JP5590797B2 - 空間の消毒 - Google Patents

Description

本発明は、バクテリア、菌類、ウイルス、あるいは真菌胞子または細菌胞子によって汚染されうる露出した大きな表面または空間の消毒または汚染除去のための方法および装置に関する。

消毒対象の空間は、例えば運送用コンテナ、病院の手術室または病棟、あるいは航空機の機内などといったチャンバであってよく、もしくはショッピング・モール、地下鉄網、倉庫、サイロ、あるいは他の閉鎖または半閉鎖空間であってよい。露出した表面としては、空間を画定する壁または間仕切りの表面、加工物の表面、機械類の表面、空調ダクト、もしくは屋内であり、あるいは消毒の目的のために少なくとも一時的に囲まれること、または部分的に囲まれることができる他の表面を挙げることができる。

本明細書の全体における従来技術の検討は、決して、そのような従来技術を周知であると認めるものではなく、そのような従来技術がこの技術分野における共通の一般的知識を形成していると認めるものでもない。

このような大きな空間および表面を消毒するために最も広く使用されている方法は、オゾンまたは二酸化塩素など、酸化性または腐食性でありかつ有毒であるガスの使用を要件としており、あるいはエチレンオキシドまたはアルデヒド（グルタルアルデヒドまたはホルムアルデヒドなど）など、きわめて有毒であって表面に潜在的に有害な残留物を残すガスが使用されることもある。蒸気が使用されることもあるが、必要とされる高温ゆえに作業者にとって危険であり、発錆につながりかねない多量の水分が表面に残される。

健康および環境の観点から、消毒剤として過酸化水素または過酢酸を使用することが、好ましいと考えられる。これまでのところ、Ｒｏｎｌａｎの米国特許第６，５００，４６５号において検討されているように、消毒に適した過酢酸または過酸化水素の高密度の微細なエアゾール（エアゾールの液滴の直径が５０ミクロン未満である）は、１００％の相対湿度においてのみ安定であると考えられている。

また、これまでのところ、エアゾールは、覆われた表面への進入に有効でないという一般的問題を抱えている。これは、ドアの鍵およびヒンジなど、ならびに例えば椅子の直下の床の領域などといった閉塞面が、微生物の温床となりうることを意味している。

他の問題は、エアゾール粒子が、落下先の表面に定着して、この表面を濡らし、除去を必要とする望ましくない残留物を表面に残しがちである点にある。本出願と同時に係属中である我々の出願「改善されたエアゾール（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ａｅｒｏｓｏｌ）」および「膜による滅菌（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ）」（写しを添付する）において、大きな表面または空間を処理するように構成できる滅菌剤または消毒剤が開示されており、これらの出願の内容は、ここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする。

本発明の目的は、大きな面積の消毒または体積の消毒のための方法であって、従来技術の欠点の少なくとも一部を回避または軽減する方法を提供することにある。本発明のさらなる目的は、この方法を実行するための優れた装置および優れた燻蒸剤を提供することにある。

体積の消毒とは、当該体積内の空気および空気内に浮遊して存在しうる生物が消毒されることを意味する。

好ましい実施の形態の目的は、手術室、病棟、低温室、冷蔵庫、トラック、海上コンテナ、工場領域などといった消毒が必要とされるチャンバの表面を、好ましくは規模の拡大が可能な手段によって消毒できるようにすることにある。

本明細書および特許請求の範囲の全体において、用語「・・・からなる・・・（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「・・・からなっている・・・（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、などは、文脈からそのようでないことが明らかに必要である場合を除き、排他的な意味またはすべてを述べ尽くす意味ではなく、包含するという意味に解釈すべきであり、すなわち「・・・を含むが、これ（これら）に限られるわけではない」と理解すべきである。

第１の態様によれば、本発明は、面積または体積を消毒するための方法であって、
（１）溶媒中に滅菌剤を含んでなる溶液であって、滅菌剤よりも低い沸点を有する溶媒を含んでいる溶液をネブライズし、ガス流中の微細に分割された溶液の粒子からなるネブラントを形成するステップ、
（２）前記ネブラントに、溶媒を滅菌剤に優先して気化させるために充分であるように或る種のエネルギーを或る時間にわたって加えることで、ネブラント粒子における滅菌剤の濃度を高めるステップ、
（３）大気圧以上においてガス流からステップ２において気化させた溶媒を取り除き、必要であればネブラントを７０℃未満へと冷却するステップ、および
（４）前記表面を、ステップ３からのネブラントに、前記面積または体積を消毒するための充分な時間にわたって曝すステップ
を含んでいる方法を提供する。

好ましい実施の形態においては、ネブラントが、過酸化水素の水溶液であり、望ましくは初期の濃度が３５％以下である。所望であれば、この方法は、前記表面または前記体積を含んでいる表面を滅菌することができる。

