KR100940293B1 - 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압전원발생부에서 발생시킨 고압전원을 고정판에서 받아 생성시킨 대기압 플라즈마를 렌즈세척기로 사용토록, 고정판(22)에서 수직으로 연장시킨 반응바(21) 하단에 반응볼(23)을 설치한 반응기(20)와,

반응기(20) 하단에 설치하며 랙기어(27-2)와 피니언(27-3)에 의한 구동으로 하우징(28) 전면으로 인출 및 원위치 가능하도록 하고 저면에 플라스마 발생용 접지판(24)을 부착한 접지판홀더(27)와,

접지판홀더(27) 상면에 형성한 테프론용기 고정홈(27-1)에 수용되고 상면에 플라즈마 처리용 렌즈(30)를 수용하는 렌즈홈(26)을 가지는 테프론용기(25)를 포함하여 구성하고,

상기, 렌즈홈(26)은 렌즈(30)의 오목면(31)과 볼록면(32)이 위로 노출되도록 선택 수용 가능한 폭과 길이를 갖도록 구성한 것을 특징으로 하는 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기이다.

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Description

대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기{Plasmer cleaning apparatus for Hard lens by atmosphere type plasmer}

본 발명은 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기기에 관한 것으로, 대기압을 이용하는 플라즈마 생성 반응기를 봉 상의 반응바로 하고, 플라즈마 발생용 접지판은 인출 가능한 트레이 방식의 접지판홀더에 부착하고, 접지판홀더 표면에는 렌즈홈을 가지는 테프론용기를 안치시켜, 렌즈홈에 플라즈마처리를 할 렌즈를 넣고 플라즈마를 처리한 다음 인출토록 하여 공급과 인출을 용이하게 하고, 인출식이므로 설치 높이와 깊이를 낮추어 하우징 공간을 획기적으로 줄인 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마란 제4의 물질상태로 외부에서 가해진 전기장 등에 의해 생성된 이온, 전자, 라디칼 등과 중성입자로 구성되어 거시적으로 전기적 중성을 이루고 있는 물질상태이며, 이러한 플라즈마 내의 이온, 전자, 라디칼 등을 이용하여 재료의 표면 개질, 에칭, 코팅 또는 살균, 소독, 오존 생성, 염색, 폐수 및 수돗물 정화, 공기 정화, 고 휘도 램프 등의 분야에 널리 쓰이고 있다.

이러한 플라즈마는 발생 압력에 따라 저압(수 mmTorr ∼ 수 Torr) 플라즈마 와 상압(수 Torr ∼ 760 Torr) 플라즈마로 구분할 수 있다.

이중 저압 플라즈마는 플라즈마의 생성이 용이하나 저압의 상태를 유지하기 위한 진공 챔버, 배기 장치 등의 비용이 고가이며, 배치 타입(batch type)의 제품 투입 방식으로 인해 대량 처리에 한계가 있다. 반면에 대기압 플라즈마는 대기압 (760 Torr) 상태에서 플라즈마를 생성시키므로 고비용의 진공 시스템이 필요하지 않고, 연속 공정이 가능하여 대량 생산에 많은 이점이 있다.

대기압에서 아크 방전을 억제시키면서 플라즈마를 발생시키는 방법으로 유전체 배리어(barrier) 타입 (T,Yokoyama, M. Kogoma, T. Moriwaki, and S. Okazaki, J. Phys. D : Appl. Phys. V23, p1125 (1990)), (John R. Roth, Peter P. Tsai, Chaoyu Lin, Mouuir Laroussi, Paul D. Spence, "Steady-state, Glow discharge

plasma", US patent 5,387,842 (Feb. 7, 1995), "One Atmosphere, Uniform Glow discharge plasma", US patent 5,414,324 (May 9, 1995))이 가장 일반적으로 사용되고 있다.

