KR100984385B1 - 표면 소독 장치 및 표면 소독 방법 - Google Patents

표면 소독 장치 및 표면 소독 방법 Download PDF

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Abstract

표면, 특히 인간 및 동물의 상처를 소독하는 장치는, 농축된 오존 물을 저장하는 접촉기(12)와, 치료되어질 표면상에 오존화된 물의 스프레이를 전달하기 위하여 하나 이상의 제트를 가지는 노즐(3a)에 저장부로 부터 오존화된 물을 전달하는 수단(34, 37)을 포함한다. 상기 노즐은 순환 구조의 쉬라우드(40)를 구비하며, 상기 노즐 주위로부터 노즐에서 방출된 오존화된 가스를 거두어들이는 수단(32)가 제공된다. 수집 트레이(43)는 치료 부분으로부터 유동하는 오존화된 물을 수용하여 치료될 표면/상처 하에 위치되어 제공되며, 여기서 잔류 오존은 제거된다.
Figure R1020057022420
소독, 오존

Description

표면 소독 장치 및 표면 소독 방법{Apparatus and methods for disinfecting a surface}
본 발명은 소독 장치에 사용되는 장치 및 소독 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고농축 액상 오존을 사용하여 상처를 소독하고, 고농축 액상 오존을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
상처는 두가지로 분류되는데, 급성 상처와 만성 상처가 그것이다. 급성 상처는 외부의 온전한 피부 조직에 손상이 생길 때 발생된다. 이러한 것은 수술 상처, 물린 상처, 데인 상처, 잘린 상처, 긁힌 상처, 찢긴 상처 및 다른 외상적 충격이나 총상을 포함한다. 만성 상처는 최종적으로는 피부 조직에 손상을 입히는 전조에 관련된 내생 메커니즘과 연관된다. 만성 상처는 조직에 대한 산소와 영양(관류)의 공급이 손상을 입었을 때 나타난다. 동맥 협착, 정맥 또는 신진대사와 관련된 병이 만성적 상처를 일으킬 수 있다. 다리궤양(leg ulcer), 발궤양(foot ulcer) 및 욕창(pressure sore)은 이러한 만성적 상처의 모든 사례이다.
헌트 등(Hunt, T. K. Hopt, H.W. 1997, wound healing and infection - what surgeons and anaesthesiologists can do. Surg. Clin. North America, Vol 77, 페이지 587-606)은 혈액 관류가 최대화되면 급성 상처는 신속하게 치유되어, 면역 시스템의 세포에 소독을 감시하는데 필요한 산소와 양분을 제공하게 된다. 산소는 상처 치료, 세포 성장, 분열에 필요한 필수요소이다. 그리프 등(Grief R., Akca, O, Horn, E., Kurz, A., Sessler, D.J. 2000. Supplemental perioperative oxygen to reduce the incidence of surgical wound infection. The new England Journal of Medicine. Vol 32, 161-167 페이지). 이것은 다형핵백혈구가 호흡하여 효험있는 항균성 요소를 제조하는데 중요하다.
신진대사 반응과 함께 감염 방어 메커니즘을 제공함에 있어서, 산소는 산화 - 조직의 감소 포텐셜을 결정하는데 결정적인 역할을 한다. 벡커의 논문(Bakker, D.J. 1998. Severe trauma and infections. Anaesthesia. Vol 53, 63-67 페이지) 은 낮은 산화환원 포텐셜이 혐기성 박테리아의 성장에 효과적이라는 것을 설명한다. 보울러 등(Bowler, P.G. Duerden, D.I. Armstrong, D.G. 2001. Wound microbiology and associated approaches to wound management. Clinical Microbiology Review. Vol 14, No2, 244-269 페이지)은 낮은 산화환원 포텐셜이 호기성 박테리아와 혐기성 박테리아의 시너지적 발달을 촉진한다고 설명하고 있다.
상처는 다양한 마이크로 식물의 배열을 가진다. 만성 및 급성 상처 전염에 관련된 주요 병원균은 포도상구균, 슈도모나스녹농균(pseudumonas aeruginosa) 및 베타-용혈성 연쇄구균이다. 이러한 병원균은 호기성이거나 다른 환경에서도 생활할 수 있는 성질을 가진다. 그러나, 혐기성 병원균은 종종 상처 감염 조사에서 간과되는데, 그 이유는 그것들이 피부 조직 깊숙이 자리하기 때문이다. 혐기성 마이크로 기관 고립, 검증, 및 수집은 시간이 소요되며 노동 집약적이다. 보울러 등( 전술한 사항 참조)은 혐기성 병원균의 발생과 전염 전파간의 관계를 조사하여 결론을 이끌어냈다. 바스콤(Bascom, J.U. 1996. Pilonidal care : anerobes as visible villans. European Journal of surgery. Vol 162, 351 페이지)은 혐기성 박테리아는 상처 감염의 진정한 원인 미생물이고, 상처를 산소로 치유하는 것이 전염을 최소화하는데 필요하다는 것을 보고하였다.
