KR102169519B1 - 과산화수소 플라즈마 멸균장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 과산화수소 플라즈마 멸균장치에 관한 것으로서, 과산화수소를 포함한 마이크로캡슐 또는 과산화수소 충진재가 설치된 금속재의 투과형 용기; 내부의 일측에 상기 투과형 용기가 설치되고 멸균 대상물을 담는 개폐 가능한 투과형 컨테이너; 상기 컨테이너를 포장하여 멸균 후 재오염을 막는 파우치; 상기 파우치를 수용하고 진공 배기가 가능한 챔버; 상기 챔버를 진공상태로 만들고 진공도를 측정하는 진공배기장치; 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 적어도 하나의 플라즈마 전극; 상기 전극에 연결되고 플라즈마 발생을 위한 전원장치; 그리고 멸균 과정을 제어하는 제어장치를 포함하며, 멸균 과정이 시작되면, 챔버 내부에 위치한 상기 투과형 용기로부터 과산화수소가 확산되어 상기 파우치 내부를 채우고, 상기 플라즈마 전극에 의해 발생하는 플라즈마와의 화학 반응에 의해 생성되는 활성종에 의해 멸균이 진행되도록 구성된다.

Description

과산화수소 플라즈마 멸균장치{Sterilization Apparatus by Hydrogen-Peroxide Plasma}
본 발명은 멸균장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 멸균 과정을 수행하는 챔버 내부에 멸균제를 제공하고, 증기압에 의해 멸균제가 챔버 내부를 채운 상태에서 플라즈마 방전에 의한 화학반응을 수행함으로써, 챔버 내부에 멸균가스가 더 많이 생성되도록 하여 멸균대상물에 대한 효과적인 멸균이 이루어지도록 한 과산화수소 플라즈마 멸균장치에 관한 것이다.
일반적으로 바이러스성 질병의 발병과 유행으로 인한 소독의 중요성이 높아지고 있으며, 유럽과 미국에서는 병원에서 진료와 치료중 질병에 전염되는 교차 감염의 사례보고가 증가하고 있고 그 위험성도 커지고 있기 때문에, 병원에서의 소독과 멸균관리에 대한 중요성은 점차 증대되고 있다.
의료장비나 기자재는 일회용이 아닌 경우 병원 감염의 위험이 크기 때문에 멸균이 필수적이다. 종래에 병원에서 의료기기의 멸균방법으로 사용하는 것은 증기를 이용한 방법이 대부분이었으나 고압의 증기로 멸균해야 하기 때문에 플라스틱 등 높은 온도에 의해 파손되는 기기에는 사용할 수 없는 단점이 있었다. 그리고 에틸렌옥사이드의 독성가스를 이용한 멸균법으로 EO(Ethylene Oxide) 기체에 의한 멸균 방법이 있는데, 이는 상온에서의 멸균은 가능하나 수 시간의 긴 처리시간이 필요하고 피부에 자극을 주며 신체조직에 화상을 입힐 수 있으며 기기에 잔류 시 용혈 현상을 일으킬 수 있어 상온에서 24시간 정도의 공기 노출 후에야 사용할 수 있어 비용과 기기의 회전에 문제가 있었다.
이를 대체하여 각광을 받고 있는 것이 과산화수소 플라즈마 멸균법이다. 이 방법에서 멸균 대상물은 투과성이 있는 타이백 등의 파우치에 포장되어 공기가 차단될 수 있는 챔버에 넣어진다. 그리고 멸균 대상물이 들어있는 챔버를 진공 배기한 후 멸균제인 과산화수소를 투입하고 공기를 넣어 과산화수소가 파우치 내로 확산되도록 한다. 이후 플라즈마 방전 실시 또는 다시 진공 배기 후 플라즈마 방전을 실시하고 진공 배기를 실시한다. 플라즈마 방전에 의해 멸균제는 멸균에 기여하는 바가 큰 멸균가스인 활성종(즉, 래디칼)으로 전환된다. 또한, 플라즈마 방전은 멸균제를 분해하여 무해한 화학성분으로 바꾼다. 상기의 과정을 1회 내지 2회 실시하여 멸균을 수행한다. 이러한 과산화수소 플라즈마 멸균법은 잔류독성이 적으며 멸균 대상물의 손상이 적고 빠른 시간에 멸균을 수행하여 기기의 회전율을 높일 수 있으며 상대적으로 비용이 저렴한 장점이 있다.
