JP5124536B2 - オゾン滅菌管理装置およびオゾン滅菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、オゾンを使用して滅菌を行う装置に関する。

近い将来、鳥インフルエンザの流行が予想され、これとは別に、現在、豚インフルエンザが変異した新型インフルエンザの大流行が懸念されている。
これらのインフルエンザが流行すると、感染者の救急搬送、治療等における二次感染を防止するために、救急自動車の車内、救急隊員が着用する防護服、搬送された病院の医師等が着用する白衣および繰り返し使用可能な治療用器具等の滅菌を、効率的にかつ確実に行うことが求められる。

さて、従来、滅菌に使用される薬品として塩素が広く知られている。しかし、塩素は毒性が強く、充填容器の厳格な管理、および漏洩に細心の注意を払う必要がある。また、塩素は、滅菌処理後にも長時間残留して毒性が維持される。特に、塩素を気相で使用する場合には、滅菌処理に使用した後の残留塩素を放出するとき無毒化処理が必要であり、滅菌設備が大型化するという問題がある。

そこで、気相での滅菌処理に、分解しやすく無毒化処理を必要としないオゾンを使用する技術が提案されている（特許文献１，２）。

特開２００６−５１１３７号公報 特開平８−１５０１９４号公報

特許文献１で提案された滅菌乾燥消臭装置は、断熱ロッカー内に着衣、医療器具等を収容し、内部に設けられたオゾンランプに空気を通過させてオゾンを発生させこれを循環させて滅菌処理を行う。
特許文献２で提案された衣類殺菌収納装置は、ロッカー形式の収納空間に衣類等を収容し、内部に設けられたオゾン発生装置および殺菌灯を動作させて滅菌処理を行う。

特許文献１，２で提案された滅菌装置は、オゾンを使用することにより小型化を実現している。しかし、特許文献１で提案された滅菌乾燥消臭装置は、滅菌処理の終了の判断を
、タイマーを用いた時間管理により行う。特許文献２には、滅菌処理の終了の判断方法について記載されていない。従来、滅菌処理は、滅菌処理の積み重ねによる経験に基づいてその処理時間が設定され、または安全を期するため十分すぎる処理時間が設定されていた。そのため、例えばインフルエンザが流行したとき等の、滅菌対象物が多量に発生する場合には、これらを効率的に滅菌処理するのが困難であった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、オゾン滅菌装置を効率的に稼働させ滅菌処理能力を高めることができるオゾン滅菌管理装置およびこれを用いたオゾン滅菌装置を提供することを目的とする。

本発明に係るオゾン滅菌管理装置は、オゾンによる滅菌処理に使用されるオゾン滅菌管理装置であって、前記滅菌処理に関する情報を入力するための入力手段と、前記滅菌処理の開始を検出する開始検出手段と、前記滅菌処理に関する情報を記憶する記憶手段と、オゾン濃度計からオゾン濃度を取得するオゾン濃度取得手段と、前記記憶手段が記憶する前記情報および前記オゾン濃度を演算処理する演算手段と、を有し、前記入力手段は、リセット入力によって前記滅菌処理の終了を判断するための判定ＣＴ値をゼロにするリセット手段を有し、前記記憶手段は、前記判定ＣＴ値、前記オゾン濃度取得手段がオゾン濃度を繰り返し取得するためのサンプリング間隔時間、および実測ＣＴ値を記憶し、前記演算手段は、前記開始検出手段が前記滅菌処理の開始を検出したとき前記実測ＣＴ値をリセットし、そののち前記サンプリング間隔時間以上経過するごとに、前記オゾン濃度取得手段が取得するオゾン濃度と前記サンプリング間隔時間または実際の間隔時間との積を前記実測ＣＴ値に加算して前記判定ＣＴ値と対比し、前記滅菌処理中においても前記リセット手段が前記リセット入力を受け付けたときに前記記憶手段に記憶された前記判定ＣＴ値をゼロにリセットし、前記実測ＣＴ値が前記判定ＣＴ値以上となったときに前記滅菌処理を終了させまたは終了の情報を出力するように構成される。

