KR101453767B1

KR101453767B1 - 플라즈마 멸균장치 및 멸균방법

Info

Publication number: KR101453767B1
Application number: KR1020130024651A
Authority: KR
Inventors: 김정열
Original assignee: 한신메디칼 주식회사
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-10-22
Also published as: US20140255251A1; KR20140110399A

Abstract

본 발명의 일실시예에 의한 플라즈마 멸균장치는 피멸균물을 포함하는 챔버, 공기를 가열하는 기화기, 상기 챔버 내부에 있는 수분 및 찬 공기를 외부로 배출하는 진공부, 상기 가열된 공기를 상기 챔버로 주입하는 공기공급부 및 상기 기화기에서 가열된 공기가 상기 챔버로 주입되도록 상기 공기공급부를 제어하고, 상기 챔버 내부의 기압이 제 1 설정된 기압이 될 때까지 공기를 외부로 배출하도록 상기 진공부를 제어하고, 상기 챔버 내부의 기압이 제 2 설정된 기압이 될 때까지 상기 챔버 내부로 상기 가열된 공기를 주입하도록 상기 공기공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

플라즈마 멸균장치 및 멸균방법 {DEVICE AND METHOD FOR PLASMA STERILIZATION}

본 발명은 예열하여 피멸균물을 건조하는 기능을 포함하는 플라즈마 멸균장치 및 멸균방법에 관한 것이다.

기체 상태의 물질에 계속 열을 가하여 온도를 올려주면, 이온과 자유전자로 이루어진 입자들의 집합체가 만들어진다. 물질의 세 가지 형태인 고체, 액체, 기체와 더불어 '제4의 물질상태'로 불리며, 이러한 상태의 물질을 플라즈마라고 한다.

플라즈마(plasma)는 물리학이나 화학 분야에서 디바이 차폐를 만족하는 이온화된 기체를 말한다. 물질의 기본적인 세가지 상태인 기체, 액체, 고체 상태와 더불어 또 하나의 상태로 여겨진다. 자유롭게 움직이는 전하들 때문에 플라즈마는 높은 전기 전도성을 띠며 전자기장에 대한 매우 큰 반응성을 갖는다.

플라즈마의 성질은 일반적인 기체와 매우 다르기 때문에 물질의 네 번째 상태라고 불리며, 윌리엄 크룩스에 의해 1879년에 방전관에서 처음으로 확인되었다.

플라즈마는 전기전도성을 가지는 전하를 띤 입자들의 집합체로, 외부 전자기장에 집합적으로 반응한다. 플라즈마는 일반적으로 중성기체와 같은 집합체 또는 이온빔의 형태를 취한다.

멸균이란 곰팡이, 박테리아, 바이러스, 포자형 세균 등과 같은 전이성 세균을 표면, 기기, 음식물, 약물, 배양액 등으로부터 효과적으로 제거하는 과정 이다. 멸균 방법에는 Dry heat, Chemicals, Irradiation, High pressure steam 등이 있고, 특히 플라즈마 멸균 방식은 현재의 멸균 방법에 대한 최신 기술로서 알려져 있다.

또한, 플라즈마멸균기는 과산화수소와 플라즈마 기술을 이용한다. 멸균제로 사용되는 과산화수소는 강한 산성이며 이러한 산성의 특성은 멸균제가 광범위한 병원균을 파괴할 수 있도록 한다. 그리고 플라즈마멸균기는 경성 또는 연성 엔도스코프와 같이 고온, 고압 그리고 습도에 민감한 정밀의료기구들의 멸균에 사용된다.

그런데, 피멸균물이 차갑거나 수분을 포함하고 있는 상태에서 멸균을 시작하면 멸균효과가 감소되는 문제점이 있다. 따라서, 멸균하기전에 피멸균물에 포함된 수분을 제거하고 예열할 필요가 있다.

피멸균물을 예열하는 과정으로 피멸균물의 수분을 제거하고, 챔버에 수용되는 피멸균물에 대한 멸균효과가 향상된 플라즈마 멸균장치 및 멸균방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예에 의한 플라즈마 멸균장치는 상기 제 1 설정된 기압이 300torr보다는 크고 대기압보다는 낮은 값을 가지고, 상기 제 2 설정된 기압이 대기압보다 크고 900torr보다는 작은 값을 가질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 플라즈마 멸균장치에서 상기 공기공급부는 상기 기화기에서 가열된 공기가 챔버 내부에 들어가도록 하는 공기공급펌프 및 상기 챔버와 상기 기화기 사이에 구비되고, 상기 기화기에서 가열된 공기가 상기 챔버로 주입되는 흐름을 조절하도록 개폐되는 주입밸브를 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 기화기에서 가열된 공기가 상기 챔버로 주입되도록 상기 공기공급펌프를 작동시키고, 상기 기화기에서 가열된 공기가 상기 챔버로 주입되도록 상기 주입밸브를 여는 것이 특징이다.

