KR200383428Y1

KR200383428Y1 - 은 나노가 함유된 기능성 겸자

Info

Publication number: KR200383428Y1
Application number: KR20-2005-0005189U
Authority: KR
Inventors: 양원동
Original assignee: 양원동
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2005-05-03

Abstract

세균은 많은 사람의 손이나 몸이 접촉하는데 가장 많이 잠복해 있으며 사람들은 육안으로 볼 수가 없어 대부분 이 사실을 모르고 있고 세균이나 바이러스에 감염되고 나서야 그 심각성을 깨닫게 된다.

본원고안은 의료기관에서 외과적인 수술시 사용하는 금속소재로 이루어진 겸자(10)에 은 나노(100)와 세라믹을 이용하여 겸자(10)에 세균과 곰팡이, 바이러스, 생성을 원천적으로 차단하고 몸에 좋은 음 이온과 원적외선을 방출할 수 있도록 하려는 은 나노(100)를 함유한 겸자(10)에 관한 것이며 은 나노(100)분말(NANO SILVER) 또는 콜로이달 실버(Colloidal Silver) 나노 은용 액(Ag)을 겸자(10) 몸체의 제조 시 배합(120)이나 코팅하여 겸 자(10)를 통하여 시술받는 환자의 건강과 나아가 국민의 보건증대와 위생에 효과가 있는 목적이 있다.

Description

은 나노가 함유된 기능성 겸자{Nano silver and contain multi forceps }

본원고안은 상기하였듯이 의료기관에서 외과영역의 수술 또는 처치에 쓰이는 의공구인 겸자 (鉗子, forceps)(10)의 몸체에 은 나노 재를 배합(120)하거나 코팅하는 방법에 관한것이다.

겸자 (forceps)는 조직 또는 기관을 받치거나 집거나 누르기 위한 용구로, 일반적으로 가위 모양의 형태로 이루어지고 둘로 갈라진 끝 부분과 이에 이어진 손잡이로 되어 있는데, 손잡이 부분을 움직여서 사용한다.

형상에 따라 악구(鰐口)겸자 ,맥립 (麥粒)겸자 ,유구 (有鉤)겸자 등으로 나누어지고, 목적에 따라 동맥 겸자 ,압좌 (壓挫)겸자 ,절단 겸자, 고정 겸자 ,지혈 (止血)겸자 ,분만 겸자 등으로 나누어진다.

또 고안자의 이름을 따서, 코허 겸자(지혈) ,페앙 겸자(지혈) ,심프슨 겸자(분만) 등으로 부르기도 하며 모스키토 (모기의 주둥이), 감자. 지침 기란 말을 사용하기도 한다.

겸자(10)하면 떠오르는 것이 의료기관이고 의학적으로 수술시 나 응급처치시나 상처의 드레싱 시나 혈관지침 시나 봉합시 손가락이 닿지 않는 부분이나 위생상 손가락이 직접 닿지 않아야 하는 경우 등의 조작에 손가락 대용으로 널리 사용되고 있으며 재질은 황동, 스테인리스강, 니켈제의 것이 사용이 된다.

얼마 전 매스컴 등을 통해서 알려진 바와 같이 사람의 손에는 보통 세균이 20만 마리/㎠~ 30만 마리/㎤ 이상의 세균이 잠복해 있으며 손의 세척(230)과 살균을 소홀하게 되면 검출되는 세균의 숫자는 대략 500만/㎠ ~3200/㎠ 만 마리 대장균은 3500/㎠ ∼1100/㎠ 만 마리 이상으로 조사되고 심한 경우는 진드기나 곰팡이 균, 진드기까지 발견된 것이 얼마 전 공중파로 보도되었으며 특히 사람의 손으로 투여하게 되는 겸 자(10)의 오염이나 감염은 매우 심각한 현상이라 할 수 있다.

한편, 외과적인 수술시 수술의사는 일회용 고무장갑을 끼고 멸균기에서 멸균된 겸 자를 손에 쥐고 여러 가지 외과적인 수술을 시행하게 되는데 인체 속으로 들어가는 겸 자(10)의 집게 부나 중간부 부분이 환자를 외과적으로 절개하였을 때 기생하는 다량의 세균으로 인하여 순식간에 감염이 될 수 있의며 수술 방의 주위 환경에 의해서도 쉽게 검열될 수가 있으며 중앙공급 실에서 수술도구인 겸 자를 자칫하여 소독이나 멸균을 소홀하게 하면 자칫하면 중대한 의료사고로 이어 질 수 있는 것이다.

본원고안의 은 나노가 함유된 겸자(10) 는 주위의 물리적이나 전기적인 살균이나 세척이 없이 겸자(10) 본체의 제조 시에 투입되므로 경제적이고도 살균력이 타의 추정을 불허한 강력한 항 살균 물질을 함유하고 있어 은 나노를 겸 자(10)의 소재에 투여하게 되면 지속적으로 아래와 같은 탁월한 이점을 얻을 수 있다.

은 나노는 인체에 무해하고 염소계열보다 수십 배 강력한 살 균 력과 항균력 제독 력이 있다.

종래의 스테인리스 스틸 겸자에 비하여 은 나노로 제조된 겸자는 인체에 무해하고 염소 계열보다 수십 배 강력한 살균력이 있다.

그렇다면, 본원고안의 은 나노가 함유된 겸 자(10)의 기능성 겸자의 특장점을 나열하여보면 ;

1: 종래의 통상의 스테인리스 스틸이나 티탄 겸자에 비하여 은 나노가 배합(120)이나 코팅된 겸자(10) 는 항균, 살균, 방 취, 제독 기능이 우수하고 시술시 몸에 좋은 음 이온과 원적외선이 발생하여 혈액순환과 내분비 활동을 왕성하게 되고 항바이러스와 항알레르기 효과와 신속한 통증 완화와 체지방을 빠르게 분해할 수 있다.

