KR101298730B1 - 플라즈마 멸균 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 멸균 방법은, 챔버 내부에 피멸균물을 위치시켜 상기 피멸균물을 멸균하는 플라즈마 멸균 방법으로서, 대기압보다 낮은 제1 압력이 될 때까지 챔버에 멸균제를 주입하는 단계; 대기압보다 높은 제2 압력이 될 때까지 상기 챔버에 외부 공기를 주입하는 단계; 상기 챔버 내부를 감압하는 단계; 및 상기 챔버에 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함한다.

Description

플라즈마 멸균 방법{PLASMA STERILLIZATION METHOD}
본 발명은 플라즈마 멸균 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 멸균력이 향상된 플라즈마 멸균 방법에 관한 것이다.
다양한 형태의 의료 기구 등은 표면과 내강에 존재하는 미생물 등을 멸균 장치로 멸균하여 사용하고 있다. 멸균 장치로는 고압 증기 멸균기(스팀 멸균기), 에틸렌 옥사이드(EO) 가스 멸균기, 플라즈마 멸균기 등을 사용할 수 있다.
고압 증기 멸균기는 고압에서 증기를 이용하여 멸균을 하므로 고온, 습도 및/또는 고압에 취약성을 가지는 의료 기구의 멸균에는 적합하지 않은 문제가 있다. 그리고 에틸렌 옥사이드 가스 멸균기에서는 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 멸균제를 환경에 무해한 물질로 쉽게 분해할 수 있다는 장점이 있다. 플라즈마 멸균기에서는 기화된 멸균제를 챔버에 주입하여 챔버 내부 압력을 대기압 이상으로 높인 다음에, 다시 챔버 내부를 감압한 후에 플라즈마를 일으켜서 멸균이 이루어지도록 한다. 이에 따르면 멸균제 사용량이 증가하고, 멸균제가 루멘과 같이 좁고 긴 내강의 형태를 가지는 물체 내부로 깊숙히 침투하기 어렵다.
본 발명은 적은 양의 멸균제를 사용하여 피멸균물의 내부를 효과적으로 멸균할 수 있는 플라즈마 멸균 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법은 챔버 내부에 피멸균물을 위치시켜 상기 피멸균물을 멸균하되, 대기압보다 낮은 제1 압력이 될 때까지 챔버에 멸균제를 주입하는 단계; 대기압보다 높은 제2 압력이 될 때까지 상기 챔버에 외부 공기를 주입하는 단계; 상기 챔버 내부를 감압하는 단계; 및 상기 챔버에 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함한다.
상기 외부 공기를 주입하는 단계와 상기 챔버 내부를 감압하는 단계 사이에, 상기 제2 압력을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 멸균제를 주입하는 단계에서는 상기 챔버 내부가 상기 제1 압력이 될 때까지 상기 멸균제를 지속적으로 주입할 수 있다. 상기 멸균제를 주입하는 단계와 상기 외부 공기를 주입하는 단계 사이에, 상기 제1 압력을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 압력을 유지하는 단계보다 상기 제2 압력을 유지하는 단계를 더 오래 수행할 수 있다.
상기 제1 압력을 유지하는 단계에 대한 상기 제2 압력을 유지하는 단계의 시간 비율이 2~10배일 수 있다.
상기 멸균제를 주입하는 단계에 대한 상기 제1 압력을 유지하는 단계의 시간 비율이 2~10배일 수 있다.
상기 멸균제를 주입하는 단계에서는, 상기 멸균제를 주입하는 공정 및 유지하는 공정을 반복 수행할 수 있다.
상기 멸균제를 주입하는 단계에서, 상기 멸균제를 주입하는 공정에 대한 상기 유지하는 공정의 시간 비율이 0.2~2일 수 있다.
상기 외부 공기를 주입하는 단계에 대한 상기 제2 압력을 유지하는 단계의 시간 비율이 2~10배일 수 있다.
상기 제1 압력은 10~200 Torr일 수 있다.
상기 제2 압력은 800~1000 Torr일 수 있다.
상기 챔버 내부를 감압하는 단계에 의한 상기 챔버의 압력을 제3 압력이라고 할 때, 상기 제3 압력은 상기 제1 압력보다 낮을 수 있다.