하지만, 상기 과산화수소 플라즈마 멸균법 역시 다음과 같은 문제가 존재한다.
즉, 챔버 외부에서 공급된 멸균제인 과산화수소가 챔버에 들어가는 도중에 공급관 내에서의 응측에 의해 과산화수소가 효과적으로 전달되기 어렵다. 또한, 멸균 대상물을 둘러싼 투과성 재질의 파우치 내부로 들어가는 것은 기압 차에 의한 확산과정에 의한 것으로 시간이 많이 소요되고, 많은 양의 멸균제가 효과적으로 멸균 대상물이 있는 공간으로 들어가기 어렵다. 특히 부직포 등의 흡착성이 있는 재질로 멸균 대상물을 싼 경우는 멸균제가 부직포에 흡착되어 멸균 대상물이 있는 공간에 도달하기 어렵다. 따라서 상기한 멸균 방법 역시 효과적인 멸균이 이루어지지 않았다.
한국공개특허 10-2012-0065503(2012. 06. 21. 과산화수소를 이용한 밀폐된 공간의 멸균장치)
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비교적 간단한 구조로 멸균제가 멸균 대상물과 접촉하도록 하여 효과적인 멸균이 이루어지도록 하는 과산화수소 플라즈마 멸균장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 과산화수소를 포함한 마이크로캡슐 또는 과산화수소 충진재가 설치된 금속재의 투과형 용기; 내부의 일측에 상기 투과형 용기가 설치되고 멸균 대상물을 담는 개폐 가능한 투과형 컨테이너; 상기 컨테이너를 포장하여 멸균 후 재오염을 막는 파우치; 상기 파우치를 수용하고 진공 배기가 가능한 챔버; 상기 챔버를 진공상태로 만들고 진공도를 측정하는 진공배기장치; 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 적어도 하나의 전극; 상기 전극에 연결되고 플라즈마 발생을 위한 전원장치; 그리고 멸균 과정을 제어하는 제어장치를 포함하여 구성되는 과산화수소 플라즈마 멸균장치를 제공한다.
이러한 구성에 따라 멸균 과정이 시작되면, 챔버 내부에 위치한 상기 투과형 용기로부터 과산화수소가 확산되어 상기 파우치 내부를 채우고, 상기 플라즈마 전극에 의해 발생하는 플라즈마와의 화학 반응에 의해 생성되는 활성종에 의해 멸균이 진행되게 된다.
그리고 본 발명은 상기 챔버의 온도조절을 위한 가열 및 온도측정장치; 그리고 상기 멸균 대상물에 대한 멸균과정을 표시하는 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 과산화수소 플라즈마 멸균장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 파우치 및 챔버 내에 제공되는 투과형 컨테이너 내부에 과산화수소를 포함한 마이크로 캡슐 또는 과산화수소 충진재가 설치된 투과형 용기를 제공한다. 또한, 챔버 내부에는 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 전극도 설치되어 있다. 이러한 상태에서 멸균동작을 시작하면 파우치 및 챔버 내부에 이미 존재하는 멸균제가 플라즈마 방전으로 인해 멸균에 필요한 활성종을 생산하게 된다.
