KR100395191B1 - 플라즈마증진된진공건조법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마-증진된 진공 건조법에 관한 것이다. 이것은 특히 플라즈마 멸균 공정에 유리하게 적용되며, 일반적인 배기 건조법에 대한 상당한 개선을 나타낸다. 멸균시킬 용품을 밀폐된 챔버내에 넣고 챔버를 배기시킨다. 초기 배기 단계 도중에 잔여의 가스 종들의 플라즈마가 챔버내에 형성된다.
이것은 용품의 건조를 촉진시키며, 플라즈마를 사용하지 않는 경우보다 더 빠르게 목적하는 압력에 유리하게 도달하도록 한다. 멸균 가스들 챔버내에 주입하고, 제2 플라즈마를 형성시켜 멸균가스 플라즈마를 활성화시키며, 이에 의해 챔버내에서 용품을 멸균시킨다.

Description

플라즈마 증진 진공 건조법
본 발명은 일반적으로 배기에 의해 건조시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 플라즈마 여기(excitation)를 이용하는 향상된 진공 건조법에 관한 것이다.
의학 기기 등을 멸균시키기 위한 몇가지 새로운 통상적인 시스템은 의료 용품을 신속하게 저온 저습 멸균시키기 위해 저온 반응성 가스 플라즈마를 이용하고 있다. 저온 가스 플라즈마는 종종 이온, 전자 및/또는 중성 원자 입자들을 함유할 수 있는 반응성 구름(cloud)으로써 기술된다. 이러한 물질의 상태는 전기장 또는 자기장의 작용을 통해서 또는 고에너지 입자 플럭스(flux)와 같은 기타 외력을 통해서 형성될 수 있다. 일반적으로, 전기장은 특정한 주파수 범위내 일 수 있다[천연 플라즈마의 예는 북극광(aurora borealis 또는 northern light)이다]. 플라즈마 멸균법의 한가지 통상적인 양태는 본원의 양수인에 의해 실시된 STERRADR멸균법이다. STERRADR법은 다음과 같이 수행된다. 멸균시킬 용품을 멸균 챔버에 넣고, 챔버를 폐쇄시키며, 진공으로 만든다. 과산화수소 수용액을 주입하여 챔버 속으로 증발시켜서 멸균시킬 용품을 둘러싸도록 한다. 멸균 챔버 내의 압력을 감소시킨 후, 전기장 형성을 위해 고주파 에너지를 적용함으로써 저온 가스 플라즈마를 개시한다. 당해 플라즈마에 있어서, 과산화수소 증기는 미생물과 충돌/반응하여 미생물을 사멸시키는 반응성 종들로 분리된다. 활성화된 성분들이 서로 반응하거나 또는 상기 미생물들과 반응한 후, 이들은 고에너지를 상실하며 재결합하여 산소, 물 및 기타 비독성 부산물을 형성한다. 플라즈마는 멸균을 수행하고 잔류물을 제거 하기에 충분한 시간 동안 유지시킨다. 당해 방법의 완료시, 고주파 에너지의 도입을 중지시키고 진공을 해제시키며 챔버를 고효율 미립자 여과된 공기(HEPA)의 도입에 의해 대기압으로 만든다.
상기 멸균 시스템은 아마(linen), 기타 셀룰로즈성 물질, 분말 및 액체를 제외하고, 현재 에틸렌옥사이드 및 증기에 의해 멸균되는 의료 용품들을 안전하게 처리할 수 있다. 멸균되는 용품들은 멸균기를 개시한지 1시간을 조금 넘게 사용할 수 있도록 준비된다. 상기 방법은 통풍이 필요치 않고 독성 잔사나 방출이 없다. 멸균을 위한 기기의 준비는 통상적인 경우와 유사하다: 기기를 세척하고, 재조립하며, 포장한다. 전형적으로 상기 시스템은 시판 중인 폴리프로필렌 부직포 랩(wrap), 특수한 트레이(tray) 및 컨테이너 시스템을 사용한다. 길고 좁은 루멘(lumen) 기기들 위에 놓인 특수한 어댑터는 이들 기기의 채널(channel)을 급속히 멸균시킨다. 이러한 방법을 위해 특수하게 정형화된 화학적 인디케이터(chemical indicator) 뿐만 아니라 특수하게 설계된 생물학적 인디케이터 시험 팩이 사용된다.