본 발명의 일실시예에 의한 플라즈마 멸균장치에서 상기 공기공급부는 외부로부터 HEPA 필터를 통과한 공기를 흡입하고, 흡입된 공기를 기화기로 공급하도록 하는 공기공급펌프 및 상기 기화기와 상기 공기공급펌프 사이에 구비되고, 상기 흡입된 공기가 상기 기화기로 공급되는 흐름을 조절하도록 개폐되는 제 1 공기공급밸브를 포함한다.

또한, 상기 제어부는 외부로부터 HEPA 필터를 통과한 공기를 흡입하고, 흡입된 공기를 기화기로 공급하도록 공기공급펌프를 작동시키고, 상기 흡기된 공기가 상기 기화기로 공급되도록 상기 제 1 공기공급밸브를 여는 것이 특징이다.

본 발명의 일실시예에 의한 플라즈마 멸균장치는 멸균제를 상기 챔버에 공급하는 멸균제공급부 및 플라즈마를 상기 챔버에 발생시키는 플라즈마 발생부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 플라즈마 멸균장치의 플라즈마 멸균방법은 공기 가열하는 가열 단계, 챔버 내부의 기압이 제 1 설정된 기압이 될 때까지 상기 챔버 내부의 공기를 외부로 배기하는 감압 단계 및 상기 챔버 내부의 기압이 제 2 설정된 기압이 될 때까지 상기 챔버 내부로 상기 가열된 공기를 주입하는 승압 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 의한 플라즈마 멸균방법에 있어서 상기 제 1 설정된 기압은 300torr보다는 크고 대기압보다는 낮은 값이고, 상기 제 2 설정된 기압은 대기압보다 크고 900torr보다는 작은 값일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 플라즈마 멸균방법에 있어서 상기 감압 단계 및 상기 승압 단계가 반복하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 플라즈마 멸균방법에 있어서 상기 승압 단계 이후에 상기 챔버를 설정수준까지 감압한 후 내부로 멸균제를 공급하고, 설정시간동안 멸균제를 확산한 후 다시 감압하고 플라즈마를 발생시키는 멸균 단계를 더 포함할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 멸균장치 및 멸균방법으로 멸균효과를 향상 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 멸균방법에 사용될 수 있는 플라즈마 멸균장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 멸균방법에 따른 챔버 내부의 온도 및 압력을 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 멸균방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 멸균방법에 사용될 수 있는 플라즈마 멸균장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 멸균방법에 따른 챔버 내부의 온도 및 압력을 나타낸 그래프이다.

먼저 도 1을 참조하여 실시예에 따른 플라즈마 멸균방법에 사용될 수 있는 플라즈마 멸균장치(100)를 설명한 다음, 도 2를 참조하여 실시예에 따른 플라즈마 멸균방법을 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 사용될 수 있는 플라즈마 멸균장치(100)는 챔버(10), 기화기(20), 진공부(30), 공기공급부(40), 제어부(50), 멸균제공급부(60), 플라즈마 발생부(70), 환기용 공기공급밸브(91), 및 HEPA 필터(92) 등을 포함할 수 있다.

챔버(10)는 내부에 피멸균물(80)이 놓일 수 있는 공간을 제공하며, 설정된 온도 및 압력을 유지할 수 있도록, 가열, 흡기, 밀폐 및 배기될 수 있다.

진공부(30)는 챔버(10) 내부에 있는 수분 및 공기를 외부로 배출하는 것이다. 일례로, 진공부(30)는 챔버(10) 내부의 공기를 배기하는 진공펌프(31)를 포함하며, 챔버(10)내부에서 외부로 배출되는 공기의 흐름을 조절하도록 개폐되는 배기밸브(32)를 포함할 수 있다. 진공부(30)는 챔버(10) 내부로부터 배기한 공기를 필터링하는 배기필터(33)를 더 포함할 수 있다.

진공펌프(31) 및 배기밸브(32)로는 다양한 방식의 펌프, 밸브를 사용할 수 있음은 물론이다. 일례로, 배기밸브(32)로는 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있다. 그리고 배기필터(33)로는 멸균제를 고려하여 다양한 촉매를 이용한 필터를 사용할 수 있다.

일례로, 멸균제로 과산화수소(H2O2) 용액을 이용할 경우에 배기필터(33)에는 이산화망간을 비롯하여 과산화수소 분해와 관련된 모든 촉매를 사용할 수 있다. 배기필터(33)는 멸균 공정 동안에 챔버(10)내에서 반응하고 남은 과산화수소가스를 인체와 환경에 무해한 가스로 분해할 수 있다.

