본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상수와 소금을 주입하는 유입구가 형성되고, 상기 상수와 상기 소금을 혼합하여 생리식염수를 만들도록 형성된 용기와; 상기 생리식염수에 잠기도록 상기 용기 내에 형성된 음전극판과, 상기 음전극판과 이격되도록 나란히 배열된 양전극판을 구비한 전극부와; 상기 전극부에 직류 전류를 공급하는 배터리를; 포함하여, 상기 배터리로부터 상기 전극부에 조절된 전류를 미리 설정된 시간동안 인가하여, 상기 생리식염수 내의 차아염소산을 포함하는 잔류 염소(residual chlorine)가 0.1mg/ℓ 내지 10mg/ℓ이 되도록 산화체를 생성하여 상기 생리식염수를 멸균함으로써, 생성된 살균 생리식염수를 바로 사용할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 살균된 생리식염수의 제조 장치를 제공한다.
여기서, 상수는 수돗물, 지하수, 정제수 등의 음용수로 사용될 수 있는 물이라고 약전에 정의된 용어이며, 대략 pH 6.0 내지 pH 7.5의 약산성 내지 중성의 성질을 갖는다. 따라서, 상수로 제조된 생리식염수를 전기 분해하면, 산화체의 생성이 짧은 시간 내에 이루어질 뿐만 아니라, 생성된 잔류 염소(residual chlorine) 중 살균력이 뛰어 나면서 인체에 무해한 차아염소산(HOCl, hypochlorous acid)의 생성량을 극대화할 수 있다(도17참조). 이를 통해, 염소가 다량으로 함유함에 따라 역겨운 냄새가 발생되는 것을 방지하면서도 상온에서도 높은 살균력을 얻을 수 있게 된다. (따라서, 잔류 염소란 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-)를 포함하는 성분을 말하며, 염소이온(Cl-)을 포함하는 것이 아니다.)
다시 말하면, 도17에 도시된 바와 같이, 염소가 물에 첨가될 때 생산되는 가장 효율적인 병원균 구제제(驅除劑)인 차아염소산은, 상온 20℃에서 염소가 pH 6.5인 물에서는 염소 중 90%가 차아염소산 형태로 생성되며, pH 7.5인 물에서는 염소의 50%만이 차아염소산 형태로 생성된다.또한, 아울러, pH값이 4.0 내지 5.0 의 영역에서는 차아염소산의 비율은 높아지지만, 인체에 도포하기에는 높은 산성수가 되므로, 염수를 제조하는 물은 pH값이 5.0보다 큰 상수를 적용하는 것이 좋다. 따라서, 약알카리수인 증류수보다는 약산성 내지 중성(가장 바람직하게는 약 pH 6.5의 물)인 수돗물이나 지하수 등의 상수가 이에 적합하다. 인체와의 관계를 고려하면, 상기 상수는 약 pH 6.5 내지 pH 7.3의 물인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 잔류 염소가 0.1mg/ℓ보다 작은 양이 함유되면, 생리식염수의 살균효과가 낮아지며, 잔류 염소가 10mg/ℓ보다 많은 양이 함유되면, 생리식염수의 살균력이 우수하지만 인체 기관 중 예민한 부위에는 사용자의 임의로 분무할 경우에는 자극을 느낄 우려가 있으므로 사용의 범용성 측면에서 바람직하지 않다. 예컨대, 10mg/ℓ보다 많은 양의 잔류 염소가 함유된 살균수를 눈, 코에 분무하는 경우에는 이들의 점막을 자극하여 불편함을 야기할 수 있다. 이와 같은 기준은 미국소비자협회에서 발행한 건강한 주거 레퍼런스 매뉴얼(Healthy Housing Reference Manual)의 수영장과 온천수의 조건에 관한 기준에서도 동일하게 적용된다. 그러나, 상대적으로 덜 민감한 부위인 목안(인후)이나 자궁, 아토피 피부, 기관지, 폐, 머리카락 등에 분무하는 경우에는 이보다 잔류염소가 많더라도 자극적이지 않으므로, 보다 높은 치료의 효능을 얻기 위하여 10mg/ℓ보다 많은 50mg/ℓ의 잔류 염소가 함유된 살균수를 도포하는 것도 가능하다.
따라서, 구두의 깔창에 도포하거나 화장실을 소독하는 것과 같이 인체에 사용하지 않는 경우라면, 염소 냄새의 불편함을 야기하더라도 10mg/ℓ를 초과한 살균수를 사용하는 것이 가능하지만, 인체 내의 민감한 부위에 사용하는 용도로서는, 인체 내의 점막에 자극이 가해지는 것을 최소화하기 위하여 10mg/ℓ를 넘지 않는 것이 필요하다.
한편, 반응 온도가 높을수록 상기 (1) 내지 (5)의 반응에 의해 생성되는 산화체의 양이 달라지므로, 상기 장치는 용기에 수용된 물의 온도를 측정하는 온도 센서를 추가적으로 포함하여, 측정된 온도가 높을수록 전극부에 인가하는 시간이 작아지도록 조절한다.
한편, 상수를 전기분해하면 생성되는 잔류 염소 중 대부분을 차지하는 차아염소산(HOCl)은 높은 살균력을 갖지만, 도19에 도시된 바와 같이, 전기 분해를 하는 동안에 발생된 잔류 염소는, 산성 또는 중성 영역에서는 화학적으로 불안정하여 약 3분의 반감기로 그 함량이 감소하게 된다. 따라서, 이와 같이 제조된 살균된 생리식염수는 제조 후 위 함량이 절반이 되기 이전인 3분 이내에 곧바로 콘택트 렌즈를 세척한다든지, 코나 눈안에 뿌린다거나, 알러지 환자의 피부에 뿌리거나, 치아 나 잇몸 주변에 분무하거나, 인후 부근이나 기관지 쪽에 분무하거나, 머리카락에 뿌리거나, 가글을 행하거나, 자궁이나 질 내에 분무하거나, 무좀이 있는 피부에 분무하는 것이 바람직하다. 이에 반하여, 포유 동물의 체내에 차아염소산(HOCl)이 흡입되면, 그 반감기(half-time)는 44시간으로 현격히 줄어들게 되므로, 일단 체내에 흡입된 이후에는 체내의 바이러스, 박테리아 등을 살균하는 데 충분한 시간을 확보할 수 있게 된다.
이와 같이 제조된 살균된 생리식염수는 상수와 소금을 혼합하여 만들어진 약0.9%의 생리식염수를 전기분해하는 것에 의하여 제조됨으로써, 소독 및 살균 효과가 높은 차아염소산의 성분비를 50%이상으로, 바람직하게는 95%이상으로 유지할 수 있게 된다. 또한, 이와 같은 살균된 생리식염수의 제조 방법은, 염수를 수용하는 용기와, 용기 내에 배열된 음전극부와 양전극부와, 이들 전극판에 직류 전류를 공급하는 전원만 있으면 되므로, 그 장치의 구성 부품의 수와 장치의 무게가 종래의 장치보다 현격히 줄어들어, 살균된 생리식염수를 제조하는 데 필요한 장치를 용이하게 휴대할 수 있도록 한다. 따라서, 사용자나 소비자 레벨에서 상기와 같은 살균된 생리식염수의 제조 방법으로 인체에 무해하면서도 높은 살균력을 가진 차아염소산의 성분비가 높은 살균된 생리식염수를 직접 제조하여, 곧바로 사용하고자 하는 용도대로 사용할 수 있게 된다.
이에 따라, 알카리수를 이용하여 제조함에 따라 차아염소산의 성분비도 5%이하로 낮아지고, 인체에 부작용을 일으킬 가능성이 있는 염소를 다량으로 함유한 상태의 종래의 살균된 생리식염수를 사용하는 경우에 비하여, 사용량이 적더라도 보 다 높은 살균 소독 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 부작용을 현저히 줄이고, 인체에 완전 무해한 살균된 생리식염수를 제조할 수 있게 된다는 점에 있어서 큰 장점이 있다. 무엇보다도, 본 발명에 따른 살균된 생리식염수의 제조 방법은 염소의 함유량이 0.1mg/ℓ 내지 10mg/ℓ으로 작은 양의 염소를 포함하고 있더라도, 대부분의 염소가 살균력이 우수한 차아염소산의 형태로 존재하므로, 높은 소독 및 살균력을 확보할 수 있게 된다.
특히, 어느 곳에서든 쉽게 얻을 수 있는 수돗물이나 지하수는 pH값이 6.0 내지 7.5 정도의 범위이어서 약산성 내지 중성의 상수에 해당한다. 따라서, 별도의 수고를 하지 않고서도 살균된 생리식염수 제조에 사용될 약산성 내지 중성의 물을 수돗물이나 지하수로 구하여, 어느 곳에서도 간편하게 높은 차아염소산의 성분비를 갖는 살균된 생리식염수를 제조하여 곧바로 사용할 수 있게 된다.
한편, 인체의 체액의 pH값이 6.5 내지 7.5의 범위에 속하므로, 살균된 생리식염수를 체내에 주입하거나 또는 인체와 직접적으로 접촉하는 콘택트 렌즈의 살균 용도로 사용하고자 하는 경우에는, 상기 물의 pH 값은 6.5 내지 7.5로 인체의 체액의 pH값과 동일하게 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 살균된 생리식염수의 제조 방법은 뛰어난 휴대성을 갖는다는 장점이 있으므로, 전극판에 공급되는 전류는 약 3.0V 내지 12V의 휴대용 배터리로부터 공급된다. 이 때, 상기 전극부에 인가되는 전류의 크기는 물의 양에 비례하여 달라지는도록 상기 장치를 설계하며, 서로 마주보는 양전극판과 음전극판의 면의 단위 면적당 8mA/cm2 내지 52mA/cm2의 작은 직류 전류가 공급되고, 물의 양에 비례하여 작동 전류의 인가 시간이 크게 되도록 제어된다. 이와 같이, 단위 면적당 작은 전류를 인가하는 것에 의하여, 10mg/ℓ 이하의 잔류 염소가 생성되도록 제어하는 것이 가능해진다. 또한, 이와 같이 저전류를 인가하는 것에 의하여 충분한 살균력을 확보할 수 있게 되므로, 교류 전원을 이용하는 대신 작은 용량을 갖는 3V 내지 12V의 배터리를 사용할 수 있게 된다. 이를 통해, 인체에도 사용할 수 있게 조절된 잔류 염소량을 갖는 살균된 생리식염수의 제조 장치를 휴대용으로 제작하는 것이 가능해진다.
이 때, 상기 배터리로부터 상기 전극부에 인가되는 시간은 10초 내지 300초로 설정된다. 이를 통해, 살균된 생리식염수를 제조하기 위하여 오랜 시간동안의 공정을 거치지 않고, 기껏해야 약 5분간의 작동 시간을 통해, 인체에 적용 가능한 살균된 생리식염수를 제조할 수 있게 된다.
한편, 배터리의 전력 소모나 사용자의 부주의 등에 따른 염도 차이에 의하여 전극부에 인가되는 전류는 그 크기가 제조하는 때에 따라 달라지므로, 신뢰성을 가지고 일정량의 잔류 염소를 생성하기 위해서는, 배터리나 염도의 차이에도 불구하고 전극부에 인가되는 전류는 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 휴대용 살균된 생리식염수의 제조 장치는 상기 배터리로부터 상기 전극부에 공급되는 전류가 일정 범위로 유지되도록 하는 전류보상수단을 더 포함한다.
