KR102549396B1 - 손 소독제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 습진에 걸린 피부를 치료하고, 세균 증식을 방지하며, 바이오필름을 제거하기 위한 피부 소독제를 제공한다. 본 발명의 조성물은 차아염소산, 아세트산, 물 및 1종 이상의 첨가제 또는 부형제를 포함한다. 제제화 공정은 금속 이온을 제거하고, 이온 강도를 감소시키며, pH를 제어하고, 공기에의 노출을 감소시킴으로써, 안정성을 개선시키고, 저장 수명을 연장한다.

Description

손 소독제{HAND DISINFECTANT}

관련 출원

본 출원은 2012년 2월 17일에 출원된 미국 특허 가출원 일련 번호 61/600,344에 대한 우선권 및 그의 이익을 주장하는 2013년 2월 19일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 13/770,738의 일부 계속 출원인 2015년 2월 10일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 14/618,820의 일부 계속 출원인 2016년 5월 27일에 출원된 미국 특허 출원 번호 15/167,076의 이익 및 그에 대한 우선권을 주장하며; 본 출원은 2012년 2월 17일에 출원된 미국 특허 가출원 일련 번호 61/600,344에 대한 우선권 및 그의 이익을 주장하는 2013년 2월 19일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 13/770,738의 계속 출원인 2015년 2월 10일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 14/618,799의 일부 계속 출원으로서, 이들 각각의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.

발명의 분야

본 발명은 일반적으로 손 소독제의 조성물, 및 그의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.

건강관리 전문가들은 일반 사람들과 비교하였을 때 손 습진, 피부염 및 다른 피부 문제의 발생 위험성을 상당히 더 높게 가지고 있다. 이러한 조건은 건강관리 업무에 문제가 될 뿐만 아니라, 환자 집단에도 영향을 준다. 예를 들어, 습진은 병원에서의 감염 확산에 기여한다. 중등도-내지-중증 습진을 가지고 있는 사람들 중 90% 초과는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus)로 콜로니화되어 있다. 스타필로코쿠스 감염은 치명적일 수 있다. 특히, MRSA (메티실린-내성 스타필로코쿠스 아우레우스)와 같은 항생제-내성 균주는 제어하기가 어렵다. 이에 따라, 건강관리 고용인들 사이에서의 습진의 만연은 심각한 문제이다.

습진을 가지고 있는 사람의 경우, 비누 및 물을 사용하여 손을 세척하는 것은 추가의 자극으로 이어져 치유를 방해할 수 있다. 그것이 많은 건강관리 작업자들이 손 세척에 대한 대안 또는 보완책으로서 대신 손 소독제에 의존하는 이유이다. 전체 병원-획득 감염 중 40%가 저조한 손 소독에 기인하며, 저조한 손 소독의 일차적인 이유는 피부 자극인 것으로 추정되고 있다. 손 소독제 또는 손 살균제는 일반적으로 미생물을 사멸시키기 위한 활성 성분을 보유하는 겔, 폼 또는 액체 용액이다. 대부분의 손 소독제는 에탄올 또는 이소프로판올 형태의 알콜을 포함한다.

알콜-기재 손 소독제는 습진에 걸린 대상에서는 습진을 야기하는 자가면역 반응을 촉진하는 것에 의해 실제로는 문제를 악화시킬 수 있다. 알콜에 노출될 경우, 스타필로코쿠스 아우레우스 및 생존하는 다른 세균들은 보호 바이오필름을 생성하는 것으로 반응한다. 바이오필름은 피부 상처 치유를 약화시키고 국소적 항세균 효율을 감소시키는 것으로 알려져 있는데, 그것이 공기 중으로 세균을 확산시킬 수도 있다. 한편, MRSA와 같은 항생제 내성 세균은 바이오필름 내에서 증식하여, 많은 심각하고 치명적인 병원 감염으로 이어진다. 특히 건강관리 제공자들 사이에서의 습진은 주요한 공공 건강상의 우려로 남아 있다.

본 발명은 특히 습진에 걸린 피부를 치료하는데, 세균 증식을 방지하는데, 항미생물 내성을 퇴치하는데, 바이오필름 형성을 방지하는데, 및 그것이 이미 존재하는 경우에 바이오필름을 제거하는데 효과적인 피부 소독제를 제공한다. 본 발명은 소독제로서 알콜보다는 차아염소산 (HOCl) 및 아세트산을 사용한다. HOCl은 높은 산화 능력을 가지며, 이는 그것이 이상적인 소독제가 되게 한다. 그러나, HOCl은 불안정한 화합물이기도 하다. 그와 같은 한계는 선행 기술의 HOCl-기재 소독제들을 부적정한 것으로 만들었다.

오늘날, 본 발명은 고도로 효과적이나 안정한 HOCl 및 아세트산 조성물을 제공한다. 본 발명의 차아염소산 조성물에는 금속 이온이 실질적으로 없다. 본 발명의 조성물은 약 3.7 내지 5.8의 범위 내에서 안정된 pH를 갖는다. 개시되는 조성물은 지금까지 관련 기술분야에서 가용하지 않던 긴 저장 수명을 갖는 안정한 HOCl 기재 피부 소독제를 제공한다. 다른 첨가제 및 부형제들이 조성물에 포함될 수 있는데, 안정성을 추가로 강화한다. 모든 흔한 기존의 첨가제들이 상용성은 아니라는 것이 이해되어야 하는데, 그것이 활성 화합물을 생성물이 그의 활성을 상실하는 정도까지 변질시킬 수 있기 때문이다. 제제와 함께 사용하기 위한 일부 부형제들을 하기에 개시한다.

