KR20020084213A - 저온 플라즈마 소독시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료기구와 같은 물체표면에 존재하는 미생물(microorganism)들을 기체상의 플라즈마로 살균, 소독하는 저온 플라즈마 소독시스템에서 플라즈마 발생원으로 과산화수소

Description

저온 플라즈마 소독시스템{PLASMA DISINFECTION SYSTEM}

다양한 형태의 일회용 의료도구 또는 재사용 의료도구를 살균, 소독하기 위해 여러 가지의 방법들이 이용되고 있는 있는데, 여러 소독 및 살균방법중 스팀이나 건조한 뜨거운 공기를 이용하는 방법이 가장 널리 이용되고 있지만, 이러한 소독방법은 열이나 증기에 의해 나쁜 영향을 받는 피소독물체들을 살균, 소독시킬 수가 없다.

또한, 에틸렌옥사이드(EtO)가스를 이용하는 방법도 있으나, 소독될 피소독물체에 독성의 잔존물을 남길 수 있는 단점이 있으므로, 이로 인해 피소독물체와 접촉하는 환자들에게 심각한 악영향을 미칠 수가 있다. 따라서, 에틸렌옥사이드가스를 이용하는 방법은 살균처리후 잔존하는 에틸옥사이드를 제거하는 장시간의 공정이 추가로 소요되는 불편함이 있었다.

이를 해소하기 위해 소독약으로 널리 이용되고 있는 과산화수소를 이용하게되는 바, 과산화수소는 유사 박테리아성질을 가짐은 이미 널리 알려져 있으므로 여러 피소독물체 표면에 있는 박테리아를 멸균하는 용액으로 널리 이용되고 있다.

그 일례로 미국특허 제 4,437,567 호에 있어서는, 포장된 의료용이나 수술용으로 이용되고 있는 도구들을 소독하기 위해 0.01 ∼ 0.1 wt% 의 낮은 농도의 수용성 과산화수소를 이용하는 것을 다루고 있다. 그러나, 이 미국특허의 특징은 실온에서의 소독시간은 적어도 15 일이 소요되고, 높은 온도에서의 소독은 약 1 일이 소요된다. 다시 말해서, 빠른 소독을 위해서는 높은 수용성 과산화수소를 가열해야한다.

또한, 미국특허 제 4,169,123 호, 제 4,169,124 호 및 제 4,230,663 호에 있어서는, 80 ℃ 이하의 온도에서 기체상태로 있는 과산화수소를 이용하게 되었고, 소독을 위해서는 반응용기의 부피에 대해 0.1 ∼ 75㎎의 농도로 유지시키는 방법을 다루고 있다.

그리고, 미국특허 제 4,366,125 호 및 제 4,289,728 호에 있어서는 상당히 개선된 방법을 다루고 있는 바, 즉 강력한 소독활동을 주기 위해 과산화수소 용액에 자외선을 인가하는 방법을 이용하고 있다. 그러나, 이 방법은 피소독물체를 싸고 있는 포장에 의해 소독되어야 할 피소독물체의 표면이 자외선과 직접 접촉되지 못하여 소독이 되지 않는다는 단점이 있었다.

한편, 플라즈마 살균·소독기에서 과산화수소를 주입하는 장치의 일례로써, 저온 플라즈마 살균·소독기 제조·판매를 하고 있는 존슨 앤 존슨사의 ASP 모델에서 채택한 방식은 과산화 수소수가 일정량 주입(10개 주입)되어 있는 캅셀형 카세트 방식을 채택하였다. 캅셀에 들어 있는 용액은 주입펌프를 이용하여 용액 이송관으로 공급하여 주면 공급된 액상의 과산화 수소수는 기화기에서 기체로 기화되어 소독반응기 내로 공급시키는 방식이다.

그러나, 이 방식은 1회 소독공정에서 1개의 캅셀이 이용되는데, 10개입 캅셀형 카세트 1개로 10회의 소독공정을 마치면 다시 10개가 주입된 새로운 카세트로 갈아주어야 하는 단점이 있다.