또한, AC 배리어 타입은 적절한 전극 간격을 가지는 상, 하 전극 양면 또는 일면에 아크 방전을 억제하는 알루미나 등의 세라믹 유전체를 삽입하고 고압 AC pulse 전압을 가하여 대기압 플라즈마를 발생시키는 방법이다.

이와 같은 상, 하 전극의 유전체 배리어 타입은 발생되는 플라즈마의 길이가 전극 간 내부로 한정되어 그 길이가 크지 않아 3차원 구조의 시편 등의 처리에는 적합하지 않다. 플라즈마 토치, 플라즈마 샤워 등은 3차원 구조의 시편 등을 처리하는데 적합하지만 현재까지 개발된 것들이 아크 플라즈마용이 대부분으로 플라즈 마 발생 면적이 작아서 대면적 처리가 어려우며 열 플라즈마로 인하여 적용되는 분야가 한정적이다. 유전체 베리어에 의한 플라즈마 샤워 타입 (Y. Sawada, K. Nakamura, H. Kitamura, Y. Inoue, "Plasma treatment apparatus and plasma treatment method performed by use of the same apparatus", US patent 6,424,091 (Jul. 23, 2002)) 은 아크의 고온 플라즈마가 아닌 코로나 또는 글로우 방전으로 대면적이 가능한 저온 플라즈마 샤워 타입이다.

그러나, 플라즈마의 발생 길이가 수 mm로 작아서 3차원 구조의 시편을 처리하기에는 제한적인 문제가 있다.

또한, 렌즈에는 소프트렌즈와 하드렌즈로 이루어지며, 소프트렌즈는 착용감이 좋으나 내구성이 약하여 주로 일회용으로 사용하므로 비경제적이고, 하드렌즈는 주로 RGP(Rigid Gas Permeable)렌즈를 사용하는바 다공성 재질로 인하여 산소가 안구에 전달하는 기능을 수행하여 장기간 착용하여도 안구에 무리가 없어 의학적으로는 권장되는 렌즈이다. 그러나 이러한 하드렌즈는 딱딱한 특성에 의하여 사용자의 안구에 이질감 없이 착용 가능토록 하는 적응기간이 7일에서 15일 정도 소요되어 사용자가 그 기간의 적응을 못 하고 포기하는 사례가 많아 하드렌즈의 사용을 저해하는 요인이 된다.

본 발명은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 렌즈의 오목한 면을 따라 균일한 플라즈마 처리가 가능토록 함과 동시에 플라즈마 발생용 접지판을 렌즈보관용 테프론용기를 수용하는 접지판홀더에 부착하여 접지판 설치를 위한 별도의 공간이 필요치 않아 하우징의 높이를 줄일 수 있도록 하는 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 플라즈마 세척을 할 렌즈를 수용하는 테프론용기를 접지판홀더에 수용토록 하고, 접지판 홀더는 트레이 형태로 랙기어와 피니언에 의한 결합구조로 인출 및 수용을 가능토록 하여 인출시 처리한 렌즈를 분리시키고, 새로운 렌즈를 넣어 하우징 내로 수용되도록 함으로써, 세척할 렌즈의 수용 및 분리가 접지판홀더의 인출 상태에서 쉽게 할 수 있도록 한 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 테프론용기에 렌즈의 오목면과 볼록면을 선택하여 수용 가능한 폭과 깊이를 가지는 렌즈홈을 형성하여 오목면과 볼록면 중의 한 면을 먼저, 플라즈마 처리한 후, 인출하여 처리하지 않은 면을 위로 오게 한 후 다시 테프론용기를 하우징 내로 넣어서 플라즈마 처리 가능토록 한 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기를 제공하려는 것이다.