기화기(20)는 주입된 외부공기를 가열하는 곳이다. 또한, 기화기(20)는 멸균제를 챔버(10) 내부로 공급하기 전에 가열하여 기화시키는 곳이기도 하다.

HEPA 필터(92)는 외부 공기와 직접 맞닿는 부분으로, 외부 공기 속에 포함된 미세 이물질을 걸러낼 수 있다.

공기공급부(40)는 기화기(20)에서 가열된 공기를 챔버(10)로 주입하기 위한 것이다. 이러한 공기공급부(40)는 공기공급펌프(41), 제 1 공기공급밸브(42), 제 2 공기공급밸브(43), 및 주입밸브(44)를 포함할 수 있다.

HEPA 필터(92)와 연결된 공기공급펌프(41)는 공기를 순환시킬 수 있다. 일례로, 공기공급펌프(41)는 외부로부터 공기를 흡입하고, 흡입된 공기를 기화기(20)로 주입하도록 힘을 제공할 수 있다. 또한, 공기공급펌프(41)는 기화기(20)에서 가열된 공기가 챔버(10)로 주입되도록 힘을 제공할 수 있다.

HEPA 필터(92)에 연결된 공기공급펌프(41)와 챔버(10) 사이에는 기화기(20)가 있다. 그리고 HEPA 필터(92)와 공기공급펌프(41)사이에는 제 2 공기공급밸브(43)가 있고, 공기공급펌프(41)와 기화기(20) 사이에는 제 1 공기공급밸브(42)가 있고, 기화기(20)와 챔버(10)사이에는 주입밸브(44)가 있다.

제 2 공기공급밸브(43)는 외부에 맞닿아 있는 HEPA 필터에서 공기가 흡입되도록 개폐될 수 있다. 제 1 공기공급밸브(42)는 흡입된 공기가 기화기(20)로 공급되는 흐름을 조절하도록 개폐될 수 있다. 주입밸브(44)는 기화기(20)에서 가열된 공기가 챔버(10)로 주입되는 흐름을 조절하도록 개폐될 수 있다. 공기공급펌프(41), 제 1 공기공급밸브(42), 제 2 공기공급밸브(43) 및 주입밸브(44)는 다양한 방식의 펌프, 밸브를 사용할 수 있다.

멸균제공급부(60)는 챔버(10) 내부로 멸균제를 공급하는 역할을 할 수 있다. 멸균제공급부(60)는 멸균제 공급펌프(61), 멸균제공급밸브(62) 및 멸균제 공급통(63)을 포함할 수 있다.

플라즈마 발생부(70)는 플라즈마를 형성하기 위한 전원을 공급하는 전력 공급원(71)과, 이 전력 공급원(71)으로부터 전력을 공급 받아 플라즈마를 형성하는 전극(72)을 포함할 수 있다.

이러한 전력 공급원(71)과 전극(72)으로는 다양한 방식의 전력 공급원과 전극을 사용할 수 있다. 일례로, 전력 공급원(71)은 고주파 전압을 제공하는 전력 공급원(71)을 사용할 수 있다. 그리고 챔버(10)가 일면이 개구된 실린더 형상인 경우에 전극(72)도 챔버(10)의 내부 형상에 대응하여 원통 형상을 가질 수 있다.

환기용 공기공급밸브(91)는 챔버(10)와 HEPA 필터(92)사이에 구비되고, 챔버(10) 내부로 유입되거나 배기되는 공기의 흐름을 조절하도록 개폐될 수 있다. 일례로, 환기용 공기공급밸브(91)는 챔버(10)와 외부가 차단되도록 닫힐 수 있다. 또한, 챔버(10) 내부를 환기시키고 챔버(10) 내부기압이 대기압이 되도록 열릴 수 있다.

제어부(50)는 피멸균물(80)을 멸균하기 위한 플라즈마 멸균장치(100)의 작동을 제어하는 곳이다.

제어부(50)는 챔버(10) 내부의 기압이 300torr 보다는 크고 대기압보다는 낮은 제 1설정된 기압이 될 때까지 공기를 외부로 배출하도록 진공부(30)를 제어할 수 있다. 일례로, 제어부(50)는 제 1 설정된 기압이 될 때까지 배기밸브(32)를 열고, 진공펌프(31)를 작동시킬 수 있다.