상처의 다중미생물적 특징은 널리 알려져 있지만, 포도상구균은 외상, 수술 상처, 화상 연점에서 가장 문제가 심각한 박테리아이다. (보울러 등 참조: 전술한 부분 참조) 텐그로브 등(Tengrove, N. J., Stacey, M. C., McGechie, D.F. Mata, S. 1996. qualitative bacteriology and leg ulcer healing. Journal of wound care. Vol 5, p277-280)은, 4개 이상의 박테리아 그룹이 다리궤양에 존재하면, 치료가능성이 현저하게 감소된다는 것을 보고하고 있다. 이러한 발견은 미생물 시너지가 상처내에서 발생하여 순수 병원균 효과와 전염의 심각성을 증가시키는 가정을 지지한다. 호기성 박테리아에 의한 산소 소비는 조직 저산소증을 일으키며 산화환원 포텐셜을 낮추어, 혐기성 미생물이 살기에 좋은 환경을 제공하게 된다. 하나의 미생물에 의해 생성된 양분은 미생물과 함께 있는 잠재적인 병원균의 성장을 촉진시킨다. 일부 혐기성 미생물은 면역 세포에 손상을 입혀서 자신과 같이 존재하는 다른 미생물을 위한 좋은 환경을 제공하게 된다. 보울러(Bowler, P.G. 2002. microbiology of acute and chronic wounds. Facing the challenge of wound management in the 21st century. Master misericordiae University Hospital)는 미생물이 상처내에서 서로 공조할 수 있다는 것을 언급한다. 미생물(특히 바이오 필름(biofilm))은 정족수 센싱(Quorum sensing)이라 불리는 전달 메커니즘을 사용한다. 이것은 새로운 가혹한 환경에서 생존을 촉진하는, 세포 밀도에 관련된 통신 형태이다. 그들은 "생존 팁(survival tip)"을 각각 전하는 신호 분자를 배출한다 (즉, 특정한 형태상의 변화 또는 특정 방어 화학물을 생성한다).
괴사조직 제거법(debridement)은 총체적인 상처 치료 방법이다. 죽어서 건강하지 않은 조직을 제거하는 것은 미생물의 서식에 대한 가능한 존재환경을 최소화하고 새로운 조직이 형성되게 하는데 필수적이다. 괴사조직 제거법은 날카로운 기구 또는 함염 애플리케이션(application of saline) 또는 살균수를 사용하여 조직을 물리적으로 제거하여 이루어진다. 물린 상처를 관리하는 것은 미생물을 감소시키도록 높은 압력의 관수(irrigation) 단계를 포함한다.
역사적으로, 오존은 기름에 용해되어 있거나 가스 형태로 상처를 소독하는데 사용되어 왔다. 직접적으로 오존을 도포하는 것, 정맥 주사, 직장 소독(rectal insufflation) 또는 오토헤모-오존 치료법은 의학적으로 오존을 도포하는 공지의 방법이다. 참고로 이러한 치료방법에 대하여 RU-2178699, FR-2784388, US-6073627의 특허공보를 참조할 수 있다.
수성 오존 가정
1. 소독
1.1. 오존은 매우 반응적이며 산소 분자를 형성하는 자유 라디칼의 형성을 통하여 분해된다. 자유라디칼은 매우 불안정하고 반응적으로 만드는 외측 오비탈에 쌍을 이루지 않은 전자를 가진다. 이러한 자유 라디칼은 수산기, 초산화물 (superoxide), 오존화물 라디칼을 포함한다. 오존 미생물 공격은 주로 세포막에 대해 행해지며, 다른 세포에 상처를 일으킨다. 제안된 반응 메커니즘으로서, 대부분의 경우, 미생물 세포막 내의 올레핀 결합은 오존화물 또는 다른 분해산물을 형성하도록 오존에 의해 공격받게 된다. 상기 오존화물은 효소, 설피드릴 그룹(sulfhydryl group) 및 알데히드, 방출된 과산화 화합물과 반응하게 된다. 상기 과산화 화합물은 단백질, DNA 및 다른 구조들에 손상을 입히게 된다. 세포는 용해되고 세포질은 퍼지게 된다. 필수적으로, 수성 오존은 이러한 상처 내의 미생물을 감소시키는데 사용된다.
1.2. 수성 오존은 항산화 및 다른 산화 방어 시스템이 부족 때문에 혐기성 박테리아에 대하여 특히 효과적이다. 호기성 박테리아는 세포가 산소를 사용하는 호흡을 통하여 손상되는 것을 방지하기 위한 과산화 디스무타아제(dismutase)와 같은 항산화물을 생성한다. 혐기성 박테리아는 호흡에 산소를 사용하지 않으며, 발달된 항산화물을 전개시키지 않는다. 혐기성 박테리아를 제거하면 감염의 가능성이 낮아진다. 보울러 (전술한 내용 참조).
1.3. 산화물에 기초한 자유 라디칼은 랜덤하여 미생물이 수성 오존에 대한 저항성을 발전시키기가 상당히 어렵다. 자유라디칼에 기초한 소독은 타겟 지점 특이성을 나타내지 않는다. 자유 라디칼은 모든 미생물에 대하여 효과적이며, 다른 것들 중에서 킬링 레이트는 다른 미생물종 내의 항산화물의 전파에 영향을 받는다.
1.4. 충분히 긴 접촉 시간은 좋지 않은 환경을 형성하는 상처 베드로부터 미생물을 완전히 제거하게 된다.
2. 소독
2.1. 수성 오존은 세포 특이성이 없으며 미생물뿐만 아니라 상처 받은 조직도 공격한다. 건강하지 않거나 죽은 조직은 건강한 조직보다 관류(perfuse)가 잘 일어나지 않으며, 항산화물 또는 효소(과산화물, 디스무타아제, 글루타티온, 조직구(macrophage) 등)와 같은 것을 함유하지 않는다. 건강하지 않은 조직은 건강한 조직보다 자유라디칼에 대하여 훨씬 약한 방어막을 구축하며, 건강한 조직에 비하여 손상되거나/파열/제거되기 쉽다. 따라서, 수성 오존은 준-선택적 화학 괴사조직제거 시스템을 제공하여 보다 나은 치료 환경을 형성하게 된다.
3. 습한 치료 환경
3.1. 수성 오존을 가하는 것은 습한 치료 환경을 제공하게 된다 (1.4. 관련). 습한 치료 환경은 상처를 치료하는데 중요하다. 윈터(Winter, G.D. 1962. Formation od scab and the rate of epithelization of superficial wounds in the skin. Nature. Vol 193, p293-294) 참고
4. 반응성 산소종 (ROS : reactive oxygen species)
4.1. 수성 오존은 분해 매개체로서 반응성 산소종(ROS)을 생성한다. 생성된 ROS는 다행성 백혈구(PMNs)가 미생물을 제거하기 위하여 ROS를 생성하는 자연적인 방어 시스템을 인체에 보충한다. 상기 수성 오존 치료 시스템은 바이오미메틱(biomemetic)하여, PMNs를 가진 인체가 감염되면 효능 촉진제(booster)를 제공하게 된다.
