KR102195930B1 - 난기류를 이용한 멸균 방법 및 이를 이용한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난기류를 이용한 멸균 방법 및 이를 이용한 멸균 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멸균 챔버를 0.1 Torr 이하의 저압 분위기로 형성하는 진공 단계; 산화성 기체를 진공이 형성된 멸균 챔버에 공급하는 산화성 기체 공급 단계; 및 외부 기체를 상기 멸균 챔버에 유입하여 대기압 이상의 고압 분위기 하에서 멸균을 수행하는 멸균 단계를 포함하며, 상기 산화성 기체 및 외부 기체 중 적어도 하나의 기체는 난기류를 형성하면서 유입되는, 난기류를 이용한 멸균 방법; 및 이러한 멸균 방법에 적용될 수 있는 멸균 장치에 관한 것이다.

Description

난기류를 이용한 멸균 방법 및 이를 이용한 장치{STERILIZATION METHOD USING TURBULENCE AND APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 난기류를 이용한 멸균 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로, 난기류 현상을 이용하여 산화성 기체를 도입함으로써 빠르고 고른 순환을 유도하여 효율적으로 멸균을 수행할 수 있는 멸균 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.

멸균(sterilization)이란 세척(cleaning) 또는 소독(disinfection) 등과는 달리 물리적 작용, 화학적 작용 또는 이들의 조합을 통하여 살아있는 모든 종류의 미생물을 완전히 제거하는 것을 의미하는 높은 수준의 처리를 의미한다.

이와 같은 멸균은 특히 의료기기 등에 있어서 중요하게 다루어지고 있으며, 현재 의료기기의 멸균은 EO(산화에틸렌, ethylene oxide) 가스, 증기, 과산화수소, 플라즈마 등을 사용하여 이루어지고 있다.

최근에는 100% EO 가스를 이용하면서 운반체로서 CFC(chloro fluoro carbon)를 사용하지 않는 새로운 멸균 방법 및 이와 관련한 멸균 장치가 등장하였다. 그러나, EO 가스는 잘 알려진 바와 같이 그 자체로 폭발의 위험이 높고, 돌연변이를 일으키는 유전 독성 물질로서 작용할 수 있다는 보고가 있다. 따라서, 미국의 산업위생전문가협의회(ACGIH, American Conference of Governmental Industrial Hygienist)는 EO 가스를 잠재적인 발암 물질로 규정하고, 작업 환경 중 EO 가스에 대한 허용 기준의 상한을 1 ppm으로 정하였다. 이러한 상황에서 상술한 바와 같이 EO 가스를 이용한 새로운 멸균 방법 및 장치는 이와 같은 EO 가스의 허용 기준을 초과하지 않도록 철저하게 관리되어야 하므로 취급이 어려우며, 멸균에 요구되는 시간이 3 내지 5시간으로서 멸균 공정 시간이 긴 문제가 있다.

한편, 증기 멸균기는 멸균력을 일정 수준까지 충족시키면서도 안전한 방법 중 하나인 것으로 평가되고 있으며, 독성이 없고, 값이 비교적 싸고, 빠른 멸균이 가능한 장점이 있다. 그러나, 이와 같은 증기 멸균기는 습기 및 고온에 대한 노출을 전제로 하는 것이므로, 습기 및 고온에 노출되어도 문제가 없는 피멸균물만을 대상으로 하여 적용이 가능한 단점이 있다.

그 외 다른 종류의 멸균 방법 및 관련 장치로서, 과산화수소, 오존 및 플라즈마 발생 장치를 적절히 조합하여 멸균을 수행하는 방법 및 장치가 공지되어 있다. 예를 들어, 한국등록특허 제1324567호는 과산화수소와 오존을 사용하여 멸균 챔버에 수용된 피멸균물을 멸균하는 멸균 방법으로 진공화 단계를 포함하는 기술을 개시하고 있으며, 한국등록특허 제1298730호는 플라즈마 멸균 방법을 개시하고 있다. 또한, 멸균 챔버 내에 기화된 과산화수소를 공급하고, 이어서 오존을 공급하여 피멸균물을 멸균한 후에, 챔버 내의 가스를 배기하고 나서 챔버 내에서 발생하는 플라즈마에 의해 피멸균물 근방에 잔류한 과산화수소 및 오존을 분해하여 라디칼을 생성시키는 방법이 공지되어 있다.

그러나 진공 개념을 적용한 대부분의 종래 멸균 장치들은 멸균을 수행하기 전에 먼저 챔버 내부를 일정한 시간 동안 진공 상태로 만들어 주고, 이후 산화성 기체를 주입하여 멸균을 수행한다. 다만, 이 경우 챔버 내부의 기체 흐름 또는 기체의 순환은 발생하지 않으며, 진공 상태에서 산화성 기체는 초기에는 압력의 차이에 의한 이동에 의존하고, 전체 압력이 균일하게 되는 순간부터는 하기 표 1에서 나타난 바와 같이 단순한 확산에만 의존하게 된다.

따라서, 종래 멸균 장치는 피멸균물에 대한 산화성 기체의 도달이 확산에만 의존하므로 한계가 있고, 그 결과 산화성 기체의 이동 시간이 길어 효율이 떨어지는 경우가 발생하거나, 또는 도달하지 못하는 구역이 발생하는 경우로 인하여 멸균력이 저하된다. 즉, 이와 같은 상태에서는 산화성 기체의 확산은 가능하지만 연속적인 내부 기체의 순환은 불가능하기 때문에, 나아가 플라즈마를 적용하는 경우에도 플라즈마에 의해 발생된 오존(O₃)이나 라디칼 등의 챔버 내부에서의 확산이 제한적이며, 활성화된 기체의 짧은 수명 때문에 플라즈마의 효율이 저하될 수 있다.

구분	단위	예비(rough) 진공	중 진공	고 진공	초고 진공
압력 (pressure)	p(mbar)	1013 ~ 1	1 ~ 10-3	10-3 ~ 10-7	< 10-7
기체 밀도 (molecular number density)	d (cm-3)	1019 ~ 1016	1016 ~ 1013	1013 ~ 109	< 109
자유 이동도(mean free path)	l (cm)	10-5 < 10-2	10-2 < 10	10 ~ 105	> 105

따라서, 난기류(turbulence)를 유발하여 산화성 기체의 분포를 균일하게 하고, 나아가 챔버 내 공기의 순환을 유도하여 멸균력이 증가된 멸균 방법 및 장치가 제공되는 경우에는 관련 분야에서 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

이에 본 발명의 한 측면은 난기류를 유발하여 산화성 기체의 확산을 향상시키고, 챔버 내 공기의 순환을 유도하여 멸균력이 증가된 멸균 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 상기 본 발명의 난기류를 이용한 멸균 방법에 사용될 수 있는 멸균 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 견지에 의하면, 피멸균물이 배치된 멸균 챔버를 0.1 Torr 이하의 저압 분위기로 형성하는 진공 단계; 산화성 기체를 진공이 형성된 멸균 챔버에 공급하는 산화성 기체 공급 단계; 및 외부 기체를 상기 멸균 챔버에 유입하여 대기압 이상의 고압 분위기 하에서 멸균을 수행하는 멸균 단계를 포함하며, 상기 산화성 기체 및 외부 기체 중 적어도 하나의 기체는 난기류를 형성하면서 유입되는, 난기류를 이용한 멸균 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 견지에 의하면, 챔버 내로 외부 기체, 산화성 기체 또는 이들 조합을 유입하며, 하나 이상의 유입구를 포함하는 유입부 및 챔버 외부로 기체를 배기하며 하나 이상의 배출구를 포함하는 배출부를 구비하는 챔버; 상기 챔버에 산화성 기체를 제공하는 산화성 기체 공급 장치; 상기 챔버와 연결되고, 상기 챔버 내부를 진공 상태로 만드는 진공 펌프; 및 상기 챔버 내 기체를 내부순환시키거나, 챔버 내부로 필터를 통하여 외부 기체를 유입하기 위한 고속 블로워를 포함하는, 난기류를 이용한 멸균 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면, 난기류(turbulence)를 유발하여 챔버 내 산화성 기체의 분포를 고르게 할 수 있을 뿐만 아니라, 피멸균물의 구조에 따라 진공 단계의 수행 시간을 조절하고, 나아가 산화성 기체를 강제 순환시킴에 따라 챔버 내부의 공기의 흐름을 원활하게 하여 확산에만 의존하는 경우에 비하여 멸균력을 크게 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 멸균 효율을 극대화시켜 멸균 시간을 단축할 수 있으며, 나아가 멸균 장치의 제조 원가를 현저히 절감할 수 있다.

