特表 2023-523815 プラズマ及びヒドロキシラジカルを生成する滅菌装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-07

(54)【発明の名称】プラズマ及びヒドロキシラジカルを生成する滅菌装置

(51)【国際特許分類】

   A61L 2/14 20060101AFI20230531BHJP

   H05H 1/30 20060101ALI20230531BHJP

   H05H 1/32 20060101ALI20230531BHJP

【ＦＩ】

A61L2/14

H05H1/30

H05H1/32

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2022566294

(86)(22)【出願日】2021-04-29

(85)【翻訳文提出日】2022-10-28

(86)【国際出願番号】 EP2021061331

(87)【国際公開番号】W WO2021219820

(87)【国際公開日】2021-11-04

(31)【優先権主張番号】2006383.0

(32)【優先日】2020-04-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】512008495

【氏名又は名称】クレオ・メディカル・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＲＥＯ ＭＥＤＩＣＡＬ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ハンコック，クリストファー・ポール

(72)【発明者】

【氏名】ウルリヒ，ジョージ

(72)【発明者】

【氏名】ウェッブ，デイビッド・エドワード

(72)【発明者】

【氏名】ターナー，ルイス

(72)【発明者】

【氏名】ホジキンズ，ジョージ

(72)【発明者】

【氏名】プレストン，ショーン

(72)【発明者】

【氏名】メドウクロフト，サイモン

【テーマコード（参考）】

2G084

4C058

【Ｆターム（参考）】

2G084AA24

2G084AA25

2G084CC34

2G084CC35

2G084DD18

2G084DD42

2G084FF02

2G084FF14

2G084GG02

2G084GG04

2G084GG07

4C058AA12

4C058AA23

4C058AA28

4C058BB06

4C058EE03

4C058KK06

(57)【要約】

本発明は、臨床使用に適した滅菌システムに関する。具体的には、滅菌デバイスが提供され、滅菌デバイスは、水ミストを受け取るための入口と、滅菌対象領域に向かってヒドロキシラジカルの流れを送り出す出口との間に、水ミスト流体流路を画定する筐体と、熱プラズマまたは非熱プラズマを生成するように構成されたエネルギー配送先端部と、無線周波数（ＲＦ）電磁（ＥＭ）エネルギー及び／またはマイクロ波周波数ＥＭエネルギーを搬送するように配置された同軸伝送線と、エネルギー配送先端部へガスを配送するように配置された筐体内のガス導管と、を備え、エネルギー配送先端部は、同軸伝送線の遠位端から延在する。エネルギー配送先端部は、同軸伝送線の内側導体に電気的に接続された第１の電極と、同軸伝送線の外側導体に電気的に接続された第２の電極と、を備える。第２の電極は、エネルギー配送先端部の内部体積を画定し、第１の電極は、内部体積内で長手方向に延在する。第１の電極及び第２の電極は、エネルギー配送先端部に配送されたガスの中でプラズマを生成し、水ミスト流体流路内にプラズマを送り込んで、そこでヒドロキシラジカルを形成するように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒドロキシラジカルの流れを生成する滅菌デバイスであって、前記滅菌デバイスは、
水ミストを受け取るための入口と、滅菌対象領域に向かってヒドロキシラジカルの流れを送り出す出口との間に、水ミスト流体流路を画定する筐体と、
熱プラズマまたは非熱プラズマを生成するように構成されたエネルギー配送先端部と、
前記筐体に取り付けられた同軸伝送線であって、前記エネルギー配送先端部へ無線周波数（ＲＦ）電磁（ＥＭ）エネルギー及び／またはマイクロ波周波数ＥＭエネルギーを搬送するように構成された前記同軸伝送線と、
前記筐体に取り付けられたガス導管であって、前記エネルギー配送先端部へガスを配送するように構成された前記ガス導管と、
を備え、
前記同軸伝送線は、内側導体と、外側導体と、前記内側導体を前記外側導体から分離する誘電材料とを有し、
前記エネルギー配送先端部は、前記同軸伝送線の遠位端から延在し、
前記エネルギー配送先端部は、
前記同軸伝送線の前記内側導体に電気的に接続された第１の電極と、
前記同軸伝送線の前記外側導体に電気的に接続された第２の電極と、
を有し、
前記第２の電極は、前記エネルギー配送先端部の内部体積を画定するように構成され、前記第１の電極は、前記内部体積内で長手方向に延在し、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、
前記エネルギー配送先端部に配送された前記ガスの中で、プラズマを発生させ、
前記水ミスト流体流路内に前記プラズマを送り込んで、そこでヒドロキシラジカルを形成する
ように構成される、前記滅菌デバイス。

【請求項2】

前記エネルギー配送先端部は、前記筐体内に配置される、請求項１に記載の滅菌デバイス。

【請求項3】

前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記内部体積からの流出口を画定し、前記流出口は前記出口に、または前記出口内に配置される、請求項２に記載の滅菌デバイス。

【請求項4】

前記第１の電極は、前記外側導体の遠位端を越えて延在する前記内側導体の長さから形成される、いずれかの先行請求項に記載の滅菌デバイス。

【請求項5】

前記第１の電極は、前記第２の電極の遠位端を越えた所に取り付けられた導電性端部キャップを備え、前記導電性端部キャップは、前記プラズマを横手方向に前記水ミスト流体流路の中へ偏向するように構成される、いずれかの先行請求項に記載の滅菌デバイス。

【請求項6】

前記水ミスト流体流路は、前記出口に向かって先細りした形状を有する、いずれかの先行請求項に記載の滅菌デバイス。

【請求項7】

前記エネルギー配送先端部は、前記内部体積から前記同軸伝送線を絶縁するために前記同軸伝送線の遠位端に取り付けられた絶縁キャップをさらに備え、
前記ガス導管は、前記絶縁キャップと前記第２の電極との間に形成された流路を含む、
いずれかの先行請求項に記載の滅菌デバイス。