특정 측면에서, 본 발명은 차아염소산 (HOCl), 아세트산 (HAc), 물; 및 부형제를 포함하는 조성물을 제공한다. 조성물의 pH는 약 3.7 내지 약 5.8, 바람직하게는 약 4.76이다. pH는 NaOH 및 HAc를 사용하여 조성물을 적정하는 것에 의해 달성된다. 조성물은 통상적으로 감압을 통하여 배기함으로써 형성되는 환경과 같은 공기-무함유 환경에서 혼합하는 것에 의해 제조된다.

조성물 중 물 성분은 바람직하게는 정제수이다. 부형제에는 증점제 및/또는 킬레이팅제가 포함될 수 있다. 부형제에는 예를 들면 무기 증점제 예컨대 콜로이드성 실리카, 합성 점토 물질, 또는 비와이케이 애디티브스(BYK Additives) (영국 체셔 소재)에 의해 라포나이트(LAPONITE)라는 상표 하에 시판되고 있는 제품이 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 부형제에는 EDTA, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리소르베이트, 글리세롤, 아크릴레이트 공중합체, 에센셜 오일, 완충제, 셀룰로스 유도체 또는 크산탄 검이 포함될 수 있다.

특정 실시양태에서, 조성물은 손 소독제로서 유용하다. 조성물은 습진, 또는 스타필로코쿠스 아우레우스 감염을 포함한 감염을 치료하는데 유용하다.

관련 측면에서, 본 발명은 피부를 소독하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 차아염소산 (HOCl), 아세트산 (HAc), 물 및 부형제의 조성물을 제공하는 것, 및 상기 조성물을 피부에 적용하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 방법은 또한 피부 상의 바이오필름을 붕괴시키는 것을 포함한다. 상기 바이오필름은 피부 감염 또는 습진과 연관될 수 있다. 상기 바이오필름은 스타필로코쿠스 아우레우스 바이오필름일 수 있다.

본 발명의 방법의 실시양태에서, 조성물은 약 3.7 내지 약 5.8, 바람직하게는 약 4.76의 pH를 갖는다. 방법은 NaCl 및 HAc를 사용하여 조성물을 적정하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 조성물은 감압을 통하여 배기함으로써 형성되는 환경과 같은 공기-무함유 환경에서 혼합하는 것에 의해 제조될 수 있다.

조성물 중 물 성분은 정제수일 수 있다. 부형제에는 증점제 및/또는 킬레이팅제가 포함될 수 있다. 부형제에는 예를 들면 무기 증점제 예컨대 콜로이드성 실리카, 합성 점토 물질, 또는 비와이케이 애디티브스 (영국 체셔 소재)에 의해 라포나이트라는 상표 하에 시판되고 있는 제품이 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 부형제에는 EDTA, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리소르베이트, 글리세롤, 아크릴레이트 공중합체, 에센셜 오일, 완충제, 셀룰로스 유도체 또는 크산탄 검이 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명과 함께 사용하기 위한 유체공학 시스템을 제시한다.
도 2는 본 발명과 함께 사용하기 위한 혼합 장치를 제시한다.
도 3은 도 2 혼합 장치의 구성요소를 제시한다.
도 4는 HOCl 농도에 전도도를 비교하는 보정 곡선을 제시한다.
도 5 및 6은 스위치 밸브 및 폐기물 라인을 제시한다.
도 7은 여러 조건 하에서 달성되는 안정성의 비교를 제시한다.

본 발명은 HOCl의 소독력을 인식하고, 피부를 소독하는데 이상적인 안정한 제제에 그것을 이용한다. 차아염소산은 그의 산화 능력으로 인하여 반응성인 종이다. 수성 용액에서, HOCl은 다른 반응물 및 생성물들과의 화학적 평형에 연루되어 있다. 다중 평형은 복잡할 수 있는데, HOCl의 붕괴를 제어하거나 동역학적으로 지연하기 위하여 본 발명은 제제화 공정에서 몇 가지 인자들을 제어한다. 선행 기술의 방법과 달리, 본 발명은 pH를 조절하는 것, 금속 이온을 제거하는 것, 및 이온 강도를 감소시키는 것에 의해 HOCl 용액을 안정화한다. 상기 인자들은 이온 교환, 그리고 감압을 통하여 배기함으로써 형성되는 공기-무함유 환경과 같은 실질적으로 또는 완전히 공기-무함유인 환경에서 혼합하는 것을 조합한 공정을 사용하여 제어된다. 생성되는 조성물은 차아염소산의 반응성인 이점은 유지하나 증가된 안정성을 가지며, 이는 소비자 및 건강관리 제공자 시장 모두에 있어서 그것을 유용하게 한다. 공정 전체 (최종 패키징 포함)에 걸친 저장 용기는 공기-무함유임은 물론, UV 노출과 같은 다른 변수도 제어하도록 구성된다. 보호 패키징은 제제를 추가로 안정화하는 것을 도울 수 있다.

차아염소산 제조

본 발명의 조성물 및 방법은 하이포클로라이트 이온 (OCl^-)의 양성자화라는 이점을 이용한다. 예로서 HCl 및 NaOCl을 사용하면, 양성자화는 용액에 산 (예컨대 HCl)을 도입함으로써 하기의 반응을 초래하는 것에 의해 실행된다: HCl (aq) + NaOCl (aq) ↔ HOCl (aq) + NaCl (aq).

수성 용액 중 차아염소산은 부분적으로 음이온 하이포클로라이트 (OCl^-)로 해리된다. 이에 따라, 수성 용액에는 항상 차아염소산과 음이온 (OCl^-) 사이의 평형이 존재한다. 그와 같은 평형은 pH 의존성인데, 더 높은 pH에서는 음이온이 우세하다. 수성 용액 중에서, 차아염소산은 또한 다른 염소 종들, 특히 염소 기체 Cl₂ 및 다양한 염소 산화물들과 평형상태에 있다. 산성 pH에서는, 염소 기체가 점점 더 우세해지는 반면, 중성 pH에서는 용액에 차아염소산이 우세하다. 따라서, 차아염소산 제조 시에는 공기에의 노출 및 pH를 제어하는 것이 바람직하다.

