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WO2023127825A1 - 殺菌方法及び殺菌装置 - Google Patents

殺菌方法及び殺菌装置 Download PDF

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Publication number
WO2023127825A1
WO2023127825A1 PCT/JP2022/047999 JP2022047999W WO2023127825A1 WO 2023127825 A1 WO2023127825 A1 WO 2023127825A1 JP 2022047999 W JP2022047999 W JP 2022047999W WO 2023127825 A1 WO2023127825 A1 WO 2023127825A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sterilization
pernitrate
gas
pernitric acid
container
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/047999
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勝久 北野
聡 井川
Original Assignee
国立大学法人大阪大学
地方独立行政法人大阪産業技術研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人大阪大学, 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 filed Critical 国立大学法人大阪大学
Priority to JP2023571028A priority Critical patent/JPWO2023127825A1/ja
Priority to EP22916048.6A priority patent/EP4458382A1/en
Publication of WO2023127825A1 publication Critical patent/WO2023127825A1/ja

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/20—Gaseous substances, e.g. vapours
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2101/00—Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising

Definitions

  • the present invention relates to a sterilization method and a sterilization device.
  • Sterilization technology such as sterilization, disinfection, or sterilization of medical instruments, living bodies, food containers, and food
  • sterilization is one of the basic technologies that support modern life.
  • methods for disinfecting, sterilizing, or sterilizing bacteria, viruses, and the like can be broadly classified into two types: physical methods using heat, pressure, or the like, and chemical methods using chemicals.
  • reducing the number of viable bacteria is referred to as "sterilization”.
  • An example of a physical method is sterilization by an autoclave using pressurized steam. Physical methods are limited because the object to be sterilized is exposed to extreme physical conditions.
  • Chemical methods are used, for example, for precision instruments such as endoscopes and heat-sensitive plastic products.
  • Examples of chemical techniques include pasteurization using gases such as ethylene oxide gas (EOG) or solutions such as hydrogen peroxide, peracetic acid or hypochlorous acid. Since the chemical species used in the chemical method are highly toxic, it is necessary to perform a treatment (eg, aeration) to render the chemical species harmless after sterilization, resulting in costs and time.
  • a treatment eg, aeration
  • Patent Document 1 a sterilization method in which a solution containing pernitric acid is applied to an object to be sterilized (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 to 3). Since the bactericidal activity of liquids containing pernitric acid disappears in a short time at room temperature, detoxification treatment after sterilization is unnecessary.
  • sterilization bags Conventionally, medical instruments, etc. are sterilized in a sterilization bag in a container.
  • the sterilization bag is made of non-woven fabric, glassine paper, or the like, and is impermeable not only to bacteria but also to liquid droplets. Therefore, liquid sterilants such as solutions containing pernitric acid have difficulty in sterilizing objects to be sterilized placed in sterilization bags.
  • An object of the present invention is to provide a sterilization method and a sterilization apparatus using pernitric acid that can sterilize even an object to be sterilized placed in a sterilization bag.
  • the sterilization method according to the present invention is a method of applying pernitrate gas to a sterilization target to sterilize the sterilization target.
  • a sterilizer includes a pernitrate gas generator and a sterilizer.
  • the pernitrate gas generator generates pernitrate gas by gasifying a liquid containing pernitrate.
  • the sterilization processing unit sterilizes the object to be sterilized by applying the pernitrate gas to the object to be sterilized.
  • FIG. 1 is a diagram showing a sterilization device that generates pernitrate gas by a nebulizer method as an example of a sterilization device according to an embodiment
  • FIG. It is a graph which shows the result of the 1st sterilization test using a large container. It is a graph which shows the result of the 2nd sterilization test using a large container. It is a table
  • 7 is a table showing bactericidal activity obtained from the survival curve shown in FIG. 6.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of the sixth sterilization test using a pigskin contamination model.
  • FIG. 4 is a diagram showing a pernitrate gas generator that generates pernitrate gas by gas mixture spraying; It is a graph which shows the half-life time of a pernitrate solution.
  • the present invention can take various forms as follows.
  • the sterilization method is a method of applying pernitrate gas to the sterilization target to sterilize the sterilization target.
  • pernitrate gas As described above, in the present specification, reducing the viable cell count (viable cell concentration) is referred to as "sterilization".
  • the pernitrate gas is, for example, vaporized gas generated from peroxynitric acid (PNA, HOONO 2 ) liquid containing pernitrate mist.
  • the liquid containing pernitric acid may be generated by the method disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, for example.
  • a liquid containing pernitric acid is produced by mixing a peroxide (such as hydrogen peroxide) and a nitrite under strongly acidic conditions of pH 2 or less.
  • a method of generating pernitrate mist for example, there is a method of misting a liquid containing pernitrate by ultrasonic atomization.
  • a pernitric acid mist may be generated by misting a liquid containing pernitric acid.
  • a gas containing pernitric acid gas may be generated by bubbling gas (air) into a liquid containing pernitric acid.
  • a liquid containing pernitric acid may be vaporized to be gasified to generate a gas containing pernitric acid gas.
  • mist refers to fine droplets that cannot penetrate gas-permeable materials such as glassine paper used for sterilization bags.
  • gas-permeable materials such as glassine paper used for sterilization bags.
  • gasification refers to making the pernitrate molecules contained in the liquid by mist or the like permeable through the gas-permeable material described above.
  • ultrasonic atomization examples include a nebulizer method, an atomizer method, and a mesh method.
  • a nebulizer technique a second container containing a liquid containing pernitric acid (hereinafter referred to as a pernitrate solution) is placed in a first container containing a liquid such as water.
  • An ultrasonic vibrator provided in the first container vibrates the liquid such as water in the first container, thereby atomizing the pernitrate solution in the second container.
  • the pernitrate solution is atomized by directly vibrating it with an ultrasonic vibrator.
  • the metal mesh is vibrated while the pernitrate solution is supplied to the metal mesh for atomization.
  • FIG. 1 is a diagram showing a sterilization device 1 that generates pernitrate gas by a nebulizer method as an example of a sterilization device according to an embodiment.
  • the sterilizer 1 includes a pernitrate gas generator 10 and a sterilizer 20 .
  • the pernitrate gas generator 10 includes a first container 11, a second container 12, an ultrasonic oscillator 13, and a control device .
  • An ultrasonic transducer 13 is provided at the bottom of the first container 11 .
  • the inside of the first container 11 contains a liquid such as water.
  • a second container 12 is installed inside the first container 11 .
  • the inside of the second container 12 contains a pernitrate solution.
  • a first pipe 15 and a second pipe 16 are connected to the sealed second container 12 .
  • the control device 14 controls the operation of the ultrasonic transducer 13 .
  • the control device 14 includes a processor such as a CPU (Centra Processing Unit) or MPU (Micro Processing Unit), and memories such as ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory).
  • the processor controls the operation of the ultrasonic transducer 13 by executing computer programs stored in the memory.
  • the sterilization processing unit 20 includes a sterilization container 21.
  • the sterilization container 21 is a box-shaped container, but the shape and capacity may be arbitrary.
  • a pipe such as the second pipe 16 may be used as the sterilization container 21 .
  • a sterilization target 22 is accommodated inside the sterilization container 21 .
  • the objects to be sterilized 22 are medical instruments, food containers, and the like.
  • the sterilization target 22 may be accommodated in the sterilization container 21 while being put in the sterilization bag 23 . In the illustrated example, it is assumed that the sterilization target 22 is placed in the sterilization bag 23 .
  • the sterilization bag 23 is made of a gas-permeable material, such as non-woven fabric or glassine paper, which is impervious to bacteria and liquid but permeable to gas.
  • the sterilization container 21 communicates with the second container 12 via the second pipe 16 .
  • An exhaust port 24 is opened in the sterilization container 21 .
  • the compressor 30 sends air into the second container 12 via the first pipe 15 .
  • the means for sending air into the second container 12 is not limited to the compressor 30, and may be a pump, a fan, or the like.
  • the liquid such as water in the first container 11 is vibrated by vibrating the ultrasonic vibrator 13 according to the control command from the control device 14 .
  • the pernitrate solution in the second container 12 is atomized to generate pernitrate mist.
  • Pernitrate mist is fine droplets of pernitrate liquid that evaporate or degas to produce a vaporized gas (ie, pernitrate gas). That is, gas containing pernitrate mist includes pernitrate gas.
  • the gas containing pernitrate mist and pernitrate gas flows through the second pipe 16 together with the gas (for example, air) sent from the compressor 30 and is introduced into the sterilization container 21 .
  • the pernitrate gas introduced into the sterilization container 21 can pass through the sterilization bag 23 and sterilize the sterilization target 22 in the sterilization bag 23 .
  • the gas containing the pernitrate mist and the pernitrate gas introduced into the sterilization container 21 is finally discharged from the exhaust port 24 to the outside.
  • the illustrated sterilization apparatus 1 is configured to send air into the second container 12 by the compressor 30, it may be configured not to send air, that is, without the compressor 30 and the first pipe 15. Further, although the sterilization apparatus 1 of the illustrated example is configured to discharge pernitrate gas from the sterilization container 21 to the outside through the exhaust port 24 , it may be configured to recirculate into the second container 12 .
  • FIG. 1 a sterilization test was conducted using a sterilization apparatus 1 including a pernitrate gas generator 10 using a nebulizer method as shown in FIG.
  • the amount of pernitrate used in the pernitrate gas generator 10 was about 15 mL per minute.
  • the pernitrate mist and pernitrate gas in the sterilization container 21 are recirculated into the second container 12 without being discharged to the outside through the exhaust port 24 .
  • FIG. 2 is a graph showing the results of the first sterilization test using a large container.
  • FIG. 3 is a graph showing the results of a second sterilization test using large containers.
  • a biological indicator (BI) for judging the sterilization effect was accommodated as a sterilization target 22 in the sterilization container 21 having a volume of 90 L.
  • the BI consisted of 10 5 CFU of Geobacillus stearothermophilu carried on a stainless steel disc and placed in a sterilized glassine bag 23 .