【請求項8】

前記絶縁キャップは、前記第２の電極内に取り付けられ、前記流路は、前記絶縁キャップの周りでガスが流れることを可能にする複数の開口部を前記第２の電極に有する、請求項７に記載の滅菌デバイス。

【請求項9】

前記第２の電極は円筒であり、前記複数の開口部はそれぞれ、前記円筒にノッチを備える、請求項８に記載の滅菌デバイス。

【請求項10】

前記第２の電極の近位端は、前記複数の開口部を提供するようにキャスタレートされる、請求項９に記載の滅菌デバイス。

【請求項11】

前記エネルギー配送先端部は、前記内部体積内において前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置された絶縁性誘電材料を有する、いずれかの先行請求項に記載の滅菌デバイス。

【請求項12】

前記誘電材料は石英である、請求項１１に記載の滅菌デバイス。

【請求項13】

前記筐体は、ハンドヘルドユニットとして構成される、いずれかの先行請求項に記載の滅菌デバイス。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか１項に記載の滅菌デバイスと、
ミスト生成器と、
ガス供給部と、
無線周波数（ＲＦ）電磁エネルギー及び／またはマイクロ波周波数電磁エネルギーを前記滅菌デバイスに供給するジェネレータと、
を備える、滅菌装置。

【請求項15】

前記ミスト生成器は、
超音波振動子、または
加熱素子
のいずれかを含む、請求項１４に記載の滅菌装置。

【請求項16】

前記ガス供給部は、アルゴンガスの供給部である、請求項１４または１５に記載の滅菌装置。

【請求項17】

前記ジェネレータは、電池により電力供給される、請求項１４～１６のいずれか１項に記載の滅菌装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば人体、医療装置、または病院の病床スペースでの臨床使用に適した滅菌システムに関する。例えば、本発明は、人間もしくは動物の生体系及び／または周囲環境に伴う特定の細菌及び／またはウイルスを破壊または治療するのに使用できるシステムを提供し得る。本発明は、閉鎖空間または部分的閉鎖空間を滅菌または除染するのに、特に有用である。

【背景技術】

【0002】

細菌は、単細胞生物であり、ほぼどこでも見つかり、多数存在し、急速に分裂及び増殖することができる。ほとんどの細菌は無害であるが、３つの有害なグループ、すなわち球菌、螺旋菌、及び桿菌が存在する。球菌は丸い細胞、螺旋菌は螺旋状の細胞、及び桿菌は棒状の細胞である。有害な細菌は、破傷風及び腸チフスなどの病気を引き起す。

【0003】

ウイルスは、他の細胞を乗っ取ることによってのみ生き延び増殖することができ、すなわち、自力で生存することはできない。ウイルスは、風邪、インフルエンザ、おたふく風邪、及びエイズなどの病気を引き起こす。ウイルスは、人と人との接触を介して、または感染者からの呼吸飛沫もしくはその他のウイルス含有体液で汚染された領域との接触を介して、うつされ得る。

【0004】

真菌胞子及び原生動物と称される小さな生物が、病気を引き起こす場合もある。
滅菌とは、あらゆる形態の生物、特に微生物を、破壊または排除する行為またはプロセスである。プラズマ滅菌のプロセス中、活性物質が生成される。これらの活性物質は、化学的不対電子を有する原子または原子集合体である強力紫外線光子及びフリーラジカルである。プラズマ滅菌の魅力的特徴は、体温などの比較的低温で滅菌を実現できることである。プラズマ滅菌には、操作者及び患者に安全であるという利点もある。

【0005】

プラズマは通常、帯電した電子及びイオン、並びにオゾン、亜酸化窒素、及びヒドロキシラジカルなどの化学活性種を含む。ヒドロキシラジカルは、空気中の汚染物質を酸化するのに、オゾンよりもはるかに効果的であり、殺細菌力と殺真菌力が塩素よりも数倍高いことから、細菌またはウイルスを破壊することにおいて、及び閉鎖空間に含まれる物体、例えば病院環境に関連する物体またはアイテムの効果的な除染を実行することにおいて、非常に興味深い候補となる。

【0006】

水の「高分子」内に保持されるＯＨラジカル（例えば霞または霧の中の液滴）は、数秒間は安定性があり、同等濃度の従来の殺菌剤よりも１０００倍効果的である。

【0007】

Ｂａｉらによる「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｂｙ ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｒａｄｉｃａｌｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｓｔｒｏｎｇ ｉｏｎｉｓａｔｉｏｎ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ」と題された記事（Ｐｌａｓｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１０巻、４番、２００８年８月）では、微生物汚染の除去に、強力なイオン放電により生成されたＯＨラジカルを使用することが検討されている。この研究では、Ｅ． Ｃｏｌｉ及びＢ．ｓｕｂｔｉｌｉｓに対する滅菌効果が検討されている。１０^７ｃｆｕ／ｍｌ（ｃｆｕ＝コロニー形成単位）の濃度の細菌懸濁液が用意され、マイクロピペットを使用して、液体状の細菌１０μｌが、１２ｍｍ×１２ｍｍの滅菌ステンレス鋼プレートに移された。プレート上に細菌液が均一に広げられ、乾燥可能な状態に９０分間置かれた。次に、プレートは無菌ガラス皿に入れられ、一定濃度のＯＨラジカルがプレートに噴霧された。この実験的研究の結果は、次のとおりである。

【0008】

１．ＯＨラジカルは、細胞に不可逆的な損傷を引き起こし、最終的に細胞を死滅させるのに使用できる。

【0009】

２．微生物を除去するための閾値電位は、国内外で使用される殺菌剤の１万分の１である。

【0010】

３．ＯＨによる生化学反応はフリーラジカル反応であり、微生物を除去する生化学反応時間は約１秒であり、これは、微生物汚染の迅速な除去というニーズを満たし、死滅時間は、現在の国内及び国外の殺菌剤の約１０００分の１である。

