特表 2024-516863 ＵＶ－Ｃ放射線を介して空気流を殺菌するためのデバイスおよびそのようなデバイスを含む補助換気システム

(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】2024-04-17

(54)【発明の名称】ＵＶ－Ｃ放射線を介して空気流を殺菌するためのデバイスおよびそのようなデバイスを含む補助換気システム

(51)【国際特許分類】

   A61L 2/10 20060101AFI20240410BHJP

【ＦＩ】

A61L2/10

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023568372

(86)(22)【出願日】2022-05-06

(85)【翻訳文提出日】2023-11-24

(86)【国際出願番号】 IB2022054193

(87)【国際公開番号】W WO2022234527

(87)【国際公開日】2022-11-10

(31)【優先権主張番号】102021000011783

(32)【優先日】2021-05-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522055968

【氏名又は名称】イスティテュート・ナツィオナレ・ディ・アストロフィジカ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】マッテオ・ロンビニ

(72)【発明者】

【氏名】アレッシオ・ザヌッタ

(72)【発明者】

【氏名】アンドレア・ビアンコ

(72)【発明者】

【氏名】ルイージ・レッシオ

(72)【発明者】

【氏名】ファウスト・コルテッキア

(72)【発明者】

【氏名】ジュセッペ・マラグーティ

(72)【発明者】

【氏名】ジョヴァンニ・パレスキ

(72)【発明者】

【氏名】エミリアノ・ディオライティ

(72)【発明者】

【氏名】アドリアーノ・デ・ローザ

【テーマコード（参考）】

4C058

【Ｆターム（参考）】

4C058AA30

4C058BB06

4C058KK02

(57)【要約】

空気流を殺菌するためのデバイスであって、軸Ａを有する中空本体（２）と、内部反射面を設けられた側壁（３）および２つの基壁（４、５）と、それぞれの基壁の中に形成された入口開口（６）および出口開口（８）と、中空本体（２）内に配置されたＵＶ－Ｃ放射線の少なくとも１つの放射線源（１５）と、中空本体（２）内に軸方向に収納されたらせん形偏向板（１０）と、を含み、中空本体（２）が円筒形であり、偏向板（１０）の外縁が、中空本体（２）の側壁（３）の内面（１２）と実質的に封止するように協働し、それにより流れ全体が横断するらせん導管（１３）を側壁と共に画定する、デバイス。デバイスは、患者が吐出した空気を殺菌するために補助換気システム内で使用され得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気流を殺菌するためのデバイスであって、軸（Ａ）を有する中空本体（２）と、内部反射面が設けられた側壁（３）および２つの基壁（４、５）と、それぞれの前記基壁の中もしくは近くに形成された入口開口（６）および出口開口（８）と、前記中空本体（２）内に配置されたＵＶ－Ｃ放射線の少なくとも１つの放射線源（１５）と、前記中空本体（２）内に軸方向に収納されたらせん形偏向板（１０）と、を含み、
前記中空本体（２）が円筒形であること、および前記偏向板（１０）の外縁が、前記中空本体（２）の前記側壁（３）の内面（１２）と実質的に封止するように協働し、それにより流れ全体が横断するらせん導管（１３）を前記側壁と共に画定すること、を特徴とする、デバイス。

【請求項2】

前記らせん導管（１３）の断面が、前記中空本体（２）の前記入口開口（６）の断面にほぼ等しい、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記らせん導管（１３）のそれぞれの延長に沿って配置された入口導管（７）および出口導管（９）を含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項4】

前記らせん導管（１３）が、前記中空本体（２）の前記軸方向の長さの５～１０倍の長さを有する、請求項１に記載のデバイス。

【請求項5】

前記偏向板（１０）が、ルールドヘリコイドの形態である、請求項１に記載のデバイス。

【請求項6】

前記偏向板（１０）が、右ヘリコイドの形状である、請求項１に記載のデバイス。

【請求項7】

前記偏向板（１０）が、反射面を有する、請求項１に記載のデバイス。

【請求項8】

前記中空本体（２）の前記内面および前記偏向板（１０）の表面が、少なくとも０．８（８０％）の反射率を有する、請求項７に記載のデバイス。

【請求項9】

前記表面の少なくとも１つが、アルミニウム膜を含む塗装膜を有する、請求項８に記載のデバイス。

【請求項10】

前記表面のうちの少なくとも１つが、ＵＶ－Ｃ帯域内で光学的に鏡面反射する材料を含むことを特徴とする、請求項８に記載のデバイス。

【請求項11】

ＵＶ－Ｃ放射線の前記放射線源（１５）が、前記中空本体（２）の前記側壁（３）の前記内面（１２）上に配置された１つ以上のＬＥＤを含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項12】