상기 챔버에 멸균제를 주입하는 단계 이전에 상기 챔버를 진공으로 감압하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 챔버를 진공으로 감압하는 단계의 압력이 상기 제3 압력보다 낮을 수 있다.
상기 피멸균물을 멸균하는 단계를 2~5회 반복 수행할 수 있다.
상기 멸균물을 멸균하는 단계 이후에, 잔류 가스를 제거하는 단계를 더 포함하고, 상기 잔류 가스를 제거하는 단계는, 상기 챔버를 대기압까지 승압한 후에 감압하는 단계; 및 상기 챔버를 대기압까지 승압하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 멸균제는 과산화수소를 포함할 수 있다.
상기 챔버에 멸균제를 주입하는 단계 이전에 상기 챔버 내부의 상기 피멸균물을 예열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 피멸균물을 예열하는 단계에서는, 상기 챔버 내부의 공기를 순환시켜 기화기에서 가열한 후 상기 챔버 내부로 다시 공급할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 멸균제를 주입하는 단계에서는 대기압보다 낮은 제1 압력으로 멸균제를 주입하여, 사용되는 멸균제의 양을 줄일 수 있다. 그 후에 외부 공기를 주입하는 단계에서 대기압보다 높은 제2 압력으로 외부 공기를 주입하여, 멸균제를 좀더 효과적으로 피멸균물에 침투하도록 할 수 있다. 이에 따라, 주입되는 멸균제의 양을 줄이면서도 멸균 효율은 오히려 향상시킬 수 있다. 즉, 생산성 및 멸균 효율을 최대화할 수 있다.
또한, 피멸균물을 멸균하는 단계를 반복 수행하여 멸균 효과를 좀더 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법에 사용될 수 있는 플라즈마 멸균 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법에 따른 챔버 내부의 온도 및 압력을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법에 따른 챔버 내부의 온도 및 압력을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법에 사용될 수 있는 플라즈마 멸균 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법에 따른 챔버 내부의 온도 및 압력을 나타낸 그래프이다.
먼저 도 1을 참조하여 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법에 사용될 수 있는 플라즈마 멸균 장치(100)를 설명한 다음, 도 2를 참조하여 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법을 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 사용될 수 있는 플라즈마 멸균 장치(100)는 챔버(10), 진공부(20), 멸균제 공급부(30), 플라즈마 발생부(40) 및 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.
진공부(20)는 챔버(10) 내부를 원하는 압력으로 감압하기 위한 것이다. 일례로, 진공부(20)는 챔버(10) 내부의 공기를 배기하는 진공 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. 진공 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 멸균제를 고려하여 다양한 촉매를 이용한 필터를 사용할 수 있다. 일례로, 멸균제로 과산화수소(H2O2) 용액을 이용할 경우에 이산화망간 뿐만 아니라 모든 촉매를 이용한 필터(25)를 사용할 수 있다.
멸균제 공급부(30)는 멸균제와 외부 공기를 챔버(10) 내부로 공급하는 역할을 한다. 멸균제 공급부(30)는, 멸균제 수용부(31), 멸균제 공급 펌프(32), 멸균제 조절 밸브(34) 및 기화기(39)를 포함할 수 있다.
멸균제 수용부(31)에 수용된 멸균제는, 멸균제 공급 펌프(32)에 의하여 기설정된 양만큼 빼내지고, 멸균제 조절 밸브(34)의 제어에 따라 기화기(39)에 공급된다. 그러면 기화기(39)는 멸균제를 가열하여 기화시키고, 기화된 멸균제는 챔버(10) 내부로 공급된다.
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 고주파 전압을 제공하는 전력 공급원을 사용할 수 있다. 그리고 챔버(10)가 일면이 개구된 실린더 형상인 경우에 전극(43)도 챔버(10)의 내부 형상에 대응하여 원통 형상을 가질 수 있다.