따라서, 멸균제인 과산화수소를 파우치 및 챔버 외부에서 제공하는 것에 비해 더 많은 활성종을 생산할 수 있음은 물론 파우치 및 챔버 내부에서의 확산 속도가 빠르기 때문에 종래보다 더 빠른 시간 내에 멸균동작을 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 파우치 및 챔버 내부에 과산화수소가 제공되기 때문에 파우치 및 챔버 외부에서 과산화수소를 공급할 때 공급관 내에서의 응축 현상으로 인해 과산화수소가 충분히 전달되지 못하는 문제점 및 파우치를 통한 확산에 의해 파우치 내의 과산화수소 농도가 제한되는 문제점도 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 과산화수소 플라즈마 멸균장치의 내부 구조를 간략하게 보인 구성도
본 발명은 파우치로 둘러싸인 컨테이너 내부에 멸균제를 제공하고 증기압에 의해 파우치 내부를 높은 농도로 채우고 이어지는 플라즈마 방전 등의 과정을 통해 멸균에 기여하는 활성종의 생성량이 증가함으로써 멸균 대상물의 멸균이 더 효과적으로 수행되도록 하는 것을 기본적인 기술적 요지로 한다.
이하 본 발명에 의한 과산화수소 플라즈마 멸균장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 과산화수소 플라즈마 멸균장치(이하, 멸균장치라 칭하여 설명함)(100)의 구성도이다. 이에 도시된 바와 같이 멸균제인 과산화수소가 내장된 마이크로캡슐(101) 또는 충진재(102)가 제공되며, 이러한 마이크로캡슐(101) 또는 충진재(102)는 투과형 용기(103)의 내부에 설치된다. 투과형 용기(103)는 금속재질로 철망의 형태 등으로 구성된다. 그리고 마이크로캡슐(101)의 바깥층은 과산화수소에 안정적인 재질로 구성하며 두께와 재질을 조절하여 진공압에 의해 파괴되고 과산화수소가 용출되게 한다. 또한 충진재(102)는 알루미나, 제오라이트 같은 산화물이나 실리카겔, 금속유기골격체(MOF; Metal Organic Framework) 등이 사용되어 과산화수소가 흠뻑 적셔지도록 한다. 이들은 사용의 편의를 위하여 적절한 용량으로 포장될 수 있다.
그리고 투과형 용기(103)와 멸균 대상물(즉, 의료장비나 기자재를 말하는 것으로 도면에는 도시하지 않음)이 내부에 위치하는 컨테이너(110)가 구성된다. 여기서 컨테이너(110)는 개폐 가능한 구조이다.
또한, 컨테이너(110)를 포장하는 파우치(120)가 구성된다. 파우치(120)는 멸균 과정 후 재오염을 막는 역할을 한다. 이러한 파우치(120)들은 적어도 하나 이상일 수 있다. 즉 멸균 대상물인 의료장비나 기기들을 종류별로 구분하기 때문이다.
상기 하나 이상의 파우치(120)를 수용하는 챔버(130)가 구성된다. 챔버(130)는 멸균 가스가 외부로 누출되지 않도록 해야 하며 멸균과정 동안 챔버(130)는 진공상태를 유지하도록 구성된다. 이를 위해 챔버(130)는 진공 배기가 가능하도록 설계된다. 따라서 챔버(130)에는 진공배기장치(140)가 마련된다. 진공배기장치(140)는 챔버(130) 내부를 진공상태로 만들고 진공도를 측정하는 역할을 하는데, 이러한 진공배기장치(140)의 예로 진공 펌프가 있다.
그리고 멸균을 위해 챔버(130) 내부는 일정 온도 이상이 되도록 가열되어야 한다. 따라서 챔버(130)에는 가열장치(150)가 마련되어야 한다. 또한, 챔버(130) 내의 온도를 측정하는 온도측정장치(160)도 마련된다. 온도측정장치(160)에 의해 챔버(130) 내의 온도가 일정 온도 이상이 되면 가열장치(150)의 동작을 중지시키기 위함이다.
