KR20020009557A - 챔버를 소독하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

챔버(1)의 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치는 상기 챔버(1)을 위한 소독액체의 공급부(2), 상기 소독액체의 압력, 진폭 및 진동수를 변동시키고 그리고 상기 변동의 증감률을 변화시키기 위한 수단을 포함하고 있으며 상기 수단은 소독액체내에서 캐비테이션을 발생시키기 적합하게 되어 있다. 상기 압력 변동을 일으키는 수단은 챔버와 전환 기관 사이에 액체 기둥을 포함하고 있으며, 이에 따라 상기 챔버(1)는 주기적으로 부압(7)에 연결될 수 있으며, 그 값은 진폭 또는 대기압과 각각 관련된다.

Description

챔버를 소독하기 위한 장치{DEVICE FOR STERILIZING A CHAMBER}

표면에 대한 충격, 소음 및 액체와의 접촉손실과 같이 유압시스템에 바람직하지 못한 영향을 미치는 캐비테이션이 어떤 응용분야에서는 유리하다고 입증된 다른 특성을 갖는다.

이러한 특성의 첫번째는 역학적인 것이며 캐비테이션 상황에서 모세관 현상의 한계를 넘어설 수 있게 한다. 따라서 이러한 특성은 처리영역에 달리 접근할 수 없는 경우에 유용하다.

파괴적인 특성은 일시적이지만 실질적인 열적 파동을 촉진하므로써 바람직하게 사용될 수 있다. 여기에 수반되는 산화작용도 마찬가지이다. 부압에 의해 생성된 증기 기포의 발열적인 속폭발이 미생물에 대하여 아주 짧은 시간에 그리고 아주 작은 표면적에 에너지를 방출하기 때문에 일시적으로 아주 높은 온도가 된다.

그러므로 역학적, 열적 그리고 화학적 효과의 결합은 한곳에서 동시에 세척및/또는 소독제 사용을 향상시키며 효능을 증가시킨다. 이에 따라 다른 곳에서 물질의 용해가 현저히 강화되고 공동(cavity) 또는 캐비테이션 상황에 담겨진 물체의 소독을 허용하는데, 이것은 단순히 헹구거나 동일한 유제에 오래 담금하여 얻을 수 없다.

한정된 액체에서 공지된 열역학적 조건이 충족되는 경우에 캐비테이션이 발생하기 때문에, 액체로 충진되고 폐쇄되는 챔버의 내부는 진폭과 형태가 충분한 압력변동을 받게 되어 특정 온도에서 이 액체안에 캐비테이션이 만들어진다. 캐비테이션의 효과는 액체 자체, 컨테이너의 벽 또는 액체에 담겨진 물체에 가해질 수 있다.

하지만 필요한 압력은 매우 특별하며 원하는 압력수준 및 진동수의 역학적인 선택에 의해 단독으로 얻기 어렵다.

세척 및 소독을 위한 캐비테이션의 이용은 이미 의료분야 또는 의료용 또는 준의료용 장치의 세척 및 소독을 위한 수많은 응용의 주제였다. 또한 세척 및 소독을 위해 초음파 진동수와 캐비테이션의 조합이 제안되었다. 예를 들어 DE 39 03 648 을 참조하면, 이것은 액체내에서 유동 속도를 변경하여 발생된 캐비테이션에 의해 액체내의 바이러스를 비활성화하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 고압 펌프와 하류쪽에 위치된 균질화 밸브에 의해 실행된다.

EP 0,078,614 에는, 캐비테이션이 초음파 진동수에서 생성되는 식염수 용액에서 콘택트렌즈가 세척되고 소독된다.

초음파와 캐비테이션을 조합하여 세척 및 소독하기 위한 다른 방법은 EP0,595,783 및 US 4,193,818 에 개시되어 있다. 초음파와 결합된 캐비테이션은 세척된 표면에 충격을 가하는 단점을 가지고 있다.

또한 EP 0,299,919 에는 치아를 제활(devitalization)하기 위해 캐비테이션을 이용하는 것이 제안되었으며, 끝부분은 치아의 치수강에 접근을 허용하도록 형성된 개구상에 누출방지 방식으로 끼워맞춰진다. 끝부분은 공급 펌프에 연결된 액체 분사기 그리고 흡입 펌프에 연결된 방출 도관을 포함하고 있다. 흡입 펌프는 액체내에 기포를 생성하고 이에 따라 캐비테이션을 생성하며, 압력펌프는 속폭발을 야기한다.