공기 공급부(50)는 공기를 공급하여 챔버(10) 내부를 승압하기 위한 것이다. 이러한 공기 공급부(50)는 공기 순환 펌프(51), 제1 밸브(53), 제2 밸브(55)는 및 공기 필터(57)를 포함할 수 있다. 제1 밸브(53)가 챔버(10)에 연결되고, 제2 밸브(55)가 기화기(39)에 연결되며, 공기 순환 펌프(51)가 제1 밸브(51)와 제2 밸브(55) 사이에 위치할 수 있다. 이러한 공기 순환 펌프(51), 제2 밸브(53) 및 제3 밸브(55)에 의하여 멸균 과정의 각 단계에서 공기의 유입 또는 순환 방향을 조절할 수 있어, 각 단계에 맞게 공기를 유입 또는 순환시킬 수 있다. 이를 위하여 제1 밸브(53)가 3방향 밸브이고, 제2 밸브(55)가 2방향 밸브일 수 있다. 공기 필터(57)로는 공기를 필터링할 수 있는 다양한 공기 필터가 적용될 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)를 더 포함할 수 있다.
도면 및 설명에서는 본 실시예에 사용될 수 있는 플라즈마 멸균 장치(100)의 일례를 예시한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 이 외의 다양한 방식 및/또는 구조에 의하여 멸균제를 원하는 양만큼 공급할 수 있으며 챔버(10) 내부의 압력 및 온도를 조절할 수 있는 플라즈마 멸균 장치가 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1과 함께 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법을 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법에서는, 챔버 내부에 피멸균물을 위치하는 단계(ST10) 이후에, 챔버 내 피멸균물을 예열하는 단계(ST12), 챔버를 진공 상태로 감압하는 단계(ST20), 피멸균물을 멸균하는 단계(ST30), 잔류 가스를 제거하는 단계(ST40) 및 공기를 주입하는 단계(ST50)를 포함할 수 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필수적으로 수행되어야 하는 피멸균물을 멸균하는 단계(ST30)를 제외한 다른 단계를 생략하거나, 별도의 단계를 더 부가하는 등의 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
각 단계들(ST10, ST12, ST20, ST30, ST40, ST50)을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
챔버 내부에 피멸균물을 위치시키는 단계(ST10)에서는 멸균이 필요한 의료 도구 또는 수술용 도구 등의 피멸균물(80)을 챔버(10) 내에 위치시킨 후, 챔버(10)의 문을 닫아 챔버(10) 내부를 밀폐한다. 이때, 모든 밸브, 즉, 감압 조절 밸브(23), 멸균제 조절 밸브(34), 공기 조절 밸브(37) 및 공기 조절 밸브(53)는 모두 잠긴 상태이다. 그리고 전력 공급원(41)도 고주파 전력을 공급하지 않는다.
그리고 챔버 내 피멸균물을 예열하는 단계(ST12)에서는, 챔버(10) 내부가 40~60℃ 정도로 예열되어 피멸균물이 예열될 수 있다. 이는 멸균제가 확산하기에 적합하고 멸균제가 피멸균물(80)과 반응하기에 적합하며, 멸균제가 응축되지 않고 기화된 상태로 유지되기에 적합한 온도이다. 그러나 본 발명이 상술한 온도 범위에 한정되는 것은 아니며 멸균제 종류 등을 고려하여 챔버(10) 내부를 다양한 온도로 유지할 수 있음은 물론이다. 이때, 공기 순환 펌프(51)가 작동하면, 제1 밸브(53), 제2 밸브(55)의 제어에 의하여 챔버(10) 내부의 공기가 기화기(39)에서 가열되어 챔버(10) 내부로 유입될 수 있다. 이에 의하여 챔버(10)를 효과적으로 가열할 수 있다.
이어서, 챔버를 진공 상태로 감압하는 단계(ST20)에서는, 배기 조절 밸브(23)를 열고 진공 펌프(21)를 가동시켜 챔버(10) 내부의 공기를 빼내어 챔버(10) 내부를 원하는 수준(일례로, 진공 압력)까지 감압한다. 원하는 수준에 도달하면 배기 조절 밸브(23)를 차단한다. 이러한 감압에 의하여 챔버(10) 내부의 불순 기체 및 습기를 제거하고, 멸균제를 포함하는 혼합 가스가 챔버(10) 내부로 주입되었을 때 멸균제가 원활하게 확산될 수 있다. 일례로, 챔버를 진공 상태로 감압하는 단계(ST20)에서는 5 ~ 70 mTorr 수준으로, 거의 0 mTorr에 가까운 수준으로 챔버(10) 내부를 감압할 수 있다. 챔버(10) 내부의 압력이 70 mTorr를 초과하면 감압에 의한 효과를 충분히 얻기 어려울 수 있고, 5 mTorr 미만이면 진공도가 불필요하게 낮아져서 공정 비용을 증가시킬 수 있다.