또한 반도체의 패턴 배선으로 가장 많이 이용되는 금속박막을 형성시키는 반도체 공정인 금속 유기물 화학기상 증착(MOCVD : Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 방법에서 금속 증기발생용 액체를 플라즈마 화학반응을 위한 화학 반응실로 공급하는데 널리 이용되는 대표적인 장치는 액체 유량조절기(Liquid Mass Flow Controller)와 주입기(Injection Pump)가 부착된 기화기(Vaporizer)이다.

그러나, 이 장치는 액체를 미량으로 정량공급하여 주는 장치구조가 매우 복잡하고 장치가격이 엄청난 고가라는 단점이 있다.

본 발명은 의료기구와 같은 물체표면에 존재하는 미생물(microorganism)들을 기체상의 플라즈마로 살균, 소독하는 저온 플라즈마 소독시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 발생동안 반응활성종으로서 과산화수소를 미량 정량공급하고 플라즈마를 발생시키기에 앞서 역시 기체상의 과산화수소로 전처리를 행하는 공정을 포함한 저온 플라즈마 소독시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 저온 플라즈마 소독시스템의 개략적 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 액상의 과산화수소용액 공급수단의 다른 실시예에 대한 개략적 구성도,

도 3은 도 2에 도시된 액체자동공급기의 상세구성도이다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로, 반응활성종(active species)의 전조(precursor)로 과산화수소를 이용하고 소독과정을 소독이 이루어지기에 충분한 전력의 플라즈마를 발생시키기 전에 전처리공정으로 반응용기에 주입된 기체상의 과산화수소로 소독시킬 피소독물체 표면과 먼저 접촉시키므로 저온의 플라즈마로 소독시키는 전체 시간과 플라즈마 전력을 감소시킬 수 있어, 과산화수소로 전처리를 행하는 것이 많은 여러 가지 형태의 포장재료내에서 소독과정을 진행시키기에 충분할 뿐만 아니라 상기 전처리를 행하고 난 다음 전력을 인가하여 발생된 과산화수소 플라즈마로 최종적인 소독처리를 행할 때 플라즈마내에서 과산화수소가 분해되면서 발생되는 부산물이 물, 산소 및 수소이기 때문에 플라즈마 처리를 행한 후 소독된 피소독물체 표면에 독성의 잔존물을 남기지 않는 저온 플라즈마 소독시스템을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 목적은 캅셀형 카세트 방식에서와 같이 빈번하게 카세트를 교환해야 되는 불편함을 없애고 구조를 단순화하여 제조원가를 낮출 수 있도록 하기 위한 것으로, 저온 플라즈마 살균·소독기에서 소독을 위한 플라즈마 발생용으로 가장 많이 사용되는 액상의 과산화수소수를 미량 정량 공급하여 기화시켜 주는 장치로 이용하기 위해 또한 플라즈마 화학반응 증착방법을 이용하여 금속박막을 증착하는 반도체 공정에서 액상의 금속유기 화합물을 미량 정량공급하여 기화시킴으로서 화학 반응실에서 금속 증기 플라즈마를 안정되게 발생시켜 줄 수 있는 반도체 공정용 장비로도 할용할 수 있도록 하기 위해, 병원에서 사용할 수 있는 주사용액 미량 정량 자동 공급기와 반도체 공정에서 많이 사용되는 금속 증기 발생용 액체를 화학 반응실에 일정량 공급할 수 있는 기화기 부착 미량 정량 액체 자동 공급기를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저온 플라즈마 소독시스템은, 포장재료(10)에 쌓인 피소독물체(9)가 수납되는 반응용기(1), 상기 반응용기(1)내에서 피소독물체(9)의 상측과 하측에 각각 설치되는 애노우드(2)와 캐소우드(3), 상기 애노우드(2)에 유량조절기(4)를 통해 설치되는 주입가열기(5), 상기 캐소우드(3)에 임피던스 매칭회로(6)와 임피던스 매칭조절기(7)를 통해 설치되어 고주파전력을 발생시키는 플라즈마전력공급원(8), 상기 반응용기(1) 하부에 설치되는 진공펌프(11)로 이루어져, 플라즈마로 소독시키기에 앞서 액체상의 과산화수소용액(12)을 주입가열기(5)를 이용하여 일차적으로 기체상태로 만든 후, 유량조절기(4)를 이용하여 기체상의 과산화수소를 원하는 압력으로 조절, 주입하여 전처리를 행하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 플라즈마 소독시스템은, 분출공급관을 통해 플라즈마발생용 액체가 공급되는 반응용기를 구비하고 있는 정량 액체공급장치에 있어서, 모터의 회전속도 제어에 따라 분출관을 통해 미량의 플라즈마발생용 액체를 자동 공급하는 정량 액체자동공급기, 상기 정량 액체자동공급기의 분출관에 연결되어 분출되는 액체를 기화시키도록 히터를 구비하고 있는 기화기, 상기 기화기에 내설된 히터의 온도를 제어하는 온도조절기, 상기 기화기의 출구와 화학반응실 사이에 연결되는 분출공급관에서 이송되는 액체의 응축을 방지하기 위해 분출공급관 전체를 둘러쌓도록 설치되고 상기 온도조절기에 연결되어 온도가 조절되도록 된 히터로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정량 액체자동공급기는 비례 제어회로에 의해 속도가 피드백 제어되는 감속기가 부착된 직류모터, 상기 직류모터의 회전축에 커플링을 통해 연결되는 이송 스크류, 상기 이송 스크류와 부싱을 통해 기계적으로 연결된 지지대, 상기 지지대에 의해 직선 운동하는 주입실린더, 상기 주입실린더가 내측에서 직선운동함에 따라 용액을 흡입분출하는 주입용기, 상기 주입용기의 액체흡입구에 설치되어 상기 주입실린더의 직선 신장운동시 개방되는 공급판막, 플라즈마발생용으로 공급할 용액이 저장되고 상기 용액을 공급판막을 통해 상기 주입용기에 공급할 수 있도록 상기 액체흡입구에 설치되는 용액공급용기, 상기 주입실린더의 직선 압축운동시 개방되어 분출관으로 용액을 공급하도록 주입용기의 끝단에 설치된 분출판막 그리고 주입실린더의 위치를 측정할 수 있도록 고정판에 설치되는 변위센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 플라즈마 소독시스템을 도시해 놓은 개략적 구성도로서, 본 발명의 저온 플라즈마 소독시스템은 기체상의 플라즈마 내에서 물건을 소독하는 시스템으로서, 특히 의료기구와 같은 피소독물체(9) 표면에 존재하는 미생물들을 살균, 소독하기 위해 플라즈마 발생원으로 과산화수소용액(12)을 이용하는데 있고, 플라즈마 발생동안 반응 활성종으로서 과산화수소를 사용하고 플라즈마(가스의 전기방전에 의해 발생됨)를 발생시키기에 앞서 역시 기체상의 과산화수소로 전처리를 행하는 공정을 포함한 것이다.

