KR101226520B1

KR101226520B1 - 멸균 장치

Info

Publication number: KR101226520B1
Application number: KR1020110041861A
Authority: KR
Inventors: 김정열
Original assignee: 한신메디칼 주식회사
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2013-01-25
Also published as: KR20120124152A

Abstract

본 발명에 따른 멸균 장치는, 피멸균물이 위치하는 공간을 제공하는 내벽, 상기 내벽과의 사이에 공간을 제공하도록 상기 내벽을 감싸는 외벽을 포함하는 챔버; 및 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 상기 공간에 위치하는 가열부를 포함한다.

Description

멸균 장치{STERILLIZATION APPARATUS}

본 발명은 멸균 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 온도를 일정하게 유지할 수 있는 멸균 장치에 관한 것이다.

다양한 형태의 의료 기구 등은 표면과 내강에 존재하는 미생물 등을 멸균 장치로 멸균하여 사용하고 있다. 멸균 장치로는 고압 증기 멸균기(스팀 멸균기), 플라즈마 멸균기 등을 사용할 수 있다.

고압 증기 멸균기는 고압에서 증기를 이용하여 멸균을 하므로 고온 및/또는 고압에서 취약성을 가지는 의료 기구의 멸균에는 적합하지 않은 문제가 있다. 그리고 독성 가스인 산화에틸렌 가스를 이용하므로 피멸균물에 독성의 잔류물이 남을 수 있다. 이에 따라 독성 가스를 제거하기 위한 별도의 잔류 가스 제거 공정을 수행하여야 하므로, 공정이 복잡해지고 공정 비용이 증가하는 문제가 있다.

반면에, 플라즈마 멸균기는 플라즈마를 이용하여 상대적으로 저온에서 멸균이 가능하며, 플라즈마에 의하여 멸균 가스/액체 등을 환경에 무해한 물질로 쉽게 분해할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 플라즈마 멸균기에서는 챔버 내부의 압력을 정밀하게 조절하여야 하므로 온도 유지를 위한 히터가 챔버 외부에 위치하게 된다. 이러한 히터는 챔버 외부에서 외부 공기에 노출된 상태로 챔버에 열을 공급하므로 효율이 높지 않다. 또한, 외부 공기에 의하여 챔버 내부의 온도가 쉽게 변화할 수 있으므로, 챔버 내부 온도를 균일하게 유지하는 데 어려움이 있다.

본 발명은 가열부의 열 효율을 향상하고 챔버 내의 온도 균일성을 향상할 수 있는 멸균 장치를 제공하고자 한다.

상기 내벽과 상기 외벽 사이의 상기 공간에 액체가 채워지고, 상기 가열부에 의해 상기 액체가 가열될 수 있다.

상기 액체가 물을 포함할 수 있다.

상기 가열부가 시즈 히터(sheath heater)를 포함할 수 있다.

상기 챔버는 상기 내벽의 내부 공간이 일측으로 개방된 실린더 형상을 이루고, 상기 가열부가 일자 형상일 수 있다.

상기 외벽은 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 상기 공간에 대응하는 측벽을 포함하고, 상기 측벽에 상기 가열부가 고정될 수 있다.

상기 가열부의 외면에 암나사부 및 수나사부 중 어느 하나가 형성될 수 있다. 상기 측벽에 상기 가열부가 삽입되는 관통공이 형성되며, 상기 관통공 내면에 상기 암나사부 및 상기 수나사부 중 다른 하나가 형성될 수 있다.

상기 멸균 장치는 상기 내벽 내에 전원을 공급 받아 플라즈마를 발생시키는 전극을 더 포함하여 상기 플라즈마를 이용하여 멸균을 할 수 있다.

상기 외벽에 상기 액체가 유입되는 유입구 및 상기 액체가 유출되는 유출구가 형성될 수 있다.

상기 외벽의 열전도도보다 상기 내벽의 열전도도가 더 높을 수 있다.

상기 가열부가 상기 챔버의 하부에 위치하고, 상기 챔버의 상부에 수위를 측정하는 수위 센서가 위치할 수 있다.

본 발명에서는, 챔버가 내벽과 외벽의 사이 공간에 가열부를 설치하고 액체를 채워서 가열부에 의하여 액체를 가열하고, 이 가열된 액체에 의하여 챔버 내부의 온도를 상승시킨다.

