KR20060022256A - 가스 혼합물에서 화학물질 농도를 결정 및 제어하는 방법및 장치 - Google Patents

가스 혼합물에서 화학물질 농도를 결정 및 제어하는 방법및 장치 Download PDF

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Abstract

챔버 내의 가스 혼합물에서 비활성화 화학물질의 농도를 결정 및 제어하는 방법 및 장치가 제공된다. 이 가스 혼합물은 비활성화 화학물질인 화학 성분뿐만 아니라 베이스 화학물질인 화학 성분을 포함하고, 비활성화 화학물질용 희석제로서 역할을 하거나 비활성화 화학물질용 운반체 또는 담체로서 역할을 한다. 커패시터가 가스 혼합물에 노출되는데, 여기에서 가스 혼합물은 커패시터의 판들 사이의 유전체 물질을 포함한다. 이 유전체의 유전율은 화학 성분의 상대 농도에 의해 영향을 받으며, 이에 따라 커패시턴스의 측정은 가스 혼합물 중의 복수 종의 화학 성분의 농도 레벨을 결정하는 데에 이용된다.
가스 혼합물에서 화학물질의 제어

Description

가스 혼합물에서 화학물질 농도를 결정 및 제어하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FORMULATINING AND CONTROLLING CHEMICAL CONCENTRATIONS IN A GAS MIXTURE}
본 발명은 가스 혼합물에서 화학물질 농도를 결정 및 제어하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 챔버 내부에서 가스 혼합물 중의 비활성화 화학물질의 농도를 결정 및 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
분자의 극성 정도는 "쌍극자 모멘트"로 표현된다. 분자 내에서 전하의 분리를 나타내는 물과 같은 분자들은 쌍극자 모멘트가 제로가 아니다. 분리된 전하에서 부호는 반대이지만 크기가 동일한 경우, 쌍극자 모멘트의 크기는 분리된 전하들 중의 하나의 값과 전하들 사이의 분리 거리의 곱과 동일하다. 쌍극자 모멘트는 분자의 음전하 측에서 양전하 측으로 향하는 벡터이다. 쌍극자 모멘트는 세 가지 요소, 즉 (1) 분자의 극성, (2) 분리된 전하의 크기 및 (3) 분자의 기하형상에 의존한다. 상이한 분자들은 상이한 쌍극자 모멘트를 가지는 것으로 알려져 있다. 예를 들면, 오존(O3)과 과산화수소(H2O2)와 같은 화학 물질의 분자들은 물 분자(H2O)와 다른 쌍극자 모멘트를 가진다.
본 발명은 가스 혼합물 중의 화학 성분의 농도를 결정 및 제어하는 수단으로서 상이한 분자의 쌍극자 모멘트의 차이를 이용한다.
본 발명에 따르면, 유통 챔버 내부에서 오염물질을 비활성화하는 방법이 제공된다. 상기 오염물질을 비활성화하는 방법은 (a) 상기 챔버 내에 제1 화학 성분을 도입하는 단계, (b) 상기 챔버 내의 제1 화학 성분의 농도를 제1 소정 농도로 증가시키는 단계, (c) 상기 챔버 내에 제2 화학 성분을 도입하는 단계, 그리고 (d) 상기 챔버 내의 제2 화학 성분의 농도를 제2 소정 농도로 증가시키는 단계를 포함하며, 여기에서, 상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도는 (1) 제1 및 제2 판을 구비한 적어도 한 개의 커패시터를 상기 챔버 내로 도입된 상기 제1 및 제2 화학 성분에 노출시키는 단계와, (2) 상기 적어도 한 개의 커패시터의 전기적 특성의 변화를 결정하는 단계에 의해 정해지며, 이때 상기 전기적 특성의 변화는 상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도의 변화에 따라 변동한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 유통 챔버 내부에서 오염물질을 비활성화하는 방법이 제공된다. 상기 오염물질을 비활성화하는 방법은 (a) 상기 챔버 내에서 비활성화될 적어도 1종의 오염물질을 선택하는 단계, (b) 상기 적어도 1종의 오염물질을 효과적으로 비활성화하기 위해 제1 화학 성분 및 제2 화학 성분과, 각각의 제1 및 제2 소정 농도를 적어도 결정하는 단계, (c) 상기 챔버 내에 상기 제1 화학 성분을 도입하는 단계, (d) 상기 챔버 내의 제1 화학 성분의 농도를 상기 제1 소정 농도로 증가시키는 단계, (e) 상기 챔버 내에 상기 제2 화학 성분을 도입하는 단계, 그리고 (f) 상기 챔버 내의 제2 화학 성분의 농도를 상기 제2 소정 농도로 증가시키는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도는 (1) 제1 및 제2 판을 구비한 적어도 한 개의 커패시터를 상기 챔버 내로 도입된 상기 제1 및 제2 화학 성분에 노출시키는 단계와, (2) 상기 적어도 한 개의 커패시터의 전기적 특성의 변화를 결정하는 단계에 의해 정해지며, 이때 상기 전기적 특성의 변화는 상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도의 변화에 따라 변동한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 유통 챔버 내부에서 오염물질을 비활성화하는 시스템이 제공된다. 상기 오염물질을 비활성화하는 시스템은 (a) 상기 챔버 내로 제1 화학 성분과 제2 화학 성분을 순차적으로 도입하는 도입 수단, (b) 상기 챔버 내의 제1 화학 성분의 농도를 제1 소정 농도로 증가시키고, 상기 챔버 내의 제2 화학 성분의 농도를 제2 소정 농도로 증가시키는 유량 제어 수단, (c) 제1 및 제2 판을 구비하고, 상기 챔버 내로 순차적으로 도입된 제1 및 제2 화학 성분에 노출되는 커패시터, 그리고 (d) 상기 커패시터의 전기적 특성의 변화를 정하는 센서 수단을 구비하며, 여기에서 상기 전기적 특성의 변화는 상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도의 변화에 따라 변동한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 유통 챔버 내부에서 오염물질을 비활성화하는 시스템이 제공된다. 상기 오염물질을 비활성화하는 시스템은 (a) 상기 챔버 내에서 비활성화될 적어도 1종의 오염물질을 선택하는 입력 수단, (b) 상기 적어도 1종의 오염물질을 효과적으로 비활성화하기 위해 제1 및 제2 화학 성분과, 각각의 제1 및 제2 소정 농도를 적어도 결정하는 결정 수단, (c) 상기 챔버 내로 상기 제1 및 제2 화학 성분을 순차적으로 도입하는 도입 수단, (d) 상기 챔버 내의 제1 화학 성분의 농도를 상기 제1 소정 농도로 증가시키고, 상기 챔버 내의 제2 화학 성분의 농도를 상기 제2 소정 농도로 증가시키는 유량 제어 수단, (e) 제1 및 제2 판을 구비하고, 상기 챔버 내로 순차적으로 도입된 제1 및 제2 화학 성분에 노출되는 커패시터, 그리고 (f) 상기 커패시터의 전기적 특성의 변화를 정하는 센서 수단을 구비하며, 여기에서 상기 전기적 특성의 변화는 상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도의 변화에 따라 변동한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 챔버 내의 가스 혼합물을 이루는 복수 종의 화학 성분의 농도를 제어하는 방법이 제공된다. 이 제어 방법은 (a) 각각의 데이터 세트가 화학 성분의 붕괴를 나타내는 복수의 데이터 세트를 메모리에 저장하는 단계와, 이 단계에서 상기 각각의 데이터 세트는 시간의 함수로서 화학 성분 농도와 관련된 커패시터의 전기적 특성의 값들을 포함하며, (b) 상기 복수의 데이터 세트에 따라 처리 시기 후에 적어도 1 종의 화학 성분의 농도를 보충하는 단계를 포함한다.
본 발명의 장점은 커패시터의 전기적 특성을 이용하여 농도를 감지하는, 화학물질 농도를 결정 및 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 복수 종의 화학 성분으로 구성된 가스 혼합물에서 화학물질 농도를 결정 및 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 장점은 실시하기에 간단하고 저렴한, 화학물질 농도를 결정 및 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 이들 및 기타 장점은 첨부 도면과 청구범위와 함께 고려되는 바람직한 실시 형태의 아래 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명은 여러 가지 요소와 이들의 배치에 있어서 물리적인 형태를 취할 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시 형태는 본 명세서에서 상세하게 설명될 것이고, 그 일부분을 구성하는 첨부 도면에서 예시될 것이다. 도면들 가운데,
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 화학물질 농도의 조성 및 제어 시스템의 블록도이다.
도 2는 센서 회로를 예시하는 개략도이다.
도 3은 센서 회로의 제1 변형 형태를 예시하는 개략도이다.
도 4는 센서 회로의 제2 변형 형태를 예시하는 개략도이다.
도 5는 챔버 내에서 화학물질 농도를 결정 및 제어하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 "가스"라는 용어는 (a) 상온에서 존재하는 여러 종의 가스인 화학 성분들과, (b) 액체의 기화에 의해 기상(氣相)으로 존재하는 화학 성분들을 포함한다는 것을 이해해야 한다. 게다가 본 발명의 바람직한 실시 형태는 특히 생체 오염물질의 비활성화에 관하여 본 명세서에서 설명되고 있지만, 본 발명은 다른 종류의 오염물질의 비활성화에도 마찬가지로 사용될 수 있다는 것도 생각되는데, 다른 종류의 오염물질에는 생물학전 작용제들 및 화학전 작용제들[즉, 겨자 가스(H, HD, HS) 등의 유기황계 작용제들과, 타분(GA), 사린(GB), 소만(GD), 시클로사린(GF) 등의 G 시리즈 신경 작용제들(즉, 유기인계 신경 작용제들)과, VX, VE, VG, VM, V 가스 등의 V 시리즈 신경 작용제들과, 식물성 및 내생 포자형성 박테리아(예, 탄저균)와, 균류 및 바이러스]도 포함되지만 이들 물질에 제한되지는 않는다.