이 때, 보다 작은 공간 내에 전류 보상 수단이 안착되어야 할 뿐만 아니라, 배터리의 전력 소모를 최소화하기 위하여, 상기 전류보상수단은, 직렬로 연결된 2개의 트랜지스터(TR1,TR2;TR3,TR4)가 서로 병렬 연결되어 트랜지스터군을 형성하고, 상기 배터리로와 상기 트랜지스터군이 서로 직렬 연결되며, 상기 직렬로 연결된 트랜지스터들 사이의 접점(181,182) 사이에 상기 전극부가 배열되도록 구성되어; 상기 접점(181,182)을 기준으로 서로 엇갈리게 마주보는 트랜지스터(도20에 도시된 바와 같이, TR1는 TR4와 엇갈리게 마주보고, TR2는 TR3과 엇갈리게 마주본다)는 대각선 방향의 다른 트랜지스터와 엇갈리도록 함께 ON, OFF됨으로써, 상기 전극부에 인가되는 전류의 방향이 반대방향으로 인가되며, 상기 전극부에 인가되는 전압에 따라 상기 트랜지스터의 베이스전류를 조절하여 상기 전극부에 인가되는 전류를 일정하게 유지한다. 즉, 전원 공급 회로에 스위칭 역할을 하는 트랜지스터(TR)를 이용하여, 염도에 따른 저항값의 변화에 따라 트랜지스터의 베이스 전류의 펄스폭(pulse width)를 미세하게 조정하여 전류값을 조절함으로써, 트랜지스터를 통과하는 데 소정의 저항이 발생되는 것과 같은 효과를 유도하여, 전극판에 공급되는 전류값을 일정하게 조정하는 것이다.
여기서, 상기 트랜지스터군과 상기 배터리 사이에 저항이 배열되어, 상기 저항값에 인가되는 전압값으로부터 상기 전극부에 인가되는 전류값을 감지하여, 이를 기초로 상기 트랜지스터의 베이스 전류를 미세하게 조절하는 것이 제어의 용이성 측면에서 바람직하다.
이와 같이, 상기 염수의 농도나 배터리의 전력 소모에 의해 발생되는 상기 전극 사이의 전류 변화를 감지하여, 이에 따라 상기 전극에 인가되는 전압의 크기 를 조절함으로써, 전극에 인가되는 전류의 값이 일정한 범위로 항상 유지될 수 있게 되며, 미리 정해진 시간 동안 작동하더라도 제어된 일정 양의 잔류 염소를 포함하는 산화체가 생성되도록 한다.
이 때, 배터리의 전압이 사용 범위보다 낮아지면, 배터리 교체 신호를 나타나도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 생리식염수는, 상기 용기 내에 담겨진 상기 상수의 양에 따라, 혼합된 생리식염수의 염도가 약 0.9%가 되도록 하는 양의 약용 소금을 상기 용기 내에 부어 상기 물과 혼합시킴으로써, 인체의 체액과 동일한 염도를 갖도록 하여, 콘택트 렌즈의 세척이나 비염 환자들의 콧속 또는 목안이나 기관지 및 폐 안에 분무하는 데에 있어서도 전혀 무리가 없도록 한다. 이를 위하여, 용기 내에 상수를 넣은 상태에서, 그 용기 내의 상수가 약 0.9%가 되는데 필요한 약용 소금의 양을 별도의 포대 형태로 보관한 후, 그 포대를 개봉하여 용기 내의 물과 혼합하도록 함으로써, 보다 간편하게 생리식염수에 적합한 농도의 살균된 생리식염수를 제조할 수 있게 된다. 이를 통해, 사용자는 살균된 생리식염수의 제조에 필요한 식염수를 휴대하지 않고 단순히 손톱만한 포대나 앰플을 휴대함으로써, 어느 곳에서든지 간편히 소독에 필요한 살균된 생리식염수를 제조하는 용도로 사용할 수 있게 된다.
이와 관련하여, 사용자의 약용 소금 휴대를 보다 간편하게 하기 위하여, 상기 휴대용 살균된 생리식염수의 제조 장치는, 상기 용기 내에 수용되는 상수를 생리식염수로 만들기 위한 소금 포대를 보관하는 수용부를 추가적으로 구비한다.
상기 생리식염수를 전기 분해에 의해 멸균하는 것은, 생리식염수를 생성되는 오존(O3), 과산화수소(H2O2), OH라디칼, 차아염소산(HOCl)과 같은 산화체에 의하여 이루어지는 데, 상기의 전기 분해에 의한 산화체의 생성과 멸균 과정은 다음의 (1) 내지 (5)의 공정에 의하여 이루어진다.
(1) 오존이 생성되는 경로는 물(H2O)을 전기 분해함으로써 시작되어 최종적으로 O와 O2가 결합되는 다음의 공정을 거쳐 오존이 형성된다.
H2O --> H+ + (OH)ads + e-
(OH)ads --> (O)ads + H+ + e-
2(OH)ads --> O2 + 2H+ + 2e-
2(O)ads --> O2
(O)ads + O2 --> O3
(2) 과산화수소는 산소의 전기 분해에 의한 직접적인 경로와, 오존 분해에 의하여 생성된 중간 산물인 OH라디칼의 결합으로 생성되는 간접적인 경로에 의하여 생성된다. 즉,
O2 + e- --> O2 ·-
O2 + 2H+ + 2e- --> H2O2
와 같은 직접적인 경로와,
OH·+ OH· --> H2O2
와 같은 간접적인 경로에 의하여 생성된다.
(3) HOCl은 수중에 존재하는 Cl- 이온이 Cl2로 결합한 후에 H2O와 반응하여 HOCl을 생성하게 된다. 즉,
2Cl- --> Cl2 + 2e-
2H2O + 2e- --> H2 + 2OH-
Cl2 + H2O --> HOCl + H+ + Cl-
(4) OH라디칼은 순간적으로 생성되었다가 사라지기 때문에 직접적으로 측정은 불가능하지만, 오존이 수중에 존재하는 경우에 OH- 또는 과산화수소의 짝염기인 HO2 -와 반응하여 라디칼 체인 사이클을 형성하며 최종적으로는 OH라디칼을 생성한다.
O3 + OH --> 라디칼 체인 반응(Radical Chain Reaction) --> OH·
O3 + HO2 - (H2O2의 짝염기) --> 라디칼 체인 반응 --> OH·
(5) 수중에 존재하는 미생물(microorganism, microorganics)은 생성된 산화 체(oxidants)에 의하여 불활성화되거나 제거되며, 다음의 microorganism은 전기적 흡착(electrosorption)에 의하여 제거되며, 다음의 microorganics는 e-과의 반응으로 직접적인 전기 분해 반응에 의하여 제거된다.
즉, Microorgainsm에 대해서는,
M(Microorganism) --> Electrosorption --> Inactivation
또한,
M(Microorganism) + O3 --> Inactivation
M + OH· --> Inactivation
M + HOCl --> Inactivation.
그리고, Microorganics에 대해서는,
M(Microorganics) + e- --> M-
또한,
M(Microorganics) + O3 --> Product
M + OH· --> Product
M + HOCl --> Product
즉, 전기 분해가 이루어지는 동안에 상기 (1) 내지 (5)의 공정에서 생성된 잔류염소(HOCl, OCl-)를 포함하는 산화체(O3, H2O2, HOCl, OCl-, OH라디칼 등)에 의하여 산화 및 살균 작용이 원활하게 이루어지며, 전기 분해가 이루어진 후에는 잔류성이 높은 차아염소산(HOCl)에 의하여 높은 살균력이 유지된다. 또한, (3)단계에서 생성된 차아염소산(HOCl)은 약산성 내지 중성의 염수에서 생성되므로, 살균력이 상대적으로 작을 뿐만 아니라 인체에 부작용을 유발할 가능성이 있는 염소 이온(Cl-)이나 차아염소산이온(OCl-)의 성분비를 줄이고, 소독 및 살균력이 높은 차아염소산(HOCl)의 성분비를 크게 높일 수 있게 된다.
또한, 전기 분해가 일어나는 중에 생성되는 과산화수소(H2O2)는 자유기(free radical, HO·+ O·)을 생성하는 능력이 있는데, 이 자유기들은 단백질을 낮은 분자 무게의 펩타이드, 아미노산으로 분해하여 수용성 물질로 만들며, 이중결합 부위로 몰려들어 에폭사이드(epoxide)를 생성한다. (예컨대, C=C-R 구조는 C-C-R 구조가 된다) 보다 구체적으로는, 과산화수소에서 생성된 자유기는 매우 반응성이 큰 데, 자체의 안정을 이루기 위하여 단백질로 이루어진 원인 물질을 공격함으로써, 과산화수소의 산화 작용으로 단백질을 아미노산으로 분해하여 수용성 물질로 만들게 되어, 알러지, 아토피를 유발하는 원인 물질인 단백질을 효과적으로 제거하게 된다. 이 때, 단백질로 이루어진 원인 물질을 제거하기 위해서는 다소 긴 시간인 30초 내지 2분 정도동안 산화체와 접촉하는 것이 좋다. 이를 위하여, 지속적으로 전기분해를 하면서 생성되는 산화체를 단백질의 원인 물질에 분무하기도 하고, 분무된 산화체가 장시간 접촉한 상태를 유지하도록 컵을 뒤집은 형태의 분무 유지기로 피부 등에 접촉시킨 상태로 분무하는 것이 바람직하다.
즉, 잔류 염소를 포함하는 산화체는 조류, 박테리아, 곰팡이, 원충류 및 바 이러스를 죽이는 효과 이외에 단백질을 구성하는 아미노산의 탄소와 질소 원자 사이의 이중 결합을 파괴하는 특징을 이용하여 알러지, 아토피를 유발하는 원인 물질인 단백질을 제거할 수 있다. 이를 통해, 상기와 같이 제조된 산화체를 비염, 아토피 등 알러지 질환에 사용하면, 알러지의 원인 물질인 단백질을 변형시킴으로써 알러지 증상의 치료에도 사용할 수 있다.
또한, 이를 자궁경부암을 일으키는 HPV(human papillomavirus, 사람유두종바이러스)의 감염을 치료하는 데에도 효과적이다. 이를 위하여, 상기 용기와 연통되는 긴 길이를 갖는 튜브가 연장형성되어 자궁 내에 삽입되도록 하고, 그 끝단에는 반경 방향의 다수 구멍이 형성되어, 잔류 염소를 포함하는 산화체가 자궁 내에 원활히 분무하도록 한다.
특히 적용 피부나 점막 상태에 따라 생리식염수의 농도를 0.9%의 등장액에 한정하지 않고, 그 염도의 범위를 약간 높거나 낮게 조절하여 사용 목적에 맞는 양의 산화체를 발생시켜 적용할 수도 있다.