도 1은 피멸균물의 구조에 따른 진공 형성 시간의 차이를 나타내는 그래프이다.
도 2는 난기류 형성을 위한 유입구와 배출구의 예시적인 배치 및 이로 인한 공기의 흐름을 도시한 것이다.
도 3은 난기류 형성을 위한 유입구와 배출구의 다른 예시적인 배치를 도시한 것이다.
도 4는 유입되는 기체를 물리적으로 회전시켜 난기류를 형성하는 방법을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 멸균 장치를 도시한 것이다.
도 6은 예시적인 멸균 공정 및 2회 반복 멸균 공정에 있어서 멸균 챔버 내 압력의 변화를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 의해 멸균 처리될 수 있는 예시적인 피멸균물의 구분을 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의하면 난기류(turbulence)를 유발하여 챔버 내 산화성 기체의 분포를 고르게 할 수 있을 뿐만 아니라, 피멸균물의 구조에 따라 진공 단계의 수행 시간을 조절하고, 나아가 산화성 기체를 강제 순환시킴에 따라 챔버 내부 공기의 흐름을 원활하게 하여 확산에만 의존하는 경우에 비하여 멸균력을 크게 증가시킬 수 있는 멸균 방법이 제공된다.

본 발명에 있어서 난기류란 챔버 내 형성된 기체의 흐름을 모두 포함하는 것으로, 특히 공기 순환이 챔버 내부에 전체적으로 균일하게 이루어질 수 있도록 하는 특정한 방향의 기체 흐름 및 비정형적인 기체의 흐름 모두를 포함하는 것이다.

본 발명에 따른 난기류를 이용한 멸균 방법은 피멸균물이 배치된 멸균 챔버를 0.1 Torr 이하의 저압 분위기로 형성하는 진공 단계; 산화성 기체를 진공이 형성된 멸균 챔버에 공급하는 산화성 기체 공급 단계; 및 외부 기체를 상기 멸균 챔버에 유입하여 대기압 이상의 고압 분위기 하에서 멸균을 수행하는 멸균 단계를 포함하며, 상기 산화성 기체 및 외부 기체 중 적어도 하나의 기체는 난기류를 형성하면서 유입된다.

본 발명의 상기 멸균 방법은 피멸균물이 수용된 챔버에 대해 수행되는 것이며, 따라서 상기 저압 형성 단계 전에 챔버에 피멸균물을 수용하는 단계가 수행될 수 있다.

본 발명의 멸균 방법에 사용되는 챔버는 하기 본 발명의 멸균 장치에서 보다 구체적으로 후술하는 바와 같이 챔버 내로 외부 기체, 산화성 기체 또는 이들 조합을 유입하며, 하나 이상의 유입구를 포함하는 유입부 및 챔버 외부로 기체를 배기하며 하나 이상의 배출구를 포함하는 배출부를 구비하는 챔버; 상기 챔버에 산화성 기체를 제공하는 산화성 기체 공급 장치; 상기 챔버에 플라즈마를 제공하는 플라즈마 발생 장치; 상기 챔버와 연결되고, 상기 챔버 내부를 진공 상태로 만드는 진공 펌프; 및 상기 챔버 내 기체를 내부순환 시키거나, 챔버 내부로 기체를 유입하기 위한 고속 블로워를 포함하며, 상기 유입부와 배출부는 챔버 내로 기체 유입 시 난기류가 발생되도록 형성된 것으로 밀폐계를 형성할 수 있는 것이면 특히 제한되지 않으며, 다만 피멸균물의 수용을 위해 적어도 일부에 하나 이상의 문이 구비된 것이 바람직하다.

챔버에 피멸균물을 수용한 후에는 진공 펌프를 이용하여 상기 챔버로부터 기체를 배기하여 멸균 챔버를 0.1 Torr 이하의 저압 분위기로 형성하는 진공 단계를 수행한다. 상기 진공 단계에서 멸균 챔버의 압력이 0.1 Torr를 초과하는 경우에는 멸균 효과가 불충해질 수 있으며, 바람직한 멸균 챔버의 압력은 0.1 Torr 이하, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.1 Torr 인 것이다.

한편, 도 1에 나타나 있는 바와 같이 피멸균물의 구조에 따라 진공 단계가 완료되는 시점이 달라진다. 즉, 미세 공극이 없고 구조가 단순하여 표면 멸균만이 요구되거나, 직경이 2mm 초과이며 길이가 1,000mm 미만인 관형 피멸균물 등의 경우에는 실선으로 나타낸 그래프와 같이 진공 단계를 수행함과 거의 동시에 원하는 진공에 도달할 수 있다. 그러나, 피멸균물의 구조가 복잡하고, 미세 공극이 많으며, 직경이 작고 긴 관 형태의 루멘 등의 경우에는 피멸균물의 미세 공극 등의 내부 구조까지 진공에 도달하기 위해서는 도 1의 점선으로 나타낸 그래프와 같이 보다 긴 시간의 진공 단계가 수행되어야만 원하는 진공 수준에 도달할 수 있다.

따라서, 본 발명에 있어서는, 이와 같은 피멸균물의 구조에 따라 진공 단계를 수행하는 시간을 조절하여 보다 효율적인 멸균 공정을 획득할 수 있다.

본 발명에 있어서, '표면 멸균만이 요구되는 피멸균물'이란 공극이 없거나 관형 등 내부 미세 구조가 존재하지 않는 경우를 주로 의미하는 것이나, 이와 유사한 정도의 단순한 구조를 갖는 피멸균물로써 내부 구조가 전혀 없는 피멸균물이 0.1 Torr 이하의 압력에 도달하는 시간을 기준으로 5배 미만의 시간에 진공에 도달할 수 있는 모든 구조를 포함하는 것을 의미하는 것이다.

한편, 상기 피멸균물이 직경 2mm 이하 및 길이 1,000mm 이상 2,000mm 미만의 관 형태인 경우, 상기 진공 단계는, 표면 멸균만이 요구되는 피멸균물이 0.1 Torr 이하의 압력에 도달하는 시간을 기준으로 5 배 내지 10배 미만의 시간 동안 수행되는 것이 바람직하며, 다만 상기 언급된 관 형태는 예시적인 것으로 상기 표면 멸균만이 요구되는 피멸균물이 0.1 Torr 이하의 압력에 도달하는 시간을 기준으로 5 배 내지 10배 미만의 시간 동안 진공이 획득될 수 있는 모든 피멸균물의 구조를 포함하는 것이다.