이제 본 발명의 바람직한 실시 형태를 예시할 목적으로만 보여주고 제한할 목적으로 보여주지 아니하는 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 오염물질을 비활성화하는 시스템(10)을 보여준다. 이 시스템(10)은 화학물질 소스(70A-70C), 밸브(72A-72C), 유량계(74A-74C), 도관(75A-75C), 처리 챔버(100), 그리고 화학물질 농도 조성 및 제어 시스템을 포함한다. 화학물질 소스(70A-70C)는 각각 화학물질 A, B 및 C의 소스를 제공한다. 도관(75A-75C)는 각각 처리 챔버(100)로 들어갈 화학물질 A, B 및 C의 유동 경로를 제공한다. 밸브(72A-72C)는 각각 화학물질 A, B 및 C가 도관(75A-75C) 속으로 유동하는 것을 제어하기 위해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 움직일 수 있다. 화학물질 A, B 또는 C는 기화 공정에서 생성되는 경우(예, 증발된 과산화수소), 밸브(72A-72C)는 각각 시스템(10)에서 생략될 수 있다. 유량계(74A-74C)는 1차 장치, 변환기 및 송신기로 이루어진 종래의 유량계인 것이 바람직하다. 변환기는 1차 장치를 통과하는 유체를 감지한다. 송신기는 미처리 변환기 신호로부터 유용한 유량 신호를 생성한다. 도관(75A-75C)을 통과한 가스의 유량은 유량계(74A-74C)를 사용하여 정밀하게 조절된다.
화학물질 A, B 및 C은 "비활성화 화학물질"(살균성 화학물질을 포함하지만 이에 제한되지 않음)뿐만 아니라 "베이스 화학물질"과 "전처리 화학물질"을 포함할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 베이스 화학물질은 비활성화 화학물질용 희석제로서, 또는 비활성화 화학물질용 운반체 또는 담체(carrier)로서 역할을 한다. 이 베이스 화학물질 자체가 비활성화 화학물질일 수도 있거나, 비활성화 특성을 가질 수 있다. 전처리 화학물질은 오염물질을 비활성화 화학물질에 의한 비활성화에 더욱 민감하게 만드는 화학물질을 포함한다. 프리온(prions)의 경우, 전처리 화학물질에 의해 프리온의 배좌(配座) 상태가 변할 수 있고, 프리온이 비활성화에 더욱 민감하게 될 수 있다. 더군다나, 본 발명의 바람직한 실시 형태가 3종의 화학물질 A, B 및 C를 사용하는 시스템(10)에 관하여 설명되고 있지만, 오염물질 비활성화용으로 사용된 화학물질은 3종 이상이거나 이하일 수 있다.
바람직한 실시 형태에서, 처리 챔버(100)는 물품들, 장치들, 기구 및 다른 물체가 생체 오염물질의 비활성화(예, 오염 제거 또는 살균)를 수행하기 위해 복수 종의 비활성화 화학물질에 노출시키는 영역을 제공한다. 예시한 실시 형태에서, 처리 챔버(100)는 도관(75A-75C)과 연통하는 유입 포트(110A-110C)와 배출 포트(120)를 구비한 "유통(flow-through)" 챔버이다. 처리 챔버(100)의 부피는 1 입방피트 이하에서 1 밀리온 입방 피트 이상의 범위를 가질 수 있다. 송풍기 또는 팬(도시 생략)은 화학물질 A, B 및 C가 처리 챔버(100)를 쉽게 통과하도록 제공될 수 있다. 필터(예, 박테리아 보유 필터)가 배출 포트(120)에 위치하여 오염물질이 배출 포트(120)를 통해 처리 챔버(100) 내로 들어가는 것을 방지할 수 있다.
화학물질 농도 조성 및 제어 시스템은 일반적으로 센서 회로(20), 처리 유닛(50), 출력 유닛(62) 및 입력 유닛(64)을 포함한다. 센서 회로(20)는 상세하게 후술하겠지만, 커패시터(Cx)를 구비하여 처리 챔버(100) 안에 있는 가스 혼합물 중의 화학 성분의 농도를 감지한다. 화학물질 농도의 결정 및 제어 시스템은 처리 챔버(100)의 1개 영역 이상에서 화학 성분의 농도를 감지하기 위해 다수의 센서 회로(20)를 구비할 수도 있다는 것도 이해해야 한다.
처리 챔버(100) 내의 가스 혼합물은 살균성 화학물질(예, 오염 제거제 및 살균제)와 같은 생체 오염물질 비활성화를 위한 비활성화 화학물질, "베이스" 화학물질 및 공기인 화학 성분들을 포함할 수도 있다(그러나, 이들 성분들에 제한되지 않음). 본 발명자가 고려한 바에 따르면, 가스 혼합물은 상이한 쌍극자 모멘트를 가진 화학 물질을 포함하여, 본 명세서에서 구체적으로 확인되지 않은 화학 성분들뿐만 아니라, 생체 오염물질 비활성화 과정과 무관한 화학 성분들도 포함할 수도 있다.
바람직한 실시 형태에서, 처리 유닛(50)은 센서 회로(20)와 함께 동작하고, 유량계(74A-74C)로부터 데이터 유량 신호를 수신하고, 밸브(72A-72C)로 제어 신호를 출력한다. 이외에도, 처리 유닛(50)은 화학물질 소스(70A-70C)에서 가스의 생성을 제어하기 위한 제어 수단(도시 생략)과 같은 기타 시스템 요소(예, 기화 시스템)의 작동을 위한 기타 제어 신호를 출력할 수도 있다. 처리 유닛(50)은 출력 유닛(62)으로 신호를 출력하여 가청 및/또는 가시 형태로 운전자 정보를 제공할 수도 있다. 따라서 출력 유닛(62)은 음향 스피커 및/또는 가시 디스플레이 유닛의 형태를 취할 수 있다. 입력 유닛(64)은 처리 유닛(50)으로 정보를 입력시키는 수단을 제공한다. 이러한 측면에서, 입력 유닛(64)은 키보드, 키패드, 스위치 등의 형태를 취할 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 처리 유닛(50)은 데이터 저장을 위한 메모리(52)를 포함하여 마이크로컴퓨터 또는 마이크로컨트롤러의 형태를 취한다.
이제 도 2를 참조하면, 바람직한 센서 회로(20)의 세부 구성이 도시되어 있다. 센서 회로(20)는 "브리지 회로"의 형태를 취한다. 기술분야의 숙련자에게 잘 알려져 있듯이, 브리지 회로는 알려진 다른 임피던스의 값에 대하여 미지의 임피던스의 값을 정하는 데에 이용된다. 영위 조건(null condition)이 미지의 임피던스를 정하는 데에 이용되기 때문에 고도로 정확한 측정이 가능하다. 브리지 회로는 처리 챔버(100) 내의 화학 성분들의 농도를 나타내는 커패시턴스 값을 정하는 데에 사용된다. 도 2에 도시된 실시 형태에서, 센서 회로(20)는 일반적으로 전압원(22), 영위 검출기(30), 전자식 전위차계(40), 공지의 커패시턴스의 커패시터(C1), 그리고 커패시터(Cx)로 구성되어 있다. 커패시터(C1)는 처리 챔버(100) 외부에 위치한 종래의 커패시터이거나, 처리 챔버(100) 내부의 가스 혼합물로부터 절연된다.
커패시터(Cx)는 처리 챔버(100) 내부의 가스 혼합물에 직접 노출되며, 여기에서 가스 혼합물은 커패시터(Cx)의 도전판들 사이의 틈새를 채우며, 이에 의해 커패시터(Cx)의 절연체 또는 "유전체"로서 역할을 한다. 센서 회로(20)는 화학물질 농도에 상응하는 커패시턴스(Cx)를 나타내는 데이터를 제공한다. 이러한 점에서, 커패시턴스(Cx)는 처리 챔버(100) 내부의 화학 성분들의 농도의 변화에 따라 변한다.
가스 혼합물은 커패시터(Cx)의 도전판들 사이의 틈새에 있는 유일한 유전체가 아닐 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 점에서, 1종 이상의 고체 유전체 물질은 유기 또는 무기 물질을 포함하지만 이에 한정되지 않고 틈새에 존재할 수도 있다고 생각된다. 게다가, 커패시터(Cx)의 판들은 가열되어 그 표면에 응축물을 최소화할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
바람직한 실시 형태에서, 커패시터(Cx)는 평행판 커패시터이다. 그러나 커패시터(Cx)는 다른 형태로 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들면, 커패시터(Cx)는 원통형 또는 구형 커패시터가 될 수 있다. 구형 커패시터가 커패시터(Cx)로서 사용되는 경우, 가스 혼합물이 커패시터에 대해 출입할 수 있도록 구멍들이 커패시터의 외측 껍데기에 위치해야 한다.
