KR102590921B1 - 플라즈마 표면처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 표면처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마를 이용하여 대상체의 표면처리를 수행하는 플라즈마 표면처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 표면처리 방법에 관한 것으로서, 특히, 대상체가 포장된 상태로 대상체의 표면처리를 수행함으로써, 시술 전에 손쉽게 표면을 개질시킬 수 있는 플라즈마 표면처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 표면처리 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 플라즈마를 이용하여 대상체의 표면처리를 수행하는 플라즈마 표면처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 표면처리 방법에 관한 것이다.
플라즈마 표면처리 장치는, 플라즈마 처리를 통해 대상체의 표면을 개질시킨다.
플라즈마 처리를 통한 표면 개질 중 하나로써, 대상체의 표면을 소수성에서 친수성으로 개질시키는 것이 있다. 이러한, 친수성으로의 표면 개질은 임플란트와 같은 인공신체의 의료분야에서 널리 쓰인다.
상세하게 설명하면, 티타늄 또는 티타늄 합금 재질로 이루어진 픽스쳐 등의 임플란트의 경우, 티타늄 표면이 소수성을 가진다. 따라서, 소수성의 수분을 밀어내는 성질로 인해, 임플란트를 식립 후, 혈액 및 단백질을 포함하는 골조직이 융합되는 것을 더디게 하거나, 인체의 면역반응에 의해 염증을 유발하는 문제점이 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 플라즈마 표면처리 장치를 통해 대상체인 임플란트의 표면을 친수성으로 표면 개질시키게 된다.
종래에는, 대상체인 임플란트의 표면을 개질시키기 위해, 포장재로부터 임플란트를 꺼낸 후 플라즈마 표면처리를 하였다.
그러나, 위와 같이, 표면 개질을 위해 포장재로부터 꺼내어진 임플란트의 표면은 공기중에 노출되어 산화층이 발생하고, 탄화수소 화합물과 같은 오염원이 층작되는 문제점이 있다.
또한, 포장재로부터 꺼내어진 임플란트를 표면 개질한 뒤 시술 전까지 보관하는 과정에서 표면에너지가 안정화되어 소수성으로 다시 변하게 된다. 따라서, 임플란트의 표면이 산화되기 전에 시술이 이루어져야 하므로, 임플란트의 보관기관이 짧다는 문제점이 있다.
또한, 종래와 같이, 임플란트의 표면처리 후, 포장을 하는 경우 이를 위한 추가적인 비용이 발생하고 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 대상체가 포장된 상태로 대상체의 표면처리를 수행함으로써, 시술 전에 손쉽게 표면을 개질시킬 수 있는 플라즈마 표면처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 표면처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 플라즈마 표면처리 장치는, 플라즈마를 이용하여 대상체의 표면처리를 수행하는 플라즈마 표면처리 장치에 있어서, 제1, 2전극; 및 상기 제1, 2전극 사이에 위치하고, 그 내부 공간에 상기 대상체가 수용되며, 유전체로 구성되는 챔버;를 포함하고, 상기 제1, 2전극의 전압차에 의해 상기 내부 공간에 플라즈마를 형성시킨다.
또한, 상기 내부 공간의 공기를 배기하는 진공펌프;를 더 포함한다.
또한, 상기 챔버의 상부에 설치되며, 상기 내부 공간을 개폐하고, 상기 제2전극이 구비된 개폐부;를 더 포함한다.
또한, 상기 개폐부는, 베이스에 연결된 프레임에 설치되는 회동부; 상기 회동부에 의해 회동 가능하게 설치되며, 그 하부에 상기 제2전극이 구비되는 도어부재; 및 상기 도어부재 및 상기 제2전극을 감싸되, 상기 제2전극의 하면을 제외한 면을 감싸는 커버;를 포함하고, 상기 베이스, 상기 프레임, 상기 도어부재 및 상기 회동부는 금속 재질로 이루어지고, 상기 커버는 절연 재질로 이루어진다.
또한, 상기 제1전극은 상기 내부 공간의 하부에 위치하도록 상기 챔버의 하부에 구비되고, 상기 제1전극의 하부에 구비된 전원부가 상기 제1전극에 전기를 인가한다.
또한, 상기 챔버의 상부에는, 상기 챔버와 상기 개폐부를 실링하는 실링부재가 구비되되, 상기 실링부재의 상면은 상기 개폐부의 하면과 선 접촉한다.
또한, 상기 내부 공간에는, 상기 대상체의 포장재의 돌출부가 삽입되는 홈이 구비된다.
또한, 상기 제1전극은 상기 내부 공간의 하부에 위치하도록 상기 챔버의 하부에 구비되며, 상기 홈의 바닥부에만 상기 제1전극이 위치하도록 상기 제1전극의 면적은 상기 홈의 바닥부 면적과 동일하거나 작다.
또한, 상기 제1전극은 상기 내부 공간의 하부에 위치하도록 상기 챔버의 하부에 구비되되, 상기 내부 공간의 바닥면에 상기 제1전극이 노출되지 않도록 상기 제1전극은 상기 내부 공간의 바닥면의 내부에 매립되어 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 플라즈마 표면처리 장치는, 그 내부 공간에 대상체가 수용되고, 유전체로 구성된 챔버; 및 상기 내부 공간을 개폐하도록 상기 챔버에 설치되고, 그 내부에 전극이 구비된 개폐부;를 포함하고, 상기 전극에 전기를 인가하거나 접지하여 상기 내부 공간에 플라즈마를 형성시켜 상기 대상체의 표면처리를 수행한다.