또한, 상기 피멸균물이 직경 2mm 이하 및 길이 2,000mm 이상의 관 형태인 경우, 상기 진공 단계는, 표면 멸균만이 요구되는 피멸균물이 0.1 Torr 이하의 압력에 도달하는 시간을 기준으로 10배 내지 15배의 시간 동안 수행되는 것이 바람직하며, 역시 이때 상기 언급된 관 형태는 예시적인 것으로 상기 표면 멸균만이 요구되는 피멸균물이 0.1 Torr 이하의 압력에 도달하는 시간을 기준으로 10 배 내지 15배의 시간 동안 진공이 획득될 수 있는 모든 피멸균물의 구조를 포함하는 것이다.

즉, 본 발명에 의하면, 진공 단계를 상기와 같이 피멸균물의 구조에 따라 시간을 조절하면서 수행함으로써, 피멸균물 구조 내 거의 대부분의 기체가 배출된 진공 상태를 획득함으로써, 이후 산화성 기체 주입 시에 산화성 기체가 피멸균물의 구석구석까지 도달하게 함으로써 보다 완전한 멸균을 가능하게 할 수 있는 것이다.

챔버 내부의 압력이 이와 같이 충분한 정도의 저압에 도달하면 산화성 기체를 진공이 형성된 멸균 챔버에 공급하는 산화성 기체 공급 단계를 수행한다. 이와 같은 진공 단계에 후속적으로 산화성 기체를 공급함으로써 산화성 기체의 증발이 확산되면서 피멸균물에 접촉하여 멸균이 개시된다.

상기 산화성 기체는 과산화수소, 오존 및 에틸렌옥사이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 과산화수소를 사용한다.

한편, 상기 산화성 기체 공급 단계는 멸균 챔버 부피 20 l 당 2 내지 10cc의 산화성 액체를 기화시킨 산화성 기체를 공급하여 수행될 수 있다. 상기 산화성 기체의 공급을 위한 산화성 액체의 양이 멸균 챔버 부피 20 l 당 2 cc 미만인 경우에는 멸균력이 불충분한 문제가 있으며, 10cc를 초과하는 경우에는 멸균챔버 내부의 습도가 높아져 멸균기체의 응축이 발생하여 멸균효율을 저하시키는 문제가 있다.

챔버 내 상기 산화성 기체의 농도는 2,000ppm 내지 5,000ppm인 것이 바람직하며, 상기 산화성 기체의 농도가 2,000ppm 미만인 경우에는 멸균 효과가 미미하고, 5,000ppm을 초과하는 경우에는 산화성 기체가 수분과 응축되어 산화성 기체의 농도를 오히려 낮아지게 하는 문제가 있다.

이와 같은 산화성 기체 공급 단계는 1분 내지 1시간 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는 2분 내지 30분, 더욱 바람직하게는 5분 내지 20분 동안 수행될 수 있다.

본 발명에 있어서, 멸균에 사용되는 산화성 기체는 기체 상태에서 산화성을 나타내는 물질로써 기체 상태인 것을 의미하는 것이다. 즉, 상기 기체 상의 산화성 물질은 직접 산화성 기체를 입수하거나 또는 액체의 산화성 물질, 예를 들어 과산화수소 수용액을 기화기에 통과시켜 과산화수소 증기 상태로 챔버 내부에 공급할 수 있다. 다만, 기체 상태의 산화성 물질은 대기 중에서 특히 수분에 의해 쉽게 물과 산소로 분해될 수 있어 불안정하기 때문에 수용액의 산화성 물질을 기화기 또는 어떠한 방식의 기화 과정을 통해 기체 상태 혹은 증기 상태로 변화시켜서 주입하는 것이 바람직하다. 예를 들어 본 발명에 있어서 과산화수소 수용액이 챔버 외부 설치된 기화기를 통하여 기화 또는 증기화 되어 챔버 내부에 기체 상태로 주입될 수 있다. 예를 들어, 과산화수소는 기체 과산화수소가 이용될 수 있으며, 환언하면 이는 과산화수소 증기를 의미하는 것이다.

산화성 기체의 공급이 완료된 후 외부 기체를 상기 멸균 챔버에 유입하여 대기압 이상의 고압 분위기 하에서 멸균을 수행하는 가압 멸균 단계를 수행하며, 이때 상기 가압 멸균 단계는 대기압 멸균 단계, 대기압을 초과하는 압력 하에서 수행되는 가압 멸균 단계 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 멸균 단계는 대기압 멸균 단계 및 760 초과 내지 790 Torr 압력 하의 가압 멸균 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

이때 상기 대기압 멸균 단계는 챔버 내부의 기체를 순환시키면서 수행될 수 있으며, 이 경우 챔버 내부의 강제적인 기체 순환에 의해 보다 효과적인 멸균 결과를 획득할 수 있다.

나아가, 상기 가압 멸균 단계의 압력은 고속 블로워에 의해 외부 기체를 멸균 챔버 내부로 유입하여 획득될 수 있으며, 이와 같은 가압 멸균 단계는 보다 높은 수준의 멸균 효과가 요구되거나, 피멸균물의 구조가 복잡한 경우 등에 있어서 대기압 멸균 단계와 함께 또는 단독으로 수행되어 멸균력을 향상시킬 수 있도록 한다.

상기 고속 블로워에 의해 챔버 내로 외부 기체가 유입되는 결과 챔버 내에 대기압을 초과하는 고압 분위기가 형성될 수 있으며, 이때 상기 고압 형성 단계의 압력은 대기압 초과 내지 790 Torr인 것이다. 상기 고압 형성 단계의 압력이 790 Torr 보다 더 높아지는 경우에는 챔버의 구조적인 강도와 챔버 도어의 밀폐 시스템의 구조적인 강도가 높아져야 하므로, 관련 장치를 제조하기 위한 공정 효율이 저하되며, 본 발명의 멸균 방법을 포함하는 멸균 시스템의 단가를 상승시킨다. 이때, 상기 외부 기체는 챔버 밖의 기체, 즉 공기를 의미하는 것으로 공기일 수 있다.

이때 유입되는 외부 기체는 제습 단계 및 불순물 제거 단계를 거친 후 챔버에 유입되는 것이 바람직하다. 즉, 외부에서 유입되는 기체가 멸균에 보다 적절하게 사용되기 위하여 챔버에 유입되기 전 제습 단계를 통해 수분을 제거하고, 나아가 불순물 제거 단계를 통해 외부 기체 내에 포함되어 있는 불필요한 물질들을 제거하는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명에 있어서 상기 산화성 기체 및 외부 기체 중 적어도 하나의 기체는 난기류를 형성하면서 유입되는 것이다.

본 발명에 있어서, 난기류의 형성은 그 방법이 특히 제한되는 것은 아니지만, 예를들어 유입부와 배출부의 위치나 모양을 조절하거나, 유입부를 물리적으로 움직일 수 있도록 형성하여 획득될 수 있다.

보다 구체적인 일 예로, 상기 난기류는 챔버에 구비된 하나 이상의 기체 유입부와 하나 이상의 기체 배출부가 챔버의 동일한 모서리 상에 위치하지 않도록 배치하여 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 2는 단일 평면을 기준으로 볼 때 유입구와 배출구를 서로 대각선 꼭짓점에 위치하도록 배치한 예를 나타낸 것으로, 보다 상세하게는 단일 평면을 기준으로 볼 때 챔버에 구비된 하나 이상의 기체 유입부와 하나 이상의 기체 배출부는 상기 단일 평면을 구성하는 모서리 중 어떠한 동일한 모서리 상에 위치하지 않도록 배치하여 기체의 흐름이 챔버의 구석까지 균일하게 도달하도록 하는 것이 바람직하다. 이때 유입구와 배출구의 위치는 서로 상호교환적일 수 있다.