2: 주변환경의 오염도에 따라 민감하게 변화되는 반응을 보이며

세균의 세포막과 강하게 결합하여 세균의 세포막을 파괴 혹은 세포의 기능을 교란하여 지속적인 항 살균 작용을 나타낸다.

최근 연구 결과에 의하면 650종의 세균과 바이러스를 멸균할 수 있으며 유해 균, 곰팡이 균, 무좀균, 알레르기 균등에 번식 억제 및 항 살균기능이 탁월하여 문제가 되고 있는 병원 내에서 2차 감염을 방지하고 은 나노가 촉매작용을 하여 산소가 활성산소 O₂- O₂+ O로 전환되어 살균 작용과 인체에서 분비되는 땀이나 체액 타액 또는 분비물에 의해 번식하는 세균의 증식을 원천적으로 막아 준다.

3: 제전기능이 있다. 은 나노는 뛰어난 전기 도전성을 가지며 정전기 발생 방지와 유해전자파 차단에도 큰 역할을 한다.

4: 은 나노는 물질과의 코팅, 이나 배합(120), 투 입 등이 매우 쉽고 금속제나 플라스틱 수지 제나 섬유와도 잘 융합이 된다.

5: 또한 몸에 좋은 음 이온이 발생하며 사용자의 건강 상태에 따라 변색하는 빠른 색 반응을 나타냄으로 본원 고안의 겸자(10) 는 사용자의 건강상태를 확인할 수 있는 기능이 있다.

본원 고안은 상기에서처럼 우수한 효과를 갖는 은 나노 물질을 통상의 겸자에 배합(120)이나 코팅을 하여 국민 보건향상에 기여할 수 있는 우수한 겸 자(10)를 제조하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 고안은 상기하였듯이 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 고안은 종래의 은 분말이나 은 이온과는 전혀 다른 기술인 은 나노 (Na no silver) 형태의 분말 또는 나노 은 (Ag) 용액을 겸 자(10)의 몸체의 재질인 금속에 은 나노를 0. 01 내지 10중량 %까지 살균력 강화를 위하여 은 나노를 0. 01 내지 20중량 %로 투입하고 PPM 단위로 겸자의 중량에 100ｇ 당 은 나노를 0.01 내지 10PPM 사이의 PPM 함량비로 배합(120)하여 성형(190)하거나 또는 도금이나 피막과 코팅 막을 형성하여 항균기능과 살균기능과 원 적외선 방출 기능을 갖는 항균력을 갖춘 기능성 겸 자를 제조하는데 목적이 있다.

본원 고안은 금속 소재로 만들어진 겸자(10)에 은 나노 물질을 투입이나 코팅하는 것에 관한 것으로서 상기에서 전술하였듯이 본원 고안의 겸자는 겸자 (forceps)는 조직 또는 기관을 받치거나 집거나 누르기 위한 용구로, 일반적으로 가위 모양의 형태로 이루어지고 둘로 갈라진 끝 부분과 이에 이어진 손잡이로 되어 있는데, 손잡이 부분을 움직여서 사용한다.

이해를 돕기 위하여 본원 고안 핵심물질인 은 나노와 은의 구성을 자세히 설명하면 다음과 같다.

본원 고안은 상기하였듯이 의료기관 또는 실험실 연구실에서 사용하는 겸자(10)에 은 나노를 배합(120)이나 코팅, 에 관한 것으로서 겸자의 겸자(10) 부분과 손잡이 부와 몸체에 은 나노 물질을 투입하여 살균과 항균 제독 작용을 하는 방법에 관한 것으로서 강력한 항균과 살균과 제독 작용을 하는 물질인 은 나노분말(Nano silver)과 콜로이달 실버(Colloidal Silver) 즉 나노 은 용액(Ag)을 겸 자(10)의 소재인 금속제로 만들어진 겸자(10)에 0. 01 내지 10중량 %로 살균력과 은 나노 살균 효과를 강화하기 위하여 0.01 내지 20중량 %로 은 나노 물질을 투입이나 코팅, 하고 스테인리스 스틸 20 내지 99중량 %,철 10 내지 99중량 %,티탄 10 내지 99중량 %로 투입하거나, 금 또는 금 나노 0.01 내지 10중량 % ,아연 0.01 내지 10중량 %, 백금 또는 백금 나노 0.01 내지 10중량 %,세라믹 10중량 % 의 합금으로 투입하여 제조하고 상기 은 나노의 입자의 크기는 0.1 내지 300㎚의 입 도를 갖는 은 나노가 함유된 기능성 겸자(10)에 관한 것으로서.

이해를 돕기 위하여 본원 고안의 구성물질인 은과 은 나노를 자세히 설명하면 다음과 같다.

은 나노 (Na no silver)의 주성분인 은(銀)은 금과 같이 고대로부터 가치가 높은 귀금속으로 인정되어 채취의 대상이 되어 왔고 화폐로서의 가치뿐만 아니라 현대 산업에서는 중요한 산업재료로 각광받고 있고 은의 생산은 금의 생산과 여러 면에서 비례 되고 있다.

실버는 일찍이 유럽의 지중해 연안 지역에서 채광되었는데, 미주 발견 이전에는 잉카와 아즈텍으로부터 은이 생산되었고, 이후 페루, 볼리비아로부터 생산된 은이 유럽으로 유입되었으며 이러한 은의 유출 량은 1520년이래 1800년까지.

꾸준한 증가세를 보였으나, 19세기 초 미국서부에서 많은 양의 은광이 발견된 이래로 감소하게 되었다.