STERRAD 플라즈마 멸균 시스템의 효능은 (1) 광범위한 스펙트럼의 미생물을 사멸시키고; (2) 완전한 멸균 노출 사이클의 절반 미만 내에 내성이 높은 박테리아 포자를 사멸하며; (3) 의료 용품에 통상적으로 사용되는 16개의 상이한 기질 상의 내성이 높은 박테리아 포자를 사멸한다는 사실에 의해 입증된다. 특수한 설계에 따라서, 플라즈마 멸균 시스템은 의료 기기 및 기타 병원 용품을 멸균하기 위한 효율적이고 안전한 방법을 제공 할 수 있다.
최적의 작동을 위해, 상술한 바와 같은 플라즈마 멸균 시스템이 최적으로 작동되려면 멸균시킬 대상이 매우 건조한 상태이어야 한다. 그러나, 멸균용 장치를 준비함에 있어서 통상적인 병원의 관행상, 물이 과도한 수준으로 존재한다. 이러한 과도한 물은 멸균 공정을 개시하는데 요구되는 저압 역치를 이루기 어렵게 만든다.멸균 공정을 개시하기 위해, 챔버 압력을 비교적 낮은 수준, 예를 들면 대략 200 내지 700mTorr 감소시키는 것이 바람직하다. 물의 평형 증기압은 실온에서 700mTorr 보다 훨씬 높기 때문에, 챔버 또는 기기 내의 물은 진공 단계 동안에 증발하기 시작할 것이다. 물을 증발시키기 위해 필요한 증발열은 기기 및 남아있는 물을 냉각시킨다. 충분한 물이 증발하는 경우, 남아있는 액체는 동결되기 시작한다. 궁극적으로, 남아있는 액체가 완전히 동결되는데, 이것은 증기 생성 속도를 느리게 하고 멸균기의 최적 작동에 필요한 압력 수준에 도달하는 것을 지연시킨다. 이러한 상황들은 멸균 사이클을 바람직하지 않게 길게 만들거나 심지어는 멸균 사이클을 소멸시킬수 있다. 이러한 문제를 피하기 위해 멸균을 위해 목적하는 압력에 빨리 도달될 수 있도록 진공 챔버내의 고체상 수분을 방지하거나 제거하는 방법이 요구된다.
표면으로부터 흡착된 분자 종들을 제거하고 심지어는 물질 자체의 표면 층들을 제거하기 위해 진공 중에서의 표면의 가스상 이온 포격(통상, 스퍼터링으로 알려져 있음)이 종종 사용된다. 희가스 플라즈마 스퍼터링이 고진공 시스템 및 초고진공 시스템에서 탈기를 향상시킬수 있다는 것이 공지되어 있기는 하지만, 플라즈마와 표면 사이의 에너지 및 운동량 교환 메카니즘이 또한 흡착된 종들의 방출 뿐 만아니라 표면의 물질 손상을 일으킬수도 있다. 명백하게, 부수적인 물질 손상을 일으키는 스퍼터링은 멸균법에 허용될 수 없다.