본 발명에 있어서, 산화성 기체와 외부 기체는 하나의 유입부에서 유입될 수도 있고 분리될 수도 있으므로, 이들을 '기체 유입부'로 통칭할 수 있으며, 상기 유입부를 구성하는 개별적인 구멍을 '유입구'로 지칭할 수 있고, 산화성 기체와 외부 기체는 동일한 유입구를 통해 유입되거나, 혹은 개별적인 유입구를 통해 유입될 수도 있다.

다른 예로, 상기 난기류는 기체 유입 시 유입되는 기체를 물리적으로 회전시켜 형성될 수 있다. 도 4은 유입되는 기체를 물리적으로 회전시켜 난기류를 형성하는 방법을 예시적으로 도식화하여 나타낸 것이다. 도 4과 같이 유입부 및 배출부가 단일의 유입구 및 배출구로 이루어진 경우에도, 유입부를 회전가능한 파이프 형태로 제조하여 유입부를 회전시키면서 기체를 유입하는 경우 유입되는 기체가 난기류를 형성할 수 있다. 즉, 상기 난기류는 상기 유입부 및 배출부 중 적어도 하나가 중심축을 중심으로 회전하는 관으로 구현되어 형성될 수 있다.

또 다른 예로, 상기 난기류는 3 이상의 유입구를 포함하는 유입부가 멸균 챔버의 적어도 하나의 모서리 상에 배치하여 형성될 수 있다. 도 3은 난기류 형성을 위한 이와 같은 유입구와 배출구의 다른 예시적인 배치를 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이 유입부가 3개 이상의 복수의 유입구를 포함하는 경우 유입구를 공기의 순환이 비교적 어려운 모서리부에 집중적으로 배치함으로써 전체적인 내부 기체 흐름에 난기류가 형성되어 챔버 내 기체 순환이 원활해질 수 있도록 한다.

이때, 배출부는 역시 3개 이상의 배출구를 포함할 수 있으며, 유입부가 형성된 모서리를 제외한 어떠한 다른 모서리에 배치될 수 있다.

나아가, 본 발명에 있어서 상기 난기류는 2 이상의 유입구를 포함하는 유입부 및 2 이상의 배출구를 포함하는 배출부에 있어서 각 유입구 및 배출구의 개폐 순서를 조절하여 형성될 수 있다.

상기 유입구의 개폐 순서는, 예를 들어 도 5에 도시된 멸균 장치에 나타난 바와 같이 챔버의 양 측면에, 한 면 당 각각 4 개의 유입구가 배치된 경우에 있어서, 일 면에 배치된 유입구를 "N"자 형을 형성하도록 순차적으로 개폐하고, 이후 다른 면에 배치된 유입구를 "N"자 형을 형성하도록 다시 순차적으로 개폐하여 하기와 같은 순서대로 열리고 닫히도록 하여 수행될 수 있다:

3번 밸브→4번 밸브→5번 밸브→6번 밸브→7번 밸브→8번 밸브→9 번 밸브→10 번 밸브

다만, 이는 예시적인 것으로서 챔버 내 난기류를 형성할 수 있다면 유입부를 구성하는 각 유입구 밸브의 개폐 순서가 특히 제한되는 것은 아니며, 랜덤 순서로 수행될 수도 있다.

나아가, 유입되는 기체를 밸브를 통하여 펄스와 같이 간헐적인 간격으로 멸균 챔버 내로 유입하고, 챔버 내 기체의 배출 역시 동일하게 펄스와 같이 간헐적인 간격으로 배출하는 경우 챔버 내 난기류가 보다 효과적으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 산화성 기체 공급 단계에 있어서 상기 멸균 챔버는 40 내지 60℃의 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 이와 같은 챔버의 온도는 산화성 기체 공급 단계 이전에 미리 도달되거나 또는 산화성 기체 공급 단계와 동시에 유지되도록 조절할 수 있으며, 본 발명에 있어서 산화성 기체가 기체 상으로 공급되어 멸균을 수행하므로 챔버 내부의 온도를 이와 같은 범위로 유지하여 산화성 기체의 응축을 최소화하고 지속적인 멸균 효과를 획득할 수 있다.

산화성 기체 공급 단계에 있어서 상기 챔버 내부의 온도가 40℃ 미만인 경우에는 산화성 기체의 응축에 의해 멸균 효과가 저하되는 문제가 있으며, 멸균 과정에서 상기 챔버 내부의 온도가 60℃를 초과하는 고온으로 상승하면 플라스틱 재질 등과 같이 열에 약한 재질로 이루어진 피멸균물의 경우 변형, 손상 등이 발생할 수 있는 문제가 있다.

이와 같은 챔버 내 온도의 조절은 챔버에 구비된 가열부에 의해 수행될 수 있으며, 이때 가열부의 구체적인 형태는 특히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 가열 히터가 사용될 수 있다.

나아가, 본 발명의 멸균 방법에 있어서 상기 멸균 완료 후 대기압 하에서 챔버에 플라즈마를 발생시키면서 챔버 내부의 기체를 순환시키는 내부순환 단계를 추가로 포함할 수 있다.

나아가, 본 발명의 멸균 방법에 있어서 상기 챔버에 플라즈마를 발생시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 멸균 방법은 플라즈마를 발생시키면서 상기 챔버 내부의 기체를 순환시키는 내부순환 단계를 추가로 포함할 수 있는 것이다. 이때, 내부의 기체를 순환시키는 것은 고속 블로워에 의해 수행될 수 있다.

본 발명은 반응 활성종(active species)의 전구체(precursor)로 산화성 기체를 이용하는 것으로, 피멸균물과 산화성 기체를 접촉시킨 후 플라즈마를 발생시키는 경우에는 멸균을 획득하기 위해 요구되는 시간과 플라즈마 전력을 감소시킬 수 있다. 나아가, 내부순환 단계에서 플라즈마 내에서 발생하는 오존과 라디칼에 의해 멸균과정이 추가적으로 수행되기 때문에 멸균력이 향상될 수 있다. 또한 플라즈마 내에서 산화성 기체가 분해되면서 발생되는 부산물은 물 및 산소이므로 플라즈마 처리 후 소독된 피멸균물 표면에 독성의 잔존물을 남기지 않을 수 있다.

본 발명에 의한 상기 멸균 방법은 2 회 내지 10회 반복 수행되는 것이 바람직하며, 이러한 반복 수행을 포함하는 총 멸균 수행 시간은 1.5분 내지 90분, 보다 바람직하게는 5분 내지 1시간, 더욱 바람직하게는 5분 내지 30분 동안 수행될 수 있다.

최종적으로, 본 발명의 멸균 방법은 상기 멸균 단계 완료 후 상기 챔버 내에 형성된 산화성 기체를 물과 산소로 분해하는 산화성 기체 분해 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 멸균 과정이 종료되면 챔버 내부의 기체 중 산화성 기체는 촉매부를 통과하여 물과 산소로 분해시킬 수 있으며, 그 결과 산화성 기체가 제거된 안전한 기체는 챔버 내로 재유입하는 과정을 통해 피멸균물에 잔류하는 산화성 기체를 제거하고, 챔버 문 개방 시 작업자의 안전을 보장할 수 있다.