챔버(130) 내부의 일 측면에는 플라즈마 발생부(170)가 구성된다. 플라즈마 발생부(170)는 챔버(130) 내부에서 플라즈마를 발생시키는 역할을 하는데, 플라즈마 발생부(170)는 플라즈마 전극으로 이루어진다. 미도시하고 있지만 통상 플라즈마 전극은 고전압이 인가되는 전원전극과 접지전극 사이에 절연체가 구비된다. 그리고 본 실시 예에서 그 형상은 평면형태로 구성하여 사이즈가 작은 소형의 챔버라도 그 챔버 내에 용이하게 설치할 수 있도록 한다. 플라즈마는 접지전극과 절연체 사이에서 강한 전기장에 의해 발생하고, 이로 인하여 멸균제와 산소분자가 이온화되면서 다량의 활성종들이 형성된다. 이하에서는 플라즈마 발생부를 플라즈마 전극이라 칭하여 설명하는 경우도 있다.
플라즈마 발생을 위해 플라즈마 전극(170)에는 전원장치(180)가 연결된다. 전원장치(180)는 플라즈마 발생을 위해 일정 이상의 전압을 발생하여 플라즈마 전극(170)을 구동시키는 역할을 한다.
그리고 챔버(130)에는 플라즈마 전극(170)을 구동시켜 플라즈마를 발생시키고, 발생된 플라즈마에 의해 멸균과정을 처리하는 과정을 제어하는 제어장치(200)가 구성되며, 제어장치(200)에 의해 제어되는 멸균과정을 표시하거나, 챔버 내의 진동상태, 플라즈마 전극상태, 전원장치의 정상 동작 유무 등을 표시하는 디스플레이(190)가 챔버(130) 외부에 설치된다. 제어장치(200)는 조작자가 조작할 수 있도록 챔버(130) 외부에 제공된다. 물론 컴퓨터를 통해 조작할 수도 있는바 이때는 컴퓨터를 챔버(130)에 연결할 수 있는 연결 포트가 챔버(130)의 소정 위치에 구성되어야 할 것이다.
이어서는 이와 같이 구성된 멸균장치의 동작과정을 설명한다.
멸균이 필요한 멸균 대상물(즉, 의료장비나 기자재)를 투과형 컨테이너(110) 내부에 적재한다. 이때 투과형 컨테이너(110) 내부에는 멸균제인 과산화수소 캡슐(101)이나 과산화수소 충진재(102)가 투과형 용기(103) 내에 들어있는 상태에서 멸균 대상물과 함께 적재된다. 이때 컨테이너(110)의 크기에 따라 멸균제의 양은 조절될 수 있다. 그런 다음 파우치(120)를 이용하여 컨테이너(110)를 포장하고, 파우치(120)를 챔버(130) 내에 수용한다. 파우치(120)는 하나 이상일 수 있다.
이처럼 챔버(130) 내에 멸균 대상물과 투과형 용기(103)가 위치하면, 챔버(130)를 밀폐한다. 그리고 챔버(130)가 밀폐되면 진공배기장치(140)를 조작하여 챔버(130) 내부를 진공상태로 만든다. 진공상태의 여부는 진공배기장치(140)가 진공도를 실시간 측정하는 것에 의하여 알 수 있고, 이러한 진공배기장치(140)는 챔버(130) 내부가 실질적인 진공상태가 될때까지 계속 동작하게 될 것이다.
챔버(130)가 진공상태가 되면 일련의 제어동작에 따라 멸균 동작이 시작된다. 우선 가열장치(150)를 구동시켜 챔버(130) 내부를 가열시킨다. 그러면 챔버(130) 내부는 증기압에 의해 압력이 상승하고, 이에 파우치(120) 내부는 높은 농도의 멸균제로 채워지게 된다. 즉 파우치(120) 내에 위치한 투과형 컨테이너(110) 안에는 멸균제인 과산화수소가 포함된 마이크로캡슐(101)이나 충진재(102)가 이미 존재하기 때문에 증기압에 의해 과산화수소가 확산되는 것이다. 즉, 마이크로캡슐(101)의 피복재는 적절한 두께와 재질로 구성하여 진공압에 의해 파괴되고 내부의 과산화수소가 용출되기 때문이다. 또한 과산화수소가 포함된 충진재(102)의 경우에도 공기를 차단하는 포장 내에 넣은 상태로 사용될 수 있는데, 이 포장이 진공압에 의해 개봉될 수 있고 혹은 투과형 용기(103)에 설치할 때 개봉하여 넣을 수 있기 때문이다.