본 발명의 일 특징에 따른 플라즈마 표면처리 방법은, 대상체를 유전체로 둘러 쌓인 챔버의 내부 공간에 수납하는 단계; 진공펌프를 통해, 상기 내부 공간의 공기를 배기하는 단계; 및 상기 챔버에 인접한 전극의 전압차를 발생하여, 상기 내부 공간에 플라즈마를 발생시키는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 수납하는 단계는, 상기 대상체를 포장재로 포장된 상태로 상기 내부 공간에 수납하는 단계이다.
또한, 상기 배기하는 단계는, 상기 챔버의 내부가 플라즈마 처리를 위해 저압상태가 될 때 상기 포장재의 내부도 함께 저압상태가 되어, 상기 포장재를 개봉하지 않고 상기 포장재로 포장된 상태에서 상기 대상체의 표면을 플라즈마 처리한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 플라즈마 표면처리 장치는, 수용 공간이 마련된 제1유전체 블록; 상기 제1유전체 블록의 개방 단부를 밀폐하거나 개방하는 제2유전체 블록; 상기 제1유전체 블록에 매립되는 제1전극; 및 상기 제2유전체 블록에 매립되는 제2전극;을 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 플라즈마 표면처리 장치는, 대상체의 출입이 가능하도록 도어부재를 구비하는 유전체 재질의 챔버; 및 상기 대상체와의 사이에 유전체가 구비되도록 배치되는 제1전극; 상기 제1전극과 대향되게 설치되며 상기 대상체와의 사이에 유전체가 구비되도록 배치되는 제2전극;을 포함하고, 상기 제2전극은 상기 도어부재에 구비된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 플라즈마 표면처리 장치는, 수용 공간이 마련된 유전체 재질의 챔버; 및 상기 수용 공간 외측에 배치되어 상기 수용 공간의 내부에 전기장을 생성하는 2개의 전극;을 포함하고, 대상체가 포장된 상태로 상기 수용 공간에 수용되어 상기 대상체의 적어도 일부 표면은 상기 전기장에 의해 상기 수용 공간 내부에 생성된 멸균 플라즈마로 처리된다.
또한, 상기 수용 공간에 수용된 포장재의 투과성 막과 상기 챔버의 내벽 사이가 서로 이격되도록 상기 챔버 내부에 형성된 배기 공간; 및 상기 배기 공간과 연통되도록 상기 챔버에 형성된 배기홀을 더 포함한다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 표면처리 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
임플란트와 임플란트 포장재를 포함하는 대상체 자체를 챔버의 내부 공간에 수용시킨 채로 플라즈마 처리를 행하게 됨으로써, 시술전에 수술장에서 임플란트의 표면처리를 행할 때까지 임플란트의 일반 공기노출을 최소화할 수 있다. 따라서, 임플란트의 공기노출에 따라 임플란트의 표면이 소수성을 가지게 되는 종래의 문제점을 해결할 수 있다.
포장재의 내부 공기는 투과성 막에 의해 투과되어 포장재의 내부가 진공상태가 될 수 있으므로, 포장재 내부에 플라즈마가 용이하게 생성되어 인공 대용물의 표면처리가 효과적으로 이루어질 수 있다.
투과성 막에 의해 세균 등 이물질이 포장재 내부로 들어가지 못해, 인공 대용물의 멸균 상태가 유지될 수 있다.
포장재의 돌출부 형상에 맞게 내부 공간에 홈이 구비됨으로써, 대상체가 고정된 채로 수용되고, 하부 전극의 형상을 임플란트 및 포장재의 돌출부의 형상과 유사하게 형성시켜, 원하는 영역에 표면처리를 집중적으로 수행할 수 있다.
제2전극 및 도어부재의 무게로 인해, 실링부재를 통한 개폐부의 실링이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다.
제1전극의 하부에 전원부가 구비되고, 전원부가 제1전극에 전기를 인가하며, 개폐부가 절연성 커버에 의해 절연되므로, 사용자가 개폐부를 파지하여도, 감전되지 않아 높은 안전성이 보장된다.
임플란트 포장시 플라즈마 표면처리를 수행하지 않고, 시술 전에 표면처리를 수행함으로써, 포장시 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 개폐부를 개방한 것을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치에 수용되는 대상체를 꺼낸 것을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 내부를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 챔버와 챔버에 수용되는 대상체를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 챔버 및 개폐부의 단면을 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 개폐부를 도시한 사시도.
도 8은 도 7의 개폐부의 분해 사시도.
도 9는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 챔버의 평면도.
도 10는 도 9의 챔버의 저면을 도시한 사시도.
도 11은 다른 형상의 홈을 갖는 플라즈마 표면처리 장치의 챔버의 사시도.
도 12는 본 발명의 플라즈마 표면처리 방법의 개략도.
도 2는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 개폐부를 개방한 것을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치에 수용되는 대상체를 꺼낸 것을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 내부를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 챔버와 챔버에 수용되는 대상체를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 챔버 및 개폐부의 단면을 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 개폐부를 도시한 사시도.
