KR101409390B1 - 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법 - Google Patents

바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101409390B1
KR101409390B1 KR20120021092A KR20120021092A KR101409390B1 KR 101409390 B1 KR101409390 B1 KR 101409390B1 KR 20120021092 A KR20120021092 A KR 20120021092A KR 20120021092 A KR20120021092 A KR 20120021092A KR 101409390 B1 KR101409390 B1 KR 101409390B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
atmospheric pressure
solution
bio
cells
Prior art date
Application number
KR20120021092A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130099522A (ko
Inventor
양상식
문은표
이종수
김강일
Original Assignee
아주대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아주대학교산학협력단 filed Critical 아주대학교산학협력단
Priority to KR20120021092A priority Critical patent/KR101409390B1/ko
Priority to PCT/KR2013/001438 priority patent/WO2013129806A1/ko
Publication of KR20130099522A publication Critical patent/KR20130099522A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101409390B1 publication Critical patent/KR101409390B1/ko
Priority to US14/472,863 priority patent/US20150110672A1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/18—Liquid substances or solutions comprising solids or dissolved gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/14—Plasma, i.e. ionised gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/44—Applying ionised fluids

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)

Abstract

본 발명은 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법에 관한 것으로, 본 발명은, MEMS(Microelectromechanical Systems) 기술을 이용하여 제작한 대기압 플라즈마 젯(Plasma Jet)을 통해 플라즈마를 발생시키는 단계; 상기 플라즈마를 용액에 조사하여 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 용액에 세포를 노출시키는 단계; 및 상기 용액에 노출된 세포 중 질환세포 및 병원성 미생물를 불활성화(inactivation)시키는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 플라즈마를 완충 용액 또는 물 등과 같은 용액에 조사한 후 이 용액을 미생물 또는 동, 식물 세포 등과 같은 처리 대상에 노출시켜 처리함으로써, 바이오(Bio) 및 메디컬(Medical) 분야에 모두 응용 가능하고, 간접 처리에 의해 저전력으로 질환세포 및 병원성 미생물을 효율적으로 사멸시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법{APOPTOSIS METHOD OF ABNORMAL CELL USEING ATMOSPHERIC PRESSURE PLASMA FOR BIO-MEDICAL APPLICATIONS}
본 발명은 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 질환세포 및 병원성 미생물 등과 같은 비정상 세포를 사멸시키는 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법에 관한 것이다.
최근 플라즈마 응용 프로그램 경향은 생명 과학 분야로 관심이 집중되고 있으며, 플라즈마의 대표적인 바이오(bio)-메디컬(medical) 응용 프로그램으로 혈액 응고, 암 세포 소멸, 그리고 치과 공동 치료 등으로 구분된다.