【0011】

４．ＯＨの致死密度は、他の殺菌剤の噴霧密度の約１０００分の１であり、これは、広い空間、例えば病床スペースの領域で、効率よく迅速に微生物汚染を除去するのに役立つ。

【0012】

５．ＯＨの霞または霧の液滴は、細菌をＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ、及びミクロ無機塩に酸化する。残りのＯＨもＨ_２Ｏ及びＯ_２に分解されるため、この方法は公害を出さずに微生物汚染を除去する。

【0013】

特許文献ＷＯ２００９／０６０２１４は、ヒドロキシラジカルを生成及び放出するように制御可能に構成された滅菌装置を開示する。装置は、ヒドロキシルラジカル生成領域でＲＦエネルギーまたはマイクロ波エネルギー、ガス、及び水ミストを受け取るアプリケータを含む。水ミストが存在する場合にヒドロキシラジカルを生成するイオン化放電の生成を促進するために、ヒドロキシラジカル生成領域のインピーダンスは、高くなるように制御される。アプリケータは、同軸アセンブリまたは導波管であり得る。例えばアプリケータに統合された動的同調機構は、ヒドロキシラジカル生成領域でのインピーダンスを制御し得る。ミスト、ガス、及び／またはエネルギーの配送手段は、互いに一体化することができる。

【発明の概要】

【0014】

最も一般的には、本発明は、熱プラズマまたは非熱プラズマを生成し、熱プラズマまたは非熱プラズマを水ミストの流れの中へ偏向させて、ヒドロキシラジカルを含む流れを提供するように構成された滅菌デバイスを提供する。流れは、滅菌を行うために、表面または物体に送られ得る。

【0015】

本発明によれば、ヒドロキシラジカルの流れを生成する滅菌デバイスが提供され、滅菌デバイスは、水ミストを受け取るための入口と、滅菌対象領域に向かってヒドロキシラジカルの流れを送り出す出口との間に、水ミスト流体流路を画定する筐体と、熱プラズマまたは非熱プラズマを生成するように構成されたエネルギー配送先端部と、筐体に取り付けられた同軸伝送線であって、エネルギー配送先端部へ無線周波数（ＲＦ）電磁（ＥＭ）エネルギー及び／またはマイクロ波周波数ＥＭエネルギーを搬送するように配置された同軸伝送線と、筐体に取り付けられたガス導管であって、エネルギー配送先端部へガスを配送するように配置されたガス導管と、を備え、同軸伝送線は、内側導体と、外側導体と、内側導体を外側導体から分離する誘電材料とを有し、エネルギー配送先端部は、同軸伝送線の遠位端から延在し、エネルギー配送先端部は、同軸伝送線の内側導体に電気的に接続された第１の電極と、同軸伝送線の外側導体に電気的に接続された第２の電極と、を有し、第２の電極は、エネルギー配送先端部の内部体積を画定するように構成され、第１の電極は、内部体積内で長手方向に延在し、第１の電極及び第２の電極は、エネルギー配送先端部に配送されたガスの中で、プラズマを発生させ、水ミスト流体流路内にプラズマを送り込んで、そこでヒドロキシラジカルを形成するように構成される。

【0016】

滅菌デバイスは、使用時に、プラズマを生成するように構成され、プラズマは水ミストの流路内に送り込まれ、滅菌用のヒドロキシラジカルが生成される。デバイスはまた、水ミストがない状態でも使用可能であり得、プラズマのみで滅菌が行われる。

【0017】

第１の電極及び第２の電極により、プラズマは、同軸伝送線の軸と並行である長手方向に送られ得る。水ミスト流路は、エネルギー配送先端部から流出したプラズマと交わり得る。あるいは、第１の電極及び第２の電極により、プラズマは、長手方向に配向された水ミスト流体流路と交差する短手方向に、偏向され得る。これらの構成により、配向可能な滅菌ビームを提供するのに有用な長手方向水ミスト流体流路が促進される。

【0018】

デバイスは、ハンドヘルドユニットであり得る。例えば、筐体は、携帯ユニットであり、例えばハンドルまたはグリップを備え得る。ハンドヘルドユニットを設けることにより、必要に応じて任意の表面または物体を滅菌するようにヒドロキシラジカルの流れを送ることが、容易になり得る。

【0019】

エネルギー配送先端部は、内部体積内に存在するガスの中で熱プラズマまたは非熱プラズマを発生させて維持するために、内部体積において、受け取ったＲＦエネルギー及び／またはマイクロ波周波数エネルギーから高電界を生成する二極（例えば同軸）構造を、有利に画定する。例えば、プラズマを発生させるために、ＲＦエネルギーの短パルス（例えば１０ｍｓ以下、例えば１ｍｓ～１０ｍｓの持続時間を有する）が使用され得る。プラズマを維持するために、より長いマイクロ波パルスが使用され得る。

【0020】

しかし、マイクロ波周波数エネルギーを使用してプラズマを発生させることも可能であり得、例えば、マイクロ波共振器、またはインピーダンス変成器、すなわち低電圧を高電圧に変換する１／４波長変成器を使用することにより、動作周波数が１／４波長（またはその奇数倍）の長さである高インピーダンス伝送線を使用して、プラズマを発生させる。この高インピーダンス線は、プラズマを発生させるためにスイッチが入れられ、プラズマが発生してプラズマを維持する必要があると、スイッチが切られ得る（すなわちより低インピーダンス線に戻る）。２つの状態を切り替えるために、同軸スイッチまたは導波管スイッチを使用することが可能であり得るが、パワーＰＩＮまたはバラクタダイオードを使用することが好ましくあり得る。

【0021】

あるいは、エネルギー配送先端部は、同軸伝送線の遠位端で変換された２つの１／４波長インピーダンスの提供によるマイクロ波エネルギーのみを使用して、プラズマを発生させて維持するように構成され得る。第１の１／４波長変成器は、同軸伝送線のインピーダンスを、例えば５０Ωから目標インピーダンス（例えば２５Ωなど）に、低減するように構成される。一旦プラズマが生成されると、内部体積内のプラズマはより低いインピーダンスを示し、よって、変成器は、プラズマを維持するために、生成されたプラズマへの電力供給を支援し得る。