도 8은 도 7의 개폐부의 분해 사시도.
도 9는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 챔버의 평면도.
도 10는 도 9의 챔버의 저면을 도시한 사시도.
도 11은 다른 형상의 홈을 갖는 플라즈마 표면처리 장치의 챔버의 사시도.
도 12는 본 발명의 플라즈마 표면처리 방법의 개략도.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
본 명세서에서 사용한 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치(10)에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 개폐부를 개방한 것을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치에 수용되는 대상체를 꺼낸 것을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 내부를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 챔버와 챔버에 수용되는 대상체를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 챔버 및 개폐부의 단면을 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 개폐부를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 개폐부의 분해 사시도이고, 도 9는 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치의 챔버의 평면도이고, 도 10는 도 9의 챔버의 저면을 도시한 사시도이고, 도 11은 다른 형상의 홈을 갖는 플라즈마 표면처리 장치의 챔버의 사시도이다.
도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치(10)는, 베이스(110)와, 프레임(120)과, 제1전극(230)과, 제2전극(350)과, 챔버(200)와, 진공펌프(400)와, 개폐부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
프레임(120)은 베이스(110)의 상면에 설치된다. 프레임(120)의 상부에는 챔버(200)가 설치된다. 프레임(120)에는 케이스(130)가 설치되며, 케이스(130)는 플라즈마 표면처리 장치(10)의 전방측 면, 후방측 면, 좌측 면 및 우측 면을 이루게 된다.
챔버(200)의 내부에는 내부 공간(210)이 형성된다. 내부 공간(210)에는 대상체(800)가 수용된다.
챔버(200)의 내부 공간(210)은 대상체(800)가 수용되는 수용 공간이다. 이처럼, 챔버(200)에는 대상체(800)가 수용되는 수용 공간이 마련된다.
대상체(800)는 플라즈마 표면처리가 행해지는 물건으로서, 본 발명에서는 대상체(800)는 인공 대용물(810)과 인공 대용물(810)을 포장하는 포장재(830)를 포함하여 구성될 수 있다.
인공 대용물(810)은, 생체를 구성하는 적어도 일부를 대체하기 위하여 생체에 이식되는 부품으로서, 인공 관절(인공 고관절, 인공 슬관절), 임플란트 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 포장재(830)에 의해 포장된다.
인공 대용물(810)은 치과용 임플란트 픽스쳐, 치과용 임플란트 어버트먼트, 치과용 임플란트 크라운일 수 있다.
인공 대용물(810)은 후술할 투과성 막(850)이 구비된 포장재(830)에 수납되어, 챔버(200)에 수용된다. 이 경우, 챔버(200)는 복수의 포장재(830)가 수납되도록 구획되어 복수의 수용 공간(또는 복수의 내부 공간(210))이 마련될 수 있다.
포장재(830)에는 투과성 막(850)이 구비될 수 있다.
투과성 막(850)은 물, 세균 및 이물질 등은 투과시키지 않고 공기는 투과시키는 미세 기공을 갖는 재질로 구성되어 공기만을 선택적으로 투과시킨다.
투과성 막(850)은 섬유 구조가 고열 및 고압 환경에서 방사되어 결합됨으로써, 열가소성 수지가 될 수 있다. 따라서, 투과성 막(850)은 액체가 스며들지 못하는 고밀도, 반고형 상태가 될 수 있다. 또한, 투과성 막(850)은 바인더 없이 결합되어 미세한 구멍을 갖을 수 있으며, 수증기는 투과성 막(850)에 스며드나, 물이나 다른 액체는 통과하지 못한다. 따라서, 투과성 막(850)은 높은 방수성과 동시에 높은 통기성을 갖을 수 있다.
투과성 막(850)은 장섬유의 연속 구조를 갖을 수 있으며, 이를 통해, 자체 미생물 장벽 기능을 갖게 된다. 따라서, 석면, 곰팡이, 섬유 유리, 납 같은 이물질이 통과하지 못한다.
위와 같이, 포장재(830)에 의해 인공 대용물(810)이 포장되면, 투과성 막(850)으로 인해, 인공 대용물(810) 내부로, 액체 및 이물질은 통과하지 못하나, 공기는 통과할 수 있다. 즉, 포장재(830)는 높은 방수성 높은 통기성 및 이물질 차단 기능을 갖음으로써, 물질을 선택적으로 투과시킬 수 있는 것이다.
포장재(830)는 인공 대용물(810)의 외형과 대응되는 형상을 갖는 돌출부(831)가 형성될 수 있다. 인공 대용물(810)은 돌출부(831) 내부에 수용되어 투과성 막(850)에 의해 포장된다.
돌출부(831)는 PVC 등과 같은 합성수지재로 이루어질 수 있으며, 인공 대용물(810)에 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있다.
챔버(200)의 내부 공간(210)에는 대상체(800)의 포장재(830)의 돌출부(831)가 삽입되는 홈(211)이 구비된다.