  • the molar concentrations of the pernitrate solution put into the second container 12 were 10 mM (FIG. 2) and 600 mM (FIG. 3).
  • the BI was removed from the sterilization container 21 and cultured, and the number of viable bacteria was examined after culturing (CFU assay). Sterilization is considered successful when the number of viable bacteria is below the detection limit.
  • CFU assay CFU assay
  • FIG. 4 is a table showing the results of the third sterilization test using large containers.
  • FIG. 5 is a table showing the results of the fourth sterilization test using large containers.
  • the BI consisted of 10 6 CFU of Geobacillus stearothermophilu carried on a stainless steel disc and placed in a sterilized glassine bag 23 .
  • the molar concentrations of the pernitrate solution put into the second container 12 were 10 mM (FIG. 4) and 600 mM (FIG. 5).
  • the BI was taken out from the sterilization container 21 and cultured to check whether the culture solution became turbid (here, called an on-off test). If even one bacterium remains, the culture solution becomes turbid.
  • the detection limit of the on-off test is lower than that of the CFU assay, and it can be said that sterilization is difficult. Nevertheless, as shown in Figure 4, when the pernitrate solution had a molarity of 10 mM, the BI was sterilized in 10 minutes. As shown in Figure 5, when the pernitrate solution had a molarity of 600 mM, the BI was sterilized in 1 minute.
  • the results of a sterilization test using the sterilization device 1 that generates pernitrate gas by a nebulizer method will be described.
  • the volume of the sterilization container 21 was as large as 90 L, but in the sterilization tests of FIGS. 6 and 7, the volume of the sterilization container 21 was as small as about 0.3 L.
  • the amount of peroxide used in the pernitrate gas generator 10 was about 3 mL per minute.
  • the pernitrate gas in the sterilization container 21 is discharged to the outside through the exhaust port 24 and is not recirculated into the second container 12 .
  • FIG. 6 is a graph showing the results of the fifth sterilization test using small containers.
  • the BI consisted of 10 5 CFU of Geobacillus stearothermophilu carried on a stainless steel disc and placed in a sterilized glassine bag 23 .
  • Four kinds of molar concentrations of 10, 100, 200 and 600 mM of the pernitrate solution to be put in the second container 12 were used.
  • only the sterilization test at 600 mM was performed twice.
  • the survival curve S10 when the molar concentration of the pernitrate solution is 10 mM the survival curve S100 when the molar concentration is 100 mM
  • the survival curve S200 when the molar concentration is 200 mM the survival curves S600a, S600b were obtained for the case of 600 mM.
  • FIG. 7 is a table showing the bactericidal activity obtained from each of the survival curves S10, S100, S200, S600a, and S600b shown in FIG.
  • the pernitrate solution concentration [mM] shown in the table is the molar concentration of the pernitrate solution put in the second container 12 . Since the undiluted pernitrate solution was diluted to lower the molar concentration, the lower the molar concentration, the higher the pH.
  • the D value [s] is the time at which the viable cell count becomes 1/10, calculated from the survival curve. 1/D [1/s] is the reciprocal of the D value and indicates bactericidal activity.
  • the table shows that the bactericidal activity is proportional to the molar concentration of the pernitrate solution, and that the higher the molar concentration of the pernitrate solution, the higher the bactericidal activity.
  • gaseous pernitric acid has a shorter half-life than liquid pernitric acid. Therefore, gaseous pernitric acid has less sterilizing effect than liquid pernitric acid.
  • the pernitrate gas continues to be supplied to the air by evaporation or volatilization of the pernitrate mist. As a result, the sterilization effect of the pernitrate gas can be maintained.
  • the concentration continues to decrease from the time of gasification. It may drop below the concentration.
  • the pernitrate gas when supplying a gas containing pernitrate mist to the object to be sterilized, even if the pernitrate gas, which has a short half-life time, is deactivated, the pernitrate gas will be generated from the pernitrate mist, which has a relatively long half-life time, due to vapor-liquid equilibrium. continue to be supplied. Therefore, near the pernitrate mist, the pernitrate gas is constantly maintained at a near-saturated concentration.
  • the decrease in the concentration of pernitrate gas is suppressed, the sterilization effect of high-concentration pernitrate gas can be maintained for a long period of time, and the sterilization of a large-capacity space such as a cell culture isolator is possible.
  • pernitric acid gas can be expected to have a reliable sterilizing effect because pernitric acid molecules can reach fine structures by diffusion in the gas phase.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of the sixth sterilization test using the pigskin contamination model.
  • 10 6 CFU of spore fluid Bacillus subtilis
  • This model of pigskin contamination was housed in a sterilization container 21 having a volume of about 0.3 L as an object 22 to be sterilized.
  • the surface of the pigskin contamination model was made perpendicular to the direction in which the gas containing the pernitric acid gas and the pernitric mist mist flowed.
  • the molar concentration of the pernitrate solution put into the second container 12 was set to 100 mM.
  • pernitrate gas is effective in disinfecting living bodies.
  • uses such as hand disinfection (eg, hand-washing device applications), wound disinfection (eg, wounds, bedsores, burns, ulcers), and pre-surgical incision disinfection.
  • the 100 mM pernitrate solution is a concentration whose safety has been verified in animal experiments.
  • the method using pernitrate gas as in the present sterilization test is considered to be safer than the method of directly applying the pernitrate solution to the object 22 to be sterilized.
  • pernitrate gas can be expected to have a bactericidal effect for the prevention and treatment of infectious diseases.
  • pernitric acid is chemically synthesized at about pH 0 to produce a 1 M stock solution, which is then diluted 10 times to produce a 100 mM pH 1 pernitrate solution.
  • the controller 14 controls the operation of the ultrasonic transducer 13 to generate ultrasonic waves of kilohertz frequency (eg, 50 kHz). This removes air bubbles contained in the pernitrate solution (that is, degassing).
  • kilohertz frequency eg, 50 kHz
  • controller 14 controls the operation of ultrasonic transducer 13 to generate ultrasonic waves of megahertz frequencies suitable for atomization.
  • Degassing before sterilization facilitates atomization of the pernitrate solution.
  • atomization and air bubble removal may be alternately performed. If the pernitrate solution has a low molarity and is easily atomized, sterilization may be performed by generating ultrasonic waves with megahertz frequencies without performing degassing.
  • the pernitrate solution may be vacuum degassed as a pretreatment for sterilization. Vacuum degassing before sterilization facilitates atomization of the pernitrate solution.
  • Specific spray methods include a one-liquid method, a gas mixture method, and the like.
  • a pernitrate mist is generated by spraying a pernitrate solution, and a pernitrate gas is generated from the pernitrate mist.
  • a pernitrate mist is generated by mixing a pernitrate liquid and air, and a pernitrate gas is generated from the pernitrate mist.
  • FIG. 9 is a diagram showing a pernitrate gas generator 50 that generates pernitrate gas by gas mixture spraying.
  • the pernitrate gas generator 50 includes a first nozzle 51 , a second nozzle 52 , a pump 53 , a container 54 , a compressor 55 and a controller 56 .
  • a pernitrate solution is placed inside the container 54 .
  • the pump 53 sends the pernitrate solution in the container 54 to the first nozzle 51 .
  • the pump 53 may pressurize the pernitrate solution when sending the pernitrate solution to the first nozzle 51 .
  • the first nozzle 51 sprays the pernitrate solution from its tip.
  • the compressor 55 sends air into the second nozzle 52.
  • the means for sending air to the second nozzle 52 is not limited to the compressor 55, and may be a pump or the like.
  • the second nozzle 52 blows out air from its tip. Since the tip of the first nozzle 51 and the tip of the second nozzle 52 are arranged close to each other, the pernitric acid solution emitted from the first nozzle 51 collides with the air emitted from the second nozzle 52, Mist is generated. Vaporized gas (that is, pernitrate gas) is generated by evaporating the pernitrate mist. That is, gas containing pernitrate mist includes pernitrate gas. A gas containing pernitrate mist and pernitrate gas is introduced into the sterilization section 20 (see FIG. 1).
  • the sterilization target 22 housed in the sterilization container 21 may be put in a sterilization bag 23 .
  • the gas blown out from the second nozzle 52 may be heated by a heater or the like.
  • the hot air blown from the second nozzle 52 mixes with the pernitric acid mist sprayed from the first nozzle 51, thereby increasing the temperature of the gas containing the pernitric acid mist.
  • the concentration of the pernitrate gas increases.
  • the effect of accelerating the sterilization rate (that is, the chemical reaction rate) is obtained by raising the temperature. Therefore, it becomes possible to sterilize the object 22 to be sterilized efficiently.
  • the technique of spraying a pernitrate solution is particularly suitable for sterilizing food containers such as PET bottles. By efficiently sterilizing by heating, sterilization in a short time can be expected, and the cost required for sterilization can be reduced.
  • the controller 56 controls the operations of the pump 53 and the compressor 55 so that the pernitric acid solution is sprayed from the first nozzle 51 and the heated air is blown from the second nozzle 52 alternately.
  • the control device 56 first blows out hot air to raise the atmospheric temperature in the sterilization container 21, and then sprays the pernitrate solution to sterilize the object 22 to be sterilized with the pernitrate gas. After that, the control device 56 dries the object 22 to be sterilized and detoxifies the pernitric acid by blowing hot air to create a high-temperature environment.
  • control device 56 may always blow out hot air and spray the pernitrate solution for a short period of time in between.
  • the lifetime of synthesized pernitric acid depends on temperature, and when the temperature is high, the decomposition rate of pernitric acid increases, and it changes to nitric acid in a short time (that is, it is deactivated). Therefore, when hot air is passed through the second nozzle 52, as shown in FIG. It is preferable to prevent the temperature rise of the pernitrate solution passing through. In addition, when normal temperature or low temperature air is passed through the second nozzle 52, the first nozzle 51 and the second nozzle 52 may be held integrally.