이를 위하여 본원발명은 고압전원발생부에서 발생시킨 고압전원을 고정판에서 받아 생성시킨 대기압 플라즈마를 렌즈세척기로 사용토록, 고정판에서 수직으로 연장시킨 반응바 하단에 반응볼을 설치한 반응기와,

반응기 하단에 설치하며 랙기어와 피니언에 의한 구동으로 하우징 전면으로 인출 및 원위치 가능하도록 하고 저면에 플라즈마 발생용 접지판을 부착한 접지판홀더와,

접지판홀더 상면에 형성한 테프론용기 고정홈에 수용되고 상면에 플라즈마 처리용 렌즈를 수용하는 렌즈홈을 가지는 테프론용기를 포함하여 구성한다.

이상과 같이 본원발명은 렌즈의 내면을 따라 균일한 플라즈마 처리가 가능토록 함과 동시에 플라즈마 발생용 접지판을 렌즈보관용 테프론용기를 수용하는 접지판홀더 저면에 부착하여 접지판 설치를 위한 별도의 공간이 필요치 않아 하우징의 높이를 줄일 수 있도록 하는 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기를 제공한다.

본 발명은 또한 플라즈마 세척을 할 렌즈를 수용하는 테프론용기를 접지판홀더에 수용토록 하고, 접지판 홀더는 트레이 형태로 랙기어와 피니언에 의한 결합구조로 인출 및 수용을 가능토록 하여 인출시 처리한 렌즈를 분리시키고, 새로운 렌즈를 넣어 하우징 내로 수용되도록 함으로써, 세척할 렌즈의 수용 및 분리가 접지판홀더의 인출 상태에서 쉽게 할 수 있도록 한 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기를 제공한다.

본 발명은 테프론용기에 렌즈의 오목면과 볼록면을 선택하여 수용 가능한 폭과 깊이를 가지는 렌즈홈을 형성하여 오목면과 볼록면 중의 한 면을 먼저 플라즈마 처리한 후, 인출하여 처리하지 않은 면을 위로 오게 한 후 다시 테프론용기를 하우 징 내로 넣어서 플라즈마 처리 가능토록 한 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기를 제공한다.

이하 본원발명의 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 사시도, 도 2는 도 1의 사용상태 사시도, 도 3은 도 1의 A-A 선 확대 단면도, 도 4는 본 발명의 제어 블럭 구성도, 도 5a는 본 발명의 플라즈마 발생으로 인한 렌즈 오목면의 처리 상태도, 도 5b는 본 발명의 플라즈마 발생으로 인한 렌즈 볼록면의 처리 상태도, 도 6은 본 발명의 플라즈마 발생으로 인한 렌즈 오목면의 처리 과정도, 도 7은 본 발명의 플라즈마 발생으로 인한 렌즈 볼록면의 처리 과정도, 도 8은 본 발명의 처리를 한 렌즈의 오목면 상태의 변화를 보이는 도면, 도 9는 본 발명의 처리를 한 렌즈의 볼록면 상태의 변화를 보이는 도면으로,

고압전원발생부(10)에서 발생시킨 고압전원을 고정판(22)에서 받아 생성시킨 대기압 플라즈마를 렌즈세척기로 사용토록, 고정판(22)에서 수직으로 연장시킨 반응바(21) 하단에 반응볼(23)을 설치한 반응기(20)와,

반응기(20) 하단에 설치하며 랙(27-2)과 피니언(27-3)에 의한 구동으로 하우징(28) 전면으로 인출 및 원위치 가능하도록 하고 저면에 플라즈마 발생용 접지판(24)을 부착한 접지판홀더(27)와,

접지판홀더(27) 상면에 형성한 테프론용기 고정홈(27-1)에 수용되고 상면에 플라즈마 처리용 렌즈(30)를 수용하는 렌즈홈(26)을 가지는 테프론용기(25)를 포함하여 구성한다.

상기, 렌즈홈(26)은 렌즈(30)의 오목면(31)과 볼록면(32)이 위로 노출되도록 선택 수용 가능한 폭과 길이를 갖도록 구성한다.