한편, 상기 전원 공급부는 상기 전극판에 인가하는 전원의 인가 방향을 꺼꾸로 인가하는 것이 가능하게 구성된다. 즉, 상기 음전극부와 상기 양전극부에 공급하는 전원의 (+)(-)를 주기적으로 뒤바꿈으로써, 초기의 음전극부가 음전극부만으로 작용하지 않고 동시에 초기의 양전극부가 양전극부만으로 작용하지 않도록 하고, 하나의 전극부가 음전극부와 양전극부의 역할을 교대로 함에 따라 산화, 환원 반응이 번갈아가면서 일어나도록 하여, 전기 분해 과정 동안에 각각의 전극판에 고용물이 부착되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이는, 1회의 작동 중에도 전극판에 인 가되는 전류의 방향을 번갈아가면서 바꿀 수도 있고, 1회 내지 10회의 횟수마다 인가되는 전류의 방향을 바꾸도록 설정될 수도 있으며, 2 내지 5일 등의 시간마다 인가되는 전류의 방향을 바꾸도록 미리 설정될 수 있다.
그리고, 상기 음전극판과 상기 양전극판에는 서로 마주보게 배열되도록 선단부가 뾰족한 음극 돌기와 양극 돌기가 형성된다. 이는, 일정한 전하를 흘려주더라도 음전극부와 양전극부의 뾰족한 돌기의 선단에 전하가 많이 몰리게 되므로, 보다 전기 분해를 촉진시킬 수 있게 된다. 따라서, 동일한 전기 분해를 유도하고자 하는 경우에 보다 낮은 용량의 전원 공급부를 구비할 수 있게 되며, 특히 용량이 작은 배터리도 장시간동안 배터리 교체없이 사용할 수 있게 된다. 여기서, 음극 돌기와 양극 돌기의 선단부는 반드시 뾰족한 형태일 필요는 없으며, 기둥 형태이어도 무방하다. 이를 통해, 전극부에 동일한 전류가 인가되더라도 상기 돌기 끝단에서 보다 격렬한 전기 분해가 이루어지도록 하여, 세균, 박테리아, 바이러스, 단백질 원인 물질 등을 단시간 내에 살균시키는 산화체가 짧은 시간에 다량으로 생성되도록 한다.
이 때, 상기 음극 돌기와 양극 돌기는 전기 분해를 가장 활발히 반응시킬 수 있는 백금(Pt), 티타늄(Ti), 흑연 등으로 형성되거나 도금된 것이 좋다. 그리고, 상기 음극 돌기와 양극 돌기의 도금층 두께는 다른 부분의 도금층 두께보다 더욱 더 두껍게 형성되는 것이 반응 수명을 높이는 측면에서 효과적이다. 특히, 휴대용으로 사용되는 경우에는 전극판의 크기를 소형으로 형성하면서 많은 양의 산화체를 생성해야 하므로, 가장 전기 분해를 가장 활발히 반응시킬 수 있는 백금으로 형성 되거나 백금 코팅된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 양극 돌기와 음극 돌기 사이의 간극(d1)은 0.5mm 내지 2.0mm를 두는 것이 좋다. 이는, 양극 돌기와 음극 돌기 사이의 간극(d1)이 0.5mm보다 작은 경우에는, 음전극판과 양전극판 사이에 충분한 양의 생리식염수가 유입되지 않음에 따라 잔류 염소를 포함한 산화체가 다량으로 생성되지 않기 때문이고, 양극 돌기와 음극 돌기 사이의 간극(d1)이 2.0mm보다 큰 경우에는, 음전극판과 양전극판 사이의 거리가 너무 이격되어 전자의 이동이 충분하지 않기 때문이다. 아울러, 전극판 사이의 거리가 너무 넓게 이격되면, 배터리 소모량이 더 커지는 문제점도 있다.
다만, 도21에 도시된 바와 같이, 적은 양의 산화체를 생성하고자 할 경우에는 돌기 사이의 공간이 더 좁아져도 되므로 그 간극이 약 0.5mm인 경우가 효과적이며, 많은 양의 산화체를 생성하고자 할 경우에는 충분한 접촉 공간을 확보하기 위하여 약 1.0mm 내지 1.5mm 정도로 이격되는 것이 효과적이다. 그러나, 이미 전극판이 설치된 상태에서 전기 분해가 이루어진다는 점과 배터리 소모량을 최소화하기 위하여, 최적의 간격으로 전극판이 설치된 상태에서 전류를 인가하는 시간을 조절하는 것에 의해 원하는 양의 산화체를 생성시키는 것이 보다 바람직하다.
그리고, 상기 음전극판을 끼워 고정하는 음극 지지턱과, 상기 양전극판을 끼워 고정하는 양극 지지턱을 구비하고, 상기 전원공급부로부터 공급받은 전원의 음극을 상기 음극 지지턱과 연결하고, 상기 전원공급부로부터 공급받은 전원의 양극을 상기 양극 지지턱과 연결하도록 구성된 지지대를 더 포함하여 구성된다. 이를 통해, 전극부를 상기 용기 내에 용이하게 설치할 수 있으며, 상기 지지대의 지지턱 에 전극부를 단순히 착탈시킴으로써 용이하게 교체하는 것이 가능해진다. 또한, 전극판 자체를 교체할 수도 있다.
한편, 판형상으로 형성된 상기 음전극판과 상기 양전극판의 판면으로부터 분기된 분기판이 돌출 형성되고, 상기 음전극판로부터 분기된 분기판과 상기 양전극판로부터 분기된 분기판은 하나씩 차례로 서로 마주보도록 배열되고, 마주보는 상기 분기판들에는 각각 음극 돌기와 양극 돌기들이 형성된다. 이를 통해, 최소한의 공간에 전기 분해가 일어나는 영역을 보다 많이 확보할 수 있게 된다. 나아가, 상기 분기판으로부터 또 다른 분기판이 형성되고, 양전극부와 음전극판로부터 연장된 또 다른 분기판들의 마주보는 면에 각각 음극 돌기와 양극 돌기가 형성되도록 구성될 수도 있다.
상기와 같이 제조된 살균된 생리식염수를 제조된 후 3분 이내에 비염, 아토피 등 알러지 질환에 도포함으로써, 알러지의 원인 물질인 단백질을 변형시켜 비염, 아토피 질환을 치료할 수도 있으며, 인체의 입안의 인후 부근에 도포함으로써 목 부위를 소독하고 입안도 살균시킬 수 있다. 아울러, 상기와 같이 제조된 살균된 생리식염수를 제조된 후 3분 이내에 무좀 질환 부위나 염증이 있는 점막 또는 상처난 부위에 도포하는 것에 의해서도 무좀균을 효과적으로 제거할 수 있으며, 채소나 야채, 육류, 생선 등에도 도포하여 신선한 상태를 장시간 동안 유지할 수도 있다. 그리고, 유한 락스를 희석하여 사용하던 종래의 수술후 소독액을 대신하여 사용할 수도 있으며, 머리카락에 뿌려 비듬균을 살균시킬 수도 있고, 피부에 뿌려 아토피 피부를 치료하거나 상처 부위의 피부를 소독시킬 수도 있고, 신발 밑창이나 주방에 분무하여 균을 제거할 수도 있다. 나아가, 이를 자궁경부암을 일으키는 HPV(human papillomavirus, 사람유두종바이러스)의 감염을 치료하기 위한 용도로 자궁이나 질 내에 분무할 수도 있으며, 치아나 잇몸에 분무할 수도 있고, 입안을 가글하는 용도로 사용할 수 있다.
다만, 인체에서 자극에 민감한 코안, 기관지, 눈, 눈에 착용하는 콘택트렌즈 세척(이중, 세척의 최종 헹굼단계), 인후 부근에 분무하는 용도로 사용하는 경우에는, 수영장물에 관한 미국 소비자협회의 기준에서 규정하고 있는 바와 같이, 10mg/ℓ이하의 보다 적은 양을 갖도록 제어된 잔류 염소를 함유한 살균된 생리식염수를 분무하는 것이 좋다.
이와 같이, 사용자의 안전하고 편리한 사용 환경을 제공하기 위하여, 인체의 민감한 부위에 사용하는 경우와, 인체의 덜 민감한 부위이거나 민감하더라도 높은 살균력이 필요로 하는 부위에 사용하는 경우를 구분하여 작동시킬 필요가 있다. 따라서, 상기 살균된 생리식염수의 제조 장치는, 잔류 염소가 0.1mg/ℓ 내지 10mg/ℓ 이 되는 산화체를 상기 생리식염수에 생성하도록 지령하는 제1스위치와; 잔류 염소가 10mg/ℓ 내지 100mg/ℓ 이 되는 산화체를 상기 생리식염수에 생성할 것을 선택적으로 지령하는 제2스위치를; 더 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 전극부에 일정한 전류가 흐르도록 하는 정전류 모듈이 포함되어 있는 경우에는, 잔류 염소의 양은 전극부에 인가되는 시간에 비례하므로, 상기 제1스위치와 상기 제2스위치는 각각 잔류 염소가 0.1mg/ℓ 내지 10mg/ℓ 이 되는 산화체를 상기 생리식염수에 생성하는 데 필요한 시간 동안과, 잔류 염소가 10mg/ℓ 내 지 100mg/ℓ 이 되는 산화체를 상기 생리식염수에 생성하는 데 필요한 시간 동안 상기 배터리로부터 상기 전극부에 전류를 인가할 것을 지령하도록 형성된다. 여기서, 제2스위치의 작동에 의해 생성되는 산화체의 양이 100mg/ℓ 보다 많이 생성되는 경우에는 잔류 염소의 역한 냄새로 인체에 직접 적용하는데 제한이 있을 수 있다. 그러나, 보다 높은 치료 효과를 얻기 위하여 제2스위치의 작동에 의해 생성되는 산화체의 양을 100mg/ℓ 보다 많이 생성되도록 설정할 수 도 있다. 따라서, 제2스위치 이외에 보다 많은 산화체를 생성하도록 보다 오랜 시간동안 전류를 인가하는 것을 지령하는 제3스위치가 추가적으로 형성될 수도 있다.
한편, 제1스위치와 제2스위치는 반드시 별개로 형성될 필요는 없으며, 하나의 스위치로서 1번 누르는 것과 2번 누른 것을 다른 신호로 인식하는 것 등에 의하여 동일한 기능을 구현할 수도 있다.
그리고, 살균된 생리식염수를 제조한 후 3분 이내에 도포하는 것은, 생리식염수를 제조한 직후에 분무하는 것이 가장 바람직하지만, 생성된 잔류 염소가 반 이하로 줄어들기 이전에 인체 내에 흡수시키도록 하기 위함이다. 일단 인체에 흡수된 잔류 염소는 그 반감기가 44시간이어서 인체내의 세균, 바이러스 등을 제거하는 데 충분한 시간을 확보할 수 있게 된다.