  • the gas generated by the pernitrate gas generators 10 and 50 includes pernitrate gas, pernitrate mist, and the like. Further, when nitrous acid and peroxide (for example, hydrogen peroxide) are mixed to generate a pernitrate solution, the gas generated by the pernitrate gas generators 10 and 50 includes hydrogen peroxide and nitrite. , and extra chemicals such as nitrates. Even if the gases generated by the pernitrate gas generators 10 and 50 contain these extra chemical substances, the sterilization effect of the pernitrate gas does not change, but the surface of the sterilization object 22 after sterilization is salted. There is a problem that it precipitates white as. In that case, a washing process or the like is required after sterilization.
  • a separation device may be provided.
  • the separation device remove components other than the pernitrate gas from the gas generated by the pernitrate gas generators 10 and 50 .
  • the separation device is composed of a non-woven fabric filter that absorbs mist.
  • the separation device may be a cyclone that centrifuges mist and gas.
  • the sterilization bag 23 may be doubled and sterilized.
  • the non-woven fabric, glassine paper, or the like that constitutes the sterilization bag 23 does not allow passage of liquid, but allows passage of only gas. Therefore, by doubling the sterilization bag 23, even if salt precipitates in the outer sterilization bag 23, only the pernitrate gas penetrates into the inside of the sterilization bag 23, so that the inside is not contaminated with the salt.
  • mist and gas can be separated very close to the object 22 to be sterilized, the pernitrate gas concentration can be maintained at a high level.
  • the salt deposited on the surface of the sterilization bag 23 can be removed by washing with water after sterilization.
  • the outer sterilization bag 23 can be removed after sterilization, and washing with water is unnecessary. Even if the outer sterilization bag 23 is removed, the inner sterilization bag 23 maintains the sterilization of the object 22 to be sterilized.
  • the pernitrate solution may be desalted using an ion exchange resin or the like.
  • an ion exchange resin or the like By using the desalted pernitrate solution, a pernitrate mist containing no salt components can be produced.
  • acid for example, nitric acid
  • the obtained pernitrate mist is also mixed with acid, and the acid may adhere to the surface of the object 22 to be sterilized.
  • a pernitrate solution may be synthesized using an acid that is difficult to volatilize.
  • a less volatile acid is an acid with a low vapor pressure, such as sulfuric acid.
  • the vapor pressure of sulfuric acid (0.0067 Pa at 25 degrees) is lower than that of nitric acid (6.4 kPa at 20 degrees).
  • sulfuric acid By adding sulfuric acid in the process of synthesizing the pernitrate solution to adjust the pH, there is a possibility that the acid as an impurity is less likely to scatter during gasification.
  • acids that are difficult to volatilize include phosphoric acid (4 Pa at 20 degrees) and periodic acid (does not volatilize because it is solid).
  • nitrous acid gas generated from an acidified sodium nitrite solution may be used, or nitrous acid gas stored in a cylinder may be used.
  • nitrous acid gas and hydrogen peroxide gas may be mixed to generate pernitrate gas.
  • FIG. 10 is a graph showing the half life time of the pernitrate solution. As shown in the graph, the lower the temperature of the pernitrate solution (or the ambient temperature), the longer the half-life time of the pernitrate solution. For example, when the pernitrate solution has a pH of 2.9, the pernitrate solution has a half-life of 132 minutes at a temperature of 2°C, a half-life of 26 minutes at 10°C, and a half-life of 7.0 at 20°C. The half-life time at 8 minutes, 30 degrees is 2 minutes, and the half-life time at 40 degrees is 0.6 minutes. Thus, the half-life time of the pernitrate solution is temperature dependent.
  • the half life time of pernitrate gas is 97 seconds. Also, under the conditions of 1 atmospheric pressure and 24.85 degrees (298K), the half life time is 12 seconds.
  • Richard A. Graham, Arthur M. Winer, and James N. Pitts Jr. The Journal of Chemical Physics “Pressure and temperature dependence of the unimolecular decomposition of HO 2 NO 2 ” (US), 1978, Vol. 68, p. 4505
  • pernitrate mist and pernitrate gas decompose faster at higher temperatures and change to nitric acid in a short period of time (that is, deactivated). Therefore, pernitric acid adhering to the surface of the object 22 to be sterilized is deactivated simply by storing the object 22 to be sterilized at room temperature without performing detoxification treatment after sterilization.
  • the pernitrate gas since the pernitrate gas has a shorter half-life time than the pernitrate mist, there is little need to perform a detoxification treatment after sterilization using only the pernitrate gas.
  • the sterilization device 1 may have a structure that keeps the temperature of the pernitrate solution low.
  • a heat exchanger is added to the second container 12, and the pernitrate liquid in the second container 12 is cooled by circulating a cooling liquid from the outside through the heat exchanger.
  • an external tank with a heat exchanger is connected to the second container 12, and the pernitrate solution is circulated between the second container 12 and the external tank for cooling.
  • the structure for keeping the temperature of the pernitrate solution low may be a structure other than the above example.
  • liquid pernitric acid has a longer half-life time than gaseous pernitric acid. Therefore, by transporting and supplying the gas containing pernitrate mist to the sterilization target 22, the decrease in the concentration of the pernitrate gas is suppressed, and a wide range of sterilization effects due to the high-concentration pernitrate gas compared to supplying only the pernitrate gas. can be expected. Therefore, it can be applied to sterilization of large spaces such as operating rooms, food manufacturing factories, and plant factories. Also, fumigant is sometimes used to sterilize seeds and crops, but it is possible that pernitrate gas or pernitrate mist could be used instead of fumigant.
  • the pKa of nitric acid is about -1.4, and the pKa of pernitric acid is about 5.85.
  • a pH higher than pKa it is generally difficult to vaporize due to its high abundance as an ionic form. That is, by setting the pH of the pernitrate solution to 5.85 or less, it is possible to preferentially evaporate the pernitric acid and obtain high sterilizing power, while making it difficult to evaporate the nitric acid. Therefore, it is preferable to set the pH of the pernitrate solution used for generating the pernitrate gas to ⁇ 1.4 or more and 5.85 or less.
  • pernitric acid (HOONO 2 ) synthesized by a chemical reaction contains protons (H + ), superoxide anion radicals (O 2 ⁇ ⁇ ), and nitrogen dioxide (NO 2. ), etc., and these are considered to be diffused in the solution.
  • superoxide anion radicals react with protons in solution to generate hydroperoxy radicals (HOO.) as shown in formula (1).
  • the hydroperoxy radical represented by the above formula (1) has an extremely short life, but has a stronger bactericidal power than the superoxide anion radical.
  • Formula (1) is an equilibrium reaction, and is in an equilibrium relationship that depends on the pH of the solution. Therefore, when the concentration of protons is high, the concentration of hydroperoxy radicals is high. That is, the dissociation constant (acid dissociation constant) pKa representing the equilibrium constant of this equilibrium reaction formula is 4.8.
  • the lower the pH of the pernitrate solution the higher the bactericidal power, but even if the pH is lowered to about 3 or less, the bactericidal effect does not change much. Also, if the pH is 0.5 or less, metal corrosion may become a problem. Therefore, it is practical to set the pH of the pernitrate solution used for generating the pernitrate gas to about 2 to 5.85.
  • the bactericidal effect of pernitric acid sharply increases under acidic conditions (pH 4.8 or lower). Therefore, it is expected that the sterilization effect is enhanced by positively supplying the acid gas to the object 22 to be sterilized.
  • it is applied to the sterilization target 22 by gasifying a volatile acidic substance to generate an acidic gas, and supplying the acid gas and the gas containing the pernitrate mist and the pernitrate gas into the sterilization container 21.
  • the acid gas may be supplied into the second container 12 or the second pipe 16 before the sterilization container 21 .
  • Volatile acidic substances include nitric acid, hydrochloric acid, carbon dioxide, hydrofluoric acid, and chloric acid.
  • the sterilization container 21 may be a container without the exhaust port 24 .
  • the inside of the sterilization container 21 is evacuated (evacuated) by a vacuum pump to lower the internal pressure, and the inside of the sterilization container 21 is brought into a negative pressure state lower than the external pressure (atmospheric pressure).
  • the inside of the sterilization container 21 may be evacuated by a vacuum pump not only before sterilization but also during the period when the pernitrate gas is applied to the object 22 to be sterilized (that is, during sterilization).
  • the sterilization container 21 is easily filled with the pernitrate gas generated by the pernitrate gas generators 10 and 50, and the object 22 to be sterilized is sterilized to every corner. Further, when the object 22 to be sterilized is placed in the sterilization bag 23, the sterilization bag 23 is easily filled with the pernitrate gas, and the object 22 to be sterilized is sterilized to every corner. Further, by vacuuming, it is possible to increase the capacity of the sterilization container 21 and increase the size of the sterilization target 22 . Furthermore, by repeating vacuuming during sterilization, sterilization can be performed more thoroughly. In addition, by exposing the pernitrate solution to vacuum, it is expected that only pernitrate gas is efficiently generated without generating impurities including salt.
  • the pernitrate gas generators 10 and 50 and the sterilization unit 20 are configured separately, but they may be configured integrally.
  • the pernitrate gas generator 10 is installed on the lower side of the sterilization container 21, and the sterilization target 22 is installed on the upper side.
  • the sterilization target 22 and the pernitrate solution may be placed in the sterilization container 21, and the inside of the sterilization container 21 may be placed in a negative pressure state to facilitate the vaporization of the pernitrate solution, thereby generating the pernitrate gas.
  • the sterilization container 21 may be repeatedly evacuated during sterilization, in which case it is expected that only pernitrate gas will be efficiently generated without generating impurities including salts. be.
  • the pernitrate gas may be generated by bubbling the pernitrate liquid contained in the sterilization container 21 .
  • the pernitrate gas generators 10 and 50 and the sterilizer 20 are connected by the second pipe 16 or the like, but they do not have to be connected.
  • the pernitrate gas generated by the pernitrate gas generators 10 and 50 is adsorbed on porous substances such as silica gel and activated carbon.
  • the porous material is placed in the sterilization container 21 of the sterilization processing section 20, and the pernitrate gas is released from the porous material.
  • efficient sterilization can be achieved by allowing the pernitrate gas to be adsorbed on the porous material at low temperatures where the half-life time is extended, and releasing the pernitrate gas in a short period of time at high temperatures.