상기, 하우징(28) 전면의 접지판홀더(27) 대응 부위에는 인출을 안내하는 접지판홀더 인출공(28-2)을 형성하고,

하우징(28) 내면에는 접지판홀더(27) 인출을 안내하는 가이드(28-1)를 부가한다.

상기, 접지판홀더(27) 저면에는 접지판(24)이 부착되고,

접지판(24)은 고압전원발생부(10)와 출력단자(L2)로 연결되며, 출력단자(L2)는 접지판홀더(27)가 인출 가능한 여유 길이를 갖도록 구성한다.

도 4의 제어장치(29)는 제어부(29-1)에 제어용 입력을 조작하는 조작부(29-2)와, 제어부(29-1)의 작동 상태와 조작 값을 디스플레이하는 디스플레이(29-3)와, 제어부(29-1)의 지령에 따라 모터(27-4)를 구동하는 값을 구동하는 모터구동부(29-4)와, 교류전원을 인가받아서 제어부(29-1)가 작동 가능한 직류전원으로 정류하는 정류부(29-5)를 포함하여 구성한다.

이와 같이 구성한 본원발명은, 고압전원발생부(10)를 이루는 인버터(11)에서 고주파 펄스(예를 들어 10~60Khz)를 발생시키고, 이어 트랜스(12)를 통과하면서 승압하여 고전압(예를 들어 1~20KVp)을 출력시켜 반응기(20)에서 플라즈마를 발생시키는 원리는 이전과 동일하므로 원리적인 설명은 생략한다.

이렇게 발생한 고전압은 반응기(20)의 고정판(22)을 통하여 일정 수평간격을 두고 수직으로 설치된 반응바(21)를 통과하고, 접지판(24)과의 이격을 통하여 대기 상태로 플라즈마를 발생시킨다. 이 경우 본원발명은 반응바(21)의 하단에 형성한 반응볼(23)을 통하여 테프론 용기(25)의 렌즈홈(26)에 수용된 렌즈(30)의 오목면(31)에 균일한 플라즈마 처리를 가능토록 한다. 이는 구체적으로 도 5a와 같이 반응하게 되고, 이를 확대하면 렌즈(30)의 오목면(31)의 표면을 개질시키는 작용을 한다.

즉, 도 6과 같이 (a)상태에서 렌즈(30)의 오목면(31)에 묻은 찌꺼기(33)가 있어, 이러한 상태로 렌즈(30)를 끼게 되면 렌즈(30)가 하드렌즈(RGP렌즈)일 경우 특히 사용자의 착용감을 거북스럽게 하고 예민한 사람은 충혈되며, 눈에 적응하는데 10일에서 15일 정도 소요되는 현실이다.

이러한 노말 상태의 렌즈(30)의 오목면(31)에 묻은 찌꺼기(33)가 플라즈마 처리에 의하여 이온화된 공기가 찌꺼기를 강하게 충돌하여 오목면(31)에서 분리시키고((b) 상태), 그러면 오목면(31)은 깨끗하게 세척되고 플라즈마처리에 의한 표면은 매끄러운 상태로 변한다((c) 상태).

이어 조작부(29-2)를 조작하여(조작부(29-2)는 일반적인 조작보턴일 수도 있고, 터치보턴 방식으로 구현할 수도 있다) 인출토록 지령하면, 제어부(29-1)는 이를 인식하여 모터구동부(29-4)가 접지판홀더(27)를 인출하는 방향으로 작동하도록 모터(27-4)를 구동하여 도 2 와 같이 인출된다. 이렇게 인출된 상태에서 핀셋을 이용하여 렌즈(30)를 끌어내 볼록면(32)이 오도록 뒤집은 다음 다시 렌즈홈(26)에 오도록 안치한다. 그리고 다시 조작부(29-2)의 누름이나 터치 버튼을 조작하여 접지판홀더(27)가 들어가도록 모터(27-4)를 구동시킨다. 모터(27-4)의 구동력은 모터(27-4) 회전시 모터 축에 설치된 피니언(27-3)이 랙기어(27-2)를 구동시킨다. 이 경우 피니언(27-3)의 회전방향에 따라서 랙기어(27-2)를 인출하거나 삽입하는 방향으로 작용한다.