4.2. 수성 오존은 관류가 잘 되지 않은 빈혈성 조직에서 ROS 발생기로서 작 용하게 된다. 관류의 부족은 양분/산소/에너지의 결핍을 통하여 ROS를 인체에 자체 생성하는 것을 방해한다. 상기 수성 오존은 인체의 자연 감염 제거 메커니즘을 인위적으로 형성한다.
4.3. ROS는 혈관(angiogenesis)의 형성부를 지지하며 콜라겐 생성을 자극한다 (Sen, C.K., Khanna, S., Babiar, B.M., Hunt, T.K., Ellison, E.C., Roy, S. 2002. Redox control of wound repair. JCB (patper in press) Manuscript M203391200).
5. 산화
5.1. 수성 오존은 물과 산소로 분해된다. 분해 반응은 상처내에서 이루어져서 세포의 표면에 산소를 가하게 되고 저산소 환경을 만든다. 혐기성 박테리아는 저산소 환경에서 살아남을 수 없어서 감염이 감소된다.
5.2. 수성 오존을 가하는 것을 통하여 생성된 저산소 환경은 관류가 양호하지 않은 조직(빈혈 조직)에 산소원을 공급하게 되어, 상처 치료가 향상된다.
5.3. 사이토킨(cytokine)과 성장 인자는 저산소 환경에서 향상된 기계적 반응을 보여주게 되어, 수성 오존을 가하는 설비를 사용하여 촉진될 수 있다.
5.4. 수성 오존을 가하는 설비는 상처에 고압의 멸균 산소를 제공하는데 사용될 수 있는 산소 집중장치를 구비한다. 산소는 상처 치료에 중요한 인자이다. 상기 설비로 인하여 상처 주위에 높은 비중의 챔버를 사용하거나 고압 제트를 사용하여 상처에 산소를 가할 수 있게 된다.
6. 급성 상처 반응
6.1. 조사에 따르면, 만성 상처내에 급성 상처를 가하는 것은 상처 치료 반응을 유도할 수 있다. 수성 오존을 가함으로서 일어나는 분자 산화는 치료되지 않은 만성 상처 내에서 급성 상처 유형의 반응을 일으킨다.
오존화된 물(오존수)
오존수는 박테리아 및 다른 미생물을 죽이는데 널리 사용된다. 그러나, 물에서 오존을 발생시키고 용해시킬 때, 1 ppm 이하의 수준을 기대하는 것이 일반적이다.
WO-A-0020343은 집에서 기르는 동물을 소독하는 수성 오존 용액을 제조하는 장치를 설명한다. 이러한 과정은 오존화를 촉진시키는 접촉기의 가압화를 필요로한다.
US-A-583431은 무좀을 치료하기 위하여 수성 오존을 사용하는 장치를 설명하고 있다. 단일의 "일렬(inline)" 오존화 과정은 수성 오존을 생성하는데 사용되며 치료된 다리를 완전히 잠기게 한다.
US-A-5098415는 수성 오존 용액에 다리를 잠기게 하는 수성 오존을 사용하여 다리를 치료하는 장치를 설명하고 있다.
WO-A-0172432는 수성 오존 유동을 제공하는 이동식 스프레이 장치를 설명하고 있다. 수성 오존 제조 과정은 가스 제거 유닛과 함께 제조 방법을 "일렬"로 하여 사용한다.
US-A-6455017은 수성 오존을 사용하여 세척하고 위생처리하는 이동식 장치를 설명하고 있다. 상기 수성 오존 제조 과정은 일렬로 된 제조 방법을 사용한다.
US-A-2002139755는 액체에서 가스 용해를 촉진시키는 방법을 설명한다 . 상기 방법은 미세하게 정제된 기포를 제조하고 회전 유동을 개시하도록 위치되고 크기가 정해진 다수의 노즐을 사용한다.
RU-A-2175539는 오존 가스로써 상처를 치료하는 방법을 설명하고 있다. 상기 치료법은 상처에 가스를 가하는 방법에 기초한다.
US-A-4375812는 수성 오존의 욕조에 환자의 몸을 완전히 잠기게 하는 수성 오존을 이용한 화상치료 방법을 설명하고 있다.
본 발명의 목적은 신속한 소독이 가능한 고농도 오존 용액을 제조하고 소독되어야 할 표면, 특히 인체나 동물의 상처에 고농축 오존 용액을 도포하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 비록 본 발명의 범위의 상처 표면의 전술한 내용은 모든 종류의 표면을 커버하지만 특히 인체나 동물의 상처에 대한 표면을 소독하는 장치를 설명하는데, 이것은 오존화된 물(오존수)을 저장하는 저장부와, 치료되어야 하는 표면상에 오존수의 스프레이를 전달하도록 상기 저장부로부터 하나 이상의 제트를 가지는 노즐에 오존수를 전달하는 수단을 포함한다. 상기 노즐은 원을 그리는 쉬라우드와, 노즐 주변부로부터 노즐에서 배출된 오존 가스를 빼내기 위하여 수단이 제공된다. 수집 트레이는 치료 구역으로부터 유동하는 오존수를 수용하기 위하여 처리되어지는 표면/상처 아래에 위치되도록 제공된다. 집수 트레이의 베이스는 용액이 용액에 함유된 잔류 오존을 없애도록 촉매를 통과하게 하는 펌프에 의해 사용된 용액이 배출되는 다수의 구멍을 구비한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 상세히 설명된다.
도 1은 오존수를 생성하고 상처에 오존수를 도포하는 시스템의 다이아그램이다.
도 2는 상기 시스템에 대한 제 1 변형례를 도시하는 도면이다.
도 3은 제 2 변형례를 도시하는 도면이다.