즉, 소독시킬 의료도구나 수술용 도구인 피소독물체(9)를 포장재료(10)로 싸서 넣게 되는 챔버(chamber)인 반응용기(1)는 상기 피소독물체(9)를 두고 상부에 애노우드(2)가 설치됨과 아울러 하부에 캐소우드(3)가 각각 설치되고, 상기 애노우드(2)에 반응용기(1)를 통해 유량조절기(MFC : 4)가 설치되는 한편 상기 캐소우드(3)에 반응용기(1)를 통해 임피던스 매칭회로(6)가 설치되며, 상기 반응용기(1)의 하부에 진공펌프(11)가 각각 설치된다. 또한, 상기 유량조절기(4)에 주입가열기(5)가 연결되고, 상기 임피던스 매칭회로(6)에 임피던스 매칭조절기(7)에 통해 RF 발생기의 플라즈마전력공급원(8)이 연결된다.

본 발명의 저온 플라즈마 소독시스템은 종래의 가스소독공정과는 크게 2 가지 측면에서 다르게 되어 있는 바, 첫째 산소, 질소와 같은 불활성 가스를 이용하기 보다 오히려 기체상의 과산화수소를 이용하는 것이고, 둘째 플라즈마로 소독시키기에 앞서 액체상의 과산화수소용액(12)을 주입가열기(5)를 이용하여 일차적으로 기체상태로 만든후, 유량조절기(4)를 이용하여 기체상의 과산화수소를 원하는 압력으로 조절, 주입하여 전처리를 행한다는 것이다.