본 발명에 따라, 멸균시킬 용품을 밀폐된 챔버 내에 먼저 넣는 멸균법이 제공된다. 진공은 그 다음에 챔버에 적용시킨다. 소정의 제1 진공압에서, 플라즈마가챔버 내에 형성된다. 이러한 첫 번째 플라즈마는 에너지를 멸균기 내부에 존재할 수 있는 얼음이나 물에 전달하여 배기에 의해 증발을 촉진시킴으로써 멸균될 용품의 건조를 증진시킨다. 바람직하게는, 제1 압력에서 형성된 플라즈마는 존재하는 습윤제의 양에 비례하는 시간 이후에 종결된다. 제1 압력 보다 낮은 제2의 소정 진공압에 도달하기 위해 추가로 진공을 적용한다. 최종적으로, 멸균 가스를 챔버내에 주입하고, 고주파 또는 기타 에너지를 적용함으로써 멸균 가스를 이용하여 플라즈마를 형성시킨다. 상기 용품을 완전히 멸균시키기에 충분한 시간이 경과한 후, 챔버를 배기시켜 대기압으로 만들고 용품을 회수한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 소정의 제1 진공압은 대략 700mTorr이고 소정의 제2 진공압은 대략 300mTorr이다. 플라즈마를 형성하면서, 대략 300mTorr의 압력에 도달할 때까지 계속 진공 상태를 만든다. 아니면, 고주파 발생기를 소정의 시간 동안 가동시킨 후, 고주파 발생기의 작동을 중지시키면서 챔버를 계속 배기 시킬수 있다. 소정의 제2 압력에 도달하면, 과산화수소와 같은 반응성 유체가 멸균기 속으로 도입된다. 유체는 수분 동안 멸균기를 통해 확산한 다음, 멸균기내에 제2의 진공을 형성시킨다. 진공이 대략 500mTorr에 도달하면, 고주파 발생기를 두번째로 가동시킨다. 플라즈마 멸균 장치에서, RF 에너지는 남아 있는 공기 분자들과 이들을 다수의 고반응성 종들로 변형시키는 멸균 가스 분자들의 플라즈마를 개시한다. 이러한 반응성 종들은 챔버 내에 존재하는 미생물들을 공격하여 이들을 불활성화시킨다. 고주파 발생기를 충분한 시간 동안 가동시키고 멸균 공정을 완결시킨 후, 고주파 발생기의 작동을 중지시키고, 진공 상태를 적합한 필터를 통해 대기압으로 만든다.
멸균기로부터 물을 제거하는 것을 도와줌으로써, 본 발명의 플라즈마 건조 기술은 멸균 공정의 초기 단계 동안 멸균기 내부에 필요한 진공을 만드는데 요구되는 시간을 유리하게 감소시킨다. 실제로, 다량의 물이 멸균될 물질 내부에 존재하면, 본 발명의 플라즈마 진공 건조 기술을 사용하지 않고 합당한 시간 내에 필요한 진공을 만드는 것이 불가능할 수 있다. 결과적으로, 멸균 작업은 본 발명의 방법을 사용함으로써 다른 방법보다 훨씬 짧은 시간 내에 수행될 수 있다.
플라즈마 증진 건조법은 물론 멸균법과 무관하게 저온 배기 건조법으로서 그 자체가 유용한 것이다. 본 발명의 또 다른 양태에 따라, 다량의 응축된 물질을 둘러싸는 용적 중의 주위 공기를 배기시켜 증발을 촉진시킨다. 바람직하게는, 상기 용적을 배기시켜 실질적으로 응축된 물질의 평형 증기압 이하의 압력으로 만든다. 이러한 응축된 물질은 예를 들면, 물 또는 얼음일 수 있으나, 기타 휘발성 습윤제일 수도 있다, 잔여의 가스 플라즈마를 배기된 용적 중에서 여기시켜 배기 동안에 또는 간헐적으로 배기 시키면서 증발을 촉진시키는 것이 유리하다. 본 발명에 따른 플라즈마 증진된 건조법은 동결되어 얼음을 형성함으로써 실질적으로 통상적인 배기 건조법을 느리게 만드는 다량의 물을 제거하는데 특히 적합하다.
도면과 관련하여, 제1도는 블록 선도로 나타낸 플라즈마 멸균기(10)를 도시하고 있다. 멸균기(10) 및 이의 부품 및 사용방법은 1988년 7월 12일에 허여되고 본원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 4,756,882호에 보다 상세하게 기재되어 있다. 이 특허는 참고로 본원에 인용되었다. 멸균기는 진공 및 플라즈마 챔버(11);밸브(17)에 의해 전극(11)에 연결된 진공 펌프(12); 및 밸브(19)를 가진 라인에 의해 진공 챔버(11)에 연결된 과산화수소와 같은 적합한 반응제의 공급원(13)을 포함한다. 멸균기(10)는 또한 적합한 커플링(18)에 의해 진공 챔버(11) 내부의 플라즈마 발생기에 전기적으로 연결된 고주파 발생기(14) 뿐만 아니라 라인 및 밸브(41)를 통해 진공 챔버에 연결된 HEPA 배기구(15)도 포함한다. 공정 제어 로직(16), 바람직하게는 프로그래밍 가능한 컴퓨터가 진공 챔버(11)에 연결된 각각의 부품들과 연결되어 있다. 공정 제어 로직(16)은 멸균 작업을 수행하기 위해 적절한 시간에 진공 챔버에 연결된 각각의 부품들에게 작업을 지시한다.