도 4 내지 도 10은 장치를 위한 스프레이 헤드부를 도시하는 도면이다.
도 11 내지 도 15는 집수 트레이 및 치료되어야 할 환자의 다리 지지체를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명을 수행하는 장치는 10으로 표시된 농축된 액상 오존을 생성하는 장치와; 11로 표시된 치료되어질 다리의 표면상에 오존 용액을 스프레이 하는 장치와; 11a로 표시된 처분을 위하여 치료될 다리로 유동하는 용액을 수집하고 치료되어질 다리를 지지하는 장치와 같은 3개의 메인 요소를 포함한다. 제어 시스템(미도시)은 상기 장치의 작동을 제어하는 장치의 제어가능한 요소와 이터페이싱되는 프로그램식 논리 컴퓨터(PLC)를 포함하는 전체 장치를 위하여 제공된다.
액상 오존 발생기(10)는 펌프(14) 및 솔레노이드 제어 밸브(15)를 경유하여 물 저장부에 연결된 접촉기(12)를 포함한다. 도 2는 압력 제한 밸브를 통하여 메인 물이 공급되는 선택적인 장치를 도시한다. 상기 펌프(14)가 작동되어, 솔레노이드 밸브(15)는 물 수준 센서(16)가 작동하도록 충분히 수준이 될 때까지 저장부로부터 접촉기(12)로 물을 전송하도록 개방된다. 상기 센서는 PLC에 신호를 되돌려 보내는 릴레이를 작동시키고, 상기 PLC는 펌프(14)를 끄고 솔레노이드 밸브(15)를 차단하게 된다.
상기 접촉기는 펌프(19) 및 차압 분사기(20)(US-A-5863128에 설명된 마제이 분사기와 같은 것)를 통하여 그리고 출구(21)로 상기 접촉기의 저부에 인접하개 접촉기로 접촉기의 상부에 인접하여 상향하는 입구(18)로부터 연장된 도관(17)을 구비한다. 상기 펌프(19)는 입구(18)를 통하여 물을 받아들이도록 작동되어 차압 분사기(20)를 통하여 원을 그리면서 노즐 출구(21)를 통하여 접촉기에 물을 반환하게 된다. 상기 노즐은 2가지 기능을 하게 된다. 첫 번째로, 노즐은 상기 차압 분사기에 필요한 배압을 제공하며, 두 번째로, 노즐은 상기 접촉기 내부에서 가스/액체 혼합을 증가시킨다.
산소 공급부(22), 바람직하게는 산소 농축기는, 산소를 쓰로틀 밸브(23) 및 오존 발생기에 대한 압력 조절기(24)를 통하여 건조한 산소 가스를 공급한다. 상기 밸브와 조절기는 오존 발생기의 전후에 위치될 수 있다. 상기 오존 발생기는 자외선, 양성자 교환 멤브레인 또는 코로나 방전에 기초한 제조방법을 사용할 수 있지만 공기 냉각 코로나에 기초한 오존 발생기가 바람직하다.
상기 오존 발생기가 작동하면 솔레노이드 밸브(26)는 개방된다. 오존은 물과 접촉하는 상기 차압 분사기(20)를 통하여 도입된다. 가스/액체 혼합 증기는 출구 노즐(21)을 통하여 접촉기(12)로 강제된다. 상기 오존 가스 기포는 상기 접촉기를 통하여 위로 이동하게 되어 출구(27)에서 파이프(28)로 배출된다.
상기 파이프(28)는 출구를 향하여 아래로 배향되어 있어서 파이프 내에서 발생되는 어떠한 농축은 출구를 통하여 상기 접촉기(12)로 진행되게 된다.
파이프(28)에 도달한 오존 가스는 파괴 장치(30)를 통하여 통과하게 되며, 여기서 오존 가스는 산소로 분해된다. 가열 요소(30a)가 작동되어 오존 파괴 유닛(30)을 가열하게 된다. 온도 센서(30b)는 프로그램가능한 논리 컴퓨터(PLC)로 연결되어, 가열 과정을 제어하게 되며, 섭씨 40도 내지 80도, 바람직하게는 60도의 일정한 온도에서 파괴 유닛(30)을 유지하게 된다. 상기 파괴 유닛(30)이 가열되어, 파괴부 그 자체에 습기가 형성되는 것이 방지된다. 파괴부(30)를 빠져나가는 산소 가스는 매니폴드(31)로 통과된다. 상기 산소 가스는 팬(32)에 의해 매니폴드로부터 도입되어 제 2 오존 파괴 장치(32a)로 도입된다. 산소 가스는 냉각 유닛에서 보조되는 전에 설명한 오존 발생기(25) 상으로 배향되는 제 2 오존 파괴 장치를 빠져나가게 된다.
접촉기에서의 오존 처리에 있어서, 재순환 시스템에 대한 입구(18)는 위로 뒤집어진 단부를 구비하고 오존 가스 기포가 재순환 시스템으로 잠기게 되는 것을 방지하도록 형성된다. 액상의 오존 농축은 PLC에 연결된 용해된 오존 센서(33)에 의해 모니터링된다. 용해된 오존 농도가 작업자가 설정한 원하는 수준에 도달하면, PLC는 산소 농축기와 오존 발생기의 스위치를 끄고 솔레노이드 제어 밸브(26) 를 차단하게 된다. 펌프(19)가 스위치 오프되고, 펌프(34)는 상기 스프레이 시스템(11)으로 액상의 오존 용액을 전달하도록 작동된다. 솔레노이드 밸브(35)는 개방되고, 용액은 압력 및 유동 조절기(36)에 의해 40 내지 100 밀리바아, 바람직하게는 약 70 밀리바아로 압력이 제한되는 파이프를 따라 이동하게 된다.
액상 오존 용액은 동심 도관(37, 38)의 쌍의 내부 도관(37)의 일측 단부로 전달된다. 도관(37)의 타측 단부는 액상 오존의 다중 분사 전달을 위한 스프레이 헤드부(39)를 구비한다.