나아가, 본 발명에 의하면 이와 같은 본 발명의 멸균 방법을 수행할 수 있는 멸균 장치가 제공된다. 상기 멸균 방법에서 기술된 내용은 모두 하기의 멸균 장치에도 적용되는 것이다.

본 발명에 의한 멸균 장치는 챔버 내로 외부 기체, 산화성 기체 또는 이들 조합을 유입하며, 하나 이상의 유입구를 포함하는 유입부 및 챔버 외부로 기체를 배기하며 하나 이상의 배출구를 포함하는 배출부를 구비하는 챔버; 상기 챔버에 산화성 기체를 제공하는 산화성 기체 공급 장치; 상기 챔버와 연결되고, 상기 챔버 내부를 진공 상태로 만드는 진공 펌프; 및 상기 챔버 내 기체를 내부순환시키거나, 챔버 내부로 기체를 유입하거나 또는 챔버 외부로 기체를 배출하기 위한 고속 블로워를 포함하는 것이며, 상기 유입부와 배출부는 챔버 내로 기체 유입 시 난기류가 발생되도록 형성된다.

본 발명에 의한 난기류를 이용한 멸균 장치는 멸균 방법에서 상술한 바와 같이 하나 이상의 유입구를 포함하는 유입부와 하나 이상의 배출구를 포함하는 배출부에 있어서 각 유입구와 배출구가 동일한 모서리 상에 위치하지 않도록 배치되거나; 상기 유입부 및 배출부 중 적어도 하나는 중심축을 중심으로 회전하는 관으로 구성되거나; 상기 유입부는 2 이상의 유입구를 포함하고, 상기 배출부는 2 이상의 배출구를 포함하며, 각 유입구 및 배출구의 개폐 순서가 밸브에 의해 조절되어 난기류가 형성되거나; 3개 이상의 유입구를 포함하는 유입부가 멸균 챔버의 적어도 하나의 모서리 상에 배치되어 챔버 내에 기체가 유입되는 경우 난기류를 형성하도록 할 수 있다.

난기류의 구현을 위한 구체적인 구현 예는 멸균 방법과 관련하여 상술한 바와 같다.

상기 유입부는 산화성 기체 공급 장치와 연결되어 산화성 기체를 제공하는 산화성 기체 유입구 및 고속 블로워에 의해 외부 기체를 챔버 내부로 제공하는 외부 기체 유입구를 포함하는 것이며, 산화성 기체 유입구와 외부 기체 유입구는 단일의 유입구로 형성되거나 또는 별도의 분리된 유입구로 형성될 수 있다.

상기 외부 기체 유입구는 외부 기체에 포함된 불순물을 제거하는 필터를 추가로 포함할 수 있다. 이때 본 발명에 사용될 수 있는 필터는 외부 기체에 포함된 입자상 먼지, 예컨데 미세 먼지 등을 제거할 수 있는 것이라면 특히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 0.3 마이크로 이상의 입자를 걸러낼 수 있는 헤파필터 등을 사용할 수 있다.

나아가, 본 발명의 상기 챔버에 플라즈마를 제공하는 플라즈마 발생 장치를 추가로 구비할 수 있다. 이때 상기 플라즈마 장치는 챔버의 내부 및/또는 외부 측에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 챔버의 외부 측에 배치되는 것이다. 보다 구체적으로 고속 블로워와 연결되어 고속 블로워에 의해 기체가 챔버내로 유입 시에 플라즈마가 함께 유입될 수 있도록 구비될 수 있다.

즉, 본 발명은 반응 활성종(active species)의 전구체(precursor)로써 산화성 기체를 이용하는 것으로, 피멸균물과 산화성 기체를 접촉시킨 후 플라즈마를 발생시키는 경우에는 멸균을 획득하기 위해 요구되는 시간과 플라즈마 전력을 감소시킬 수 있다. 나아가, 내부순환 단계에서 플라즈마를 적용하는 경우에는 플라즈마 내에서 발생하는 오존 및 라디칼에 의해 멸균 과정이 추가적으로 수행되기 때문에 멸균력이 보다 향상될 수 있다. 또한, 플라즈마 내에서 산화성 기체가 분해되면서 발생되는 부산물은 물 및 산소이므로 플라즈마 처리 후 소독된 피멸균물 표면에 독성의 잔존물을 남기지 않을 수 있다.

특히, 챔버 내부에 플라즈마 발생 장치를 설치할 경우 플라즈마에 의해 피멸균물의 손상이 발생할 수 있고, 따라서 피멸균물이 의료 기기인 경우에 특히 문제가 될 수 있다. 그러나, 본 발명의 멸균 장치는 플라즈마 장치를 챔버의 외측에 별도로 구비할 수 있으므로 플라즈마에 의한 피멸균물의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명에 사용될 수 있는 플라즈마 장치는 특히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 2개의 전극이 서로 대향되도록 구비된 플라즈마 챔버를 포함하고, 상기 플라즈마 챔버의 전극에 최적의 플라즈마를 발생시킬 수 있는 고전력 공급원이 전기적으로 연결된 구조를 갖는 플라즈마 장치를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 플라즈마 장치는 플라즈마 발생 방식으로 직류 고전압 또는 교류 고전압을 이용하는 아크 방전법, 또는 RF 방전법 등과 같은 다양한 방식이 적용될 수 있다.

상기 챔버는 가열부를 추가로 구비하는 것이 바람직하며, 이와 같은 챔버에 구비된 가열부에 의해 필요한 경우 챔버 내 온도 조절이 수행될 수 있다. 이때 상기 가열부의 구체적인 형태는 특히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 가열 히터가 사용될 수 있다.

나아가, 상기 챔버는 챔버 내에 형성된 산화성 기체를 물과 산소로 분해하는 산화성 기체 분해 장치를 추가로 구비할 수 있다. 상기 산화성 기체 분해 장치는 산화성 기체를 물과 산소로 분해할 수 있는 것이라면 특히 제한되지 않으며, 촉매 물질 또는 흡착제 물질을 코팅한 일체형의 세라믹 허니컴 형태, 구슬형, 펠릿형 또는 과립형 집합체 형태 중 하나일 수 있으며, 다만 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 펠렛 형태의 산화성 기체 분해용 촉매를 사용하여 카트리지 형태로 제작하거나, 또는 산화성 기체 분해부 내부에 히터부를 설치하여 촉매에 열을 가함으로써 산화성 기체의 분해 효과를 높이도록 설계할 수 있다.

상기 촉매 물질 또는 흡착제 물질의 성분은 예를 들어 금속 산화물에 Pt, Pd, Rh, Ru 등의 귀금속이 담지된 것, 금속 산화물에 CrOx, CuOx 등의 전이금속 산화물이 담지된 것, 제올라이트 등의 분자체, TiO₂, ZrO₂, MgO 등의 반도체 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 사용할 수 있으며, 금속 망간계열의 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 멸균 장치는 다양한 피멸균물의 멸균을 수행하기 위해 적용될 수 있으나, 예를 들어 의료기기 등의 멸균을 위해 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로는 핸드피스 등과 같은 치과용 의료기기, 고분자 재료로 이루어진 의료기기 등의 멸균용으로 사용될 수 있으나 특별히 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, 본 발명에 의한 상기 멸균 방법은 2 회 내지 4회 반복 수행되는 것이 바람직하며, 이러한 반복 수행을 포함하는 총 멸균 수행 시간은 5분 내지 90분, 보다 바람직하게는 5분 내지 1시간, 더욱 바람직하게는 5분 내지 30분 동안 수행될 수 있다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

1. 멸균 장치의 제조

도 5에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 의한 예시적인 멸균 장치를 제조하였다.