이때, 바이오-메디컬 응용 프로그램에 사용되는 플라즈마는 저온과 대기압 조건에서 생성되어야 한다. 이는 상기 조건을 만족하지 않으면 생물학적 물질이 플라즈마에 의해 손상될 수 있기 때문이다.
이렇게, 플라즈마를 이용하여 미생물 등을 제거하기 위한 기술이 공개특허 제10-2011-0006017호 및 공개특허 제10-2003-0060644호에 제안된 바 있다.
이하에서 종래기술로서 공개특허 제10-2011-0006017호 및 공개특허 제10-2003-0060644호에 개시된 지지 구조를 간략히 설명한다.
도 1은 공개특허 제10-2011-0006017호(이하 '종래기술 1'이라 함)의 대기압 저온 공기 플라즈마 발생 장치의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하여 종래기술 1에서의 전극 사이에 삽입된 다공성유전체에서 방출된 공기 플라즈마를 이용한 미생물 제거 방법은 전원(10), 파워 공급부(20), 공기 공급부(30), 반응기(40), 제트 방출부(50)로 구성된 대기압 저온 공기 플라즈마의 발생 장치를 통해 실시되며, 이는 다공성유전체가 삽입된 전극으로 형성된 반응기에서 공기 플라즈마를 발생시켜 미생물을 제거하는 방법에 있어서; 파워전극과 접지전극으로 구성된 플라즈마 반응기를 형성하는 과정; 상기 파워전극과 접지전극 사이에 다공성유전체를 삽입하는 과정; 상기 접지전극을 향한 상기 파워전극 표면에 절연체를 장착하는 과정; 상기 플라즈마 반응기에 공기를 주입하는 과정; 상기 파워전극에 Medium Frequency 및 저주파의 전력을 공급하여 상기 다공성유전체에 방전을 유도하고 플라즈마를 발생하는 과정; 충분한 공기를 상시 반응기에 주입하여 상기 발생된 플라즈마를 제트 방출부를 통해 플라즈마 제트를 방출하는 과정; 및 상기 플라즈마 제트로 미생물을 제거하는 과정을 포함한다.
그러나 종래기술 1에 의한 전극 사이에 삽입된 다공성유전체에서 방출된 공기 플라즈마를 이용한 미생물 제거 방법은, 공기 플라즈마를 분사시켜 물체 표면에 부착된 미생물을 직접 제거하므로, 제거 균일도를 위해 플라즈마의 농도를 일정하게 유지시켜줘야 하는 문제점이 있었다.
도 2는 공개특허 제10-2003-0060644호(이하 '종래기술 2'라 한다)의 살균절차를 도시한 순서도이다.
종래기술 2의 대기압에서 플라즈마를 이용한 살균 방법은 대기압 플라즈마를 발생하기 위하여 전원공급장치(도1의 102)를 동작시켜 고주파 전원을 두 전극 사이에 공급하고, 반응가스를 주입한다(S1,S2). 고전압이 인가된 두 전극 사이에 반응가스가 유입되면 유전막 방전에 의해 대기압 플라즈마가 발생되고, 이 플라즈마를 이용하여 피처리물에 대해서 살균 및 제독을 처리한다(S3,S4).
한편, 본 발명에 따른 살균 및 제독하는 방법은 플라즈마 발생장치의 반응영역에서 생성된 이온, 전자, 활성 라디칼에 피처리물을 직접 접촉하는 방법(도 2)과, 반응영역에서 생성된 플라즈마를 가스압과 분사관을 이용해 플라즈마를 분사하여 살균 및 제독하고자 하는 피처리물까지 이송하는 방법(도 3)이 있다. 이때 자기장을 발생하는 헬름홀즈 코일, 또는 솔레노이드 코일을 발생관이나 챔버에 설치할 경우, 효과적으로 플라즈마를 피처리물까지 이송할 수 있어서 살균 및 제독 능력을 향상시킬 수 있다.
또한 가스공급장치(104)의 가스주입관을 통해서 플라즈마 발생 챔버나 관에 주입되는 반응가스로는 기상의 물(H2O), 과산화수소(H2O2), 알코올, 아세톤, 아르곤, 수소, 헬륨, 산소, 압축공기 등이 사용될 수 있고, 이들 반응가스는 대기압 상태에서 두 전극 사이에 수백 볼트(V)에서 수십 킬로볼트(KV)의 교류 전원이 인가되면 유전막 방전에 의해 대기압 플라즈마를 발생한다. 이때, 플라즈마 발생영역에서는 이온, 전자, 활성 라디칼, 오존이 발생된다. 특히, 물, 과산화수소, 알코올, 아세톤 등이 방전영역내에서 분해되면서 산화력이 우수한 활성 라디칼이 다량 발생되어 피처리물 표면의 세균 및 독극물을 수초에서 수분 이내에 효과적으로 제거하게 된다.
그러나 종래기술 2에 의한 대기압에서 플라즈마를 이용한 살균 방법은 대기압 플라즈마를 분사시켜 병원성 미생물을 살균 및 제독하는 과정에서 플라즈마의 농도를 일정하게 유지시켜 주는 별도의 장비를 구비해야 하는 문제점이 있었다.
KR 10-2011-0006017 A KR 10-2003-0060644 A