물 중에서 하이포클로라이트 음이온 (OCl^-)을 생성하는 어떠한 화합물도 본 발명의 방법과 함께 사용될 수 있다. 대표적인 화합물에는 NaOCl 및 Ca(OCl)₂가 포함된다. 특정한 실시양태에서, 화합물은 NaOCl이다. 물 중에서 양성자 (H⁺)를 생성하는 어떠한 화합물도 본 발명의 방법과 함께 사용될 수 있다. 대표적인 화합물은 아세트산, HCl 및 H₂SO₄와 같은 산이다. 특정한 실시양태에서, 화합물은 HCl이다. 바람직한 실시양태에서, 화합물은 아세트산이다. 아세트산은 HCl에 비해 더 약한 산으로써, 바람직한 pKa를 갖는다. 그것이 바람직한 pH 수준을 더 잘 유지할 수 있다.

화합물들을 혼합하는 것은 챔버 또는 유체공학 시스템에서 수행될 수 있다. 특정한 실시양태에서는, 도 1에 제시된 바와 같은 유체공학 시스템(100)이 본 발명의 방법을 수행하는데 사용된다. 시스템(100)은 다수의 파이프(101a-c)와 인-라인인 다수의 혼합 장치(102 및 103)와 함께, 일련의 상호연결된 파이프(101a-c)를 포함한다. 모든 공기가 시스템으로부터 퍼징됨으로써 본 발명의 방법이 공기-무함유 환경에서 수행되는 것이 가능할 수 있도록, 상기 파이프 및 혼합 장치는 밀봉재를 사용하여 상호연결될 수 있다. 특정 실시양태에서, 본 발명의 방법은 또한 압력 하에서 수행된다. 공기-무함유 환경 및 압력 하에서 본 발명의 방법을 수행하는 것은 제조된 HOCl을 불안정화할 수 있는 공기 중 기체 (예컨대 산소 및 CO₂)와 상호작용하지 않는 HOCl의 제조를 가능케 한다.

파이프 및 혼합기 유래의 물질이 유체공학 시스템 내에서 이루어지는 반응과 연관되지 않도록, 상기 파이프 및 혼합기는 임의의 불활성인 재료로부터 제조될 수 있다. 대표적인 재료에는 PVC-U가 포함된다. 파이프는 게오르그 피셔 아베(Georg Ficher AB)로부터 시중에서 구입가능하다. 파이프 및 혼합기는 파이프와 혼합기가 직선으로 배열되도록 하는 선형 배열을 가지도록 구성될 수 있다. 대안적으로는, 공정 전체에 걸쳐 물이 굴절부 및 곡선으로 유통되어야 하도록, 파이프 및 혼합기가 비-선형 배열을 가질 수 있다. 시스템(100)은 파이프(101a-c) 및 혼합기(102 및 103)의 비-선형인 구성을 제시한다.

파이프(101a)는 시스템으로 유통될 물을 수용하는 유입구 파이프이다. 일반적으로, 파이프(101a-c) 내의 물은 적어도 약 0.1 bar, 예를 들면 0.2 bar 이상, 0.3 bar 이상, 0.4 bar 이상, 0.5 bar 이상, 0.7 bar 이상, 0.9 bar 이상, 1.0 bar 이상, 1.2 bar 이상, 1.3 bar 이상 또는 1.5 bar 이상의 압력으로 유지된다. 그와 같은 압력에서는, 난류성인 물 유동이 생성됨으로써, 반응물이 고도로 난류성인 물 유동으로 도입되는데, 이는 혼합 장치(102 및 103)에서의 추가의 혼합 전의 반응물의 물과의 최초 혼합을 촉진한다.

특정 실시양태에서는, 수돗물이 사용된다. 다른 실시양태에서는, 알려진 완충제의 첨가를 동반한 탈이온수가 사용된다. 완충제의 일 예는 포스페이트 완충제이다. 더 큰 공정 제어력 및 일관성을 위해서는, 제제화된 탈이온수를 사용하는 것이 수돗물을 사용하는 것에 비해 바람직할 수 있는데, 수돗물은 위치에 따라, 그리고 또한 시간이 지나면서 변화할 수 있기 때문이다. 추가적으로, 알려진 첨가제를 포함하는 탈이온수를 사용하는 것은 유입되는 물 유동의 안정된 pH도 보장한다.

반응물을 물에 도입하기 위하여, 파이프(101a)는 주입 포트(104)를 포함하며, 파이프(101b)는 주입 포트(105)를 포함한다. 주입 포트(104 및 105)는 물 유동에의 반응물의 도입을 가능케 한다. 이와 같은 실시양태에서, 양성자를 생성하는 수성 화합물은 주입 포트(104)를 통하여 파이프(101a)에서 물에 도입된다. 양성자를 생성하는 화합물은 포트(104)에 밀봉 연결된 주입 펌프에 의해 도입된다. 이와 같은 방식으로, 임의의 주어진 시간에서의 유량, 그리고 물에 도입되는 양성자를 생성하는 화합물의 그에 따른 양이 제어된다. 주입 펌프는 자동 또는 수동으로 제어될 수 있다. 물에의 양성자를 생성하는 화합물의 도입 속도는 유입되는 물 특질 (전도도 및 pH 수준), 그리고 유입되는 물의 압력 및 유량을 기준으로 한다. 특정 실시양태에서, 펌프는 시간 당 약 6.5 리터의 염산을 물에 도입하도록 구성된다. 도입은 연속 주입 또는 간헐적 방식의 것일 수 있다. 물이 난류성인 방식으로 파이프로 유통되기 때문에, 물에의 염산의 도입시, 양성자를 생성하는 화합물의 물과의 최초 혼합이 존재한다.