진공 챔버(11)는 멸균시킬 용품을 내장하고 있으며, 300mTorr 미만의 진공을 유지하기 위해 충분히 기밀되어 있다. 챔버(11) 내부에 고주파 에너지가 공급되는 고주파 안테나 또는 전극 어레이(27)가 들어 있다. 바람직한 양태에서, 전극은 관상이며 챔버(11)의 벽으로부터 등거리여서 대칭적인 고주파 전기장 분포가 형성 될 수 있도록 배열된다. 고주파 전위가 고주파 커플링(18)을 통해 고주파 발생기(14)에 의해 적용되는 경우, 전극이 플라스마를 여기시킨다. 고주파 커플링(18)은 전극용 임피던스 정합 장치(impedance matching device)와 관련된 상당한 임피던스 손실 없이 고전력 고주파 에너지를 전달할 수 있는 동축 케이블 또는 도파관일 수 있다.
진공 펌프(12) 및 연결 밸브(17)는 당해 분야에 잘 알려진 통상적인 배열을 포함한다. 진공 펌프는 전형적으로 펌핑한 지 약 5분 내에 건조 진공 챔버(11)내에 대략 300mTorr 이하의 진공을 형성할 수 있는, 회전식 베인 버라이어티(vanevariety)와 같은 기계식 진공 펌프이다. 밸브(17)는 상당한 누출 없이 300mTorr 미만의 진공을 밀폐시키기 위해 충분한 일체성을 갖춰야 한다. 이러한 요건은 또한 멸균기내에 존재 하는 기타 밸브들(19) 및 (41)에 적용된다.
고주파 발생기(14)는, 예를 들면, 고주파 전력이 증폭된 고체 상태 또는 진공관 진동자와 같이 당해 분야에 잘 알려진 통상적인 고주파 진동자이다. 조합에 의해 주파수 범위 1MHz 내지 30MHz 및 전력 범위 50W 내지 1500W, 바람직하게는 주파수 13.56MHz 및 동력 100W 이상의 고주파 에너지를 형성시킬 수 있다.
본 발명의 플라즈마 증진 건조 기술을 사용하지 않은 플라즈마 멸균기(10)의 작동은 각각 멸균기(10)에 의해 사용된 작업 순서 및 시간의 함수로서의 챔버(11)중의 상응하는 압력을 도시하는 제2도 및 제3도에 도식화된 형태로 기재하였다.
멸균될 용품을 진공 챔버에 넣고 챔버를 밀폐시킨 후, 공정 제어 로직(16)을 진공 펌프(12) 및 밸브(17)에 접속시켜 단계(20)에 의해 나타낸 바와 같이 습윤제(이 경우에, 물)의 평형 증기압 이하의 압력으로까지 챔버를 배기시킨다. 진공 챔버 내의 압력은 제3도에서 곡선(21)에 의해 밝혀진다. 압력 강하는 일반적으로 종종 1차 미분 거동에 의해 정확하게 기술되는 비선형 경로를 따른다. 이러한 상황 하에서, 물 또는 기타 응축 용매가 배기 속도 및 심지어는 기저압을 제한하는 잔류 증기에 대한 저장소로서 작용할 수 있다. 따라서, 목적하는 압력에 도달하는데 필요한 시간은 제4도의 배기 성능 곡선에 의해 나타낸 바와 같이, 멸균될 용품 속에 존재하는 물의 양에 따라 크게 좌우된다. 곡선(52)은 비어 있는 챔버(11)에 대한 배기 시간을 보여주는 반면, 곡선(58), (60) 및 (62)는 각각 500μ1, 600μ1 및 2500μl의 수분 함유 용품들에 대한 배기 성능을 보여 준다. 예시적인 본 멸균법에서, 20분의 배기 시간 내에 300 mTorr의 챔버 압력에 도달하는 것이 바람직하다. 명백하게, 배기 및 건조 시간은 병원에서의 세척 과정에서 직면할 수 있는 것과 같이, 심지어는 통상적인 양의 잔류수예 대해 허용할 수 없을 정도로 길어질 수 있다.