전자식 전위차계(40)는 기계식 전위차계와 동일한 방식으로 역할을 한다. 이러한 점에서, 전자식 전위차계(40)는 삼단자 장치이다. 이들 단자 중의 2개 사이에는 저항 소자가 존재한다. "와이퍼(wiper)"로서 알려진 세번째 단자는 저항 소자를 따라 다양한 지점에 연결된다. 이 와이퍼는 처리 유닛(50)(도 1 참조)에 의해 디지털 방식으로 제어된다. 이 와이퍼는 저항 소자를 2개의 저항기(RBC, RAC)로 나누어진다. 전자식 전위차계(40)는 캘리포니아 서니베일에 소재하는 캐터리스트 세미컨덕터 회사(Catalyst Semiconductor, Inc.)로부터 구입할 수 있는 디지털 프로그램 가능 전위차계의 형태를 취할 수 있다.
바람직한 실시 형태에서, 전압원(22)은 사인파 또는 펄스 파형과 같은 AC 전압 신호를 제공한다. 영위 검출기(30)는 검류계, 전압계, 주파수 선택 증폭기 등과 같이 영위 조건(즉, 단락)을 검출하기 위한 장치이다.
이제 센서 회로(20)의 동작이 상세하게 설명될 것이다. 브리지 회로의 요소들은 접속점들 AC, BC, AD 및 BD 사이를 연결한다. 전자식 전위차계(40)는 처리 유닛(50)에 의해 동작 되어, 접속점 A와 B (V AB ) 사이의 전위차가 제로로 될 때까지 저항(RBC, RAC)을 변화시킨다. 이러한 상황이 존재하면, 브리지는 평형 상태 또는 "영위(零位) 상태"에 있다고 한다. 아래의 관계는 주요 분기선에서의 전압에 대해 적용할 수 있다. 즉,
V AC = V BC 및 V AD = V BD
여기에서, V AC 는 접속점 A 및 C 사이의 전압이고, V BC 는 접속점 B 및 C 사이의 전압이고, V AD 는 접속점 A 및 D 사이의 전압이고, V BD 는 접속점 B 및 D 사이의 전압이다. 따라서,
V AD / V AC = V BD / V BC
V AD = V BD ( V AC / V BC )
공지의 커패시턴스의 커패시터(C1)가 접속점 B와 D 사이에 연결된 상태에서 상기 커패시턴스의 커패시터(Cx)가 접속점 A와 D 사이에 연결된다. 접속점 A, 접속점 C 및 접속점 B로 순서로 연결된 전자식 전위차계(40)는 처리 유닛(50)에 의해 조절되어 전압들(V AC , V BC )을 변화시킨다.
영위 검출기(30)에 의해 제로가 검출된 경우, 전류(I 1 )는 접속점 C, 접속점 A 및 접속점 D로 순서로 흐르고, 전류(I 2 )는 접속점 C, 접속점 B 및 접속점 D로 순서로 흐른다. 접속점 A와 C의 양단간의 전압(V AC )와, 접속점 B와 C의 양단간의 전압(V BC )은 다음과 같다. 즉,
V AC = I 1 R AC 및 V BC = I 2 R BC
커패시턴스 C, 전류 I 및 주파수 f를 가진 커패시터 양단간의 전압은 다음과 같다. 즉,
Figure 112005070849175-PCT00001
따라서 전압 V AD 및 전압 V BD 는 다음과 같이 표현될 수 있다. 즉,
Figure 112005070849175-PCT00002
Figure 112005070849175-PCT00003
상술한 바와 같이, V AD = V BD /( V AC / V BC ), V AC = I 1 R AC 및 V BC = I 2 R BC 이다. 따라서, C X = C 1 ( R BC / R AC )이다.
전술한 관계에 비추어 볼 때, 영위 조건이 검출된 경우, 커패시터(C1)의 공지의 커패시턴스값과 함꼐 RBC 및 RAC의 저항값은 커패시터(CX)의 미지의 커패시턴스값을 정하는 데에 이용될 수 있다.
상이한 분자의 쌍극자 모멘트의 차이는 가스 혼합물 중의 화학 성분들의 농도를 정하는 데에 이용된다. 이러한 점에서, 커패시터의 유전 상수는 전자 "분극성"에 의존한다. 분극은 분자가 전기장 하에서 쌍극자를 형성하는 능력, 또는 전기장이 물 분자와 같이 고유 쌍극자를 일렬로 만들거나 회전시키는 능력이다. 측정 가능한 쌍극자 모멘트를 가진 가스 혼합물 중에 단지 1종의 화학 성분만이 존재하는 경우, 화학 성분의 농도가 정해진다.
상술한 바와 같이, 가스 혼합물이 커패시터(Cx)의 도전판들 사이의 틈새를 채우고, 이에 의해 커패시터(Cx)의 유전체로서 역할을 한다. 브리지 회로의 요소로서 커패시터(Cx)를 구성함으로써, 브리지가 평형 상태 또는 영위 상태일 때의 소정의 저항값 RBC 및 RAC은 커패시터(Cx)의 커패시턴스를 정하는 데에 사용될 수 있다. 커패시터(Cx)의 커패시턴스는 처리 챔버(100) 내의 화학 성분들의 농도를 나타내는 데, 이는 각각의 유전체의 유전율이 가스 혼합물 중의 화학 성분의 농도에 의해 영향을 받기 때문이다.
평행판 커패시터의 경우 C = (κε0)(A/d) = (ε)(A/d)인 것은 널리 알려져 있으며, 여기에서 C는 커패시턴스이고, κ는 유전 상수이고, ε0는 자유 공간의 유전율 (8.85 × 10-12 F/m)이고, ε는 커패시터 유전체의 유전율이고, A는 커패시터 판의 면적(m2)이고, d는 미터 단위로 나타낸 커패시터 판들 사이의 간격이다. ε이 증가함에 따라, 커패시턴스 C도 증가한다. 커패시터가 직경 D의 원판을 가진 평행판 커패시터인 경우, C = (πD2ε)/(4d)이다.
커패시터의 유전 상수는 아래의 식에 따라 정해질 수 있다는 것을 이해하게 될 것이다.
Figure 112005070849175-PCT00004
여기에서, 커패시턴스 C의 값은 상술한 바와 같이 정해진다. 커패시터의 유전 상수(κ)는 도전판들 사이의 제 위치에 유전체가 존재하는 상태에서 커패시턴스(Cd)를 정함으로써 결정될 수 있으며, 그 후 제 위치에 유전체가 존재하지 않는 상태에서 커패시턴스(C0)를 결정할 수 있다. 두 커패시턴스의 비율은 유전 상수와 동일하다. 즉,
Figure 112005070849175-PCT00005
커패시터의 응답은 이 커패시터에 인가되는 AC 파형의 특성들(예, 주파수)에 의해 영향을 받는다. 이러한 점에서, 용량성 리액턴스(Xc)는 주파수의 함수이다. 용량성 리액턴스는 순수한 커패시턴스에 의해 교류의 흐름에 제공되는 것과 반대이며, 옴 단위로 표현[Xc = 1/(2πfC)]된다. 따라서 전압원(22)에 의해 생성된 파형의 주파수는 커패시터의 응답에 영향을 미친다. 따라서 전압원(22)에 의해 선택된 주파수는 처리 챔버(100) 내의 화학 성분의 농도가 변함에 따라 커패시턴스에 대해 일반적으로 선형 응답을 제공하게 되는 주파수인 것이 바람직하다. 이것은 추가로 후술하는 바와 같이 커패시턴스값의 내삽 및 외삽의 이용을 용이하게 한다. 적절한 선형 응답이 얻어지지 않는 경우, 데이터 포인트들의 확장된 세트는 메모리(52)에 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태가 브리지 회로 형태의 센서 회로(20)를 포함하는 경우에도, 당해 기술분야의 숙련자에게 알려진 기타 형태의 회로 및 기법(다른 형태의 브리지 회로와 커패시턴스 미터들을 포함)도 커패시턴스를 측정하는 데에 적절하게 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들면, 도 3은 다른 센서 회로(20A)를 예시하고 있다. 이 센서 회로(20A)는 처리 챔버(100) 외부에 위치하고 [그렇지 않은 경우, 처리 챔버(100) 내의 가스 혼합물로부터 절연된] 가변 커패시터(CA)와, 가스 혼합물에 직접 노출된 커패시터(Cx)를 구비한 LC 공명 회로이다. 이 러한 점에서, 커패시터(Cx)는 처리 챔버(100) 내에 위치하고, 여기에서 가스 혼합물은 커패시터(Cx)의 도전판들 사이의 틈새를 채우며, 이에 의해 커패시터(Cx)의 절연체 또는 "유전체"로서 역할을 한다. 공명 주파수 ω0 = [L(CA + Cx]-1/2이므로, 커패시터(Cx)의 미지 커패시턴스가 정해질 수 있다.