이렇게 다시 접지판홀더(27)를 다시 삽입한 다음에 상기와 같이 고압전원 발생부(10)를 통하여 고정판(22)에 고전압을 인가하면(도 4의 조작부(29-2)에 연동하여 제어부(29-1)의 지령을 고압전원발생부(10)로 내리면 고압전원발생부(10)에서 플라즈마를 발생시킨다. 따라서 도 5b 와 같이 플라즈마가 발생하고, 세부적인 플라즈마처리는 도 7과 같은 원리와 작용에 기인한다.

아울러 플라즈마 처리를 함으로써 렌즈의 오목면(31)과 볼록면(32)에 지방성분 등도 함께 제거되도록 세척되므로 렌즈의 표면이 개질되어 물의 표면장력을 이루는 접촉각이 도 8의 오목면 및 도 9의 볼록면에 도시한 바와 같이 상대적으로 작아진다. 이는 안구와의 접착성을 증진시키고, 이에 따라 모세관 현상에 의한 눈물의 이동을 용이하게 하여 착용에 따른 이질감을 현격히 줄여준다. 실제로 본 발명의 플라즈마 처리를 한 하드 렌즈를 착용토록 한 결과 10명 중 9명이 소프트 렌즈 같은 착용감을 느꼈고, 한 명도 보통 하드렌즈의 착용 이질감을 줄이는 기간이 최소 10일인데 하루 만에 이질감을 느끼지 못함을 확인하였다.

특히 본 발명은 렌즈(30)의 오목면(31)과 볼록면(32)이 입체적인 구성인데다가, 렌즈를 수용하는 테프론용기(25)가 렌즈(30)의 오목면(31)과 볼록면(32)이 교대로 노출되도록 수용 가능한 렌즈홈(26)을 이루므로, 렌즈(30)를 렌즈홈(26)에 두고 플라즈마 처리할 경우, 반응볼(23)의 하단과 대응 렌즈(30)의 수평위치에 따른 동일 이격거리를 확보하도록 한다.

또한, 본원발명은 접지판홀더(27)위에 형성한 테프론용기 고정홈(27-1)에 테프론용기(25)를 안치시키고, 테프론용기(25) 상면의 렌즈홈(26)에는 렌즈(30)를 볼록면이나 오목면이나 선택한 하나의 상태로 수용 가능한 폭 및 깊이를 이루도록 하여, 한번은 위면이 오목한 면이 오도록 한 상태에서 플라즈마 처리하였다면 접지판홀더(27)를 인출한 후, 이번에는 볼록면(32)이 위로 오도록 렌즈(30)를 렌즈홈(26)에 오도록 한 후, 접지판홀더(27)를 다시 하우징(28) 내로 들어가게 한 다음(모터(27-4)를 통한 회전방향을 바꾸면 쉽게 구현 가능하다) 조작부(29-2) 지령으로 제어부(29-1)를 통하여 고압전원발생부(10)가 일정시간(바람직하기는 5초) 플라즈마를 발생시킨다. 이렇게 작용하는 접지판홀더(27)의 저면에 접지판(24)이 함께 고정 설치되는 방식이므로, 접지판(24)을 별도로 고정식으로 하우징 내부 바닥에 설치하는데 필요한 수직 공간이 필요치 않아 하우징(28)의 수직 높이를 낮추는 효과를 제공한다. 또한, 접지판(24)이 설치된 접지판 홀더(27)의 상면에 테프론용기(25)가 안치되도록 하고, 테프론용기(25) 상면에 렌즈(30)를 수용하는 렌즈홈(26)을 두어 렌즈의 안치 위치가 일정토록 하여 세척 효과가 항상 일정하도록 작용한다.