第２の態様によれば、本発明は、大きな面積または体積を消毒するための方法であって、
（１）前記表面を過酸化水素の水溶液を含んでいるネブラントに曝し、あるいは前記体積へと過酸化水素の水溶液を含んでいるネブラントを導入するステップ、および
（２）前記体積または前記表面の近傍の相対湿度を、２０％〜７０％ＲＨへと制御するステップ
を含んでいる方法を提供する。

次に、本発明を、添付の図面を参照しつつ、あくまで例としてさらに詳しく説明する。

図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態が概略的に示されている。図１には、消毒の対象であるチャンバ１が縦断面で示されている。チャンバ１は、壁２、３、床４、および天井５によって画定されている（残りの壁および入口は図示されていない）。チャンバ内には、例えば本出願と同時に係属中である我々の出願「改善されたエアゾール（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ａｅｒｏｓｏｌ）」において図３および４（本出願において、図２および３として示されている）に記載されている種類の超音波ネブライザ６が位置している。この例では、リザーバ７に収容された３５％の過酸化水素水溶液が、供給配管８を介してネブライザ６に供給されている。ネブライザ６は、空気導入口９において、この例ではチャンバ１内から空気を引き込む。ネブライザ６によって生成されたネブラントが、ネブラント出口１０から出て、ファン１２の吸い込み側の管路１１を介して吸い出され、ファン１２の圧力側からヒータ１３へと送られる。ネブライザ６からのネブラントが、ヒータ１３のヒータ素子を越え、ヒータ出口１４から管路１５を介して送出器１６へと導かれ、送出器１６からチャンバの体積へと広がる。水分除去ユニット２０が、２１においてチャンバ１内から空気を吸い出し、冷却および除湿を加えて、所定の温度および相対湿度にて部屋へと戻す。この例では、水分除去ユニット２０は、空調システムである。

動作時には、ネブライザ６が、水中に過酸化水素を含んでいるリザーバ７からの溶液をネブライズして、微細に分割された溶液の粒子を空気流中に存在させてなるネブラントを形成する。水は、過酸化水素よりも低い沸点を有している。この例においては、ネブラントが、本出願と同時に係属中である我々の出願において検討されているとおり、水を過酸化水素に優先して気化させるように充分にヒータ１３において加熱され、ネブラント粒子の過酸化水素の濃度が約６０〜７０％へと高められ、粒子のサイズが小さくなる。

送出器１６は、固定されていても、駆動されてもよい１つ以上のバッフルであってよく、あるいはネブラントを送出するためのファンなど、他の手段であってよい。本発明のこの実施の形態においては、ヒータ１３を通過する際にネブラントから取り除かれる水蒸気が、ネブラントおよび水蒸気を部屋から吸い込み、水蒸気を取り除き、冷却されたネブラントを空間へと戻す大気圧以上の空調システム２０によってチャンバ１から取り除かれる。

処理済みのネブラントは、ネブライザによって生成された未処理の粒子（マイクロ粒子）よりも小さなサイズを有する粒子（ナノ粒子）で構成されており、したがってガス流から沈降する傾向がはるかに少ない。また、より小さな粒子は、はるかに大きな拡散速度、および覆われた表面への進入の能力を有している。処理済みのネブラントは、未処理のネブラントまたは供給溶液よりも、はるかに高い濃度を有している。本出願と同時に係属中である我々の出願「改善されたエアゾール（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ａｅｒｏｓｏｌ）」においては、ネブライザからのネブラントが、熱交換器において加熱され、次いで水を取り除くべく凝縮器において冷却されている（当該出願の図２を参照すると、ネブライザ５からの蒸気が１７において加熱され、次いで水を除くべく２０において冷却されている）。本出願の図１においては、空調装置２０によって空間１内の相対湿度を制御することによって、本出願と同時に係属中である我々の出願の例において得られている効果と同様の効果が得られている。

本出願と同時に係属中である我々の出願にさらに詳しく記載されているように、
・他の滅菌剤も使用可能であり、滅菌剤を他の溶媒に溶解させることも可能であり、
・他の種類のネブライザを使用することが可能であり、
・他の気体をネブライザへと供給することが可能であり、
・空気中の過酸化水素溶液というソリューションがきわめて好ましく、
・溶媒を、他のやり方でのエネルギーの供給によって、殺生物剤に優先して取り除くことができ、
・水を、他のやり方によってチャンバから取り除くことができ、
・そちらで詳しく述べられているとおりに、相対湿度および温度を所定の限界内に制御することが望ましい。