소독시킬 의료도구나 수술용 도구인 피소독물체(9)를 포장재료(10)로 싸서 반응용기(1)에 넣은 후, 이 반응용기(1)를 닫고 진공펌프(11)를 이용하여 진공상태로 배기시킨다. 이때 액상의 과산화수소(12)를 주입가열기(5)를 이용하여 일차적으로 기체상태로 만든 후, 유량조절기(4)를 이용하여 대략 0.1 ∼ 10 Torr 정도의 압력조정하여 반응용기(1)의 애노우드(2)에 주입시킨다. 이렇게 되면 과산화수소는 소독시킬 피소독물체(9)와 접촉되기 시작하여 대략 30 분정도 잔류시킨다.

그 다음 비록 반응용기(1)는 캐소우드(3)에 가해진 플라즈마전력공급원(8)과 과산화수소농도에 의존하지만 소독은 플라즈마 발생시작으로부터 약 5 분 정도로 짧은 시간에 끝난다 하더라도 소독이 충분히 일어날 때까지 약 50분 정도 플라즈마를 유지시킨다.

이때 플라즈마는 플라즈마전력공급원(8)을 이용하여 원하는 전력으로 설정한 다음, 반응용기(1)내의 기체상 과산화수소의 저항값과 일치하도록 임피던스 매칭조절기(7)를 이용하여 임피던스 매칭회로(6)를 거치면 캐소우드(3)에 최적의 전력이 공급되어 발생된다.

따라서, 본 발명은 소독효율이 과산화수소(12)의 농도에도 의존하지만 플라즈마전력공급원(8)에도 의존하게 되므로 최적의 소독효율을 얻기 위해서 최적의 전력을 인가하는 것이 좋다. 소독될 피소독물체(9)는 포장재료(10)로 싸서 반응용기(1)내에 놓여지는 바, 이때 사용되는 포장재료(10)는 섬유처럼 짜여진 폴리에틸렌으로 "TYVEK"라는 상표의 재료, 또 섬유처럼 짜여진 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 만들어진 상표 "MYLAR"라는 재료들이다. 또한, 비용절감을 위해 종이재료를 이용할 수도 있으나 종이와 플라즈마의 반응활성종과의 상호 반응 때문에 높은 소독효율을 얻기 위하여 긴 소독시간을 요하게 된다.

본 발명의 저온 플라즈마 소독시스템에서는 100℃ 이하의 저온을 갖는 플라즈마를 발생시키게 되는 바, 이는 반응가스인 기체상의 과산화수소의 압력을 10 Torr 이하로 설정하여 플라즈마를 발생시키게 되고, 펄스형태로 단속적으로 인가하는 고주파 전력인가방식, 즉 고주파(RF 13.56MHZ)용량결합형을 사용하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 소독시키고자 하는 피소독물체(9)와 반응용기(1)내에서의 반응가스의 과열을 방지하기 위해 단속적인 인가방식을 채택하고, 이 인가방식은 0.5 ms동안 인가하며 1ms 동안 단속하는 주기로 고주파 전력을 인가한다.

전술한 바와 같이 과산화수소는 전처리를 위해 반응용기(1)의 애노우드(2)에 주입하게 되는 바, 이때 기체상의 과산화수소농도는 0.05 ∼ 10 mg/liter 이지만 높은 농도의 과산화수소를 주입하면 소독효율이 높아져서 전체 소요시간을 줄일 수 있게 된다.

상기 반응용기(1)에 주입되는 과산화수소의 최소농도는 약 0.125 mg/liter 이고, 적정농도로 과산화수소를 주입할 때 첨가가스로 산소, 질소, 아르곤과 같은 보조가스를 충전가스로 이용한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 저온 플라즈마 소독시스템에 의한 공정을 살펴보면 다음과 같다.

① 반응용기(1)의 문을 열어 대기압으로 설정한다.

② 소독시킬 의료 및 수술용 도구인 피소독물체(9)를 철망용기(13)에 넣은 다음 포장재료(10)로 싼다.

③ 포장재료(10)에 싸여진 철망용기(13)를 반응용기(1)내에 넣고 문을 닫는다.

④ 진공펌프(11)를 이용하여 반응용기(1)의 압력을까지 배기시킨다.