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마를 완충 용액 또는 물 등과 같은 용액에 조사한 후 이 용액을 미생물 또는 동, 식물 세포 등과 같은 처리 대상에 노출시켜 처리함으로써, 바이오(Bio) 및 메디컬(Medical) 분야에 모두 응용 가능하고, 간접 처리에 의해 저전력으로 질환세포 및 병원성 미생물을 효율적으로 사멸시킬 수 있게 한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 플라즈마를 미생물 또는 동, 식물 세포 등과 같은 처리 대상에 직접 노출시켜 처리함으로써, 직접 처리와 같은 다양한 방법으로 살균, 질환세포 및 병원성 미생물를 사멸시킬 수 있게 한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, MEMS(Microelectromechanical Systems) 기술을 이용하여 제작한 대기압 플라즈마 젯(Plasma Jet)을 통해 플라즈마를 발생시키는 단계; 상기 플라즈마를 용액에 조사하여 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 용액에 세포를 노출시키는 단계; 및 상기 용액에 노출된 세포 중 질환세포 및 병원성 미생물를 불활성화(inactivation)시키는 단계;를 포함하는 플라즈마를 이용한 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법을 통해 달성된다.
또한, 상기 단계에서의 세포는 미생물 또는 동, 식물 세포일 수 있다.
또한, 상기 미생물은 박테리아일 수 있다.
또한, 상기 단계에서의 용액은 완충 용액 또는 물일 수 있다.
본 발명에 의하면, 플라즈마를 완충 용액 또는 물 등과 같은 용액에 조사한 후 이 용액을 미생물 또는 동, 식물 세포 등과 같은 처리 대상에 노출시켜 처리함으로써, 바이오(Bio) 및 메디컬(Medical) 분야에 모두 응용 가능하고, 간접 처리에 의해 저전력으로 질환세포 및 병원성 미생물을 효율적으로 사멸시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 플라즈마를 미생물 또는 동, 식물 세포 등과 같은 처리 대상에 직접 노출시켜 처리함으로써, 직접 처리와 같은 다양한 방법으로 살균 및 질환세포 및 병원성 미생물을 사멸시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술 1에 의한 대기압 저온 공기 플라즈마 발생 장치의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 종래기술 2에 의한 살균절차를 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명에 의한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명에 의한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법 중 플라즈마를 발생시키기 위한 대기압 플라즈마 젯의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 의한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법에서 각각의 특정 전압이 인가되는 경우 전압과 전류를 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명에 의한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법에서 슬라이드 유리 상에 투하된 적색 잉크에 플라즈마를 조사하여 플라즈마 밀도를 추정하도록 한 사진이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부"라는 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 의한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법의 실시예에 대한 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명에 의한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법이 순서도로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법 중 플라즈마를 발생시키기 위한 대기압 플라즈마 젯이 개략도로 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 의한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법에서 각각의 특정 전압이 인가되는 경우 전압과 전류를 측정한 그래프가 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명에 의한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법에서 슬라이드 유리 상에 투하된 적색 잉크에 플라즈마를 조사하여 플라즈마 밀도를 추정하도록 한 사진이 나타나 있다.
이들 도면에 의하면, 본 발명에 의한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법은 플라즈마 발생 단계(S100), 플라즈마 조사 단계(S110), 세포 노출 단계(S120) 및 질환세포 및 병원성 미생물 불활성화 단계(S130)를 포함한다.