돌출부(831)가 홈(211)에 용이하게 안착되기 위해, 홈(211)의 면적은 돌출부(831)의 면적보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 또한, 홈(211)의 내부 형상은 돌출부(831)의 외부 형상과 대응되는 형상으로 구성될 수 있다. 위와 같이, 돌출부(831)의 외부 형상과 대응되는 형상으로 홈(211)이 구비됨에 따라 포장재(830)의 돌출부(831)는 홈(211)에 삽입된 채로, 대상체(800)가 챔버(200)의 내부 공간(210)에 안착될 수 있다. 나아가, 홈(211)의 형상이 돌출부(831)의 형상과 실질적으로 동일할 경우, 돌출부(831)가 홈(211)에 삽입 시, 대상체(800)는 내부 공간(210)에 흔들림이 최소화되어 고정된 채로 수용될 수 있다.
챔버(200)의 하부에는 제1전극(230)이 구비된다. 제1전극(230)은 내부 공간(210)의 하부에 위치하도록 챔버(200)의 하부에 구비된다.
챔버(200)의 상부에는 내부 공간(210)을 개폐시키는 개폐부(300)가 설치된다. 제2전극(350)은 개폐부(300)에 구비된다.
따라서, 챔버(200)는 제1전극(230)과 제2전극(350) 사이에 위치한다.
챔버(200)는 유전체 재질로 구성된다. 여기서의 유전체 재질은 유리(Glass), 석영(Quartz), 세라믹(알루미나), 폴리머 계열(폴리이미드, 폴리프로필렌 등) 등을 포함할 수 있다. 폴리머 계열은 유리(Glass), 석영(Quartz), 세라믹(알루미나)등과 같은 재질에 비해 상대적으로 절연파괴에 취약하여 유전 상수 또한 상대적으로 낮고 플라즈마가 발생함으로 인해 챔버의 표면이 산화되어 손상될 수 있는 단점이 있으나 폴리머 계열이 특정 볼륨감 있는 챔버 형상을 제작하는 것이 용이하다는 점에서 본 실시예에서는 보다 바람직하다 할 것이다.
전원부는 챔버(200)의 하부에 구비되고, 보다 바람직하게는 제1전극(230)의 하부에 구비되어 제1전극(230)에 연결된다.
위와 같이, 제1전극(230)의 하부에 전원부가 구비되고, 전원부가 제1전극(230)에 전기를 인가하며, 개폐부(300)가 커버(370)에 의해 절연되므로, 사용자가 내부 공간(210)의 개폐를 위해 개폐부(300)를 착오로 파지하여도, 감전되지 않아 높은 안전성이 보장된다.
제1전극(230)이 챔버(200)의 하부에 구비되고, 제2전극(350)이 개폐부(300)에 구비되며, 제1전극(230) 및 제2전극(350) 사이에 구비되는 챔버(200)가 유전체로 구성되므로, 전원부가 제1전극(230)에 전기를 인가하게 되면, 제1전극(230)과 제2전극(350)의 전압차에 의해 내부 공간(210)에 플라즈마가 형성된다.
제1전극(230)은 홈(211)의 바닥부 위치에 표면 전극의 형태로 구비된다.
플라즈마를 통한 인공 대용물(810)의 표면처리는 인공 대용물(810)의 적어도 일부 영역에 필수적으로 수행되어야 한다.
제1전극(230)의 형상은 표면처리가 필요한 일부 영역에 대응되게 형성된다. 다만, 표면처리가 필요한 일부 영역에 대응되게 제1전극(230)을 형성할 경우에는, 표면처리 하고자 하는 인공 대용물(810)의 형상이 달라지게 되면, 제1전극(230)의 형상 또한 달라져야 하므로, 호환성이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 포장재(830)의 돌출부(831) 형상이 인공 대용물(810)의 다양한 형상에 대응될 수 있는 형상으로 제작되고, 홈(211)의 형상 또한 이러한 돌출부(831)의 형상과 대응되게 형성되는 구성에 있어서, 제1전극(230)의 형상은 홈(211)의 바닥면의 형상에 대응되게 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 인공 대용물(810)의 형상이 다양 해지거나 표면처리가 필요한 부분이 어느 한 부분으로 특정되지 않더라도 인공 대용물(819)의 표면처리가 가능하게 된다.
다양한 형상의 인공 대용물(810)이 포장재(830)에 의해 용이하게 포장되도록 돌출부(831)의 바닥부의 수평 면적은 인공 대용물(810)의 수평 면적보다 실질적으로 큰 것이 바람직하고, 돌출부(831)가 홈(211)에 용이하게 삽입되도록 홈(211)의 바닥부의 수평 면적은 돌출부(831)의 바닥부의 수평 면적보다 실질적으로 큰 것이 바람직하며, 제1전극(230)의 수평 면적은 돌출부(831)의 바닥부의 수평 면적보다 실질적으로 크고, 홈(211)의 바닥부의 수평 면적과 실질적으로 동일하거나 작은 것이 바람직하다.