好ましくは、前記入力手段は、滅菌処理ごとに前記記憶手段が記憶する前記判定ＣＴ値を変更可能に構成される。
また、好ましくは、前記実測ＣＴ値を表示する表示手段を有する。
本発明に係るオゾン滅菌装置は、オゾン発生手段と、オゾン濃度計と、前記オゾン滅菌管理装置と、を有する。

本発明によると、オゾン滅菌装置を効率的に稼働させ滅菌処理能力を高めることができるオゾン滅菌管理装置およびこれを用いたオゾン滅菌装置を提供することができる。

図１はオゾン滅菌装置の概要を示す図である。 図２は操作部の外観を示す図である。 図３は滅菌処理のフローチャートである。 図４は滅菌処理におけるＣＴ値管理のフローチャートである。

図１はオゾン滅菌装置１の概要を示す図、図２は操作部１７の外観を示す図である。
図１において、オゾン滅菌装置１は、滅菌処理装置２、制御装置３および滅菌処理時に動作する入出力装置４からなる。
滅菌処理装置２は、処理室１１、オゾン発生器１２、バイパス１３、循環用ファン１４およびオゾン濃度計１５等で構成される。

処理室１１は、所定の広さを有する閉鎖空間である。処理室１１には、救急隊員が着用した防護服、または特定感染症指定医療機関等に勤務する職員の白衣等の、再使用または廃棄前に滅菌処理が必要な着衣、器具等が収容される。処理室１１の内部は、ハンガー掛け、器具を置くための棚等の、滅菌対象物に応じた内装が施されている。処理室１１は、下部と上部にそれぞれ循環用の開口２１ａ，２１ｂが設けられている。

オゾン発生器１２は、オゾンランプおよび強制ファンがケース内に収容されている。オゾン発生器１２は、強制ファンが外部の空気を取り込み、オゾンランプを通過させること
により酸素（の一部）をオゾンに変化させ、これを外部に放出する装置である。オゾンランプには、紫外線を放射するＵＶランプが使用される。オゾン発生器１２から放出される空気には、オゾンが数ｐｐｍ〜数十ｐｐｍ（条件等によっては〜数百ｐｐｍ）含まれる。オゾン発生器１２が生成するオゾンの濃度は、空気がオゾンランプまわりに滞留して紫外線照射を受ける時間（滞留時間）、温度および湿度等により影響される。オゾン発生器１２は、処理室１１内における上部の開口２１ｂの近傍に配置される。

バイパス１３は、処理室１１の外部に設置されており、上下の開口２１ａ，２１ｂを連結して形成された外部循環流路である。バイパス１３は、処理室１１内の下方の空気を抜き出して処理室１１内の上部に戻す配管である。
循環用ファン１４の吐出側には、排気用の自動弁２２ａを備えた排気流路が設けられている。上部の開口２１ｂの近傍には、給気用の自動弁２２ｂを備えた給気流路が設けられている。

循環用ファン１４は、プロペラを有する送風機であり、下部の開口２１ａの近傍に設けられる。循環用ファン１４は、処理室１１内の空気をバイパス１３に吐出するためのものである。
オゾン濃度計１５は、気相（空気）中のオゾン濃度を検出するものであり、オゾン濃度を電流値として出力可能である。

制御装置３は、操作部１７、表示部１８、記憶部１９および演算部２０からなる。制御装置３は、制御盤に組み込まれる。
制御装置３は、本発明におけるオゾン滅菌管理装置である。
図２を参照して、操作部１７は、オゾン滅菌装置１による滅菌処理の条件を設定するときに操作され、表示部１８は、滅菌処理時にその進捗状況等を表示するものであり、いずれも制御盤の前面に設けられる。

操作部１７は、ＣＴ値設定部２５、ＣＴリセットボタン２６および滅菌開始ボタン２７からなる。
ＣＴ値設定部２５は、４桁までの数値を表示する設定ＣＴ値表示部３３、および設定ＣＴ値表示部３３に表示された各桁の数値を変更する４つの設定ボタン３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄで構成される。設定ボタン３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄは、設定ＣＴ値表示部３３における各桁の表示の直下に、その桁の数値を変更するものがそれぞれ配されている。設定ボタン３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄは、一度押すごとに設定ＣＴ値表示部３３の対応する桁の数値が１つ大きくなり、それぞれの桁では９の次は０というように０から９の間で数値が繰り返される。ＣＴ値設定部２５は、滅菌処理の終了条件である積算ＣＴ値を設定するものである。