  • the sterilization processing section 20 may include moving means for moving the sterilization target 22, such as a belt conveyor. Efficient sterilization can be performed by moving the space in which the pernitrate gas is floating while the temperature of the object 22 to be sterilized is raised. For example, a heating zone and a sterilization zone are continuously arranged on the movement passage of the moving means, the temperature of the sterilization target 22 is raised in the heating zone, and the pernitrate gas is applied to the sterilization target 22 in the subsequent sterilization zone. Apply.
  • the surface temperature of the sterilization target 22 may be increased. For example, by continuously irradiating the object 22 to be sterilized with infrared light from an infrared lamp, the surface temperature of the object 22 to be sterilized rises. An increase in surface temperature has the effect of accelerating the sterilization rate (ie, chemical reaction rate). Therefore, it becomes possible to sterilize the object 22 to be sterilized efficiently.
  • the sterilization rate ie, chemical reaction rate
  • the surface of the object 22 to be sterilized may be acidified to improve sterilization power.
  • the sterilization container 21 is filled with carbon dioxide to acidify the surface of the object 22 to be sterilized.
  • the carbon dioxide concentration of the air sent to the second container 12 in the pernitrate gas generator 10 may be increased.
  • the concentration of carbon dioxide in the air sent to the second nozzle 52 in the pernitrate gas generator 50 may be increased.
  • the applicable range of sterilization is greatly expanded compared to the pernitrate solution as it is.
  • a sterilization object 22 placed in a liquid-impermeable sterilization bag 23 can be sterilized.
  • precision instruments such as endoscopes that cannot be sterilized by an autoclave, heat-sensitive plastic products, and living organisms.
  • the object 22 to be sterilized does not get wet and there is little residue, it is possible to easily sterilize food containers and the like.
  • a pernitrate mist that generates pernitrate gas By using a pernitrate mist that generates pernitrate gas, it is possible to reduce the cost of the chemicals used compared to using a pernitrate solution. For example, when sterilizing a 100 L container with only a pernitrate solution, 100 L of chemical solution is required. In addition, when the pernitrate solution is directly sprayed in the form of a shower on the sterilization target placed inside the 100 L container, it is assumed that almost no pernitrate gas is generated, so in order to completely wet the sterilization target A chemical solution amount (for example, several liters) is required.
  • the present invention can be applied to sterilization of medical instruments, cell culture isolators, living bodies, food containers, etc., and has industrial applicability.
  • Sterilizer 10 50 Pernitrate gas generator 11 First container 12 Second container 13 Ultrasonic transducers 14, 56 Control device 15 First pipe 16 Second pipe 20 Sterilization unit 21 Sterilization container 22 Sterilization object 23 Sterilization bag 24 exhaust port 30, 55 compressor 51 first nozzle 52 second nozzle 53 pump 54 container

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Abstract

殺菌装置（１）は、過硝酸ガス生成部（１０）と、殺菌処理部（２０）とを備える。過硝酸ガス生成部（１０）は、過硝酸を含む液体をガス化した過硝酸ガスを生成する。その際に、例えば、過硝酸ガス生成部（１０）は、過硝酸を含む液体を超音波霧化して過硝酸ミストを生成し、過硝酸ミストから過硝酸ガスを生じさせる。殺菌処理部（２０）は、過硝酸ガスを殺菌対象（２２）に適用して殺菌対象（２２）を殺菌する。

Description

殺菌方法及び殺菌装置
　本発明は、殺菌方法及び殺菌装置に関する。
　医療用器具、生体、食品用容器及び食品等の滅菌、消毒又は殺菌等、殺菌技術は、近代生活を支える基盤技術の一つである。従来、細菌及びウイルス等を消毒、殺菌又は滅菌する手法は、熱又は圧力等を用いる物理的手法と薬剤を用いる化学的手法との２種類に大別できる。なお、本明細書においては、生菌数（生菌濃度）を低下させることを「殺菌」という。
　物理的手法の一例として、例えば、加圧蒸気を用いたオートクレーブによる殺菌がある。物理的手法では、殺菌対象が極端な物理条件下に曝されるため、対象物が限定される。
　化学的手法は、例えば、内視鏡等の精密機械及び熱に弱いプラスチック製品等に対して用いられる。化学的手法の一例として、エチレンオキサイドガス（ＥＯＧ）などのガス、又は、過酸化水素、過酢酸若しくは次亜塩素酸などの溶液を用いた低温殺菌がある。化学的手法で用いられる化学種は毒性が高いため、殺菌後に化学種を無害化する処理（例えば、エアレーション）を行う必要があり、結果としてコストと時間がかかる。
　このように、物理的手法及び化学的手法のどちらの手法においても一長一短があった。
　他方、発明者らは、過硝酸を含む溶液を殺菌対象に塗布等する殺菌手法を開発した（例えば、特許文献１及び非特許文献１～３参照）。過硝酸を含む液体の殺菌活性は室温にて短時間で消滅するため、殺菌後の無害化処理が不要である。
特許第６０８７０２９号