換気装置（２１）と、調製デバイス（２２）と、前記換気装置（２１）によって作成された流れを患者の外気道に搬送するためのインターフェースデバイス（２３）と、請求項１に記載の殺菌デバイス（１）と、を含み、前記殺菌デバイス（１）は、前記患者が吐出した空気を捕捉するために排出導管（２５）を介して前記インターフェースデバイス（２３）に接続される、補助換気システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本特許出願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０２１年５月７日に出願されたイタリア特許出願第１０２０２１００００１１７８３号に関する。

【0002】

本発明は、ＵＶ－Ｃ放射線を介して空気流を殺菌するためのデバイスに関する。本発明は、非侵襲性補助換気（ａｓｓｉｓｔｅｄ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）を受けている患者が吐出した空気の殺菌に適用されることが好ましい。

【背景技術】

【0003】

Ｃｏｖｉｄ－１９の大流行によって引き起こされたこの非常時において、環境の殺菌は、高い感染力に起因して重要な役割を担っている。殺菌剤、ＵＶ放射線などの実績のある技法が、環境殺菌のために使用され得る。

【0004】

たとえば、亜急性患者のための病棟において、呼吸補助（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ ａｉｄ）が適用されている患者から直接到来する空気の処置は、より重要である。これらの場合、その空気が環境に再導入される前に常に処置されるとは限らず、すでに虚弱な患者および医療従事者が病原菌に暴露されることから保護するための唯一の解決策は、個々人すべてに個人防護具（ＰＰＥ）を提供することである。これは、ＰＰＥを不適切に使用する場合およびそれを廃棄する場合に無視できないリスクを伴う。患者が吐出した空気が、たとえば静電フィルタまたは薄膜フィルタによって環境に再導入される前に処置される場合でさえも、フィルタは、数時間の使用の後に交換されなければならず、相当な取扱コストおよび廃棄コストを伴い、かつ要求されるレベルの衛生状態を維持するために厳格な手続きに従うというさらなる困難を伴う。

【0005】

非侵襲性酸素療法（ｎｏｎ－ｉｎｖａｓｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｔｈｅｒａｐｙ）を受けている患者が吐出した空気を処置するためにフィルタを使用することに関連する重大な問題を克服するために、ＵＶ殺菌デバイス、特に空気流がそこを通過するＵＶ－Ｃ帯域（２５０ｎｍから２８０ｎｍの間）に属する放射線を放射するＵＶシステムが開発されてきた。しかしながら、十分なレベルの空気殺菌を達成するために、そのようなＵＶシステムは、数ｍＪ／ｃｍ^２の放射線量（不活性化される微生物に応じて変動する）を必要とし、それは、比較的高い電源を使用すること、および／または放射線にさらされる制限された領域における空気の比較的長い滞留時間によって達成され得る。

【0006】

それは、知られているシステムが、相当な適用制限を有することにつながり、特に、それらは、コンパクト、ポータブル、および／または容易に適用可能な高流量補助換気の解決策を実施するために適切ではない。

【0007】

特許文献１は、ＵＶ放射線を使用する環境調整システム（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）の導管内の、高流量の空気の乱流を殺菌するためのデバイスを開示する。デバイスは、複数の開口を設けられ、空気流を均一にするように適応された入り口偏向板（ｉｎｌｅｔ ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）と、複数の縦長のＵＶランプとを含み、ＵＶランプの周りで、らせん形偏向板が、ランプの周りの回転する基本的に層流の空気を作り出すために配置される。