상기 용기내의 살균된 생리식염수를 외부로 분사하는 분무부를 더 포함하여, 제조된 생리식염수를 간편하게 전술한 용도로 분무시킬 수 있도록 한다. 이 때, 상기 분무부는, 상기 유입구에 결합되어 상기 용기 내의 생리식염수를 외부로부터 밀폐시키고, 왕복 운동이 가능한 버튼을 구비한 마개와; 살균된 생리식염수를 빨아올 리는 흡입력을 발생시키기 위하여, 상기 버튼의 왕복 운동에 따라 체적이 변동되도록 상기 마개에 고정된 챔버와; 상기 챔버의 체적이 작아진 상태에서 상기 챔버의 체적을 크게 함과 동시에, 상기 버튼을 밀어올리는 힘이 작용하도록 상기 챔버 내에 설치되고, 표면이 백금 코팅된 금속 재질의 스프링과; 일단이 상기 용기 내의 생리식염수에 잠기고 타단이 상기 챔버와 연결되어 상기 용기 내의 생리식염수를 끌어올리는 통로가 되는 분사관과; 상기 챔버와 연통되어 상기 버튼의 왕복 운동에 따라 상기 생리식염수를 외부로 분무하도록 상기 챔버와 연통된 분무부를; 포함하여 구성된다. 챔버 내의 스프링에 백금 도금을 하는 것은, 분무하는 중에 챔버를 통과하는 생리식염수에 의해 스프링이 부식되는 것을 방지하여, 상기 분무기의 수명을 크게 높이기 위한 것이다. 이를 통해, 사용자는 제품의 수명이 다할 때까지 스프링의 파손없이 제조된 살균된 생리식염수를 원하는 용도와 위치에 정확하게 분사시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 유입구에 고정되어 상기 용기 내의 생리식염수를 외부로부터 밀폐시키는 마개와; 상기 용기 내의 생리식염수가 연통 가능하면서 콘택트 렌즈를 수용하도록 상기 마개로부터 연장 형성된 렌즈 수용부를; 구비한 콘택트렌즈 세척모듈을 더 포함하여 구성된다. 이를 통해, 상기 마개를 상기 유입구에 결합한 상태로, 직류 전원을 전극부에 미리 설정된 시간동안 전극부에 인가하여 전기분해를 시킴으로써, 별도의 추가 장치가 없더라도, 살균된 생리식염수가 콘택트 렌즈와 접촉하면서 콘택트 렌즈의 표면의 이물질을 세척함과 동시에 세균, 바이러스, 곰팡이, 박테리아 등을 살균하게 된다.
또한, 본 발명의 장치의 유입구에 장착되는 마개로서, 상기 유입구에 고정되어 상기 용기 내의 생리식염수를 외부로부터 밀폐시키는 마개와; 상기 용기를 뒤집은 상태에서 상기 생리식염수의 수위보다 높은 위치에 끝단이 이르도록 상기 마개로부터 연장된 공기튜브와; 상기 용기를 뒤집은 상태에서 상기 생리식염수가 유출되도록 상기 마개로부터 연장된 유체 튜브를; 구비한 생리식염수 유출마개를 더 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 이와 같은 유출 마개를 장착한 상태에서 생리식염수 제조장치를 뒤집으면, 생리식염수를 분무하거나 유출시키기 위한 별도의 구동 수단이 없더라도, 사용자의 머리가 발보다 지면에 가깝게 눕거나 기울인 상태로, 공기 튜브를 통해 상기 용기 내로 공기가 지속적으로 유입되고, 상기 유체 튜브를 통해 살균된 생리식염수를 코 안이나 폐 안으로 유입시키는 것이 가능해진다.
한편, 본 발명은, 상수에 소금을 혼합하여 생리식염수를 만드는 용기와; 상기 생리식염수에 잠기도록 상기 용기 내에 형성된 음전극판과, 상기 음전극판과 이격되도록 나란히 배열된 양전극판을 구비한 전극부와; 상기 전극부에 직류 전류를 공급하는 전원공급부와; 상기 배터리로부터 상기 전극부에 공급되는 전류가 일정 범위로 유지되도록 하는 전류보상수단과; 상기 전원공급부로부터 상기 전극부에 조절된 전류를 미리 설정된 시간동안 인가하여, 잔류 염소(residual chlorine)가 0.1mg/ℓ 내지 10mg/ℓ이 되도록 산화체를 상기 생리식염수 내에 생성함으로써 생리식염수를 살균한 후, 살균된 상기 생리식염수를 곧바로 인체에 공급하는 공급관을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 의료용 살균 생리식염수의 제조 장치를 제공한다.
이를 통해, 휴대용이 아니라 병원 등의 장소에서, 방부제나 항생제 등 인체에 유해한 성분이 포함되어 있지 않으면서, 낮은 염소의 함량을 가지면서도 높은 살균력을 얻을 수 있는 신선한 무취 살균 생리식염수를 인체에 사용할 수 있게 된다.
이 때, 상기 음전극판과 상기 양전극판에는 서로 마주보는 다수의 음극 돌기와 양극 돌기가 형성된며, 상기 양극 돌기와 상기 음극 돌기 사이의 간극은 0.7mm 내지 2.0mm로 형성된다. 그리고, 상기 전원공급장치를 통해 상기 전극부에 인가되는 전류는, 상기 양전극판과 상기 음전극판이 서로 마주보는 면의 면적에 비례하여 8mA/cm2 내지 52mA/cm2의 직류 전원이 인가된다.
이 때, 상기 공급관의 끝단이 자궁 내에 삽입되고, 상기 자궁 내에 유입된 상기 공급관에는 반경 방향의 관통공이 다수 형성되어, 자궁 내에 골고루 살균된 생리식염수가 공급된다.
마찬가지로, 잔류 염소가 0.1mg/ℓ 내지 10mg/ℓ 이 되는 산화체를 상기 생리식염수에 생성하는 데 필요한 시간 동안 상기 배터리로부터 상기 전극부에 전류를 인가할 것을 지령하는 제1스위치와; 잔류 염소가 10mg/ℓ 내지 100mg/ℓ 이 되는 산화체를 상기 생리식염수에 생성하는 데 필요한 시간 동안 상기 배터리로부터 상기 전극부에 전류를 인가할 것을 지령하는 제2스위치가 형성되어, 사용 용도에 따라 잔류 염소의 함량이 서로 다른 살균된 생리식염수를 즉석에서 제조하여, 인체에 곧바로 사용할 수 있도록 한다.
이 때의 상기 전원 공급부는 배터리로 형성될 수도 있지만, 사용의 편의상 외부의 AC전원을 변환한 DC 전원인 것이 보다 효과적이다.
여기서, 휴대용 살균된 생리식염수 제조 장치의 사용 측면에서 사용자의 편의를 도모하기 위하여 상기 제1,2스위치가 형성됨으로써, 사용자는 단순히 상기 제1,2스위치를 선택적으로 ON시키기만 하면, 적당량의 잔류 염소를 포함한 최적의 산화체 발생량이 생성하도록 제조업자에 의하여 설정된 전기 분해 시간 동안만 작동된다.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 상수를 준비하는 단계와; 상기 상수에 소금을 혼합하여 생리식염수를 만드는 생리식염수 제조단계와; 상기 생리식염수 내에 음전극판과 양전극판이 서로 마주보도록 배치시킨 상태에서, 상기 양전극판과 상기 음전극판이 서로 마주보는 면의 면적에 비례하여 8mA/cm2 내지 52mA/cm2의 직류 전원을 인가하여 상기 염수를 전기 분해하여, 잔류 염소가 0.1mg/ℓ 내지 10mg/ℓ이 되도록 산화체를 생성시켜 상기 생리식염수를 멸균시키는 살균 단계를; 포함하고, 상기 살균 단계에서 상기 음전극판과 상기 양전극판에 인가되는 전류는 일정한 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는 살균된 생리식염수의 제조 방법을 제공한다.
이 때, 상기 살균 단계에서 생성된 산화체로 살균된 생리식염수를 인체에 곧바로 사용하는 적용 단계를 더 포함한다.
상기 적용 단계는, 살균된 생리식염수 내에 잔류 염소가 0.1mg/ℓ 내지 10mg/ℓ로 생성된 경우에는, 인체의 민감한 부분에도 자극적이지 않을 뿐만 아니라 충분한 살균력을 가지므로, 코안에 분무하는 것, 인후 부위에 분무하는 것, 가글하는 것, 치아나 잇몸에 분무하는 것, 수술 후 소독용으로 분무하는 것, 피부에 뿌리는 것, 머리카락에 뿌리는 것, 기관지 내에 분무하는 것, 자궁 내에 분무하는 것, 아토피 질환의 피부에 도포하는 것, 콘택트렌즈를 세척하는 것, 무좀 부위에 분무하는 것, 피부에 도포하는 것, 신발 밑창에 분무하는 것, 육류 고기에 분무하는 것, 생선에 분무하는 것, 식당 주방에 분무하는 것 등 용도에 무관하게 적용하는 것이 가능하다.
그러나, 살균된 생리식염수 내에 잔류 염소가 10mg/ℓ 내지 100mg/ℓ로 생성된 경우에는, 이 생리식염수는 인체의 민감한 부분에 자극적어서 불편하게 할 수 있으므로, 인체의 민감한 부위인 코안, 눈안 등에 사용하는 것을 제외한 용도로 사용하는 것이 좋다. 다만, 인체의 민감한 부위이더라도, 징후가 악화되어 신속하고 높은 살균 효과를 얻고자 하는 경우에는 10mg/ℓ 내지 100mg/ℓ의 잔류 염소를 함유한 생리식염수를 적용할 수 있다.
상기 생리식염수 제조단계는, 눈금이 표시된 용기에 일정량의 상수를 넣고, 상기 용기에 담겨진 상수의 양을 생리식염수의 농도로 맞추기 위하여 포장된 약전 소금을 개봉하여 혼합하는 것에 의하여 이루어진다. 이를 통해, 사용자는 생리식염수의 농도인 약0.9%로 만들기 위하여 세심한 주의로 소금량을 조절해야 하는 번거로움을 제거할 수 있게 된다.
상기 용기는 휴대 가능한 크기로 형성되고, 상기 전원은 배터리에 의해 3V 내지 12V로 이루어지며, 상기 상수는 어느 장소에서든지 쉽게 구할 수 있는 pH 6.0 내지 pH7.5의 수돗물, 지하수, 정제수 중 어느 하나일 수도 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 살균된 생리식염수 제조 장치(100)의 구성을 상술한다.
도2 내지 도15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 살균된 생리식염수 제조 장치(100)는, 살균된 생리식염수를 제조하도록 물을 수용하는 용기(110)와, 살균된 생리식염수를 염증이 있는 점막 또는 상처난 부위나 코 안쪽 등에 분무하는 분사부(120)와, 용기(110)와 제어 회로 등을 내장한 본체(130)와, 용기(130)의 내의 생리식염수를 전기 분해하여 산화체를 생성하기 위한 전극부(140)와, 본체(130)의 상부를 덮고 있는 덮개(150)와, 전극부(140)에 전원을 공급하는 전원 공급부인 배터리(160)를 포함하여 구성된다.
상기 용기(110)는 상수(111)와 약용 소금을 혼합하여 약0.9%의 생리식염수를 제조한다. 이를 위해, 용기에는 35cc의 상수가 수용되는 위치에 눈금(112)이 표시된다.
이 때, 상수는 pH 5.0 내지 pH 7.5의 약산성 내지 중성의 물인 수돗물이나 지하수 등의 음용수를 말하는 것으로, 전극부(140)에 저전류를 인가하여 전기 분해에 의해 산화체를 생성시키는 중에 잔류 염소 중 차아염소산의 발생량을 극대화시 킬 수 있다. 특히, 살균된 생리식염수가 코 안쪽을 세척하는 등 인체에 주입하거나 섭취되는 용도로 사용되고자 하는 경우에는, 인체의 체액과 유사한 범위인 pH 6.0 내지 pH 7.5 인 물을 사용하는 것이 좋다. 이 때, 수돗물을 오랫동안 끓이면 pH가 증가하여 알칼리수가 되므로, 수돗물 자체를 사용하여야 약산성 내지 중성의 물을 확보할 수 있다.