이어서, 피멸균물을 멸균하는 단계(ST30)에서는 멸균제와 플라즈마를 이용하여 피멸균물을 멸균한다.
즉, 대기압보다 낮은 제1 압력이 될 때까지 챔버(10)에 멸균제를 주입하는 단계(ST31), 제1 압력을 유지하는 단계(ST32), 대기압보다 높은 제2 압력이 될 때까지 챔버(10)에 외부 공기를 주입하는 단계(ST33), 제2 압력을 유지하는 단계(ST34), 챔버 내부를 감압하는 단계(ST35) 및 플라즈마를 발생시키는 단계(ST36)를 차례로 수행할 수 있다.
멸균제를 주입하는 단계(ST31)에서는, 멸균제 조절 밸브(34)를 열고 멸균제 공급 펌프(32)를 작동시켜 멸균제를 기화기(39)에 공급한다. 여기서, 멸균제는 과산화수소를 포함할 수 있다. 좀더 구체적으로 멸균제는 법에 정해진 바에 따라 60% 이하의 농도를 가지는 과산화수소 용액일 수 있다.
그러면, 기화기(39)는 멸균제를 가열하여 기화시켜, 이를 챔버(10) 내부로 공급한다. 이때, 기화된 멸균제를 지속적으로 주입하여 챔버(10) 내부의 압력이 대기압보다 낮은 제1 압력이 되도록 한다. 멸균제에 의하여 챔버(10)의 압력이 제1 압력으로 상승되면, 멸균제가 피멸균물(80)에 확산될 수 있다.
일례로, 제1 압력은 10~200 Torr일 수 있다. 제1 압력이 200 Torr를 초과하면, 챔버(10) 내부로 공급되는 멸균제의 양이 많아 공정 비용이 상승할 수 있다. 제1 압력이 10 Torr 미만이면, 멸균제가 적절한 양만큼 투입되지 않아 피멸균물(80)에 효과적으로 침투되기 어려울 수 있다. 공정 비용 및 멸균 효율을 좀더 고려하면, 제1 압력은 20~100 Torr일 수 있다.
이어서, 제1 압력을 유지하는 단계(ST32)에서는, 멸균제가 피멸균물(80)에 충분히 확산될 수 있도록 충분한 시간을 준다. 이때, 모든 밸브는 잠긴 상태이고, 전력 공급원(41)도 고주파 전력을 공급하지 않는다.
일례로, 멸균제를 주입하는 단계(ST31)에 대한 제1 압력을 유지하는 단계(ST32)의 시간 비율은 2~10 배일 수 있다. 이는 멸균제의 확산이 충분히 일어날 수 있도록 한정된 것이다. 그러나, 제1 압력을 유지하는 단계(ST32)의 공정 시간은 멸균제가 충분히 확산될 수 있는 시간이면 족하므로, 상술한 시간으로 한정되지 않는다. 다만, 제2 압력을 유지하는 단계(ST34)의 공정 시간보다는 상대적으로 짧은 공정 시간을 가질 수 있는데, 이는 추후에 다시 설명한다.
이어서, 외부 공기를 주입하는 단계(ST33)에서는, 필터링된 외부 공기를 챔버(10)에 공급한다. 좀더 상세하게는, 공기 순환 펌프(51)가 작동하면, 공기 필터(57)에 의하여 필터링된 외부 공기가 제1 밸브(53) 및 제2 밸브(55)의 제어에 따라 챔버(10) 내부로 유입된다. 도면에서는 필터링된 외부 공기가 기화기(39)를 거쳐서 공급되는 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 필터링된 외부 공기가 기화기(39)를 거치지 않고 별도로 공급되는 것도 가능하다.
이와 같이 필터링된 외부 공기를 챔버(10)에 공급하여 챔버(10) 내부의 압력이 대기압보다 높은 제2 압력이 되도록 할 수 있다. 이와 같이 챔버(10) 내부의 압력을 대기압보다 높은 제2 압력까지 상승시키면, 멸균제가 피멸균물(80)에 침투되는 것을 가속화할 수 있다. 이에 따라, 멸균제의 침투력을 향상할 수 있으며, 특히, 피멸균물(80)이 루멘과 같이 좁고 긴 내강 등을 가질 경우 내강 내부로 멸균제를 효과적으로 침투시킬 수 있다.