Tatsuya Iwaki, Tomoko Ohshima, Tatsuya Tasaki, Yasuko Momoi, Satoshi Ikawa, Katsuhisa Kitano, Takatsugu Yamamoto, Journal of Oral Biosciences "High Microbicidal Effect of Peroxynitric Acid on Biofilm-Infected Dentin in a Root Carious Tooth Model and Verification of Tissue Safety" 2020, Vol. 62, p.189-194 Takashi Yokoyama, Shinya Miyazaki, Satoshi Ikawa, Yoichi Nakashima, Katsuhisa Kitano, Chemical Research in Toxicology "Kinetics Analysis of the Reactions between Peroxynitric Acid and Amino Acids"（米）, 2020, Vol. 33, p.1633-1643 Takashi Yokoyama, Shinya Miyazaki, Hiroko Akagi, Satoshi Ikawa, Katsuhisa Kitano, Applied and Environmental Microbiology "Kinetics of Bacterial Inactivation by Peroxynitric Acid in the Presence of Organic Contaminants"（米）, 2021, Vol. 87, e01860-20
　従来、医療用器具等は、滅菌バッグに入れられた状態で容器に収容され殺菌される。また、殺菌後の殺菌対象は、使用直前まで滅菌バッグに入れられた状態で保管されるため、殺菌状態を維持することが出来る。滅菌バッグは不織布又はグラシン紙等で構成されており、細菌を通過させないだけでなく、液滴状の物質も通過させない。そのため、過硝酸を含む溶液などの液体殺菌剤は、滅菌バッグに入れられた殺菌対象を殺菌することが難しかった。
　本発明は、滅菌バッグに入れられた殺菌対象であっても殺菌可能な、過硝酸を用いる殺菌方法及び殺菌装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る殺菌方法は、過硝酸ガスを殺菌対象に適用して前記殺菌対象を殺菌する方法である。
　本発明に係る殺菌装置は、過硝酸ガス生成部と、殺菌処理部とを備える。前記過硝酸ガス生成部は、過硝酸を含む液体をガス化した過硝酸ガスを生成する。前記殺菌処理部は、前記過硝酸ガスを殺菌対象に適用して前記殺菌対象を殺菌する。
　本発明によれば、滅菌バッグに入れられた殺菌対象であっても殺菌可能な、過硝酸を用いる殺菌方法及び殺菌装置を提供することができる。
実施形態に係る殺菌装置の一例として、ネブライザ手法により過硝酸ガスを生成する殺菌装置を示す図である。 大型容器を用いた第１殺菌試験の結果を示すグラフである。 大型容器を用いた第２殺菌試験の結果を示すグラフである。 大型容器を用いた第３殺菌試験の結果を示す表である。 大型容器を用いた第４殺菌試験の結果を示す表である。 小型容器を用いた第５殺菌試験の結果を示すグラフである。 図６に示される生存曲線から求めた殺菌力を示す表である。 ブタ皮汚染モデルを用いた第６殺菌試験の結果を示すグラフである。 気体混合式噴霧により過硝酸ガスを生成する過硝酸ガス生成部を示す図である。 過硝酸液の半減時間を示すグラフである。
＜実施形態の概略の説明＞
　本発明は、次のような種々の形態をとることができる。
　即ち、一形態に係る殺菌方法は、過硝酸ガスを殺菌対象に適用して殺菌対象を殺菌する方法である。上述のように、本明細書においては、生菌数（生菌濃度）を低下させることを「殺菌」という。
　過硝酸ガスは、例えば、過硝酸（Ｐｅｒｏｘｙｎｉｔｒｉｃ　ａｃｉｄ（ＰＮＡ）、ＨＯＯＮＯ２）を含む液体をミスト化した過硝酸ミストから生じる気化ガスである。なお、過硝酸を含む液体は、例えば、上述した特許文献１に開示されている方法により生成すればよい。例えばｐＨ２以下の強酸性条件で過酸化物（過酸化水素等）と亜硝酸塩とを混合して過硝酸を含む液体を生成する。
　過硝酸ミストを生成する方法としては、例えば、過硝酸を含む液体を超音波霧化によりミスト化する方法がある。また、例えば、過硝酸を含む液体を噴霧によりミスト化して、過硝酸ミストを生成してもよい。また、例えば、過硝酸を含む液体に気体（空気）をバブリングすることで、過硝酸ガスを含む気体を生成してもよい。また、例えば、過硝酸を含む液体を蒸発させることでガス化させ、過硝酸ガスを含む気体を生成してもよい。
　本明細書において、ミストとは微細な液滴であり、滅菌バッグに使われるグラシン紙のようなガス透過性素材を透過できないものを指す。ミストの状態ではガス透過性素材を透過することは出来ないが、体積に比べて表面積が相対的に大きくなる微小なサイズのミストにすることにより、ミストを含む気体中に過硝酸ガスを効率良く生成することが可能になり、このガス透過性素材を通過することが可能となる。つまり、滅菌バッグの周囲に存在するミストを含む気体から、過硝酸ガスが滅菌バッグ内部に透過することになる。このように、ガス化とは、ミストなどにより液体中に含まれる過硝酸分子を、前述したガス透過性素材を透過可能な状態にすることを指す。
　以下に、過硝酸ガスの生成方法例の詳細を説明する。
＜超音波霧化＞
　超音波霧化の具体的手法としては、ネブライザ手法、アトマイザ手法、及びメッシュ手法等がある。ネブライザ手法では、水等の液体が入った第１容器内に、過硝酸を含む液体（以下、過硝酸液と称する）が入った第２容器が設置される。第１容器に設けられた超音波振動子が第１容器内の水等の液体を振動させることによって、第２容器内の過硝酸液が霧化する。アトマイザ手法では、超音波振動子により過硝酸液を直接的に振動させることによって霧化させる。メッシュ手法では、金属メッシュを振動させつつ、過硝酸液を金属メッシュに供給することによって霧化させる。
　図１は、実施形態に係る殺菌装置の一例として、ネブライザ手法により過硝酸ガスを生成する殺菌装置１を示す図である。殺菌装置１は、過硝酸ガス生成部１０と、殺菌処理部２０とを含む。
　過硝酸ガス生成部１０は、第１容器１１と、第２容器１２と、超音波振動子１３と、制御装置１４とを含む。第１容器１１の底部には、超音波振動子１３が設けられている。第１容器１１の内部には、水等の液体が入れられている。また、第１容器１１の内部には、第２容器１２が設置されている。第２容器１２の内部には、過硝酸液が入れられている。密閉状態の第２容器１２に対して、第１配管１５と、第２配管１６とが接続されている。
　制御装置１４は、超音波振動子１３の動作を制御する。制御装置１４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）又はＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）のようなメモリとを含む。プロセッサは、メモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、超音波振動子１３の動作を制御する。
　殺菌処理部２０は、殺菌容器２１を含む。図示例において、殺菌容器２１は、箱状の容器であるが、形状及び容量等は任意でよい。また、第２配管１６のような配管等を殺菌容器２１として用いてもよい。殺菌容器２１の内部には、殺菌対象２２が収容される。殺菌対象２２は、医療用器具及び食品用容器等である。なお、殺菌対象２２は、滅菌バッグ２３に入れられた状態で殺菌容器２１に収容されてもよい。図示例では、殺菌対象２２が滅菌バッグ２３に入れられているものとする。滅菌バッグ２３は、不織布又はグラシン紙等の、細菌及び液体を通過させず、気体を通過させるガス透過性素材で構成されている。殺菌容器２１は、第２配管１６を介して第２容器１２と連通している。また、殺菌容器２１には排気口２４が開口している。
　コンプレッサ３０は、第１配管１５を介して第２容器１２へ空気を送り込む。なお、第２容器１２へ空気を送り込む手段は、コンプレッサ３０に限定されず、ポンプ又はファン等であってもよい。
　次に、殺菌装置１の動作を説明する。制御装置１４の制御指令に従い、超音波振動子１３が振動することで、第１容器１１内の水等の液体が振動する。これにより、第２容器１２内の過硝酸液が霧化し、過硝酸ミストが生成される。過硝酸ミストは、過硝酸液の細かい液滴であり、蒸発又は脱気することにより、気化ガス（即ち過硝酸ガス）が生じる。つまり、過硝酸ミストを含有する気体には、過硝酸ガスが含まれる。過硝酸ミストと過硝酸ガスとを含む気体は、コンプレッサ３０から送り込まれた気体（例えば、空気）と共に第２配管１６を流れ、殺菌容器２１へ導入される。殺菌容器２１に導入された過硝酸ガスは、滅菌バッグ２３を通り抜け可能であり、滅菌バッグ２３内の殺菌対象２２を殺菌する。殺菌容器２１に導入された過硝酸ミストと過硝酸ガスとを含む気体は、最終的に、排気口２４から外部へ排出される。
　なお、図示例の殺菌装置１は、コンプレッサ３０により第２容器１２へ空気を送り込む構成であったが、空気を送り込まない構成、即ちコンプレッサ３０及び第１配管１５がない構成であってもよい。また、図示例の殺菌装置１は、殺菌容器２１内の過硝酸ガスを排気口２４から外部へ排出する構成であったが、第２容器１２内へ再循環させる構成であってもよい。
　ここで、図２～図５を参照して、ネブライザ手法により過硝酸ガスを生成する殺菌装置１を用いた殺菌試験の結果を説明する。ここでは、図１に示されるようなネブライザ手法の過硝酸ガス生成部１０と、容積９０Ｌの殺菌容器２１を用いた殺菌処理部２０とを含む殺菌装置１を用いて、殺菌試験を行った。過硝酸ガス生成部１０における過硝酸液の使用量は、１分当たり１５ｍＬ程度とした。殺菌容器２１内の過硝酸ミストと過硝酸ガスは、排気口２４から外部へ排出せず、第２容器１２内へ再循環させる構成とした。
　図２は、大型容器を用いた第１殺菌試験の結果を示すグラフである。図３は、大型容器を用いた第２殺菌試験の結果を示すグラフである。容積９０Ｌの殺菌容器２１内には、殺菌対象２２として、殺菌効果判定用のバイオロジカルインジケータ（ＢＩ）を収容した。ＢＩは、１０５ＣＦＵの細菌芽胞（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕ）がステンレス鋼製のディスクに担持され、グラシン紙製の滅菌バッグ２３に入れられたものである。第２容器１２に入れる過硝酸液のモル濃度は、１０ｍＭ（図２）、６００ｍＭ（図３）とした。殺菌試験後、ＢＩを殺菌容器２１から取り出して培養し、培養後に生菌数を検査した（ＣＦＵアッセイ）。生菌数が検出限界以下である場合に無菌化できたとみなす。図２に示されるように、過硝酸液のモル濃度が１０ｍＭである場合、ＢＩは３分で無菌化された。図３に示されるように、過硝酸液のモル濃度が６００ｍＭである場合、ＢＩは１分で無菌化された。