設定ＣＴ値表示部３３に表示された数値は、演算部２０を経由して記憶部１９に記憶される。演算部２０は、設定ＣＴ値表示部３３の数値の変更がなされるごとに記憶部１９の該当データを書き替える。
ＣＴリセットボタン２６は、押されることにより、設定時に設定ＣＴ値表示部３３に表示された全ての数値を０にする。積算ＣＴ値の設定ミスを避けるためである。後に説明するように、ＣＴリセットボタン２６は、滅菌処理の緊急停止時にも利用される。

滅菌開始ボタン２７は、滅菌処理を開始させるために操作される。
設定ボタン３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ、ＣＴリセットボタン２６および滅菌開始ボタン２７には、それぞれ別個に誤操作防止用のマグネットシート付きカバーが被せられており、これらの操作は、対応するカバーを外して行われる。
表示部１８は、オゾン濃度表示部２８、経過時間表示部２９、ＣＴ値表示部３０、稼働パイロットランプ３１および終了パイロットランプ３２からなる。

オゾン濃度表示部２８は、オゾン濃度計１５が検出したオゾン濃度を表示する。
経過時間表示部２９は、滅菌開始ボタン２７が押されてから経過した時間を表示する。
ＣＴ値表示部３０は、滅菌処理における積算のＣＴ値を表示する。
稼働パイロットランプ３１は、滅菌処理が行われているときに点灯または点滅する。
終了パイロットランプ３２は、滅菌処理が終了すると、つまり滅菌処理における積算の
ＣＴ値が設定ＣＴ値表示部３３に表示された数値以上となったときに点灯または点滅する。なお、稼働パイロットランプ３１および終了パイロットランプ３２は、それぞれ点灯または点滅の区別で、オゾン滅菌装置１の動作の正常または異常等を知らせるように設計することができる。

記憶部１９は、半導体によるＲＡＭおよびハードディスク等の磁気記録媒体で構成される。
演算部２０は、演算処理を行うＣＰＵで構成される。
入出力装置４は、オゾン濃度計１５から出力される電流値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換機能を備える。また、入出力装置４は、制御装置３からの指示によりオゾン発生器１２、循環用ファン１４をそれぞれ別個に起動または停止させるため、および２つの自動弁２２ａ，２２ｂを開閉させるためのデジタルリレーを備える。入出力装置４は、制御装置３とともに制御盤内に組み込まれ、データバスで制御装置３に接続されている。

次に、オゾン滅菌装置１による滅菌処理について説明する。
図３は滅菌処理のフローチャート、図４は滅菌処理におけるＣＴ値管理のフローチャートである。
滅菌処理を開始する前に、滅菌対象物、つまり防護服、白衣等の人が着用したもの、治療等に使用された器具等が、処理室１１内に収容される。また、オゾンによる滅菌の終了条件である設定ＣＴ値を、設定ボタン３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを操作することにより制御装置３に入力する。設定ＣＴ値とは、処理室１１内におけるオゾン濃度（ｐｐｍ）と滅菌時間（分）との積であり、一般にオゾンによる殺菌作用の目安とされるものである。設定ＣＴ値は、オゾン滅菌装置１においては滅菌処理における実測オゾン濃度と経過時間との積と比較され、滅菌処理の終了の判断に利用される。設定ＣＴ値は、滅菌処理の対象とする菌等のオゾン耐性の程度に応じて決定される。

滅菌処理は、操作部１７の滅菌開始ボタン２７が押されることにより開始される。
図３を参照して、演算部２０は、滅菌開始ボタン２７が押されたことを検出すると、排気用および給気用の自動弁２２ａ，２２ｂが閉じられていることの確認を行う。演算部２０は、開始検出手段として機能する。自動弁２２ａ，２２ｂが閉じられていることの確認は、それぞれの自動弁２２ａ，２２ｂに取り付けられたリミットスイッチの出力の有無により行われる。いずれかの自動弁が初期の設定状態と異なる場合、制御装置３は、該当する自動弁を初期の設定状態に変更する（Ｓ１）。