그리고, 체액과 동일한 0.9%의 염도를 갖는 생리식염수(111)를 제조하기 위하여, 유입구(110a)를 통해 소금을 넣는다. 이를 위하여, 용기(110) 내에 표시된 눈금(112)만큼 상수(111)를 넣은 후에, 그 상수(111)의 염도를 약 0.9%로 만들 수 있는 양이 포장된 소금 포대(99)를 개봉하여, 포대(99)내의 소금을 용기(110)에 넣고 잘 흔들어주는 것에 의하여 이루어진다. 이 때, 사용자가 용기(110)내의 물(111)의 염도를 0.9%로 맞추기 위해 필요한 양을 계측하는 저울을 사용자가 가지고 있지 않은 경우가 많으므로, 상온 20℃를 기준으로 염화나트륨 용액의 용해도는 35.8인 것을 감안하여, 1.8g의 염화나트륨을 함유한 5.0㎖의 포화 염화나트륨 용액을 첨가함으로써 적절한 농도를 갖는 염화나트륨 용액을 얻을 수 있게 된다. 이와 같은 포화된 염화나트륨 용액의 양은 내경이 작은 측정 용기에 매겨진 눈금을 읽음으로서 간편하게 계측하여 혼합함으로써 간편하게 생리식염수를 제조할 수 있다.
상기 분사부(120)는, 용기(110)의 유입구(110a)에 결합되어 상기 용기(110) 내의 생리식염수(111)를 외부로부터 밀폐시키고, 왕복 운동이 가능한 버튼을 구비한 마개(121)와, 생성된 산화체에 의해 살균된 생리식염수(111)를 빨아올리는 흡입력을 발생시키기 위하여 상기 버튼의 왕복 운동에 따라 체적이 변동되도록 상기 마 개에 고정된 챔버(124)와, 챔버(124)의 체적이 작아진 상태에서 챔버(124)의 체적을 크게 함과 동시에 상기 버튼을 밀어올리는 힘이 작용하도록 상기 챔버(124) 내에 소정량 압축되어 설치되고 표면이 백금 코팅된 금속 재질의 복원 스프링(125)과, 일단이 용기(110) 내의 생리식염수(111)에 잠기고 타단이 챔버(124)와 연결되어 용기(110) 내의 생리식염수(111)를 끌어올리는 통로가 되는 분사관(122)과, 챔버(124)와 연통되어 버튼의 왕복 운동에 따라 생리식염수(111)를 외부로 분무하도록 챔버(124)와 연통된 분무부(123)를 포함한다.
여기서, 분사부(120)를 통하여 살균된 생리식염수를 외부로 분사시키기 위해서는, 도4의 버튼을 사용자가 손가락으로 누르면, 챔버(124) 내의 공간이 좁아졌다가 순간적으로 넓어지는 것에 의하여 분사관(122)을 통해 살균된 생리식염수(111)가 분사부(120)로 끌어 올려지고, 분무부(123)를 통해 미세한 물방울 형태로 분무된다. 이 때, 눌렸다가 다시 넓어지도록 복원되는 것은 진공 챔버(124) 내에 복원 스프링(125)이 설치되기 때문이다. 이와 관련하여, 생리식염수(111)의 염도에 의해 스프링(125)이 부식되는 것을 방지하기 위하여, 스프링(125)은 스프링강에 백금 코팅된다. 플라스틱으로 스프링을 제작할 수도 있지만, 플라스틱은 반복 하중에 대하여 내구성이 매우 약하므로 바람직하지 않다.
상기 본체(130)는 용기(110)를 감싸도록 형성되며 외장을 형성하는 본체 케이스(131)와, 전극부(140)에 직류 전류를 인가할 3AAA타입의 1.5V 배터리를 2개 수용하도록 배터리 수용부(미도시)를 개폐하는 배터리 커버(132)와, 용기(110) 내의 생리식염수(111)내에 잔류 염소가 0.1mg/ℓ 내지 5.0mg/ℓ만큼 생성되는 시간 동안 전극부(140)에 전류를 인가하도록 지시하는 제1스위치(133)와, 제1스위치(133)를 누름에 따라 동작중인 상태를 노란색, 빨강색,녹색으로 색깔별로 표시하는 제1표시기(133a)와, 용기(110) 내의 생리식염수(111)내에 잔류 염소가 5.0mg/ℓ 내지 10mg/ℓ만큼 생성되는 시간 동안 전극부(140)에 전류를 인가하도록 지령하는 제2스위치(134)와, 제2스위치(134)를 누름에 따라 동작중인 상태를 노란색, 빨강색,녹색으로 색깔별로 표시하는 제2표시기(133a)와, 전극부(140)에 전류를 인가하는 등 제어 회로가 안착되는 회로 안착부(135)와, 용기(111)의 바닥면을 형성하는 바닥부(139)로 구성된다.
따라서, 사용자가 제1스위치(133) 또는 제2스위치(134)를 누르면, 설정된 양의 잔류 염소가 생성되는 데 필요한 미리 설정된 작동 시간동안만 전극부(140)에 전원을 공급하게 된다. 보다 구체적으로는, 제1스위치(133)를 누르는 경우에는, 약 20초동안 전극부에 직류 전류가 인가되어 20℃에서 약4.2mg/ℓ 내지 4.8mg/ℓ만큼의 잔류 염소를 생성시키도록 작동한다. 그리고, 제2스위치(134)를 누르는 경우에는, 약 100초 동안 전극부에 직류 전류가 인가되어 20℃에서 약 15.3mg/ℓ 내지 16.0mg/ℓ만큼의 잔류 염소를 생성시키도록 작동한다. 이와 관련하여, 일정 시간 이내에 2회 이상 연속으로 스위치를 누르게 되면, 해당되는 스위치 조작에 따라 생성되는 잔류 염소의 양이 예정된 양보다 많이 생성될 수 있으므로, 일정 시간(예컨대, 2분)내에 2회 이상 스위치가 입력되면, 표시기(133a,134a)를 통해 연속 작동이어서 동작하지 않는다는 메세지를 문자, LED 색깔, 경고음 등으로 표시한다.
상기 전극부(140)는, 도9 및 도11에 도시된 바와 같이, 배터리(160)로부터 음극 전원을 공급받도록 연결된 음전극판(141)과, 전원 공급부(160)로부터 양극 전원을 공급받도록 연결되고 음전극판(141)과 약1 mm만큼 이격되어 마주보게 배열된 양전극판(142)과, 이들 전극판(141,142)이 설치된 지지대(143)와, 지지대(143)의 측면에서 음전극판(141)과 양전극판(142)을 지지하고 상호간의 간극을 일정하게 유지하는 측벽 지지대(144)와, 지지대(143)가 고정된 저판(145)과, 지지대(143)를 저판(145)에 고정하는 고정 볼트(146)와, 전극부(140)를 용기(110)의 바닥면에 형성된 고무 패킹판(147)으로 이루어진다.
상기 전극부(140)는, 도10 내지 도12에 도시된 바와 같이, 복수의 음극 돌기(141a)가 표면에 형성된 음전극판(141)과, 복수의 양극 돌기(142a)가 표면에 형성된 양전극판(142)과, 음전극판(141)과 양전극판(142)을 끼워 고정하고 용기(110)의 바닥면에 고정되는 지지대(143)와, 지지대(143)의 고정공(143a)을 관통하여 용기(110)의 바닥면에 고정하는 고정 나사(144)를 포함하여 구성된다.
여기서, 음전극판(141)과 양전극판(142)은 소정의 간격(d2)만큼 이격되어 지지대(142)에 고정되고, 소정의 간격(d1)만큼 이격되고 서로 마주보도록 서로 마주보는 면(B)으로부터 돌출 형성된 원추형의 음극 돌기(141a)와 양극 돌기(142a)를 구비하여, 전극판(141,142)에 인가된 전하가 돌기(141a,142a)의 선단부(B)에 집중된다. 따라서, 동일한 전원을 인가한 경우에 비하여 음극 돌기(141a) 와 양극 돌기(142) 사이의 물의 전기 분해를 더욱 촉진시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 음극 돌기(141a)와 양극 돌기(142a)에는 두껍게 백금 도금되어 활발한 전기 분해가 일어나도록 한다.
그리고, 지지대(143)는, 도12에 도시된 바와 같이, 음전극판(141)을 끼워 고정하도록 요입 형성된 음전극판 접속 슬롯(1431)과, 양전극판(142)을 끼워 고정하도록 요입 형성된 양전극판 접속 슬롯(1432)이 형성된다. 그리고, 도14에 도시된 바와 같이, 지지대(143)의 내부에는 음극 전원선(161)이 음전극판 접속 슬롯(1431)과 연결되고, 양극 전원선(162)이 양전극판 접속 슬롯(1432)과 연결되도록 구성되어, 지지대(143)의 슬롯(1431, 1432)에 전극판(141,142)을 끼우기만 하면, 해당 전원이 전극판(141,142)에 공급되도록 구성된다. 따라서, 전극판(141,142)의 백금이 소모되면, 소모된 전극판(141,142)을 슬롯(1431,1432)으로부터 빼내고 새로운 전극판(141,142)을 슬롯에 끼우기만 하면 교체가 완료된다. 따라서, 상기와 같이 구성된 휴대용 살균수 제조장치(100)는 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.
그리고, 서로 마주보는 각각의 음전극판(141)과 양전극판(142)의 면에는, 도14에 도시된 바와 같이, 충분한 두께로 백금 도금된 뾰죡한 원추형의 복수개의 음극 돌기(141a)와 양극 돌기(142a)가 형성된다. 음전극판(141)과 양전극판은 약 3.0cm2 의 마주보는 표면적을 가지며, 돌기 사이의 간극(d1)이 1 mm, 음전극판(141)과 양전극판(142)사이의 간극(d2)이 약 3.3mm만큼 이격되도록 배열된다.
그리고, 고무 패킹판(147)은 용기(110의 바닥면(139)에 안착되며, 저판(145)과 바닥면(139) 사이에 고무패킹판(147)이 삽입됨으로써, 용기(110)내의 생리식염수가 용기(110)의 외부로 새는 것을 방지한다. 이 때, 고무 패킹판(147)은 판(板)형상 대신 링형상으로 저판(145)의 모서리면을 둘러싸도록 형성될 수도 있다. 그리 고, 전원공급선(161,162)은 도9에 도시된 바와 같이 저판(145)을 관통하여 본체 케이스(131)의 내부로 연결되어, 본체 케이스(131) 내의 배터리(160)로부터 직류 전류를 공급받는다.
한편, 전극부(140)는 도9 내지 도13에 도시된 바와 같이 한 쌍으로만 형성될 수도 있으나, 보다 많은 산화체를 순간적으로 생성하고자 하는 경우에는 도18에 도시된 바와 같이 다수로 형성될 수도 있다.
상기 제어 회로 안착부(135)에 설치되는 제어 회로는, 제1,2 스위치(133,134)의 입력에 따라 사전에 설정된 시간동안 전극부(140)에 전원을 공급하고, 제1,2표시기(133a,134a)에 작동 상태의 표시를 제어하며, 경우에 따라 전극부(140)에 공급하는 전원의 방향을 뒤바꾸도록 제어하는 제어 회로(도20)를 포함한다.