플라즈마 발생 단계(S100)는 MEMS(Microelectromechanical Systems) 기술을 이용하여 제작한 대기압 플라즈마 젯(Plasma Jet)을 통해 플라즈마를 발생시키는 단계이다.
이때, 플라즈마를 발생시키는 대기압 플라즈마 젯(10)에 대한 구조를 설명하면 다음과 같다.
대기압 플라즈마 젯(10)은 양극(애노드: Anode)으로 사용되는 전극(1), 다공성 절연재(2), 케이스(3), 보호관(4), 음극(캐소드: Cathode)으로 사용되는 기체주입관(5) 및 밀봉제(6)를 포함한다.
양극으로 사용되는 전극(1)은 원판형으로 형성되어 중심부에 케이스(3)의 전면 중심부에 형성된 홀 내에 위치하도록 복수의 구멍들이 형성되어 있는데, 복수의 구멍들을 통해서 양극인 전극(1)과 음극인 기체주입관(5) 사이에서 방전에 의해 발생되는 플라즈마가 분사된다. 한편, 본 실시예에서 전극(1)은 바람직하게는 금속, 더욱 바람직하게는 니켈로 이루어진다.
다공성(Porous) 절연재(2)는 전극(1)의 후면에 전면이 밀착되고, 후면이 개구된 원통 형상으로 형성되어 개구된 후면에 삽입된 기체주입관(5)의 외주면을 감싸면서 상기 전극(1) 및 기체주입관(5)을 절연시킨다.
또한, 다공성 절연재(2)는 기체주입관(5)으로부터 주입된 기체를 전극(1)으로 통과시키므로 통과를 위해 다공들을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 본 실시예에서의 다공성 절연재(2)는 세라믹 재질로 이루어진 것이 바람직하며, 알루미나(Alumina) 재질인 것이 더욱 바람직하다. 이때, 전극(1)과 기체주입관(5) 사이에서는 플라즈마를 발생시키기 위해서 방전이 발생되는데, 다공성 절연재(2)는 이러한 방전이 외부로 확산되는 것을 차단한다.
케이스(3)는 전극(1)의 가장자리와 기체주입관(5)의 선단을 감싸는 다공성 절연재(2)의 외주면을 둘러싸며, 알루미늄 재질 등으로 형성된다.
그리고 다공성 절연재(2)의 외주면과 케이스(3)의 내주면의 사이에는 지속적인 고온 내열성이 요구되면서 유입된 기체가 새는 것을 방지하도록 테프론(PTFE) 테이프가 테이핑 된다.
보호관(4)은 기체주입관(5)의 외주면을 둘러쌈으로써 상기 기체주입관(5)을 외부로부터 절연 및 보호하는 기능을 한다. 본 실시예에서 보호관(4)은 석영(Quartz) 재질로 이루어진 것이 바람직하다.
기체주입관(5)은 외부로부터 기체를 주입하도록 공정 기체 주입관(도면에 미도시)과 연통된다. 본 실시예에서 기체주입관(5)은 스테인레스 스틸(Stainless steel) 재질로 이루어진 것이 바람직하다.
밀봉제(6)는 다공성 절연재(2)와 케이스(3)와의 후면 그리고 다공성 절연재(2)의 후면과 인접한 기체주입관(5)의 노출 부위를 감싸는 토르 실(torr seal)로, 다공성 절연재(2)와 케이스(3)와의 접촉면 틈과 상기 다공성 절연재(2)와 기체주입관(5)와의 연결 틈을 밀봉시킨다.
상술한 대기압 플라즈마 젯(10)에서 플라즈마를 생성하여 분사하는 원리는 다음과 같다. 기체주입관(5)을 통해 유입된 기체는 다공성 절연재(2)를 통과하면서 전극(1)의 구멍들과 기체주입관(5) 사이에 형성된 전기장에 의해 이온화되며, 이런 방식으로 플라즈마가 생성된다. 이와 같이 형성된 플라즈마는 기체주입관(5)을 통해서 들어오는 기체들에 의해서 밀려나가면서 전극(1)의 구멍을 통하여 분사된다.
예를 들어, 대기압 플라즈마 젯(10)을 통한 플라즈마 방전 시험은 대기압에서 질소(N2)가스를 사용하여 실시하며, 상기 대기압 플라즈마 젯(10)에 유입되는 기체의 유량은 4 L/min이고, 인가된 전원은 교류(AC)를 사용한다.
즉, 대기압 플라즈마 젯(10)의 인가전압에 따른 방전의 전기적 특성을 알아보기 위하여 입력 기체의 유량을 4 L/min으로 고정하고 인가전압을 변화시키며 실험을 하였다. 대기압 플라즈마 젯(10)에 인가한 전압이 3.5 kVp-p일 때 방전이 시작되었지만 플라즈마가 대기압 플라즈마 젯(10)의 양극 구멍에서 대기로 분사되지 않고 방전이 불안정함을 관할할 수 있었다. 플라즈마의 전기적 특성을 알아보기 위하여 대기압 플라즈마 젯(10)에 인가되는 전압이 3.5 kVp-p, 5.5 kVp-p, 7.5 kVp-p, 9.5 kVp-p 일 때 전압과 전류를 측정하였다.
도 5는 각 인가전압에서 측정된 전압과 전류이다. 도 5에서 톱날 모양의 급격히 감소하는 전압과 급격히 증가하는 전류 파형은 알루미나의 기공을 따라서 방전이 일어나는 경우에 발생하는 마이크로 방전을 나타내고, 이때 플라즈마가 발생되어 분사된다. 그래프에서 보듯이 인가되는 전압이 커질수록 마이크로 방전이 많이 일어난다. 특히, 9.5 kVp-p일 때는 주기적으로 안정된 방전이 일어남을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 인가전원이 높을수록 마이크로 방전이 증가하고 분사되는 플라즈마의 밀도가 높아지는 것으로 예상된다. 그러나 9.5 kVp-p 이상의 인가전압에서는 방전 시간이 길 경우 대기압 플라즈마 젯(10)의 온도 상승으로 플라즈마가 모든 구멍에서 분사되다가 불안정해지면서 한쪽 구멍에서만 분사되는 현상이 나타났다. 이런 경우에는 방전 중 양극의 구멍에서 플라즈마가 분사되면서 스퍼터링이 일어나 손상이 생겨서 한쪽 구멍이 넓어진 것을 방전이 끝난 후에 확인하였다. 이로써 인가전압의 상한값이 있음을 알 수 있다.안정한 플라즈마가 분사되면서 전극에 손상이 없도록 하려면 대기압 플라즈마 젯(10)에 인가하는 전압은 5.5 kVp-p 이상 9.5 kVp-p 이하이어야 한다.