　図４は、大型容器を用いた第３殺菌試験の結果を示す表である。図５は、大型容器を用いた第４殺菌試験の結果を示す表である。ＢＩは、１０６ＣＦＵの細菌芽胞（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕ）がステンレス鋼製のディスクに担持され、グラシン紙製の滅菌バッグ２３に入れられたものである。第２容器１２に入れる過硝酸液のモル濃度は、１０ｍＭ（図４）、６００ｍＭ（図５）とした。殺菌後、ＢＩを殺菌容器２１から取り出して培養し、培養液が濁るか否かを検査した（ここでは、オンオフ試験と呼ぶ）。１つでも菌が残っていると培養液が濁るため、オンオフ試験はＣＦＵアッセイに比べて検出限界が低く、無菌化が困難であるといえる。それにもかかわらず、図４に示されるように、過硝酸液のモル濃度が１０ｍＭである場合、ＢＩは１０分で無菌化された。図５に示されるように、過硝酸液のモル濃度が６００ｍＭである場合、ＢＩは１分で無菌化された。
　続いて、図６及び図７を参照して、ネブライザ手法により過硝酸ガスを生成する殺菌装置１を用いた殺菌試験の結果を説明する。図２～図５の殺菌試験では、殺菌容器２１の容積が９０Ｌと大きかったが、図６及び図７の殺菌試験では、殺菌容器２１の容積が約０．３Ｌと小さい。過硝酸ガス生成部１０における過酸化液の使用量は、１分当たり３ｍＬ程度とした。また、殺菌容器２１内の過硝酸ガスは、排気口２４から外部へ排出させ、第２容器１２内へ再循環させない。
　図６は、小型容器を用いた第５殺菌試験の結果を示すグラフである。ＢＩは、１０５ＣＦＵの細菌芽胞（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕ）がステンレス鋼製のディスクに担持され、グラシン紙製の滅菌バッグ２３に入れられたものである。第２容器１２に入れる過硝酸液のモル濃度は、１０、１００、２００、６００ｍＭの４種類とした。なお、６００ｍＭでの殺菌試験のみ２回行った。ＣＦＵアッセイの結果、過硝酸液のモル濃度が１０ｍＭである場合の生存曲線Ｓ１０と、モル濃度が１００ｍＭである場合の生存曲線Ｓ１００と、モル濃度が２００ｍＭである場合の生存曲線Ｓ２００と、モル濃度が６００ｍＭである場合の生存曲線Ｓ６００ａ、Ｓ６００ｂとが得られた。これらの生存曲線から、過硝酸液のモル濃度が高いと殺菌力が高いことが示された。
　図７は、図６に示される生存曲線Ｓ１０、Ｓ１００、Ｓ２００、Ｓ６００ａ、Ｓ６００ｂのそれぞれから求めた殺菌力を示す表である。表に示される過硝酸液濃度［ｍＭ］は、第２容器１２に入れた過硝酸液のモル濃度である。なお、過硝酸液の原液を希釈してモル濃度を低くしたため、モル濃度が低くなるとｐＨが高くなる。Ｄ値［ｓ］は、生存曲線から計算した、生菌数が１／１０になる時間である。１／Ｄ［１／ｓ］は、Ｄ値の逆数であり、殺菌力を示す。表より、殺菌力は過硝酸液のモル濃度に比例し、過硝酸液のモル濃度が高いと殺菌力が高いことが示された。
　図２～図７に示される殺菌試験結果より、滅菌バッグ２３に入れられたＢＩが数秒から数分オーダーで無菌化されたことが示された。滅菌バッグ２３は、過硝酸ミストを通過させず、過硝酸ガスを通過させるため、ＢＩの無菌化は過硝酸ガスによるものであると結論付けられる。即ち、過硝酸ガスは殺菌因子である。
　後述するように、液体状態の過硝酸に比べて、気体状態の過硝酸は半減時間が短い。そのため、液体状態の過硝酸に比べて、気体状態の過硝酸は殺菌効果が持続しにくい。しかしながら、空気と過硝酸ミストが混合した状態において、過硝酸ミストが蒸発又は揮発することにより過硝酸ガスが空気に供給され続ける。これにより、過硝酸ガスによる殺菌効果を維持することができる。つまり、過硝酸ガスのみを供給する系に比べて、過硝酸ミストごと過硝酸ガスを供給する系にすることで、過硝酸ガスによる高い殺菌効果が長時間維持され、より大きな空間における殺菌が可能となる。実際に、図２～図５に示される殺菌試験結果より、殺菌容器２１として大型容器を用いた場合であっても数分オーダーでＢＩの無菌化ができており、十分な殺菌力があることが示された。
　ここで、過硝酸ガスと過硝酸ミストそれぞれの特徴について詳述する。
　過硝酸をガス化させた状態で殺菌対象に供給する場合、ガス化時点から濃度が低下し続けるため、殺菌対象に適用されるまでの時間が長くなると、過硝酸ガスの濃度が殺菌に有効な濃度以下にまで低下する可能性がある。一方、過硝酸ミストを含有する気体を殺菌対象に供給する場合、半減時間の短い過硝酸ガスが失活しても、相対的に半減時間の長い過硝酸ミストから気液平衡により過硝酸ガスが供給され続ける。そのため、過硝酸ミスト付近では絶えず飽和濃度に近い過硝酸ガスが維持される。これにより、過硝酸ガスの濃度低下が抑制され、高濃度の過硝酸ガスによる長時間の殺菌作用を維持可能となり、細胞培養アイソレータ等、大容量の空間に対する殺菌が可能となる。
　過硝酸ミストを含む気体を殺菌対象に適用する場合と過硝酸液をそのまま殺菌対象に噴霧（スプレー）する場合とを比較すると、過硝酸ミストを含む気体を殺菌対象に適用する場合には、過硝酸ミストが殺菌対象に接触しなくても、その周囲に発生する過硝酸ガスにより殺菌が可能となるというメリットがある。つまり、殺菌対象となる面を全て過硝酸液で完全に被覆させる事が不要となるため、相対的に少ない過硝酸液で殺菌が可能となり、薬液使用量の大幅な低減が可能となる。
　殺菌対象が微細な構造を有している場合、過硝酸液を液滴として塗布することは困難である。一方、過硝酸ガスは、気相中での拡散によって、過硝酸の分子が微細な構造に到達することが可能になるため、確実な殺菌効果が期待できる。
　続いて、図８を参照して、ネブライザ手法により過硝酸ガスを生成する殺菌装置１を用いた殺菌試験の結果を説明する。図８の殺菌試験では、生体消毒への適用を目指して、ブタ皮汚染モデルのネブライザ手法による殺菌を行った。
　図８は、ブタ皮汚染モデルを用いた第６殺菌試験の結果を示すグラフである。事前に毛剃り、洗浄及び無菌化処理を行ったブタ皮に対して、１０６ＣＦＵの芽胞液（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｕｂｔｉｌｉｓ）を塗布し、乾燥させて汚染モデルとした。このブタ皮汚染モデルを、殺菌対象２２として、容積約０．３Ｌの殺菌容器２１に収容した。その際、過硝酸ガスと過硝酸ミストとを含む気体が流れる方向に対して、ブタ皮汚染モデルの表面が垂直になるようにした。第２容器１２に入れる過硝酸液のモル濃度は、１００ｍＭとした。殺菌試験後、ストマッカを用いてブタ皮汚染モデルの表面だけでなく裏面まで含めて菌を回収し、ＣＦＵアッセイを行った。図８に示されるように、曝露時間が長くなるほど生菌数が減少し、３分で無菌化された。
　図８に示される殺菌試験結果より、過硝酸ガスは、生体の消毒に有効であることが示された。手指の消毒（例えば、手洗い装置への応用）、創傷（例えば、外傷、褥瘡、熱傷、潰瘍）の消毒、及び外科手術前に切開する部分の消毒など、様々な用途がある。ちなみに、１００ｍＭの過硝酸液は、動物実験で安全性が検証されている濃度である。今回の殺菌試験のように過硝酸ガスを用いる方法は、過硝酸液を直接殺菌対象２２に塗布する方法に比べて、より安全性が高いと考えられる。このように、過硝酸ガスは、感染症の予防及び治療を目的とした殺菌効果が期待出来る。
　上記の第１～第６殺菌試験においては、希釈した過硝酸液を用いた。例えば、過硝酸の化学合成をｐＨ０程度で行い１Ｍの原液を生成し、１０倍希釈して１００ｍＭかつｐＨ１の過硝酸液を生成する。あるいは、１００倍希釈して１０ｍＭかつｐＨ２の過硝酸液を生成する。
　過硝酸液は、モル濃度が原液のモル濃度１Ｍに近いほど、ｐＨが低い事もあり、霧化しにくい。さらに高濃度の過硝酸液からは、過硝酸の分解により生成された酸素ガスによる気泡が容器表面に生成され、超音波霧化を妨害する。そこで、殺菌の前処理として、制御装置１４が超音波振動子１３の動作を制御することにより、キロヘルツの周波数の超音波（例えば、５０ｋＨｚ）を発生させる。これにより、過硝酸液に含まれる気泡が除去される（即ち脱気）。殺菌中、制御装置１４は、超音波振動子１３の動作を制御することにより、霧化に適したメガヘルツの周波数の超音波を発生させる。殺菌前に脱気したことで過硝酸液が霧化しやすくなる。霧化を行っている途中で生じる気泡を除去するために、霧化と気泡の除去を交互に行ってもよい。なお、過硝酸液のモル濃度が低く、霧化しやすい場合には、脱気を行わずに、メガヘルツの周波数の超音波を発生させて殺菌を行ってもよい。
　過硝酸液が霧化しにくい場合、殺菌の前処理として、過硝酸液を真空脱気してもよい。殺菌前に真空脱気することで、過硝酸液が霧化しやすくなる。
＜噴霧＞
　噴霧（スプレー）の具体的手法としては、一液式、及び気体混合式等がある。一液式では、過硝酸液を噴霧することによって過硝酸ミストを生成し、過硝酸ミストから過硝酸ガスを生成する。気体混合式では、過硝酸液と空気とを混合させることによって過硝酸ミストを生成し、過硝酸ミストから過硝酸ガスを生成する。
　図９は、気体混合式噴霧により過硝酸ガスを生成する過硝酸ガス生成部５０を示す図である。過硝酸ガス生成部５０は、第１ノズル５１と、第２ノズル５２と、ポンプ５３と、容器５４と、コンプレッサ５５と、制御装置５６とを含む。
　容器５４の内部には、過硝酸液が入れられている。ポンプ５３は、容器５４内の過硝酸液を第１ノズル５１へ送り出す。ポンプ５３は、過硝酸液を第１ノズル５１へ送り出す際に、過硝酸液を加圧してもよい。第１ノズル５１は、先端から過硝酸液を噴霧する。
　コンプレッサ５５は、第２ノズル５２へ空気を送り込む。なお、第２ノズル５２へ空気を送り込む手段は、コンプレッサ５５に限定されず、ポンプ等であってもよい。第２ノズル５２は、先端から空気を吹き出す。第１ノズル５１の先端と第２ノズル５２の先端とがすぐ近くに配置されているため、第１ノズル５１から出た過硝酸液と第２ノズル５２から出た空気とが衝突し、過硝酸ミストが生成される。過硝酸ミストが蒸発することにより、気化ガス（即ち過硝酸ガス）が生じる。つまり、過硝酸ミストを含有する気体には、過硝酸ガスが含まれる。過硝酸ミストと過硝酸ガスとを含む気体は、殺菌処理部２０（図１参照）に導入される。殺菌容器２１内に収容される殺菌対象２２は、滅菌バッグ２３に入れられていてもよい。
　第２ノズル５２から吹き出す気体は、加熱ヒータ等によって加熱されてもよい。第２ノズル５２から吹き出した熱風が、第１ノズル５１から噴霧された過硝酸ミストと混合することで、過硝酸ミストを含む気体の温度が上昇する。気体の温度が上昇すると飽和蒸気圧が高まるため、過硝酸ガスの濃度が高まる。また、温度上昇によって殺菌速度（即ち化学反応速度）を加速する効果が得られる。したがって、効率よく殺菌対象２２を殺菌することが可能となる。過硝酸液を噴霧する手法は、特に、ペットボトルなどの食品容器の殺菌に適している。加熱により効率よく殺菌することで、短時間での殺菌が期待できると共に、殺菌に要するコストの削減にもつながる。