【0008】

上述のデバイスは、そのサイズが大きいいために補助換気システム（ａｓｓｉｓｔｅｄ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）内で効果的に使用することができず、その上、そのようなシステム内の流れはすでに基本的に層流であるので、上述のデバイスは実質的に効果的でない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】国際公開第９２／２０９７４号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の目的は、知られている、上記で特定したデバイスの欠点のない、空気流を殺菌するためのデバイスを実現することである。

【0011】

特に、本発明の目的は、非侵襲性補助換気を受けている患者が吐出した空気流を殺菌するためのコンパクトでポータブルなデバイスを実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上述の目的は、請求項１に記載のデバイスによって達成される。

【0013】

本発明はまた、請求項１２に記載の補助換気システムに関する。

【0014】

本発明は、デバイス内の空気の比較的長い滞留時間を確実にするらせん軌道を有する強制経路（ｆｏｒｃｅｄ ｐａｔｈ）の導入によるＵＶ－Ｃ放射線によって、患者が吐出した空気の中の病原性微生物をより効果的に不活性化することを可能にする。

【0015】

ＵＶ放射線源としてＬＥＤを使用することは、高い発光効率、小さいサイズ、堅牢性、および長寿命を組み合わせることを可能にする。

【0016】

これは、既存の補助換気システムに有利に統合され得るコンパクトなデバイスを実現することを可能にする。

【0017】

本発明をより良く理解するために、いくつかの好ましい実施形態が、以下で添付の図面を参照しながら説明される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明による殺菌デバイスの概略斜視図である。

【図2】本発明によるデバイスを設けられた補助換気システムの一実施形態を示す図である。

【図3】本発明による殺菌デバイスの第２の実施形態の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１を参照すると、本発明による殺菌デバイス１の一実施形態が概略的に示される。

【0020】

デバイス１は、軸Ａの円筒形側壁３と２つの基壁（ｂａｓｅ ｗａｌｌ）４、５とが設けられた中空本体２を含む。本体２はまた、基壁４の中心に形成され、入口導管７と通じる入口開口６と、出口導管９と通じ、基壁５の中心に形成される出口開口８と、を含む。

【0021】

デバイス１は、中空本体２と同軸でその中に収容されるらせん形偏向板１０を含み、らせん形偏向板１０の外縁は、中空本体２の側壁３の内面１２に対する接線であり、それにより内面１２と実質的に封止するように協働する。

【0022】

好ましくは、偏向板１０は、ルールドヘリコイド（ｒｕｌｅｄ ｈｅｌｉｃｏｉｄ）の形態である。図示の例では、偏向板１０は、軸Ａから側壁３の内面１２まで延びる半径方向の母線を有する右らせん（ｒｉｇｈｔ ｈｅｌｉｘ）の形態である。

【0023】

それゆえ、偏向板１０は、中空本体２の側壁３と共にらせん導管１３を形成する。

【0024】

都合の良いことに、らせんピッチは、導管１３の断面が、入口開口６の面積とほぼ等しい面積を有する一方で、導管のらせん軸（ｈｅｌｉｃａｌ ａｘｉｓ）に沿って測定されたその長さが、中空本体２の軸方向長さの５倍から１０倍の間であるように選択される。

【0025】

最後に、デバイス１は、好ましくは２５０～２８０ｎｍフィールド内の波長のＵＶ－Ｃ放射線の１つ以上の放射線源１５を含む。

【0026】

放射線源１５は、ＬＥＤから成ることが好ましい。

【0027】

図示の例では、放射線源１５は、側壁３の内面１２の上に、たとえば、その表面の軸方向の母線に沿って、ヘリコイドのピッチに等しい距離だけ互いに均等に離隔されて配置され、それにより、各放射線源は、ヘリコイドの２つの連続するターンの間の中間位置に設置される。

【0028】

代替的に、放射線源１５は、代わりに表面１２の反対側の母線上に配置されてもよく、またはらせん導管１３に沿って延びるらせん進路（ｈｅｌｉｃａｌ ｐａｔｈｗａｙ）に沿って配置されてもよい。