自動弁２２ａ，２２ｂが設定された状態（閉）であることが確認されたら、循環用ファン１４が起動され（Ｓ１）、処理室１１内の空気は、下部の開口２１ａ、バイパス１３および上部の開口２１ｂを経由して循環される。また、稼働パイロットランプ３１が点灯を開始する。
同時に、制御装置３は、オゾン発生器１２を起動させ、オゾン濃度計１５からのオゾン濃度出力を、入出力装置４を介してサンプリングする（Ｓ１）。

以後、制御装置３は、サンプリングしたオゾン濃度からＣＴ値を積算し、積算ＣＴ値が設定ＣＴ値に達したかどうかを判断する（Ｓ２）。
ここで、図４を参照して、制御装置３が行うＣＴ値の積算について説明する。
演算部２０は、オゾン発生器１２を起動させると同時に、内部タイマーである滅菌管理タイマーの値（Ｍｔ）をリセット（Ｍｔ＝０）する。また、演算部２０は、記憶部１９に記憶領域が割り当てられた滅菌処理管理用のＣＴ値（Ｓｃｔ）をリセット（Ｓｃｔ＝０）する（Ｓ１１）。

続いて、演算部２０は、オゾン濃度Ｃｏのサンプリング間隔を管理するためのサンプリングタイマーの値Ｔｓをリセット（Ｔｓ＝０）する（Ｓ１２）。
この後、予めサンプリング間隔として設定された時間Ｔｅ（分）が経過する（Ｔｓ≧Ｔｅ）ごとに、演算部２０はオゾン濃度をサンプリングし、実際のサンプリング間隔Ｔｓ（分）とサンプリングされたオゾン濃度Ｃｏ（ｐｐｍ）との積を滅菌処理管理用のＣＴ値Ｓｃｔに加算する（Ｓ１３，Ｓ１４）。このとき、演算部２０は、オゾン濃度取得手段として機能する。サンプリング間隔Ｔｅは、０．５〜５秒に設定される。サンプリング間隔Ｔ
ｅをこれ以下としても、またはこれ以上としてもよい。

なお、滅菌処理管理用のＣＴ値Ｓｃｔに加算する値として、サンプリング間隔として設定された時間Ｔｅ（分）とサンプリングされたオゾン濃度Ｃｏ（ｐｐｍ）との積を用いてもよい。演算部２０（ＣＰＵ）の処理速度を考慮すると、実際のサンプリング間隔Ｔｓ（分）を用いて積算した場合との差は無視できる程度に小さいからである。
演算部２０は、滅菌処理管理用のＣＴ値Ｓｃｔにサンプリング間隔Ｔｓとサンプリングされたオゾン濃度Ｃｏとの積が加算されるごとに、更新された滅菌処理管理用のＣＴ値Ｓｃｔと設定ＣＴ値Ｅｃｔとが比較される（Ｓ１５）。この比較の結果、滅菌処理管理用のＣＴ値Ｓｃｔが設定ＣＴ値Ｅｃｔ以下のとき（Ｓ１５でＮＯ）、サンプリングタイマーの値Ｔｓをリセットして（Ｓ１２）オゾン濃度のサンプリング等を繰り返す（Ｓ１３，Ｓ１４）。

比較の結果、滅菌処理管理用のＣＴ値Ｓｃｔが設定ＣＴ値Ｅｃｔ以上のとき（Ｓ１５でＹＥＳ）、演算部２０は、オゾン発生器１２を停止させ、オゾン発生器１２の起動後からのオゾン濃度の経時変化データによりレポートを作成して記憶部１９に保存する（Ｓ１６）。
設定ＣＴ値Ｅｃｔは、滅菌処理管理用のＣＴ値Ｓｃｔが滅菌処理を終了することができる値かどうかを判定するための、判定ＣＴ値として機能する。また、滅菌処理管理用のＣＴ値Ｓｃｔは、滅菌処理において実測された実測ＣＴ値ということができる。

