示してい
る。この一連の実験で用いた気体の中では酸素が最高の
キャリャであることがわかる。第１回目の“合格”試験
に先立つ全ての“不合格”試験は表０から省略したが、
これは低出力密度が“不合格”試験に対応することが明
らかなことによる。口 船 実施例 ３ 他の一連の実験では、アルデヒドを２％溶液から気化さ
せたが、これはほぼ１筋ご間の運転で１５ｃｃの消費に
相当する。

しかし、気体プラズマのサンプリングをした時には、ア
ルデヒド濃度は流速１００ｃｃ／ｍｉｎで１０の９／ｍ
ｉｎに等しいことがみとめられた。気相中におけるこの
アルデヒド濃度は気化したアルデヒド溶液から予想され
る値のほぼ半分であり、約半分の活性アルデヒドが処理
室の壁に付着することを示すものである。表ｍ（下記）
に列挙するアルデヒド濃度は通常の処理条件下で気体プ
ラズマ中に観測されたものである。

結果から明らかなように、０．１Ｍ／ｍｉｎの低濃度で
は、試験に用いた３種のどのガスについても殺胞子活性
の増加は認められなった。１の９′ｍｉｎの濃度では矛
盾的な結果を示す。

１０ｗ９′ｍｉｎの濃度では、大てし、のアルデヒドは
気体プラズマの殺菌効率を高めている。

１００の９′ｍ；ｎ濃度では、全てのアルデヒドが、ア
ルデヒド単独で又はアルデヒド添加水素の如き非酸化ガ
スで観測されている以上に胞子殺菌の増加を示した。

白 船 実施例 ４ 下記の表Ｗは単一のアルデヒドを２種類のアルヂヒドの
混合組成物又はアルデヒドとアルデヒドではない殺生物
化合物、例えばフェノールを含む混合処法組成物に置換
したときに観測された結果を示す。

混合組成物はアルデヒドの全濃度が２つの処法で同じで
ある限りにおいては、単一のアルデヒド溶液の場合と同
じ結果を示している。フェノールの存在は気体プラズマ
中の殺菌増加剤としてのアルデヒドの効率に影響を与え
ない。表Ｗには報告されていないが、フェノール以外に
他の殺菌剤の種々の溶液を用いて多数の実験を行った。

アルデヒド濃度を同一に維持して、下記の成分を等しい
濃度で加えた：クロロィソシアン酸塩の如きハロゲン化
合物、例えばトリクロ−Ｓ−トリアジントリオン及びヨ
ードホール（ｉｏｄｏｐｈｏｒ）、例えばＰＶＰ−ョウ
素錯体；無機塩、例えば硫化セレン；ウンデシレン酸亜
鉛のアルコール溶液；第４級アンモニウム塩、例えばセ
チルーピリジニウムクロラィド；有機硫黄化合物、例え
ばメチレンビスチオシアネート及びＮ−アルキルトリメ
チレンジアミンの如き脂肪族アミン類の窒素化合物。

いずれの場合にも、気相中にこれらの謎剤が存在するこ
とによる協同作用は検知されなかった。しかし、ハロゲ
ンの放出を伴う化学的な塩の解離にプラズマ気化が寄与
するときには活性のわずかな増加（添加功果）があるこ
とに注目されたい。イオン化したハロゲンの激しい腐食
効果もみとめられ、このことはシード添加した低温プラ
ズマガス中にそのような化学物質を使用することを非実
用的なものにする。三 船 実施例 ５ 第４図の装置で他の条列の実験を行った。

これらの実験は実施例１〜４のケースよりも高周波数で
行ったので、マイクロ波グロー放電はポリスルホン製実
験容器の内部では均一性がより大きかった。気体プラズ
マ圧力（２伽Ｈｇ）は、マイクロ波放電がＤＣ又はＲＦ
放電よりも開始の困難と低圧（≦１肋Ｈｇ）での維持が
困難なことから、わずかに前述の試験よりも高くした。
マイクロ波気体プラズマ中ではフリーラジカルとイオン
化粒子の寿命と効率がより大きいために、接触時間は１
０分間に短縮された。

マイクロ波透過性のポリスルホンープラスチック容器の
寸法は１５×３５×２５ｃｍ（容量１６．３７そ）のも
のを用いた。共振室内の平均密度約０．０２ワット／ｃ
ｃの電磁エネルギーが公称周波数２５４０ＭＨｚ（土２
９Ｍ比）で同調された。気体流速は９００ｃｃ〜１００
０ｃｃ／ｍｉｎに調整したが、これはプラズマ相中の平
均アルデヒド濃度１８ｍ９／ｍｉｎに相当するものであ
る。１０分間の処理中に、２重量％の各アルデヒド溶液
が約１８ｃｃ蒸発した。