【0029】

放射線源１５は、デバイス１内に都合よく組み込まれたバッテリ１６によって供給され得る。

【0030】

側壁３の内面１２、ならびに開口６、８の影響を受けない基壁４、５の内面は、反射する（鏡面反射するかまたは乱反射する）。本発明の目的に対して、「反射する」という用語は、表面または塗装膜が少なくとも０．８（すなわち、８０％）の反射率を有することを示すために使用される。

【0031】

たとえば、そのような表面は、反射率ρ＝０．９２を有するアルミニウム膜によって画定され得る。

【0032】

都合の良いことに、偏向板１０は、反射面も有する。

【0033】

したがって、中空本体２は、その合計の内部反射面の面積に起因して、その中の複数の放射線の反射による照度の相乗効果を生み出す光空洞として機能する。偏向板１０は、反射性材料で作られている場合、同じく、複数の反射による強度の増大に貢献する。

【0034】

そのような相乗効果は、内部塗装膜および偏向板１０の反射率が高いほど大きい。反射性塗装膜を構成するのに適する他の材料は、ＵＶ－Ｃ領域内で高い反射率を達成しながら他の帯域をフィルタ除去して（酸化などによる）反射率損失に対して表面を保護するために、真空のもとで堆積されるか、もしくは他の方法による（鏡面反射または乱反射する表面を有する）金属反射カバー、または誘電体材料（たとえば、ＳｉＯ_２）を含む多層構造を有する真空堆積された反射カバーであり得る。中空本体２はまた、適切に処理された反射性の（鏡面反射または乱反射する）内面を有する金属シート（たとえば、アルミニウム）からなり得る。

【0035】

空気汚染された体積は、１％程度のマグニチュードの、非常に低いＵＶ放射線吸収を有し、それゆえ、かなりの程度まで照度を低減することはない。

【0036】

約５ｍ／ｓ程度のマグニチュードの過呼吸ヘルメット（ｈｙｐｅｒｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｈｅｌｍｅｔ）に対するような高流量アプリケーションに一般的に関連する流速において、空気は、実質的に層流を維持する。デバイス１内の空気の滞留時間は、速度が偏向板１０を有しない比較デバイスと比較して不変のままであることを仮定すると、５倍と１０倍との間で増加する。それゆえ、同じ照射エネルギー密度に対して、流れに対する放射線量および結果としての殺菌有効性は、比例的に増加する。

【0037】

図２では、非侵襲性補助換気システムは、全体として２０で示される。

【0038】

システムは、既知の方法で、
－ 空気流または可能な場合に酸素富化空気（ｏｘｙｇｅｎ－ｅｎｒｉｃｈｅｄ ａｉｒ）の気体状混合物（以後、簡潔にするために「空気」）を作成するための換気デバイス２１、
－ 温度および湿度を制御するための空気調製デバイス（ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）２２、および
－ 空気を患者の外気道に搬送するための患者／換気装置インターフェースデバイス（ｐａｔｉｅｎｔ／ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｄｅｖｉｃｅ）２３、
を基本的に含む。

【0039】

インターフェースデバイス２３は、たとえば、換気ヘルメットによって表され得る。インターフェースのタイプは、投与される空気流に基本的に依存する。

【0040】

図２に示すように、いくつかの場合、主に（たとえば、病院で使用される換気ヘルメットにおける）高流量システムでは、吐出された空気は、本発明によって作成されたデバイス１と通じる排出導管２５の中に導かれる。それゆえ、排出導管２５内に含まれる汚染された空気は、出口導管９を介して環境内に再導入される前に、殺菌デバイス１を通過する。

【0041】

図３では、図１の殺菌デバイスの変形形態が示され、そこにおいて入口導管７および出口導管９がそれぞれの基壁４、５に近接して本体２の側壁３上に作成される。導管７、９は、らせん導管１３のそれぞれの延長に沿って、すなわち実質的に接線方向に延び、それにより、デバイスに入りデバイスから出る流れの速度または圧力の急激な変化を引き起こさない。