本出願において、空調は、ダクト式の部屋システムの形態をとることができ、あるいは室内に配置される可搬式のユニットであってよい。ユニットは、必ずしも凝縮器を使用する必要はないが、例えばツイン・サイクル・システム（１サイクルにおいて水分を吸収し、次いで第２のサイクルにおいて、外部に水分を排気して乾燥させられる一方で、双子のユニットが水分を吸収する）などの乾燥機システム、または本出願と同時に係属中である我々の「膜濃縮器（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）」という出願に開示されているような装置（例えば図４に示されており、ネブラントの流れが１７３において管路１７１へと入って１７４において管路から出て、空気または他の乾燥ガスの対向流１７６が、半透膜１７２の両側を流れる装置）であってよい。１７４において出るネブラントの液滴は、１７３における進入時よりも濃縮されている。

接触分解器を、余分な過酸化水素をチャンバから取り除くために使用することができる。リザーバ、ネブライザ、ファン、およびヒータを、チャンバからチャンバへと移動させることができる可搬式のユニットに組み合わせることができ、所望であれば、別途の空気乾燥または空調システムを、ネブライザと同じチャンバにおいて使用すべく可搬にすることができ、あるいはネブライザ・ユニットに組み合わせてもよい。

次に、好ましい実施の形態を、あくまで例として説明する。この実施の形態においては、３５％の過酸化水素水溶液を、殺生物剤として使用した。装置の構成部品として、ネブライザ・アレイ（直径２ｃｍのトランスデューサ×６個の円形アレイ）、ヒータ素子、第１および第２のファン、ならびに除湿機システムが備えられている。使用した除湿機は、空間内に適切に配置された小さな空調ユニットである。第１のファンの目的は、ヒータから空間へとナノ粒子を進めることにあり、第２のファンの目的は、空間内のすべての表面へとエアゾールが均等に分布するように保証することにある。

アレイにおいてトランスデューサを同期させることがきわめて望ましく、そうでない場合、生み出される波形が液体内において互いに打ち消し合う可能性があり、ヒータへの過酸化水素ネブラントの生成が不充分になることが明らかになった。
実施例１
立方体形状の８立方メートルの体積において、試験を実行した。

試料を、植菌材料にて約ｌｏｇ６のレベルで覆い、層流キャビネット内のプラスチックのペトリ皿（Ｔｅｃｈｎｏ‐Ｐｌａｓ、Ａｕｓｔｒａｌｉａ）上で２時間にわたって空気乾燥させた。これらの試料を、壁、床、天井などといった部屋内のさまざまな位置に配置した。以下の実施例においては、サンプルを、角に隣接する壁の中央および部屋のほぼ中央の床に配置し、図１に関して説明したとおりに処理された過酸化水素ネブラントへと曝した。

とくにそのようでないと述べない限り、動作条件を以下のとおりとした。
溶液：３５％の過酸化水素
温度：２５度
相対湿度：４５％〜６５％を変動、ときには７５％
ネブライザ・アレイ：２．４ＭＨｚ
過酸化水素の蒸気：３００〜５００ｐｐｍ
ヒータ後の空気流：毎時４００〜６００立方メートル
ヒータ温度：８０〜９０度
過酸化水素の送出：最適には、１立方メートル当たり毎分約０．７５グラム、すなわち、８立方メートルの部屋において１２．６グラム
種々の細菌について得られた結果は、以下のとおりである（表において、「ＴＮＴＣ」は、多すぎて数えることができない（ｔｏｏ ｎｕｍｅｒｏｕｓ ｔｏ ｃｏｕｎｔ）であり、「ＮＤ」は、実行せず（ｎｏｔ ｄｏｎｅ）である）。

表１は、開いたキャリアを使用した実験の結果を示している。

表２は、キャリアを閉じられたペトリ皿、すなわち蓋付きの皿に配置した点を除き、同じ条件についての結果を示している。閉じられたペトリ皿には、きわめて狭いすき間を通過しなければ進入することができない。皿および蓋は、培養器の環境とのガス交換を可能にしつつ、皿を外部の細菌による汚染がないように保つために、特別に設計されている。

表３および表４は、アスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ）についての結果を示している。
実施例２
実施例１の試験を、表５に示した以外は実質的に同じ条件のもとで、６９立方メートルのチャンバにおいて繰り返した。

表５が、本プロセスを６９立方メートルの部屋へと拡大できることを示している。概して、Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｌｕｓについての結果が、６ｌｏｇを超える低減が壁および床の両者において５５０ｐｐｍで得られることを示している。
実施例３
過剰な過酸化水素を除去することによって部屋を「汚染除去」するために、空気を接触分解器システム（この実施例においては、酸化アルミニウムを含む金属酸化物の混合物を使用した）を通して再循環させた。そのようにしない場合、空調された乾燥空気を空間内に再循環させること、またはおそらくはプロセスを促進すべく温度を高めることによって、過酸化水素をよりゆっくりと分解することが可能である。１６立方メートルの部屋において、過酸化水素の蒸気のレベルを約４００〜７００ｐｐｍの最大値から約１０ｐｐｍへと低下させるために、約１時間を要した。最後の１０ｐｐｍを有意レベルまで低下させるためには、さらに長い時間を要した。