【0022】

次に、第２（最遠位）の１／４波長変成器には、はるかに高いインピーダンス、例えば２００Ω以上が与えられる。第２の１／４波長変成器は、第１の変成器の遠位端におけるより低いインピーダンスを、はるかに高い遠位インピーダンス、例えば１６００Ωに、変換するように作動する。無損失線及び１００Ｗのマイクロ波電力の入力を想定すると、第２の１／４波長変成器の遠位端で、４００Ｖの電圧が達成可能である。第１の１／４波長変成器及び第２の１／４波長変成器の寸法は、プラズマを発生させることができる遠位電圧を提供するように構成され得る。

【0023】

エネルギー配送先端部は、筐体内に配置されることが好ましい。第１の電極及び第２の電極は、内部体積からの流出口を画定し得、流出口は出口に、または出口内に配置される。第１の電極は、長手方向に延在する細長い要素であり得る。これは直線形であってもよく、または別の形状が与えられてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第１の電極は、螺旋状であってもよい。任意で、第１の電極は、外側導体の遠位端を越えて延在する内側導体の一部から形成され得る。

【0024】

エネルギー配送先端部は、エネルギー配送先端部からプラズマを送り出すための開口部を形成するように、その遠位端が開いた状態であり得る。このような実施形態では、プラズマは、エネルギー配送先端部から長手方向に送り出される。あるいは、エネルギー配送先端部は、内部体積の遠位端において第１の電極に取り付けられた導電性キャップを備え、導電性キャップは、第２の電極の遠位端から離間して配置され、内部体積から流体流路へプラズマを送り出す出口を画定し、プラズマは、エネルギー配送先端部の半径方向外側に、流体流路内へ送り出される。例えば、流体流路は、エネルギー配送先端部と同軸上に形成され得る。導電性キャップは、プラズマが効率的に生成されることを確保し得、ほぼ全てのプラズマを流体流路内に送り込んで、ヒドロキシラジカルの生成の最大化を促進する。導電性キャップは、プラズマを生成するために、第１の電極の延長として効果的に機能する。

【0025】

有利なことに、流体流路は、出口に向かって先細りした形状を有する。このようにして、ヒドロキシラジカルの速度は高くなり得、これにより、滅菌対象の表面または物体に向かってより効果的にラジカルが発射される。いくつかの実施形態では、特にエネルギー配送先端部が出口または出口のあたりに配置された実施形態では、流路をこのように先細りした形状にすることにより、ほぼ全ての水ミストがプラズマを通って、ヒドロキシラジカルの生成の最大化が確保される。

【0026】

好ましくは、エネルギー配送先端部はさらに、内部体積から同軸伝送線を絶縁するために同軸伝送線の遠位端に取り付けられた絶縁キャップを備え、ガス導管は、絶縁キャップと第２の電極との間に形成された流路を介して内部体積と流体連通する。絶縁キャップは、例えば内部体積の近位端を画定するために、第２の電極内に取り付けられ得る。流路は、第２の電極に複数の開口部を有し得、これにより、絶縁キャップの周りにガスが流れることが可能となる。複数の開口部は、内部体積へのガスの均一な流れを促進するために、一定の間隔があけられ得る。

【0027】

絶縁キャップは、プラズマがエネルギー配送先端部の遠位部分で生成されることを確保するのに役立ち得、また、生成されたプラズマをエネルギー配送先端部から送り出すのにも役立ち得る。いくつかの実施形態では、絶縁キャップは、第２の電極を通る開口領域に、面取りされた遠位端を有し得る。これは、第２の電極の流路に沿ったガスの速度を高めるのに役立ち、ガスの流量及びエネルギー配送先端部の遠位端外へのプラズマの流出が促進され得る。

【0028】

第２の電極は、円筒形であり得る。複数の開口部はそれぞれ、円筒に長手方向のノッチを備え得る。例えば、第２の電極の近位端は、複数の開口部を設けるようにキャスタレートされ得る。

【0029】

エネルギー配送先端部は、内部体積内において第１の電極と第２の電極との間に配置された絶縁性誘電材料を有し得る。誘電材料は、一片の石英または他の同様の低損失材料であり得る。誘電材料は、第２の電極内に配置された円筒として設けられることが好ましい。誘電材料により、絶縁性誘電材料のそばのガス充填間隙において電界が強くなり、これにより、プラズマ生成が促進される。さらに、誘電材料により、エネルギー配送先端部の内部体積の寸法が縮小され、これにより、内部体積を通るガスの流速が上がり、よって、プラズマは、エネルギー配送先端部から遠くへ発射される。これは、プラズマが先端部から長手方向に送り出され、及び／またはプラズマのみを使用して滅菌を行うようにデバイスが構成される実施形態において、特に有益であり得る。

【0030】

本発明の第２の態様によれば、滅菌装置が提供され、滅菌装置は、第１の態様による滅菌デバイスと、ミスト生成器と、ガス供給部と、ハンドヘルド滅菌デバイスに無線周波数（ＲＦ）電磁（ＥＭ）エネルギー及び／またはマイクロ波周波数ＥＭエネルギーを供給するジェネレータとを備える。ＲＦ ＥＭエネルギーは、プラズマを発生させるためのものであり得、高電圧パルスとして受け取られ得る。マイクロ波ＥＭエネルギーは、プラズマを維持するため、すなわちプラズマに電力を送り込んでイオン化の状態を維持するためのものであり得る。これも、パルスとして受け取られ得る。プラズマは、プラズマの準連続ビームを生成するように、繰り返し発生させられ得る。

【0031】

ミスト生成器は、超音波振動子または加熱素子のいずれかを備え得る。このように、ミスト生成器は、水からヒドロキシラジカルを生成するために、ハンドヘルド滅菌デバイスにミスト（例えば湿気または霧）を供給し得る。水ミストが供給されるため、装置はいずれの化学洗浄剤も使用する必要がなく、よって、本装置を使用した滅菌では、有害な副産物が発生しない。