일례로, 제2 압력은 800~1000 Torr일 수 있다. 제2 압력이 1000 Torr를 초과하면, 챔버(10) 내부의 압력이 높아져 안정성이 저하될 수 있으며, 외부 공기를 주입하는 단계(ST33)의 공정 시간이 길어져서 생산성이 저하될 수 있다. 제2 압력이 800 Torr 미만이면, 멸균제를 효과적으로 침투시키는 효과가 적을 수 있다.
이어서, 제2 압력을 유지하는 단계(ST34)에서는, 멸균제가 피멸균물(80) 내부로 좀더 깊숙히 침투하면서 피멸균물(80)를 완전히 둘러싸서 산화 작용이 일어나도록 하여 충분한 멸균이 되도록 한다. 이때, 모든 밸브는 모두 잠긴 상태이고, 전력 공급원(41)도 고주파 전력을 공급하지 않는다.
일례로, 외부 공기를 주입하는 단계(ST33)에 대한 제2 압력을 유지하는 단계(ST34)의 시간 비율은 2~10 배일 수 있다. 그리고, 제2 압력을 유지하는 단계(ST34)의 공정 시간은 제1 압력을 유지하는 단계(ST312)보다 더 오래 수행될 수 있다. 이는 대기압보다 높은 제2 압력에서 멸균제가 피멸균물(80) 내부로 좀더 깊숙히 침투하면서 피멸균물(80)을 완전히 둘러쌀 수 있도록 하기 위함이다. 일례로, 제1 압력을 유지하는 단계(ST32)에 대한 상기 제2 압력을 유지하는 단계(ST34)의 시간 비율이 2~10 배일 수 있다. 그러나, 제2 압력을 유지하는 단계(ST34)의 공정 시간은 멸균제가 충분히 확산될 수 있는 시간이면 족하므로, 상술한 시간으로 한정되지 않는다.
이어서, 챔버 내부를 감압하는 단계(ST35)에서는, 배기 조절 밸브(23)를 열고 진공 펌프(21)를 가동시켜 챔버(10) 내부의 공기를 빼내어 챔버(10) 내부를 제3 압력까지 감압한다. 원하는 수준에 도달하면 배기 조절 밸브(23)를 차단한다.
제3 압력은 플라즈마를 발생시키기에 적합한 압력이며, 챔버 내부를 진공 상태로 감압하는 단계(ST20)의 진공 압력보다는 조금 높을 수 있다. 이에 의하여 진공 상태로 감압하는 단계(ST20)의 공정 시간을 단축하면서도 플라즈마가 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 일례로, 제3 압력은 80~500 mTorr일 수 있다.
이어서, 플라즈마를 발생시키는 단계(ST36)에서는 전력 공급원(41)으로부터 전극(43)에 고주파 전력을 공급하여 챔버(10) 내부에서 플라즈마를 발생시킨다.
피멸균물(80)의 내부로 침투한 멸균제가 병원균들을 둘러싼 상태에서 플라즈마가 발생하면, 활성 산소 및 자유 라디칼인 수산화기가 발생하고 이에 의하여 미생물의 아포까지 멸균시킨다. 이와 함께 플라즈마는 멸균제를 환경에 유해하지 않는 물질로 변환한다. 예를 들어, 멸균제로 과산화수소를 이용한 경우 플라즈마는 과산화수소를 물과 산소로 분해한다.
이때, 본 실시예에서는 챔버(10)의 내부에서 플라즈마를 발생시켜 장치를 간소화할 수 있다. 참고로, 플라즈마를 챔버(10) 외부의 별도의 용기에서 발생시킨 후에 챔버(10) 내부로 공급하는 경우에는 장치가 복잡해지는 문제가 있다.
이어서, 상술한 챔버를 진공 상태로 감압하는 단계(ST20) 및 피멸균물을 멸균하는 단계(ST30)가 다시 한번 수행될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 진공 상태로 감압하는 단계(ST20) 및 피멸균물을 멸균하는 단계(ST30)를 반복하여 수행할 수 있다. 이때, 진공 상태로 감압하는 단계(ST20)는 반복 수행하지 않고, 피멸균물을 멸균하는 단계(ST30)만을 반복 수행하는 것도 가능하다.