도20에 도시된 회로는, 음전극판(141)과 양전극판(142)에 공급되는 전류의 방향이 주기적으로 뒤바뀌도록 함으로써, 최초의 음전극판(141)이 음전극판으로만 작용하지 않고 주기적으로 양전극판으로 작용하며, 마찬가지로, 최초의 양전극판(142)이 양전극판으로만 작용하지 않도록 하고 주기적으로 음전극판으로 작용하도록 하여,전기 분해 과정 동안에 각각의 전극판에 고용물이 부착되는 것을 방지한다. 이를 위하여, 스위칭 소자 역할을 하는 4개의 트랜지스터(TR1,TR2,TR3,TR4)가 병렬로 2개씩 형성되고, 그 사이의 접점(181,182) 사이에 전극부(140)가 위치하도록 한다. 따라서, TR1과 TR4가 ON이고 TR2와 TR3이 OFF된 경우에는 제1접점(181)으로부터 제2접점(182)으로 전류가 흐르며, TR2와 TR3이 ON이고 TR1과 TR4가 OFF된 경우에는 제2접점(182)으로부터 제1접점(181)으로 전류가 흐르게 된다.
이 때, 음전극판(141)과 양전극판(142)의 사이의 염수(111)는 도19에 도시된 회로의 저항(111a) 역할을 하게 된다. 따라서, 염수(111)를 수용하는 용기(110)에 눈금이 매겨져있다고 하더라도 사용자의 부주의에 의하여 염수(111)의 농도가 조금씩 달라질 수 있으며, 이에 따라, 전극판(141,142) 사이의 저항(111a)은 조금씩 달라지게 되어, 전극부(140)에 인가되는 전류의 크기가 조금씩 차이가 생기게 된다. 이를 보상하기 위하여, 저항을 배터리(160)에 직류로 연결하여 두고, 저항(R1)에 흐르는 전류량을 산출한다.
예를 들어, TR1과 TR4가 ON이고 TR2와 TR3이 OFF인 상태이어서 제1접점(181)으로부터 제2접점(182)으로 전류가 흐르는 경우에, 저항(R)에 흐르는 전류값을 측정하면 도면부호 66과 같은 펄스 형태의 전류로 감지되는 데, 전극부(140)에 인가하고자 하는 전류값보다 더 큰 경우에는, 생리식염수(88)의 저항값(111a)은 불변이므로, 트랜지스터(TR1,TR4)의 베이스 전류(IB)를 미세하게 높여주면, 트랜지스터(TR1, TR4)에서 일정량의 전압이 소요되므로, 전류의 펄스 폭이 더 작아지게 되어 생리식염수(88)에 인가되는 전압값이 작아지고, 이에 따라, 전극부(140)에 인가되는 전류의 크기를 더 작게 하여 원하는 값으로 맞출 수 있다. 마찬가지로, 저항(R)에 흐르는 전류값을 측정하여 보니, 전극부(140)에 인가하고자 하는 전류값보다 더 작은 경우에는, 생리식염수(88)의 저항값(111a)은 불변이므로, 트랜지스터(TR1,TR4)의 베이스 전류(IB)를 미세하게 낮추면, 트랜지스터(TR1, TR4)에서 일정 량의 소요되는 전압 강하량이 더 작아지므로, 생리식염수(88)에 인가되는 전압값이 커지고, 전류의 펄스 폭이 더 커지게 되어 생리식염수(88)에 인가되는 전압값이 커지고, 이에 따라, 전극부(140)에 인가되는 전류의 크기를 더 크게 하여 원하는 값으로 맞출 수 있다. 즉, 아이씨(153)로 전달되는 전류 파형의 펄스폭을 트랜지스터(TR1-TR6)로 제어하는 것에 의하여 염도의 차이에 의한 저항의 변화를 보상할 수 있게 된다.
배터리(160)의 사용에 따라 전극부(140)에 인가되는 전압이 줄어듦에 따라, 전극부(140)에 인가되는 전류값이 줄어드는 현상을 해결하기 위하여 마찬가지 원리가 적용된다. 휴대용 살균된 생리식염수 제조 장치(100)의 초기 배터리(160)의 전압은 약 3.3V이지만, 사용에 따라 배터리(160) 전압은 약 2.3V까지 낮아지므로, 초기에 세팅된 살균 시간(전류 인가 시간)동안 전류를 전극부(140)에 인가하더라도 충분히 살균되지 못한 살균된 생리식염수가 제조되거나 과도하게 살균된 살균된 생리식염수가 제조될 가능성이 발생된다. 이를 방지하기 위하여, 배터리(160)와 직렬로 연결된 저항(R1)에서의 전압값을 측정하여, 저항(R1)에 흐르는 전류값(A)을 계측한다. (도19에서는 저항R에 흐르는 전류와 전극부(140)에 인가되고자 하는 전류값이 같다.) 그리고 나서, 저항(R1)에 흐르는 전류값(A)이 전극부(140)에 인가되고자 하는 전류값보다 더 큰 경우에는, 접속이 ON 상태인 트랜지스터의 베이스 전류를 미세하게 증대시켜, 이 트랜지스터에서 소정의 전압 강하량이 발생하도록 하여, 전극부(160)에 인가되는 전류값을 일정한 값으로 유지할 수 있게 된다.
이를 통해, 염수(111)의 염도나 배터리(160)의 전압이 일정하지 않더라도, 전극부(140)에 인가되는 전류값을 일정하게 유지할 수 있게 되며, 이를 통해, 전극부(140)에 인가되는 시간을 일정하게 제어하더라도, 세균, 바이러스 등을 충분히 살균한 살균된 생리식염수를 안정적이고 신뢰성있게 확보할 수 있게 된다.
한편, 종래에 정전류 유지 회로로 사용되는 디씨-디씨(DC-DC) 컨버터를 본 발명에 따른 살균된 생리식염수 제조 장치 또는 그 방법에 사용할 수도 있으나, 종래의 디씨-디씨 컨버터는 그 구성이 복잡하여 휴대용 장치에 부적합할 뿐만 아니라, 반도체 소자의 경우에는 약 0.7V 이상이 흘러야 비로소 전류가 흐르게 된다는 성질로 인하여 전압 소모가 크므로, 약 3.0V 내지 12V의 정격 전압을 갖는 배터리로 살균시키는 휴대용 장치에 적용하는 것이 불가능하였다. 그러나, 본 발명은, 상기와 같이, 스위칭 소자의 역할을 하는 트랜지스터의 베이스 전류를 미세하게 조정하는 것에 의하여 전극부(140)에 인가되는 전류값을 조정함으로써, 약 3.0V의 정격 전압을 갖는 배터리(160)로 휴대용 살균된 생리식염수 제조 장치(100)의 전극부(140)에 일정한 전류를 인가하는 것이 가능하게 되었다.
상기 덮개(150)는 본체(130)의 상부를 덮는 역할을 하며, 약용 소금 포대(99)를 수용하는 수용부(150a)가 요입 형성된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 살균된 생리식염수 제조 장치(100)를 휴대하는 경우에는, 낱개로 포장된 약용 소금 포대(99)를 필요한 만큼 간편하게 수용부(150a)에 넣어 다닐 수 있다. 아울러, 수용부(150a)에 넣은 약용 소금 포대(99)가 이탈되지 않도록 슬라이드 개폐되는 커버(152)가 형성되고, 커버(152)가 수용부(150a)를 덮은 상태를 유지하도록 커버(152)의 저면에 형성된 결합홈(미도시)와 맞물리는 결합 돌기(151)가 덮 개(150)에 형성된다.
전원 공급부인 배터리(160)는 시중에서 쉽게 구할 수 있는 정격 전압이 1.5V인 배터리가 2개로 형성된다. 배터리(160)의 전원은 전원 공급선(161,162)을 통해 미리 설정된 시간 동안 제어 회로에 의해 전극부(140)에 40mA의 전류를 인가하게 된다. 또한, 사용자의 조작이 없더라도 주기적으로 전극부(140)에 인가하는 전류의 방향이 반대로 흐르도록 작동된다. 이를 통해, 전기 분해를 통해 전극부(140)의 양전극부와 음전극판에 고용물이 부착되는 것을 자동적으로 억제할 수 있게 된다.
한편, 분무부(120)는 분무 방향을 조절할 수 있는 형태(도4)로 형성되지만, 전방을 향하여 분무하는 형태(도5)로만 형성될 수도 있고, 오랜 시간동안 사용하지 않는 경우에는, 용기(111) 내의 물이나 살균된 생리식염수가 외부로 새지 않도록 마개 형상(도6)으로 형성될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 살균된 생리식염수 제조 장치(100)는, 생리식염수(111) 내 미생물이나 조류, 곰팡이, 박테리아, 세균, 바이러스 등을 멸균시키기 위하여, 전원 공급부(160)로부터 전극판(141,142)에 전원을 공급하면, 각 전극판(141,142)에 형성된 음극 돌기(141a)와 양극 돌기(141b)에 전하가 집중된다. 따라서, 각 돌기(141a,141b) 사이에서 염수(111)의 전기 분해가 격렬이 일어나게 되며, 불과 10초 내지 5분동안의 전기 분해에 의하여 다량으로 생성되는 산화체(오존, 과산화수소, 차아염소산, OH라디칼 등)가 수돗물 내의 미생물을 제거하여 멸균된 살균된 생리식염수를 제조할 수 있게 된다.
보다 구체적으로는, O-는 강력한 산화와 세균, 바이러스를 살균하고 포자를 제거하며, OH-는 알카리로서 살균하고 중금속을 제거하며, O2는 수중용존산소를 증대하여 특급수로 만듬과 동시에 O3는 전기 분해가 일어나는 동안에만 존재하지만 강한 살균력으로 바이러스, 세균, 포자 등을 제거하게 된다. 따라서, 세균의 양이 100개/g 또는 100개/㎖이하이고, 대장균, 녹농균, 황색포도상구균, 살모넬라균이 검출되어서는 안된다는 생리식염수에 요구되는 미생물 허용치를 만족시킬 수 있다. 동시에, 염소 중 90% 정도는 높은 살균 소독력을 갖는 잔류 염소인 차아염소산(HOCl)으로 되어, 염수(111) 내의 조류, 바이러스, 세균, 미생물 등 각종 유해한 균을 효과적으로 제거하게 된다.
이 때, 도20에 도시된 회로에 의하여 전극부(140)에는 일정한 값의 전류가 인가된다. 즉, 전극부(140)에서 발생되는 산화체의 양은 전극부(140)에 인가되는 전류의 크기에 따라 좌우되므로, 전극부(140)에 인가되는 전류값이 배터리(160)의 소모량이나 염수(111)의 염도의 차이에도 불구하고 항상 일정하게 유지되도록 하기 위한 것이다.
상기의 공정을 통해 제조되는 살균된 생리식염수는 간편하게 구할 수 있는 약산성 내지 중성인 상수로 쉽게 제조할 수 있으며, 음극 돌기와 양극 돌기가 각각 형성된 전극판에 전하를 흘려주어 상수의 전기 분해를 유도하여 멸균시키므로 커다란 설비가 없더라도 가정이나 병원과 같은 장소에서도 사용자 규모에서도 간편하게 살균력이 높은 차아염소산의 성분비가 높은 살균된 생리식염수를 제조할 수 있는 장점을 갖는다. 더욱이, 일반 증류수에 비하여 생리식염수는 보다 격렬한 전기 분 해가 이루어져, 산화체의 양을 증가시키므로, 배터리(160)의 소모량을 최소화하면서, 다량의 차아염소산을 포함하는 산화체를 생성하여 신속하게 살균된 생리식염수를 제조할 수 있게 된다.