도 5를 참고하면, 예시적인 멸균 장치는 피멸균물을 수용하는 멸균 챔버(1), 멸균 챔버(1)의 후방에 내부 순환 흐름 발생을 위한 고속블로워(13), 플라즈마 장치(14), 외부 공기 유입을 조절하기 위한 밸브(15) 및 에어필터(16)가 장착되어 있으며, 멸균 챔버(1) 내부에 존재하는 가스를 흡입하여 멸균 챔버(1) 내부를 진공으로 만들기 위한 진공 펌프(20), 진공펌프 오일 확산 및 역류방지 장치(19), 밸브(17) 및 산화성 기체 분해장치(18)를 구비한다. 또한, 멸균 챔버(1) 내부에 산화성 기체를 공급하기 위한 산화성 기체 공급장치(23), 멸균 챔버(1) 내부에 외부 기체를 유입하여 난기류를 발생시킬 수 있는 밸브(3 내지 10) 및 산화성기체 분배 장치(11, 12)를 설치하였다. 이때 외부 기체는 필터(21)와 밸브(22)를 통해 유입된다.

상기 멸균 챔버는 문(2)를 통하여 의료 기기 등 멸균이 필요한 피멸균물을 수용하고, 문(2)를 닫은 후에는 유입되는 가스가 잘 밀폐될 수 있도록 밀폐된다.

나아가, 멸균 챔버(1)의 후방에는 플라즈마 장치(14)가 구비되며, 이때 상기 플라즈마 장치는 2개의 전극이 서로 대향되도록 구비된 플라즈마 챔버를 마련하고, 이 플라즈마 챔버의 전극에 최적의 플라즈마를 발생시킬 수 있는 고전력 공급원을 전기적으로 연결한 형태일 수 있다. 상기 플라즈마 장치(14)는 고속블로워(13)와 연결되어 멸균 챔버(1) 내의 기체가 고속 블로워(13)에 의해 플라즈마 장치(14)를 통과하여 강제 순환될 수 있도록 한다.

또한, 내부순환용 고속블로워(13)는 외부의 기체를 멸균 챔버(1)의 내부로 공급하여 챔버(1) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다. 이때, 외부에서 공급되는 기체는 에어필터(16)와 외부기체 유입을 제어하기 위한 밸브(15)을 통과한 후 흡입되어야 한다.

멸균 챔버(1)에는 진공용 밸브(17), 산화성 기체 분해장치(18), 진공펌프 오일 확산 및 역류 방지 장치(19) 및 진공펌프(20)가 구비되어 있다. 산화성 기체 분해장치(18)는 멸균 챔버(1) 내에서 멸균 공정 동안에 사용된 산화성 기체를 챔버(1)로 부터 외부로 배출하는 과정에서 산화성 기체를 무해한 가스로 분해하기 위한 장치이다. 이러한 장치들에 의해 멸균 챔버가 높은 진공을 획득할 수 있다.

한편, 상기 멸균 챔버(1)에는 산화성 기체를 기화시켜 멸균 챔버(1) 내로 공급하기 위한 산화성 기체 공급장치(23)가 연결되어 있다. 산화성 기체 공급장치(23)는 밸브(3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)와 각각 밸브의 열고 닫힘을 순차적으로 조절하는 밸브 분배기(11, 12)에 의해 멸균 챔버(1)로 산화성 기체를 유입하며, 난기류를 형성한다.

진공 상태인 멸균 챔버(1)에 산화성 기체를 주입하면서 멸균 챔버(1) 내부의 압력을 대기압 수준으로 만들어 주기 위해 외부 기체를 에어필터(21)와 밸브(22)를 통과한 다음 밸브 분배기(11, 12)와 밸브(3 내지 10)를 통하여 유입시킬 수 있다.

이때 유입되는 기체는 밸브(3 내지 10)를 통하여 순차적으로 열고 닫힘이 반복되며 이러한 과정을 통하여 멸균 챔버(1) 내부에 난기류가 형성된다.

최종적으로 멸균 공정이 완료된 후 멸균 챔버(1) 내부의 피멸균물을 수거하기 위해서는 멸균 챔버(1) 내부의 압력이 대기압 수준으로 형성되어야 챔버의 문(2)를 원활하게 개방할 수 있으므로, 후속적으로 대기압 수준으로 맞추는 단계를 수행할 수 있다.

한편, 도 5에 도시하지는 않았으나 상기 멸균 챔버(1)는 외부에 히터를 구비하여 내부의 온도를 상온에서 60℃까지 조절할 수 있다.

2. 멸균 장치를 이용한 멸균 방법

도 6(a)를 참조하여 본 발명의 멸균 공정을 설명한다.

멸균하고자 하는 의료 기기 등의 피멸균물을 멸균 챔버의 문(2)를 통하여 멸균 챔버(1) 내부에 수용한 후 챔버의 문(2)를 폐쇄하여 챔버(1)를 밀폐시킨다. 바람직하게는 먼저 멸균 챔버(1)에 구비된 가열부 히터에 전원을 인가하여 챔버(1) 내부 온도를 40 내지 60℃를 유지하도록 가열한다.

그 후, 진공 펌프(20)를 이용하여 멸균 챔버(1) 내부의 압력을 낮추는 "진공 단계"를 수행한다. 멸균 챔버(1) 내부에 잔류하는 기체를 배출하고 멸균 챔버(1) 내부의 압력을 낮추는 것은, 추가 공급될 산화성 기체에 의한 멸균력을 극대화하기 위한 것이다.

이후 산화성 기체 공급장치(23)를 가동하여 산화성 기체를 기화시킨 후에 산화성 기체 분배장치(11, 12)와 밸브(3 내지 10)을 가동하여 산화성 기체를 멸균 챔버(1)의 내부로 공급한다. 산화성 기체를 멸균 챔버(1)의 내부로 공급하기 위해 산화성 기체 분배장치(11, 12)와 밸브(3 내지 10)의 위치에 따라 순차적으로 밸브가 하나씩 열려 챔버(1)의 내부에 난기류를 발생시키면서 이에 따라 멸균 챔버 내에 산화성 기체가 강제적으로 골고루 공급되게 된다.

보다 구체적으로, 밸브를 하기 순서대로 열리고 닫히도록 하였다:

3번 밸브→4번 밸브→5번 밸브→6번 밸브→7번 밸브→8번 밸브→9 번 밸브→10 번 밸브

이와 같은 과정에서 각각의 밸브가 열리는 순간 산화성 기체가 멸균 챔버(1) 내부로 주입되며, 이러한 밸브의 열리고 닫힘은 순간적이면서 반복적으로 수행할 수 있다. 이러한 과정을 통하여 산화성 기체는 멸균 챔버(1) 내부로 고르게 주입될 수 있다.

상기 멸균 챔버(1) 내부에 멸균용 산화성 기체 주입이 완료되어도 멸균 챔버(1)의 내부는 여전히 진공에 가까운 상태를 나타내며, 상기 산화성 기체 주입과 동일한 방법으로 외부 기체를 산화성 기체 주입과 동일한 밸브(3~10)의 열리고 닫힘의 순서대로 챔버(1)의 내부로 유입시킬 수 있다. 이때 밸브(3~10)의 작동으로 인하여 외부 기체의 챔버(1) 내부로 순간적인 유입이 되며, 앞서 챔버(1) 내부에 주입된 멸균제인 산화성 기체는 외부 기체의 유입을 통하여 챔버(1) 내부에서 난기류(터블런스)를 더욱 발생시켜 챔버(1) 내부의 산화성 기체가 보다 효과적으로 확산될 수 있도록 하여 멸균 효율을 증대시킬 수 있다. 이때, 멸균 챔버(1) 내부로 유입되는 외부 기체는 공기일 수 있으며, 바람직하게는 불순물 등을 거르기 위한 필터(21)를 통과한 후 멸균 챔버(1) 내부로 유입되는 것이 바람직하다.