상기 스프레이 헤드부는 도 4 내지 도 10에 도시되며, 일련의 제트, 바람직하게는 체결 팬 구조에서 일련의 제트를 형성하도록 설계되고 구조된다. 간단하게 보이는 스프레이 시스템은 다수의 중요한 구조를 가진다. 고농축 오존 용액이 구멍을 통하여 강제되면, 압력 차이가 발생되어 유동속에 용해된 오존 가스는 대기중으로 나오게 된다(오존의 증기압력에 기인). 압력 차이가 클 수록 대기로 배출되는 가스의 양도 증가하게 된다. 오존에 대한 법적 제안은 매우 낮은데 0.1ppm이다. 작은 양의 용액을 사용하기에 충분히 작고 용액으로부터 많은 오존 가스를 방출하게 하는 과도한 압력 차이의 발생을 방지하도록 충분히 큰 직경을 가진 "제트 홀(jet hole)"을 사용하도록 스프레이 헤드부가 개발되었다. 오존 용액이 헤드부에 공급되는 압력은 중요한 요인이며, 실험은 그 수준으로 약 70밀리바아가 가장 적절함으로 보여준다. 고압은 다량의 오존이 대기중으로 배출되는 것을 의미하며, 상처의 표면으로 제트가 매우 강력한 "드릴링" 버그가 되게 한다.
상기 용액이 스프레이 헤드부(39)를 빠져나가면, 압력 하강으로 인하여 오 존 가스는 용액에서 빠져나오게 된다. 도 4 및 5에 도시된 제트의 중복 장치는 스프레이 원뿔의 외측 모서리의 부피에 상기 표면을 최소화하여, 용액으로부터 방출되는 오존 가스의 양을 감소시킨다. 오존은 공기중에서 급속하게 분해되어 부피비에 대한 표면 감소는 스프레이 헤드부로부터 상처 표면으로 진행할때 오존 용액의 분해를 방지하는데 결정적인 기여를 한다. 상기 제트는 용액으로부터 빠져나가는 오존 가스의 양을 최소화하고 미생물이 상처로 나아가지 않게 한다. 상기 스프레이 헤드부는 헤드 부착부("원뿔 헤드"라 함)내에 위치되어, 상기 스프레이 헤드부에 의해 발생된 "제트 원뿔"의 치수와 대응되도록 설계된다. 원뿔 헤드의 길이는 제트의 압력에 영향을 받게 되는데, 125mm가 바람직하다. 원뿔 헤드의 내부는 상기 매니폴드(31)에 연결된 팬(32)에 의해 대기에 대하여 부압으로 유지된다. 스프레이 과정에서 용액에서 배출된 임의의 오존 가스는 외측 도관(38)을 통하여 상기 매니폴드로 도입되고 이어서 산소로 분해되는 제 2 오존 파괴부(32a)를 통과하게 된다.
원뿔 헤드(40)를 사용함에 있어서 정화/치료되어질 상처 위에 배치된다. 상처 표면으로부터 원뿔 헤드의 모서리까지의 거리는 제트의 압력에 영향을 받게 도는데 10mm인 것이 바람직하다.
상처가 정화/치료되어야 하는 환자는 침대에 누워있거나 움직일 수 있다. 하기에서 상세히 설명된 수집 트레이(43)는 상처가 위치하는 환자의 부속물 아래에 위치된다. 집수 트레이는 치료시에 환자의 부속물의 무게를 수용하는 결합된 지지장치(미도시)를 탑재한다. 상기 지지장치는 단단하거나 가요성이 있을 수 있는 데, 수평 회전을 촉진하도록 너클 조인트에 위치된 제거가능한 패드가 부착된 오목 또는 볼록 지지체를 포함하는 것이 바람직하다. 이것은 조인트(47)에 의해 수집 장치에 고정된 스템상에 번갈아 위치되어 스템은 수직한 평면에서 아치를 그리며 이동하게 된다. 이것은 핀 조인트인 것이 바람직하다. 집수 트레이는 상기 트레이의 베이스로 사용된 용액이 배출되게 하는 구멍(49)을 가진 제거가능한 인서트(48)를 구비한다. 이러한 인서트(48)는 상기 용액이 배출되지만 수독 과정에서 상처를 아물게 하는 큰 생물학적 재료를 가지게 하는 일련의 구멍(49)으로써 '브이자 형상(vee)'이 되는 것이 바람직하다. 상기 집수 트레이는 상기 스프레이 헤드 시스템이 장착되는 측면 플랜지(50)를 구비한다.
상기 스프레이 헤드부(39)는 상처위의 위치에서 스프레이 원뿔을 견고하게 지지하는 장착 및 지지장치(미도시)에 고정된다. 이러한 장착 장치는 원하는 위치에 상기 헤드부를 지지하는 넓은 범위의 구조를 포함하여, 기계적 장치 또는 전자기적 장치는 스프레이 헤드가 클램핑되는 가요성의 도관에 부착부를 제공하게된다.
상기 집수 트레이(43)의 베이스는 사용된 용액이 상기 트레이로부터 배출되는 다수의 구멍(51)을 구비한다. 펌프(52)는 트레이(도 1)에 연결된 용기(53) 내에서 부압을 발생시켜서 수집 트레이 내에 있는 액체는 용기(53)로 배출된다. 펌프(52)에 의해 용기(53)로부터 제거된 가스는 매니폴드로 배향되어, 제 2 촉매(32a)를 통과하게 된다. 사용된 용액에서 배출된 잔류 오존 가스는 여기서 분해된다.
상기 용액은 작동자에 의해 결정되고 치료를 시작할 때 PLC에 프로그램된 시간동안 상처에 가해진다. 소정의 시간이 지나면, PLC는 밸브(35)를 차단하고 용액의 집수 트레이를 청소하기 위한 정해진 시간동안 팬(32)과 펌프(52)를 계속하게 된다. 이러한 시간동안, 밸브(60)는 개방되고, 상기 접촉기 내부의 용액은 접촉기의 수준 스위치(61)가 작동할 까지 용기(53)에 펌핑된다. 펌프(34)가 꺼지고 밸브(60)가 차단된다. 이러한 시간이 자나고 나면, 펌프(52)와 팬(32)은 스위치 오프된다.