도면 및 상술한 설명에서는 피멸균물을 멸균하는 단계(ST30)가 2회 반복 수행된 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 피멸균물(80)의 종류 및 형태, 멸균 시의 공정 조건 등을 고려하여 반복 횟수를 조절할 수 있음은 물론이다. 일례로, 피멸균물을 멸균하는 단계(ST30)는 2~5회 반복 수행될 수 있다. 5회를 초과하여 반복 수행하면 멸균 효과를 더 높이지 못하면서도 공정 시간 및 비용만이 소요될 수 있다. 또한, 피멸균물을 멸균하는 단계(ST30)를 1회만 수행하여도 문제는 없지만, 2회 이상으로 수행하면 멸균 효율을 좀더 향상할 수 있다.
이어서, 잔류 가스를 제거하는 단계(ST40)에서는 공기 순환 펌프(51)를 작동시키고, 제1 밸브(53) 및 제2 밸브(55)를 열어 챔버(10) 내부로 공기를 주입시켜 챔버(10) 내부를 대기압까지 승압시킨다. 대기압까지 승압되면 공기 순환 펌프(51)를 정지시키고, 제1 밸브(53) 및 제2 밸브(55)를 닫고, 배기 조절 밸브(23)를 열어 챔버(10) 내부를 다시 진공시킨 후에 배기 조절 밸브(23)를 닫는다. 그러면, 챔버(10) 내부에 미량 존재하는 잔류 가스를 효과적으로 제거할 수 있다. 감압할 때는 촉매를 이용한 필터(25)를 사용하여 미량의 독성 성분(일례로, 과산화수소)이 잔존한 경우라도 이를 완전히 제거된 상태로 대기로 배출될 수 있도록 한다.
이어서, 공기 주입 단계(ST50)에서는, 공기 순환 펌프(51)를 작동시키고 제1 밸브(53) 및 제2 밸브(55)를 열어 필터링된 외부 공기를 챔버(10) 내부에 유입시켜 챔버(10) 내부를 대기압까지 승압한 후에, 챔버(10) 내부의 피멸균물(80)을 꺼낸다.
상술한 바와 같이 본 실시예에서는, 멸균제를 주입하는 단계(ST31)에서는 대기압보다 낮은 제1 압력으로 멸균제를 주입하고, 그 후에 외부 공기를 주입하는 단계(ST33)에서 대기압보다 높은 제2 압력으로 외부 공기를 주입하여, 멸균제를 좀더 효과적으로 피멸균물(80)에 침투하도록 할 수 있다. 즉, 생산성 및 멸균 효율을 최대화할 수 있다.
반면, 멸균제를 챔버(10) 내부에 주입한 후 이를 가열하는 종래 기술에서는 챔버(10) 내부의 압력을 조절하는 데 어려움이 있다. 그리고, 챔버(10) 내부가 대기압 수준이 될 때까지 멸균제를 주입할 경우에는, 멸균제를 많이 사용하여야 한다. 또한, 대기압까지 승압 될 때까지의 공정 시간이 너무 길어지지 않도록 멸균제의 주입 속도를 상대적으로 크게 하여야 하므로, 멸균제가 피멸균물(80)로 침투하는 능력이 저하될 수 밖에 없다. 또한, 외부 공기를 사용하지 않으므로 챔버(10) 내부의 압력이 원활하게 상승되지 않을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 피멸균물을 멸균하는 단계(ST30)를 반복 수행하여 멸균 효과를 좀더 향상할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법을 설명하면 다음과 같다. 이와 같은 실시예는 상술한 도 2의 실시예와 유사하므로, 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 서로 다른 부분을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 멸균 방법에 따른 챔버 내부의 온도 및 압력을 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서는 제1 압력을 유지하는 단계(ST32)를 생략하고, 멸균제를 주입하는 단계(S31)에서 멸균제를 단계적으로 주입한다. 즉, 멸균제를 주입하는 공정(A)에서 멸균제 일부를 주입한 후에 유지하는 공정(B)에서 일정 시간 동안 유지하고, 다시 멸균제를 주입하는 공정(A)에서 멸균제 일부를 주입한 후에 유지하는 공정(B)에서 일정 시간 동안 유지하는 것을 반복할 수 있다. 이는 멸균제를 소량으로 주입한 후에 이 멸균제가 확산하는 시간을 제공하는 것을 반복하여 혼합 가스의 침투력 향상을 극대화할 수 있다.