제어부(50)는 외부로부터 HEPA 필터(92)를 통과한 공기를 흡입하고, 흡입된 공기가 기화기(20)로 공급되도록 공기공급부(40)를 제어할 수 있다. 일례로, 제어부(50)는 공기공급펌프(41)를 작동시키고, 제 1 공기공급밸브(42) 및 제 2 공기공급밸브(43)를 열어서 기화기(20)로 공기를 주입하도록 제어할 수 있다. 제어부(50)는 기화기(20)로 공급된 공기가 가열되도록 기화기(20)를 제어할 수 있다.

제어부(50)는 챔버(10) 내부의 기압이 대기압보다 크고 900torr보다는 작은 값인 제 2 설정된 기압이 될 때까지 기화기(20)에서 가열된 공기를 챔버(10)로 주입하도록 공기공급부(40)를 제어할 수 있다. 일례로, 제어부(50)는 제 2 설정된 기압이 될 때까지 주입밸브(44), 제 1 공기공급밸브(42) 및 제 2 공기공급밸브(43)를 열고, 공기공급펌프(41)를 작동시킬 수 있다.

제어부(50)는 멸균제가 챔버(10)에 공급되도록 멸균제공급부(60)를 제어할 수 있다. 일례로, 제어부(50)는 멸균제공급밸브(62)를 열고 멸균제 공급펌프(61)를 작동시켜, 멸균제 공급통(63)에 수용된 멸균제를 기 설정된 양만큼 추출할 수 있다.

멸균제는 챔버(10)에 공급되기 전에 기화기(20)에 먼저 주입될 수 있다. 제어부(50)는 공급된 액체상태의 멸균제가 가열되어 기화될 수 있도록 기화기(20)의 온도를 제어할 수 있다. 또한, 기화기(20)에서 기화된 멸균제가 챔버(10)에 주입되도록 멸균제공급부(60) 및 공기공급부(40)를 제어할 수 있다.

제어부(50)는 챔버(10) 내부에 플라즈마가 발생하도록 플라즈마 발생부(70)를 제어할 수 있다. 일례로, 제어부(50)는 전력 공급원(71)에서 전력이 발생되도록 하고, 발생한 전력이 전극(72)으로 전달되도록 플라즈마 발생부(70)를 제어할 수 있다. 전력이 전달된 전극(72)은 플라즈마를 발생시킬 수 있다.

제어부(50)는 챔버(10)내부를 환기시키기 위해 환기용 공기공급밸브(91)가 열리도록 제어할 수 있다. 이때, 환기용 공기공급밸브(91)가 열리면서 챔버(10)가 외부와 직접 연결되기 때문에 챔버(10) 내부기압은 대기압이 될 수 있다.

이외에도 플라즈마 멸균장치(100)는 챔버(10) 내부의 압력을 검출하는 압력 센서(51) 및 챔버(10) 내부의 온도를 검출하는 온도 센서(52)를 더 포함할 수 있다.

플라즈마 멸균장치(100)는 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.

플라즈마 멸균장치(100)는 챔버(10) 내부의 온도를 조절할 수 있는 히터(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.

도면 및 설명에서는 본 실시예에 사용될 수 있는 플라즈마 멸균장치(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 멸균장치(100)가 적용될 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 멸균방법에 따른 챔버 내부의 온도 및 압력을 나타낸 그래프이다.

도1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 멸균방법은 가열단계(201), 예열단계(200) 및 멸균단계(300)를 포함할 수 있다.

가열단계(201)는 챔버재킷(미도시)과 기화기(20)가 가열되는 단계이다. 일례로, 제어부(50)는 기화기(20) 히터온도를 제어하여 설정된 온도까지 가열할 수 있다. 또한, 이후에 챔버(10)에서 실시되는 멸균단계에서 멸균온도가 40~60로 유지될 수 있도록, 챔버재킷 히터를 제어할 수 있다.

플라즈마 멸균방법은 가열단계(201)가 완료된 후 멸균할 의료 도구 또는 수술용 도구 등의 피멸균물(80)을 챔버(10) 내에 위치시키고, 챔버(10)의 문을 닫아 챔버(10) 내부를 밀폐시키는 단계를 더 포함 할 수 있다. 이때 배기밸브(32), 제 1 공기공급밸브(42), 제 2 공기공급밸브(43), 주입밸브(44), 멸균제공급밸브(62), 및 환기용 공기공급밸브(91)는 모두 닫힌 상태이다.

예열단계(200)는 챔버(10) 내부의 기압이 제 1 설정된 기압이 될 때까지 챔버(10) 내부의 공기를 외부로 배출하는 감압단계(220) 및 챔버(10) 내부의 기압이 제 2 설정된 기압이 될 때까지 챔버(10) 내부로 가열된 공기를 주입하는 승압단계(230)를 포함할 수 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 단계를 더 부가하는 등의 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

먼저, 예열단계(200)를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

감압 단계(220)는 챔버(10) 내부의 공기를 외부로 배기하는 단계이다. 일례로, 제어부(50)는 챔버(10) 내부의 공기를 외부로 배기시키기 위해 주입밸브(44)를 닫고, 배기밸브(32)를 열고, 진공펌프(31)를 작동시킬 수 있다. 이때, 제어부(50)는 챔버(10) 내부의 기압이 300torr보다는 크고 대기압보다는 낮은 값인 제 1 설정된 기압이 될 때까지 감압되도록 진공부(30)를 제어할 수 있다.