한편, 도7 및 도8에 도시된 콘택트렌즈 세척 모듈(420)을 용기(110)의 유입구(110a)에 고정하여 콘택트렌즈를 세척하는 용도로 활용할 수도 있다. 즉, 콘택트렌즈 세척모듈(420)은 유입구(110a)에 결합되는 마개(421)와, 마개(421)로부터 연장되어 콘택트 렌즈가 눈금(112)의 아랫쪽에 위치하도록 연장된 연장 부재(422)와, 힌지부재(423a)에 의해 개폐 가능하게 계란 형태로 연장 부재(422) 상에 형성된 렌즈 수용 챔버(423)로 구성된다. 이 때, 렌즈 수용 챔버(423)는 격자 형태로 형성되어 생리식염수가 렌즈 수용 챔버(423)를 관통할 수 있게 된다. 이를 통해, 전기 분해에 의해 생성되는 생리식염수 내의 차아염소산 등의 산화체는 콘택트 렌즈에 부착된 세균, 박테리아 등을 멸균시키고, 생리식염수에서 생성된 과산화수소등은 콘택트렌즈의 표면에 묻은 단백질을 제거하게 된다.
도면중 미설명 부호인 139a는 저판(145)과 용기 바닥면(139) 사이를 고정하도록 고정 볼트(138)가 삽입되는 나사공을 나타낸 것이다.
한편, 도24 및 도25에 도시된 유출 모듈(500)을 용기(110)의 유입구(110a)에 고정하여 콘택트렌즈를 세척하는 용도로 활용할 수도 있다. 즉, 용기(110)의 유입구(110a)에 고정되어 용기(110) 내의 생리식염수(111)를 외부로부터 밀폐시키는 마개와, 상기 용기(110)를 뒤집은 상태에서 생리식염수(111)의 수위보다 높은 위치에 끝단이 이르도록 마개로부터 연장된 공기튜브(510)와, 용기(110)를 뒤집은 상태에서 생리식염수(111)가 유출되도록 상기 마개로부터 연장된 유체 튜브(520)를 구비한 생리식염수 유출마개(500)를 용기(110)의 유입구(110a)에 고정한 상태에서, 생리식염수 제조장치를 뒤집으면, 생리식염수를 분무하거나 유출시키기 위한 별도의 구동 수단이 없더라도, 사용자의 머리가 발보다 지면에 가깝게 눕거나 기울인 상태로, 공기 튜브(510)를 통해 상기 용기 내로 공기가 지속적으로 유입되고, 유체 튜브(520)를 통해 살균된 생리식염수를 코 안이나 폐 안으로 유입시키는 것이 가능해진다. 인체에 삽입되는 유체 튜브(520)의 끝단이 인체내 기관을 손상시키는 것을 방지하기 위하여 곡면 형상의 보호 소켓(521)이 형성되고, 공기 튜브(510) 내로 공기를 사용자가 강제 유입시키도록 공기 풍선(511)이 그 끝단에 형성된다. 아울러, 상기 용기가 가요성 재질로 형성되어 상기 용기를 사용자가 누르는 것에 의하여 상기 유체 튜브(520)를 통해 살균된 생리식염수를 인체에 공급하는 것도 가능하다.
아울러, 도26에 도시된 바와 같이, 유출 모듈(500)의 유체 튜브(520)의 끝단에는 컵을 뒤집은 형태의 분무 유지기(530)를 부착하여, 피부와 같이 외부에 드러난 곳에 30초 내지 2분의 상대적으로 장시간 동안 잔류염소를 함유한 생리식염수와 지속적으로 접촉하도록 할 수도 있다. 이 때에는, 새롭게 생성되는 산화체가 피부에 지속적으로 접촉하도록 하기 위하여, 용기(110) 내에서는 약한 전류를 지속적으로 인가하여 전기 분해가 계속되도록 하고, 분무 유지기(530)에 형성된 미세 구멍(미도시)을 통해 피부와 접촉한 생리식염수가 조금씩 유출되면서 새로운 생리식염수가 분무 유지기(530)내로 유입되도록 할 수도 있다. 아울러, 피부와 분무 유지기(530) 사이로 생리식염수가 누수되는 것을 방지하도록 분무 유지기의 접촉면 둘레에는 밀봉 고무 패킹(530a)이 장착된다.
한편, 자궁 경부 내에 살균된 생리식염수를 분무하고자 하는 경우에는, 도27 에 도시된 바와 같이, 자궁 경부 내에 골고루 생리식염수를 공급할 수 있도록 반경 방향으로의 구멍이 형성된 유출 소켓(612)이 유출 튜브(611)의 끝단에 형성된 자궁 공급 모듈(610)을 사용한다. 여기서, 도면에 도시되지는 않았지만, 유출 소켓(612)에는 구면 거울이 형성되어, 내시경과 마찬가지의 원리로 사용자가 스스로 자궁 경부에 유출 튜브(611)를 삽입하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명의 일 실시예의 휴대용 살균된 생리식염수의 제조장치(100)의 작동 원리를 상술한다.
제조 업자는 용기(111) 내의 생리식염수에 잔류 염소가 0.1mg/ℓ 내지 10mg/ℓ만큼 생성되는 데 필요한 최적의 시간과, 용기(111) 내의 생리식염수에 잔류 염소가 10mg/ℓ 내지 100mg/ℓ만큼 생성되는 데 필요한 최적의 시간을 미리 구하여 제어 회로에 미리 기억을 시킨 상태로 제조된 휴대용 살균된 생리식염수의 제조장치(100)를 출고시킨다.
이와 같은 제품을 구입한 사용자가 살균된 생리식염수를 제조하여 코 안이나 인후, 기관지 등 자극에 민감한 부위를 소독하고자 하는 경우에, 용기(110)에 pH 6.5의 수돗물(111)을 상기 상수로 하여 눈금자(112)로 표시된 부분까지 채워 넣고, 용기(110) 내의 물을 약 0.9%의 소금물로 만들 수 있는 양의 소금이 담긴 포대(99)를 개봉하여 소금을 용기(110) 내의 물에 넣고 흔들어 섞는다. 이에 따라, 용기(111)내의 상수는 약 0.9%의 식염수가 된다. 한편, 방부제와 pH완충제에 대하여 알러지 등의 부작용이 없는 사용자의 경우에는, 시중에 유통되는 생리식염수를 직접 용기(111)에 넣어 사용할 수도 있으나, 바람직하지 않다.
그리고 나서, 사용자가 코안을 세척하기 위하여 10mg/ℓ이하의 낮은 농도의 살균된 생리식염수를 사용하고자 제1 스위치(133)를 누르면, 용기(111) 내의 전극부(140)의 양전극판(142)과 음전극판(141)에 각각 양극 전원과 음극 전원을 미리 설정된 20초 동안만 인가된다. 이 때, 표시부(133a)에는 전극부에 전원이 인가 중이라는 것을 알려주는 "작동중"이라는 메세지가 표시된다. 이 때, 용기(111)에 물이 담겨져 있지 않은 경우에는, 양전극부와 음전극부가 서로 이격되어 설치되어 있으므로 전류의 흐름이 자동적으로 차단되며, 용기(111)에 물이 담겨져 있는 경우에만 양전극부와 음전극부 사이의 물이나 소금물을 통해 전류가 흐르게 된다.
보다 구체적으로는, 전원 공급부(160)로부터 전원이 지지대(143)의 음전극판 접속 슬롯(1431)과 양전극판 접속 슬롯(1432)으로 공급된다. 이 때, 전술한 바와 같이, 배터리(160)와 직렬로 연결된 저항(R1)의 전압을 측정하여 저항(R1)에 흐르는 전류값을 산출한다. 그리고, 이를 전극부(140)에 인가하고자 하는 전류값과 대비한 후에, 양 전류값의 차이가 있으면 트랜지스터(TR1,TR2,TR3,TR4)의 베이스 전류값의 펄스폭을 조정하여 전극부(140)에 인가하고자 하는 전류값을 일정하게 유지시킨다.
이와 동시에 그리고 전류값의 조정을 거친 후에, 각각의 접속 슬롯(1431,1432)을 통해, 음극 전원은 음전극판(141)에 공급되고 양전 전원은 양전극판(142)에 공급된다. 이 때, 음전극판(141)과 양전극판(142)에 각각의 전원이 인가되지만, 각 전극판(141,142)의 마주보는 표면에 형성된 음극 돌기(141a)와 양극 돌기(142a)에 전하가 집중된다. 따라서, 각각의 돌기(141a,142a) 사이에서 전기 분해 가 격렬히 일어나게 되며, 격렬한 전기 분해를 통해 다량으로 발생되는 오존, 과산화수소, 차아염소산(HOCl), OH라디칼 등의 산화체가 용기 내의 생리식염수에서 발생되며, 특히, 약산성 내지 중성인 상수로 만들어진 생리식염수를 전기 분해함에 따라, 잔류 염소로 변환된 염소의 대부분은 높은 살균 소독력을 갖는 차아염소산(HOCl)으로 변환되어, 생리식염수에 함유된 이물질, 단백질, 세균, 박테리아 등을 단시간 내에 효과적으로 세척, 살균 소독할 수 있게 된다. 즉, 용기 내의 온도 센서(미도시)에 의해 측정된 측정 온도에 따라 미리 설정된 시간(예컨대 20초) 동안 전원이 인가되는 동안에는 전극부(140)에서 전기 분해가 활발히 이루어져 온도에 따라 10mg/ℓ이하의 잔류 염소를 포함한 산화체가 생성된다.
이 때, 잔류 염소로 변환되지 않은 염소는 소금물의 맛을 내는 염소 이온으로 남아있게 된다. 그리고, 염소 이온 중 일부만이 잔류 염소로 변환되므로, 0.9%의 염도는 반응 전후에 거의 일정하게 유지된다.
그리고 나서, 미리 설정된 시간동안 전원이 인가되어 전극부(140)로부터 생성된 산화체에 의하여 식염수의 살균 작업이 완료되면, 표시부(134)에는 살균된 생리식염수의 살균 작업이 완료되었다는 "세척 완료"라는 메세지가 표시된다. 살균 소독이 완료된 상태이더라도, 사용자가 곧바로 살균된 살균된 생리식염수를 사용하지 않고 장시간 동안 보관하고자 하는 경우에는, 분무부(120)를 분리하고 마개 역할을 하는 뚜껑으로 닫아 외부의 공기가 용기(111) 내부로 침투하는 것을 방지한다. 이를 통해, 외부의 공기에 의하여 살균된 생리식염수가 오염되지 않고 장시간동안 살균 소독된 상태를 유지할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 살균된 생리식염수 제조장치(100)는, 도9에 도시된 바와 같이, 용기(110)내의 생리식염수(111)속에 음전극판(141)과 양전극판(142)을 소정 거리 이격시킨 상태로 두고, 전원 공급부(160)로부터 전원 공급선(161)을 통해 전원을 인가하여 물(111)속에서 전기 분해를 유도하고, 전기 분해의 반응에서 나타나는 오존, OH라디칼, 차아염소산(HOCl) 등의 산화체를 이용하여 세균이나 박테리아를 살균하는 원리를 이용한 것이다.