홈(211)의 바닥부의 수평 면적, 제1전극(230)의 수평면적, 돌출부(831)의 바닥부의 수평 면적 및 인공 대용물(810)의 수평 면적은 '홈(211)의 바닥부의 수평 면적 ≥ 제1전극(230)의 수평면적 > 돌출부(831)의 바닥부의 수평 면적 > 인공 대용물(810)의 수평 면적' 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
챔버(200)는 홈(211)이 구비된 영역이 교체 가능하게 구비되는 것이 바람직하다. 이는, 플라즈마 표면처리를 반복적으로 수행함에 따라, 유전체 재질의 챔버(200)의 표면은 산화되어 손상될 수 있다. 따라서 챔버(200)의 적어도 일부를 분리 가능하게 결합하는 구성을 채택하여 산화되어 손상된 일부분을 교체함으로써 유지보수가 쉽게 달성될 수 있도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 챔버(200)의 형상과는 달리, 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치(10)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 다른 형상의 홈(211')을 갖는 챔버(200')를 구비할 수 있다.
이 경우, 챔버(200')의 홈(211')은 복수개의 포장재(830)를 한꺼번에 수용하는 것이 가능하고, 다양한 형상의 포장재(830)에 높은 호환성을 갖도록 어느 한 포장재의 돌출 형상에 대응되지 않고, 홈(211')의 바닥부가 넓은 수평 면적을 갖을 수도 있다. 또한, 홈(211')의 형상이 간단한 형상으로 형성됨으로써, 챔버(200')의 교환시 비용이 절감될 수 있다.
제1전극(230)이 내부 공간(210)의 바닥면에 노출되지 않도록, 제1전극(230)은 내부 공간(210)의 바닥면의 내부에 매립되어 있는 것이 바람직하다.
제1전극 커버(290)는 제1전극(230)을 감싸도록 구비된다. 제1전극 커버(290)는 제1전극(230)의 상면을 제외한 면을 감싸도록 제1전극(230)의 챔버(200)의 하부에 설치된다. 제1전극 커버(290)에 의해 제1전극(230)이 감쌈으로써, 플라즈마 형성 시 누전이 방지되어 높은 안전성이 보장된다.
제1전극 커버(290)는 챔버(200)와 분리 결합되는 구조일 수 있고, 인서트 사출성형에 의해 제1전극(230)은 유전체 내부에 매립되어 일체적으로 제작되는 구조일 수 있다.
개폐부(300)는 챔버(200)를 밀폐 또는 개방시킨다. 개폐부(300)는 프레임(120)의 상부 좌측에 회동 가능하게 설치됨으로써, 챔버(200)의 내부 공간(210)을 개폐시킨다.
개폐부(300)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 베이스(110)에 연결된 프레임(120)에 설치되는 회동부(330)와, 회동부(330)에 의해 회동 가능하게 설치는 도어부재(310)와, 도어부재(310)의 하부에 설치되어 구비되는 제2전극(350)과, 도어부재(310) 및 제2전극(350)을 감싸되, 제2전극(350)의 하면을 제외한 면을 감싸는 커버(370)를 포함하여 구성될 수 있다.
도어부재(310)는 회동부(330)에 의해 프레임(120)에 설치된다. 도어부재(310)는 희동부(330)을 통해 회동 가능하며, 이를 통해, 개폐부(300)는 내부 공간(210)을 개폐시킬 수 있다.
제2전극(350)은 도어부재(310)의 하부에 설치된다.
베이스(110), 프레임(120), 도어부재(310) 및 회동부(330)는 금속 재질로 이루어지고, 서로 전기적으로 연결가능한 구조로 배치된다. 따라서 제1전극(230)은 도어부재(310), 회동부(330), 베이스(110) 및 프레임(120)을 통해 접지된다.
커버(370)는 절연 재질(또는 비금속 재질)로 이루어진다.
절연재질의 커버(370)는 도어부재(310) 및 제2전극(350)을 전체적으로 감싸므로, 사용자가 내부 공간(210)을 개방 또는 폐쇄하기 위해 개폐부(300)를 파지할 때, 사용자가 감전되는 것을 방지할 수 있다.
커버(370)는 도어부재(310) 및 제2전극(350)을 감쌀 때, 제2전극(350)의 하면을 제외한 면을 감싸고, 제2전극(350)의 하면은 노출될 수 있다. 이와는 다르게 제2전극(350)의 하면은 유전체 재질로 감싸는 구성을 채택하여 제2전극(350)의 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다.
개폐부(300)는, 전술한 바와 같이, 회동 방식으로 개폐되는 도어부재(310)를 포함할 수 있으며, 이와 달리, 슬라이드 방식으로 개폐되는 도어부재를 포함할 수도 있다. 다만 이하에서 설명하는 실링 효과를 고려한다면 회동 방식이 본 실시예에서는 보다 바람직할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 챔버(200)의 상부에는 챔버(200)와 개폐부(300)를 실링하는 실링부재(250)가 구비될 수 있다.
실링부재(250)의 상면에는 상부로 돌출된 돌기(251)가 형성된다. 이러한 돌기(251)를 통해, 개폐부(300)의 하면과 실링부재(250)의 상면이 서로 선 접촉하게 된다. 실링부재(250)가 돌기(251)를 통해, 개폐부(300)와 선 접촉하게 됨으로써, 개폐부(300)의 도어부재(310), 제2전극(350) 및 커버(370)의 무게로 내부 공간(210)을 쉽게 밀폐시킬 수 있다. 이처럼, 내부 공간(210)이 실링부재(250)에 의해 완전히 밀폐되면, 진공펌프(400)를 통해, 내부 공간(210)을 보다 빠르게 진공 상태로 만들 수 있다. 여기서 진공 상태라 함은 내부 공간(210)의 공기가 외부로 배기되어 저압 상태가 됨을 의미하며 고 진공일 필요는 없다.