이러한 감압으로 챔버(10) 내부 및 피멸균물(80)의 차가운 공기 및 습기를 제거할 수 있다.

승압 단계(230)는 챔버(10) 내부로 가열된 공기를 주입하는 단계이다. 일례로 제어부(50)가 제 2 공기공급밸브(43) 및 제 1 공기공급밸브(42)를 열고, 공기공급펌프(41)를 작동시키면 HEPA 필터(92)에서 필터링된 외부공기가 기화기(20)로 공급된다. 제어부(50)는 기화기(20)에서 가열된 공기를 챔버(10) 내부로 주입할 수 있게 주입밸브(44)가 열리도록 제어할 수 있다.

이때, 제어부(50)는 챔버(10) 내부의 기압이 대기압보다 크고 900torr보다 작은 값인 제 2 설정된 기압이 될 때까지 승압되도록 공기공급부(40)를 제어할 수 있다.

제 2 설정된 기압이 될 때까지 가열된 공기를 주입하게 되면, 열이 피멸균물(80)의 크기나 형태에 관계없이 그 내부까지 충분히 전달될 수 있다. 따라서 피멸균물(80) 외부뿐만 아니라 내부에 포함된 습기도 챔버(10) 내부의 공기 중으로 증발 시킬 수 있다. 특히, 피멸균물(80)이 루멘과 같이 좁고 긴 내강 등을 가질 경우에도 내강 내부로 열을 효과적으로 전달할 수 있다.

도면 및 상술한 설명에서는 감압 단계(220) 및 승압 단계(230)를 7회 반복 수행된 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 피멸균물(80)의 종류 및 형태, 예열단계(200)의 공정 조건 등을 고려하여 반복 횟수를 조절할 수 있음은 물론이다.

일례로, 챔버(10) 내부의 기압을 300torr보다는 크고 대기압보다는 낮은 값인 제 1 설정된 기압이 될 때까지 챔버(10) 내부의 공기를 외부로 배출하는 감압 단계 및 챔버(10) 내부의 기압이 대기압보다 크고 900torr보다는 작은 값인 제 2 설정된 기압이 될 때까지 챔버(10) 내부로 예열된 공기를 주입하는 승압 단계는 2~20회 반복 수행될 수 있다.

플라즈마 멸균 방법에서는 챔버(10)와 피멸균물(80) 내부의 차가운 공기 및 습기를 제거, 건조하는 예열단계(200) 이후에 멸균 단계(300)를 수행할 수 있다. 멸균 단계(300)는 챔버(10) 내부에 멸균제를 주입, 확산한 후 플라즈마를 발생시키는 단계이다.

멸균 단계(300)를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

멸균 단계(300)는 챔버를 진공상태로 감압하는 단계(310), 멸균제 주입 단계(320, 321), 멸균제 확산 단계(330, 331), 멸균제 배출 단계(340, 341), 플라즈마 발생 단계(350, 351), 및 잔류 가스를 제거하는 단계(370)를 포함할 수 있다.

챔버를 진공상태로 감압하는 단계(310)는 챔버(10) 내부를 제 3 설정된 기압(일례로, 진공 압력)으로 감압하는 단계이다. 일례로, 제어부(50)는 챔버(10) 내부가 제 3 설정된 기압까지 감압되도록 배기밸브(32)를 열고 진공펌프(31)를 작동 시킬 수 있다. 이후에 제어부(50)는 챔버(10) 내부의 기압이 제 3 설정된 기압에 도달하면, 더 이상 감압되지 않도록 배기밸브(32)를 닫을 수 있다.

이러한 감압은 챔버(10) 내부의 차가운 공기 및 습기를 제거하고, 멸균제를 포함하는 혼합 가스가 챔버(10) 내부로 주입되었을 때 멸균제가 원활하게 확산되도록 할 수 있다.

일례로, 챔버를 진공상태로 감압하는 단계(310)에서 제 3 설정된 기압은 300 ~ 1000 mTorr 일 수 있다. 제어부(50)는 진공부(30)를 제어하여, 챔버(10) 내부 기압이 거의 0 mTorr에 가까운 수준에 도달하도록 감압할 수 있다. 챔버(10) 내부의 압력이 1000 mTorr를 초과하면 감압에 의한 효과를 충분히 얻기 어려울 수 있고, 300 mTorr 미만이면 진공도가 불필요하게 낮아져서 공정비용을 증가시킬 수 있다.