특히, 도 5d에서는, 입력 전압의 점진적 증가에 따라 약 3.11 kV 시점에서 다량의 펄스가 발생하면서 실효값(Vrms)의 연속적인 감소가 나타나며, 평균 방전 전류의 증가로 약 0.77 mA 전류의 상승을 보인다. 이 경우 대기압 플라즈마 젯(10)은 플라즈마의 출력에 비해 적은 약 2.4W가 낭비되었다.
도 6은 슬라이드 유리 상에 투하된 적색 잉크(시료)에 플라즈마를 조사하여 플라즈마 밀도를 추정하는 사진이다. 도 6 (a)는 대기압 플라즈마 젯(10)에 인가한 전압이 OFF된 상태이고, 도 6 (b)는 상기 대기압 플라즈마 젯(10)에 인가한 전압이 5.5 kVp-p인 상태이고, 도 6 (c)는 상기 대기압 플라즈마 젯(10)에 인가한 전압이 7.5 kVp-p인 상태이며, 도 6 (d)는 상기 대기압 플라즈마 젯(10)에 인가한 전압이 9.5 kVp-p인 상태이다.
여기서, 실험 조건은 대기압 플라즈마 젯(10)과 슬라이드 유리 사이의 거리가 1cm이고, 플라즈마 처리 시간은 10sec이다. 이런 결과를 통해 적색 잉크 표면의 친수성 속성은 인가 전압의 증가와 함께 증가함을 알 수 있으며, 이는 플라즈마의 전기적 특성과 동일함을 알 수 있다.
한편, 플라즈마 발생 단계(S100)는 플라즈마 발생 시 플라즈마의 세기, 출력량, 가스 종류 및 가스 유량 등의 조건 제어를 통해 플라즈마의 상태 조절이 가능하다.
플라즈마 조사 단계(S110)는 플라즈마 처리된 용액에 세포를 노출시키는 단계로, 상기 용액은 완충 용액 또는 물 등이 적용된다. 그리고 미생물 또는 동, 식물 세포 등이 적용되는 세포 중 미생물 세포는 팩토박터리움 케로토보륨(Pectobacterium carotovorum) 또는 스타필로코커스 아우레우스(taphylococcus aureus) 등이 포함되는 박테리아이다.
한편, 본 발명에 의한 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법에서 사멸 대상은 상술한 바와 같이 미생물 또는 동, 식물 세포 등이 적용되며, 이중 미생물 처리 방법으로 플라즈마 처리방법과 플라즈마 처리한 미생물을 이용하는 처리방법이 있다.
플라즈마 처리방법은 직접 처리 방법과 간접 처리 방법으로 나뉜다. 직접 처리 방법은 식물 표면의 미생물에, 대기압 플라즈마 젯(10)에서 발생되는 플라즈마로 처리하는 방법과, 배양기인 고체배지(solid medium) 위의 미생물에, 대기압 플라즈마 젯(10)에서 발생되는 플라즈마로 처리하는 방법으로 분류된다. 여기서, 고체배지는 액체배지(bouillon)를 한천(때로는 젤라틴)으로 굳힌 것으로, 목적에 따라서 혈청 등을 가열 응고시킨 것도 쓰인다.
그리고 간접 처리 방법으로는 완충 용액의 일종인 PBS(phosphate buffer saline, 인산완충식염수)를 대기압 플라즈마 젯(10)에서 발생되는 플라즈마로 처리한 후 미생물과 혼합시키는 방법이다.
플라즈마 처리한 미생물을 이용하는 처리방법은 박테리아의 일종인 팩토박터리움 케로토보륨(Pectobacterium carotovorum) 또는 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)를 대기압 플라즈마 젯(10)에서 발생되는 플라즈마로 처리한 후, 플라즈마로 처리한 미생물인 팩토박터리움 케로토보륨은 상술한 플라즈마 처리방법의 직접 처리 방법과 간접 처리 방법에 모두 적용할 수 있다. 그리고 플라즈마로 처리한 미생물인 스타필로코커스 아우레우스는 식물에 병을 일으키지 않으므로, 플라즈마 처리방법 중 직접 처리 방법에서 식물 표면의 미생물에, 대기압 플라즈마 젯(10)에서 발생되는 플라즈마로 처리하는 방법을 제외한 고체배지 위의 미생물에 처리하는 방법과, 완충 용액에 처리 후 미생물과 혼합하는 방법에 사용할 수 있다.
세포 노출 단계(S120)는 대기압 플라즈마 젯(10)에서 발생되는 플라즈마를 통해 처리된 용액에 세포를 노출시키는 단계이다.
질환세포 및 병원성 미생물 불활성화 단계(S130)는 플라즈마 처리된 용액에 노출된 세포 중 질환세포 및 병원성 미생물를 불활성화(inactivation)시키는 단계이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 전극 2: 다공성 절연재
3:케이스 4: 보호관
5: 기체주입관 6: 밀봉제