상기 장치에 대한 개량이 EP 0,521,119 에서 제안되었는데, 워터-제트 펌프는 자벨 워터(Javel water)로 채워진 치아의 치수강의 구멍에 누출방지 방식으로 끼워맞춤될 수 있는 조정가능한 끝부분에 배열된다. 이 워터-제트 펌프의 유입구는 피스톤 펌프의 유출구 도관에 연결되고, 유출구는 방출 도관에 연결되며 흡입 도관은 치수강내로 개방된다. 펌프의 각각의 사이클에서 압축과 흡입의 교대로 인하여 특정 체적의 액체의 왕복운동이 방출 도관에서 일어나고, 워터-제트 펌프에 의해 방출 도관에 펌프를 연결하는 도관에서 치수강의 액체에 부압과 과압을 교대함으로써 캐비테이션을 발생시킨다.

제활하기 위한 이들 장치의 첫번째 것은 2개의 펌프가 필요하며 처리 액체 자체로 이루어진 액체의 소모량이 많다. 제활장치의 두번째 것은 웨터-제트 펌프를 구동하는 모터로서 단동식 피스톤 펌프를 사용하여 치수강에서 압력의 변동을 일으킨다. 이러한 목적을 위해 사용된 피스톤 펌프는 사인파형의 압력을 만드는데, 단동식 밸브의 폐쇄로부터 시작하여 사인곡선의 증감률에 도달할 때까지 증가한다. 캐비테이션 생성에는 증감률만이 유용하며 이러한 증감률은 급격한 변동을 생성하기 위해 가능한 기울기가 커야 한다. 주어진 사인파형의 변동은 그 자체만으로 원하는 캐비테이션을 야기하기에 충분하지 않으며, 이러한 변동은 이동을 야기하는 액체에 의해 치수강의 압력에 작용하고 워터-제트 펌프에 의해 필요한 급격한 압력 변동을 생성하는 공진기로서 작용한다.

본 발명은 챔버의 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치에 관한 것으로 챔버를 소독하기 위한 액체의 공급부 그리고 소독 액체내의 압력, 진폭, 진동수의 변동 및 상기 변동에 대한 증감률을 변화시키기 위한 수단을 포함하고 있으며 상기 수단은 액체내에서 캐비테이션을 발생시키기 적합하게 되어 있다.

도 1 은 본 발명 장치의 원리를 나타낸 블록 다이어그램,

도 2 는 도 1의 세부장치에 대한 단면도,

도 3 은 도 1의 다른 세부장치에 대한 평면도,

도 4 는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ를 따른 단면도,

도 5 는 첫번째 사용예에 따라 단면으로 도시된 치아에 장착된 도 3의 세부장치를 도시한 도면,

도 6 은 콘택트렌즈를 위한 세척 및 소독 챔버에 장착된 도 3의 세부장치를 도시한 도면,

도 7 은 특히 내시경에 사용하기 적합하게 된 본 발명에 따른 장치의 소독 챔버에 일부가 구속된 내시경의 평면도, 및

도 8 은 일부가 단면으로 도시된 본 발명의 다른 응용예를 도시한 평면도.

본 발명의 목적은 워터-제트 펌프를 사용하지 않고 즉, 정압 발생기 없이 직접적으로 동일한 효과를 달성하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주제는 청구항 1항에 따른 챔버 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치이다.

전환 부재를 사용함으로써, 소독 챔버에 전환 부재를 연결하는 액체의 기둥은 두개의 한정된 압력수준으로 연통되는 것이 가능하고 이들 압력 사이의 차이가 원하는 진폭에 상응하므로 변동의 증감률이 매우 크며, 두 압력의 수준이 일정하기 때문에 도관의 헤드부의 손실만이 증감률에 영향을 준다. 더욱이 두 압력 수준의 하나만이 인공적으로 만들어지고, 한편 최대 압력에 해당하는 다른 압력 수준은 단순히 대기압이다. 그러므로 이 시스템은 복귀 스프링에 의해 두 위치의 한쪽으로 항상 되돌리는 스프링 피스톤처럼 작용한다. 본 발명의 경우에 이러한 스프링은 대기압에 의해 형성된다.

첨부된 도면은 본 발명의 주제를 형성하는 세척 및 소독 장치의 실시예를 예시하여 개략적으로 나타낸다.