이와 같이 챔버가 내벽과 외벽을 가지는 이중 구조로 형성되어, 내벽과 외벽 사이의 공간이 일종의 단열 공간으로 이용되어 외부 공기에 의하여 챔버 내부의 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 액체는 공기보다 비열이 크기 때문에, 공정에 필요한 온도로 가열되면 공정 중에 온도의 변화가 공기보다 작다. 따라서, 챔버 내부의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 이때, 액체로 구하기 쉽고 저렴한 물을 사용하면 낮은 비용으로도 챔버 내부의 온도를 균일하게 할 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면 열 효율을 향상할 수 있으며 공정 중에 챔버 내부의 온도를 균일하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멸균 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 멸균 장치에서 챔버와 이에 설치된 가열부를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 4는 도 2에서 가열부와 챔버의 일부를 도시한 분해 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 멸균 장치를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멸균 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 멸균 장치(100)는, 챔버(10), 감압부(20), 혼합 가스 공급부(30), 플라즈마 발생부(40) 및 외부 공기 공급부(50) 등을 포함할 수 있다.

챔버(10)는 내부에 피멸균물(80)이 놓일 수 있는 공간을 제공하며, 챔버(10) 내부가 원하는 온도 및 압력을 유지할 수 있도록, 가열, 밀폐 및 배기될 수 있다. 본 실시예에서는 챔버(10)에 가열부(70)가 설치되는데, 이에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 좀더 설명한다.

이러한 챔버(10)의 개방된 일측은 자동문(19)에 의해 개방되거나 차단될 수 있다. 일례로, 이러한 자동문(19)은 상하로 이동할 수 있는데, 피멸균물(80)을 넣거나 뺄때는 아래로 이동하여 챔버(10) 내부를 개방하고, 피멸균물(80)의 멸균 공정에서는 위로 이동하여 챔버(10)를 밀폐시키는 역할을 한다.

감압부(20)는 챔버(10) 내부를 원하는 압력으로 감압하기 위한 것이다. 일례로, 감압부(20)는 챔버(10) 내부의 공기를 배기하는 감압 펌프(21)를 포함하며, 공기의 흐름을 제어하는 배기 조절 밸브(23)를 포함할 수 있다. 그리고 챔버(10) 내부로부터 배기한 공기를 필터링하는 필터(25)를 더 포함할 수 있다. 감압 펌프(21) 및 배기 조절 밸브(23)로는 다양한 방식의 펌프, 밸브를 사용할 수 있음은 물론이다. 일례로, 배기 조절 밸브(23)로는 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있다. 그리고 필터(25)로는 멸균 액체를 고려하여 다양한 촉매를 이용한 필터를 사용할 수 있다. 일례로, 멸균 액체로 과산화수소(H₂O₂) 액체를 이용할 경우에 이산화망간 촉매를 이용한 필터(25)를 사용할 수 있다.

멸균 가스 공급부(30)는 멸균 가스와 외부 공기가 혼합된 혼합 가스를 챔버(10) 내부로 공급하는 역할을 한다. 멸균 가스 공급부(30)는, 멸균 액체 수용부(31), 멸균 액체 공급 펌프(32), 멸균 액체 조절 밸브(34), 필터(36), 공기 조절 밸브(37) 및 기화기(39)를 포함할 수 있다. 이러한 멸균 액체 수용부(31), 멸균 액체 공급 펌프(32), 멸균 액체 조절 밸브(34), 필터(36), 공기 조절 밸브(37), 기화기(39)로는 다양한 방식의 수용부, 펌프, 밸브, 필터, 기화기 등을 사용할 수 있다.

멸균 액체 수용부(31)에 수용된 멸균 액체는, 멸균 액체 공급 펌프(32)에 의하여 기설정된 양만큼 빼내지고, 멸균 액체 조절 밸브(34)의 제어에 따라 기화기(39)에 공급된다. 필터(36)에 의해 필터링된 외부 공기는 공기 조절 밸브(37)의 제어에 따라 기화기(39)에 공급된다. 그러면 기화기(39)는 멸균 액체와 필터링된 외부 공기를 가열하여 기화시킴으로써, 멸균 가스와 외부 공기를 포함하는 혼합 가스를 생성한다. 생성된 혼합 가스는 챔버(10) 내부로 공급된다.

본 실시예에서는 멸균 가스와 외부 공기가 혼합된 혼합 가스를 챔버(10) 내로 공급하는 것을 일례로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 멸균 액체를 챔버(10) 내에 공급하여 이를 챔버(10) 내에서 가열하여 사용하는 것도 가능하며, 멸균 가스만을 챔버(10) 내에 공급하는 것도 가능함은 물론이다.