なお、演算部２０は、滅菌処理の進行中にＣＴリセットボタン２６が押されて設定ＣＴ値Ｅｃｔが０となったときにも、設定ＣＴ値Ｅｃｔ（＝０）と滅菌処理管理用のＣＴ値Ｓｃｔとを比較し、オゾン発生器１２を停止させる。ＣＴリセットボタン２６は、オゾン滅菌処理における緊急停止ボタンの役割を有する。
さて、図３に戻って、制御装置３は、積算ＣＴ値（「滅菌処理管理用のＣＴ値Ｓｃｔ」をいう）が設定ＣＴ値（「設定ＣＴ値Ｅｃｔ」をいう）に達したと判断すると、上述したようにオゾン発生器１２を停止させる（Ｓ３）。そして、同時に、給気用および排気用の自動弁２２ａ，２２ｂを開き、オゾンが含まれる処理室１１内の空気を外気と置換する（Ｓ３）。また、オゾン発生器１２が停止すると同時に、稼働パイロットランプ３１が連続点灯から点滅に変更される。

処理室１１内の空気を外気と置換するときにも、制御装置３は、オゾン濃度のサンプリングを継続し、オゾン濃度が人体に危害を及ぼさない程度（例えば０．０２ｐｐｍ以下）にまで低下したかどうかを監視する（Ｓ４）。オゾン濃度が人体に危害を及ぼさない程度以下になると、制御装置３は、循環用ファン１４を停止させて（Ｓ５）、オゾン滅菌装置１による滅菌処理を終了させる。

滅菌処理が終了すると、制御装置３は、稼働パイロットランプ３１を消灯させ、終了パイロットランプを点灯させて、作業者に滅菌処理の終了を知らせる。滅菌処理の終了を、ブザーで知らせるようにすることも可能である。
従来のオゾンによる滅菌装置では、オゾンによる滅菌処理を、代表オゾン濃度（多くの場合オゾン発生器の性能から推定されたオゾン濃度）とタイマーによる経過時間とで管理される。その場合、オゾン発生器１２は、空気の温度および湿度等によってオゾンの発生効率が変化し、処理室１１内のオゾン濃度は、その内容積およびオゾン発生器１２のオゾン生成能力から推定される値との間に差が生ずる。従来は、この実際のオゾン濃度と推定されるオゾン濃度との差による滅菌の不完全さを回避するために、推定されるＣＴ値よりも大きなＣＴ値となるまで滅菌処理時間が延長されていた。

これに対して、オゾン滅菌装置１は、オゾン発生器１２が稼働した後は、微少時間（サンプリング間隔Ｔｓ）ごとにオゾン濃度を測定して、このオゾン濃度と微少時間との積を実働のＣＴ値として管理する。また、オゾン滅菌装置１は、オゾン発生器１２の稼働直後から定常運転（略一定オゾン濃度）に到るまでの、滅菌作用に十分貢献するオゾン濃度増加過程のＣＴ値を適切に評価する。そのため、オゾン滅菌装置１は、オゾン濃度が定常状態になったときを起点としてタイマーによる経過時間のみでＣＴ値を管理する従来のオゾン滅菌装置に比べて、滅菌処理時間を不必要に延長することがなく、より短い時間で確実
な滅菌処理を行うことができる。

オゾン滅菌装置１では、オゾン発生器１２が、外部循環した空気が処理室１１に流入する位置に配置され、オゾン濃度計１５が、処理室１１内の空気が外部循環の為に流出する直前に配置されている。このように配置されたオゾン発生器１２は、最もオゾン濃度の低い空気に対してオゾンを供給し、オゾン濃度計１５は、処理室１１内の平均的なオゾン濃度（オゾンの分解を考慮すると平均的なオゾン濃度よりも若干低い濃度）を検出する。したがって、オゾン滅菌装置１は、滅菌処理を安全側、つまり過剰とならずかつ十分な滅菌処理時間を確保することができる。

制御装置３は、図１に示された滅菌処理用の処理室１１のほかに、例えば救急自動車の救護室、病院の治療室等と組み合わせることができる。制御装置３を救急自動車の救護室、病院の治療室等と組み合わせる場合には、救護室等の内部に、オゾン濃度計と内部の空気を撹拌するための扇風機等とを配置する。救護室等は、内部の菌等が外部に漏れ出ないように密閉される。滅菌処理は、制御装置３が管理する、図３および図４に示された手順に従って、オゾン濃度計および扇風機のスイッチがオン−オフされる。