【0032】

ガス供給部は、アルゴンガスの供給部であることが好ましい。しかしながら、他の任意の適切なガス、例えば二酸化炭素、ヘリウム、窒素、空気とこれらのガスのうちのいずれか１つの混合物、例えば１０％空気／９０％ヘリウムが、選ばれてもよい。

【0033】

有利なことに、ジェネレータは、携帯可能であるように、電池により電力供給され得る。ミスト生成器及びガス供給部も、ユーザが滅菌装置を容易に操作でき、いずれの必要な環境でも容易に滅菌を行うことができるように、携帯可能であることが好ましい。

【0034】

本明細書において、用語「内側」とは、同軸伝送線、エネルギー配送先端部、及び／またはアプリケータの中心（例えば軸）に、半径方向により近いことを意味する。用語「外側」は、同軸伝送線、エネルギー配送先端部、及び／またはアプリケータの中心（軸）から、半径方向により遠いことを意味する。

【0035】

本明細書では、用語「導電性」は、文脈による別段の指示がない限り、電気伝導性という意味で使用される。

【0036】

本明細書では、用語「近位」及び「遠位」は、アプリケータの端部を指す。使用時、近位端は、ＲＦエネルギー及び／またはマイクロ波エネルギーを供給するジェネレータにより近く、一方、遠位端は、ジェネレータからより遠い。

【0037】

本明細書では、「マイクロ波」は、４００ＭＨｚ～１００ＧＨｚの周波数範囲を示すように広範に使用されるが、１ＧＨｚ～６０ＧＨｚの範囲が好ましくあり得る。検討された具体的な周波数は、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、３．３ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、１４．５ＧＨｚ、及び２５ＧＨｚである。対照的に、本明細書では、「無線周波数」すなわち「ＲＦ」を使用して、例えば最大３００ＭＨｚ、好ましくは１０ＫＨｚ～１ＭＨｚ、最も好ましくは４００ＫＨｚという、少なくとも３桁小さい周波数範囲を示す。送られるマイクロ波エネルギーを最適化できるように、マイクロ波周波数は調整され得る。例えば、エネルギー配送先端部は、特定の周波数（例えば９００ＭＨｚ）で作動するように設計され得るが、使用時に最も効率的な周波数は異なり得る（例えば８６６ＭＨｚ）。

【0038】

ここで、本発明の特徴が、下記に提供される本発明の実施例の詳細説明において、添付図面を参照しながら説明される。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明の実施形態による、滅菌装置の概略図である。

【図2】アプリケータの図解である。

【図3】図２に示されるアプリケータの断面図である。

【図4】第２のアプリケータの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

さらなる選択肢及び選好
本発明は、水ミストの存在下でプラズマを作り出すことにより生成されるヒドロキシラジカルを使用して、滅菌を実行するためのデバイスに関する。

【0041】

図１は、本発明の実施形態である滅菌装置１００の概略図である。装置１００は、表面または領域を滅菌するために、ヒドロキシル（ＯＨ）ラジカルを生成することができる。例えば、装置１００は、医療装置または病院の病床スペースを滅菌するために使用され得る。

【0042】

装置１００は、アプリケータ１０４に無線周波数（ＲＦ）エネルギー及び／またはマイクロ波エネルギーを制御可能に配送することができるジェネレータ１０２を備える。ジェネレータは、例えば特許文献ＷＯ２０１２／０７６８４４に開示されるタイプのものであり得る。ジェネレータ１０２は、同軸ケーブル１０６によりアプリケータ１０４に接続される。同軸ケーブル１０６は、内側導体と、外側導体と、内側導体を外側導体から分離する誘電材料とを備える。同軸ケーブル１０６は、ＱＭＡコネクタなどを介してエネルギーをアプリケータ１０４内に連結し得る。いくつかの実施例では、ジェネレータ１０２は、アプリケータ１０４に伝達すべき好適な信号を特定するために、アプリケータ１０４から返され受信した反射信号（すなわち反射電力）を監視するように構成され得る。下記でより詳しく説明される方法でヒドロキシラジカルを生成するために、アプリケータ１０４で無線周波数エネルギー及び／またはマイクロ波エネルギーを利用して、熱プラズマまたは非熱プラズマが生成され維持される。いくつかの実施例では、表面を滅菌するために、熱プラズマまたは非熱プラズマが直接使用され得る。

【0043】

装置１００は、アプリケータ１０４に水ミスト（例えば湿気または霧）を配送するように構成されたミスト生成器１０８をさらに備える。ミスト生成器１０８は、例えば、超音波振動子によりミストを生成し得る。あるいは、ミスト生成器１０８は、水を加熱して、アプリケータ１０４に渡す蒸気またはミストを生成するように構成されてもよい。下記でより詳しく説明されるプロセスによりヒドロキシラジカルを生成するために、ミストがアプリケータ１０４に供給される。このようにミスト生成器１０８を使用することにより、いずれの洗浄化学製品も使用せずに装置１００を使用して表面または物体を滅菌することができ、滅菌に伴うコストが削減され、洗浄化学製品が不足している時に滅菌を実行することが可能となる。滅菌にヒドロキシラジカルを使用することにより、有害な副産物が出ないことも保証される。

【0044】

ミスト生成器１０８は、生成されたミストをアプリケータ１０４に向かって流すポンプまたは他の流体駆動ユニットを含み得る。

【0045】

下記に説明される方法でヒドロキシラジカルを生成するのに使用されるプラズマを形成するために、ガス供給部１１０は、アプリケータ１０４に接続されて、ガスを供給する。ガス供給部１１０は、例えばアルゴン、ヘリウム、窒素、二酸化炭素、またはこれらの組み合わせといった、非熱プラズマまたは熱プラズマを形成するのに適した任意の不活性ガスの供給部であり得る。ガス供給部１１０は、アプリケータ１０４に配送されるガスの流速調整が可能なように構成され得る。ガス供給部は、例えば毎分１．５～１０リットルのガスを供給し得る。