　制御装置５６は、ポンプ５３とコンプレッサ５５の動作を制御することにより、第１ノズル５１からの過硝酸液の噴霧と、第２ノズル５２からの加熱された空気の吹き出しとが交互になるようにしてもよい。制御装置５６は、最初に熱風を吹き出させて殺菌容器２１内の雰囲気温度を上昇させ、その後に過硝酸液を噴霧させて過硝酸ガスで殺菌対象２２を殺菌する。その後、制御装置５６は、熱風を吹き出させて高温環境にすることで、殺菌対象２２の乾燥及び過硝酸の無害化を行う。
　なお、制御装置５６は、常時、熱風を吹き出させておき、合間に短時間、過硝酸液を噴霧させてもよい。
　図１０で詳述するように、合成された過硝酸の寿命に温度依存性があり、温度が高いと過硝酸の分解速度が速まり、短時間で硝酸に変化する（即ち失活する）。そのため、第２ノズル５２に熱風を通す場合、図９に示されるように第２ノズル５２と第１ノズル５１との間の距離を十分に保つ等により熱的に絶縁を行い、第１ノズル５１を通る過硝酸液の温度上昇を防止することが好ましい。なお、第２ノズル５２に常温又は低温の空気を通す場合、第１ノズル５１と第２ノズル５２とが一体に保持されてもよい。
＜過硝酸ミスト等の除去＞
　過硝酸ガス生成部１０、５０で生成された気体には、過硝酸ガスの他に、過硝酸ミスト等が含まれる。また、亜硝酸と過酸化物（例えば、過酸化水素）とを混合して過硝酸液を生成する場合、過硝酸ガス生成部１０、５０で生成された気体には、過酸化水素、亜硝酸塩、及び硝酸塩等の余計な化学物質が含まれ得る。過硝酸ガス生成部１０、５０で生成された気体にこれらの余計な化学物質が含まれていたとしても、過硝酸ガスの殺菌効果は変わらないが、殺菌後の殺菌対象２２等の表面に塩として白く析出するといった問題がある。その場合、殺菌後の洗浄処理等が必要になる。
　そこで、過硝酸ガス生成部１０、５０で生成された気体から過硝酸ミスト及び余計な化学物質を除去し、過硝酸ガスのみを殺菌対象２２に適用するために、過硝酸ガス生成部１０、５０と殺菌処理部２０との間（例えば、第２配管１６上）に、分離装置を設けてもよい。
　分離装置は、過硝酸ガス生成部１０、５０で生成された気体から、過硝酸ガス以外の成分を除去することが望ましい。例えば、分離装置は、ミストを吸着する不織布フィルタで構成される。また、例えば、分離装置は、ミストとガスを遠心分離するサイクロンであってもよい。
　滅菌バッグ２３の内部を殺菌しつつ、滅菌バッグ２３の表面に塩が付着することを防ぐために、滅菌バッグ２３を二重にして殺菌処理してもよい。滅菌バッグ２３を構成する不織布又はグラシン紙等は、液体を通過させずガスのみを通過させる。そのため、滅菌バッグ２３を二重にすることで、外側の滅菌バッグ２３には塩が析出したとしても、その内部へは過硝酸ガスしか浸透しないため、内部が塩で汚染されることがない。また、殺菌対象２２のごく近くでミストとガスとを分離することができるため、過硝酸ガスの濃度を高く維持できる。
　なお、一重の滅菌バッグ２３を用いる場合、殺菌処理後に水洗いして、滅菌バッグ２３の表面に析出した塩を除去すればよい。二重の滅菌バッグ２３を用いる場合、殺菌処理後に外側の滅菌バッグ２３を外せばよく、水洗いは不要である。外側の滅菌バッグ２３を外しても、内側の滅菌バッグ２３により殺菌対象２２の無菌化は維持される。
　なお、塩の析出を防止するために、イオン交換樹脂等を用いて過硝酸液の脱塩処理を行ってもよい。脱塩処理後の過硝酸液を用いることにより、塩成分を含まない過硝酸ミストを生成することができる。
　過硝酸液を酸性条件下で殺菌対象に適用することが望ましいため、過硝酸液の合成過程で酸（例えば、硝酸）を加えてｐＨを調整する場合がある。すると、得られた過硝酸ミストにも酸が混合し、殺菌対象２２の表面に酸が付着し得る。殺菌対象２２の表面に付着した酸を洗浄する手間を省くために、例えば、揮発しにくい酸を用いて過硝酸液を合成してもよい。揮発しにくい酸とは、蒸気圧の低い酸であり、例えば硫酸がある。硫酸の蒸気圧（２５度で０．００６７Ｐａ）は、硝酸の蒸気圧（２０度で６．４ｋＰａ）に比べて低い。過硝酸液の合成過程で硫酸を加えてｐＨを調整することにより、ガス化の際に不純物としての酸が飛散しにくくなる可能性がある。揮発しにくい酸としては、硫酸の他に、リン酸（２０度で４Ｐａ）及び過ヨウ素酸（固体なので揮発しない）などがある。
　また、亜硝酸と過酸化水素を化学反応させて過硝酸液を合成する際に、亜硝酸の代わりに粉末状の亜硝酸ナトリウムを溶解した液を用いる場合がある。これは、亜硝酸が単体では不安定であるためである。しかしながら、亜硝酸ナトリウムにはＮａが含まれているため、塩の析出につながる。そこで、塩の析出を防止するために、酸性にした亜硝酸ナトリウム溶液から生成される亜硝酸ガスを用いる、又はボンベに保存した亜硝酸ガスを用いるなどしてもよい。さらに、亜硝酸ガスと過酸化水素ガスとを混合して、過硝酸ガスを生成してもよい。
＜過硝酸ガスの半減時間＞
　図１０は、過硝酸液の半減時間を示すグラフである。グラフに示されるように、過硝酸液の温度（又は雰囲気温度でもよい）が低いと過硝酸液の半減時間が長い。例えば、過硝酸液のｐＨが２．９である場合、過硝酸液の温度が２度での半減時間は１３２分、１０度での半減時間は２６分、２０度での半減時間は７．８分、３０度での半減時間は２分、４０度での半減時間は０．６分である。このように、過硝酸液の半減時間は温度に依存する。
　過硝酸ガスの半減時間に関しては、次の文献に計算式が開示されている。例えば、１気圧、４．５５度（２７７．７Ｋ）の条件下における過硝酸ガスの半減時間は９７秒となる。また、１気圧、２４．８５度（２９８Ｋ）の条件下では半減時間が１２秒となる。
Richard A. Graham, Arthur M. Winer, and James N. Pitts Jr., The Journal of Chemical Physics “Pressure and temperature dependence of the unimolecular decomposition of HO2NO2”（米），1978，Vol. 68，p. 4505
　このように、過硝酸ミスト及び過硝酸ガスは、温度が高いと分解速度が速まり、短時間で硝酸に変化する（即ち失活する）。したがって、殺菌後に無害化処理を行わなくとも、殺菌対象２２を室温で保存するだけで殺菌対象２２の表面に付着した過硝酸が失活する。特に、過硝酸ミストに比べ、過硝酸ガスの方が半減時間が短いため、過硝酸ガスのみを用いた殺菌後には無害化処理を行う必要性が低い。
　第２容器１２に入っている過硝酸液が熱的に失活することを防ぐために、殺菌装置１は、過硝酸液の温度を低く保つ構造を有してもよい。例えば、第２容器１２に熱交換器を追加し、熱交換器に外部からの冷却液を循環させることで第２容器１２内の過硝酸液を冷却する。また、例えば、第２容器１２に対して熱交換器付き外部タンクを接続し、過硝酸液を第２容器１２と外部タンクとで循環させることで冷却する。過硝酸液の温度を低く保つ構造は、上記例以外の構造であってもよい。
　なお、同じ温度条件では液体状態の過硝酸の方がガス状態の過硝酸よりも半減時間が長い。そのため、過硝酸ミストを含む気体として殺菌対象２２へ輸送供給することで、過硝酸ガスの濃度低下が抑制され、過硝酸ガスのみを供給するよりも、高濃度の過硝酸ガスによる広範囲の殺菌効果が期待できる。したがって、手術室、食品製造工場、及び植物工場など、大きな空間の殺菌に適用することが可能となる。また、種子及び農作物の殺菌に燻煙剤が用いられることがあるが、燻煙剤に代えて、過硝酸ガス又は過硝酸ミストを使用できる可能性がある。
＜無害化処理＞
　上述したように、過硝酸ガス及び過硝酸ミストは室温での半減時間が短いため、殺菌後の無害化処理を行う必要性は低い。なお、殺菌後に無害化処理を行う場合には、エアレーション又は紫外線照射等を行う。紫外線照射により過硝酸が分解されることは、例えば次の文献に記載されている。
Helene MacLeod, Gregory P. Smith, David M. Golden, Journal of Geophysical Research Atmospheres “Photodissociation of pernitric acid (HO2NO2) at 248 nm”（米）, 1988, Vol. 93, p. 3813-3823
＜過硝酸液のｐＨ＞
　上記特許文献１に開示されているように、過酸化物（過酸化水素等）と亜硝酸塩との反応により過硝酸を生成する際には、ｐＨが２以下の強酸であることが必須条件であり、ｐＨが低いほど過硝酸の合成効率は向上する。また、過硝酸はｐＨが低いほど安定であり、ｐＨが高くなると早く分解してしまい半減時間が短くなる。
　硝酸のｐＫａが－１．４程度、過硝酸のｐＫａが５．８５程度である。ｐＫａより高いｐＨでは、イオン体としての存在割合が高いため、一般的に気化しにくい。つまり、過硝酸液のｐＨを５．８５以下にすることで、過硝酸を優先して気化させて高い殺菌力を得つつ、硝酸を気化させにくくすることができる。したがって、過硝酸ガス生成に用いる過硝酸液のｐＨを－１．４以上、５．８５以下とすることが好ましい。
　また、上記特許文献１に開示されているように、化学反応によって合成された過硝酸（ＨＯＯＮＯ２）は、プロトン（Ｈ＋）、スーパーオキシドアニオンラジカル（Ｏ２ －・）、及び二酸化窒素（ＮＯ２・）等を生成し、これらが溶液中に拡散していると考えられる。スーパーオキシドアニオンラジカルは、式（１）のように、溶液中のプロトンと反応して、ヒドロペルオキシラジカル（ＨＯＯ・）を生成する。
 
　Ｏ２ －・　＋　Ｈ＋　←→　ＨＯＯ・　　　（１）
 
　上式（１）で示されるヒドロペルオキシラジカルは、極めて短寿命であるが、スーパーオキシドアニオンラジカルと比較してさらに強力な殺菌力を持つ。式（１）は平衡反応であり、溶液のｐＨに依存した平衡関係にあるので、プロトンの濃度が高いときにヒドロペルオキシラジカルの濃度が高くなる。即ち、この平衡反応式の平衡定数を表す解離定数（酸解離定数）ｐＫａは、４．８である。