산화성 기체의 공급이 완료되고 멸균 챔버(1)의 내부 압력이 대기압 수준에 도달하면, 난기류(터블런스)를 이용한 산화성 기체 공급 단계가 완료된다.

산화성 기체 공급 단계가 완료되면 다음으로 멸균 단계가 진행된다. 멸균 단계 중 먼저 대기압 멸균 단계가 멸균 챔버(1) 내부의 압력이 대기압 수준에서 이루어진다. 대기압 하에서 수행되는 멸균 단계는 예를 들어 내부순환용 고속블로워(13)를 통하여 멸균 챔버(1) 내부의 기체를 강제적으로 순환시켜 수행될 수 있다. 즉, 산화성 기체가 주입된 멸균 챔버(1) 내부의 기체는 고속 블로워(13)를 통하여 연속적인 기체 흐름을 발생시킴으로써 산화성 기체가 멸균 챔버(1) 내부로 효과적으로 확산될 수 있도록 한다.

대기압 하에서 멸균 단계가 수행된 후, 예를 들어 고속 블로워(13)를 통하여 외부의 기체를 멸균 챔버(1) 내부로 더욱 유입하여 멸균 챔버(1) 내부의 압력을 대기압 이상으로 가압하여 가압 멸균 단계를 진행한다.

이때 외부 기체는 공기일 수 있으며, 예를 들어 필터(16)와 밸브(15)를 통하여 멸균 챔버(1) 내부로 강제적으로 유입될 수 있고, 이때 멸균 챔버(1) 내부의 압력은 예를 들어 790 Torr와 같이 대기압보다 높은 압력 상태를 유지하게 된다. 이러한 가압 멸균 단계를 수행하는 경우 멸균 공정의 멸균 효율은 더욱더 극대화될 수 있다.

가압 멸균 단계가 완료되면, 고속블로워(13)를 통한 외부 기체 유입을 차단하여 멸균 챔버(1) 내부의 압력을 대기압 수준으로 유지하고, 이때 멸균 챔버(1) 내부의 기체는 고속블로워(13)와 플라즈마 장치(14)를 통과한 후 멸균 챔버(1) 내부로 다시 유입되어 멸균 챔버(1) 내부에 연속적인 기체 흐름을 발생하게 된다. 이러한 내부순환형 고속블로워(13)를 이용한 내부 순환 상태에서 고속블로워(13)와 연결되어있는 플라즈마 장치(14)를 가동한다.

이때, 멸균 챔버(1) 내부의 산화성 기체는 플라즈마 장치(14)를 통과하면서 분해되어 오존, 이온, 라디칼 등이 발생하게 되고, 이와 같은 과정에서 생성된 라디칼, 이온, 오존 등은 다시 멸균 챔버(1) 내부로 유입되어 추가적인 멸균 단계가 수행될 수 있다.

멸균 단계가 종료된 후에는 멸균 단계에서 사용되었던 산화성 기체, 이온 및 오존이 진공 장치(17~20)를 통하여 챔버(1) 외부로 배출될 수 있다. 상기 진공장치(17~20)에 의해 챔버(1) 내부의 산화성 기체, 이온 및 오존을 외부로 배출하는 동안 이들 산화성 기체, 이온 및 오존은 산화성 기체 분해장치(18)를 통과하여 무해한 물질로 분해되도록 한다. 무해한 물질로 분해된 기체는 진공 펌프(20)에 의해 멸균 챔버(1) 외부로 완전히 배출될 수 있다.

도 6(a)는 예시적인 멸균 공정 및 도 6(b)는 2회 반복되는 예시적인 멸균 공정을 나타낸 것이다.

멸균 챔버(1) 내에 수용한 피멸균물이 충분히 멸균될 수 있도록, 전술한 멸균 공정은 필요한 만큼 반복될 수 있다.

멸균 공정이 완료된 후 멸균 챔버(1) 내부로부터 피멸균물을 수거하기 위해서는 멸균 챔버(1) 내부의 압력이 대기압 수준이 되도록 하여 문(2)를 개방할 수 있도록 한다. 이를 위해 예를들어 밸브(3~10)를 통하여 멸균 챔버(1) 내부의 압력을 대기압 수준으로 형성시키는 압력해제 단계를 수행한다.

3. 멸균 효과의 확인

표 1은 본 발명의 멸균 효과를 검증하기 위하여 챔버 내부에 멸균용 산화성 기체의 확산만 행한 멸균 방법(비교예 1)과, 챔버 내부에서 기체의 난기류 발생과 챔버 내부 기체의 내부 순환이 발생하도록 상기 2.에서 기술한 바와 같은 과정에 의해 수행된 본 발명의 멸균방법(실시예 1)에 대한 멸균 결과를 나타낸 것이다.

멸균이 수행되었는지 여부의 확인을 위한 BI(Biological Indicator)로는 미국 A사의 제품(Geobacillus Stearothermophilus Spores, HMV-091)]을 이용하였다. 시험용으로 제작된 루멘(Lumen)으로는 용량이 10cc인 주사기의 바늘 연결부에 내경 2mm, 길이 1,000 mm, 2,000mm인 테플론 재질의 튜브의 일 말단을 연결하였고, 상기 튜브의 다른 말단은 열려 있는 루멘을 사용하였다.

상기 주사기 내에 BI을 넣고 이를 챔버 안에 수용하고, 상기 비교예 1 및 실험예 1로 언급한 각각의 공정에 의해 멸균을 수행한 다음 채취된 BI 샘플을 동일한 인큐베이터(Incubator)에 넣고 55℃에서 48시간 이상 최대 7일 동안 배양하여 BI샘플 색의 변화를 확인하였다. 각각의 루멘에 대하여 멸균 횟수는 2회, 그리고 실험 횟수는 10회로 하여 멸균을 수행한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

멸균이 수행된 경우 BI 샘플은 음성 반응을 나타내서 색의 변색이 일어나지 않으나, 멸균이 수행되지 않은 경우에는 양성 반응을 나타내면서 보라색으로부터 탈색이 일어나는 것을 확인할 수 있다.

(단위 mm, 성공 횟수/시험 횟수)

멸균 횟수/루멘 길이	1,000	2,000
비교예 1	10회/10회	4회/10회
실험예 1	10회/10회	10회/10회

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 멸균 장치 및 방법을 이용하여 멸균을 수행하는 경우에는 10 회 실험 모두에서 멸균 효과가 획득되는 것을 확인할 수 있었다.

4. 피멸균물의 구조에 따른 멸균 효과의 확인

상기 3.의 실시예 1 및 비교예 1과 각각 동일한 방법에 의해 다양한 구조의 루멘에 대한 멸균 시험을 수행하였다. 이때 각각의 루멘에 대하여 멸균 횟수는 2회, 그리고 실험 횟수는 10회로 하여 멸균을 수행한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

이때 사용된 BI 샘플이 배치된 루멘의 구조는 도 7에 도시된 바와 같으며, 보다 상세하게는 하기 구조 1 내지 3과 같다. 이와 같은 루멘의 구조에 있어서 루멘 내부까지 멸균이 수행되는지 여부를 확인하였다.