진공 증발 공정은 응축된 물을 포함하는 용품과 증발하는 물의 분획 사이에 열 전달(즉, 증발열)을 일으킨다. 용품 및 응축된 물이 열적으로 분리(예를 들면, 진공 중에서)되기 때문에, 배기 단계(20) 동안 증발이 일어남에 따라 이들이 냉각된다. 냉각은 남아있는 물이 삼중점을 전이시켜 동결하도록 하며, 따라서 배기 단계(20)를 느리게 한다. 이러한 동결수는 훨씬 느린 승화 공정에 의해서만 챔버로 부터 제거될 수 있어서, 용품을 건조시키고 챔버를 필요한 압력으로까지 배기시키는데 요구되는 시간이 상당히 증가한다. 결과적으로, 초기 단계(20) 동안 챔버(11)를 배기시키는 데 상당한 시간이 소요될 것이다.
목적하는 진공 역치에 도달하면, 단계(22) 동안 반응성 멸균제(13)가 주입된다. 단계(22) 도중 멸균제의 주입은 진공 챔버 내부의 압력을 급속히 증가시키며, 바람직한 양태에서, 제3도의 곡선(23)에 의해 나타낸 바와 같이 압력이 약 5000mTorr 이상의 수준까지 증가할 수 있다. 주입하는데 약 6분이 걸릴 수 있다. 멸균제를 챔버에 주입한 후, 단계(24) 동안 진공 챔버를 통해 완전하고 균일하게 확산시킨다. 이러한 단계는 전형적으로 약 45분간 지속되며, 이때 멸균제는 진공 챔버(11) 내부에서 실질적으로 평형을 이루어야 한다.
확산 종료시, 공정 제어 로직(16)을 다시 진공 펌프(12) 에 접속시켜밸브(17)를 개방하여 챔버(11)를 단계(26) 동안 약 500mTorr의 진공으로까지 펌프다운 시킨다. 제3도의 곡선 (25)에 의해 나타낸 바와 같이, 진공 챔버 내부의 압력은 500m Torr의 값으로 급속히 하강한다. 챔버(11) 내부의 압력이 500mTorr에 도달하면, 공정 제어 로직(16)이 플라즈마 발생기에 전달되는 고주파 시그날을 형성시키도록 고주파 발생기(14)에게 지시한다. 이러한 작용은 단계(28) 동안 가스 플라즈마가 진공챔버 내부에 발생되도록 한다. 플라즈마의 성분들은 반응성 제제의 분리종들 뿐만 아니라 챔버(11)에 남아있는 잔류 가스의 분자들이다.
플라즈마의 생성은 단계(28) 직후의 압력에 의해 나타낸 바와 같이, 단시간의 압력증가를 유도한다. 플라즈마 발생기는 멸균 단계(30) 도중 약 15분 동안 가동된 상태로 유지되며, 생성된 플라즈마는 진공 챔버(11) 내에 존재하는 병원균을 효율적으로 파괴시킬 수 있다. 멸균 공정은 제3도의 곡선(31)에 의해 나타낸 바와 같이, 대략 500mTorr의 일정한 압력에서 수행된다.
멸균 공정이 완료된 후, 챔버(11)는 배기 단계(32) 동안 HEPA 배기구(15)를 통해 배기시킨다. 배기 단계는 제3도의 곡선 (33)에 의해 나타내었다. 챔버 내에 존재할 수 있는 남아있는 멸균제를 플러슁하기 위해 최종적으로 진공을 적용한다. 제3도의 곡선(35)에 의해 나타낸 바와 같이, 약 1Torr의 진공을 빠르게 형성시킨다. 이 단계에 이어서, 곡선(37)에 의해 나타낸 바와 같이, 진공 챔버를 HEPA 배기구(15)를 통해 다시 대기압이 될 때까지 배기시키고, 멸균된 용품을 챔버로부터 회수한다.