일례로, 멸균제를 주입하는 공정(A)에 대한 유지하는 공정(B)의 시간 비율을 0.2~2로 할 수 있다. 이는 멸균제의 확산이 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 시간이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 시간 비율로 멸균제를 주입한 후에 유지할 수 있다.
이하, 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실험예
멸균을 검증하기위해 직경이 1mm이고 길이가 2,000mm인 제 1루멘과 직경이 1mm이고 길이가 12,000mm인 제 2루멘의 시험 툴(tool) 내부에 화학적지시기(Chemical Indicator, CI)로 SteriTec사의 상품명 CI115와 Geobacillus Stearothermophilus 균이 2.9x106　개 접종되어 있는 SGM Biotech사의 상품명 EZH/6I인 생물학적지시기(Biological Indicator, BI)를 넣고 밀봉하여 이들 루멘들을 챔버 내부에 위치시켰다.
그리고 공기 순환 펌프를 작동시켜 챔버 내부의 공기를 기화기로 유입시키고 이 가열된 공기가 챔버 내로 들어가서 챔버 내부를 50℃로 예열하였다. 그리고 진공 펌프를 작동시켜 챔버를 50mmTorr 정도의 진공 상태로 감압하였다.
0.1mg/ℓ 농도의 과산화수소 용액을 기화기에 유입하고 기화기에서 기화된 과산화수소를 챔버에 공급하여 챔버의 압력이 40 Torr가 된 상태에서 일정 시간 동안 유지하였다. 이어서, 0.3㎛ 이상의 입경을 가지는 입자들을 99.97%까지 여과할 수 있는 필터에 의해 필터링된 외부 공기를 챔버에 주입하고, 챔버의 압력이 900 Torr가 된 상태에서 일정 시간 동안 유지하였다.
진공 펌프를 작동시켜 챔버 내부의 공기를 빼내어 챔버의 압력을 100 mmTorr까지 감압하고, 플라즈마를 발생시켰다.
플라즈마가 완료되면 상기 과정을 한 번 더 반복한 후 챔버 내부를 대기압까지 승압시킨 후 다시 챔버 내부를 진공 상태까지 감압하여 잔류 가스를 제거하였다. 다시 챔버 내부를 대기압까지 승압하여 멸균 사이클을 완료하였다.
비교예
4mg/l의 과산화수소 용액을 기화시켜 760Torr(1.033 Kgf/cm2)까지 주입하였으며, 필터링된 외부 공기를 사용하지 않았다는 점을 제외하고는 실험예와 동일한 방법으로 멸균 사이클을 완료하였다.
BI와 CI를 동일한 인큐베이터에 넣고 50~55℃에서 24 시간 배양한 후에 샘플의 색을 비교하여 얻어진 결과와, 제1 루멘과 제2 루멘의 멸균 침투력 결과를 표 1에 나타내었다.
BI 결과 CI 결과 제1 루멘 제2 루멘
실험예 양호 양호 양호 양호
비교예 불량 양호 양호 불량
표 1을 참조하면, 실험예에 따르면 과산화수소 용액의 농도가 0.1mg/l으로 낮음에도 BI 결과가 양호하고(즉, 멸균제가 효과적으로 침투하였고), CI 결과가 양호하다(즉, 멸균이 효과적으로 이루어졌다). 그리고 길이가 2,000mm인 제1 루멘 뿐만 아니라 길이가 12,000mm인 제2 루멘에서도 멸균제가 효과적으로 침투하였음을 알 수 있다. 이는 과산화수소 용액을 기화시켜 대기압 아래로 주입한 후에, 대기압 이상까지 외부 공기를 주입하였기 때문으로 예측된다.