용기의 입구와 출구는 제거와 부착을 용이하게 하기 위한 신속 체결 커플링을 포함한다. 치료를 끝내는 시기에, 용기(53)는 분리되어, 이에 담겨져 있던 물은 바로 배출되어 진다.
도 3은 상기 장치의 선택적인 경우를 도시하는데, 용기(53)는 제거되고 집수 트레이의 내용물은 펌프를 통하여 바로 펌핑되어 배출된다. 상기 접촉기에 남아 있는 과다한 용액은 용기(53)에 대향한 바와 같이 바로 펌핑되어 배출된다. 이러한 용액은 남아 있는 오존을 파괴하는 버려진 파이프 라인 내에서 카본 필터(65)를 통하여 통과할 수 있다.
상기 시스템은 가정용이나 상업용으로 공급된 탭 물(tap water)을 받아서 작동하는 것으로 설명된다. 본 발명은 여과되고 조절되어 공급된 물을 사용하는 것을 배제하지 않는다. 이러한 급수는 오존화 과정을 촉진하는데 영향을 미치게 될 것이지만 관문 여과 시스템의 존재가 감소하는 것에 기인하여 급수가 바람직한 것은 아니다.
수성 오존 용액으로부터 대기로 방출된 수성 오존 가스의 양을 가능한한 많 이 포착하고 파괴하는 능력은 유닛의 성공적인 작동에 중요한 사항이다. 하기의 장치는 이러한 목적에 대한 것이다.
도 7은 환자의 상처 또는 다른 표면에 오존화된 물을 가하는 노즐을 위한 원형의 쉬라우드(40)와 노즐(39)를 도시하며; 도 11 내지 도 15는 치료되어질 환자의 수족이나 몸통의 영역을 지지하고 치료될 환자의 영역에 유동될 오존화된 물을 회복하는 집수 트레이를 도시한다.
액상의 오존은 분해된 오존 가스에 의해 액체로 된다. 응축된 오존 증기압은 섭씨 25도에서 760 mmHg보다 큰데 이것은 오존이 액체로부터 대기로 역동적으로 확산하는 것을 의미한다. 오존은 0.1ppm 의 법적 규제를 노출되어 있어서, 이것은 고농축의 액상 오존 용액이 대기에 노출될 때 문제를 일으킨다 (오존은 용액으로부터 쉽게 빠져나와서 대기중의 오존 농도는 0.1ppm 이상이 된다).
액체로부터 오존이 빠져나가는 비율은 온도와 압력에 매우 밀접한 영향을 받는다. 온도가 높아질수록 오존이 더 많이 용액으로부터 빠져나오게 되며, 압력이 낮을수록 더 많은 오존이 용액으로부터 빠져나오게 된다.
액상의 오존 용액은 대기압에서 제조된다. 그 다음에 점진적으로 증가되는 압력하에서 오존은 스프레이 헤드부로 펌핑된다. 압력하에서 (즉 파이프 내에서 펌프로부터 스프레이 헤드부로 가는 경로에서)어떠한 오존도 용액으로부터 빠져나오지 않는데, 그 이유는 압력이 증가되었기 때문이다. 스프레이 헤드부에 도달하면, 갑자기 보통의 대기압에 노출되어(즉 압력 강하가 발생), 액체 유동에 있는 오존의 일부는 대기로 방출된다. 스프레이 헤드부에서는 구멍을 가로질러 압력차이 가 발생하게 된다. 이러한 압력차이는 스프레이 헤드부를 빠져나갈 때 액체로부터 방출되는 오존 가스의 양을 결정한다. 오존 가스의 방출은 2가지 결과를 나타내는데, 첫 번째는 이미 설명한 바와 같이 오존 가스는 독성이 있어서 법적 노출 기준치 이상의 대기중 농도가 상승하게 된다는 것이다. 두 번째는 액상 오존 유동의 농도가 떨어지게 된다. 이러한 시스템의 목적은 고농축 용액을 상처에 가하여 오존 가스 방출에 기인한 농도 손실의 양이 최소화되게 하는 것이다.
펌프로부터의 압력을 변화시키도록 결합된 구멍의 크기를 변화시킨 스프레이 헤드부를 사용하는 실험이 행해졌다. 0.5mm 직경의 구멍이 70 mbar의 액상 압력과 관련하여 가장 최적의 크기이다. 0.2mm 직경은 너무 큰 압력 차이를 만들어서 방출된 오존 가스의 실제양은 용액 농도면에서 20ppm에서 12ppm 으로 떨어졌다. 0.75mm의 직경의 구멍은 헤드부로 너무 많은 양의 액체를 허용하였다. 너무 많은 양의 액체로 인하여 상처가 수척하게 되어 이것은 치료과정을 돕는다기 보다는 피하는 것이 바람직하다.
0.5mm 직경의 구멍은 오존 가스의 일부가 압력 변화에 의해 액체로부터 탈출하게 허용한다. 농도는 20ppm에서 17ppm으로 떨어진다. 대기로 방출된 오존 가스는 처리되어져야 하는데, 그렇지 않으며 장시간동안 축적되어 0.1ppm 이상으로 오존 농도를 상승시키게 된다. 이를 위하여, 스프레이 헤드부는 추출 시스템(38, 40)에 의해 둘러싸이게 되어, 오존 가스가 스프레이 헤드부를 빠져나와서 방출될 때 공기 유동을 추출하는 기계로 즉시 반환된다.
추출 시스템을 사용하는 것은 스프레이 헤드부를 빠져나가는 스프레이 패턴 의 구조와 형상을 나타낸다. 추출 시스템의 설치는 오존 가스가 스프레이 헤드부로부터 상처로 공기에서 유래된 액상 액체의 표면에서 연속적으로 제거되는 것을 의미한다.