⑤ 액상의 과산화수소용액(12)을 주입가열기(5)를 통해 반응용기(1)의 압력이 0.5 ∼ 10 Torr가 되도록 유량조절기(4)를 이용하여 정량토출방식에 의한 과산화수소를 애노우드(2)로 주입한다.

이때 반응용기(1)에 주입되는 과산화수소의 농도는 0.05 ∼ 10 mg/liter 이고, 가장 좋은 농도는 0.208 mg/liter이다.

이 과정이 5 ∼ 30 분 정도의 시간이 소요되는 전처리과정인 바, 물론 여기서 소요되는 전처리 시간은 포장재료(10), 소독시키고자 하는 피소독물체(9)의 수 및 반응용기(1)내의 위치에 따라 다를 수도 있다.

⑥ 전처리 과정이 끝나면 플라즈마전력공급원(8)의 고주파전력을 임피던스 매칭조절기(7) 및 매칭회로(6)를 통해 반응용기(1)의 캐소우드(3)에 인가하여 플라즈마를 발생시킨다.

⑦ 플라즈마를 발생시키는데 필요한 고주파전력인 플라즈마전력공급원(8)은 연속적인 인가방식으로 채용할 수 있으나, 반응가스와 소독될 피소독물체(9)의 과열을 방지하기 위해 펄스방식, 즉 1KHZ 의 주파수를 갖는 펄스형 고주파 전원을 공급한다.

이와 같이 플라즈마를 5 - 60 분 정도 유지하면 피소독물체(9)는 완벽히 소독된다.

⑧ 반응용기(1)내에서 소독이 끝나면 플라즈마전력공급원(8)을 제거하고, 상기 반응용기(1)의 압력을 다시 대기압으로 유지시켜 포장재료(10)로 둘러싸인 피소독물체(9)를 꺼내면 모든 공정이 완결된다.

본 발명에 의해 의료용 도구나 수술용 도구인 피소독물체(9)를 소독하게 되면, 종래 가스살균방식인 에틸옥사이드방식과 달리 과산화수소가 플라즈마화 되어도 생성되는 부산물이 무독성의 물질로 분해되기 때문에 소독된 피소독물체(9)나 포장재료(10)에 잔존하는 과산화수소를 제거하는 부가적인 공정이 필요없게 된다.

도 2는 본 발명에 따라 액상의 과산화수소용액을 반응용기로 미량 정량 공급할 수 있도록 하는 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

플라즈마를 발생시키기 위해 미량으로 정량의 액체를 자동공급할 수 있는 정량 액체자동공급기(20)의 분출구에는 히터(26)가 내설되어 있는 기화기(24)가 설치되어 있고, 상기 히터(26)에는 온도조절기(25)가 연결되어 비례제어에 의해 히터(26)의 온도를 제어할 수 있도록 되어 있다.

상기 정량 액체자동공급기(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 모터회전 속도제어기의 비례제어회로(12)에 의해 속도가 피드백 제어되는 감속 모터(31)에 연결된 주입실린더를 원하는 속도로 직선운동 시킴으로서 주입실린더(45)의 단면적과 용액이 분출되는 출구의 단면적 비율에 의해 결정되는 단위시간당 공급량을 조절할 수 있도록 되어 있는 것이다.

즉, 주입용기(46) 부피만큼의 용액이 다 사용되고 나면 모터(31)가 역회전을 하여 주입용기(46)의 다른 한쪽에 연결된 용액공급배관(38)을 따라 상부에 연결된 용액공급용기(48)의 용액이 주입용기(46)에 자동으로 주입되도록 하였다. 공급된 액체는 온도조절기(25)의 비례온도제어회로(42)에 의해 온도가 자동조절되는 기화기(24)로 이송되면 기화기(24) 내의 히터(26)에 의해 액체가 가열되어 기체로 변화되어 반응용기(1)로 공급된다. 상기 반응용기(1) 내에서는 공급된 기체의 플라즈마를 발생시켜 살균·소독과 같은 주요공정을 진행하게 된다.