현재 세계의 주요 은 생산국은 러시아(13.8%),캐나다(13.5%), 멕시코(13%), 페루(13%),미국(11%), 호주(8%), 폴란드(6%) 이고 우리 나라의 은의 매장량은 1천7백만 톤이며, 가 채 량은 약 9백2십만 톤에 이르고 있으며 2002년 기준, 우리 나라에서 생산된 실버는 약 5천kg이며, 이는 국내 총 수요량의 1.2%에 달하는 매우 미미한 양이다 보니 나머지 실버는 외국에서 수입되는 실정이다.

은의 특성: 은의 색상은 우아한 회백색의 금속이나 분말의 경우에는 회색을 띠 우며 비중은 10~12, 모스 경도 는 2.5~3, 용 융(80)점은 960.5℃이다.

특히 은의 용 융점은 고 온도계의 온도 보 정에 매우 중요한 것으로서 과학, 공업상 온도의 기준이 되고 있고 실버는 금속 중 최고의 전도체로, 기계의 접점 및 그 밖의 전자용에 포괄적으로 사용된다.

실버는 광학적으로는 가시광선에 대한 반사율이 90%로 금속 중 백금처럼 가장 우수한 편에 속하며 순은의 경우 대기 중에 방치하던가 또는 가열하여도 녹이 생기지 않으나, 다만 유황과 유화수소에는 반응하여 유화 은이 만들어져 검게 변하는 성질이 있다.

또한, 은에 함유되어 있는 불순물(O₂) 등의 양에 따라 기계적 성질이 변하게 되고 열 풀림 처리한 고 순도의 은의 경도는 브리넬 경도 HBS(10/500) 25~27, 인장 강도 12~16kgf/㎟이며, 주조한 것의 인장 강도는 약 29kgf/㎟ 까지 되고 연신48~54%이며, 재결정 온도는 150℃이다.

특히 순은의 경우 가공 경화된 것은 일반 상온에서도 다시 재결정하여 부드럽게 연화(200)되는 것이 특징이며 전연 성과 유연성은 금 다음으로 풍부하여 얇은 은 판인 은박의 경우 0.2㎛의 두께까지 얇게 펼 수 있다.

은 (silver)의 효능은 고대로부터 몸에 착용하고 있으면 신체의 컨디션에 따라 광택이나 컬러가 변하여 자신이 느끼지 못하는 신체의 불균형을 검사할 수 있는 도구로 사용되기도 하였고 (은 반지의 광택이 탁해지면 몸이 피로하거나, 생체 리듬이 낮은 경우에 해당함), 동의보감에서는 간질과 경기 등 정신질환과 부인병의 예방과 치료에 효험이 있다고 하고 은을 분말 화하여 복용하는 한약재로서 역할도 하였고, 실버는 몸에 지니고 있으면 오장(五臟)이 편안하고 심신(心身)이 안정되며, 사기(邪氣)를 내 쫓고 몸을 가볍게 하여 명을 길게 한다고 본초강목에서 기록하고 있다.

또한, 중세에 흑사병이 만연했을 때는 은 식기나 은 집기류를 많이 갖고 있었던 귀족이나 왕족들에게는 흑사병이 걸리지 않았는데 이는 은에서 발생하는 음이온이 흑사병 균을 살균할 정도로 방출되어 전염병으로부터 상대적으로 안전할 수 있었다고 하며 왕실이나 국빈을 모시는 자리에는 빠짐없이 은제품이 애용되고 있었다고 한다.

은 나노(160)의 이해를 돕기 위하여 본원 고안에 은 나노(Na no silver)추출 방법과 특징에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

은의 원자량은 107.87amu이고 은(Ag)이 살균력을 지녔다는 건 동서고금을 막론하고 이미 오래전부터 알려져 왔다.

은 나노는 우리 나라의 정부 산하단체인 생명공학 회사가 처음으로 개발한 물질 명이자 브랜드 명 나노기술(Na no-technology)과 은(silver)의 합성어로 은 나노라 명명되었고;

은 나노는 Na no-technology(나노기술)의 한 분야로 은의 강력한 향 균 및 살균 기능, 전자파 차단 우수한 전기 전도성의 메커니즘을 이용한 첨단 항 살균제이다. 은 나노 (Na no silver)는 전통적인 항생 물질과는 달리 세균이 내성을 갖지 못한다는 것이며 은 나노는 현재까지의 실험결과 지상의 거의 모든 단세포 병균을 짧은 시간에 살균하는 것으로 확인되었다.

현재 분말과 용액으로 이루어져 있는 은 나노 를 기반으로 하는 다양한 제품군이 수없이 고안되고 실생활에 제품화되어 생산되고 있으며 은 나노로 불리는 이 기술은 은(銀)을 나노미터(10억 분의 1m) 수준 즉 0.000000001mm로 작게 입 자화한 것을 말하며 1그램의 은을 나 노화하면 10경의 입자를 만들 수 있다.

그러므로 은(Age)을 초미립자 형태로 나 노화 한 은 나노(Na no silver) 는 은이 가지고 있는 여러 특성 중 항 살균력, 탈취 력, 식품의 보존시간 연장 등의 뛰어난 효능을 활용해 제작된 신개념이다.

예로부터 실버는 동 서양을 막론하고 세균을 막아줄 뿐 아니라 소독하는 물질로 인정받아 왔으며 현재 사용되고 있는 은 나노(Na no silver)의 추출방법은 증류수에 은(Age 99.9%)을 투 입 하고 저온에서 저 전류를 발생시켜 은이 포함된 화합물을 전기 분해하여 각 분자가 가지고 있는 +, - 극을 이용한 전기영동을 실시한 후 은(Age 99.9%)을 모을 수 있으며 그 밖에도 액상 환원법, 그라인딩 (grinding) 등의 물리적인 방법으로 제조할 수 있으며 안정적인 은 나노(Na no silver)를 얻기 위해서는 상기의 전기 분해 법을 많이 사용하고 있다.