도 4는 본 발명과 연계하여 사용하기에 적합한 또 다른 센서 회로(20B)를 예시하고 있다. 이 센서 회로(20B)는 "전하 전달" 센서 회로이다. 전하 전달 센서 회로는 펨토패럿을 분수로 표현한 해상도(resolutions of fractions of a femtoFarad)를 제공하는 것으로 인식되고 있다. 전하 전달 센서 회로에서, 감지 전극의 미지 커패시턴스는 감지 전극을 일정한 포텐셜까지 충전하고 나서, 그 전하를 공지 커패시턴스의 커패시터로 구성된 전하 검출기로 전달함으로써 정해진다. 센서 회로(20B)에서, 미지 커패시턴스의 커패시터(Cx)는 처리 챔버(100) 내에 위치하고, 여기에서 가스 혼합물은 커패시터(Cx)의 도전판들 사이의 틈새를 채우며, 이에 의해 커패시터(Cx)의 절연체 또는 "유전체"로서 역할을 한다. 커패시터(Cx)는 먼저 스위치(S1)를 통해 DC 기준 전압(Vr)에 연결된다. 스위치(S1)는 커패시터(Cx)가 Vr이라는 포텐셜까지 충분히 충전된 후에 재개방된다. 다음에, 컨덕턴스에 의한 누설 효과를 최소화하기 위해 가능한 한 단시간의 지연 후에, 스위치(S2)는 폐쇄되 고, 커패시터(Cx)에 존재하는 전하(Q)는 커패시터(Cs)(즉, 전하 검출기)로 전달된다. 전하(Q)가 커패시터(Cs)에 충분하게 전달되고 나면, 스위치(S2)는 재개방된다. 전압(Vs)를 판독함으로써, 커패시터(Cx)의 커패시턴스가 정해질 수 있다. Vs는 증폭기로 입력되어 아날로그/디지털 컨버터(ADC)에 디지털 처리를 위한 사용 가능한 범위의 전압을 제공하는 데에 필요한 스케일링을 제공할 수 있다. 스위치(S3)는 전하 전달 사이클 사이에서 전하를 리셋트하기 위한 리셋트 수단으로서 역할을 하며, 그 결과 각각의 전하 전달 사이클은 일관된 초기 조건을 가진다. 스위치들(S1, S2, S3)은 전자 기계식 스위치 또는 트랜지스터들일 수 있다. 바람직하게는 디지털 제어 로직이 스위치들(S1, S2, S3)을 제어하는 데에 이용된다. 바람직한 실시 형태에서, Cs는 Cx보다 현저하게 크도록 선택된다.
센서 회로(20B)를 통제하는 방정식은 아래와 같다. 즉,
Vs = Vr[Cx/(Cx + Cs)], 그러므로
Cx = VsCs/[Vr - Vs]
어떤 경우에는 처리 챔버(100) 내에 위치해서 가스 혼합물에 노출되는 커패시터의 커패시턴스는 펨토패럿 이하의 커패시턴스에서 낮은 피코패럿의 커패시턴스(예, 0.1 fF 내지 100 pF)의 범위 내에 존재할 수도 있고, 가스 혼합물 내의 화학 성분의 농도 변화는 낮은 피코패럿 커패시턴스 또는 동일한 펨토패럿 커패시턴스의 범위에서 커패시턴스의 변화를 초래할 뿐이라는 것이 인식된다. 따라서 커패시턴스를 측정하는 데에 사용된 센서 회로는 작은 값의 커패시턴스를 측정할 수 있도록 높은 감도를 가질 필요가 있다. 고감도 센서 회로들 중의 하나는 전술한 전하 전달 센서 회로이다. 다른 고감도 회로가 영국의 케시어에 소재하는 프로세스 토모그래피 회사(Process Tomography Limited)에서 생산된 PTL 110 커패시턴스 변환기와 같은 장치에 의해 제공된다. PTL 110은 1 펨토패럿의 해상도를 가진 작은 값(10 피코패럿까지)의 커패시턴스를 측정한다. 뉴욕의 웨스트베리에 소재하는 아이티 랩스 회사(IET Labs, Inc.)에서 생산된 1616 정밀 커패시턴스 브리지(Precision Capacitance Bridge)는 10-7㎊에서 10㎌까지의 범위로 커패시턴스를 측정할 수 있다. 테크트로닉스는 0.3㎊에서 3㎊까지의 범위로 커패시턴스를 측정하는 텍트로닉스 130 엘씨 미터(Tektronix 130 LC Meter)를 생산한다. 또한 현대식 동작 증폭기와 아날로그/디지털 컨버터를 이용한 커패시턴스 센서 회로들은 0.01㎊까지 해상도를 쉽게 얻을 수 있다는 것이 종래 기술 문헌에 개시되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태가 커패시터의 커패시턴스를 측정하여 농도를 정하고 있지만, 커패시터의 기타 전기 특성들을 측정해서 전압, 전류, 저항, 리액턴스, 전하, 유전율, 유전 상수 또는 다른 전기적인 특성의 변화를 포함하되 이에 한정되지 않고 농도를 정하는 데에 사용될 수 있다는 것도 역시 고려된다는 것을 이해해야 한다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 이제 화학물질 농도의 결정 및 제어 시스템에 대 한 바람직한 실시 형태의 동작이 상세하게 설명될 것이다. 도 5는 화학물질 농도의 결정 및 제어 과정을 설명하는 흐름도(200)를 제공한다. 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 처리 챔버(100)는 "유통" 챔버이다. 따라서 처리 챔버(100)로 유입된 비활성화 화학물질은 연속적으로 유지되고, 배출 포트(120)를 통해 빠져나감으로써 처리 챔버(100)를 통해 배출된다.
본 명세서에는 본 발명의 바람직한 실시 형태의 동작이 "생체 오염물질"의 비활성화를 위한 "비활성화 화학물질"에 관하여 설명되고 있지만, 본 발명의 보호범위를 한정하고자 하는 의도는 없다. 전술한 바와 같이, 화학 물질 A, B 및 C가 비활성화 화학물질, 베이스 화학 물질, 전처리 화학 물질을 포함하되 이에 한정되지 않고 여러 종의 화학물질로부터 선택될 수 있다. 게다가 역시 상술한 바와 같이, 비활성화될 오염물질은 생체 오염물질, 화학전 작용제 또는 생물학전 작용제를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
초기 단계로서, 커패시터(Cx)의 커패시턴스를 농도와 관련하고 있는 데이터 세트(즉, 커패시턴스 대 농도의 그래프로 나타낸 데이터 목록)가 해당하는 각 비활성화 화학물질에 대해 정해지고(단계 210), 메모리(52)에 저장된다(단계 220). 이러한 점에서, 개개의 비활성화 화학물질의 분위기가 [예컨대, 처리 챔버(100) 내부에서] 만들어지고, 커패시터(Cx)의 커패시턴스가 농도의 함수로서 측정된다. 예를 들면, 커패시터(Cx)를 확인된 농도의 제1 비활성화 화학물질(예, 오존)에 노출시켜 제1 비활성화 화학물질과 관련된 데이터 세트를 정한다. 처리 챔버(100)를 탈기( 脫氣)한 후에, 커패시터(Cx)를 확인된 농도의 제2 비활성화 화학물질(예, 산화에틸렌)에 노출시켜 제2 비활성화 화학물질과 관련된 데이터 세트를 정한다. 전술한 단계들을 반복하여 기타 비활성화 화학물질(예, 이산화염소와 증발된 과산화수소)을 위한 추가의 데이터 세트를 얻는다.
비활성화 화학물질의 농도는 널리 공지된 분석 도구를 이용하여 대조 확인될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이 분석 도구는 농도 범위, 영역의 크기, 원하는 응답시간, 측정의 지속시간에 따라 선택되는 것이 바람직하다. 화학 성분의 농도를 측정하기 위한 널리 공지된 분석 도구에 대한 예로는 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광분석법과, 고품질 근적외선(NIR) 분광분석법이 포함되지만 이에 한정되지는 않는다.
데이터 세트들이 해당 비활성화 화학물질 각각을 위해 메모리(52)에 저장된 후에, 처리 유닛(50)은 "결정" 동작을 개시할 수 있다. 단계 230(도 5)을 참조하면, 사용자는 입력 유닛(64)을 사용하여 처리될 1종 이상의 오염물질(예, 포자류, 균류, 바이러스, 박테리아, 프리온, 및 기타 생체 오염물질)을 선택한다. 다음에 처리 유닛(50)은 선택된 1종 이상의 오염물질의 비활성화를 위한 비활성화 화학물질에 대해 적절한 결정을 행한다(단계 240). 이러한 점에서, 처리 유닛(50)은 비활성화 화학물질로 이루어진 혼합물의 적절한 농도를 결정하기 위한 데이터로 사전에 프로그래밍되어 선택된 생체 화학 물질(들)의 적절한 비활성화 처리를 수행한다. 예를 들면, 포자류가 생체 오염물질로서 선택되는 경우, 비활성화 포자류에서 가장 효과적인 비활성화 화학물질의 혼합물(예, X ppm의 증발된 과산화수소와 Y ppm의 오존)이 정해진다. 통상적으로 증발된 과산화수소를 이용하여 처리하기 위한 농도 범위는 70 ppm 내지 9000 ppm이다. 그러나 70 ppm 이하의 증발된 과산화수소의 검출 농도는 처리 챔버로부터 증발된 과산화수소의 탈기를 보장하는 데에 매우 중요할 수도 있다. 처리 유닛(50)이 오염물질의 서열을 인식하기 위해 프로그래밍되는데, 여기에서 일부의 오염물질을 비활성화하는 것은 다른 오염물질(예, 프리온)보다 더 어렵다는 것도 생각된다. 따라서 처리 유닛(50)은 비활성화하기 더 어려운 오염물질을 비활성화하기 위한 비활성화 화학물질을 정할 수 있는데, 이것은 비활성화하기 덜 어려운 오염물질을 비활성화하는 데에도 비슷하게 효과적일 수 있다. 예를 들면, 프리온을 비활성화하는 데에 효과적인 비활성화 화학물질은 마찬가지로 포자류와 박테리아를 비활성화하는 데에도 효과적일 수 있다. 따라서 처리 유닛(50)은 복수 종의 선택된 오염물질을 비활성화하기 위한 최적의 비활성화 화학물질을정하기 위해 프로그래밍된다.