본 발명에 따르는 바람직한 플라즈마 증진 건조법은 상술한 멸균법의 설명에서 기술되어 있으며, 제5도 및 6도와 관련하여 기술된다. 기타 모든 부분에서, 상술한 멸균기(10)의 작동은 동일한 것으로 이해되어야 한다. 또한, 플라즈마 증진된 건조법은 기술된 멸균 이외에 다양한 진공 적용법에 응용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
멸균될 용품을 챔버(11)에 도입하고 챔버를 밀폐시킨 후, 제5도의 단계(40)에 의해 나타낸 바와 같이, 진공 펌프(12) 및 밸브(17)를 가동시켜 챔버(11)를 소정 압력, 이 경우에 약 700 mTorr의 압력이 될 때까지 배기시킨다. 챔버 압력은 일반적으로 제6도의 곡선(50)에 의해 도시된 바와 같이 거동한다. 목적하는 압력에 도달하면, 단계(42)에 의해 나타낸 바와 같이 공정 제어 로직(16)이 고주파 발생기(14)에게 챔버(11) 내의 전극을 가동하라는 지시를 전달한다. 이러한 작용은 잔여의 가스 종들로 구성된 챔버(11) 내부에 가스 플라즈마가 형성되도록 한다. 다른 챔버 및 전극 배열 뿐만 아니라 고주파 발생기들은 플라즈마가 지지될 수 있는 압력 범위에서 인지할 수 있을 정도의 변형이 일어날 수 있음을 인식해야 한다. 더우기, 용매 함량, 공정시간, 온도 및 평형 증기압과 같은 기타 다양한 조건들은 플라즈마 증진에 가장 바람직한 조건들을 결정할 것이다. 여기에 기술된 본 양태에서, 플라즈마는 에너지를 응축된 물에 전달하여 증발 공정을 돕는다. 이러한 에너지 전달은 물의 온도를 증가시키는 작용을 하는 반면, 스퍼터링 또는 플라즈마 화학 공정에서 통상적으로 직면하는 바와 같이, 플라즈마가 화학적으로나 물리적으로 용품의 표면을 변경시키지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 플라즈마는 응축된 물에 열 에너지를 부여하기에 충분한 평균 에너지 및 운동량 특성을 가져야 하는 반면,용품 표면의 분자들 및 분자 결합들은 원래 그대로 유지시키는 것이 바람직하다. 본 양태에서, 플라즈마는 일반적으로 챔버 압력이 약 700mTorr일때 발생되는 반면, 더 높은 압력에서는 챔버(11)와 고주파 발생기(14) 사이의 임피던스로 인해 그 발생이 제한될 수 있다. 추가로, 약 700mTorr에서의 플라즈마 생성은 300mTorr의 예비 멸균 압력에 도달하는데 요구되는 총 공정시간을 실질적으로 최소화시킨다.
잔류 가스 플라즈마의 발생은 챔버 내부의 압력이 증가하도록 하는데, 이는 제6도의 곡선부(51)의 첨점(52)에 의해 도시한 바와 같이 증진된 증기 발생을 나타낸다. 플라즈마가 발생되는 동안, 진공 펌프(12)는, 단계(44)에 의해 나타낸 바와 같이, 증진된 증기 발생 기간과 동시에 챔버를 추가로 배기시키기 위해 접속된 채로 있다. 그 후,이 경우에는 작동한지 약 5 내지 15분 후에, 플라즈마 발생기를 작동 중지시키고(단계 46), 단계(48) 동안 계속 배기시킨다. 이러한 예시적인 양태에서, 약 300mTorr의 압력에 도달할 때까지 계속 배기시킨다. 제6도의 곡선(51)의 두번째 첨점(53)에 의해 나타낸 바와 같이, 잔류 가스 플라즈마 소멸시 고속으로 배기를 진행시키는데, 이는 증발 속도의 감소를 나타낸다. 본 바람직한 양태에서, 플라즈마 증진 배기(44)를 수행하는 기간은 300mTorr의 목적하는 압력에 도달하기 위한 최대 20분의 바람직한 배기 시간에 의해 결정한다. 플라즈마 증진된 배기(44)를 건조 또는 멸균 공정에서 수행하는 방법에는 여러 가지 변형이 있을수 있음을 인지해야할 것이다. 본 예시적인 양태에서, 플라즈마 증진 배기(44)를 소정의 압력에서 개시하고, 일정 기간 후 또는 소정의 제2 압력에 도달할 때 종결할 수 있다. 플라즈마 증진 건조법을 이용하는 전체적인 멸균 공정의 진공 프로파일은 제7도에 도시하였으며, 여기서 공정 단계(20)가 공정 단계(40) 내지 (48)에 의해 대체되었다. 배기 및 건조 공정 단계(40 내지 48) 이후, 나머지의 멸균 공정은 상술한 멸균 공정 단계들과 실질적으로 유사하다. 제7도에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 증진 건조법은 초기 배기 단계에 편리하게 도입되며, 추가의 물질이나 구성을 필요로 하지 않는다.