한편, 미량의 액체를 정량공급할 수 있도록 된 정량 액체자동공급기(20)에 대해 좀더 상세히 설명하면, 상기 액체자동공급기(20)는 비례 제어회로(42)에 의해 속도가 피드백 제어되는 감속기(32)가 부착된 직류모터(31)의 회전축이 커플링(33)에 연결되어 있고, 커플링(33)의 다른 한쪽에는 이송 스크류(36)가 연결되어 있다.

상기 이송 스크류(36)는 부싱(34)을 통해 지지대(35)에 기계적으로 연결되어 있으며, 상기 지지대(35)에는 직선 운동하는 주입실린더(45)가 연결되어 있다. 주입실린더(45)가 직선 운동하면 주입용기(46)에 들어 있던 용액이 분출판막(44)을 통하여 분출관(40)으로 흘러나가게 된다. 이때 주입용기(46)는 고정판(37)(39)에 의해 고정되어 주입실린더(45)의 직선운동시 주입용기(46)가 움직이는 것이 방지되도록 이루어져 있다.

주입용기(46)에 들어있는 용액을 다 사용한 후에는 모터(31)를 역회전시켜 상부에 부착된 용액공급 용기(48)로부터 용액 주입 공급관(38)과 공급판막(43)을 통해 용액을 주입용기(46)에 흡입시킨다.

이때 공급되는 액체량은 분출되는 분출판막(44)의 단면적과 주입용기(46) 내부의 단면적의 비율로부터 주입실린더(45)의 단위시간당 이송거리를 산출하고 이송거리가 산출되면 단위시간당 감속기(32) 부착형 직류모터(31)의 회전속도를 구할 수 있으므로 주입용기(46) 내의 전체용액을 공급하는데 필요한 시간이 산출되므로 결국 주입용액을 미량으로 일정량 만큼씩 자동으로 공급할 수 있는 것이다.

한편, 감속기(32) 부착형 직류모터(31)의 속도제어를 위해 비례제어회로(42)의 피드백 제어를 이용하였는데 주입실린더(45)의 위치는 주입용기(46) 고정판(37)에 부착된 변위센서(49)에 의해 측정된다.

조립된 공급부품은 전체가 장착대(41)에 장착되어 있다. 미량 정량 액체자동공급기(20)로부터 공급된 액체를 분출공급관(23)을 통해 기화기(24)에 공급시키면 공급된 액체가 기화기(24) 내부에 장착된 히터(26) 때문에 기체상태로 기화되어 반응용기(1)로 주입되게 된다. 이때 기화기(24) 내부의 히터(26)온도는 비례제어 방식의 온도조절회로(25)에 의해 조절된다.

한편 액체가 공급될 때 분출 공급관(23)과 공급된 액체의 온도차에 의해 분출 공급관(23) 내부에 응축될 수 있기 때문에 분출 공급관(23) 외부 전체에 역시 온도조절기(25)에 연결된 판상 히터(22)를 둘러싸므로서 기화된 액체가 다시 응축되지 않게 하였다. 이렇게 공급된 기체를 이용하여 플라즈마를 발생시켜 주된 플라즈마 소독공정이나 반도체 증착공정을 진행하면 된다.

[실험결과 1]

다음은 플라즈마 소독시스템에서 소독처리를 행한 결과를 나타낸 것인 바, 여기서 0는 소독처리를 받기 전의 미생물 수이고, T는 소독처리를 받은 후의 미생물 수이다.

표 1 은 오존/과산화수소 플라즈마시스템에서 소독처리를 행한 결과들을 나타낸 것인 바, 실험조건은 과산화수소의 농도는 0.2 mg/liter, 압력은 1.5 Torr, 고주파 펄스전력은 150W, 전체 처리시간은 15분으로 고정한다.

모든 실험은 표 1 에 나타낸 반응가스(1.5Torr)에서 10 분간 전처리를 행한다.

오존/과산화수소, 플라즈마시스템에서 소독처리결과

농도	(T/O)	(T/O)
0.1	1.0	1.0
0.2	1.0
0.6		0

표 1 에서 알 수 있듯이 오존 플라즈마보다는 과산화수소 플라즈마의 소독처리 효율이 월등히 높음을 알 수 있다.