제거된 오존가스의 양은 스프레이 원뿔의 부피비로 상기 표면을 감소시켜서 제한될 수 있다. 바람직한 스프레이 구조는 추출 공기 유동에 노출된 매우 작은 표면 영역을 가지지만 특 표면 충격 영역을 제공한다. 상기 스프레이 헤드부는 이중 팬 효과를 일으키는 체결된 일련의 제트(도 4 및 도 5)를 구비한다. 이것은 상기 스프레이 패턴에 대하여 최적의 구조일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
추출 "쉬라우드" (40)는 1회용이다(즉 그것은 환자들 간에 신속하게 교체될 수 있다).
전술한 바와같이, 오존 가스는 액상 용액으로 활발하게 확산된다. 오존 가스가 상처나 다른 표면에 스프레이되면, 오존의 대부분은 그 표면에서 부서지게 된다. 버려져서 흐르는 액체는 여전히 오존을 함유하여, 전술한 바와 같이 대기로 활발하게 들어가게 된다. 상기 집수 트레이는 그것이 기능하게 하는 2가지 주요 컨셉을 가진다.
그중 첫 번째는 V 형태로 들어가서 각을 이룬 고체 플라스틱 인서트를 가지는 기본적인 트레이인 집수 트레이(43)에 관한 것이다. 일련의 구멍(예를 들어 4cm 이격된)은 V의 정점을 따라 드릴링된다. 상기 인서트는 액상의 오존 용액이 상기 구멍을 통과하는 것을 허용하지만, 가스가 대기로 방출되는 것을 방지하는 인서트 아래의 간극에서 누출된 가스를 포착한다.
집수 트레이의 두 번째 컨셉은 촉매 브레이크다운 장치이다. 6인치짜리 판(70)은 한쌍의 폐액체 수집 영역(71) 위에 수평하게 장착된다. 각각의 팬 아래에는 루테늄 펠렛 또는 다른 촉매 물질의 베드(72)가 있어서 팬이 공기를 도입하게 된다.
도 11에 도시된 바와 같이, V형 인서트의 구멍을 통하여 팬은 공기를 도입하게 된다 (왜냐하면 오존과 같은 대기중의 오존은 공기보다 무겁기 때문이다). 상기 공기는 상기 용액으로부터 나오는 오존 가스를 끌어당기는 액상의 오존수 위로 통과한다. 이러한 오존 공기 혼합체는 촉매를 통과하게 되어, 산소로 바뀌게 된다. 그다음 산소는 대기로 방출된다.
따라서, 상기 시스템은 전술한 다양한 시스템(오존 발생기, 산소 농축기, 차압 분사기)을 가지며, 고농축(20 ppm 이상) 액상의 오존을 제조할 수 있는 휴대하기 쉽고 움직이기 용이한 유닛을 제조하는 방식으로 이러한 다양한 시스템을 결합한다.
전술한 수성 오존 소독 시스템은 대형이라서 휴대하기 좋지 않은 시스템 또는 저농축 수성 오존 용액(5ppm)을 발생시킬 수 있는 이동식 시스템에 기초한 것이다. 오존을 상처에 가하는 구상은 신규한 것은 아니지만, 발명자의 조사와 생물학적 지식에 기초한 개발된 이론 및 액상 오존과의 작용 모드는 신규한 것이다. 환자를 오존 가스에 노출시켜서 위험하게 하지 않으면서 고농도의 액상 오존을 인간(또는 동물)에 가하는 효과적인 시스템의 개발은 신규하며 진보성이 있다. 본 발명은 고농도의 액상 오존을 상처부위에 전달하면서 오존 용액으로부터 방출된 오존 가스의 양을 최소화할 수 있는 액상 오존 전송 시스템을 포함한다. 스프레이 구조, 압력 장치 및 스프레이 헤드부 마개 구조는 오존 가스 방출을 최소화하는데 있어서 신규한 사항이다. 오존가스를 상처 부위에서 제거하는 추출 장치를 사용하는 것은 신규한 것이며, 설계된 바와같이, 수성 오존 운송 도관 및 단일 파이프 시스템에 오존 가스를 추출하는 것을 포함한다.
집수 트레이는 다른 중요한 특징중 하나이다. 천공된 인서트 트레이는 액상의 오존 용액이 트레이의 저부를 통과하게 하도록 설계된다. 오존 가스는 공기보다 무겁기 때문에 트레이의 저부에 남게된다. 상기 인서트(48)는 트레이의 저부의 오존 가스를 완자에게서 포획하는 역할을 한다. 상기 트레이 내부의 폐용액은 연동 펌프 및 팬 시스템에 의해 제거되어, 폐용액과 함게 오존 가스가 제거된다. 상기 장치는 오존 가스의 모든 소스가 시스템이 메인 팬에 대한 입력부에서 단일 매니폴드로 다시 추출되어, 상기 가스는 촉매 파괴부를 통하여 강제된다. 상기 시스템의 구조는 단일의 촉매가 3개의 개별 소스로부터 나오는 가스의 최종 파괴부로서 사용된다는 점에서 신규하며 진보적이다. 또한, 촉매 반응 가스는 오존 발생기의 표면 위로 배향되고 배출되어, 바람직하게는 공냉 발생기(수냉 발생기에 대응개념)가 된다.
주요 촉매 파괴부는 신규하며 진보적이다. 촉매 파괴부는 물이 촉매를 오염시킬 때 건조 공기 공급원과 작동하게 설계된다. 이러한 시스템의 구조로 인하여 상기 촉매는 촉매에 손상 없이 젖은 오존 가스를 파괴하게 된다.
상기 장치로 인하여, 사용자는 표면에 가해지는 용액의 농도(1 내지 21 ppm 이 바람직)를 결정하게 된다. 사용자는 싸이클의 시작점에서 필요한 액상 오존 농도를 선택할 수 있게 된다. 사용자는 용액이 표면에 가해지는 기간도 선택할 수 있다.