혼합 장치(102)는 장치 내에 다수의 유체공학적 소용돌이를 생성하도록 구성된다. 그와 같은 방식으로 구성되는 대표적인 장치를 장치(102)의 챔버(108)의 내부도를 제공하는 도면인 도 2에 제시되어 있다. 챔버(108)는 다수의 부재(109)를 포함하며, 부재는 순서대로 유입구 및 유출구에 수직으로 챔버(108) 내에 이격되어 고정됨으로써, 다수의 하위-챔버(110)를 형성한다. 각 부재(109)는 유체가 그를 통하여 유동하는 것을 가능케 하는 적어도 하나의 개구(111)를 포함한다. 도 3은 개구(111)를 볼 수 있는 부재(109)의 정면도를 제시한다. 개구의 크기는 물의 유량 및 시스템의 압력에 따라 달라지게 된다.

HOCl의 제조는 pH 및 전도도를 측정하는 것에 의해 인-라인으로 제어될 수 있다. pH는 전도도와 분광광도측정법에 의해 측정되는 HOCl 농도 사이의 사전-보정된 관계를 바탕으로, 전도도와의 조합으로써 사용된다. 측정되는 전도도는 전류를 전도하는 용매 능력의 척도이다. 동일한 행렬을 상이한 기지의 농도의 HOCl 및 OCl^-와 비교함으로써, 적정을 조절하고 공정을 제어하기 위하여 pH 측정기와의 조합으로써 사용되는 보정 곡선 (도 4)이 확립되어 있다.

도 5 및 6에 제시된 바와 같이, 파이프(101c)는 폐기물 라인(113)과 생성물 수집 라인(114) 사이를 스위칭하는 스위치 밸브(112)에 연결될 수 있다. 밸브(112)는 pH 측정기 및 전도도 측정 장치를 포함한다. 이러한 장치는 제조된 HOCl의 농도 (ppm), 순도 및 pH를 측정하여, 제조된 HOCl의 그와 같은 특성들을 변경시키기 위한 피드백을 제공한다. 일단 파이프(101c)에서 생성되는 HOCl이 요구되는 농도, 순도 및 pH를 충족하고 나면, 밸브(112)는 폐기물 라인(113)으로부터 생성물 수집 라인(114)로 스위칭하여 원하는 생성물을 수집한다.

공기-무함유 방식으로 제조된 HOCl은 공기-무함유 방식으로 수집 및 병입된다. 공기-무함유 방식으로 병에 액체를 위치시키는 것에 대해서는 관련 기술분야에 알려져 있다. 대표적인 방법은 병에 팽창성 용기 (예컨대 풍선)를 위치시키는 것을 포함한다. 팽창성 용기는 바로 수집 라인(114)로 연결되며, HOCl은 결코 공기에 노출되지 않고 병 내의 팽창성 용기로 펌핑 안내된다. 또 다른 방법은 진공 하에 병을 충전하는 것을 포함한다. 또 다른 공기-무함유 충전 방법은 HOCl과 상호작용하지 않는 불활성 기체 환경, 예컨대 아르곤 또는 질소 환경에서 병을 충전하는 것을 포함한다.

제조된 차아염소산은 공기-무함유이며, 약 4.5 내지 약 7.5의 pH를 가지게 된다. 그러나, 제조된 HOCl의 pH는 제조된 차아염소산에 산 (예컨대 HAc) 또는 알칼리 (예컨대 NaOH) 중 어느 하나를 첨가하는 것에 의해 제조 공정 후에 조정될 수 있다. 예를 들면, 재가공 열 감지 의료 기기의 적용에는 약 4.5 내지 약 7의 pH가 특히 적합하다. 다른 적용, 예컨대 가금 및 어류의 가공 및 일반적인 농업 및 석유화학적 용도, 세균 바이오필름의 붕괴 및 수처리에서와 같은 비-의료 환경에서의 그의 사용은 다른 pH 수준을 요구할 수 있다.

생성물 안정성

본 발명은 최종 생성물의 안정성에 기여하는 몇 가지 인자들을 제어한다. 그러한 인자들에는 공기 노출, pH, 완충 용량, 이온 농도, 금속 이온의 존재 및 UV 광 노출을 차단하는 패키징이 포함된다. 하기의 논의에서 분명해지게 될 바와 같이, 그러한 인자들은 다양한 방식으로 상호관련된다.

공기에의 노출로부터 조성물을 보호하는 것은 HOCl 안정성에 기여한다. 공기-무함유 환경에서 HOCl을 제조하기 위한 방법 및 장치에 대해서는 US 2013/0216628 및 US 2013/0215709에 기재되어 있으며, 이들 둘 다는 그 전체가 참조로 포함된다. 감압을 통하여 배기된 환경과 같은 공기-무함유 환경에서 HOCl을 제조하고 손 소독제 조성물을 혼합하는 것이 안정성을 돕는 한 가지 이유는 그것이 공기 중에 존재하는 이산화탄소 (CO₂)의 존재를 감소시키거나 방지한다는 것이다. CO₂는 즉시 물에 용해된다 (대략 1.5 g/L). 더욱이, 공기와 물 사이의 평형은 수분 이내에 확립된다. 용해된 CO₂가 물과 반응할 경우, 그것은 산인 H₂CO₃를 형성한다. H₂CO₃는 물에서 탈양성자화되어 H₃O⁺를 방출하는데, 이는 물의 pH를 감소시킨다.