なお、救護室等を利用する滅菌処理では、積算ＣＴ値が設定ＣＴ値以上となり、オゾン濃度計および扇風機が停止して稼働パイロットランプ３１が連続点灯から点滅に変更すると、密閉状態を解除し、内部のオゾンを含む空気を外気と置換する。
上述の実施形態において、処理室１１内におけるオゾン発生器１２およびオゾン濃度計１５の位置は、処理室１１の形状および内部構造等により適宜変更することができる。滅菌処理における外部循環を行わないという選択も可能である。

オゾンの殺菌作用は、上記した気相のみでなく、液相、つまりオゾンの水溶液でも同様に機能する。そして、オゾンは、水溶液においても滅菌効果がその濃度と作用時間とにより決定される。前述した制御装置３は、液相におけるオゾンの滅菌処理にも同様にして使用することができる。
その他、オゾン滅菌装置１、およびオゾン滅菌装置１の各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、オゾンを使用して滅菌を行う装置に利用することができる。

１ オゾン滅菌装置
３ オゾン滅菌管理装置（制御装置）
１２ オゾン発生手段（オゾン発生器）
１５ オゾン濃度計
１７ 入力手段（操作部）
１９ 記憶手段（記憶部）
２０ 開始検出手段（演算部）
２０ オゾン濃度取得手段（演算部）
２０ 演算手段（演算部）
２６ リセット手段（ＣＴリセットボタン）
３０ 表示手段（ＣＴ値表示部）
Ｃｏ オゾン濃度
Ｅｃｔ 判定ＣＴ値（設定ＣＴ値）
Ｓｃｔ 実測ＣＴ値（滅菌処理管理用のＣＴ値）
Ｔｅ サンプリング間隔時間（サンプリング間隔）
Ｔｓ 実際の間隔時間（サンプリングタイマー値）

Claims (4)

1. オゾンによる滅菌処理に使用されるオゾン滅菌管理装置であって、
   前記滅菌処理に関する情報を入力するための入力手段と、
   前記滅菌処理の開始を検出する開始検出手段と、
   前記滅菌処理に関する情報を記憶する記憶手段と、
   オゾン濃度計からオゾン濃度を取得するオゾン濃度取得手段と、
   前記記憶手段が記憶する前記情報および前記オゾン濃度を演算処理する演算手段と、を有し、
   前記入力手段は、
   リセット入力によって前記滅菌処理の終了を判断するための判定ＣＴ値をゼロにするリセット手段を有し、
   前記記憶手段は、
   前記判定ＣＴ値、前記オゾン濃度取得手段がオゾン濃度を繰り返し取得するためのサンプリング間隔時間、および実測ＣＴ値を記憶し、
   前記演算手段は、
   前記開始検出手段が前記滅菌処理の開始を検出したとき前記実測ＣＴ値をリセットし、そののち前記サンプリング間隔時間以上経過するごとに、前記オゾン濃度取得手段が取得するオゾン濃度と前記サンプリング間隔時間または実際の間隔時間との積を前記実測ＣＴ値に加算して前記判定ＣＴ値と対比し、
   前記滅菌処理中においても前記リセット手段が前記リセット入力を受け付けたときに前記記憶手段に記憶された前記判定ＣＴ値をゼロにリセットし、
   前記実測ＣＴ値が前記判定ＣＴ値以上となったときに前記滅菌処理を終了させまたは終了の情報を出力するように構成された
   ことを特徴とするオゾン滅菌管理装置。
2. 前記入力手段は、滅菌処理ごとに前記記憶手段が記憶する前記判定ＣＴ値を変更可能に構成された
   請求項１に記載のオゾン滅菌管理装置。
3. 前記実測ＣＴ値を表示する表示手段を有する
   請求項１または請求項２に記載のオゾン滅菌管理装置。
4. オゾン発生手段と、
   オゾン濃度計と、
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のオゾン滅菌管理装置と、を有する
   オゾン滅菌装置。

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