Claims (4)

  1. MEMS(Microelectromechanical Systems) 기술을 이용하여 제작한 대기압 플라즈마 젯(Plasma Jet)을 통해 플라즈마를 발생시키는 단계;
    상기 플라즈마를 용액에 조사하여 플라즈마 처리하는 단계;
    상기 플라즈마 처리된 용액에 세포를 노출시키는 단계; 및
    상기 용액에 노출된 세포 중 질환세포 및 병원성 미생물을 불활성화(inactivation)시키는 단계;를 포함하며,
    상기 플라즈마 처리 단계는 미생물 처리시 간접 처리 방법이 적용되되, 상기 간접 처리 방법은 완충 용액인 PBS(phosphate buffer saline, 인산완충식염수)를 상기 대기압 플라즈마 젯에서 발생되는 플라즈마로 처리한 후 미생물과 혼합시켜 수행하고,
    상기 플라즈마 발생 단계 수행시 상기 대기압 플라즈마 젯에 인가하는 전압은 5.5 kVp-p 내지 9.5 kVp-p 인 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세포는 미생물 또는 동, 식물 세포인 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 미생물은 박테리아인 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 용액은 완충 용액 또는 물인 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법.
KR20120021092A 2012-02-29 2012-02-29 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법 KR101409390B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120021092A KR101409390B1 (ko) 2012-02-29 2012-02-29 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법
PCT/KR2013/001438 WO2013129806A1 (ko) 2012-02-29 2013-02-22 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법
US14/472,863 US20150110672A1 (en) 2012-02-29 2014-08-29 Method for inducing apoptosis of disease cells and disease-causing microorganisms using plasma for bio-medical use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120021092A KR101409390B1 (ko) 2012-02-29 2012-02-29 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130099522A KR20130099522A (ko) 2013-09-06
KR101409390B1 true KR101409390B1 (ko) 2014-06-27