플라즈마 발생부(40)는 플라즈마를 생성하기 위한 전원을 공급하는 전력 공급원(41)과, 이 전력 공급원(41)으로부터 전력을 공급 받아 플라즈마를 생성하는 전극(43)를 포함할 수 있다. 이러한 전력 공급원(41)과 전극(43)으로는 다양한 방식의 전력 공급원과 전극을 사용할 수 있다. 일례로, 전력 공급원(41)으로 교류 전압을 제공하는 전력 공급원을 사용할 수 있으며, 챔버(10)가 일면이 개구된 실린더 형상인 경우에 전극(43)은 챔버(10)의 내부 형상에 대응하여 실린더 형상을 가질 수 있다.

외부 공기 공급부(50)는 외부 공기를 공급하여 챔버(10) 내부를 승압하기 위한 것이다. 일례로, 외부 공기 공급부(50)는 외부 공기를 필터링하는 필터(51) 및 필터링된 외부 공기의 흐름을 제어하는 공기 조절 밸브(53)를 포함할 수 있다.

이 외에도 챔버(10) 내부의 압력을 검출하는 압력 센서(60), 챔버(10) 내부의 온도를 검출하는 온도 센서(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 그 외에 다양한 공정 조건을 검출할 수 있는 다양한 센서와, 전기적인 단락 또는 과열 등이 발생하였을 경우에 자동으로 전원을 차단시키는 회로 차단기(도시하지 않음) 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 챔버(10) 내부의 온도를 조절할 수 있는 히터(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.

이러한 멸균 장치(100)를 이용한 플라즈마 멸균 방법에서는, 먼저 챔버(10) 내부에 피멸균물(80)을 위치시킨다. 이어서, 챔버(10)를 감압한 후에 멸균 가스를 주입하고 플라즈마를 발생시켜 피멸균물(80)을 멸균한다. 그리고 잔류 가스를 제거한 후에 공기를 주입하여 대기압까지 승압한 후에 피멸균물(80)을 꺼내어 멸균 공정을 완료한다.

본 실시예에서는, 챔버(10)와 이에 설치되는 가열부(70)에 의하여 높은 열 효율로 챔버(10) 내부의 온도를 균일하게 할 수 있는바, 도 2 내지 도 4를 참조하여 이를 좀더 상세하게 설명한다.

도 2는 도 1의 멸균 장치(100)에서 챔버(10)와 이에 설치된 가열부(70)를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 본 단면도이다. 도 4는 도 2에서 가열부(70)와 챔버(10)의 일부를 도시한 분해 사시도이다.

명확한 설명을 위하여 도 2 및 도 3에서는, 챔버(10)의 내부 공간(구체적으로는 내벽(12)의 내부 공간)에 위치한 전극(도 1의 참조부호 43) 및 피멸균물(도 1의 참조부호 80, 이하 동일)은 도시하지 않았으며, 내벽(12)과 외벽(14) 사이의 공간을 넓게 도시하였다.

본 실시예에서 챔버(10)는, 피멸균물(80)이 위치하는 공간을 제공하는 내벽(12), 이러한 내벽(12)과의 사이에 밀폐된 공간을 제공하도록 내벽(12)을 감싸는 외벽(14)을 포함한다.

여기서, 내벽(12)과 외벽(14)은 스테인리스 강, 알루미늄, 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 내벽(12)과 외벽(14)은 동일한 물질로 이루어질 수도 있으나, 내벽(12)과 외벽(14)을 다른 물질 또는 다른 조성으로 이루어지도록 하여 서로 다른 특성을 가지도록 할 수도 있다. 예를 들어, 내벽(12)이 외벽(14)보다 높은 열전도도를 가질 수 있다. 그러면, 내벽(12)과 외벽(14) 사이에 위치한 가열부(70)에 의하여 가열이 이루어질 때, 외벽(14) 쪽보다 내벽(12) 쪽으로 열전도가 쉽게 이루어지도록 하여 챔버(10)의 내부로 열 전달이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 이를 위하여 외벽(14)과 내벽(12)이 스테인리스로 이루어지되, 외벽(14)이 철, 크롬, 니켈 및 탄소를 포함하고, 내벽(12)이 철, 크롬, 니켈, 몰리브덴 및 탄소를 포함할 수 있다. 또는, 외벽(14)이 스테인리스 강을 포함하고, 내벽(12)이 상대적으로 열전도도가 우수한 알루미늄을 포함할 수 있다.