本明細書に含まれている開示から自明である範囲において、本明細書に開示した特徴を、本出願と同時に係属中である我々の出願に開示されている特徴および特徴の組み合わせに組み合わせることが可能であり、そのような組み合わせは、本明細書に開示した本発明の範囲に包含される。

本発明の第１の実施の形態を概略的に示す概略図である。 超音波ネブライザの一例を示す概略構成断面図である。 超音波ネブライザの他の一例を示す概略構成断面図である。 膜濃縮器の構成を示す概略構成図である。

Claims (16)

1. 空間、空間を画定する壁または間仕切りの表面、もしくは空間内に露出した物の表面を消毒するための方法であって、
   （１）溶媒中に滅菌剤である過酸化水素を含んでなる溶液であって、前記滅菌剤よりも低い沸点を有する溶媒を含んでいる溶液をネブライズし、ガス流中の微細に分割された溶液の粒子からなるネブラントを形成するステップと、
   （２）前記ネブラントに、エネルギーを加えて、溶媒を滅菌剤に優先して気化させることで、ネブラント粒子における滅菌剤の濃度を高めるステップと、
   （３）前記空間または表面への前記ネブラント及び気化させた溶媒の送出口近傍で、大気圧以上において前記ガス流から、気化させた溶媒を取り除くステップと、
   （４）前記空間または表面を、ステップ（３）からのネブラントに、前記空間または表面を滅菌するための充分な時間にわたって曝すステップとを含み、
   前記ステップ（３）は、前記空間または前記表面の近傍の相対湿度を、２０％〜７０％の相対湿度へと制御するステップを含んでいる方法。
2. 前記ネブラントが、過酸化水素の水溶液である請求項１に記載の方法。
3. ネブライズされる溶液が、３５％以下の濃度の過酸化水素の水溶液である請求項２に記載の方法。
4. 前記ネブラント粒子が、１ミクロン未満の平均直径を有している請求項１に記載の方法。
5. 前記空間内の温度が、摂氏２０〜３０度に維持される請求項１に記載の方法。
6. 前記ネブラントが、消毒対象の空間の１立方メートル当たり０．５〜１．０グラムの割合で前記空間へと届けられる請求項１に記載の方法。
7. 前記相対湿度が、４５％〜６５％に制御される請求項１に記載の方法。
8. 空間、空間を画定する壁または間仕切りの表面、もしくは空間内に露出した物の表面を消毒するための装置であって、
   （１）滅菌剤である過酸化水素と溶媒とを含む溶液を微細に分割した粒子をガス中に浮遊させて含んでいるネブラントを生成するためのネブライザと、
   （２）溶媒の少なくとも一部を蒸気として選択的に気化させるための充分なエネルギーをネブラントへと供給し、ネブラント粒子の滅菌剤の濃度を高めるための手段と、
   （３）大気圧において前記ガスから溶媒の蒸気を分離する手段と、
   （４）滅菌対象の表面をネブラントに接触させるための１つ以上のバッフル又はファンを備える送出器とを有しており、
   大気圧において前記ガスから溶媒の蒸気を分離する前記手段は、前記送出器の出口近傍に位置している装置。
9. 溶媒が滅菌剤に優先して気化されることを保証するために、ネブラント粒子の滅菌剤の濃度を高めるための手段において供給されるエネルギーを制御するための手段をさらに有している請求項８に記載の装置。
10. 前記ネブライザが、連続的または周期的に運転される超音波ネブライザ、噴霧器、ジェット・ネブライザ、および圧電ネブライザを含むグループから選択される請求項８に記載の装置。
11. 前記ネブライザを周期的にオン／オフ切り替えるための手段をさらに備える請求項１０に記載の装置。
12. 前記ネブライザが、１分間につき１５〜２５秒間運転される請求項１１に記載の装置。
13. 前記ガスから溶媒の蒸気を分離する前記手段が、乾燥薬、乾燥剤または分子ふるい、膜分離器、遠心分離器、もしくはサイクロン分離器からなる請求項８に記載の装置。
14. 前記送出器は、滅菌対象の表面をネブラントに接触させるためのファンからなる請求項８に記載の装置。
15. 前記送出器は、溶媒の少なくとも一部を蒸気として選択的に気化させるための充分なエネルギーをネブラントへと供給するための前記手段の下流に配置される請求項８に記載の装置。
16. 前記溶媒は、当該溶媒の沸点以下の温度で滅菌剤に優先して気化される請求項１に記載の方法。

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