Family

ID=49082952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20120021092A KR101409390B1 (ko) 2012-02-29 2012-02-29 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20150110672A1 (ko)
KR (1) KR101409390B1 (ko)
WO (1) WO2013129806A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160121809A (ko) * 2015-04-13 2016-10-21 엄환섭 플라즈마를 이용한 중수소 활성화학 종들의 발생과 용액에 섞는 장치
WO2018030852A1 (ko) * 2016-08-11 2018-02-15 아주대학교산학협력단 장기간 보관 가능한 액상 플라즈마를 유효성분으로 함유하는 피부 재생 또는 미백용 화장료 조성물
KR20190032227A (ko) * 2017-09-18 2019-03-27 아주대학교산학협력단 액상 플라즈마를 포함하는 피부 진정용 조성물

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3146983B1 (en) * 2015-09-22 2020-11-18 Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. Combination method for cleaning, decontamination, disinfection and sterilization of objects
WO2018056665A2 (ko) * 2016-09-22 2018-03-29 아주대학교산학협력단 액상 플라즈마를 포함하는 아토피 또는 건선 치료용 조성물
WO2018056664A2 (ko) * 2016-09-22 2018-03-29 아주대학교산학협력단 액상 플라즈마를 포함하는 비만 치료용 조성물
KR101933920B1 (ko) 2016-09-22 2018-12-31 아주대학교 산학협력단 액상 플라즈마를 이용한 비만의 예방 또는 치료 방법
US11583689B2 (en) 2016-09-22 2023-02-21 Ajou University Industry-Academic Cooperation Foundation Composition for atopy or psoriasis treatment comprising liquid type plasma

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009078266A (ja) 2007-09-09 2009-04-16 Kazuo Shimizu プラズマを用いた流体浄化方法および流体浄化装置
KR100993623B1 (ko) * 2010-05-03 2010-11-11 주식회사 비와이 피처리수 처리장치
KR101001477B1 (ko) * 2009-02-27 2010-12-14 아주대학교산학협력단 바이오-메디컬 응용을 위한 상압 저온 마이크로 플라즈마 분사 장치
KR20110006017A (ko) * 2009-07-13 2011-01-20 엄환섭 전극사이에 삽입된 다공성유전체에서 방출된 공기플라즈마를 이용한 미생물 제거 장치 및 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040050682A1 (en) * 2000-12-27 2004-03-18 George Paskalov Activated water apparatus and methods and products