도 1에 예시된 작동원리를 가진 세척장치는 한편으로는 처리액체(2)의 공급부에 다른 한편으로는 도관(4)에 의해서 분배 또는 전환 부재(3)에 연결된 처리 챔버(1)를 포함하고 있다. 전환 부재(3)의 제 1 유입구(5)는 대기압과 연통되고 제 2 유입구(6)는 진공펌프(8) 및 조정가능한 보조 공기유입구(14)에 연결된 저압원(7)과 연통한다. 도 2에 보다 상세하게 도시된 전환 부재(3)는 원통형 몸체를 포함하고 있는데, 원통형 몸체를 관통하는 축방향 채널에는 도관(5,6)이 측면방향으로 개방되어 있으며 채널의 한쪽 축방향 단부는 전환 부재를 처리 챔버(1)에 연결하는 도관(4)과 연통한다.

이 축방향 채널에는 분배 회전자(10)가 장착되며, 덮개(12)에 의해 제위치에 유지되고 블록(9)의 한쪽 단부에서 회전자 둘레에 끼워맞춰진 O-링 시일(11)은 축방향 채널의 누출방지를 보증한다. 블록(9)으로부터 돌출한 분배 회전자(10)의 단부는 모터(13)의 구동축과 일체로 되어 있다. 도관(4)과 연통하는 회전자(10)의 단부에는 두개의 슬롯(10b,10c)이 구비된 축방향 통로(10a)가 있으며, 이들 슬롯은 주기적으로 축방향 통로(10a)가 개별적으로 도관(5)을 대기압과 그리고 도관(6)을 진공원과 연통하도록 의도된 것이다.

앞서 설명된 본 장치에 의해 발생되는 주기적인 과정의 제 1 단계는 챔버(1)를 채우는 처리액체의 증기압 아래로 처리 챔버(1)내의 압력을 갑자기 낮추고, 저압원(7)과 연통하도록 하며 회전자(10)가 도 2에 도시된 각도위치에 위치되는 것을 포함하고 있다. 온도, 액체의 특성 및 순도는 필요한 변동의 수준과 증감률에 대한 영향을 주게 된다. 불순물 또는 역학적인 불연속은 각각 액체에 대한 잠재적인 기포 방해가 된다. 본 발명의 경우에 있어서는 증감률이 급격하며, 종래기술의 용액에서와 대비하여 펌프의 사인파형 운동의 방해가 더이상 존재하지 않으며 챔버(1)안의 부압을 형성하기 위해 도관을 통한 헤드부의 손실만을 고려한다는 것을 유의해야 한다.

이런 과정의 제 2 단계는 챔버(1)안을 다시 대기압으로 설정함으로써 제 1 단계에서 생성된 증기 기포의 속폭발을 일으키는 것을 포함하는데, 이것은회전자(10)의 회전에 의해 슬롯(10b)이 도관(5)을 대기압으로 연통하도록 하므로써 이루어진다. 도관(4)으로 흡입된 액체는 챔버로 되돌려지고 미리 형성된 모든 증기 기포가 동시에 속폭발을 일으키는 일시적인 과압을 생성한다.

상태변화의 최대효과는 다이어프램 펌프(8)에 의해 저압원(7)에서 유지되는 진공에 비례한다. 하지만 진공수준은 조정가능한 보조 공기 유입구(14)에 의해 원하는 파워의 작용으로 조절될 수 있다.

본 시스템은 처리 챔버(1)에 의해서 교정된 액체(2)의 공급으로 채워지고 작동모드에서 평균압력은 부압이 된다. 실제로 액체 기둥의 왕복작동은 정확하게 지정된 도관에 대해서만 제공되며 시스템을 개방하더라도 액체의 재생은 바람직하다.

회전자(10)를 구동하는 모터(13)의 회전속도는 사용된 액체의 특성, 액체의 온도 및 선택된 부압의 작용으로 조정가능하다. 도관(4)을 통하여 처리 챔버(1)로부터 제거된 혼합물의 상태(용해된 가스의 비율)는 특히 용해작용시에 역할을 하며 적합성이 요구된다.

처리 챔버(1)를 전환 부재(3)에 연결하는 도관(4)의 치수와 강성은 사이클의 진동수와 관련이 있다. 사용된 대부분의 액체가 15 내지 25 ㎐의 진동수에서 내경 2㎜, 벽두께 1㎜ , 길이 320㎜의 폴리우레탄 도관은 만족할 만한 결과를 얻었다. 이러한 크기는 최대 몇 ㎤의 체적에 캐비테이션 상황을 일으키기에 적합하다. 신선한 액체를 위한 유입구의 제한 치수는 튜브의 양호한 충진과 내재된 진공손실 사이의 절충을 필요로 하며, 내경 0.3㎜와 길이 15㎜의 스테인리스강 튜브가 만족할 만한 결과를 얻었다. 작동출력은 사용된 액체에 의존하며 10 ㎖/min 정도이다.