[실험결과 2]

동일한 과산화수소 플라즈마시스템에서 과산화수소의 농도에 따른 소독처리 효율을 알아 본 것으로서, 표 2 에 그 결과를 나타내고 있다.

소독처리효율에 대한 과산화수소의 농도영향

반응가스	처리결과(T/O)

표 2에서 알 수 있듯이, 소독처리 효율은 과산화수소의 농도가 0.6 일 때 제일 좋고, 또한 과산화수소 플라즈마만을 이용할 때보다 과산화수소와 Water vapor를 함께 이용할 때가 더욱더 높은 소득효율을 가진다.

[실험결과 3]

동일한 플라즈마 시스템에서 에어와 과산화수소 및 에어와 과산화수소의 혼합가스의 반응압력(Torr)에 따른 소독효율을 알아 본 것으로써, 표 3 에 그 결과를나타내고 있다.

소독처리 효율에 대한 과산화수소의 반응압력의 영향

압력(Torr)	Air 플라즈마 only(T/O)
0.5
1.0		1.0
1.5			0
2.0

표 3에서는 에어 플라즈마만을 이용하거나 과산화수소 플라즈마만을 이용하였을 때의 소독효율이 에어와 과산화수소 플라즈마를 함께 사용한 플라즈마를 이용하였을 때 보다 나쁨을 알 수 있고, 또한 반응가스의 압력은 1.5 Torr일 때가 가장 좋게 나타났다.

[실험결과 4]

동일한 플라즈마 시스템에서 에어와 과산화수소 혼합가스의 플라즈마 및 에어만의 플라즈마에 대해 플라즈마 발생전력(Watt)에 따른 소독초리 효율을 알아 본 것으로써 표 4에 그 결과를 나타내고 있다.

소독처리 효율에 대한 고주파전력의 영향

전력(Watts)	Air 플라즈마 only(T/O)	(T/O)
0	1.0
50
100
150		0

표 4 에서는 에어 플라즈마만을 이용할 때보다 에어와 과산화수소 플라즈마를 함께 이용할 때의 소독효율이 좋게 나타나고, 이때 에어와 과산화수소 플라즈마를 함께 사용한 플라즈마를 이용할 때 소독효율은 플라즈마 발생전력인 고주파 전력을 150 Watt로 할 때 가장 좋다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반응활성종의 전조로 과산화수소를 이용하고 소독과정을 소독이 이루어지기에 충분한 전력의 플라즈마를 발생시키기 전에 전처리공정으로 반응용기에 주입된 기체상의 과산화수소로 소독시킬 피소독물체 표면과 먼저 접촉시키므로 저온의 플라즈마로 소독시키는 전체시간과 플라즈마 전력을 감소시킬 수 있어, 과산화수소로 전처리를 행하는 것이 많은 여러 가지 형태의 포장재료내에서 소독과정을 진행시키기에 충분할 뿐만 아니라 상기 전처리를 행하고 난 다음 전력을 인가하여 발생된 과산화수소 플라즈마로 최종적인 소독처리를 행할 때 플라즈마내에서 과산화수소가 분해되면서 발생되는 부산물이 물, 산소 및 수소이기 때문에 플라즈마 처리를 행한 후 소독된 피소독물체 표면에 독성의 잔존물을 남기지 않는 저온플라지마 소독시스템을 제공할 수 있다.