CO₂는 가열하는 것에 의해, 또는 N_2(g)를 사용하여 물을 퍼징하는 것에 의해 수성 용액으로부터 제거될 수 있다. 퍼징은 CO₂를 N₂로 대체한다. 그러나, 용액이 계속 공기에 노출되는 경우, 그것은 문제를 완전히 해결하지 못한다. 물에서의 CO₂의 용해도가 높기 때문에, 공기와의 상호작용으로부터 물이 보호되지 않는 한, 새로운 CO₂가 빠르게 재-용해되어 N₂를 대체하게 된다.

CO₂ 이외에, CO₂만큼 빠르지도 않으며 그와 동일한 정도까지도 아니지만, 산소가 물에 용해되는 공기 중에 존재하는 또 다른 반응성 분자가 된다. CO₂와 마찬가지로, 산소는 가열하는 것에 의해, 또는 물을 통하여 N_2(g)를 퍼징하여 O₂를 N₂로 대체하는 것에 의해 수성 용액으로부터 제거될 수 있다. HOCl의 용액에서, O₂는 차아염소 이온 ClO^-와 반응하여 클로레이트 이온 ClO₃ ^-를 형성할 수 있다. 이와 같은 반응은 pH 의존성이어서, pH 제어가 중요한 인자인 한 가지 이유가 된다. 반응은 대략 4.0과 같은 더 낮은 pH에서는 눈에 띄는 정도까지 진행되지 않는다.

본 발명이 pH를 제어하고자 하는 추가적인 이유가 존재한다. 물 중 HOCl의 혼합물과 연관되는 평형들 중 몇 가지는 pH 의존성인데, 이는 pH를 제어하는 것이 극히 중요하다는 것을 의미한다. pH는 하기 모든 단계에서 제어되어야 한다: HOCl의 제조 동안; 손 소독제 제제의 제조 동안; 및 제제 생성물의 저장 동안.

물 중 HOCl은 덜 강력한 OCl^- 이온과 평형상태에 있다. 더 높은 (더 염기성인) pH에서는, OCl^- 이온이 우세하다. 따라서, 더 강력한 HOCl이 우세한 더 낮은 pH가 탁월한 생성물을 산출한다. 대략 4.0 내지 5.0의 pH에서는, Cl_2(g)의 생성이 많지 않게 될 것이다.

그와 같은 최적의 pH를 달성하기 위하여, 본 발명은 NaOH 및 아세트산을 사용하여 물을 올바른 pH로 적정한다. 아세트산의 선택은 중요한데, 그것이 4.76의 pKa를 가지고 있으며 그에 따라 그의 최대 완충 용량이 pH 4.76에서의 것이기 때문이다. 이에 따라, 아세트산은 용액을 적정하여 OCl^-보다는 HOCl이 우세한 생성물을 생성하는 우수한 선택이 된다.

이온 강도는 HOCl의 안정성에 있어서 또 다른 중요한 인자이다. 이온 강도는 용액 중 이온의 총 농도와 상관된다. HOCl의 경우, 용액에 이온을 부가하는 완충제의 사용에 기인할 수 있는 더 높은 이온 강도는 실제로 HOCl을 불안정화하는 것으로 제시된 바 있다 (문헌 [Adam et al., Inorg. Chem. 1992, 31, 3534-41] 참조). 따라서, 모든 완충제가 HOCl의 안정성을 증가시키는 것은 아니다. 최적의 pH로 시작하는 것 및 올바른 pKa를 갖는 산 (예컨대 상기 기재된 바와 같은 아세트산)을 사용하는 것은 잉여 이온을 적정할 필요성을 방지한다. HAc-NaAc 완충제를 구성하기 위한 NaOH와 HAc의 조합은 NaOH 및 HCl을 사용하는 것에 비해 더 우수한 안정성을 제공한다는 것이 발견되었다. NaOH와 HCl의 조합은 이온 강도를 증가시키며, 또한 역시 안정성을 해치는 클로라이드 이온을 증가시킨다. 그것은 저조한 안정성을 갖는 것으로 밝혀져 있는 포스페이트 완충제 시스템에 비해서도 더 우수하다.

특정 실시양태에서, 유입되는 물은 적정 전에 6의 pH를 갖는다. 물이 공기와 접촉되어 있어서 CO₂가 용해되어 있는 경우, pH는 6 미만일 수 있다. 그와 같은 경우, 더 많은 NaOH가 첨가됨으로써, 더 높은 용액 중 이온 총 수로 이어지는데, 이는 생성물을 불안정화한다.

다양한 인자들이 어떤 완충제를 선택할 것인지에 수렴한다. 완충제는 pH를 안정화할 수 있으며 (이는 생성물 안정성에 긍정적인 효과를 가짐), 동시에 이온 강도를 증가시킨다 (이는 부정적인 효과를 가짐). 여러 완충제들이 동일한 긍정적 효과 (그의 pKa에 따라 달라짐) 또는 동일한 부정적 효과 (1가, 2가 및 3가 이온이 이온 강도에 상이한 영향을 줌)를 가지지는 않을 것이다.

본 발명이 제어하는 또 다른 안정성 인자는 용액 중 금속 이온의 존재이다. Fe²⁺, Fe³⁺ 및 Mn²⁺와 같은 금속 이온들은 불안정화의 원천이 된다. 금속 이온은 N₂로 퍼징하는 것 또는 물을 가열하는 것에 의해 제거되지 않는다. 제약 산업에서는, 금속 이온을 포획하거나 킬레이팅하기 위하여 EDTA가 사용된다. 그것은 그들이 촉매촉진 붕괴를 개시하지 않는 것을 보장한다. 그러나, 용액에 EDTA를 첨가하는 것은 HOCl의 경우에는 바람직하지 않은데, EDTA가 산화됨으로써 독성인 염소 기체 Cl_2(g)의 생성을 초래하게 되기 때문이다. 금속 이온은 그의 하전된 이온 형태로 존재하는 바, 그에 따라 본 발명은 이온 교환 방법을 사용하여 그것을 제거한다.