전술한 챔버(200)는, 수용 공간이 마련된 제1유전체 블록일 수 있다.
개폐부(300)는 제1유전체 블록의 개방 단부를 밀폐하거나 개방하는 제2유전체 블록일 수 있다.
제1유전체 블록의 상부에는 제2유전체 블록이 배치되고, 제1유전체 블록의 수용 공간, 즉, 제1유전체 블록의 내부 공간(210)에는 대상체(800)가 수용될 수 있다.
제1전극(230)은 제1유전체 블록에 매립되는 하부 전극일 수 있으며, 제2전극(350)은 제2유전체 블록에 매립되는 상부 전극일 수 있다.
제1유전체 블록과 제2유전체 블록 사이에는 전술한 실링부재(250)와 같이, 제1유전체 블록과 제2유전체 블록을 상호 밀폐시키는 실링부재(250)가 구비될 수 있다.
본 발명의 플라즈마 표면처리 장치(10)는 그 내부 공간(210)에 대상체(800)가 수용되고 유전체로 구성되며 내부 공간(210)의 바닥면의 하부 내부에 하부 전극이 구비된 챔버(200)와, 챔버(200)의 상부에서 내부 공간(210)을 개폐하도록 챔버(200)에 설치되고 그 내부에 상부 전극이 구비된 개폐부(300)를 포함하고, 하부 전극에 전기를 인가하거나 접지하여 내부 공간(210)에 플라즈마를 형성시켜 대상체(800)의 표면처리를 수행한다. 이 경우, 상부 전극은 전술한 제1전극(230)이고, 하부 전극은 전술한 제2전극(350)이다.
제1전극(230) 및 제2전극(350), 즉, 하부 전극 및 상부 전극은 유전체 재질의 수용 공간 외측에서 수용 공간을 기준으로 서로 대향되게 구비된다.
제1전극(230)은 대상체(800)와의 사이에 유전체가 구비되도록 배치된다.
제2전극(350)은 제1전극과 대향되게 설치되며, 대상체(800)와의 사이에 유전체가 구비되도록 배치된다.
유전체 재질의 챔버(200)에는 대상체(800)의 출입이 가능하도록 도어부재(310)가 구비되고, 도어부재(310)에는 제2전극(350)이 구비된다.
진공펌프(400)는 챔버(200)의 내부 공간(210)과 연통되어 내부 공간(210)의 공기를 배기하는 기능을 한다.
진공펌프(400)를 이용하여 내부 공간(210)의 공기를 배기하여 내부 공간(210)은 진공 상태로 된 채로, 내부 공간(210)에 수용된 대상체(800)의 플라즈마 표면처리가 수행된다.
플라즈마 표면처리 장치(10)는, 대상체(800)가 수용된 내부 공간(210)이 구비되고, 내부 공간(210)을 유전체로 둘러싼 챔버(200)의 상, 하부 상, 하부 각각에 상, 하부 전극이 배치되고, 진공펌프(400)를 통해 내부 공간(210)의 공기를 배기하여 내부 공간(210)을 진공 상태로 만든 후, 상, 하부 전극의 전압차를 이용하여 내부 공간에 플라즈마를 발생시켜 대상체의 표면처리를 수행하게 된다.
2개의 전극(즉, 제1, 2전극(230, 350) 또는 상, 하부 전극)은 각각 챔버(200)의 내부 공간(210)(즉, 수용 공간) 외측에 배치되어 내부 공간(210)(즉, 수용 공간)의 내부에 전기장을 생성한다. 이렇게 생성된 전기장은 플라즈마를 형성하여 대상체(800)를 플라즈마 처리하게 된다.
따라서, 인체 내부에 삽입되는 인공 대용물(810)은 포장재(830)로 포장된 상태로 챔버(200)의 내부 공간(210)(즉, 수용 공간)에 수용되어 인공 대용물(810)의 적어도 일부 표면이 멸균 플라즈마 처리가 된다.
플라즈마에 의해 멸균처리 및 표면처리된 인공 대용물(810)의 표면은 그 표면이 개질되어 친수성을 가지게 된다. 따라서, 인공 대용물(810)의 식립시 골조직의 융합이 용이하게 이루어져 염증이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
진공펌프(400)를 통해 내부 공간(210)을 배기하게 되면, 내부 공간(210)은 저압 또는 진공 상태가 된다. 또한, 포장재(830)의 내부 공기는 투과성 막(850)에 의해 투과되어 포장재(830)의 내부가 진공상태가 될 수 있다. 따라서, 포장재(830) 내부에 플라즈마가 용이하게 생성되어 인공 대용물(810)의 표면처리가 효과적으로 이루어질 수 있다.
플라즈마 표면처리 장치(10)는, 챔버(200)의 내부 공간(즉, 수용 공간)에 수용된 포장재(830)의 투과성 막(850)과 챔버(200)의 내벽 사이가 서로 이격되도록 챔버(200) 내부에 형성된 배기 공간(270)과, 배기 공간(270)과 연통되도록 챔버(200)에 형성된 배기홀(231)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
배기 공간(270)은 포장재(830)의 투과성 막(850)의 상부에 위치한다.