공기 유입구(14)의 교정은 사용된 다이어프램 펌프에 의존한다. 조절 밸브가 사용의 간편함을 제공한다. 공기 유입구(14)가 완전히 폐쇄되었을 때 저압원(7)에서 다이어프램 펌프는 작동상황시 적어도 -0.9·10⁵㎩의 진공에 도달할 수 있도록 하는 것이어야 한다. 이 압력은 본질적으로 액체의 증기압보다 높다는 것을 유의해야 한다. 그러나, 액체 기둥(4)으로 인하여 동적상황에서 저압원(7)의 부압의 값보다 낮은 피크치에 도달하는 것이 가능하다.

도 3 내지 5는 치아의 제활에 사용된 상술한 본 장치의 적용을 예시한다. 이런 특정 사용예에서 처리 챔버(1)는 제활되는 치아(D)의 치수강(P)에 의해 형성되며, 끝부분(15)은 치아(D)의 치수강(P)을 한편으로는 처리액체의 공급부(2)에 다른 한편으로는 전환 부재(3)에 치수강(P)을 연결하는 도관(4)에 연결된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 끝부분(15)은 치아(D)의 치수강(P)에 접근을 허용하도록 치아(D)에 형성된 개구에 끼워맞춰지는 가요성 연결요소(15b)에 누출방지 방식으로 끼워맞춤된 연결요소(15a)를 포함한다. 가요성 연결요소(15b) 둘레에 형성된 접합제(C) 시일은 처리 챔버의 누출방지를 확실하게 한다. 이것은 활력이 있는 또는 활력이 없는 뿌리의 치수적출(pulpectomy)에 실질적인 이점을 제공한다. 통상적으로 사용되는 차아염소산나트륨의 작용이 손으로는 거의 접근할 수 없는 아주 작은 코너와 구석진 곳에 도달하여 치아신경과 부식성 액체 사이의 접촉영역을 증가시킴으로써 보다 효과적이다. 간섭효능에 캐비테이션의 소독효과가 더해져 잔류하는 미생물을 제거한다. 더욱이, 이러한 작용이 파괴적인 것이 아니므로 외상을 입히는 것이 감소된다.

보완적인 연결요소의 사용은 보다 인간공학적이며 유리한 가요성의 연결을 제공한다. 또한 접합제(C)를 파손하지 않고 끝부분(15)을 제위치에 넣고 뺄 수 있는 이점이 있다.

도 6은 소프트 콘택트렌즈를 소독하기 위한 본 발명의 또 다른 사용예를 예시한다. 도시된 바와 같이 끝부분(15)은 소프트 콘택트렌즈(L)가 담겨지는 처리 챔버(1')의 내부에 접근할 수 있는 개구에 고정된다. 처리 챔버(1')는 두개의 부품(1a',1b')으로 만들어지는데, 예를 들어 베이어닛 타입(bayonet-type)에 의해 누출방지 방식으로 서로 결합된다. 10분 동안에 적셔지는 액체 체적의 캐비테이션 생성에 의해서 친수성 콘택트렌즈의 모든 미생물은 제거될 수 있다. 동일한 특정 소독제품에 밤새도록 담가 두는 것만으로는 렌즈 사용으로 인해 파생된 박테리어를 제거할 수 없다.

도 7은 특히 생체검사 겸자(forceps)를 위한 채널이 구비되어 있으며 가압멸균되지 않는 내시경 장치를 위한 본 발명에 따른 장치의 또 다른 유리한 사용예를 예시한다. 실제로 이런 장치는 사용후에 소독하는 액체에 단순히 담가두는 것만으로 결코 소독이 되지 않는다. 소독제의 순환과 캐비테이션은 장치를 효과적으로 소독하고 단시간내에 다시 사용할 수 있도록 허용한다.

내시경(E)의 끝이 끼워맞춰지는 처리 챔버(1'')는 각각의 O링 시일(19,20)이 있는 바닥에서 각각 두개의 환형상 홈(17,18)에 맞물리는 단부를 가진 튜브(16)를 포함하고 있다. 환형상 홈(17)은 폐쇄 부재(21)에 형성되고, 홈(18)은 내시경(E)의 절단원추형 부품(23)과 맞물리는 폐쇄 링(22)에 형성된다. 연결부(24)는 튜브(16)의 벽을 통과하고 튜브의 내부를 도 1의 캐비테이션 발생기에 연결하기 위해 사용된다. 내시경의 생체검사 겸자를 위한 접근 채널(25)이 있는 경우, 처리 챔버의 역할을 하는 튜브(16)의 내부에는 접근 채널을 통해 처리액체가 공급된다. 다른 경우, 처리액체는 튜브(16)의 벽을 통해 직접 공급될 수 있다.