【0046】

独立したミスト流駆動ユニットを設けることは、必須ではあり得ない。代わりに、ミストはアプリケータへ向かって自然と拡散し得る。ミストは、ガス流に同伴し得、これによりミストの拡散速度が高まる。

【0047】

ガスの流速は、１．５～１５リットル／分の範囲であり、２～６リットル／分が好ましくあり得る。ミスト生成器１０８は、少なくとも体積率２％のガス／ミスト混合流を形成するのに十分なミストを生成するように構成され得る。ガスの流速は、混合流中のガスとミストが所望の割合に達するように制御され得る。

【0048】

本発明のいくつかの実施形態では、ジェネレータ１０２、ミスト生成器１０８、及びガス供給部１１０は、それぞれ携帯可能であり得、アプリケータ１０４は、ハンドヘルドアプリケータであり得ることが想定され、よって、本発明は、ユーザにより容易に移動可能な効果的な滅菌装置を提供する。

【0049】

アプリケータ１０４は、下記の図２～図４により詳しく示される。表面を滅菌するために、ガス供給部１１０から配送されたガスに、ジェネレータ１０２からのエネルギーをあてることにより、アプリケータ１０４内でプラズマが生成される。例えば、ＲＦエネルギーを使用してプラズマを発生させることができ、マイクロ波エネルギーを使用してプラズマを維持することができる。例えば、特許文献ＷＯ２００９／０６０２１３に開示されるように、プラズマは生成され得る。プラズマの発生と同時に、ミスト生成器１０８からの水ミストが、流体流路に沿ってアプリケータ１０４の筐体を通過し、これは、ヒドロキシラジカルの噴霧１１２を生成するためにプラズマを通過し、生成された噴霧１１２は、アプリケータ１０４から噴出され、滅菌対象の表面または領域内に送られる。この方法でのヒドロキシラジカル生成の実施例は、例えば特許文献ＷＯ２００９／０６０２１４に開示される。

【0050】

図２は、本発明の実施形態で使用され得る第１のアプリケータ２００の概略図を示す。具体的には、図２は、アプリケータ２００のエネルギー配送先端部に関する詳細を示す。アプリケータをより概括的に示した断面図が、図３に示される。

【0051】

アプリケータ２００は、任意の適切な寸法で作製され得る。例えば、アプリケータは、人間の手で握れる大きさに合わせて作られ得る。あるいは、スタンドに取り付けるのに適した拡大版が製造されてもよい。使用時、アプリケータにより放出されるプラズマ及び／またはＯＨラジカルの流れは、例えば車両（例えば救急車）または病院の病床室もしくは手術室の内部といった、滅菌対象の体積内に送り込まれ得る。

【0052】

アプリケータ２００は、通常細長い筐体２０２を備え、これは、滅菌対象の表面または物体に向かって遠位出口２０４から送り出されるヒドロキシラジカルの生成に必要な構成要素を含む。特に好ましい実施形態では、ユーザはアプリケータ２００を手で保持して、表面または物体上にアプリケータ２００を手動で通し得る。

【0053】

筐体２０２内に、アプリケータ２００は、同軸伝送線２０６を備えたエネルギー配送構造を備え、同軸伝送線２０６は、その遠位端にエネルギー配送先端部２０５を有する。例えば図１に関連して上記で論述されたケーブルを介して、ジェネレータからエネルギー配送構造へＲＦエネルギー及び／またはマイクロ波エネルギーが導入され得るように、同軸伝送線２０６の近位端は、ＱＭＡコネクタ２０７などの中で終端する。

【0054】

同軸伝送線２０６は、内側導体２０８と、外側導体２１０と、内側導体２０８を外側導体２１０から分離する誘電材料２１２とを備える。同軸伝送線２０６は、筐体２０２の長手方向軸に沿って存在する。

【0055】

エネルギー配送先端部２０５は、内側導体２０８に電気的に接続された第１の電極２１４と、外側導体２１０に電気的に接続された第２の電極２１６と、導電性端部キャップ２１８とを備え、導電性端部キャップ２１８は、間隙２２０を画定するように、第２の電極２１６の遠位端から離間して配置される。この実施形態では、第２の電極２１６は、各端部で開口している中空円筒として設けられ、第１の電極２１４は、通常、第２の電極２１６の長手方向軸に沿って配置される。これにより、第１の電極２１４と第２の電極２１６との間に、環状空間が画定される。

【0056】

第１の電極２１４は、同軸伝送線２０６の内側導体２０８の延長で形成され得る。第１の電極２１４は、直線形であることが好ましいが、いくつかの実施例では、第１の電極２１４は、他の形状で提供され得る。例えば、第１の電極２１４は、螺旋電極であり得る。

【0057】

導電性端部キャップ２１８は、導電性材料（例えば銅、銀、金、またはめっき鋼）のディスクであり、これは、第１の電極２１４に電気的に接続され、第２の電極２１６の開口にわたり存在するように成形される。導電性端部キャップ２１８は、間隙２２０を形成するように、第２の電極２１６の遠位端から長手方向に離して配置される。間隙２２０は、第１の電極２１４と第２の電極２１６の半径方向分離よりも小さく、すなわち第１の電極２１４の外側表面と、第２の電極２１６を形成する中空円筒の内側表面との間の半径方向距離よりも小さい。例えば、端部キャップ２１８と第２の電極２１６との間の間隙２２０は、長手方向に約０．５ｍｍの長さを有し得る。

【0058】

エネルギー（例えばＲＦ信号）が同軸伝送線２０６に供給される時に、間隙２２０内または間隙２２０の周りに高電圧状態が作られるように、第１の電極２１４、第２の電極２１６、及び導電性端部キャップ２１８は構成される。入力信号は、間隙２２０における電圧を十分に高くして、エネルギー配送先端部２０５を通って流れるガス、またはエネルギー配送先端部２０５の外面を越えて流れるガスの中で、プラズマが生成されるように、制御し得る。