반면, 비교예에 따르면 과산화수소 용액의 농도가 4mg/l로 매우 높음에도 길이가 12,000mm인 제2 루멘에서의 멸균 효과가 적음을 알 수 있다. 이와 같이 과산화수소 용액을 기화시켜 외부 공기 없이 대기압까지 주입하므로 높은 농도의 과산화수소 용액을 사용하여야 하는바, 실제 멸균 장치에 적용하기에는 어려움이 있다. 또한, 높은 농도의 과산화수소 용액을 사용하였음에도 길이가 12,000mm인 제2 루멘에서의 멸균제 침투 효과가 실험예보다 낮음을 알 수 있다.
즉, 실험예에 따르면 소량의 멸균제를 사용하여 가격을 절감하고 피멸균물의 손상을 방지하면서도 멸균 침투력을 향상하여 멸균 효과를 최대화할 수 있음을 알 수 있다.
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 (17)

  1. 챔버 내부에 피멸균물을 위치시켜 상기 피멸균물을 멸균하는 플라즈마 멸균 방법에 있어서,
    10Torr보다 높고 대기압보다 낮은 제1 압력이 될 때까지 챔버에 멸균제를 주입하는 단계;
    대기압보다 높고 1000Torr보다 낮은 제2 압력이 될 때까지 상기 챔버에 외부 공기를 주입하는 단계;
    상기 챔버 내부를 감압하는 단계; 및
    상기 챔버에 플라즈마를 발생시키는 단계
    를 포함하는 플라즈마 멸균 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 공기를 주입하는 단계와 상기 챔버 내부를 감압하는 단계 사이에, 상기 제2 압력을 유지하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 멸균 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 멸균제를 주입하는 단계에서는, 상기 챔버 내부가 상기 제1 압력이 될 때까지 상기 멸균제를 지속적으로 주입하고,
    상기 멸균제를 주입하는 단계와 상기 외부 공기를 주입하는 단계 사이에, 상기 제1 압력을 유지하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 멸균 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 압력을 유지하는 단계보다 상기 제2 압력을 유지하는 단계를 더 오래 수행하는 플라즈마 멸균 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 압력을 유지하는 단계에 대한 상기 제2 압력을 유지하는 단계의 시간 비율이 2~10배인 플라즈마 멸균 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 멸균제를 주입하는 단계에 대한 상기 제1 압력을 유지하는 단계의 시간 비율이 2~10배인 플라즈마 멸균 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 멸균제를 주입하는 단계에서는, 상기 멸균제를 주입하는 공정 및 상기 챔버내부의 온도 및 압력을 유지하는 공정을 반복 수행하는 플라즈마 멸균 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 멸균제를 주입하는 단계에서, 상기 멸균제를 주입하는 공정에 대한 상기 챔버내부의 온도 및 압력을 유지하는 공정의 시간 비율이 0.2~2인 플라즈마 멸균 방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 외부 공기를 주입하는 단계에 대한 상기 제2 압력을 유지하는 단계의 시간 비율이 2~10배인 플라즈마 멸균 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압력은 10~200 Torr인 플라즈마 멸균 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 압력은 800~1000 Torr인 플라즈마 멸균 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 내부를 감압하는 단계에 의한 상기 챔버의 압력을 제3 압력이라고 할 때, 상기 제3 압력은 상기 제1 압력보다 낮은 플라즈마 멸균 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 챔버에 멸균제를 주입하는 단계 이전에, 상기 챔버를 진공으로 감압하는 단계를 더 포함하고,
    상기 챔버를 진공으로 감압하는 단계의 압력이 상기 제3 압력보다 낮은 플라즈마 멸균 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 피멸균물을 멸균하는 단계를 2~5회 반복 수행하는 플라즈마 멸균 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 챔버에 플라즈마를 발생시키는 단계 이후에, 잔류 가스를 제거하는 단계를 더 포함하고,
    상기 잔류 가스를 제거하는 단계는,
    상기 챔버를 대기압까지 승압한 후에 감압하는 단계; 및
    상기 챔버를 대기압까지 승압하는 단계
    를 포함하는 플라즈마 멸균 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 멸균제는 과산화수소를 포함하는 플라즈마 멸균 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 챔버에 멸균제를 주입하는 단계 이전에, 상기 챔버 내부의 상기 피멸균물을 예열하는 단계를 더 포함하고,
    상기 피멸균물을 예열하는 단계에서는, 상기 챔버 내부의 공기를 순환시켜 기화기에서 가열한 후 상기 챔버 내부로 다시 공급하는 플라즈마 멸균 방법.
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