【0042】

本発明によって作成されたデバイス１の特性を分析した後、デバイス１が取得することを可能にする利点は明らかである。

【0043】

偏向板１０によって課せられたらせん軌道に沿ってその経路が延長されたことに起因して、デバイス１内の空気の滞留時間が増加したことにより、デバイス１内のＵＶ－Ｃ放射線の複数の反射を介する高流量の層流の空気を効果的に殺菌することが可能になる。それゆえ、本発明によって作製されたデバイス１は、図２の解決策におけるような高流量の換気装置／患者インターフェースを使用する換気システム内に実装され得る。

【0044】

最終的に、特許請求の範囲によって定義された保護の範囲から逸脱することなく、修正形態および変形形態が図示のデバイス１に対して作成され得ることは明らかである。

【0045】

空気流を殺菌するためのデバイスであって、軸（Ａ）を有する中空本体（２）と、内部反射面が設けられた側壁（３）および２つの基壁（４、５）と、それぞれの前記基壁の中もしくは近くに形成された入口開口（６）および出口開口（８）と、前記中空本体（２）内に配置されたＵＶ－Ｃ放射線の少なくとも１つの放射線源（１５）と、前記中空本体（２）内に軸方向に収納されたらせん形偏向板（１０）と、を含み、
前記中空本体（２）が円筒形であること、および前記偏向板（１０）の外縁が、前記中空本体（２）の前記側壁（３）の内面（１２）と実質的に封止するように協働し、それにより流れ全体が横断するらせん導管（１３）を前記側壁と共に画定すること、を特徴とする、デバイス。

【0046】

前記らせん導管（１３）の断面が、前記中空本体（２）の前記入口開口（６）の断面にほぼ等しい、段落［００４５］に記載のデバイス。

【0047】

前記らせん導管（１３）のそれぞれの延長に沿って配置された入口導管（７）および出口導管（９）を含む、段落［００４５］または段落［００４６］に記載のデバイス。

【0048】

前記らせん導管（１３）が、前記中空本体（２）の前記軸方向の長さの５～１０倍の長さを有する、段落［００４５］から段落［００４７］のいずれかに記載のデバイス。

【0049】

前記偏向板（１０）が、ルールドヘリコイドの形態である、段落［００４５］から段落［００４８］のいずれかに記載のデバイス。

【0050】

前記偏向板（１０）が、右ヘリコイドの形状である、段落［００４５］から段落［００４９］のいずれかに記載のデバイス。

【0051】

前記偏向板（１０）が、反射面を有する、段落［００４５］から段落［００５０］のいずれかに記載のデバイス。

【0052】

前記中空本体（２）の前記内面および前記偏向板（１０）の表面が、少なくとも０．８（８０％）の反射率を有する、段落［００５１］に記載のデバイス。

【0053】

前記表面の少なくとも１つが、アルミニウム膜を含む塗装膜を有する、段落［００５２］に記載のデバイス。

【0054】

前記表面のうちの少なくとも１つが、ＵＶ－Ｃ帯域内で光学的に鏡面反射する材料を含むことを特徴とする、段落［００５２］または段落［００５３］に記載のデバイス。

【0055】

ＵＶ－Ｃ放射線の前記放射線源（１５）が、前記中空本体（２）の前記側壁（３）の前記内面（１２）上に配置された１つ以上のＬＥＤを含む、段落［００４５］から段落［００５４］のいずれかに記載のデバイス。

【0056】

換気装置（２１）と、調製デバイス（２２）と、前記換気装置（２１）によって作成された流れを患者の外気道に搬送するためのインターフェースデバイス（２３）と、段落［００４５］から段落［００５５］のいずれかに記載の殺菌デバイス（１）と、を含み、前記殺菌デバイス（１）は、前記患者が吐出した空気を捕捉するために排出導管（２５）を介して前記インターフェースデバイス（２３）に接続される、補助換気システム。

【符号の説明】

【0057】

１ 殺菌デバイス
２ 中空本体
３ 側壁
４ 基壁
５ 基壁
６ 入口開口
７ 入口導管
８ 出口開口
９ 出口導管
１０ らせん形偏向板
１２ 内面
１３ 導管
１５ 放射線源
１６ バッテリ
２０ 非侵襲性補助換気システム
２１ 換気デバイス、換気装置
２２ 空気調製デバイス
２３ 患者／換気装置インターフェースデバイス、インターフェースデバイス
２５ 排出導管

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】