처리 유닛(50)이 비활성화 화학물질의 혼합물 중의 각 화학 성분의 농도를 정한 후에, 각 화학 성분을 각각의 농도로 처리 챔버(100)에 순차적으로 첨가하여 조합된 비활성화 화학물질의 가스 혼합물을 만든다(단계 250). 예를 들면, 비활성화 화학물질의 정해진 혼합물이 X ppm의 화학 물질 A와 Y ppm의 화학 물질 B로 구성된 경우, 처리 유닛은 밸브(72A-72C)를 폐쇄 위치로 유지하고, 밸브(72A)를 개방하여 화학 물질 A를 처리 챔버(100)로 배출한다. 전술한 바와 같이, 도관(75A-75C)을 지나는 가스 유량은 유량계(74A-74C)를 이용하여 정밀하게 조절된다. 화학 물질 A의 농도는 센서 회로(20)와 미리 저장된 데이터 세트를 이용하여 정해진다. 커패시터(Cx)의 커패시턴스가 미리 저장된 데이터에서 발견되지 않는 경우, 저장된 데이터는 내삽 또는 외삽되어 커패시터(Cx)의 측정 커패시턴스에 대응하는 농도를 얻는다.
X ppm의 화학 물질 A에 대한 원하는 농도 레벨이 센서 회로(20)에 의해 감지되는 경우, 화학 물질 A의 유량은 조절되어 원하는 농도 레벨을 유지한다. 다음에 처리 유닛(50)은 밸브(72B)를 개방하여 화학물질 B를 처리 챔버(100)로 방출한다. 화학물질 B의 농도는 센서 회로(20)가 아래 두 값의 합계와 동일한 커패시턴스 값을 나타낼 때까지 처리 챔버(100) 내부에서 증가되는데, 이들 두 값은 (1) X ppm의 화학 물질 A에 대응하는 커패시턴스값과, (2) Y ppm의 화학 물질 B에 대응하는 커패시턴스값이며, 여기에서 (1)과 (2)의 커패시턴스값은 단계 220과 관련하여 전술한 바와 같이 메모리(52)에 미리 저장되어 있었던 것이다.
상이한 종류의 화학 물질의 다양한 농도에 대응하는 커패시턴스값은 아래의 분석에 기초하여 부가적인 것이라고 믿고 있다. 영구 쌍극자 모멘트 p를 가진 실온 또는 그 이상의 가스에 대해, 유전 상수(κ)는 아래 식에 의해 근사될 수 있다는 것도 알려져 있다. 즉,
κ = 1 + 4πnp2/3kT
여기에서, n은 체적당 분자의 개수이고, k는 볼쯔만 상수(k = 1.38 × 10-16 erg/K)이고, T는 켈빈 단위의 온도이다. 주어진 온도에 대해 유전 상수(κ)는 n, 즉 단위 체적당 가스 분자의 개수와 함께 선형으로 증가한다. 그때 유전율은 아래와 같이 산출될 수 있다.
ε = κε0
따라서, 이 방정식의 결과, 특정의 극성 가스의 농도 함수로서 측정된 커패시턴스(평행판 커패시터의 경우, C = εA/d)는 농도와 함께 선형으로 증가하는 것으로 믿어진다. 더 나은 감도를 위해, 2개 이상의 커패시터가 센서 회로(20)에 병렬로 연결될 수도 있다. 또한 상이한 쌍극자 모멘트의 가스에 대해 커패시턴스 대 농도의 곡선을 나타내는 각각의 데이터 세트는 상이한 기울기를 가지는 것으로 믿어진다. 실제로 영구 쌍극자 모멘트를 가진 가스의 경우, 이 방정식으로부터 산출된 유전 상수는 분자들이 전기장 속에 위치할 때 여분의 유도 쌍극자 모멘트를 획득하기 때문에 실험값보다 다소 작아지는 경향을 가진다.
단일극성 가스 및 상이한 극성 가스의 혼합물의 경우, 가스들 사이에 쌍극자대 쌍극자 상호작용이 존재한다. 단일극성 가스의 경우, 이러한 쌍극자 대 쌍극자 상호작용은 획득한 데이터, 즉 커패시턴스 대 농도 데이터에 내재하는 것으로 믿어진다. 상이한 극성 가스의 혼합물의 경우, 이러한 쌍극자 대 쌍극자 상호작용은 커패시턴스 대 농도가 혼합물에 대해 측정되지 않은 경우 데이터에 내재하지 않는다. 그러나 가스 혼합물 속에서 쌍극자 대 쌍극자 상호작용은 아래 이유로 무시될 수 있는 것으로 믿어진다. 다시 말해서 쌍극자 대 쌍극자 상호작용력은 상이한 쌍극자 모멘트들을 분리시키는 거리의 4제곱으로 나눈 각각의 쌍극자 모멘트와, 다양 한 각도의 코사인과 사인의 곱으로 이루어진 방향성 양을 곱셈한 정수배(즉, 3배)에 비례한다. 간단하게 표현하면,
F ∝ p1p2(방향성 인자)/r4
쌍극자와 쌍극자 힘은 r-4만큼 약화하기 때문에, 상이한 쌍극자들은 매우 근접하여 서로에 영향을 미칠 필요가 있다. 이러한 관계가 가스 분자들이 신속하게 이동하는 중이고 다소 희박하다는 사실에 제공되는 경우, 쌍극자와 쌍극자 상호작용이 커패시턴스 대 농도 곡선에 미치는 영향이 무시될 수 있는 것으로 생각된다. 그러나 이러한 상호작용이 존재하고, 이에 따라 2종 이상의 상이한 극성 가스 분자들이 서로 혼합되어 비활성화 분위기를 형성하는 경우에 이들 가스를 개별의 비상호작용 가스로서 처리하는 것도 유사한 것이 된다는 것도 이해된다. 그러나 전술한 바와 같이 혼합물을 이루는 상이한 극성 가스들 사이의 쌍극자 대 쌍극자 상호작용이 커패시턴스 대 농도 곡선에 미치는 영향이 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 무시될 수 있는 것으로 생각된다.
이제 단계 260을 참조하면, 처리 유닛(50)은 처리 챔버(100) 내의 농도 레벨을 원하는 수준으로 적절한 시기 동안 유지하기 위해 센서 회로(20)에 의해 감지된 커패시턴스값을 계속해서 감시한다. 이러한 점에서, 처리 유닛(50)은 처리 챔버(100) 내부의 물품 또는 장치와 연관된 생체 오염물질을 적절하게 비활성화하기 위해 적절한 노출 시기를 이용하여 프로그래밍된다.
바람직하게는 1종의 화학 성분이 생체 오염물질을 비활성화할 때 다른 화학 성분과 반응하고 이에 따라 다른 화학 성분(또는 자체)의 농도 및 효과를 감소시키는 처리 챔버(100)에 첨가되지 않아야 한다는 것도 이해해야 한다. 그러나 혼합된 일부의 화학 성분들이 반응하는 경우, 처리 챔버(100) 내로의 유속이 반응 속도보다 빠른 경우라면 처리 챔버(100) 내의 가스 혼합물이 여전히 작용하여 생체 오염물질을 비활성화시킨다. 또한 데이터 세트를 단계 210에서 정한 온도는 일반적으로 단계 250 및 단계 260의 비활성화 처리 동안에 사용된 온도와 동일해야 하는 것도 이해해야 한다.
기화하는 비활성화 화학물질에 대해 담체 가스가 처리 챔버(100) 내로 기화한 비활성화 화학물질을 운반하는 데에 필요하다는 것도 이해될 것이다. 그러한 담체 가스의 예들로서는 질소, 헬륨, 아르곤 및 산소가 포함되지만 이들에 한정되지 않는다.
또한 처리 유닛(50)은 가스의 생성(예, 기화 공정)을 제어하기 위한 제어 신호와 같은 다른 신호를 출력하기 위해 프로그래밍될 수 있다. 처리 유닛(50)은 원하는 농도가 허용 가능한 범위 내에 존재하지 않는 경우와 비활성화 공정이 완료한 경우에 신호를 출력 유닛(62)으로 출력해서 가청 및/또는 가시 표시기로 제공할 수 있다. 가시 표시기는 농도 레벨의 표시장치를 구비함으로써 운전자를 보조할 수 있다.
비활성화 화학물질이 해로울 수도 있다는 것도 생각된다. 따라서 널리 공지된 종래의 수단이 배출 포트(120)를 통해 처리 챔버(100)로부터 배출되는 어떠한 비활성화 화학물질도 중화하는 데에 사용될 수 있다는 것도 이해해야 한다. 이러 한 종래의 수단은 가열, 세정 및 촉매 전환을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
전술한 바와 같이, 커패시터의 응답은 이에 인가된 AC 파형의 특성(예, 주파수)에 의해 영향을 받는다. 따라서, 커패시터(Cx)에 인가된 AC 파형의 주파수는 단계 210 내지 단계 260의 전체에 걸쳐 동일해야 한다.
게다가 상이한 화학 물질의 다양한 농도에 대응하는 커패시턴스값은 전술한 바와 같이 부가적인 것으로 생각된다. 그러나 가스 혼합물에 혼합된 2종 이상의 화학 성분의 농도와 관련된 커패시턴스값은 이들 화학 성분의 농도가 변함에 따라 커패시터(Cx)의 커패시턴스를 측정함으로써 정해질 수도 있다. 이러한 점에서, 커패시터(Cx)는 2종 이상의 화학 성분으로 구성된 가스 혼합물에 노출된다. 커패시터(Cx)의 커패시턴스는 이들 화학 성분 각각의 농도가 변하기 때문에 이들 화학 성분의 농도의 함수로서 정해진다. 이와 같이, 큰 세트의 데이터가 커패시터(Cx)의 커패시턴스를 2종 이상의 화학 성분의 농도에 대한 여러 가지 상이한 조합과 관련짓는 메모리(52)에 수집 및 미리 저장된다. 화학 성분의 농도가 결정되는 경우, 처리 유닛(50)은 미리 저장된 데이터에 접근하여 가스 혼합물 중의 2종 이상의 화학 성분의 농도를 결정한다.