일반 살균개념의 기계나 살균제 등에도 은 이온이 쓰이고 현재 쓰이고 있는 모든 은제품은 분해해서 얻은 은이며, 은의 살균력은 상품에 따라 차이를 보이지만 최대 99%를 얻을 수 있다.

은 나노는 3 ~ 5nm의 실버의 초미립자로서 유해 균에 직접 작용하여, 유해 균의 세포막을 직접 녹이고, 유해 균의 전자 전달계를 방해해서 제 균을 하므로 확실하고 탁월한 항균, 제 균 역 (99.9%)을 가지고 있다( 참고로 바이러스 크기는 약 10nm 이다.)

은 나노의 주요 항균 메커니즘은 유해 균의 세포막을 녹여서 세포 내의 효소와 작용하여 영양 물질의 대사기능 즉 영양물질유입 및 배출을 차단하고 유해 균의 호흡기능과 생성을 막아 유해 균의 생육정지 및 재생 능력을 파괴하여 유해 균을 사멸한다.

또한, 은 나노는 미립자로부터 지속적으로 항균력을 방출시켜 유해 균을 제어하므로 항균, 제 균 기능의 지속력이 뛰어나다.

따라서 은 나노에는 내성이 생기지 않고 은 나노는 표면 반응을 하여야 효과가 있으며 모든 균을 99%다 죽일 수 있으며, 특히 일반 대장균이나 식중독 균등에 효과가 있다.

나노 입자가 작으면 작을수록 살균 및 항균력이 우수하며 지금까지 실험한 자료들을 검토하여 볼 때 대장균, 황색 포도상구균, 살모넬라균, 비브리오 균, 이질균, 폐렴균, 장티푸스균 및 내성이 가장 강한 MRSA(메티실린 내성 황색포도상구균)까지도 99.9% 항균 및 살균을 할 수 있다.

은(Age)이 이온 상태 또는 메탈 상태로 존재를 하여도 그것이 용매에 의해 콜로이드 상태로 존재하면 콜로이달 실버(Colloidal Silver)라고 지칭할 수 있다.

은 나노 (Na no silver)에서도 입자를 최소화한 은 나노가 항균력이 가장 좋다.

또한, 은 나노는 일반 화학 항균제나 염소계 살균제와는 다르게 순수한 실버의 초미립자이므로, 고온에서도 탁월한 항균, 제 균 역 (99.9%)을 가지고 있으며 인체에 무독성, 무 자극성이며 세균이나 대장균 바이러스 곰팡이 균은 은 나노와 5분 이상 접촉하여 살 수 없다는 결과가 보고되어 있다.

다음으로, 상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 은 나노가 함유된 겸 자(10)의 도면을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안의 은 나노가 함유된 기능성 겸자의 다양한 겸 자(10)의 사시 도로서 손잡이 부와 겸자(10) 집게 부와 몸통부인 중간부 구조와 집게 부의 내측의 혈관이나 조직 기구를 잡을 때 미끄러짐을 방지하는 요철부로 이루어진 겸 자(10)를 사시도 그림으로 나타낸 것이고,

도 2는 본 고안의 은 나노 가 함유된 기능성 겸 자(10)의 배합(120) 과정의 블록도로서 겸 자(10)의 재질을 용통(170)에 투입하여 가열하여 융해(140)나 용융(130)하고 은 나노 를 투입하여 교반(160)후 성형(190) 모듈에 투입하여 성형(190) 후 서랭 과정을 거쳐 완성하게 되는 것으로 금속, 재로 이루어진 겸자(10)에 은 나노 를 0. 01 내지 10중량 %로 더욱 강한 살균력과 멸균력을 위하여 0. 01 내지 20중량 %로 상기 은 나노의 입자의 크기는 0. 1 내지 300㎚의 입 도를 갖고 PPM 단위로 겸자의 중량에 100ｇ 당 은 나노를 0.01 내지 10PPM 사이의 PPM 함량비로 배합(120)하여 성형(190) 사출(180) 하는 통상의 겸자의 제조 과정을 따르며 이를 블록 도의 그림으로 나타낸 것이다.

도 3 은 본 고안의 은 나노가 함유된 본원 고안의 기능성 겸 자(10)의 습식 도금이나 코팅과정의 블록도로서 이를 설명하면 다음과 같다.

본원 고안은 통상의 도금방법을 따르며 도금의 종류와 방법이 많아 이를 모두 나열할 수 없기에 바람직한 한실시 예로 전기 도금에 대하여 설명하기로 한다.

코팅, 또는 도금은 일반적으로 크게 전기도금과 무 전해 도금으로 나눌 수 있으며 은 도금하면 은 이온이 포함된 용액이 필요하고 금 도금하려면 금 나노 이온이 포함된 용액이 필요하게 되는데.

금속의 이온을 함유한 용액에 전극을 넣고 전류를 통하게 하면 음극에서 금속이온이 방전해서 석 출(析出) 하게 되고 이것을 이용하여 음극에 놓은 물품 표면에 금속의 얇은 막을 만든다.

도금, 하는 목적은 물품을 아름답게 마무리하고, 내식성(耐蝕性)을 높이고, 마모에 대해서 강하게 하고, 기타 필요한 표면성질을 얻기 위해서이지만 본원 고안은 인체 내에 투입되는 겸자의 항균력과 전극을 가했을 때에 전기 전도율을 높이기 위함이다.

본원고안의 전기도금의 일반적인 순서는 금속 표면에 구리로 초벌도금(270)하고 두 번째로 은 나노 도금이 잘 입혀지도록 니켈을 도금하는데 이 과정을 필요에 따라 생략할 수도 있고 마지막으로 은 나노를 도금 하도 록 한다.