멸균제 주입 단계(320)에서는, 제어부(50)가 멸균제공급부(60)를 제어하여 챔버(10)에 멸균제를 공급할 수 있다. 일례로, 제어부(50)는 멸균제공급밸브(62)를 열고 멸균제 공급펌프(61)를 작동시켜 멸균제 공급통(63)에 수용되어 있던 멸균제가 기설정된 양만큼 유출되도록 제어할 수 있다.

여기서, 멸균제는 과산화수소를 포함할 수 있다. 좀더 구체적으로 멸균제는 법에 정해진 바에 따라 60% 이하의 농도를 가지는 과산화수소 용액일 수 있다.

멸균제 공급통(63)에서 유출된 멸균제는 챔버(10)에 공급되기 전에 기화기(20)에 먼저 주입될 수 있다. 제어부(50)는 기화기(20)를 제어하여 공급된 멸균제를 가열, 기화할 수 있다. 이어서, 제어부(50)는 멸균제공급부(60) 및 공기공급부(40)를 제어하여 멸균제를 챔버(10)로 주입할 수 있다. 또한, 가열된 멸균제는 기화된 형태로 챔버(10) 내부에 주입될 수 있다.

이때, 제어부(50)는 기화된 멸균제를 챔버(10)에 지속적으로 주입하여 챔버(10) 내부의 압력이 대기압보다 낮은 제 4 설정된 기압이 되도록 멸균제공급부(60) 및 공기공급부(40)를 제어할 수 있다. 챔버(10) 내부의 압력이 제 4 설정된 기압에 도달하면, 제어부(50)는 챔버(10) 내부가 일정시간 제 4 설정된 기압을 유지할 수 있도록 공기공급부(40)를 제어할 수 있다.

일례로, 제 4 설정된 기압은 10~200 Torr일 수 있다. 제 4 설정된 기압이 200 Torr보다 크면, 챔버(10) 내부로 공급되는 멸균제의 양이 많아 공정비용이 상승할 수 있다. 제 4 설정된 기압이 10 Torr 보다 작으면, 멸균제가 적절한 양만큼 투입되지 않아 피멸균물(80)에 효과적으로 침투되기 어려울 수 있다. 공정비용 및 멸균 효율을 좀더 고려하면, 제 4 설정된 기압은 20~100 Torr일 수 있다.

이어서, 멸균제가 피멸균물(80)에 충분히 확산될 수 있도록 충분한 시간을 준다. 이 때, 모든 밸브는 잠긴 상태이고, 전력 공급원(71)도 고주파 전력을 공급하지 않는다. 제 4 설정된 기압을 유지하는 시간은 제 4 설정된 기압으로 상승시키는 시간 비율의 2~10 배일 수 있다. 이는 멸균제의 확산이 충분히 일어날 수 있도록 한정된 것이다.

그러나, 제 4 설정된 기압을 유지하는 시간은 멸균제가 충분히 확산될 수 있는 시간이면 족하므로, 상술한 시간으로 한정되지 않는다. 다만, 멸균제 침투 단계(330)의 공정 시간보다는 상대적으로 짧은 공정 시간을 가질 수 있는데, 이는 추후에 다시 설명한다.

이어서, 필터링된 외부 공기는 챔버(10)에 공급될 수 있다. 일례로, 제어부(50)는 HEPA 필터(92)에서 필터링된 외부 공기가 챔버(10)로 공급되도록 공기공급부(40)를 제어할 수 있다. 도면에서는 필터링된 외부 공기가 기화기(20)를 거쳐서 챔버(10)에 공급되는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 필터링된 외부 공기가 기화기(20)를 거치지 않고 별도로 공급되는 것도 가능하다.

제어부(50)는 필터링된 외부 공기를 챔버(10)에 공급하여 챔버(10) 내부의 압력이 대기압보다 높은 제 2 설정된 기압이 되도록 공기공급부(40)를 제어할 수 있다. 이와 같이 챔버(10) 내부의 압력이 대기압보다 높은 제 2 설정된 기압까지 상승하면, 멸균제가 피멸균물(80)에 침투되는 것이 가속화될 수 있다. 이에 따라, 멸균제는 루멘과 같이 좁고 긴 내강 등을 가지는 피멸균물(80)의 내강 내부로 침투할 수 있다.