수많은 비활성화 화학물질이 화학적 활성 및 환경 조건(예, 열적이고 광학적인 열화)로 인해 시간이 지남에 따라 붕괴한다. 예를 들면, 오존은 오존 분자(O3)가 분자 산소(O2)로 분해됨에 따라 신속하게 열화하는 것으로 알려져 있고, 증발된 과산화수소는 수증기와 분자 산소로 분해되는 것으로 알려져 있다. 결론적으로 비활성화 시스템에서 관찰된 바에 따르면, 이 시스템에 사용된 화학 성분의 농도는 붕괴의 결과로서 비활성화 처리 사이클의 과정이 진행함에 따라 감소한다는 것이다. 본 발명에 따르면, 커패시터(Cx)의 커패시턴스를 농도와 연관짓는 데이터 세트(예, 커패시턴스 대 농도의 시간 붕괴 그래프를 나타내는 데이터 목록)가 해당하는 각각의 비활성화 화학물질에 대해 정해짐에 따라, 커패시터(Cx)의 커패시턴스를 시간의 함수로서 연관짓는 추가의 데이터 세트(예, 시간 붕괴 데이터 세트)가 해당하는 각각의 비활성화 화학물질에 대해 얻어진다. 이러한 점에서, 붕괴로 인해 비활성화 화학물질의 농도 변화를 나타내는 데이터가 얻어진다.
비활성화 화학물질의 붕괴를 감시하는 과정이 커패시턴스의 변화(예, 감소 또는 증가)를 감지하는 것을 참조로 하여 본 명세서에서 설명되었지만, 비활성화 화학물질의 붕괴를 감시하는 과정이 전압, 전류, 저항, 리액턴스, 전하, 유전율, 유전 상수 또는 커패시터(들)의 기타 전기적인 특성 변화를 감지함으로써 선택적으로 실시될 수 있다.
복수 종의 비활성화 화학물질의 경우, 각각의 시간 붕괴 데이터 세트의 커패시턴스값이 모아져서 시간의 함수로서 전체 커패시턴스(모든 종류의 비활성화 화학물질에 의해 제공되는 커패시턴스의 합계)의 시간 붕괴 그래프 또는 곡선을 나타내는 데이터 세트를 정할 수 있다.
비활성화 과정이 진행함에 따라, 각각의 비활성화 화학물질의 농도 손실이 시간 붕괴 데이터 세트를 참조하여 정해질 수 있다. 예를 들면, 2종의 비활성화 화학물질 A 및 B이 비활성화 과정 동안에 처리 챔버(100) 내에 존재하는 경우, 처리 시기가 경과한 때에 각각의 비활성화 화학물질의 붕괴는 센서 회로(20)에 의해 측정된 전체 커패시턴스의 감소에 기여하게 된다. 본 발명은 단지 1종의 비활성화 화학물질이 사용되는 경우에도 붕괴를 감시하는 데에 이용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
소정의 시간 간격을 선택하거나, 비활성화 화학물질 A 및 B의 문턱값 이하로 붕괴함으로써 정해지는 총 커패시턴스의 감소를 감지하거나, 소정 비율의 총 커패시턴스의 감소를 감지함으로써, 처리 시기가 정해질 수 있다. 각각의 비활성화 화학물질에 관한 시간 붕괴 데이터 세트도 마찬가지로 각각의 비활성화 화학물질이 붕괴하는 속도에 대한 표시를 제공한다는 것도 이해해야 한다. 이러한 붕괴 속도 데이터는 적절한 소정 시간 간격, 문턱값 또는 비율 감소를 선택하는 것을 포함하되 이에 한정되지 않고 다양한 목적을 위해 사용될 수 있다.
비활성화 화학물질 A 및 B 양자를 충분한 농도 레벨로 보충하기 위해, 각각의 비활성화 화학물질에 대해 시간의 함수로서 커패시턴스를 연관시키는 시간 붕괴 데이터 세트가 설명되었다. 이러한 시간 붕괴 데이터 세트는 처리 시기 동안에 총 커패시턴스의 감소가 비활성화 화학물질 A 및 B 각각의 붕괴에 얼마나 많이 기인하는 지를 판단하는 수단을 제공한다. 따라서 비활성화 화학물질 A 및 B 각각의 농도는 적절한 범위로 증가되고, 비활성화 화학물질 A 및 B 각각은 최초의 농도로 회복한다. 시간 붕괴 데이터 세트의 커패시턴스값은 전술한 커패시턴스 대 농도 데 이터 세트를 이용한 특정의 농도값과 관련될 수 있다. 따라서 각각의 비활성화 화학물질은 보충되지만, 이러한 보충은 각각의 비활성화 화학물질에 대해 개별 커패시턴스 대 시간 곡선을 참조하여 정해지듯이 주어진 시간 간격 동안의 커패시턴스의 손실이 회복될 때까지이다.
제1 비활성화 화학물질의 농도가 제2 비활성화 화학물질의 농도보다 더 신속하게 감소하는 경우에, 제1 비활성화 화학물질은 제1 처리 시간 간격이 경과한 때에 보충될 필요가 있다. 제2 처리 시간 간격이 경과한 때에 제1 및 제2 비활성화 화학물질 양자를 보충할 필요가 있다.
실제의 비활성화 과정에서 사용된 비활성화 화학물질의 1가지 이상의 특정 농도에 대해 저장된 어떠한 시간 붕괴 데이터 세트도 존재하지 않지만 동일한 비활성화 화학물질의 다른 농도에 대해 저장된 데이터가 존재하는 경우, 이용 가능한 저장 데이터는 실제로 사용된 비활성화 화학물질의 각각의 농도에 대해 적절한 시간 붕괴 데이터 세트를 생성하기 위해 내삽될 수 있다. 게다가, 비활성화 과정 동안에 얻어진 데이터도 저장 데이터에 추가될 수 있으며, 그 결과 향후 동일한 화학 물질을 사용하는 비활성화 과정은 더욱 정밀하게 제어될 수 있다.
이력 데이터가 방정식을 만드는 데에 이용될 수 있는데, 여기에서 커패시터의 전기적인 특성은 시간의 함수[예, 커패시턴스 = f(t)]로서 표현된다는 것도 이해해야 한다. 유사하게 다른 방정식도 만들 수 있는데, 여기에서 커패시턴스의 전기적인 특성의 변화는 시간 변화의 함수[예, Δ커패시턴스 = f(Δt)]로서 표현된다. 예를 들면, 특정의 비활성화 화학물질에 대해 커패시터의 전기적인 특성의 시 간 붕괴 곡선의 일부를 측정할 수 있다. 일단 이 부분의 데이터가 취해지면, 종래의 곡선 조정 방법은 시간의 함수로서 커패시터의 전기적인 특성 변화를 연관시키는 방정식을 만드는 데에 사용될 수 있다. 커패시터의 전기적인 특성의 각각의 값은 비활성화 화학물질의 고유 농도에 대응하기 때문에, 저장된 방정식은 농도 0%에서 100%까지 확장하는 비활성화 화학물질의 농도 범위에 대응하는 커패시터의 전기적인 특성의 값들을 제공한다. 이에 따라 시간 붕괴 데이터 세트 전부는 하나의 방정식에 포함된다. 통상적인 곡선 조정 또는 회귀 분석이 사용될 수 있다. 예를 들면, 최소제곱법이 취해진 데이터 부분에 대응하는 방정식을 제공하는 데에 사용될 수 있다. 최소제곱법의 가정에 따르면, 주어진 형태의 최고 적합 곡선이 주어진 세트의 데이터로부터 제곱한 편차의 최소 합(최소 제곱 에러)을 가진 곡선이라는 것이다. 예컨대 실제의 비활성화 처리 사이클 동안에 비활성화 화학물질의 초기 농도가 X와 동일한 커패시터의 측정된 전기적인 특성에 상당하는 경우, 그리고 시간 간격 T가 동작의 방해로 인해 지나간 경우, 시스템은 시간 간격 T가 지나간 후에 전기적인 특성의 값을 정하기 위해 저장된 방정식 사용한다. 비활성화 화학물질은 커패시터의 최초 전기적인 특성 X가 회복될 때까지 보충된다. 또한, 전술한 바와 같이, 이 방정식의 시간 유도식도 얻어질 수 있고, 이에 따라 커패시터의 전기적인 특성의 변화를 시간의 변화와 연관시키는 방정식이 제공된다.
전술한 바와 같이, 하나 이상의 센서 회로(20)가 존재할 수 있는데, 각각의 센서 회로(20)는 농도를 감지하기 위한 하나 이상의 커패시터를 구비한다. 붕괴로 인한 농도 변화를 감지하기 위한 커패시터는 처리 챔버(100)의 영역 내에 위치하는 것이 바람직한데, 여기에서 가스 분자는 처리 챔버(100)의 저유량 영역과 같은 긴 체류 시간을 가지거나, 유량이 제로 또는 제로 근처인 처리 챔버(100) 내에 형성된 "비반응 구역(dead zone)"을 가진다.