은 나노를 음극으로 하고 전착(電着)시키고자 하는 금속을 양극으로 하여, 전착하고자 하는 금속의 이온을 함유한 전해액 속에 넣고, 직류 전기를 통하면 은 나노 이온이 겸자의 표면에 달라붙게 되는 것이다.

상기 겸 자(10)를 은 나노를 도금, 하는 과정을 살펴보면 완성된 겸자의 몸체에 불순물을 털어내는 세척공정(230) 과 헹굼공정(240)을 거치고 마포(麻布)로 연마공정(250)을 거친 뒤 다시 물로 세척(洗滌)하여 도금액에 담근다.

도금탱크(260)에 은 나노(Na no silver)로 도금, 하고자 하는 겸자(10)을 수용하는 용기에 겸 자를 수납하고 + 극 쪽에 겸자(10)와 연결해주고 -극 쪽에는 고체화된 은 나노 판을 연결시켜 주게 되어 겸자(10)와 은 나노 이온이 포함된 은 나노 용액을 주입하고 +,-극에 직류 전기를 흘려주면 되고 서서히 겸자(10)에 은 나노(Na no silver) 코팅, 이 되게 되고 코팅, 또는 도금된 은 나노(Na no silver) 10자(10)을 다시 한 번 세척공정(230)을 거친 후 건조(150)하여 완성 후 진공 포장하게 되는 것이다.

상기에서처럼 전지의 -극에는 도금, 할 물체(겸자)를 달고, +극에는 은 나노 판을 부착하여 은의 양이온과 음이온이 떨어지게 되는데 여기서 전자는 -극인 겸 자가 있는 쪽으로 가고 물론 수용액에는 은 나노(Na no silver) 이온이 들어있어 -극에 전자가 오게 되면 겸자(10) 주변에 수용액에 있던 은 나노(Na no silver) 이온이 달라붙게 되고 이렇게 해서 은 나노(Na no silver) 습식 도금, 이 되는 것이다.

상기 은 나노(Na no silver) 습식 도금, 의 코팅두께는 0.0l㎛∼50㎛ (마이크로미터)의 두께로 코팅, 을하고 이를 중량비로 겸 자(10)의 전체에 0.01 내지 10중량 %로 살균력과 윤활 작용 강화를 위하여 0.01 내지 20중량 %의 바람직한 중량비로, 상기 은 나노의 입자의 크기는 0.1 내지 300㎚의 입 도로 하고 PPM 단위로 겸자의 중량에 100ｇ 당 은 나노를 0.01 내지 10PPM 사이의 PPM 함량비로 도금하도록 한다.

또한, 상기 은 나노 도금, 의 실시 예는 통상의 도금, 방법을 따르고 도금, 물질을 나 노화된 은 나노 물질로 사용하였음에 그 특징이 있다.

도 4는 본 고안의 은 나노가 함유된 겸자의 건식 도금 방법인 은 나노 플라스마 (Plasma) 코팅, 공정의 블록도로서 이를 살펴보면 다음과 같다.

플라스마 (plasma)는 고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체상태로서 전하 분리 도가 상당히 높으면서도 전체적으로는 음과 양의 전하 수가 같아서 중성을 띠는 기체로서.

원거리작용을 하는 쿨롬 힘이 전하 사이에 작용하므로 근거리의 국부상태(局部狀態)보다는 먼 곳의 상태의 영향을 받아서 전체가 함께 움직이는 집단행동을 하는 특성을 지니고 있다. 1928년 미국의 I.랭뮤어가 전기방전시 생긴 이온화된 기체에 플라스마(Plasma)라는 개념을 쓴 것이 최초이다.

플라스마(Plasma)는 그리스어(語)의πλσμα, -ατos,τ 로 부터 유래한 말로서 그 원래 뜻은 틀에 넣어서 만든 것, 조립된 것이란 뜻이고 집단행동의 특성이 말해주듯이 실제로 플라스마 (Plasma)를 다루는 데는 외부에서 쉽게 조절된다고 하기보다는 플라스마(Plasma) 자체가 멋대로 행동하는 것이 보통이어서 원래 붙여진 이름이 잘못된 것이라는 견해도 있어 고체, 액체 ,기체(물질의 세 상태)에 이어 플라스마 (Plasma)를 제4의 물질상태라 한다.

물체는 온도를 차차 높여가면 거의 모든 물체가 고체로부터 액체 그리고 기체 상태로 변화하고 수만 ℃에서 기체는 전자와 원자핵으로 분리되어 플라스마 (Plasma) 상태가 된다.

일상 생활에서는 플라스마 (Plasma)가 흔하지 않으나 우주 전체를 보면 흔하다고 할 수 있고 그것은 우주 전체의 99%가 플라스마 (Plasma) 상태라고 추정되기 때문이다.

그 예로 형광등 속의 전류를 흐르게 하는 전도용 기체, 로켓이나 번개 칠 때 기체 속에 섞여 있는 이온화된 기체, 북극 지방의 오로라, 대기 속의 전리층 등이 있으며, 대기 밖으로 나가면 지구 자기장 속에 이온들이 잡혀서 이루어진.

밴앨런대(帶), 태양으로부터 간헐적으로 쏟아져 나오는 태양풍(太陽風) 속에 플라스마 (Plasma)가 존재하고 별 내부나 그를 둘러싸고 있는 주변 기체, 별 사이의 공간을 메우고 있는 수소 기체는 플라스마(Plasma) 상태이다.