또한 병원에서 소독용으로 사용되는 플라즈마 살균·소독기나 반도체 공정에서 많이 사용되는 금속 증기 발생용 액체공급기에서 간단한 구조로 이루어진 액체자동공급기에 의해 미량의 액상 용액을 소독실 또는 반응실로 자동공급할 수 있게 되므로 플라즈마 살균·소독기나 금속 증기 발생용 액체공급기에서 미량의 액상용액을 공급하기 위한 장치의 제조원가를 낮출 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 포장재료(10)에 쌓인 피소독물체(9)가 수납되는 반응용기(1), 상기 반응용기(1)내에서 피소독물체(9)의 상측과 하측에 각각 설치되는 애노우드(2)와 캐소우드(3), 상기 애노우드(2)에 유량조절기(4)를 통해 설치되는 주입가열기(5), 상기 캐소우드(3)에 임피던스 매칭회로(6)와 임피던스 매칭조절기(7)를 통해 설치되어 고주파전력을 발생시키는 플라즈마전력공급원(8), 상기 반응용기(1) 하부에 설치되는 진공펌프(11)로 이루어져, 플라즈마로 소독시키기에 앞서 액체상의 과산화수소용액(12)을 주입가열기(5)를 이용하여 일차적으로 기체상태로 만든 후, 유량조절기(4)를 이용하여 기체상의 과산화수소를 원하는 압력으로 조절, 주입하여 전처리를 행하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 소독시스템.
2. 제1항에 있어서, 반응가스인 기체상의 과산화수소의 압력을 10 Torr 이하로 설정하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마전력공급원(8)이 펄스형태로 단속적으로 인가하는 고주파 전력인가방식으로 고주파(RF 13.56MHZ)용량결합형을 사용한 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 소독시스템.
3. 제1항에 있어서, 기체상의 과산화수소농도는 0.05 ∼ 10 mg/liter 인 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 소독시스템.
4. 제1항에 있어서, 반응용기(1)에 플라즈마발생용 액체를 공급하는 수단은 모터(31)의 회전속도 제어에 따라 분출관(40)을 통해 미량의 플라즈마발생용 액체를 자동 공급하는 정량 액체자동공급기(20), 상기 정량 액체자동공급기(20)의 분출관(40)에 연결되어 분출되는 액체를 기화시키도록 히터(26)를 구비하고 있는 기화기(24), 상기 기화기(24)에 내설된 히터(26)의 온도를 제어하는 온도조절기(25), 상기 기화기(24)의 출구와 반응용기(1) 사이에 연결되는 분출관(40)에서 이송되는 액체의 응축을 방지하기 위해 분출관 전체를 둘러쌓도록 설치되고 상기 온도조절기(25)에 연결되어 온도가 조절되도록 된 히터(26)로 이루어진 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 소독시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 정량 액체자동공급기(20)는 비례 제어회로에 의해 속도가 피드백 제어되는 감속기(32)가 부착된 직류모터(31), 상기 직류모터(31)의 회전축에 커플링(33)을 통해 연결되는 이송 스크류(36), 상기 이송 스크류(36)와 부싱(34)을 통해 기계적으로 연결된 지지대(35), 상기 지지대(35)에 의해 직선 운동하는 주입실린더(45), 상기 주입실린더(45)가 내측에서 직선운동함에 따라 용액을 흡입분출하는 주입용기(46), 상기 주입용기(46)의 액체흡입구에 설치되어 상기 주입실린더(45)의 직선 신장운동시 개방되는 공급판막(43), 플라즈마발생용으로 공급할 용액이 저장되고 상기 용액을 공급판막(43)을 통해 상기 주입용기(46)에 공급할 수 있도록 상기 액체흡입구에 설치되는 용액공급용기(48), 상기 주입실린더(45)의 직선 압축운동시 개방되어 분출관(40)으로 용액을 공급하도록 주입용기(46)의 끝단에 설치된 분출판막(44) 그리고 주입실린더(45)의 위치를 측정할 수 있도록 고정판(37)에 설치되는 변위센서(49)로 이루어진 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 소독시스템.
6. 액상의 과산화수소용액(12)을 주입가열기(5)를 통해 반응용기(1)의 압력이 0.5 ∼ 10 Torr가 되도록 유량조절기(4)를 이용하여 정량토출방식에 의한 과산화수소를 반응용기(1)로 주입하는 전처리 과정;

   플라즈마전력공급원(8)의 고주파전력을 임피던스 매칭조절기(7) 및 매칭회로(6)를 통해 반응용기(1)의 캐소우드(3)에 인가하여 플라즈마를 발생시키는 과정;

   이와 같이 플라즈마를 5 ∼ 60 분 정도 유지하면 의료도구나 수술용 도구인 피소독물체(9)를 완벽히 소독하는 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 소독시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 플라즈마를 발생시키는데 필요한 고주파전력인 플라즈마전력공급원(8)은 연속적인 인가방식으로 채용하여, 반응가스와 소독될 피소독물체(9)의 과열을 방지하기 위해 펄스방식, 즉 1KHZ 의 주파수를 갖는 펄스형 고주파 전원을 공급한 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 소독시스템.