구조 1: 용량이 10cc인 주사기의 바늘 연결부에 내경 1mm, 길이 1,000mm인 테플론 재질의 튜브의 일 말단이 연결되어 있고 상기 튜브의 다른 말단이 열려 있는 루멘

구조 2: 용량이 10cc인 주사기의 바늘 연결부에 내경 1mm, 길이 2,000mm인 테플론 재질의 튜브의 일 말단이 연결되어 있고 상기 튜브의 다른 말단이 열려 있는 루멘

구조 3: 용량이 10cc인 주사기의 바늘 연결부에 내경 1mm, 길이 3,000mm인 테플론 재질의 튜브의 일 말단이 연결되어 있고 상기 튜브의 다른 말단이 열려 있는 루멘

이와 같이 멸균을 수행한 다음 채취된 BI 샘플을 동일한 인큐베이터(Incubator)에 넣고 55℃에서 48시간 이상 최대 7일 동안 배양하여 BI 샘플 색의 변화를 확인하였다. 20회 실험을 수행하여 멸균이 양호한(no growth) 경우의 횟수를 기록한 결과를 하기 표 3과 같이 나타내었다.

구조	멸균 횟수	멸균 시간	비교예 2	실험예 2
구조 1	4회	60분	20회/20회	20회/20회
구조 2	4회	60분	12회/20회	20회/20회
구조 3	4회	60분	4회/20회	20회/20회

(성공 횟수/시험 횟수)

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 구조물의 내부가 좁고 긴 루멘의 경우에도 본 발명의 멸균 방법 및 장치에 의한 경우 모두 60 분 내에 효과적으로 멸균이 획득된 것을 확인할 수 있었으며, 이에 따라 본 발명에 따른 멸균 방법 및 장치의 멸균 능력이 우수함을 확인할 수 있었다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1: 멸균 챔버(chamber)
2: 멸균 챔버 문(door)
3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10: 밸브
11, 12: 산화성기체 분배기
13: 고속블로워
14: 플라즈마 발생기
15: 밸브
16: 에어필터
17: 밸브
18: 산화성 기체 분해장치
19: 진공펌프 오일 확산 및 역류방지 장치
20: 진공펌프
21: 에어필터
22: 밸브
23: 산화성 기체 공급장치

Claims (23)

1. 피멸균물이 배치된 멸균 챔버를 0.1 Torr 이하의 저압 분위기로 형성하는 진공 단계;
   산화성 기체를 저압 분위기로 형성된 멸균 챔버에 공급하는 산화성 기체 공급 단계; 및
   외부 기체를 상기 멸균 챔버에 유입하여 대기압 이상의 고압 분위기 하에서 멸균을 수행하는 멸균 단계를 포함하며,
   상기 산화성 기체 및 외부 기체 중 적어도 하나의 기체는 난기류를 형성하면서 유입되고,
   상기 난기류는 챔버 내로 외부 기체, 산화성 기체 또는 이들 조합을 유입하며 하나 이상의 유입구를 포함하는 유입부, 및 챔버 외부로 기체를 배기하며 하나 이상의 배출구를 포함하는 배출부 중 적어도 하나가 중심축을 중심으로 회전하는 관으로 구현되어 형성되거나, 또는
   상기 난기류는 2 이상의 유입구를 포함하는 유입부 및 2 이상의 배출구를 포함하는 배출부에 있어서 각 유입구 및 배출구의 개폐 순서를 조절하여 형성되는, 난기류를 이용한 멸균 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 산화성 기체는 과산화수소, 오존 및 에틸렌옥사이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인, 난기류를 이용한 멸균 방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 산화성 기체 공급 단계는 멸균 챔버 부피 20 l 당 2 내지 10cc의 산화성 액체를 기화시킨 산화성 기체를 공급하여 수행되는, 난기류를 이용한 멸균 방법.
   
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5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 난기류는 3 이상의 유입구를 포함하는 유입부가 멸균 챔버의 적어도 하나의 모서리 상에 배치하여 형성되는, 난기류를 이용한 멸균 방법.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 멸균 단계는 대기압 멸균 단계 및 760 초과 내지 790Torr 압력 하의 가압 멸균 단계를 포함하는 난기류를 이용한 멸균 방법.
   
9. 제1항에 있어서, 상기 멸균 단계는 고속 블로워에 의한 멸균 챔버의 내부 기체 순환을 수반하여 이루어지는 난기류를 이용한 멸균 방법.
   
10. 제1항에 있어서, 상기 산화성 기체 공급 단계에 있어서 상기 멸균 챔버는 40 내지 60℃의 온도를 유지하는 난기류를 이용한 멸균 방법
    
11. 제1항에 있어서, 상기 멸균 완료 후 대기압 하에서 챔버에 플라즈마를 발생시키면서 챔버 내부의 기체를 순환시키는 내부순환단계를 추가로 포함하는 난기류를 이용한 멸균 방법.
    
12. 제1항에 있어서, 상기 멸균 방법은 2 회 내지 10회 반복 수행되는 난기류를 이용한 멸균 방법.
    
13. 제1항에 있어서, 상기 멸균 완료 후 상기 챔버 내에 형성된 산화성 기체를 물과 산소로 분해하는 산화성 기체 분해 단계를 추가로 포함하는 난기류를 이용한 멸균 방법.
    
14. 챔버 내로 외부 기체, 산화성 기체 또는 이들 조합을 유입하며 하나 이상의 유입구를 포함하는 유입부 및 챔버 외부로 기체를 배기하며 하나 이상의 배출구를 포함하는 배출부를 구비하는 챔버;
    상기 챔버에 산화성 기체를 제공하는 산화성 기체 공급 장치;
    상기 챔버와 연결되고, 상기 챔버 내부를 0.1 Torr 이하의 저압 분위기로 만드는 진공 펌프; 및
    상기 챔버 내부의 기체를 내부순환시키거나, 챔버 내부로 기체를 유입하거나 또는 챔버 외부로 기체를 배출하기 위한 고속 블로워를 포함하며,
    상기 유입부 및 배출부 중 적어도 하나는 중심축을 중심으로 회전하는 관으로 구성되거나, 또는 상기 유입부는 2 이상의 유입구를 포함하고, 상기 배출부는 2 이상의 배출구를 포함하며, 각 유입구 및 배출구의 개폐 순서가 밸브에 의해 조절되어 난기류가 형성되도록 하는, 난기류를 이용한 멸균 장치.
    
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16. 삭제
17. 삭제
18. 제14항에 있어서, 3개 이상의 유입구를 포함하는 유입부가 멸균 챔버의 적어도 하나의 모서리 상에 배치되는, 난기류를 이용한 멸균 장치.
    
19. 제14항에 있어서, 상기 유입부는 산화성 기체 공급 장치와 연결되어 산화성 기체를 제공하는 산화성 기체 유입구 및 고속 블로워에 의해 외부 기체를 챔버 내부로 제공하는 외부 기체 유입구를 포함하는, 난기류를 이용한 멸균 장치.
    
20. 제14항에 있어서, 상기 챔버에 플라즈마를 제공하는 플라즈마 발생 장치를 추가로 구비하는, 난기류를 이용한 멸균 장치.
    
21. 제14항에 있어서, 상기 챔버는 가열부를 추가로 구비하는, 난기류를 이용한 멸균 장치.
    
22. 제14항에 있어서, 상기 챔버는 챔버 내에 형성된 산화성 기체를 물과 산소로 분해하는 산화성 기체 분해 장치를 추가로 구비하는, 난기류를 이용한 멸균 장치.
    
23. 제14항에 있어서, 상기 멸균 장치는 의료기기 멸균 장치인, 난기류를 이용한 멸균 장치.

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