플라스마(Plasma)를 이루는 각 개체가 전기(電氣)를 띠고 있어서 중성 기체와는 성격이 판이하고 전기 전도도 가 크고 금속 전도체와 같이 전류가 표면에만 국한되어 흐르며, 내부에는 거의 흐르지 않으며 밖에서 전기장과 자기장을 가하면 전하로서 힘을 직접 받아서 쉽게 영향을 받지만 전하 밀도가 커짐에 따라 개개의 운동과는 다른 집단운동을 하고 핵융합(核融合)에서 필요로 하는 자기폐쇄(磁氣閉)란 전하가 자기력선을 따라가는 것을 이용한 것이며 자기력선을 적당히 변형시켜서 공간의 한 장소에 국한시켜 놓음으로써 플라스마(Plasma)를 그곳에 가두어 두려는 것이다.

종래는 지구 주위와 천체의 플라스마(Plasma)와 관련되어 지구물리학과 천체물리학에서 플라스마 연구가 시행되어 왔으나 근래에는 플라스마의 전기적 성질을 이용한 전자기 유체역학(MHD)적 발전, 우주 장거리 여행용 로켓의 이온엔진 및 핵융합 연구 등을 위해서 연구가 진행되고 있으며 우리나라 대학의 이공계에 플라스마(Plasma)학과 가 생긴지도 오래되었다.

이처럼 플라스마(Plasma)의 고온과 활발한 화학적 성질은 종래의 방법으로 얻기 어려운 극한 환경을 제공하여 신물질의 합성, 금속이나 고분자의 표면의 성질을 바꾸어 본체와는 다른 물리적, 화학적 성질을 주는데 이용이 될 수 있는데,

대표적인 일 예로 다이아몬드는 그것이 갖는 높은 경도, 열 전도도, 굴절률, 큰 밴드 갭 등의 뛰어난 물성 때문에 보석으로뿐 아니라 공업적으로도 매우 중요한 재료이며 다이아몬드의 인공적인 합성은 1950년대에 미국의 GE 회사에서 개발한 고온, 고압 법이 주로 쓰여 왔으나 80년대 초에 소련에서 메탄가스 플라스마로부터 저압에서 다이아몬드를 박 막 형태로 얻어질 수 있다는 게 밝혀져 이를 이용한 반도체 소자, 공구코팅, 광학부품 코팅, 음향 기기는 새로운 응용 분야가 활발히 개척되고 있다.

또한, 공구의 내 마모 코팅, 장식용 코팅, 반도체 소자의 제조 시 접점에서 확산장벽으로 이용되는 반응성 이온 플레이 팅이나 스퍼터링 방법 등을 통해 건식법으로 만들 수 있다.

또한, 고분자의 표면을 질소나 산소 플라스마(Plasma) 등으로 처리하면 고분자의 표면에 친수성이나 소수성을 줄 수 있거나 제 전성, 양색 성, 심색 성 등을 향상시킬 수 있으며, 금속재료를 질소나 메탄가스 플라스마(Plasma)와 접촉을 시키며 바이어스를 가하면 표면에 질 화나 겸자 탄 층이 형성되어 금속의 경도, 내 마모성, 내 부식성 등을 개선할 수 있다.

플라스마(Plasma)를 이용한 표면 코팅, 및 개질 기술로서 얻을 수 있는 효과 중 일부는 종래의 습식 도금이나 코팅, 방법으로도 얻을 수 있으나 환경 문제를 고려하면 플라스마(Plasma)를 이용한 건식 방법이 많은 장점을 갖게 되며 열 플라스마의 적용하여 플라스마 용접, 절단과 플라스마(Plasma)의 고온을 이용한 재료의 가공과 플라스마(Plasma)를 용사 할 수 있으며 고 융점 분말을 플라스마(Plasma)로 녹여 고체 표면 위에 코팅(coating)시켜 내열, 내 식, 내 마모성 등을 크게 높일 수 있는 것이다.

또한, 초미립자 제조가 가능하고 열 플라스마 (Plasma)의 고온, 고활성을 이용하여 합성된 입자를 급랭시켜 초미립자로 합성하여 플라스마(Plasma) 화학적 또는 물리적으로 증착하고 플라스마(Plasma)를 이용한 기능성 막을 생성하고 열 플라스마의 고온, 고 활성을 이용하여 폐기물을 분해 및 유리 화 시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

이처럼 플라스마 코팅, 은 진공 챔버(220) 내에 아르곤 및 기타 가스를 주입한 후 전기적인 방전을 일으키면 챔버(220)내 투입된 기체들이 이온화되며 이때 이온화된 기체가 투입된 은 나노 타깃(은 나노 판)과 충돌하여 은 나노 원자들이 기체상태로 튀어나와 피 도금 체(겸자)에 도금, 되는 공정으로 도금 시간에 따라 획기적으로 나노 단위로 두께를 제어할 수 있는 것이다.

다음으로, 본원 고안의 플라스마(Plasma)를 이용한 겸자의 코팅, 공정에 관하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

완성된 겸 자(10)의 표면에 이물질을 세척하기 위하여 세척 통에 겸자(10)을 투입하고 세척액을 주입하여 세척기를 이용하여 금속 재인 겸 자(10)의 내부 또는 외부의 제조 공정에서 붙어 있는 불순물을 세척하는 세척공정(230)을 거치고 헹굼공정(240)을 거치고 건조(150)기에서 건조(150)하여 수분을 증발시킨 후 겸자(10)을 고정대에 부착한 상태로 챔 버 로 투입되어 진공 하에서 산소 플라스마로 겸자(10) 내부 또는 외부를 멸균 처리공정을 거친 후 1차 은 나노 표면 코팅, 작업을 시행하게 된다.

다음으론 플라스마(Plasma) 멸균공정(300)과 은 나노 1차 표면 가공(340) 작업을 시행 후 은 나노로 코팅, 한 겸 자(10)의 표면 접착력 향상과 겸 자(10)의 집게 부 강도를 높이기 위한 플라스마 2차 표면가공 및 강화 처리를 시행한다.