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009078266A (ja) 2007-09-09 2009-04-16 Kazuo Shimizu プラズマを用いた流体浄化方法および流体浄化装置
KR101001477B1 (ko) * 2009-02-27 2010-12-14 아주대학교산학협력단 바이오-메디컬 응용을 위한 상압 저온 마이크로 플라즈마 분사 장치
KR20110006017A (ko) * 2009-07-13 2011-01-20 엄환섭 전극사이에 삽입된 다공성유전체에서 방출된 공기플라즈마를 이용한 미생물 제거 장치 및 방법
KR100993623B1 (ko) * 2010-05-03 2010-11-11 주식회사 비와이 피처리수 처리장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160121809A (ko) * 2015-04-13 2016-10-21 엄환섭 플라즈마를 이용한 중수소 활성화학 종들의 발생과 용액에 섞는 장치
KR101699069B1 (ko) * 2015-04-13 2017-01-23 엄환섭 플라즈마를 이용한 중수소 활성화학 종들의 발생과 용액에 섞는 장치
WO2018030852A1 (ko) * 2016-08-11 2018-02-15 아주대학교산학협력단 장기간 보관 가능한 액상 플라즈마를 유효성분으로 함유하는 피부 재생 또는 미백용 화장료 조성물
KR101852992B1 (ko) * 2016-08-11 2018-04-30 아주대학교산학협력단 장기간 보관 가능한 액상 플라즈마를 유효성분으로 함유하는 피부 재생 또는 미백용 화장료 조성물
KR20190032227A (ko) * 2017-09-18 2019-03-27 아주대학교산학협력단 액상 플라즈마를 포함하는 피부 진정용 조성물
KR102120552B1 (ko) * 2017-09-18 2020-06-08 아주대학교산학협력단 액상 플라즈마를 포함하는 피부 진정용 조성물
US11510853B2 (en) 2017-09-18 2022-11-29 Ajou University Industry-Academic Cooperation Foundation Composition for skin soothing containing liquid-phase plasma

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130099522A (ko) 2013-09-06
US20150110672A1 (en) 2015-04-23
WO2013129806A1 (ko) 2013-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101409390B1 (ko) 바이오-메디컬 응용을 위해 플라즈마를 이용하는 질환세포 및 병원성 미생물의 사멸 방법
US6113851A (en) Apparatus and process for dry sterilization of medical and dental devices and materials
US8696983B2 (en) Plasma sterilizing device and method
Laroussi et al. Images of biological samples undergoing sterilization by a glow discharge at atmospheric pressure
US9601317B2 (en) Cold plasma sanitizing device
JP5463573B2 (ja) プラズマ生成装置及び方法
US20140030162A1 (en) Cold plasma sterilization device
US20130026137A1 (en) Device and method for generating a pulsed anisothermal atmospheric pressure plasma
US20140314621A1 (en) Methods and devices for treating surfaces with surface plasma
JP2008533666A (ja) プラズマ発生器
Morent et al. Inactivation of bacteria by non-thermal plasmas
KR101320291B1 (ko) 국부소독 및 살균 가능한 핸드피스형 플라즈마 장치
Tanino et al. Sterilization using dielectric barrier discharge at atmospheric pressure
RU2638569C1 (ru) Способ стерилизации газоразрядной плазмой атмосферного давления и устройство для его осуществления
KR101051449B1 (ko) 플라즈마 처치기
Hayashi et al. Sterilization of medical equipment using oxygen radicals produced by water vapor RF plasma
KR20110006017A (ko) 전극사이에 삽입된 다공성유전체에서 방출된 공기플라즈마를 이용한 미생물 제거 장치 및 방법
KR20030060644A (ko) 대기압에서 플라즈마를 이용한 살균 방법
KR20100058755A (ko) 박테리아 살균용 저온 평판 플라즈마 장치
Ryan et al. Overview of plasma technology used in medicine
CN111494697B (zh) 电磁消毒装置及其消毒方法
KR100581693B1 (ko) 치과 의료장비용 플라즈마 발생장치
EP2249732B1 (en) Plasma device for treating living tissues
US20210000146A1 (en) System and method for food sterilization
RU2398598C2 (ru) Применение неравновесной низкотемпературной плазменной струи для стерилизации термически нестойких материалов

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170327

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180411

Year of fee payment: 5