일례로, 제 2 설정된 기압은 900~760Torr일 수 있다. 제 2 설정된 기압이 900Torr를 초과하면, 챔버(10) 내부의 압력이 높아져 안정성이 저하될 수 있으며, 외부 공기를 주입하는 시간이 길어져서 생산성이 저하될 수 있다. 제 2 설정된 기압이 760 Torr 미만이면, 멸균제를 효과적으로 침투시키는 효과가 적을 수 있다.

멸균제 침투 단계(330)는 챔버(10) 내부의 기압을 제 2 설정된 기압으로 일정시간 유지하는 단계이다. 이때, 멸균제는 산화작용이 일어 날 때 피멸균물(80)을 완전히 감싸서, 피멸균물(80) 내부로 좀더 깊숙히 침투할 수 있다. 이때, 모든 밸브는 모두 잠긴 상태이고, 전력 공급원(71)도 고주파 전력을 공급하지 않는다.

일례로, 외부 공기를 주입하는 시간에 대한 멸균제 침투 단계(330)의 시간 비율은 2~10 배일 수 있다. 그리고, 멸균제 침투 단계(330)는 제 4 설정된 기압을 유지하는 시간보다 더 오래 수행될 수 있다. 이는 대기압보다 높은 제 2 설정된 기압에서 멸균제가 피멸균물(80)을 완전히 둘러싸서 피멸균물의 내부로 좀더 깊숙이 침투할 수 있도록 하기 위함이다.

일례로, 제 4 설정된 기압을 유지하는 시간에 대한 상기 멸균제 침투 단계(330)의 시간 비율이 2~10 배일 수 있다. 그러나, 상기 멸균제 침투 단계(330)의 공정 시간은 멸균제가 충분히 확산될 수 있는 시간이면 족하므로, 상술한 시간으로 한정되지 않는다.

잔류 멸균제 배기 단계(340)는 챔버(10) 내부가 제 3 설정된 기압이 되도록 감압하는 단계이다. 일례로, 제어부(50)는 챔버(10) 내부가 제 3 설정된 기압이 되도록 배기밸브(32)를 열고 진공펌프(31)를 작동시킬 수 있다. 이 때, 제어부(50)는 챔버(10) 내부가 제 3 설정된 기압이 되면 배기밸브(32)를 닫도록 제어할 수 있다.

플라즈마 발생 단계(350)는 챔버(10) 내부에 플라즈마를 발생시키는 단계이다. 일례로, 제어부(50)가 챔버(10) 내부에서 플라즈마가 발생하도록 전력 공급원(71)을 작동시켜 고주파 전력을 발생시키고, 전극(72)에 고주파 전력을 공급시킬 수 있다. 피멸균물(80)의 내부로 침투한 멸균제가 병원균들을 둘러싼 상태에서 플라즈마가 발생하면, 활성 산소 및 자유라디칼인 수산화기가 발생하고 이에 의하여 미생물의 아포까지 멸균시킨다. 이와 함께 플라즈마는 멸균제를 환경에 무해한 물질로 변환시킨다.

예를 들어, 멸균제로 과산화수소를 이용한 경우 플라즈마는 과산화수소를 물과 산소로 분해한다. 이때, 본 실시예에서는 챔버(10) 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.

본 발명에서는 멸균제 주입 단계(320), 멸균제 확산 단계(330), 잔류 멸균제 배기 단계(340) 및 플라즈마 발생 단계(350)를 반복하여 수행할 수 있다.

즉, 플라즈마 멸균방법에서 멸균제 주입 단계(321), 멸균제 확산 단계(331), 잔류 멸균제 배기 단계(341) 및 플라즈마 발생 단계(351)가 더 수행될 수 있다.

도면 및 상술한 설명에서는 멸균제 주입 단계(320), 멸균제 확산 단계(330), 잔류 멸균제 배기 단계(340) 및 플라즈마 발생 단계(350)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, 멸균제 주입 단계(320), 멸균제 확산 단계(330), 잔류 멸균제 배기 단계(340) 및 플라즈마 발생 단계(350)는 2~5회 반복 수행될 수 있다. 5회를 초과하여 반복 수행하면 멸균 효과를 더 높이지 못하면서도 공정 시간 및 비용만이 소요될 수 있다. 또한, 멸균제 주입 단계(320), 멸균제 확산 단계(330), 잔류 멸균제 배기 단계(340) 및 플라즈마 발생 단계(350)를 1회만 수행하여도 문제는 없지만, 2회 이상으로 수행하면 멸균 효율을 좀더 향상시킬 수 있다.

잔류 가스를 제거하는 단계(370)에서는 챔버를 대기압으로 승압하는 단계(371) 및 잔류 가스 배기 단계(372)를 포함할 수 있다.