제4도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 증진 건조 기술은 진공 펌프(12)에 대해 필요한 시간을 실질적으로 감소시켜 멸균기(10)의 작동에 요구되는 챔버 압력을 감소시킨다. 성능 곡선(54) 및 (56)은 각각 플라즈마 증진 진공 건조법을 사용할 때와 사용하지 않을 때의 대표적인 용품에 대해 배기 도중 시간의 함수로서의 챔버 압력을 나타낸다. 제8도는 챔버 압력이 약 300mTorr의 공칭 최종 압력에 도달함에 따라, 플라즈마 증진시킨 후(32)와 플라즈마 증진시키지 않은 경우(80)의 배기에 대한 배기 성능을 플롯한 것이다. 실제로, 제8도에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 여기 후의 배기 속도[곡선(82)]는 진공 배기만 시킨 경우[곡선(80)]에 비해 상당히 높다. 이러한 데이타의 비교로부터, 플라즈마 증진 건조법을 사용하여 실현시킨 성능의 증가는 상당한 것임을 알 수 있다. 본 발명은 이러한 결과를 성취할 수 있는데, 그 이유는 단계(42) 동안 발생된 플라즈마가 에너지를 고주파 발생기로부터 챔버 내에 존재하는 액체로 전달하기 때문이다. 액체에 전달된 에너지는 증발을 촉진시키고, 따라서 건조 공정이 빨라진다.
이러한 성능의 증가는 초기 배기/건조 단계(40 내지 48) 동안 유효한 펌프 효율의 증가를 나타내며, 결과적으로 멸균기(10)의 보다 빠르고 일정한 작동이 가능해진다. 진공 펌프(12)에 의해 단계 (40) 동안 1Torr의 압력에 도달하는 데 걸리는 시간이 5 내지 9분인 경우, 플라즈마 증진 건조법이 가장 유용한 것으로 밝혀졌다. 이러한 시간이 5분 미만이면, 챔버 내의 용품이 이미 적절하게 건조되어 플라즈마 증진 건조법이 건조 공정의 속도를 크게 증가시키지 않을 수 있다. 한편, 시간이 9분 이상이면, 챔버 내의 용품이 너무 축축하여 멸균기로 처리할 수 없다. 여기에 기재된 수치들은 현 양태의 특정한 구성에 대해 유효하다. 그러나, 이러한 수치들은 다른 구성들에 대한 본 발명의 이점을 최대화하기 위해 실질적으로 달라질 수 있다. 실제로, 챔버 내의 용품의 습한 정도에 비례하는 시간 동안 플라즈마를 적용하면, 내부에 놓인 용품의 건조가 최적화될 수 있는 것으로 측정되었다. 그러나, 15분 이상의 기간은, 진공 펌핑 단계(40) 초기의 바람직한 20분의 기간(통상적인 양태의 멸균기(10)에 허용되는 최대 시간)내에 챔버(11) 내부 압력이 목적하는 예비 멸균 압력, 즉 300m Torr에 도달할 기회를 감소시키는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 추가의 이점은 플라즈마 증진된 건조법이 인식 가능한 물리적 또는 화학적 손상을 일으키지 않고 플라즈마 멸균 공정과 양립하여 전체적인 용품 형태에 적용될 수 있다는 점이다. 마지막으로, 증발을 증진시키기 위한 잔류 가스 또는 기타 플라즈마는 가스 종들을 변화시킴으로써 효과적으로 생성될 수 있으며, 다양한 습윤제에 효율적으로 에너지를 전달하기 위해 고주파 동력을 적용할 수 있다. 이는 저온 진공 건조가 요구되는 용도에 특히 유리하며, 더우기 수성 습윤제에 한정되지 않는다.
본 발명은 멸균 시스템에서의 용도와 관련하여 기술되었으나, 진공 속에서용품의 건조 효율을 향상시키는 것이 바람직한 기타 시스템에도 플라즈마 증진 진공 건조법이 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 이와 관련하여, 본 발명은 건조될 용품이 1ml 이상의 물을 포함하는 경우, 단순히 건조기로서 유용할 수 있다.