　ｐＨが４．８より高いときには、スーパーオキシドアニオンラジカルの濃度が高くなり、ヒドロペルオキシラジカルの濃度は低い。ｐＨが４．８以下であるときには、ヒドロペルオキシラジカルの濃度が高くなり、極めて強力な殺菌力が発揮される。過硝酸液のｐＨを４．８以下にして殺菌力を高めることで、過硝酸ガスについても高い殺菌力を得ることができる。
　なお、過硝酸液のｐＨが低いほうが殺菌力は高いが、ｐＨを３程度以下に下げても殺菌効果はあまり変わらない。また、ｐＨが０．５以下になると金属の腐食が問題になることがある。したがって、過硝酸ガス生成に用いる過硝酸液のｐＨを２～５．８５程度とするのが実際的である。
　上述したように、過硝酸の殺菌効果は酸性条件（ｐＨ４．８以下）で急激に高くなる。そこで、殺菌対象２２に対して積極的に酸性ガスを供給することで、殺菌効果が高まることが期待される。具体的には、揮発性の酸性物質をガス化して酸性ガスを生成し、過硝酸ミスト及び過硝酸ガスを含む気体と酸性ガスとを殺菌容器２１内に供給することによって殺菌対象２２に適用する。なお、殺菌容器２１より手前の第２容器１２内又は第２配管１６内に酸性ガスを供給してもよい。揮発性の酸性物質としては、硝酸、塩酸、二酸化炭素、フッ酸、及び塩素酸等がある。
＜変形例１＞
　図１に示される殺菌処理部２０において、殺菌容器２１は、排気口２４のない容器であってもよい。例えば、殺菌前に真空ポンプによって殺菌容器２１の内部の空気を抜き（真空引き）、内部圧力を下げ、殺菌容器２１内を外部圧力（大気圧）よりも低い負圧状態にする。また、殺菌前だけでなく、殺菌対象２２に過硝酸ガスを適用している期間に（即ち殺菌中に）、殺菌容器２１内を真空ポンプによって真空引きしてもよい。これにより、過硝酸ガス生成部１０、５０で生成された過硝酸ガスが殺菌容器２１内に充填されやすくなると共に、殺菌対象２２が隅々まで殺菌される。また、殺菌対象２２が滅菌バッグ２３に入れられている場合、滅菌バッグ２３内に過硝酸ガスが充填されやすくなると共に、殺菌対象２２が隅々まで殺菌される。また、真空引きを行うことにより、殺菌容器２１の大容量化、及び殺菌対象２２の大型化が可能となる。さらに、殺菌中に真空引きを繰り返すことにより、より隅々まで殺菌が可能になる。加えて、過硝酸液が真空に曝されることにより、塩を含む不純物が発生することなく、過硝酸ガスのみが効率よく発生することが期待される。上述したＧｒａｈａｍらの文献によれば、低圧になると過硝酸ガスそのものの半減時間が伸長するという特徴があるため、真空引きを繰り返すことにより過硝酸ガスの濃度低下を抑制でき、長時間の殺菌作用を維持可能となる。
＜変形例２＞
　図１及び図９では、過硝酸ガス生成部１０、５０と殺菌処理部２０とが別体で構成されたが、一体で構成されてもよい。例えば、殺菌容器２１内の下側に過硝酸ガス生成部１０を設置し、上側に殺菌対象２２を設置する。また、殺菌容器２１内に殺菌対象２２と過硝酸液とを入れ、殺菌容器２１内を負圧状態にして過硝酸液を気化させやすくすることにより、過硝酸ガスを生成させてもよい。変形例１と同様に、殺菌中に殺菌容器２１内の真空引きを繰り返してもよく、その場合には、塩を含む不純物が発生することなく過硝酸ガスのみが効率よく発生することが期待される。また、殺菌容器２１内に入れた過硝酸液をバブリングすることにより、過硝酸ガスを生成させてもよい。
＜変形例３＞
　図１及び図９では、過硝酸ガス生成部１０、５０と殺菌処理部２０とが、第２配管１６等により接続されていたが、接続されていなくてもよい。例えば、過硝酸ガス生成部１０、５０で生成された過硝酸ガスをシリカゲル及び活性炭等の多孔質物質に吸着させる。その後に多孔質物質を殺菌処理部２０の殺菌容器２１内に入れ、多孔質物質から過硝酸ガスを放出させる。例えば、半減時間が伸長する低温下で過硝酸ガスを多孔質物質に吸着させ、高温下で短時間に過硝酸ガスを放出させることで、効率的な殺菌を行うことが可能となる。
＜変形例４＞
　殺菌処理部２０は、ベルトコンベア等の、殺菌対象２２を移動させる移動手段を備えてもよい。殺菌対象２２の温度を上げた状態で、過硝酸ガスが漂っている空間を移動させることで、効率的な殺菌を行うことが可能である。例えば、移動手段の移動通路上に、加熱ゾーンと殺菌ゾーンを連続的に配置しておき、加熱ゾーンで殺菌対象２２の温度を上げ、その後の殺菌ゾーンで殺菌対象２２に対して過硝酸ガスを適用する。
＜変形例５＞
　殺菌対象２２の表面温度を上昇させてもよい。例えば、赤外線ランプの赤外光を殺菌対象２２に照射し続けることにより、殺菌対象２２の表面温度が上昇する。表面温度上昇によって殺菌速度（即ち化学反応速度）を加速する効果が得られる。したがって、効率よく殺菌対象２２を殺菌することが可能となる。
＜変形例６＞
　殺菌力向上のために、殺菌対象２２の表面を酸性化させてもよい。例えば、前処理として殺菌容器２１内に二酸化炭素を充填させ、殺菌対象２２の表面を酸性化する。また、過硝酸ガス生成部１０において第２容器１２へ送り出す空気の二酸化炭素濃度を高めてもよい。また、過硝酸ガス生成部５０において第２ノズル５２へ送り出す空気の二酸化炭素濃度を高めてもよい。
　以上、図１～図１０を参照して説明したように、過硝酸液をガス化することで、過硝酸液のままに比べて殺菌の適用範囲が大幅に広がる。例えば、液体を通過させない滅菌バッグ２３に入れられた殺菌対象２２を殺菌することができる。また、オートクレーブで殺菌できない内視鏡等の精密機械、熱に弱いプラスチック製品、さらには生体等であっても殺菌することができる。また、殺菌対象２２が濡れず、残留物が少ないため、食品用容器等の殺菌が容易にできる。また、空間的に均一な殺菌が隅々まで可能となるため、細胞培養アイソレータ、手術室、食品製造工場及び植物工場等の殺菌が容易にできる。加えて、過硝酸ガスは半減時間が短いため、殺菌後の無害化処理が不要となり、コスト低減及び時間短縮が可能である。
　過硝酸ガスを発生させる過硝酸ミストを使用することで、過硝酸液を使用する場合に比べて、使用する薬液コストを低減することが可能となる。例えば、１００Ｌの容器を過硝酸液のみで殺菌する場合には１００Ｌの薬液が必要になる。また、１００Ｌの容器内部に入れた殺菌対象に対して過硝酸液をシャワー状に直接噴霧する場合、過硝酸ガスはほとんど発生しないと想定されるため、殺菌対象を完全に濡らすためにはそれなりの薬液量（例えば、数Ｌ）が必要となる。これに対して、過硝酸ガスを発生させる過硝酸ミストを使用することで、薬液使用量を大幅に低減することが可能となり、結果として薬液コストを低減することが可能となる。具体例として、図２～図５に示される９０Ｌの大型な殺菌容器２１について、過硝酸ガス生成部１０における１分当たりの薬液使用量は１５ｍＬ程度であり、容器の容積に対する薬液の使用量はかなり少量で済む。上述したように過硝酸液はモル濃度が高いと霧化しにくいため、モル濃度によっては実際に殺菌に作用する薬液がさらに少量である可能性もある。また、第２容器１２及び第２配管１６等の内面に過硝酸ミストが付着するため、実際に殺菌に作用する薬液はさらに少量である可能性もある。
　本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
　本発明は、医療用器具、細胞培養アイソレータ、生体、及び食品用容器等の殺菌に適用でき、産業上の利用可能性を有する。
１　殺菌装置
１０、５０　過硝酸ガス生成部
１１　第１容器
１２　第２容器
１３　超音波振動子
１４、５６　制御装置
１５　第１配管
１６　第２配管
２０　殺菌処理部
２１　殺菌容器
２２　殺菌対象
２３　滅菌バッグ
２４　排気口
３０、５５　コンプレッサ
５１　第１ノズル
５２　第２ノズル
５３　ポンプ
５４　容器

Claims (16)

  1. 　過硝酸ガスを殺菌対象に適用して前記殺菌対象を殺菌する、殺菌方法。
  2. 　前記過硝酸ガスは、過硝酸を含む液体をミスト化した過硝酸ミストから生じる気化ガスである、請求項１に記載の殺菌方法。
  3. 　前記過硝酸を含む液体を超音波霧化によりミスト化して前記過硝酸ミストを生成する、請求項２に記載の殺菌方法。
  4. 　キロヘルツの周波数の超音波によって前記過硝酸を含む液体を脱気し、脱気後の前記液体をメガヘルツの周波数の超音波によりミスト化する、請求項３に記載の殺菌方法。
  5. 　前記過硝酸を含む液体を真空脱気し、真空脱気後の前記液体を前記超音波霧化によりミスト化する、請求項３に記載の殺菌方法。
  6. 　前記過硝酸を含む液体を噴霧によりミスト化して前記過硝酸ミストを生成する、請求項２に記載の殺菌方法。
  7. 　前記過硝酸を含む液体に対して加熱された空気を衝突させ、前記過硝酸ミストと前記過硝酸ガスとを生成する、請求項６に記載の殺菌方法。
  8. 　加熱された空気が供給された空間に、前記過硝酸を含む液体を噴霧する、請求項６に記載の殺菌方法。
  9. 　前記過硝酸ミストと前記過硝酸ガスとを含む気体から、前記過硝酸ミストを除去し、除去後の前記気体を前記殺菌対象に適用する、請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の殺菌方法。
  10. 　前記過硝酸を含む液体をバブリングして前記過硝酸ガスを生成する、請求項１に記載の殺菌方法。
  11. 　負圧状態の容器内に収容された前記殺菌対象に前記過硝酸ガスを適用する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の殺菌方法。
  12. 　容器内に収容された前記殺菌対象に前記過硝酸ガスを適用している期間に、前記容器内を真空引きする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の殺菌方法。
  13. 　前記過硝酸を含む液体のｐＨは５．８５以下である、請求項２から請求項１２のいずれか１項に記載の殺菌方法。
  14. 　二酸化炭素を前記殺菌対象に適用する、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の殺菌方法。
  15. 　酸性ガスを前記殺菌対象に適用する、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の殺菌方法。
  16. 　過硝酸を含む液体をガス化した過硝酸ガスを生成する過硝酸ガス生成部と、
    　前記過硝酸ガスを殺菌対象に適用して前記殺菌対象を殺菌する殺菌処理部と
    　を備える殺菌装置。
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