【0059】

端部キャップ２１８の形状効果により、エネルギー配送先端部２０５内の遠位端にプラズマ生成領域が作られる。周知のように同軸伝送線２０６を通したＲＦエネルギー及びマイクロ波エネルギーの適切な配送により、この領域で、熱プラズマまたは非熱プラズマが生成され維持され得る。

【0060】

下記に論述されるように、この実施形態では、プラズマ形成の素となるガスは、第１の電極２１４と第２の電極２１６との間に形成された環状空間に供給される。ガスは、エネルギー配送先端部２０５を長手方向に通って流れる。後述されるように、プラズマ生成領域では、ガスまたはプラズマは、端部キャップ２１８により、水ミストの流路２２６と交差する半径方向に迂回される。

【0061】

第２の電極２１６内で、同軸伝送線２０６の遠位端に略円筒形セラミックキャップ２２２が配置され、これは、誘電材料２１２の端部を越えて遠位方向に約２ｍｍ延在し得る。いくつかの実施形態において、第１の電極２１４は、セラミックキャップ２２２を貫通して延在する導電性要素により、同軸伝送線２０６の内側導体２０８に接続され得る。

【0062】

エネルギー配送先端部にガスを配送するために、同軸伝送線２０６の周りに、ガス導管２２４が形成される。アプリケータ２００の近位端において、ガス導管２２４は、ガス供給部１１０からガスを受け取るためのコネクタ２２５を備える。ガスは、ガス導管２２４から、第２の電極２１６の近位端に形成されたキャスタレーションまたは開孔２１７を通って、第２の電極２１６内に流れ込むことができる。エネルギー配送先端部へのガスの流れが長手方向軸の周りで実質的に均一になるように、複数のキャスタレーションまたは開孔が第２の電極２１６の外周に規則的に離間して配置されていることが、望ましくあり得る。

【0063】

入口２２７から出口２０４へ水ミストを送るために、アプリケータ筐体２０２内において、ガス導管２２４の周りに、流体流路２２６が形成される。図２に示されるように、流体流路２２６は通常、出口２０４に向かって遠位方向に先細りした形状を有する。これは、間隙２２０から放出されるプラズマと水ミストを接触させる機能と、ミストの流速を高める機能の二重機能を果たす。プラズマにより水ミスト内にヒドロキシラジカルが生成され、次にヒドロキシラジカルは、配向可能な流れまたは噴霧として、出口２０４を通して噴出される。

【0064】

使用時、ガス供給部１１０は、ガスをアプリケータ２００内に送り込んでガス導管２２４を通らせるように作動する。セラミックキャップ２２２は、面取りされた遠位端面を有し、これにより、ガスは、ガス導管２２４から第２の電極２１６に流れ込み、熱プラズマまたは非熱プラズマが生成される第１の電極２１４と第２の電極２１６との間を通るように促進される。例えば、プラズマは、ＲＦエネルギーを使用して生成され、マイクロ波エネルギーを使用して維持され得る。もちろん、いくつかの実施形態では、プラズマを発生させて維持するのに、ＲＦエネルギーまたはマイクロ波エネルギーのいずれかが使用され得ることが想定される。プラズマを維持するために供給される電力は、プラズマを好ましい状態で、例えば非熱プラズマとして維持するように、制御され得る。

【0065】

プラズマが生成されるのと同時に、ミスト生成器１０８は、水ミストをアプリケータ２００に送り込み、流体流路２２６に沿って水ミストの流れを提供する。プラズマは、アプリケータ２００を通る水ミストの流体流路２２６にプラズマを送り込むための円周出口を形成する間隙２２０を通って、第２の電極２１６から流れ出る。プラズマは、図３において矢印２２９で示される。水ミストがプラズマを通ると、水分子がイオン化されてヒドロキシラジカルが生成され、ヒドロキシラジカルは、出口２０４を通って滅菌対象の表面または物体へ向かって流れる。

【0066】

図４は、本発明の実施形態で使用され得る第２のアプリケータ３００の断面図を示す。具体的には、ヒドロキシラジカルを使用して、またはアプリケータ３００から放出される熱プラズマまたは非熱プラズマを使用して、表面または物体を滅菌するのに使用できるように、アプリケータ３００は適合される。第１のアプリケータ２００に対応する第２のアプリケータ３００の機構は、同じ参照番号が与えられ、再度説明されない。

【0067】

アプリケータ３００は、同軸伝送線２０６の遠位端に接続されたエネルギー配送先端部３０５を備える。エネルギー配送先端部３０５は、アプリケータ３００の出口２０４を通り抜ける熱プラズマまたは非熱プラズマを生成するように構成される。このように、アプリケータ３００は、ガス供給部１１０などのガス供給部が作動している場合は、プラズマのみを使用した滅菌に使用することができ、または、ガス供給部と、ミスト生成器１０８などのミスト生成器の両方が作動している場合は、ヒドロキシラジカルを生成するように作動可能であり得る。

【0068】

エネルギー配送先端部３０５は、同軸伝送線２０６の内側導体２０８に接続された第１の電極３０２を備える。いくつかの実施形態では、第１の電極３０２は、内側導体２０８の延長であり得る。第２の電極３０４は、同軸伝送線２０６の外側導体２１０に接続される。この実施形態では、第２の電極３０４は、各端部で開口している中空円筒として設けられ、第１の電極３０２は、通常、第２の電極３０４の長手方向軸に沿って配置される。この実施形態では、第１の電極３０２の長さは２０ｍｍであり、第１の電極３０２の遠位端は、第２の電極３０４の遠位端から、２ｍｍずれている。第１の電極３０２と第２の電極３０４との隙間は、半径方向に約１．３ｍｍである。第１の電極３０２と第２の電極３０４は、これらの間に、ガス入口３１０からガスを受け取るための環状領域３０８を画定するように構成され、ガス導管は、ガス入口から第２の電極３０４を通って、第１の電極３０２と第２の電極３０４の間の環状領域３０８へ入るように形成される。