이러한 챔버(10)는 내벽(12)의 내부 공간이 일측으로 개방된 실린더 형상을 가질 수 있다. 그러나 챔버(10)의 형상은 다양하게 변형될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

챔버(10)의 외벽(14)에는 액체가 유입될 수 있는 유입구(162)와 액체가 유출될 수 있는 유출구(182)가 형성될 수 있다. 이러한 유입구(162)는 마개(16)에 의해 잠궈질 수 있고, 유출구(182)도 마개(18)에 의해 잠궈질 수 있다. 그리고, 유출구(182)는 유출 펌프(도 1의 참조부호 90)에 연결될 수 있다.

그리고 내벽(12)과 외벽(14) 사이의 밀폐된 공간에 가열을 위한 가열부(70)가 위치하고, 액체(13)가 채워질 수 있다. 이러한 액체(13)는 외벽(14)에 형성된 유입구(162)에 의하여 유입되고, 유출 펌프(도 1의 참조부호 90)에 연결되는 유출구(182)에 의하여 배출될 수 있다. 그리고 내벽(12)과 외벽(14) 사이의 공간 중 상부 쪽에는 액체(13)의 수위를 측정할 수 있는 수위 센서(92)가 위치할 수 있다. 이러한 수위 센서(92)로 다양한 방식의 공지된 수위 센서가 이용될 수 있다.

이때, 가열부(70)가 일자 형상을 가져 간단한 구조로 제조를 쉽게 할 수 있어 제조 단가를 낮출 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 가열부(70)는 내벽(12)과 외벽(14) 사이의 공간에 위치할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. 따라서, 가열부(70)가 챔버(10)의 내벽(12)을 감는 권취형으로 형성될 수 있는 등 다양하게 변형 가능하다.

내벽(12)과 외벽(14) 사이에 채워지는 액체(13)는 쉽게 구할 수 있으며 비열이 공기보다 높은 물일 수 있다. 이와 같이 내벽(12)과 외벽(14)의 사이 공간에 가열부(70)를 위치키시고 액체(13)를 채우게 되면, 가열부(70)가 액체(13)를 가열하게 되고, 이 가열된 액체(13)가 챔버(10) 내부의 온도를 상승시킨다.

본 실시예에 따르면 챔버(10)가 내벽(12)과 외벽(14)을 가지는 이중 구조로 형성되어, 내벽(12)과 외벽(14) 사이의 밀폐된 공간이 일종의 단열 공간으로 이용될 수 있다. 따라서, 외부 공기에 의하여 챔버(10) 내부의 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있어, 높은 열 효율로 챔버(10)의 온도를 향상할 수 있다. 또한, 액체(13)는 공기보다 비열이 크기 때문에, 액체(13)가 가열부(70)에 공정에 필요한 온도로 가열되고 나면 온도의 변화가 공기보다 상대적으로 작다. 따라서, 멸균 공정 중에 챔버(10) 내부의 온도를 균일하게 유지할 수 있다.

이때, 실시예에서 가열부(70)는, 하부 정중앙에 위치한 제1 가열부(70a), 하부 쪽에서 제1 가열부(70a)로부터 동일한 각도(θ)만큼 이격되는 제2 및 제3 가열부(70b, 70c)를 포함할 수 있다. 이와 같이 가열부(70)를 챔버(10) 하부에 위치시켜 구조적인 안정성을 향상할 수 있다. 가열된 액체(13)가 상부쪽으로 이동하도록 하고 상부 쪽에 있던 액체(13)가 하부로 내려와 가열부(70)에 의하여 다시 가열되도록 하여, 액체(13)의 온도 분포를 고르게 할 수 있다. 그러나 이러한 가열부(70)의 위치 및 개수는 예시로 제시한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 다양한 개수의 가열부(70)를 다양한 위치에 위치시키는 것도 가능하다.

도 4를 참조하면, 이러한 가열부(70)는 시즈 히터(sheath heater)를 포함할 수 있다. 즉, 가열부(70)는 금속 보호관(71) 내부에 전열선(73)이 코일 모양으로 내장되고, 절연 분말(75)이 충전될 수 있다. 일례로, 전열선(73)으로는 니켈-크롬선, 철-크롬선 등을 사용할 수 있으며, 절연 분말(75)로 산화 마그네슘 등을 사용할 수 있다. 그리고 전열선(73)에 연결된 전선(771)이 실리콘 튜브(773)에 의해 보호되어 열 수축 부재(775)에 고정되고, 이 열 수축 부재(775)가 금속 보호관(71)에 고정될 수 있다. 이러한 시즈 히터를 포함하는 가열부(70)는 물리적인 충격에도 견고하며 효율이 우수하며 용도 등에 따라 다양한 형태로 구현이 가능한 장점이 있다.