도 6에 예시된 것과 아주 유사한 또 다른 사용예는 카테테르(catheter)의 막힘제거에 적용하는 것으로, 카테테르를 제거하지 않고 실행된다. 이러한 목적을 위해서, 도 8에 예시된 바와 같이 끝부분(15)은 관류하기 위한 카테테르의 끝에 고정된다. 응혈이 통로를 차단하는 동안 캐비테이션이 발생하여 카테테르(28)의 도관을 차단하는 응혈의 경계영역까지 혈액응고 방지 액체를 인도한다. 성공적인 수술의 증거인 신선한 혈액의 유동이 재현됨에 따라 캐비테이션은 자연스럽게 멈추고 그 후에 관류는 끝부분(15)의 위치에서 회복되게 된다.

예시된 본 장치의 사용은 또한 동맥 또는 정맥 도관의 차단을 해소하는 것으로 확장할 수 있다. 하지만, 이 경우에는 도관의 벽이 강성이 아니므로 이들 도관의 압착을 방지하는 수단이 필요하며, 캐비테이션을 생성하기 위해서 압력을 대기압 아래로 떨어뜨려야 한다.

물론, 진공원(7)과 전환 부재의 치수는 처리 챔버를 위해 필요한 체적에 적합해야 한다.

동일한 세척 및 소독장치를 사용하고 상술한 것과 다른 응용도 물론 생각할 수 있다.

Claims (8)

1. 챔버(1)을 위한 소독액체의 공급부(2), 상기 소독액체내에서 압력, 진폭 및 진동수를 변동시키고 그리고 상기 변동의 증감률을 변화시키기 위한 수단을 포함하며 상기 수단이 소독액체내에서 캐비테이션을 발생시키도록 되어 있는 상기 챔버(1)의 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치로서, 압력의 변동을 일으키기 위한 상기 수단은 상기 챔버와 전환 부재(10) 사이에 액체 기둥을 포함하고 있어 상기 챔버(1)가 주기적으로 부압(7)에 연결될 수 있고 그 값은 상기 진폭 또는 대기압과 각각 관련되는 것을 특징으로 하는 챔버의 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 상기 전환 부재를 상기 처리 챔버(1)에 연결하는 메인 도관(4), 상기 메인 도관(4)을 대기압에 그리고 상기 부압에 각각 연결하는 두개의 도관(5,6) 및 상기 전환 부재를 한 위치로부터 다른 위치로 가역적으로 바꾸기 위한 구동수단을 포함하고 있으며, 상기 전환 부재(10)는 상기 도관(5,6)과 상기 메인 도관(4) 사이의 연결 통로(10b,10c)를 포함하며 그리고 하나의 상기 연결 통로(10b)가 메인 도관(4)을 대기와 연통하는 위치와 다른 하나의 상기 연결 통로(10c)가 메인 도관을 상기 부압과 연통하는 위치의 적어도 두개의 위치 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 챔버의 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전환 부재는 회전 부재이며 구동 모터의 출력 샤프트과 운동학적 관계로 일체인 것을 특징으로 하는 챔버의 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 처리 챔버(1,1')를 한편으로는 상기 전환 부재(3)에 다른 한편으로는 상기 소독액체의 공급부(2)에 연결하도록 의도된 끝부분(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버의 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 끝부분(15)에 분리가능하고 누출방지 방식으로 연결된 제 2 가요성 연결부재(15)는 상기 전환 부재와 상기 처리 챔버(1) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 챔버의 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한항에 있어서, 상기 처리 챔버(1')는 분리가능하고 누출방지 방식으로 서로 결합되는 두개의 부품(1'a,1'b)으로 만들어 진 것을 특징으로 하는 챔버의 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치.
7. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서, 상기 챔버(1'')는 내시경(E)의 작동부를 수용하도록 한쪽 끝이 개방된 관형상 요소(16)로 만들어 지며, 상기 챔버(1'')의 내부는 한편으로는 결합부(24)에 의해 상기 전환 부재(3)에 다른 한편으로는 상기 내시경(E)의 생체검사 겸자를 위한 유입구 채널(25)을 통해 소독 액체의 공급부에 연결되는 것을 특징으로 하는 챔버의 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 관형상 챔버(1'')는 양쪽 끝이 개방된 관형상 요소(16)를 포함하고 있으며 양쪽 끝은 각각 밀봉 조인트(19,20)를 사용하여 두개의 폐쇄 부재(21,22)의 환형상 홈(17,18)에 맞물리는 것을 특징으로 하는 챔버의 내부를 세척 및 소독하기 위한 장치.