この量は気体プラズマ中での反応のために実際に存在す
る量のほぼ２倍に相当する。表Ｖに示した結果から、電
磁的連続気体プラズマ放電において、小量の芳香族性、
ヘテロ環式、飽和或いは不飽和アルデヒドをシード添加
すると殺菌効率の増大することがわかる。フルフラール
を気化するときには、酸素流体中の濃度は０．００１８
容量％であった。これは、フルフラールが空気中で２．
１容量％という低い爆発限界を有することによる。２％
水溶液がたえず気化中、約６８ｏｏというこの開放カッ
プのアルデヒドの引火点以下で保持された。

ペンズアルデヒド以外は、他の芳香族アルデヒド、例え
ばチオフェンアルデヒド、及びピリジン−２−アルデヒ
ドが定性的に同じ挙動を示した。Ｐ 船 この明細書の開示を総括すれば、本発明は実質的に従来
の気相滅菌法にまさる長所を有するプラズマガス滅菌法
を提供するものである。

。この発明の範囲内において変更を加えることが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は代表的バクテリア範子を示す。 第２図は半連続方式の病院用の滅菌装置であり、第３図
及び第３Ａ図は第２図の滅菌室のそれぞれ縦断面図及び
横断面図である。第４図はマイクロ波を用いる本発明の
方法で使用する他の装置を示す。図中符号：ａ・・・・
・・ジサルフアィドに富む蛋白質含有多層構造コート；
ｂ…・・・ムレィン含有厚皮質層；ｃ・・・・・・プラ
ズマ膜：ｄ・…・・コア又は飽子プロトブラスト：ｅ…
・・・外膜（飽子緩状包囲袋）；ｆ・・・・・・コア壁
；１・・・・・・処理室；２…・・・ドア；９・・・ア
ルデヒド容器；１０・・・・・・流量計；１７・・・・
・・トンネル型処理室；１８，１９・・・・・・同心円
筒状管；２０・・・・・・０−リング：２３・・・・・
・孔又は溝：２５・・・・・・バスケット；３５・・・
・・・ハウジング：３９・・・・・・導波管；４１・・
・・・・ファン：４２・・・・・・オーブン室；４３・
・・・・・ガラスプレート；４４・・・・・・試料：４
６・・・・・・上蓋：５２・・・・・・カップ：５３・
・・・・・アルデヒド溶液；５８・・・・・・トラップ
；５９・・・・・・真空ポンプ。分１風鰭Ｚ図 舵蝉 浮れ図 多４四

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 大気圧よりも低い圧力、好ましくは約０．１〜１０
   ｍｍＨｇの下で、少くともアルデヒド１０ｍｇ／ｌを含
   む低温の気体プラズマに表面を接触させることを特徴と
   する表面の滅菌方法。 ２ アルデヒドが、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
   ド、グリオキサール、マロンアルデヒド、プロピオンア
   ルデヒド、スクシンアルデヒド、ブチルアルデヒド、グ
   ルタルアルデヒド、２−ヒドロキシアジポアルデヒド、
   アクロレイン、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒド
   又はフルフラールであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 ３ 気体プラズマが、酸素、アルゴン、ヘリウム、窒素
   、二酸化炭素、酸化窒素、又はこれらの気体の２以上の
   混合物の電磁励起によって生産されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４ 電磁励起が、１〜１００ＭＨｚの電波又は１００〜
   ３０００００ＭＨｚのマイクロ波領域の電磁放電を用い
   て行われることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
   載の方法。 ５ 気体プラズマが流体密閉室内部に閉じこめられ、か
   つその密閉室内の電磁場密度が少なくとも０．００１ワ
   ツト／ｃｍ＾３であることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項又は第４項に記載の方法。 ６ アルデヒドが、連続的に形成された気体プラズマに
   対して、プラズマガス先駆体のキヤリヤガスとの混合物
   として導入されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第５項のいずれかの項に記載の方法。 ７ 気体プラズマが少なくとも１種の、アルデヒド以外
   の滅菌剤をも含有していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第６項のいずれかの項に記載の方法。 ８ アルデヒドが密閉室内にある気体プラズマ源から連
   続的に生産される気体プラズマに導入されることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項に記載の方法。