배기홀(231)은 진공펌프(400)와 연통된다.
배기홀(231)은 대상체(800)가 내부 공간(210)에 수용되더라도, 포장재(830) 또는 투과성 막(850)에 의해 구멍이 막히지 않은 채로 노출되어 있다. 다시 말해, 배기홀(231)은 대상체(800)가 내부 공간(210)에 수용되더라도 대상체(800)(즉, 포장재(830) 또는 투과성 막(850) 등)에 의해 구멍이 막히지 않고, 배기 공간(270)과 연통된 상태를 유지한다.
진공펌프(400)가 가동되면, 포장재(830) 내부의 공기는 투과성 막(850), 내부 공간(210), 배기 공간(270), 배기홀(231) 순으로 유동되어 배기됨으로써, 포장재(830) 내부 및 챔버(200)의 내부가 진공상태가 된다.
또한, 배기 공간(270)이 형성됨으로써, 챔버(200) 및 포장재(830) 내부의 공기가 용이하게 배기될 수 있다. 따라서, 더욱 쉽게 포장재(830) 내부 및 챔버(200)의 내부가 진공상태가 될 수 있다.
위와 같이, 챔버(200) 내부의 내부 공간(210), 즉, 수용 공간에 대상체(800)가 포장재(830)에 포장된 상태로 수용되므로, 챔버(200) 내부가 플라즈마 처리를 위해 저압상태가 될 때 포장재(830) 내부도 함께 저압상태가 되어, 포장재(830)를 개봉하지 않고, 포장재(830)로 포장된 상태에서 인공 대용물(810)의 표면을 플라즈마 처리시킬 수 있다.
이하, 도 12를 참조하여, 본 발명의 플라즈마 표면처리 방법에 대해 설명한다.
도 12는 본 발명의 플라즈마 표면처리 방법의 개략도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 표면처리 방법은,
포장재(830)로 포장된 상태의 대상체(800)를 유전체로 둘러 쌓인 챔버(200)의 내부 공간(210)에 수납하는 단계(S10)와, 진공펌프(400)를 통해, 챔버(200)의 내부 공간(210)의 공기를 배기하는 단계(S20)와, 챔버(200)에 인접한 전극(230, 350)의 전압차를 발생하여, 챔버(200)의 내부 공간(210)에 플라즈마를 발생시키는 단계(S30)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 수납하는 단계(S10)는, 대상체(800)를 포장재(830)로 포장된 상태로 상기 내부 공간(210)에 수납한다. 따라서, 배기하는 단계(S20)는, 챔버(200)의 내부가 플라즈마 처리를 위해 저압상태가 될 때 포장재(830)의 내부도 함께 저압상태가 되어, 포장재(830를 개봉하지 않고 포장재(830)로 포장된 상태에서 대상체(800)의 표면을 플라즈마 처리하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 표면처리 장치(10) 및 이를 이용한 플라즈마 표면처리 방법은, 유전체로 이루어진 챔버(200)의 내부 공간(210)에 인공 대용물(810)을 포장재(830)로 포장된 상태로 수용시키고, 진공 상태에서 플라즈마 처리를 통해, 인공 대용물(810)의 일부 표면을 친수성으로 표면 개질시킴과 동시에, 인공 대용물(810)을 멸균시키게 된다.
따라서, 인공 대용물(810) 시술 전에 수술실에서 포장재(830)에 포장된 인공 대용물(810)을 곧바로 표면처리시킬 수 있어 시간이 지남에 따라 소수성이 되어 식립시 염증이 발생하는 종래의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 내부 공간(210)이 유전체로 이루어진 챔버(200)에 둘러싸여 있어, 별도의 유전체가 필요 없다.
또한, 챔버(200) 내부의 공간 확보가 용이하여, 포장재(830)로 포장된 상태의 인공 대용물(810)을 쉽게 수용시킬 수 있으며, 이를 통해, 포장된 인공 대용물(810)의 일부 표면에 플라즈마 처리를 수행할 수 있다.
