技術資料

酸素ガス滅菌技術の開発 - 次世代滅菌器 -

製造本部　光デバイス部　光プロセス技術開発課
技術開発本部　技術研究所

1．はじめに

近年，高圧蒸気滅菌(オートクレーブ)に適さないプラスチック製品等の滅菌にはEOG滅菌器やホルマリン消毒器，あるいは低温プラズマ滅菌器が使用されている。しかし，その使用する薬液の人体に対する有毒性，残留性，環境に及ぼす影響が懸念され，代替の技術が切望されている。本報では，新しい滅菌技術として酸素ガスを原料としこれに紫外線を照射して発生する「活性酸素種」により滅菌する技術を検討した。また，実際に医療現場で使用されている眼科用医療器具を対象に滅菌効果の確認試験を実施したので，その結果もあわせて報告する。

活性酸素種は，酸素分子に放電や放射線を照射すると得られるもので，その中身は酸素原子，励起酸素分子，オゾン等であることが知られている¹⁾。活性酸素自体は微生物や人体に有害とされるが，酸素を原料とするので，人体に安全，その扱いは容易であり，短時間で分解して有機物と反応，或いは分解してしまうので残留性の心配が無いという特長を有している。活性酸素の種類，及び活性種と有機物と反応速度定数を表1に示す。活性酸素は，酸素に比べ極めて高い反応性を持っていることがわかる¹⁾。

紫外線による活性酸素の発生機構は一般に次のように説明される¹⁾。波長242nm以下の紫外線により，酸素分子は，基底状態の酸素原子になり，それが酸素分子と結合してオゾンが生成される。オゾンは波長310nm以下の紫外線で分解され，一重項酸素分子と励起酸素原子になる。

したがって，185nmと254nmの紫外線を発光する低圧水銀ランプを使用すれば，185nmの紫外線で活性酸素とオゾンを生成し，発生したオゾンは254nmの紫外線で活性酸素に生成されるので，次々に活性酸素種を作り出すことが可能となる。生じた活性酸素種は近傍にある微生物に作用してオゾンなどと同様の殺菌機構²⁾で不活化に導くものと考えられる。

• OH：ヒドロキシラジカル，O₂¹Δg：励起酸素分子，O：酸素原子
• HO₂：ヒドロペルオキシド，O₃：オゾン，O₂⁻：スーパーオキシド，O₂：酸素分子

2．実験装置と方法

2.1 実験装置

使用した実験装置とそのシステム構成を図1に示す。紫外線ランプを内蔵したチャンバー，真空ポンプ，酸素ボンベ，分解触媒，温度コントローラ等から成る試験装置を使用した。紫外線ランプは，活性酸素発生用の200W合成石英製低圧水銀ランプ(QGL200W-3：岩崎電気(株)製)を実施条件によって3～5灯使用した。滅菌対象物を格納するチャンバーは，空間容積約50ℓ(W640×L540×H300)で，内部にファンモーター(型式MU10255-11N：オリエンタルモーター(株)製)を2機設けて内部ガス撹拌に使用した。チャンバーには，酸素を供給するための酸素ボンベがマスフローコントローラを介して接続され，排気するガスを外に送り出す真空ポンプがオゾン分解触媒を介して接続されている。また，内部の温度を一定に保つための温度コントローラが接続されている。酸素ボンベは，工業用の乾燥酸素(純度99.9％以上)を使用，マスフローコントローラはスタンダードマスフローコントローラ(MODEL36060 SERIES：コフロック(株)製)，真空ポンプはオイルフリースクロール真空ポンプ(ポンプ型式FO0009A：日本ブッシュ(株)製)，分解触媒はマンガン系のオゾン分解触媒(型式EKM-200-004特殊品：岩崎電気(株)製)，温度コントローラは冷却水循環装置(型式CA-1112型：東京理科器械(株)製)を使用した。また，計測装置として，オゾン濃度モニター(型式PG-620H：荏原実業(株)製)，デジタル温湿度計(CTH-180)，圧力計(型式ZSE50F-02-22L-M：SMC(株)製)を使用した。

2.2 実験方法

2.2.1 活性酸素による各種滅菌条件の検討

処理工程の概要を図2に示す。試験容器(チャンバー)内を減圧状態にし，そこに酸素を送り込むと同時に紫外線を照射して活性酸素種を発生させ，内部に配置した滅菌袋内の滅菌指標菌(BI)に対する殺菌効果を調べた。可変条件として，使用する紫外線ランプの灯数(3～5灯)，1回の処理時間(10～80分)，処理の繰り返し回数(1～12回)，また，紫外線によるオゾンの分解効果，原ガスとして空気を用いた場合の検討も行なった。

2.2.2 眼科用医療機器に対する試験

眼科医院で使用されている医療器具の一例を図3に示す。滅菌対象として，主に高圧蒸気滅菌(オートクレーブ)に適さない医療器具を対象とした。プラスチック点眼容器，シリコンサック，プラスチック眼帯，滅菌用プラスチック容器，プラスチック洗瓶，ガーゼ(10枚重)，綿玉，金属セッシ，金属カンシ，金属ピンセットの各器具を滅菌袋に個別に投入して供試サンプルとした。試験条件として，供給ガスは純酸素を使用，紫外線ランプは活性酸素発生用の200W低圧水銀ランプ4灯とオゾン分解用の200W低圧水銀ランプ1灯，チャンバー内温度は冷却装置で制御(～55℃)，湿度は乾燥条件(制御無し)で行なった。処理工程は，減圧→酸素供給＋UV照射→停止→分解→減圧の操作を1回所要時間15分(15分ターン)で行ない，同じ処理を複数回繰り返して評価した。

2.3 滅菌の評価方法

滅菌性の評価は，市販の滅菌評価用バイオロジカルインジケータ(BI)を使用した。使用した2種のBI(AおよびB)を図4に示す。双方とも滅菌器の滅菌評価に使用されているBIであるが，Aはプラスチック容器に6乗の芽胞がスポットされ，内部にある培養液の入ったアンプルをクラッシュして培養後色の変化で評価できるため，滅菌に至ったか否かを判断するのに使用した。Bはポリエチレン袋に6乗の芽胞がスポットされ，処理後にスポット紙を取り出し残菌数を求めるために使用した。菌紙上の菌の洗い出しは，菌紙をスピッツ管に入れ，そこに10mℓ容量の滅菌水を入れ，約10分間超音波処理をした後，上澄み液の一定量を取得して評価した。菌の培養はSCD寒天培地で，所定の培養条件(50℃，48hr)の後に計数を行なった。

供試サンプルは，滅菌袋の中にBIを入れ封をした後，所定の場所に配置して処理実験に供した。また医療器具の滅菌評価では，BIを医療器具の内側に配置して，それを滅菌袋(片面Tyvek，片面ポリプロピレン)に入れて供試サンプルとした。

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