본 발명의 바람직한 실시 형태의 동작이 비활성화 화학물질이 화학 성분(예, 화학물질 A, B 및 C)을 참조로 하여 설명되었지만, 처리 챔버(100) 내로 유입하는 화학 성분들은 비활성화 화학물질(예, 살균제), 베이스 화학 물질(예, 비활성화 화학물질을 위한 희석제, 또는 비활성화 화학물질을 위한 운반체 또는 담체), 전처리 화학 물질, 및 이들의 조합물을 포함하되 이에 한정되지는 않는다는 것을 이해해야 한다. 예를 들면, 화학물질 A는 전처리 화학 물질일 수 있고, 화학물질 B 및 C는 비활성화 화학물질일 수 있다.
비활성화 화학물질은 차아염소산염, 요오드포(iodophors), 4급 암모늄 염화물(Quats), 산성 살균제, 알데히드(포름알데히드와 글루탈알데히드), 알코올, 페놀, 과초산(PAA), 및 이산화염소로 이루어진 군에서 선택된 화학 물질을 포함하되 이에 한정되지는 않는다. 비활성화 화학물질의 특정 예는 증발된 과산화수소, 증발된 표백제, 증발된 과산(過酸), 증발된 과초산, 오존, 산화에틸렌, 이산화염소, 할로겐 함유 화합물, 암모니아 가스, 기타 기상 산화제, 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 할로겐 함유 화합물 중의 할로겐은 염소, 불소 및 브롬을 포함하되 이에 한정되지 않는다.
베이스 화학 물질의 예는 탈이온화 수증기, 증류된 수증기, 증발된 알코올(예, 3차 알코올), 및 이들의 혼합물을 포함하되 이에 한정되지 않는다. 전술한 바 와 같이, 베이스 화학 물질은 그 자체로 비활성화 화학물질이 될 수 있다. 따라서, 베이스 화학 물질은 상술한 비활성화 화학물질들 중의 어느 하나가 될 수도 있다.
처리 챔버(100) 내에서 생성될 수 있는 분위기의 예들 중의 일부는 오존과, 증발된 과산화수소 및 수증기와, 증기, 산화에틸렌, 증발된 과산화수소, 수증기 및 오존과, 증발된 과산화수소, 수증기 및 산화에틸렌과, 오존 및 산화에틸렌과, 그리고 증발된 과산화수소, 수증기, 오존 및 산화에틸렌을 포함하되 이에 한정되지 않는다.
기타의 개량 형태 및 변형 형태는 다른 사람에게도 본 명세서를 읽고 이해했을 때 생기게 될 것이다. 그러한 개량 형태 및 변형 형태 전부가 청구한 본 발명의 범위 또는 그 균등물 내에 있는 한, 본 발명에 포함되는 것으로 되어 있다.

Claims (76)

  1. 유통 챔버 내부에서 오염물질을 비활성화하는 방법으로서,
    상기 챔버 내에 제1 화학 성분을 도입하는 단계;
    상기 챔버 내의 제1 화학 성분의 농도를 제1 소정 농도로 증가시키는 단계;
    상기 챔버 내에 제2 화학 성분을 도입하는 단계; 및
    상기 챔버 내의 제2 화학 성분의 농도를 제2 소정 농도로 증가시키는 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도는
    제1 및 제2 판을 구비한 적어도 한 개의 커패시터를 상기 챔버 내로 도입된 상기 제1 및 제2 화학 성분에 노출시키는 단계와,
    상기 적어도 한 개의 커패시터의 전기적 특성의 변화를 결정하는 단계에 의해 정해지며, 상기 전기적 특성의 변화는 상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도의 변화에 따라 변동하는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 데이터 세트를 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 데이터 세트 각각은 화학 성분 농도의 함수로서 커패시턴스값들을 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 챔버 내의 제1 및 제2 화학 성분을, 오염물질을 비활 성화하기에 충분한 시기 동안, 상기 제1 및 제2 소정 농도로 각각 유지시키는 단계를 더 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 챔버 내에서 비활성화되도록 적어도 1종의 오염물질을 선택하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 화학 성분과 상기 제1 및 제2 소정 농도는 상기 선택된 적어도 1종의 오염물질에 따라 정해지는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 화학 성분은 비활성화 화학물질인 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 비활성화 화학물질은 기상(氣相) 산화제인 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 비활성화 화학물질은 증발된 과산화수소, 증발된 과산(過酸), 증발된 과초산, 증발된 표백제, 오존, 산화에틸렌, 이산화염소, 암모니아 가스, 할로겐 함유 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 할로겐 함유 화합물 중의 할로겐은 염소, 불소 및 브 롬으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 비활성화 화학물질은 차아염소산염, 요오드포, 4급 암모늄 염화물, 산성 살균제, 알데히드, 알코올, 페놀, 과초산 및 이산화염소로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 제2 화학 성분은 베이스 화학 물질을 더 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 베이스 화학 물질은 (a) 상기 비활성화 화학물질용 희석제와, (b) 상기 비활성화 화학물질용 운반체 중에서 적어도 하나인 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 베이스 화학 물질은 비활성화 화학물질인 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 베이스 화학 물질은 탈이온화 수증기, 증류된 수증기, 증발된 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 알코올은 3차 알코올인 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 오염물질은 생체 오염물질, 생물학전 작용제 및 화학전 작용제로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 화학 성분의 농도는 상기 챔버 내의 제1 화학 성분을 상기 제1 소정 농도로 증가시키는 동안 정해지는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 화학 성분은 전처리 화학 물질인 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 각각의 데이터 세트가 화학 성분의 붕괴를 나타내는 복수의 데이터 세트를 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 각각의 데이터 세트는 시간의 함수로서 화학 성분 농도와 관련된 커패시터의 전기적 특성의 값들을 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 화학 성분 중에서 적어도 1종의 농도를 상기 복수의 데이터 세트에 따라 보충하는 단계를 더 포함하는 것인 오염물질을 비 활성화하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 및 제2 화학 성분 중에서 적어도 1종의 농도는 처리 시기가 경과한 때에 보충되는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 처리 시기는 소정 시간 간격을 선택하는 것, 문턱값에 관하여 커패시터의 전기적 특성의 변화를 감지하는 것, 및 커패시터의 전기적 특성의 소정 변화율을 감지하는 것 중에서 적어도 하나에 의해 정해지는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  22. 제18항에 있어서, 상기 복수의 데이터 세트로부터 상기 제1 및 제2 화학 성분 각각의 붕괴 속도를 정하는 단계를 더 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  23. 유통 챔버 내부에서 오염물질을 비활성화하는 방법으로서,
    상기 챔버 내에서 비활성화될 적어도 1종의 오염물질을 선택하는 단계;
    상기 적어도 1종의 오염물질을 효과적으로 비활성화하기 위해 제1 화학 성분 및 제2 화학 성분과, 각각의 제1 및 제2 소정 농도를 적어도 결정하는 단계;
    상기 챔버 내에 상기 제1 화학 성분을 도입하는 단계;,
    상기 챔버 내의 제1 화학 성분의 농도를 상기 제1 소정 농도로 증가시키는 단계;
    상기 챔버 내에 상기 제2 화학 성분을 도입하는 단계; 및
    상기 챔버 내의 제2 화학 성분의 농도를 상기 제2 소정 농도로 증가시키는 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도는
    제1 및 제2 판을 구비한 적어도 한 개의 커패시터를 상기 챔버 내로 도입된 상기 제1 및
    제2 화학 성분에 노출시키는 단계와,
    상기 적어도 한 개의 커패시터의 전기적 특성의 변화를 결정하는 단계에 의해 정해지며, 상기 전기적 특성의 변화는 상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도의 변화에 따라 변동하는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 복수의 데이터 세트를 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 데이터 세트 각각은 화학 성분 농도의 함수로서 커패시턴스값들을 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 챔버 내의 제1 및 제2 화학 성분을, 오염물질을 비활성화하기에 충분한 시기 동안, 상기 제1 및 제2 소정 농도로 각각 유지시키는 단계를 더 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 제2 화학 성분은 비활성화 화학물질인 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 비활성화 화학물질은 기상 산화제인 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 비활성화 화학물질은 증발된 과산화수소, 증발된 과산, 증발된 과초산, 증발된 표백제, 오존, 산화에틸렌, 이산화염소, 암모니아 가스, 할로겐 함유 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 할로겐 함유 화합물 중의 할로겐은 염소, 불소 및 브롬으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  30. 제26항에 있어서, 상기 제2 화학 성분은 베이스 화학 물질을 더 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 베이스 화학 물질은 (a) 상기 비활성화 화학물질용 희석제와, (b) 상기 비활성화 화학물질용 운반체 중에서 적어도 하나인 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  32. 제30항에 있어서, 상기 베이스 화학 물질은 탈 이온화 수증기, 증류된 수증기, 증발된 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 알코올은 3차 알코올인 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  34. 제23항에 있어서, 상기 오염물질은 생체 오염물질, 생물학전 작용제 및 화학전 작용제로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  35. 제23항에 있어서, 상기 제1 화학 성분의 농도는 상기 챔버 내의 제1 화학 성분을 상기 제1 소정 농도로 증가시키는 동안 정해지는 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 제1 화학 성분은 전처리 화학 물질인 것인 오염물질을 비활성화하는 방법.