다음으로, 진공 마크네트론 스터퍼링 플라스마 도금, 법에 의해 최종적으로 은 나노를 플라스마 도금, 또는 코팅, 하는데 있어서 플라스마 도금 코팅, 두께 0.0l㎛ 내지 50㎛ (마이크로미터)의 바람직한 두께로 플라스마 (Plasma)로 코팅, 하여 완성하거나 또는 겸 자(10)의 금속 소재에 은 나노 재를 겸 자(10)의 전체 중량에 대하여 0.01% 내지 10% 중량 %로 첨가하고 살균력과 윤활 작용 강화를 위하여 0.01 내지 20중량 %의 바람직한 중량비로 투입하고 나머지 금속 소재의 겸자(10)은 스테인리스 스틸 20 내지 99중량 %, 철 10 내지 99중량 %,티탄 10 내지 99중량 %로 투입하거나, 금 또는 금 나노 0.01 내지 10중량 % ,아연 0.01 내지 10중량 %, 백금 또는 백금 나노 0.01 내지 10중량 % 세라믹 10중량 % 의 합금으로 투입하여 은 나노를 배합(120)하거나 코팅, 하고 PPM 단위로 겸자의 중량에 100ｇ 당 은 나노를 0.01 내지 10PPM 사이의 PPM 함량비로 혼합하여 은 나노를 합금으로 제조하는 것도 가능하며 금속이 아닌 플라스틱, 세라믹, 광물질, 고무소재 중 바람직한 한 소재로 이루어져 상기 물질로 배합(120)이나 코팅, 하는 것도 가능하다 하겠다.

이로써 은 나노로 배합(120)이나 코팅, 된 겸 자(10)가 완성되었으며 포장 후 이를 의료기관에 유통하게 되어 위생적으로 사용할 수 있는 것이다.

상기 은 나노배합(120), 코팅 또는 도금, 방법은 통상의 겸 자(10)의 배합(120), 도금, 코팅,공정을 따르게 됨을 당업자는 이해할 수 있어야 한다.

(은 나노가 코팅된 겸자 단면을 전자현미경으로 확대 촬영한 사진)

(사진 1)

(사진 2)

(은 나노가 투입된 균주의 항균력 시험사진)

시험과목	단위	균주	은 나노 첨가 (30 분 경과 후)
황색 포도 상구균	CFU/㎖	3.4 X 10³	0
폐렴균	CFU/㎖	3.1 X 10³	0
MRSA	CFU/㎖	3.3 X 10²	0

(본 시험 성적서는 한국 화학시험 연구원의 분석자료임)

나노실버의 입체구조

상기에서처럼 여러 가지의 본원 고안의 은 나노가 함유된 겸 자(10)의 여러 실시 예와 자료를 살펴보았고 본원 고안의 은 나노의 항균력과 제 균 력이 내성이 생긴 변위종인 MRSA(메티실린 내성 황색포도상구균) 균까지 살균할 수 있어 그 항균력이 대단히 우수하다는 것을 알 수 있었다.

상기하였듯이 종래의 통상적인 겸자(10)는 자체에 항균력이 전혀 없고 겸자(10)은 주변의 오염물질과 겸 자 시술자의 손의 세균과 바이러스에 항상 노출되어 있다 보니 각종 병원균등이 발생하게 되는데, 특히 바이러스가 겸자(10)을 통하여 다른 사람에게 쉽게 전염될 수 있어 사회문제가 되기도 한다.

따라서 사람의 몸을 꿰뚫는 겸 자(10)의 위생관리가 더욱 철저히 요구되고 있어 사람들로 하여금 안전하고 깨끗하고 위생적인 겸자(10)을 사용할 수 있어 국민 건강에 크게 기여할 수 있는 우수한 고안이라 할 수 있는 것이다.

본원 고안은 겸 자(10)의 소재에 은 나노 재를 배합(120)이나 코팅, 하여 각종 곰팡이, 세균, 바이러스를 살균하고, 다량의 음이온과 원적외선을 발생하는 한편 시술자의 손에 의하여 감염될 수 있는 세균과 바이러스를 살균하여 깨끗하고 안전하고 청결한 겸자(10)을 사용하여 국민의 건강과 보건에 효과가 있는 목적이 있으며.상기에서는 본 고안의 구체 예나 바람직한 실시 예를 용이하게 설명하였고 본 고안이 속하는 당업자는 아래의 실용신안등록청구 범위에 기재된 본 고안의 사상과 범위, 실용신안의 영역에서 멀어지지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 변형이나 수정, 치환할 수 있음이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은 상기의 많은 장점을 지닌 은 나노 (Na no silver) 분말 혹은 은 나노 (Age) 용액을 다양한 겸 자(10)의 소재인 금속 재에 0.01 내지 10중량 %로 살균력과 윤활 작용 강화를 위하여 0.01 내지 20중량 %의 바람직한 중량비로 투입하고 나머지 금속 소재의 겸자(10)은 스테인리스 스틸 20 내지 99중량 %, 철 10 내지 99중량 %,티탄 10 내지 99중량 %로 투입하거나,

금 또는 금 나노 0.01 내지 10중량 % ,아연 0.01 내지 10중량 %, 백금 또는 백금 나노 0.01 내지 10중량 %,세라믹 10중량 % 의 합금으로 투입하여 은 나노를 배합(120)하거나 코팅, 하고 PPM 단위로 겸자의 중량에 100ｇ 당 은 나노를 0.01 내지 10PPM 사이의 PPM 함량비로 혼합하고 상기 은 나노의 입자의 크기는 0.1 내지 300㎚의 입 도로 하여 사 출 또는 성형(190)하여 이로써 세균과 병원균과 미생물의 생성과 번식이 쉬운 겸자(10)을 청결하고 위생적으로 사용하여 많은 치료 효과를 얻을 수 있는 우수한 겸자의 고안이 되는 것이다.