이온 교환은 금속 이온 및 CO₂ (CO₃ ^2- 및 HCO₃ ^- 이온의 제거를 통함)를 제거함으로써, 유입되는 물의 거의 중성인 pH를 보장한다. 이와 같은 접근법은 최종 생성물의 이온 강도를 감소시킨다. 공기-무함유 환경에서 혼합하는 것에 의해 공기로부터 조성물을 보호하는 것이 pH를 추가로 안정화하는 것을 돕는데, 그것이 CO₂로부터 물을 보호하기 때문이다. 물은 이온 교환 물질을 통하여 2회 전개될 수 있는데, 이는 CO₃ ^2- 및 HCO₃ ⁺를 제거함은 물론, 촉매촉진 반응을 방지하기 위하여 더 많은 금속 이온을 제거하는 것을 돕는다.

N_2(g)만을 사용하여 산소 및 이산화탄소와 같은 기체를 제거하는 선행 기술의 방법은 금속 이온 수를 감소시키는데 실패하며, 또한 공기와의 상호작용을 방지하는데 실패한다. 추가적으로, 그와 같은 방법은 유입되는 공정수가 생성물의 최종 이온 강도를 감소시키는 올바른 pH를 갖는 것을 보장하지 못한다.

도 7은 상이한 조건들 하에서 달성되는 안정성의 비교를 제시한다. HOCl이 공기의 존재 하에서 제조되는 경우, 1회 또는 2회의 이온 교환 주기가 사용되었는지 여부에 관계없이 결과는 불량한 안정성이다. 차트에 제시된 바와 같이, 공기로부터 용액을 보호하는 것은 안정성을 개선시킨다. 2회 이온 교환 주기와의 조합으로써의 기밀 공정은 1회만의 이온 교환 주기에 비해 상당히 더 높은 안정성을 제공한다. 이와 같은 결과는 상기에서 논의된 반응 및 평형의 제어가 조성물의 안정성에 있어서 중요한 인자라는 것을 확증한다.

소독제 제제

본 발명에 의해 달성되는 HOCl의 개선된 안정성은 그것을 이전에 가능하던 것에 비해 소독제로서 훨씬 더 유용하게 한다. HOCl의 소독제 특성에 대해서는 일반적으로 알려져 있다. HOCl은 세균, 포자, 바이러스, 조류, 진균 및 다른 생물체들을 빠르게 불활성화하는 것으로 알려져 있는 약산으로써, 이는 그것을 광범위한 미생물에 걸쳐 효과적인 작용제가 되도록 한다. 인간은 자신이 차아염소산을 견디는 것을 가능케 하는 타우린과 같은 특정 화합물을 생성하며, 따라서 그것은 피부에 사용하기에 안전한 소독제가 된다. 그러나, 통상적인 방법에 의해 제조되는 HOCl은 고도로 불안정해서, 짧은 시간 기간 (예컨대 수시간 내지 2주) 동안에도 차아염소산은 분해된다. 따라서, 효과적인 살생물제이기는 하지만, 차아염소산의 사용은 지금까지는 현장 생성에 대한 필요성 및 저장 안정성을 유지하는 것에 대한 과제에 의해 제한되어 왔다.

그러나, 본 발명의 조성물 및 방법은 안정한 HOCl-기재 손 소독제를 제공한다. 제제의 바람직한 실시양태는 HOCl, 아세트산 (HAc), 물 및 부형제를 포함한다. 제제는 약 4.6-4.7의 pH를 수득하기 위하여 NaOH 및 HAc에 의해 적정될 수 있다.

저장 동안 및 적용 후에 생성물을 완충하는 것 이외에, 아세트산은 HOCl의 양성자화에 사용되는 다른 산들에 비해 40%까지 살포자 효과를 개선시킨다는 이점도 갖는다.

상기에서 논의된 바와 같이, pH는 본 발명의 제조 공정 전체에 걸쳐 제어되는 중요한 인자이다. pH가 너무 낮은 경우, 염소 기체가 발생되는데, 이는 바람직하지 않다. pH가 너무 높은 경우 (시장의 대부분의 다른 HOCl 제품들의 경우)라면, 생성물 평형에 있어서 덜 강력한 OCl^- 이온이 우세해진다. 본 발명의 제제가 3.0 내지 8.0 범위의 pH를 가질 수 있기는 하지만, 이와 같은 범위의 더 높은 한계에 있는 제제는 4.0 내지 5.0, 더욱 더 바람직하게는 4.76의 바람직한 pH에 있는 제제에 비해 훨씬 덜 강력해지게 된다. 아세트산은 대략 3.7 내지 5.8의 완충 용량을 갖는다.

본 발명의 제제는 첨가제 또는 부형제를 포함한다. 부형제는 최종 생성물에 펌핑 및 취급에 바람직한 점도와 같은 다른 특성을 제공한다. 부형제에는 증점제 및/또는 킬레이팅제가 포함될 수 있다. 부형제에는 예를 들면 무기 증점제 예컨대 콜로이드성 실리카, 합성 점토 물질, 또는 비와이케이 애디티브스 (영국 체셔 소재)에 의해 라포나이트라는 상표 하에 시판되고 있는 제품이 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 부형제에는 EDTA, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리소르베이트, 글리세롤, 아크릴레이트 공중합체, 에센셜 오일, 완충제, 셀룰로스 유도체 또는 크산탄 검이 포함될 수 있다.