이와 같이 제조된 살균된 생리식염수를 제조하자마자 곧바로 비염, 아토피 등 알러지 질환에 도포함으로써, 알러지의 원인 물질인 단백질을 변형시켜 비염, 아토피 질환을 치료할 수도 있으며, 인체의 입안의 인후 부근에 도포함으로써 목 부위를 소독하고 입안도 살균시킬 수 있다. 아울러, 상기와 같이 제조된 살균된 생리식염수를 제조된 후 3분 이내에 무좀 질환 부위나 염증이 있는 점막 또는 상처난 부위에 도포하는 것에 의해서도 무좀균을 효과적으로 제거할 수 있으며, 채소나 야채, 육류, 생선 등에도 도포하여 신선한 상태를 장시간 동안 유지할 수도 있다. 그리고, 유한 락스를 희석하여 사용하던 종래의 수술후 소독액을 대신하여 사용할 수도 있으며, 머리카락에 뿌려 비듬균을 살균시킬 수도 있고, 피부에 뿌려 소독시킬 수도 있고, 신발 밑창이나 주방에 분무하여 균을 제거할 수도 있다. 나아가, 이를 자궁경부암을 일으키는 HPV(human papillomavirus, 사람유두종바이러스)의 감염을 치료하기 위한 용도로 자궁이나 질 내에 분무할 수도 있으며, 치아나 잇몸에 분무할 수도 있고, 입안을 가글하는 용도로 사용할 수 있다.
이와 같이 제작된 휴대용 살균된 생리식염수 제조 장치(100)의 살균 성능을 시험하기 위하여, 다음과 같은 실험을 행하였다. 즉, 도11에 도시된 바와 같이, 작은 돌기가 36개가 서로 마주보도록 한 쌍의 음전극판과 양전극판을 나란히 배치하고, 배터리(160) 전압이 3.0V를 인가하며, 0.9%의 식염수에 대하여, 10초, 20초, 30초 동안 전기 분해 반응 후, 잔류되어 있는 차아염소산의 양을 측정하였다. 그 결과, 도20에 도시된 바와 같이, 전기 분해 반응 직후, 순간적인 차아염소산의 농도는 높아졌다가 시간이 흐를수록 차아염소산의 농도는 낮아져, 약 5분이 경과하면, 잔류되어 있는 차아염소산(HOCl)의 농도는 10초, 20초, 30초 전기 분해한 살균된 생리식염수에 대하여 각각 0.6mg/L, 0.8mg/L, 0.95mg/L로 나타났다. 다시 말하면, 본 발명에 따라 살균된 생리식염수를 제조하면, 차아염소산의 성분비가 높은 살균된 생리식염수를 얻을 수 있지만, 전기 분해 직후에 비하여 약 3분이 경과되면 차아염소산의 양이 급격히 감소하기 시작하므로, 살균된 생리식염수를 제조한 이후 3분 이내에 원하는 부위에 도포하는 것에 의하여 살균 효과를 극대화할 수 있다는 것을 알 수 있다.
또 한편, 상기 장치(100)를 20 초 동안 가동시켜 생성되는 산화제의 종류 및 농도를 분석하였으며, 작동 정지 후 잔류되는 산화제의 농도를 분석하였다. 실험에 사용된 용액은 0.9% NaCl용액으로, 수돗물 35 mL에 일회용 약전소금 (약 0.3 g)을 첨가하여 제조하였다. 차아염소산의 생성 및 잔류농도는 DPD (N,N-diethyl-1,4-phenylene diamine)시약으로 발색시켜 530 nm파장에서 흡광도를 측정하였다. 잔류 오존 농도는 Indigo method로 측정하였고, 과산화수소는 형광검출 방법을 사용하여 형광 검출기로 분석하였다.
지표 미생물을 이용하여 생성된 생리식염수의 소독 효과를 평가하였다. 평가 대상 미생물은 박테리아의 지표 미생물로서 E. coli O157:H7 과 RNA형 바이러스의 지표 미생물로 주로 사용되는 MS2 bacteriophage (ATCC 15597 B-1)로 하였다. 소독 평가 실험 시, 0.5 mL의 균액에 0.9% NaCl 용액 35mL를 20초 반응 시킨 selicid액을 제품사용법과 동일하게 분사한 후 (3회: 약 0.5mL) 즉시 혼합해주었다. 각 접촉 시간에 따른 소독 효율을 평가하기 위해, 균액과 Selicid 액을 일정 시간 (5, 10, 15, 20, 25 초) 동안 접촉시킨 후 과량의 티오황산나트륨(Na2S2O3) 용액을 이용하여 반응을 종료시켰다.
E. coli O157:H7는 BHIA (Brain Heart Infusion Agar, DIFCO) 배지 위에 평판 배양법을 이용하여 균주를 접종한 후 37℃에서 12 시간 배양한 다음, 각 배지에 형성된 colony 수를 계수하였다. E. coli O157:H7의 초기 농도는 5x106CFU/mL이었다.
MS2 bacteriophage는 E. coli (ATCC 15597)를 숙주로 하여 double-agar overlay method (USEPA, 2003)를 이용하여 배양 및 분석하였다. 약 3x108cells/mL로 키워진 E.coli 균액 0.25 mL과 MS2 bacteriophage 균액 0.1 mL을 액체 soft agar (TSB+agar) 3 mL에 넣고 잘 섞은 뒤 TSA (trypic soy agar) plate에 부었다. 이어서, 24 시간 동안 37℃에서 배양시킨 후 투명하게 형성된 plaque를 계수하였다. 모든 시료는 duplicate로 수행하였으며 계수된 plaque는 희석 배수를 고려하여 산술 평균하였다. 소독 실험 시, MS2 bacteriophage의 초기 농도는 약 5x106PFU/mL이었 다.
그리고, 상기 장치(100)를 가동시켜 식염수 (0.9% NaCl 용액)을 전기분해하여 생성되는 산화제인 차아염소산, 오존, 과산화수소의 농도를 분석하였다. 도19은 장치(100)가 작동하는 동안의 차아염소산 농도 및 작동 후의 잔류 염소의 농도를 측정한 것이다. 상기 장치(100)를 20초 동안 작동시켰을 때, 약 20℃에서 약 4.6 mg/L의 차아염소산이 생성되었으며, 이는 미국소비자협회에서 수영장물 또는 목욕물 기준에 명시된 총 염소 농도 10 mg/L 이내의 농도이다. 또한, 장치(100)의 작동을 정지한 뒤 차아염소산의 농도를 측정한 결과, 작동정지 후 3분 가량 2ppm 이상의 차아염소산이 잔류하였다. 또한, 차아염소산 이외에 미량의 오존과 과산화수소가 생성되나, 오존과 과산화수소 분석에서 방해인자로 작용하는 차아염소산이 오존 및 과산화수소에 비해 상대적으로 고농도로 생성되어 미량의 오존 및 과산화수소는 검출되지 않았다.
한편, 수중의 미생물의 99%를 제거하기 위하여 필요한 자유 염소(Free chlorine)의 CT값은 0.13mg/L/min로 알려져 있다. 여기서, CT값(concentration * time)은 자유 염소의 농도(mg/L)와 접촉 시간(min)을 곱하여 얻어지는 것으로, 일정량의 미생물을 제거하기 위해서는, 일정 농도를 갖는 염소(이때, 약산성 내지 중성의 물을 사용하므로 대부분의 자유 염소는 차아염소산을 의미한다)과 일정 시간동안 접촉한 상태를 유지해야 한다는 것을 의미한다. 따라서, 차아염소산의 농도가 높다면, 이에 따라, 차아염소산과의 접촉시간이 더 짧아져도 무방하다는 것을 의미한다. 위와 같은 조건에 의하여 실험을 행한 결과, 잔류 염소에 대하여 다음의 CT 값을 얻었다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균된 생리식염수 제조 장치로 전기 분해를 10초, 20초, 30초 동안 행한 살균된 생리식염수에서는, 99%의 미생물을 제거하는 데 소요되는 시간은 모두 10초도 소요되지 않을 정도로 우수한 살균 소독력을 갖는다는 것을 알 수 있다.
마찬가지로, 특정한 미생물에 대하여 본 발명에 따라 제조된 살균된 생리식염수의 살균 소독 성능을 시험한 결과는 도23 및 다음의 표와 같다. 마찬가지로, 돌기가 형성된 전극판을 1mm간격을 두고 설치한 상태에서, 약 3V의 전원을 0.9%의 30mL의 염수에 인가하였다. 그리고, 전기 분해가 일어나는 동안과, 20초동안 전기 분해를 마친 후 대상 미생물이 불활성화되는 정도를 실험한 결과, 다음 표 2 및 표3에 기재된 결과를 얻었다.
여기서, CFU/mL은 1mL당 살아있는 Escherichia coli.(E.coli) 미생물의 군수를 의미하며, No는 최초의 활성 개체군수, N은 시간 경과에 따라 활성 개체군수를 의미하며, log는 지수가 10인 상용 로그를 의미한다. 표2에 도시된 바와 같이, Escherichia coli.(E.coli) 미생물의 경우에는, 약 30초동안 전기 분해를 하는 것에 의하여, 전체의 1/100도 안되는 양의 미생물만이 활성 상태를 유지하였을 뿐, 나머지 99%이상은 모두 불활성화된 것을 보여주고 있다. (즉, log(N/No)가 -2보다 작아졌으므로 99%이상이 불활성화 된 것임을 확인할 수 있다)
또한, 표3에 도시된 바와 같이, MS2 phage 바이러스의 경우에는, 약 15초 동안의 전기 분해중에 99.9%가 불활성화되었으며, 30초 전기 분해 이후 4분이 경과된 후에는, 99.99% 이상의 바이러스가 불활성화되었음을 알 수 있다.
이렇듯, 각 전극판에 서로 마주보도록 형성된 돌기에서 격렬한 전기 분해를 유도하도록 작은 크기의 한 쌍의 전극판을 나란히 배열시키고, 약 3V의 배터리 용량 수준의 전원을 구비하면, 최대 35초 이내에 99.99%의 미생물 또는 바이러스를 제거할 뿐만 아니라, 높은 살균력을 갖는 살균된 생리식염수를 간편하게 제조할 수 있게 된다. 더욱이, 이와 같이 제조된 살균된 생리식염수는 수돗물이나 지하수와 같이 구하기 쉬운 물을 바로 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 살균력이 뛰어난 차아염소산의 성분비가 종래에 비하여 월등히 높게 된다.
한편, 본 발명에 적용할 수 있는 전극부는, 도면 부호 140으로 표시된 형상에 한정되지 않으며, 도22에 도시된 형상 등의 전극을 적용할 수 있다. 즉, 도20에 도시된 바와 같이, 전극판(241,242)은 하나의 판상(板狀)으로 형성되지 않고, 전극판(241,242)로부터 분기된 분기판(2411,2421)을 포함하여 구성될 수 있고, 크게 이격된 전극판(241,242)에 전극 돌기가 형성되지 않고, 보다 근접한 거리에서 서로 마주보는 분기판(2411,2421)에 각각의 음극 돌기(2411a)와 양극 돌기(2421a)가 형성되도록 구성될 수도 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 단위 체적 내에 전기 분해가 격렬히 일어나는 영역을 보다 많이 확보함으로써, 보다 짧은 시간에 살균된 생리식염수를 제조하여 곧바록 세척 및 살균할 수 있게 되는 잇점을 갖는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.