챔버를 대기압으로 승압하는 단계(371)는 챔버(10) 내부기압이 대기압이 되는 단계이다. 일례로, 제어부(50)는 챔버(10) 내부기압이 대기압에 도달 할 때까지 환기용 공기공급밸브(91)를 열어서, HEPA 필터(92)를 통하여 외부공기가 챔버(10) 내부로 공급되도록 할 수 있다.

잔류 가스 배기 단계(372)에서는 제어부(50)가 진공부(30)를 제어하여 챔버(10) 내부를 대기압 보다 낮은 제 4 설정된 기압까지 감압할 수 있다. 이때, 챔버(10) 내부에 미량의 유해성분(일례로, 과산화수소)이 잔존할 수 있다. 챔버(10) 내부 공기를 배기할 때는 촉매형 배기필터(33)를 통하여 미량의 유해성분을 완전히 제거할 수 있다.

이어서, 제어부(50)는 챔버(10) 내부가 대기압까지 승압되도록 환기용 공기공급밸브(91)를 제어할 수 있다. 제어부(50)는 HEPA 필터(92)를 통해 필터링 된 외부공기가 챔버(10) 내부에 공급될 수 있도록 환기용 공기공급밸브(91)를 열수 있다.

일례로, 챔버를 대기압으로 승압하는 단계(371) 및 잔류 가스 배기 단계(372)를 설정시간동안 반복하여 수행 할 수 있다.

챔버(10) 및 피멸균물(80)의 형태에 따라 혹은 멸균제에 따라 잔류 가스를 제거하는 단계(370)의 공정은 시간, 압력 등의 조건이 변경될 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.

10 : 챔버 20 : 기화기
30 : 진공부 31 : 진공펌프
32 : 배기밸브 33 : 배기필터
40 : 공기공급부 41 : 공기공급펌프
42 : 제 1 공기공급밸브 43 : 제 2 공기공급밸브
44 : 주입밸브 50 : 제어부
51 : 압력 센서 52 : 온도 센서
60 : 멸균제공급부 61 : 멸균제 공급펌프
62 : 멸균제공급밸브 63 : 멸균제 공급통
70 : 플라즈마 발생부 71 : 전력 공급원
72 : 전극 80 : 피멸균물
91 : 환기용 공기공급밸브 92 : HEPA 필터
100 : 플라즈마 멸균 장치

Claims

피멸균제를 포함하는 챔버;
공기를 가열하는 기화기;
상기 챔버 내부에 있는 공기를 외부로 배출하는 진공부;
상기 가열된 공기를 상기 챔버로 주입하는 공기공급부 및
상기 기화기에서 가열된 공기가 상기 챔버로 주입되도록 상기 공기공급부를 제어하고, 상기 챔버 내부의 기압이 제 1 설정된 기압이 될 때까지 공기를 외부로 배출하도록 상기 진공부를 제어하고, 상기 챔버 내부의 기압이 제 2 설정된 기압이 될 때까지 상기 챔버 내부로 상기 가열된 공기를 주입하도록 상기 공기공급부를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 챔버로의 멸균제 주입 전에 상기 가열 공기의 주입 및 상기 제1설정기압으로의 공기 배출 및 상기 제2설정기압으로의 공기 주입을 적어도 2회 이상 수행되도록 상기 공기공급부와 상기 진공부를 제어하며,
상기 공기공급부는 외부로부터의 공기를 흡입하고, 흡입된 공기를 상기 기화기로 공급하는 공기공급펌프를 포함하는 플라즈마 멸균장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 설정된 기압이 300torr보다는 크고 대기압보다는 낮은 값인 플라즈마 멸균장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 설정된 기압이 대기압보다 크고 900torr보다는 작은 값인 플라즈마 멸균장치.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
멸균제를 상기 챔버에 공급하는 멸균제공급부; 및
플라즈마를 상기 챔버에 발생시키는 플라즈마 발생부;
를 더 포함하는 플라즈마 멸균장치.
플라즈마 멸균장치의 플라즈마 멸균방법에 있어서,
외부 공기를 가열하는 가열단계;
챔버 내부의 기압이 제 1 설정된 기압이 될 때까지 상기 챔버 내부의 공기를 외부로 배기하는 감압단계; 및
상기 챔버 내부의 기압이 제 2 설정된 기압이 될 때까지 상기 챔버 내부로 상기 가열된 공기를 주입하는 승압단계를 포함하며,
상기 감압단계 및 상기 승압단계는 상기 챔버 내부로 멸균제 공급 전에 반복 수행되며,
최종 승압 단계 이후에, 상기 챔버를 설정 수준까지 감압한 후 내부로 멸균제를 공급하고 설정시간동안 멸균제를 확산한 후 다시 감압하고 플라즈마를 발생시키는 멸균단계를 더 포함하는 플라즈마 멸균방법.
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