국소용 생성물에 바람직한 수화 효과를 위하여 첨가제가 첨가될 수도 있다. 첨가제는 또한 방향, 세척, 보존을 개선시키기 위하여, 또는 최종 생성물에 다른 특성을 부여하기 위하여 첨가될 수 있으며, 크림, 겔, 로션, 밤 또는 다른 국소용 연고의 형태를 위할 수 있다.

하기에, 관련 기술분야에 알려져 있는 손 소독제 제품에서 통상적으로 사용되는 많은 첨가제들이 논의되어 있다. HOCl이 산화성 종이기 때문에, 첨가제의 선택은 사소한 것이 아니다. 일부 첨가제는 바람직한 pH 수준에서는 HOCl과 함께 사용되어서는 안된다. 하기에서 논의되는 첨가제의 목록에는 손 소독제 제품 또는 다른 유사 제품 유형에서 사용되는 통상적인 부형제들이 포함되어 있는 바, 본 발명과 함께 사용하기 위한 비-포괄적인 첨가제 목록이다.

논의되는 부형제들 중 일부는 다른 것에 비해 더 바람직한 바, 부분적으로는 저장 수명에 영향을 주는 산화에 대한 그의 민감성을 기준으로 한 것이다. 부분적으로 분자 가변성 (예를 들어 어떤 중합체에서는 가교-링커), 금속 이온의 존재 (특히 글리세롤) 및 화학적 기원 (예를 들면 폴리에틸렌 글리콜-기재 계면활성제 또는 당-기재 계면활성제)과 같은 다른 인자들에 따라서는, 덜 바람직한 부형제라 할지라도 여전히 사용될 수 있다.

어떠한 부형제에서도 산화는 이루어지게 되지만, 일부는 더 긴 시간적 한계를 제공하게 된다. 상대적으로 짧은 시간적 한계를 갖는 하기에서 논의되는 부형제라 할지라도, 여전히 생성물에 사용가능한 저장 수명을 제공하게 되는데, 특히 본 제제 중 HOCl이 매우 낮은 농도로 존재하기 때문이다.

국소용 제제와 함께 통상적으로 사용되는 한 가지 부형제는 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA)이다. EDTA는 정제수에서 미량 금속 이온의 촉매촉진 반응성을 감쇠시키기 위하여 통상적으로 사용되는 킬레이팅제이다. HOCl의 존재 하에서, EDTA는 글리옥실산 및 포름알데히드로 산화되게 되며, HOCl은 염소 기체로 환원되게 된다. 후자는 EDTA가 HOCl/OCl^-의 농축된 용액에 첨가되는 경우에 발생하는 것으로 알려져 있다. 본 발명의 바람직한 제제에서의 상대적으로 낮은 HOCl 농도에서는 동역학이 더 느릴 것이나, 그럼에도 불구하고 그것은 좋지 않은 조합이다. 이에 따라, 다른 부형제가 EDTA에 비해 바람직할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 금속 이온은 EDTA를 사용하기보다는 고유한 이온 교환 공정을 통하여 제거된다.

또 다른 통상적인 부형제는 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)이다. 그러나, PEG는 산화에 대하여 매우 민감하여 HOCl에 의해 분해될 것이어서, 산화 생성물 예컨대 알데히드, 케톤, 산 및 디옥솔란은 물론, 강한 악취 및 pH 불안정화를 초래한다.

손 소독제에서 빈번하게 발견되는 또 다른 부형제는 수많은 일반적인 에센셜 오일들 중 어느 것이다. 이들은 산화를 통하여 분해되게 된다 (예컨대 문헌 [Turek & Stintzing, 2014, "Stability of Essential Oils: A Review, "Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety"] 참조). 그 결과는 PEG에서와 마찬가지로 불량한 악취 및 pH 불안정화로 이어지는 분해 생성물일 수 있다.

완충제 역시 잠재적인 부형제이다. 상기에서 논의된 바와 같이, 많은 완충제 시스템이 용액의 이온 강도를 증가시켜 불안정화 효과를 창출한다. 본 발명에는 NaOH 및 아세트산의 완충제 시스템이 바람직하다.

폴리소르베이트 (폴리소르베이트 20 및 폴리소르베이트 80) 역시 통상적인 첨가제이나, 이것 역시 산화성 분해의 경향이 있다 (문헌 [Borisov et al. "Oxidative Degradation of Polysorbate Surfactants Studied by Liquid Chromatography-Mass Spectrometry" J. Pharm. Sci. 194(3), 2015] 참조).

관련 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려져 있는 임의 유형의 아크릴레이트 공중합체와 같은 중합체는 본 발명의 제제에서 우수하게 기능할 수 있다. 아크릴레이트 공중합체는 폴리알케닐 폴리에테르와 가교-결합된 아크릴산의 단독중합체 및 공중합체이다. 아크릴레이트 공중합체는 그래프트 밀도에 있어서 다양성을 동반한다. 그것은 산화되는 그의 능력 및 중합체 당 얼마나 많은 그래프팅된 사슬이 존재하는지의 면에서 다양하다. 한 가지 가능한 가교-링커는 매우 안정해서 본 발명과 함께 사용하기 위한 우수한 선택이 되는 펜타에리트리톨이다. H₂O₂의 제제를 안정화하는 것으로 알려져 있는 폴리아크릴산 (PAA) 중합체가 본 발명과 함께 사용될 수 있다 (문헌 [Schmucker-Castner & Desai, 1999, "Rheology Modification of Hydrogen Peroxide Based Applications Using A Cross-linked PAA polymer," Int J Cosmet Sci 21(5):313-25] 참조).