그 상태에서 전원장치(180)에 의해 플라즈마 전극(170)이 동작하여 플라즈마가 발생한다. 이렇게 발생한 플라즈마는 전자를 가속시키고 구성기체를 이온화시켜, 상기 마이크로캡슐 (101) 또는 충진재(102)에서 나온 과산화수소와 화학반응을 일으켜 멸균가스인 활성종(즉, 래디칼)을 대량 생산하게 된다. 그래서 투과형 컨테이너(110) 내에 수용된 멸균 대상물을 멸균처리하게 된다.
한편, 멸균제인 과산화수소 캡슐(101)이나 과산화수소 충진재(102)가 투과형 용기(103) 내에 들어 있는데 투과형 용기(103)는 금속으로 구성되어 등전위를 이루므로 플라즈마 방전으로부터 내부의 멸균제를 안전하게 보존한다. 따라서 필요한 경우 멸균사이클을 여러 차례 진행할 수 있게 된다.
이처럼 본원발명은 멸균제인 과산화수소가 챔버(130) 외부에서 공급되고 투과성 재질의 파우치(120)를 통하여 확산되어 멸균대상물이 있는 공간에 들어가는 것이 아니라, 이미 투과형 컨테이너(110) 내부에 멸균제가 존재하기 때문에, 활성종의 생성량을 더 증가시킬 수 있어 멸균을 효율적으로 할 수 있는 것이다. 또한 부직포 등에 의하 감싸인 멸균 대상물의 멸균도 효율적으로 이루어진다.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
101: 마이크로 캡슐
102: 과산화수소 충진재
103: 투과형 용기
110: 투과형 컨테이너
120: 파우치
140: 진공배기장치
150: 가열장치
160: 온도측정장치
170: 플라즈마 발생부
180: 전원장치
190: 디스플레이
200: 제어장치

Claims (2)

  1. 과산화수소를 포함한 마이크로캡슐 또는 과산화수소 충진재가 설치된 금속재의 투과형 용기;
    내부의 일측에 상기 투과형 용기가 설치되고 멸균 대상물을 담는 개폐 가능한 투과형 컨테이너;
    상기 컨테이너를 포장하여 멸균 후 재오염을 막는 파우치;
    상기 파우치를 수용하고 진공 배기가 가능한 챔버;
    상기 챔버를 진공상태로 만들고 진공도를 측정하는 진공배기장치;
    상기 챔버의 온도조절을 위한 가열 및 온도측정장치;
    상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 적어도 하나의 플라즈마 전극;
    상기 전극에 연결되고 플라즈마 발생을 위한 전원장치; 그리고
    멸균 과정을 제어하는 제어장치를 포함하며,
    상기 마이크로캡슐 또는 상기 과산화수소 충진재가 상기 챔버 내부에 수용된 상태에서, 진공 및 설정온도로 멸균 과정이 시작되면, 챔버 내부에 위치한 상기 투과형 용기로부터 과산화수소가 확산되어 상기 파우치 내부를 채우고, 상기 플라즈마 전극에 의해 발생하는 플라즈마와의 화학 반응에 의해 생성되는 활성종에 의해 멸균이 진행되며,
    상기 플라즈마 발생시, 상기 마이크로캡슐 또는 상기 과산화수소 충진재와 금속재의 상기 투과형 용기가 등전위를 형성하여 상기 마이크로캡슐 또는 상기 과산화수소 충진재를 보호하여 동일 챔버 내에서 다수의 멸균 사이클 진행이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 플라즈마 멸균장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 멸균 대상물에 대한 멸균과정을 표시하는 디스플레이를 더 포함하는 과산화수소 플라즈마 멸균장치.
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