한편, 플라즈마 표면처리 장치(10)는 개폐부(300)의 개폐를 감지하는 센서(미도시)와, 플라즈마 표면처리 수행 중 개폐부(300)의 개방시 플라즈마 생성을 차단시키는 제어부(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
제어부는 전원부 및 센서와 연결된다. 따라서, 전원부가 제1전극(230)에 전기가 인가함으로써, 챔버(200)의 내부 공간(210)에 플라즈마가 생성되어 표면처리를 수행할 때, 센서를 통해 개폐부(300)가 개방된 것이 측정되면, 제어부(미도시)는, 전원부를 차단시킨다. 이처럼, 제어부 및 센서를 통해, 플라즈마 표면처리 수행 중 의도치 않게 개폐부(300)가 개방되어 안전사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 플라즈마 표면처리 장치
110: 베이스 120: 프레임
130: 케이스
200: 챔버 210: 내부 공간
211: 홈 230: 제1전극
231: 배기홀 250: 실링부재
251: 돌기 270: 배기 공간
290: 제1전극 커버
300: 개폐부 310: 도어부재
330: 회동부 350: 제2전극
370: 커버
400: 진공펌프
800: 대상체 810: 임플란트
830: 포장재 831: 돌출부
850: 투과성 막
110: 베이스 120: 프레임
130: 케이스
200: 챔버 210: 내부 공간
211: 홈 230: 제1전극
231: 배기홀 250: 실링부재
251: 돌기 270: 배기 공간
290: 제1전극 커버
300: 개폐부 310: 도어부재
330: 회동부 350: 제2전극
370: 커버
400: 진공펌프
800: 대상체 810: 임플란트
830: 포장재 831: 돌출부
850: 투과성 막
Claims (17)
- 플라즈마를 이용하여 대상체의 표면처리를 수행하는 플라즈마 표면처리 장치에 있어서,
제1, 2전극;
상기 제1, 2전극 사이에 위치하고, 그 내부 공간에 상기 대상체가 수납된 포장재가 수용되며, 유전체로 구성되는 챔버; 및
상기 내부 공간을 배기하여 상기 포장재의 내부를 배기하고, 상기 내부 공간에 저압 상태인 대기를 형성하는 펌프;를 포함하고,
상기 제1, 2전극의 전압차에 의해 상기 저압 상태인 대기를 유전체 장벽 방전하여 상기 포장재 내부의 상기 대상체를 플라즈마 처리하는, 플라즈마 표면처리 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 챔버의 상부에 설치되며, 상기 내부 공간을 개폐하고, 상기 제2전극이 구비된 개폐부;를 더 포함하는, 플라즈마 표면처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 개폐부는,
베이스에 연결된 프레임에 설치되는 회동부;
상기 회동부에 의해 회동 가능하게 설치되며, 그 하부에 상기 제2전극이 구비되는 도어부재; 및
상기 도어부재 및 상기 제2전극을 감싸되, 상기 제2전극의 하면을 제외한 면을 감싸는 커버;를 포함하고,
상기 베이스, 상기 프레임, 상기 도어부재 및 상기 회동부는 금속 재질로 이루어지고, 상기 커버는 절연 재질로 이루어진, 플라즈마 표면처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제1전극은 상기 내부 공간의 하부에 위치하도록 상기 챔버의 하부에 구비되고,
상기 제1전극의 하부에 구비된 전원부가 상기 제1전극에 전기를 인가하는, 플라즈마 표면처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 챔버의 상부에는, 상기 챔버와 상기 개폐부를 실링하는 실링부재가 구비되되, 상기 실링부재의 상면은 상기 개폐부의 하면과 선 접촉하는, 플라즈마 표면처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 내부 공간에는, 상기 대상체의 포장재의 돌출부가 삽입되는 홈이 구비되는, 플라즈마 표면처리 장치. - 제7항에 있어서,
상기 제1전극은 상기 내부 공간의 하부에 위치하도록 상기 챔버의 하부에 구비되며,
상기 홈의 바닥부에만 상기 제1전극이 위치하도록 상기 제1전극의 면적은 상기 홈의 바닥부 면적과 동일하거나 작은, 플라즈마 표면처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1전극은 상기 내부 공간의 하부에 위치하도록 상기 챔버의 하부에 구비되되, 상기 내부 공간의 바닥면에 상기 제1전극이 노출되지 않도록 상기 제1전극은 상기 내부 공간의 바닥면의 내부에 매립되어 있는, 플라즈마 표면처리 장치. - 그 내부 공간에 대상체가 수납된 포장재가 수용되고, 유전체로 구성된 챔버;
상기 내부 공간의 하부에 구비되는 제1전극;
상기 내부 공간을 개폐하도록 상기 챔버에 설치되고, 그 내부에 제2전극이 구비된 개폐부; 및
상기 내부 공간을 배기하여 상기 포장재의 내부를 배기하고, 상기 내부 공간에 저압 상태인 대기를 형성하는 펌프;를 포함하고,
상기 제1전극에 전기를 인가하거나 접지하여 상기 저압 상태인 대기를 유전체 장벽 방전하여 상기 포장재 내부의 상기 대상체의 표면처리를 수행하는, 플라즈마 표면처리 장치. - 대상체가 수납되는 포장재를 유전체로 둘러 쌓인 챔버의 내부 공간에 수납하는 단계;
진공펌프를 통해 상기 내부 공간의 공기를 배기하여 상기 포장재의 내부를 배기하고, 상기 내부 공간에 저압 상태인 대기를 형성하는 단계; 및
상기 챔버에 인접한 전극의 전압차를 발생하여, 상기 저압 상태인 대기를 방전하여 플라즈마를 발생시켜 상기 포장재 내부의 상기 대상체를 표면처리하는 단계;를 포함하는, 플라즈마 표면처리 방법. - 삭제
- 제11항에 있어서,
상기 배기하는 단계는, 상기 챔버의 내부가 플라즈마 처리를 위해 저압상태가 될 때 상기 포장재의 내부도 함께 저압상태가 되어, 상기 포장재를 개봉하지 않고 상기 포장재에 수납된 상태에서 상기 대상체의 표면을 플라즈마 처리하는, 플라즈마 표면처리 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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| KR101693335B1 (ko) | 2016-08-24 | 2017-01-05 | 주식회사 네오바이오텍 | 치과용 임플란트 보관용기 |
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