많은 다른 부형제들이 사용될 수 있다. 실리카 및 라포나이트 (실리카와 관련되어 있는 합성 점토 물질)와 같은 무기 증점제들이 더 우수한 결과를 제공할 수 있다. 예를 들면, 실리카는 겔을 생성하고 HOCl의 농도를 유지하는데 우수하게 작용한다. 또 다른 통상적인 부형제는 글리세롤 또는 글리세린이다. 그것은 산화될 수도 있으나, 금속 이온 또는 금속 표면의 부재 하에서는 생성물 저장 수명에 문제를 야기하지 않게 된다. 다른 통상적인 부형제로는 셀룰로스 유도체가 있다. 한 가지 예는 히드록실-프로필 셀룰로스이다. 또 다른 실시양태는 크산탄 검을 사용하는데, 그것은 원하는 레올로지 특징을 달성하기 위하여 피부 생성물 제제에서 종종 사용되는 천연-유래 고분자량 폴리사카라이드이다. 실리카가 양이온성으로 개질된 것인 경우, 더 낮은 pH에서는 점도 개질제로서의 콜로이드성 실리카가 사용될 수 있다. 당-기재 계면활성제 및 다른 계면활성제 역시 관련 기술분야에 알려져 있다.

제제화 공정

최종 생성물 제제를 제조하기 위한 공정은 물을 정제하는 것, 부형제를 첨가하는 것, NaOCl 및 HAc 반응물을 첨가하는 것, 및 그의 저장 수명을 유지하기 위하여 제제를 공기-무함유 패키징에 충전하는 것을 포함한다. 전체 공정은 공기-무함유 환경 조건 하에서 수행된다.

일반적인 음용수 또는 탈이온수와 같은 물이 제공된다. 유기체 및 이온을 제거하기 위하여, 물은 1회 이상 정제 공정을 통하여 전개될 수 있다. 액체 또는 분말 형태의 부형제는 공기-무함유 환경에서 정제수와 함께 혼합될 수 있다. 공기-무함유 환경은 감압을 통하여 배기하는 것에 의해 조성될 수 있다. 부형제는 생성물 증점제일 수 있거나, 또는 다양한 점도, 방향 또는 다른 특성들을 달성하기 위하여 첨가될 수 있는 본원에 기재된 임의의 다른 부형제일 수 있다.

제제는 예를 들면 NaOH 및 HAc를 사용하여 4.0 내지 5.0, 바람직하게는 약 4.76의 최종 pH로 적정될 수 있다. 마감된 손 소독제는 관련 기술분야에 알려져 있는 바와 같은 소비자용 공기-무함유 패키징에의 차후 충전을 위하여 기밀 백과 같은 공기-무함유 용기에 충전된다.

공기-무함유 HOCl 용액 및 최종 생성물을 제조하기 위한 공정 파라미터들 이외에, 공정 전체에 걸친 다양한 저장 용기들 (최종 패키징 포함)은 UV 노출과 같은 다른 변수들 역시 제어되도록 구성된다는 것에 유의해야 한다. 보호 패키징은 붕괴 공정을 추가로 늦출 수 있다.

제조 공정은 수동이거나, 컴퓨터를 사용하여 자동화될 수 있다. 본원에 기재된 유체공학 시스템은 제조 공정을 제어하는 컴퓨터에 작용가능하게 연결될 수 있다. 컴퓨터는 PCL-로직 컨트롤러 시스템일 수 있다. 컴퓨터는 시스템의 센서로부터 수용되는 피드백 (예컨대 전도도, pH 및 생성되는 생성물의 농도 (ppm))에 따라 물 유입구, 폐수 유출구 및 생성물 유출구용 밸브들을 개방하고 폐쇄한다. 컴퓨터는 또한 물의 압력 및 물의 양에 대한 값들을 저장할 수 있으며, 제조되는 생성물의 특성과 관련하여 센서로부터 수용되는 피드백에 따라 이들을 조정할 수 있다. 컴퓨터는 또한 제조 공정을 위하여 물에 반응물들을 주입하는 주입 펌프를 제어할 수 있다.

참조로 포함

본 개시 전체에 걸쳐 이루어진 특허, 특허 출원, 특허 공개, 저널, 서적, 논문 및 웹 콘텐츠와 같은 다른 문헌과 관련한 임의의 모든 참조물 및 인용물은 모든 목적에 있어서 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.

등가물

본 발명은 그의 취지 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않으면서 다른 구체적인 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 상기 실시양태는 본원에 기재된 발명을 제한하기보다는 모든 측면에서 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (6)

1. 유체공학 시스템에서 물 중에서 차아염소산 (HOCl) 및 아세트산 (HAc)을 혼합함으로써 HOCl 및 HAc의 용액을 제조하는 단계이며, 여기서 HAc는 HOCl보다 농도 (ppm)가 더 높은 것인 단계; 및
   유체공학 시스템의 공기-무함유 환경에서 HOCl 및 HAc의 용액을 증점제를 포함하는 부형제와 혼합함으로써 HOCl 및 HAc의 용액 및 부형제를 포함하는 공기-무함유 조성물을 제조하는 단계이며, 부형제는 콜로이드성 실리카, 합성 점토 물질, EDTA, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리소르베이트, 글리세롤, 아크릴레이트 공중합체, 에센셜 오일, 완충제, 셀룰로스 유도체 및 크산탄 검으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하고, 여기서 공기-무함유 환경은 감압을 통하여 배기하는 것에 의해 공기-무함유로 조성되는 것인 단계
   를 포함하는, 피부를 소독하기 위한 공기-무함유 조성물을 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 조성물을 NaOH 및 HAc로 적정함으로써 3.7 내지 5.8의 pH를 달성하는 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 물이 정제수를 포함하는 것인 방법.
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