  37. 유통 챔버 내부에서 오염물질을 비활성화하는 시스템으로서,
    상기 챔버 내로 제1 화학 성분과 제2 화학 성분을 순차적으로 도입하는 도입 수단;
    상기 챔버 내의 제1 화학 성분의 농도를 제1 소정 농도로 증가시키고, 상기 챔버 내의 제2 화학 성분의 농도를 제2 소정 농도로 증가시키는 유량 제어 수단;
    제1 및 제2 판을 구비하고, 상기 챔버 내로 순차적으로 도입된 제1 및 제2 화학 성분에 노출되는 커패시터; 및
    상기 커패시터의 전기적 특성의 변화를 정하고, 상기 전기적 특성의 변화는 상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도의 변화에 따라 변동하는 것인 센서 수단
    을 구비하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  38. 제37항에 있어서, 복수의 데이터 세트를 메모리에 저장하는 저장 수단을 더 구비하며, 상기 데이터 세트 각각은 화학 성분 농도의 함수로서 커패시턴스값들을 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  39. 제37항에 있어서, 상기 챔버 내의 제1 및 제2 화학 성분을, 오염물질을 비활성화하기에 충분한 시기 동안, 상기 각각의 제1 및 제2 소정 농도로 유지시키는 제어 수단을 더 구비하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  40. 제37항에 있어서, 상기 챔버 내에서 비활성화될 적어도 1종의 오염물질을 선택하는 입력 수단을 더 구비하며, 상기 제1 및 제2 화학 성분과, 상기 제1 및 제2 소정 농도는 상기 선택된 적어도 1종의 오염물질에 따라 정해지는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  41. 제37항에 있어서, 상기 제2 화학 성분은 비활성화 화학물질인 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  42. 제41항에 있어서, 상기 비활성화 화학물질은 기상 산화제인 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  43. 제41항에 있어서, 상기 비활성화 화학물질은 증발된 과산화수소, 증발된 과산, 증발된 과초산, 증발된 표백제, 오존, 산화에틸렌, 이산화염소, 암모니아 가스, 할로겐 함유 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  44. 제43항에 있어서, 상기 할로겐 함유 화합물 중의 할로겐은 염소, 불소 및 브롬으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  45. 제41항에 있어서, 상기 비활성화 화학물질은 차아염소산염, 요오드포, 4급 암모늄 염화물, 산성 살균제, 알데히드, 알코올, 페놀, 과초산 및 이산화염소로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  46. 제41항에 있어서, 상기 제2 화학 성분은 베이스 화학 물질을 더 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  47. 제46항에 있어서, 상기 베이스 화학 물질은 (a) 상기 비활성화 화학물질용 희석제와, (b) 상기 비활성화 화학물질용 운반체 중에서 적어도 하나인 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  48. 제46항에 있어서, 상기 베이스 화학 물질은 비활성화 화학물질인 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  49. 제46항에 있어서, 상기 베이스 화학 물질은 탈이온화 수증기, 증류된 수증기, 증발된 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  50. 제37항에 있어서, 상기 오염물질은 생체 오염물질, 생물학전 작용제 및 화학전 작용제로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  51. 제37항에 있어서, 상기 센서 수단은 상기 커패시터의 전기적 특성의 변화를, 상기 유량 제어 수단이 상기 챔버 내의 제1 화학 성분의 농도를 상기 제1 소정 농도로 증가시키는 동안, 결정하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  52. 제51항에 있어서, 상기 제1 화학 성분은 전처리 화학 물질인 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  53. 제37항에 있어서, 제1 및 제2 판을 구비하고, 상기 챔버 내로 순차적으로 도입된 제1 및 제2 화학 성분에 노출되고, 상기 커패시터와 병렬로 연결되는 제2 커패시터를 더 구비하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  54. 제37항에 있어서, 각각의 데이터 세트가 화학 성분의 붕괴를 나타내는 복수의 데이터 세트를 메모리에 저장하는 저장 수단을 더 구비하며, 상기 각각의 데이터 세트는 시간의 함수로서 화학 성분 농도와 관련된 커패시터의 전기적 특성의 값들을 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  55. 제54항에 있어서, 상기 제1 및 제2 화학 성분 중에서 적어도 1종의 농도를 상기 복수의 데이터 세트에 따라 보충하는 보충 수단을 더 구비하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  56. 제55항에 있어서, 상기 제1 및 제2 화학 성분 중에서 적어도 1종의 농도는 처리 시기가 경과한 때에 보충되는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  57. 제56항에 있어서, 상기 처리 시기는 소정 시간 간격을 선택하는 것, 문턱값에 관하여 커패시터의 전기적 특성의 변화를 감지하는 것, 및 커패시터의 전기적 특성의 소정 변화율을 감지하는 것 중에서 적어도 하나에 의해 정해지는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  58. 제54항에 있어서, 상기 복수의 데이터 세트로부터 상기 제1 및 제2 화학 성분 각각의 붕괴 속도를 정하는 수단을 더 구비하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  59. 유통 챔버 내부에서 오염물질을 비활성화하는 시스템으로서,
    상기 챔버 내에서 비활성화될 적어도 1종의 오염물질을 선택하는 입력 수단;
    상기 적어도 1종의 오염물질을 효과적으로 비활성화하기 위해 제1 및 제2 화학 성분과, 각각의 제1 및 제2 소정 농도를 적어도 결정하는 결정 수단;
    상기 챔버 내로 상기 제1 및 제2 화학 성분을 순차적으로 도입하는 도입 수단;
    상기 챔버 내의 제1 화학 성분의 농도를 상기 제1 소정 농도로 증가시키고, 상기 챔버 내의 제2 화학 성분의 농도를 상기 제2 소정 농도로 증가시키는 유량 제어 수단;
    제1 및 제2 판을 구비하고, 상기 챔버 내로 순차적으로 도입된 제1 및 제2 화학 성분에 노출되는 커패시터; 및
    상기 커패시터의 전기적 특성의 변화를 정하고, 상기 전기적 특성의 변화는 상기 제1 및 제2 화학 성분의 농도의 변화에 따라 변동하는 것인 센서 수단
    을 구비하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  60. 제59항에 있어서, 복수의 데이터 세트를 메모리에 저장하는 저장 수단을 더 구비하며, 상기 데이터 세트 각각은 화학 성분 농도의 함수로서 커패시턴스값들을 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  61. 제59항에 있어서, 상기 챔버 내의 제1 및 제2 화학 성분을, 오염물질을 비활성화하기에 충분한 시기 동안, 상기 각각의 제1 및 제2 소정 농도로 유지시키는 제어 수단을 더 구비하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  62. 제59항에 있어서, 상기 챔버 내에서 비활성화될 적어도 1종의 오염물질을 선택하는 입력 수단을 더 구비하며, 상기 제1 및 제2 화학 성분과, 상기 제1 및 제2 소정 농도는 상기 선택된 적어도 1종의 오염물질에 따라 정해지는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  63. 제59항에 있어서, 상기 제2 화학 성분은 비활성화 화학물질인 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  64. 제63항에 있어서, 상기 비활성화 화학물질은 기상 산화제인 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  65. 제63항에 있어서, 상기 비활성화 화학물질은 증발된 과산화수소, 증발된 과산, 증발된 과초산, 증발된 표백제, 오존, 산화에틸렌, 이산화염소, 암모니아 가스, 할로겐 함유 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  66. 제65항에 있어서, 상기 할로겐 함유 화합물 중의 할로겐은 염소, 불소 및 브롬으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  67. 제63항에 있어서, 상기 제2 화학 성분은 베이스 화학 물질을 더 포함하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  68. 제67항에 있어서, 상기 베이스 화학 물질은 (a) 상기 비활성화 화학물질용 희석제와, (b) 상기 비활성화 화학물질용 운반체 중에서 적어도 하나인 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  69. 제67항에 있어서, 상기 베이스 화학 물질은 탈이온화 수증기, 증류된 수증기, 증발된 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  70. 제59항에 있어서, 상기 오염물질은 생체 오염물질, 생물학전 작용제 및 화학전 작용제로 이루어진 군에서 선택되는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  71. 제59항에 있어서, 상기 센서 수단은 상기 커패시터의 전기적 특성의 변화를, 상기 유량 제어 수단이 상기 챔버 내의 제1 화학 성분의 농도를 상기 제1 소정 농도로 증가시키는 동안, 결정하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  72. 제71항에 있어서, 상기 제1 화학 성분은 전처리 화학 물질인 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  73. 제59항에 있어서, 제1 및 제2 판을 구비하고, 상기 챔버 내로 순차적으로 도입된 제1 및 제2 화학 성분에 노출되고, 상기 커패시터와 병렬로 연결되는 제2 커패시터를 더 구비하는 것인 오염물질을 비활성화하는 시스템.
  74. 챔버 내의 가스 혼합물을 이루는 복수 종의 화학 성분의 농도를 제어하는 방법으로서,
    각각의 데이터 세트가 화학 성분의 붕괴를 나타내는 복수의 데이터 세트를 메모리에 저장하되, 이 단계에서 상기 각각의 데이터 세트는 시간의 함수로서 화학 성분 농도와 관련된 커패시터의 전기적 특성의 값들을 포함하는 저장단계; 및
    상기 복수의 데이터 세트에 따라 처리 시기 후에 적어도 1 종의 화학 성분의 농도를 보충하는 단계
    를 포함하는 것인 제어 방법.
  75. 제74항에 있어서, 상기 처리 시기는 소정 시간 간격을 선택하는 것, 문턱값에 관하여 커패시터의 전기적 특성의 변화를 감지하는 것, 및 커패시터의 전기적 특성의 소정 변화율을 감지하는 것 중에서 적어도 하나에 의해 정해지는 것인 제어 방법.
  76. 챔버 내의 가스 혼합물을 이루는 복수 종의 화학 성분의 농도를 제어하는 방법으로서,
    시간의 함수로서 화학 성분 농도와 관련된 커패시터의 전기적 특성을 정의하는 방정식을 만드는 단계; 및
    상기 복수의 데이터 세트에 따라 처리 시기 후에 적어도 1 종의 화학 성분의 농도를 보충하는 단계
    를 포함하는 것인 제어 방법.
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