또한, 렌즈(30)가 안치되는 수직 상방에 반응볼(23)이 오도록 한 상태로 플라즈마 처리되게 작용함으로써, 항상 일정한 플라즈마 세척 상태를 제공하여 세척 품질을 균일하게 제공할 수 있도록 기능 한다. 동시에 렌즈(30)와 인접된 위치에 반응볼(23)이 오도록 한 상태로 플라즈마 처리 기능을 수행하므로 처리 시간을 수십초대에서 수초대로 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 사시도,

도 2는 도 1 에 사용상태 사시도,

도 3은 도 1의 A-A 선 단면도,

도 4는 본 발명의 제어 블럭 구성도

도 5a는 본 발명의 플라즈마 발생으로 인한 렌즈 오목면의 처리 상태도,

도 5b는 본 발명의 플라즈마 발생으로 인한 렌즈 볼록면의 처리 상태도,

도 6은 본 발명의 플라즈마 발생으로 인한 렌즈 오목면의 처리 과정도,

도 7은 본 발명의 플라즈마 발생으로 인한 렌즈 볼록면의 처리 과정도,

도 8은 본 발명의 처리를 한 렌즈의 오목면 상태의 변화를 보이는 도면,

도 9는 본 발명의 처리를 한 렌즈의 볼록면 상태의 변화를 보이는 도면이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10;고압전원발생부 11;인버터 12;트랜스 13;릴레이 20;반응기 21;반응바 22;고정판 22-1;고정판 고정브라켓 23;반응볼 24;접지판 25;테프론 용기 26;렌즈홈 27;접지판홀더 27-1;테프론용기 고정홈 27-2;랙기어 27-3;피니언 27-4;모터 28;하우징 28-1;가이드 28-2;접지판홀더 인출공 29;제어장치 29-1;제어부 29-2;조작부 29-3;디스플레이 29-4;모터구동부 29-5;정류부 30;렌즈 31;오목면 32;볼록면 33;찌꺼기

Claims (4)

1. 삭제
2. 고압전원발생부에서 발생시킨 고압전원을 고정판에서 받아 생성시킨 대기압 플라즈마를 렌즈세척기로 사용토록, 고정판(22)에서 수직으로 연장시킨 반응바(21) 하단에 반응볼(23)을 설치한 반응기(20)와,

   반응기(20) 하단에 설치하며 랙(27-2)과 피니언(27-3)에 의한 구동으로 하우징(28) 전면으로 인출 및 원위치 가능하도록 하고 저면에 플라즈마 발생용 접지판(24)을 부착한 접지판홀더(27)와,

   접지판홀더(27) 상면에 형성한 테프론용기 고정홈(27-1)에 수용되고 상면에 플라즈마 처리용 렌즈(30)를 수용하는 렌즈홈(26)을 가지는 테프론용기(25)를 포함하여 구성하고,

   상기, 렌즈홈(26)은 렌즈(30)의 오목면(31)과 볼록면(32)이 위로 노출되도록 선택 수용 가능한 폭과 길이를 갖도록 구성한 것을 특징으로 하는 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기.
3. 제 2항에 있어서, 하우징(28) 전면의 접지판홀더(27) 대응 부위에는 인출을 안내하는 접지판홀더 인출공(28-2)을 형성하고,

   하우징(28) 내면에는 접지판홀더(27) 인출을 안내하는 가이드(28-1)를 부가 한 것을 특징으로 하는 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기.
4. 제 3항에 있어서, 접지판홀더(27) 저면에는 접지판(24)이 부착되고,

   접지판(24)은 고압전원발생부(10)와 출력단자(L2)로 연결되며, 출력단자(L2)는 접지판홀더(27)가 인출 가능한 여유 길이를 갖도록 구성한 것을 특징으로 하는 대기압플라즈마 방식의 하드렌즈 표면 세척기.

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