가열부(70)에는 니플(nipple)(79)이 위치되고, 이 니플(79)에 수나사부(791)가 형성된다. 그리고 내벽(12)과 외벽(14)의 사이 공간에 대응하는 챔버(10)의 측벽(142)에 가열부(70)가 삽입되는 관통공(103)이 형성되고, 이 관통공(103)의 내면에 암나사부(101)가 형성된다. 가열부(70)를 챔버(10)의 관통공(103)에 삽입한 후에, 가열부(70) 외면에 형성된 수나사부(791)와 챔버(10)의 관통공(103) 내면에 형성된 암나사부(101)를 이용하여 가열부(70)를 챔버(10)에 고정할 수 있다. 이에 의하여 가열부(70)는 챔버(10)에 견고하게 고정될 수 있으며, 필요에 따라 쉽게 착탈될 수 있다.

상술한 설명에서는 가열부(70)에 수나사부(791)가 형성되고 챔버(10)의 관통공에 암사나부(101)가 형성된 것으로 설명되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 가열부(70)에 수나사부 및 암나사부 중 어느 하나가 형성되고, 챔버(10)이 관통공(103)에 수나사부 및 암나사부 중 다른 하나가 형성되면 족하다.

이때, 수위 센서(92) 또한 니플을 포함하여, 가열부(70)와 동일한 방식으로 내벽(12)과 외벽(14) 사이 공간에 대응하는 챔버(10)의 측벽(142)에 고정될 수 있다.

도면 및 설명에서는 가열부(70)가 챔버(10)의 외부에 위치하여 상대적으로 열 효율 및 온도 균일도가 낮은 플라즈마 멸균 장치에 상술한 챔버(10) 및 가열부(70)를 적용하여, 상술한 열 효율 및 온도 균일도의 향상 효과를 배가할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 플라즈마 멸균 장치가 아닌 다른 방식의 멸균 장치에 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.

상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

피멸균물이 위치하는 공간을 제공하는 내벽, 상기 내벽과의 사이에 공간을 제공하도록 상기 내벽을 감싸는 외벽을 포함하는 챔버; 및
상기 내벽과 상기 외벽 사이의 상기 공간에 위치하는 가열부
를 포함하는 멸균 장치.
제1항에 있어서,
상기 내벽과 상기 외벽 사이의 상기 공간에 액체가 채워지고,
상기 가열부에 의해 상기 액체가 가열되는 멸균 장치.
제2항에 있어서,
상기 액체가 물을 포함하는 멸균 장치.
제1항에 있어서,
상기 가열부가 시즈 히터(sheath heater)를 포함하는 멸균 장치.
제1항에 있어서,
상기 챔버는 상기 내벽의 내부 공간이 일측으로 개방된 실린더 형상을 이루고, 상기 가열부가 일자 형상인 멸균 장치.
제1항에 있어서,
상기 외벽은, 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 상기 공간에 대응하는 측벽을 포함하고,
상기 측벽에 상기 가열부가 고정되는 멸균 장치.
제6항에 있어서,
상기 가열부의 외면에 암나사부 및 수나사부 중 어느 하나가 형성되고,
상기 측벽에 상기 가열부가 삽입되는 관통공이 형성되며, 상기 관통공 내면에 상기 암나사부 및 상기 수나사부 중 다른 하나가 형성되는 멸균 장치.
제1항에 있어서,
상기 내벽 내에 전원을 공급 받아 플라즈마를 발생시키는 전극을 더 포함하여 상기 플라즈마를 이용하여 멸균을 하는 멸균 장치.
제2항에 있어서,
상기 외벽에 상기 액체가 유입되는 유입구 및 상기 액체가 유출되는 유출구가 형성되는 멸균 장치.
제1항에 있어서,
상기 외벽의 열전도도보다 상기 내벽의 열전도도가 더 높은 멸균 장치.
제1항에 있어서,
상기 가열부가 상기 챔버의 하부에 위치하고,
상기 챔버의 상부에 수위를 측정하는 수위 센서가 위치하는 멸균 장치.