도 1은 본 고안의 은 나노가 함유된 겸 자의 사시도.

도 2는 본 고안의 은 나노가 함유된 겸 자의 배합 과정의 제조 블록도 이다.

도 3은 본 고안의 은 나노가 함유된 겸 자의 습식 도금 또는 코팅 과정의 블록도.

도 4는 본 고안의 은 나노가 함유된 겸 자의 건식 도금 방법인 은 나노 플라스마 코팅공정의 블록도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 겸자 100: 은 나노

110: 코팅, 도금 120: 배합

130: 용융 140: 융해

150: 건조 160: 교반

170: 용통 180: 사출

190: 성형 200: 연화

210: 금형모듈 220: 챔 버

230: 세척 공정 240: 헹굼공정

250: 연마공정 260: 도금탱크

270: 초벌 도금 280: 니켈 도금

290: 가스 주입 공정 300: 멸균 공정

310: 세라믹 코팅 320: 은 나노판

340: 1차 표면 가공 360: 2차 표면 가공

Claims

의료기관, 실험실, 제약회사에서 사용되는 사람 또는 동물에 사용하는 겸자(10)을 제조공정 또는 최종 공정에서 은 나노를 겸자(10)소 재에 대해 0.01 내지 10중량 %로 함유하여 항, 살균과 은 이온 방사 제독 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제 1항에 있어서,

은 나노(Na no silver)를 겸자(10)소 재에다 살균력 강화를 위하여 0.01 내지 20중량 %로 배합(120)하여 제조하는 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제 1항에 있어서,

은 나노를 PPM 단위로 겸자의 중량에 100ｇ 당 은 나노를 0.01 내지 10PPM 사이의 PPM 기준 범위의 함량비로 함유된 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 겸자.
청구항 제 1 내지 3항에 있어서,

금속으로 이루어진 상기 겸자(10)의 전체 소재에 은 나노를 0.01 내지 10중량 %또는 0.01 내지 20중량 % 중량비로 투입하고 나머지 금속은 스테인리스 스틸 10 내지 99중량 %,철 10 내지 99중량 %,티탄 10 내지 99중량 %인 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제 4항에 있어서,

금속으로 이루어진 상기 겸자(10)의 전체 소재에 금 또는 금 나노 0.01 내지 10중량 % ,아연 0.01 내지 10중량 %, 백금 또는 백금 나노 0.01 내지 10중량 % 세라믹 10중량 % 로 투입된 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제 1항에 있어서.

금속제 겸자(10)의 소재에 은 나노 재를 전체에 0.01% 내지 10중량 %로 배합(120)하여 융해(140)하여 성형(190) 제조하는 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 1 내지 6항에 있어서.

상기 은 나노의 입자의 크기는 0. 1 내지 300㎚의 입 도를 갖는 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제 1 내지 6항에 있어서,

상기 항균성 물질은 은 나노 분말 또는 나노 은용액으로 이루어진 콜로이드 용액(Silver Colloidal Solution)인 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제1항 내지 6항에 있어서,

상기 은 나노 재를 겸자(10)의 본체의 외부에 도금, 피막, 분사, 코팅, 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제9항에 있어서,

금속 소재로 이루어진 겸자(10)의 겸자(10)을 은 나노로 코팅,하기 위하여 성형(190)공정 또는 사출(180) 공정에서 겸자(10)의 몸체를 습식 도금 또는 플라스마에 의한 건식 도금의 방법을 택한 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제10항에 있어서,

상기 겸자(10)의 은 나노의 코팅두께는 0.0l㎛∼50㎛ (마이크로미터)의 두께로 코팅, 하여 겸자(10)의 외부에 은 나노 코팅, 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제11항에 있어서.

상기 겸자(10)의 은 나노 습식 도금 방법은 + 극 쪽에 금속의 겸자(10)을 부착하고 -극 쪽에는 고체와 된 은 나노 물질을 부착하여 겸자(10)과 은 나노 물질을 은 나노 이온이 포함된 용액에 넣고 +,-극에 전기를 흘려주어 은 나노로 전기 도금하는 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 9 내지 11항에 있어서.

상기 은 나노 플라스마 코팅,을 위하여 세척공정(230)과 헹굼공정(240)을 거치고 건조(150) 후 겸자(10) 고정대에 부착한 후 챔버(220) 로 투입되어 플라스마로 겸자(10) 외부를 은 나노 코팅,하는 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제 13항에 있어서.

플라스틱, 합성수지, 고무, 세라믹의 겸자(10)을 은 나노로 코팅,하기 위하여 성형(190)공정 또는 완성공정에서 겸자(10)의 몸체를 플라스마 를 이용하여 챔버(220) 안에서 코팅,두께 0.0l㎛∼50㎛의 두께로 은 나노로 코팅,하여 은 나노 플라스마 코팅, 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제 1 내지 3항에 있어서.

상기 겸자(10)의 소재 재료는 금속, 플라스틱, 세라믹, 광물질, 고무소재 중 바람직한 한 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제 15항에 있어서.

플라스틱, 합성수지, 고무, 세라믹의 겸자(10)을 은 나노를 배합(120),하기 위하여 용통(170)에 투입하여 연화(200) 후 교반(160)하고 또는 가 소성하여 완성하는 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.
청구항 제 13항에 있어서.

금속,플라스틱, 합성수지, 고무, 세라믹의 겸자(10)를 세라믹으로 코팅하기 위하여 성형(190)공정 또는 완성공정에서 겸자(10)의 몸체를 플라스마를 이용하여 챔버(220) 안에서 코팅, 두께 0.0l㎛∼50㎛의 두께로 세라믹으로 코팅하고 최종적의로 은 나노로 플라스마 코팅, 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 기능성 겸자.