제1도는 플라즈마 멸균 장치의 간략도이다.
제2도는 플라즈마 멸균 공정의 블록 선도이다.
제3도는 플라즈마 멸균 공정의 진공 프로파일이다.
제4도는 다양한 공정 용품들에 대한 배기 특성을 플롯한 도면이다.
제5도는 플라즈마 증진 진공 건조 공정의 블록 선도이다.
제6도는 플라즈마 증진 건조 공정의 진공 프로파일이며, 펌프-다운(pump-down) 성능의 진공 프로파일을 나타낸다.
제7도는 플라즈마 증진 진공 건조를 이용하는 플라즈마 멸균 공정의 진공 프로파일이다.
제8도는 플라즈마 증진 진공 건조와 플라즈마 비증진 진공 건조에 대한 배기 성능을 플롯한 도면이다.

Claims (18)

  1. 멸균시킬 용품을 챔버 내에 넣는 단계,
    챔버를 제1 압력에 도달하도록 배기시키는 단계,
    제1 압력에서 챔버 내에 가스 플라즈마를 발생시키는 단계,
    챔버를 제2 압력에 도달하도록 계속 배기시키는 단계 및
    제2 압력에서 챔버 내에 멸균 가스를 도입시키는 단계를 포함하는 진공 멸균 방법.
  2. 제1항에 있어서, 가스 플라즈마의 발생이, 멸균시킬 용품의 습윤 정도에 비례하는 기간이 경과한 후에 종결되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제1 압력이 약 700mTorr이고, 제2 압력이 약 300mTorr인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 멸균 가스를 함유하는 제2 가스 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 제2 가스 플라즈마가, 가스가 챔버 및 멸균될 용품을 통해 침투된 후에 발생되는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 제2 가스 플라즈마가 제1 압력과 제2 압력 사이의 제3 압력에서 발생되는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 제1 압력이 약 700mTorr이고, 제2 압력이 약 300mTorr이며, 제3 압력이 약 500mTorr인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 플라즈마 발생 기간이 15분보다 짧은 방법.
  9. 응축된 물질을 둘러싸는 용적으로부터 주위 공기를 배기시키는 단계와
    응축된 물질의 증발을 촉진시키기 위해 배기된 용적내에서 잔류 가스 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하는, 응축된 물질의 배기방법.
  10. 제9항에 있어서, 플라즈마 발생 기간이 배기시킬 응축된 물질의 양에 비례하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 플라즈마가 발생되는 진공 압력이 대략 700mTorr인 방법.
  12. 제9항에 있어서, 응축된 물질의 평형 증기압 이하의 압력에서 플라즈마를 여기시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 습윤 용품을 주위 공기를 함유하는 챔버 내에 넣는 단계,
    챔버를 밀폐시키는 단계,
    챔버를 배기시키는 단계,
    챔버를 계속 배기시키면서 챔버 내에 잔류 가스 플라즈마를 발생시키는 단계 및
    진공을 해제시키는 유체 이외에 챔버 내에 어떠한 유체도 도입하지 않고 챔버로부터 용품을 회수하는 단계를 포함하는, 습윤 용품의 건조방법.
  14. 제13항에 있어서, 플라즈마가 용품을 습윤시킨 물질의 대략적인 평형 증기압에서 발생되는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 용품이 실질적으로 건조되었다는 표시로서 배기 속도가 증가할 때까지 플라즈마를 계속 발생시키는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 챔버 압력이 약 700mTorr일 때 플라즈마가 발생되고, 챔버 압력이 약 600mTorr일 때 플라즈마가 소멸되는 방법.
  17. 1ml 이상의 물을 포함하는 용품을 챔버 내에 넣는 단계,
    챔버를 배기시키는 단계 및
    목적하는 양의 물이 용품으로부터 제거될 때까지 계속 배기시키면서 플라즈마를 챔버 내에 발생시키는 단계를 포함하는 건조방법.
  18. 제16항에 있어서, 용품이 실질적으로 건조되었다는 표시로서 배기 속도가 증가할 때까지 플라즈마를 계속 발생시키는 단계를 포함하는 방법.
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