Claims (31)

  1. 물에 대한 접촉기(contactor),
    치료되어질 표면상에 오존화된 물을 스프레이 하는 스프레이 헤드부를 구비한 노즐,
    상기 접촉기로부터 상기 노즐로 물을 운반하는 공급 도관,
    상기 노즐로부터 오존화된 물의 스프레이로서 상기 공급 도관을 통하여 운반되는 물에 오존을 공급하는 물에 대한 오존 공급 수단,
    상기 노즐이 결합되는 결합되는 일단부와 확대된 입구부를 가지는 타단부를 구비하는 노즐용 쉬라우드로서, 상기 노즐은 상기 쉬라우드로부터 오존화된 물의 스프레이를 운반하도록 쉬라우드의 확대된 입구부를 향하는 노즐용 쉬라우드,
    상기 쉬라우드의 일단부로부터 상기 공급 도관을 따라 동심적으로 연장된 외측 도관으로서, 상기 쉬라우드는 상기 노즐 주위에서 연장되는 외측 도관으로 개구부를 구비하는 외측 도관,
    오존화된 가스가 대기로 방출되는 것을 방지하도록 오존화된 물의 스프레이로부터 방출된 오존 가스를 상기 쉬라우드로부터 상기 개구부를 통하여 상기 외측 도관으로 거두어들이기 위하여 상기 쉬라우드의 일단부로부터 이격되어 상기 외측 도관에 부압(negative pressure)를 형성하는 부압 형성 수단을 포함하는, 표면 소독을 위하여 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프레이 헤드부는 0.2 mm 내지 1.5 mm의 직경의 다수의 오리피스를 탑재하고 있는 것을 특징으로 하는, 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 오리피스의 직경은 0.5 mm 인 것을 특징으로 하는, 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    오존화된 물을 상기 노즐로 운반하는 상기 공급 도관은 50 내지 100 mbar 의 압력에서 유체를 상기 스프레이 헤드부로 펌핑하도록 배치된 펌프 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 펌프 수단은 70 mbar의 압력으로 유체를 펌핑하도록 배치된 것을 특징으로 하는, 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉬라우드는 피라미드 형상이며, 상기 쉬라우드의 확대된 입구부는 직사각형이어서 상기 스프레이가 운반되는 상처부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 쉬라우드의 직경은 유체 스프레이 패턴과 간섭하지는 않으면서 상기 패턴을 대부분 포함하도록 된 것을 특징으로 하는, 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉬라우드와 노즐은 상기 외측 도관의 일단부에 배치된 지지구조체상에 장착되며, 상기 외측 도관의 타단부는 상기 외측 도관에 부압을 형성하는 흡인 장치에 연결되는 것을 특징으로 하는, 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    오존화된 물에 대한 접촉기는 상기 접촉기의 상부 수위로부터 연장되며 하부 수위에서 상기 접촉기로 복귀되는 회로를 구비하며,
    상기 회로는, 상기 접촉기의 상부 수위에서 액체를 받아들여서 하부 수위에서 액체를 복귀시키는 펌프와, 오존화 스테이션과, 치료될 표면으로의 도포를 위하여 상기 노즐에 오존화된 물을 운반하기 전에 물에서의 오존 농도가 필요한 수준으로 상승하게 하기 위하여 상기 접촉기로 복귀되는 순환 액체의 유동에서 용해되도록 오존화 스테이션에 오존을 공급하는 오존화 스테이션에 대한 오존 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    순환 수단이 상기 접촉기에 입구를 구비하며, 상기 접촉기는 상기 입구로 오존의 기포가 유입되는 것을 최소화하도록 상측으로 개방된 것을 특징으로 하는 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 오존화 스테이션은 회로의 물이 통과하여 상기 오존 가스가 물의 유동에서 동반되도록 공급되는 수축부를 가지는 벤튜리관을 구비하는 것을 특징으로 하는, 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 회로 내에서 물에 오존 가스를 공급하는 물에 대한 오존 공급 수단은 차압 분사기인 것을 특징으로 하는, 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 접촉기에 용해되지 않은 가스는 포획되어 파괴 장치를 통과하게 되는 것을 특징으로 하는, 오존화된 물의 스프레이를 생성하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 파괴 장치는,
    a) 오존 가스를 분해하는 가스 분해 유닛;
    b) 가열 요소; 및
    c) 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 오존화된 유체를 표면에 가하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 파괴 유닛은 오존 가스를 분해하기 위해 이산화 망간 촉매를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 오존화된 유체를 표면에 가하는 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 가스 분해 유닛은 오존의 응축에 의해 발생된 물이 상기 접촉기로 역유동하게 하도록 수평에 대하여 각을 이룬 튜브에 의해 상기 접촉기에 연결되는 것을 특징으로 하는 오존화된 유체를 표면에 가하는 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 가열 요소 및 상기 온도 센서는 상기 가스 분해 유닛이 섭씨 40도 내지 80도에서 유지되게 하는 것을 특징으로 하는, 오존화된 유체를 표면에 가하는 장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    분해된 가스는 제 2 파괴 유닛으로 배향되는 것을 특징으로 하는, 오존화된 유체를 표면에 가하는 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 파괴 유닛은 활성 탄소 촉매인 것을 특징으로 하는, 오존화된 유체를 표면에 가하는 장치.
  26. 제 1 항에 있어서,
    오존화된 물이 표면에 스프레이 되는 구간 주위에 부압을 가하는 수단이 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는, 오존화된 유체를 표면에 가하는 장치.
  27. 제 1 항에 있어서,
    치료될 환자의 부속물을 지지하고 부속물 위의 상처에 스프레이 되는 유체를 수집하는 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는, 오존화된 유체를 표면에 가하는 장치.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 휴대용인 것을 특징으로 하는, 오존화된 유체를 표면에 가하는 장치.
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
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