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減圧沸騰を利用した洗浄の技術

加圧と同時に減圧

図1 加圧と同時に減圧

沸騰中に空気導入

図2 沸騰中に空気導入

爆発的な沸騰

図3 爆発的な沸騰

槽内を減圧

図4 槽内を減圧

沸騰状態

図5 沸騰状態

槽内を加圧

図6 槽内を加圧

装置外観

図7 装置外観

1.概要

 病院や滅菌代行業者は,診察や手術で使用した「再使用可能な手術器具,麻酔器具,及び他の手術用具」を各種洗浄器や手洗いにて洗浄し,滅菌器で菌を死滅させて感染等を起こさない安全な状態に戻してから,再びそれらを使用している.しかしこれまで,形の異なる様々な器具すべてを洗える洗浄器はなかったために,洗浄方式の異なる洗浄器を数種類そろえて使い分けるか,あるいは洗浄ができないものは作業者が手洗いをしていた.

 このような問題を解決するために,洗濯機の様に洗浄槽へ入れるだけで洗浄できる「減圧沸騰を利用した洗浄の技術」を開発した.

2.技術の内容

 開発した洗浄の技術は,温水を入れて密閉した槽内を減圧することで発生する沸騰を利用し,被洗浄物をその形状によらず効果的に洗浄できる,2つの洗浄方式を開発した.1つは,表面の汚れを落とす液相給気パルス洗浄方式であり,もう1つは,管状物等の内部を洗浄する,気相給気パルス洗浄方式である.液相給気パルス方式は,槽内減圧中に洗浄液中へ空気を導入して爆発的な沸騰を引き起こし,激しい水流を発生させて洗浄力を大幅に向上させる技術であり,被洗浄物の外面洗浄に効果的な洗浄技術である.また気相給気パルス方式は,槽内減圧中に槽内へ給気して圧力を変化させて,管状物や複雑な形状の容器内部に洗浄液の膨張・収縮で激しい水流を発生させて洗浄力を大幅に向上させる技術であり,被洗浄物の内面洗浄に効果的な洗浄技術である.この2つの新技術により,被洗浄物はその形状によらず特殊なセット不要で洗浄器に収納するだけで容易に洗浄することが可能になった.以下に液相給気パルス洗浄と気相給気パルス洗浄の詳細を示す.

【液相給気パルス洗浄】

①洗浄装置は槽内の洗浄液を加熱すると同時に槽内を減圧する.(図1

②槽内圧力を所定圧力に減圧すると洗浄液は沸騰する.例えば洗浄液が50°Cに加熱された場合,約12.5kPa(abs)で槽内の洗浄液は沸騰する.洗浄装置は槽内の洗浄液の沸騰による攪拌作用により洗浄効果が生じる.(図2

③槽内の洗浄液が沸騰状態の時に洗浄液中へ空気を少量導入すると空気が沸騰の核になり,槽内は爆発的な沸騰状態になる.槽内の洗浄液が爆発的な沸騰状態になることにより槽内に激しい水流が発生し,洗浄液が大きく攪拌され洗浄効果が高まる.(図3

④洗浄装置は以上の動作を設定した時間繰り返しおこなう.洗浄装置は爆発的な沸騰を槽内に均一に生じることで被洗浄物をムラを少なく均一に洗浄できる.

【気相給気パルス洗浄】

①洗浄装置は槽内の洗浄液を加熱すると同時に槽内を減圧する.洗浄装置は槽内の洗浄液を所定の温度まで加熱した後,槽内を急激に減圧する.(図4

②槽内を急激に減圧すると洗浄水は沸騰する.この時チューブ状被洗浄物の内部の洗浄液も沸騰し,沸騰により生じた蒸気により被洗浄物内部の洗浄液が押し出され,被洗浄物内部は蒸気で満たされる.洗浄装置は被洗浄物内部の洗浄液の沸騰を確実に生じさせるため減圧状態を監視している.(図5

③洗浄装置は,槽内の気相部に空気を導入して短時間に圧力を上昇させると,被洗浄物の内部の蒸気が凝縮することにより洗浄液が被洗浄物内部に勢い良く流入し,その水流で被洗浄物内部を洗浄する.水流の流速は秒速2~3m/sとなる.(図6

④洗浄装置は上記の動作を所定回数繰り返しおこなう.

 従来の洗浄装置は被洗浄物を洗浄するときはノズルに接続し洗浄液を流して洗浄するため,接続部での洗浄不良や,被洗浄物のサイズの違いによる洗浄液の流れの圧力損失差により被洗浄物間で不均一な流れとなり洗浄不良を生じていたが,新技術の洗浄装置はこのような洗浄不良は生じない.

3.まとめ

 今回開発した「減圧沸騰を利用した洗浄の技術」は,「減圧沸騰式洗浄器RQ型」(図7)の商品名で2011年より受注を開始し国内を中心に主要100病院で順調に稼動中である.

 今後は食品機械洗浄用途やその他の産業用途へ活路を広げたいと考えている.

 本研究の成果に対して、日本機械学会は、2013年、大﨑崇嗣(三浦工業(株))、髙橋裕一(同左)、柳原伸章(同左)、藤井慎二(同左)、山崎崇文(同左)に日本機械学会賞(技術)を贈った。

文献

[1] 高階雅紀、「減圧沸騰を利用した新しい洗浄法に関する研究(第一報)」、医機学、Vol.81, No.3, pp.188-195, 2011.
[2] 高階雅紀、「減圧沸騰式洗浄器」、INFECTION CONTROL、Vol.23, No.7, pp.62-65, 2014.
[3] 高橋裕一、「減圧沸騰式洗浄」、滅菌業務研修テキスト改訂版第6版、pp.119-123, 2014.
[4] 齋藤篤、「内視鏡手術器材の洗浄と滅菌」、オペナーシング、Vol.29, No.12, pp.70-71, 2014.

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減圧沸騰式洗浄、気相給気パルス、液相給気パルス
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