【0069】

エネルギー配送先端部３０５の遠位端では、環状領域３０８内に石英管３１２が配置され、石英管３１２と第１の電極３０２との間には間隙が存在し、ここを通ってガスが流れることができる。例えば、石英管３１２は、長さ１２．３５ｍｍを有し得、石英管３１２の遠位端が第２の電極３０４の遠位端と隣接するように配置され得る。このように石英管３１２を配置することにより、第１の電極３０２と第２の電極３０４との間のガス充填間隙における電界は高くなり、プラズマ生成が促進される。石英管３１２内の領域は、よって、プラズマ生成領域である。

【0070】

エネルギー配送先端部の近位端では、同軸伝送線２０６とプラズマ生成領域とを分離するために、絶縁要素が提供される。この実施例での絶縁要素は、第１の電極３０２の近位領域の周りに存在するセラミックキャップ３１４を備える。入口３１０からエネルギー配送先端部へガスが流れる導管を提供するために、キャップ３１４と第２の電極３０４との間には間隙が存在する。例えば、キャップ３１４は、８ｍｍの長さと、約４．３ｍｍの外径を有し得る。キャップ３１４は、エネルギー配送先端部の近位端でプラズマが発生することを防ぐために設けられる。いくつかの実施例では、プラズマが生成される石英管３１２と第１の電極３０２との間にガスが流れることを促進するように、キャップ３１４の遠位端は面取りされ得る。

【0071】

第２の電極３０４の遠位端は、エネルギー配送先端部内で生成されたプラズマの出口を形成するように開口している。このように、プラズマは、長手方向にエネルギー配送先端部からアプリケータ３００の出口２０４へ向かって送り出される。これは、図４に出口２０４から外向きに噴出するプラズマの柱３１６として示され、プラズマの柱３１６は、滅菌のためにユーザにより表面または物体上に向けられ得る。

【0072】

アプリケータ３００は、ヒドロキシラジカルを使用して滅菌を行う第１のモード、またはプラズマを使用して滅菌を行う第２のモードのいずれかで使用され得る。

【0073】

第１のモードでは、ガス供給部１１０は、入口３１０を介してアプリケータ３００内にガスを送り込むように作動する。ガスは、プラズマが生成される第１の電極３０２と石英管３１２との間の領域に流れ込む。例えば、プラズマは、ＲＦエネルギーを使用して生成され、マイクロ波エネルギーを使用して維持され得る。もちろん、いくつかの実施形態では、プラズマを発生させて維持するのに、ＲＦエネルギーまたはマイクロ波エネルギーのいずれかが使用され得ることが想定される。プラズマが生成されるのと同時に、ミスト生成器１０８は、ミスト入口３１８を介して水ミストをアプリケータ３００に送り込み、流体流路２２６に沿って水ミストの流れを提供する。プラズマは、第２の電極２１６から長手方向に流れ出て、出口２０４を通る水ミストの流体流路２２６内に送り込まれる。水ミストがプラズマ柱３１６を通ると、水分子がイオン化されてヒドロキシラジカルが生成され、ヒドロキシラジカルは、出口２０４を通って滅菌対象の表面または物体へ向かって流れる。

【0074】

第２のモードは、第１のモードと同じステップを含むが、アプリケータ３００に水ミストは供給されず、よって、熱プラズマまたは非熱プラズマが柱３１６として生成されて、出口２０４から送り出される。プラズマの柱３１６は、滅菌のためにユーザにより直接表面上に通され得る。

【0075】

前述の説明、または下記の特許請求の範囲、または添付図面で開示され、特定の形態で表された、すなわち必要に応じて、開示される機能を実行するための手段、または開示される結果を得るための方法もしくはプロセスに関して表された特徴は、本発明を多様な形態で実現するために、別々に、またはかかる特徴を任意に組み合わせて、利用されてもよい。

【0076】

本発明は前述の例示的な実施形態と併せて説明されたが、本開示が当業者に与えられた場合、多くの均等の変更形態及び変形形態が当業者には明らかであろう。従って、上記で説明された本発明の例示的な実施形態は、例示的であって、限定的ではないとみなされる。説明された実施形態に対し、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更が行われてもよい。

【0077】

疑義を避けるために、本明細書に提供される理論的説明は、読者の理解を向上させる目的で提供される。本発明者らは、これらの理論的説明のいずれにも拘束されることを望まない。

【0078】

下記の請求項を含む本明細書の全体を通じて、文脈上別異の解釈を要さない限り、用語「～を有する（ｈａｖｅ）」、「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、及び「～を含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、並びに「～を有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、及び「～を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」などの変形は、記載された構成要素もしくはステップ、または構成要素群もしくはステップ群の包含を示唆するが、いずれの他の構成要素もしくはステップ、または構成要素群もしくはステップ群の除外も示唆しないことが理解されよう。

【0079】

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別段に示されない限り、複数の指示物を含むことに留意されたい。範囲は、「約」ある特定値から、及び／または「約」別の特定値までとして、本明細書では表され得る。このような範囲が表される場合に、別の実施形態は、ある特定値から及び／または別の特定値までを含む。同様に、先行詞「約」の使用により、値が近似として表される場合、特定値が別の実施形態を形成することが理解されよう。数値に関連する用語「約」とは、任意であり、例えば±１０％を意味する。

【0080】

本明細書で使用される用語「好ましい（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ）」及び「好ましくは（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）」は、いくつかの状況下で特定の利点を提供し得る本発明の実施形態を指す。しかし、同じまたは異なる環境下では、他の実施形態が好ましい場合もあることを理解されたい。従って、１つ以上の好ましい実施形態の列挙は、他の実施形態が有用ではないことを意味または示唆するものではなく、他の実施形態を本開示の範囲または特許請求の範囲から除外することを意図するものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】