KR20070045623A

KR20070045623A - A surgical sterilizer using water plasma

Info

Publication number: KR20070045623A
Application number: KR1020050102079A
Authority: KR
Inventors: 이상석; 정장근; 임채민
Original assignee: 이상석; 임채민; 정장근
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-02

Abstract

[발명의 명칭] 수중 플라즈마를 이용한 수술기구소독기Surgical instrument sterilizer using underwater plasma

[구성][Configuration]

직경보다 길이가 더 긴 석영관(14)과, 상기 석영관(14) 안으로 삽입되어 석영관(14)의 내경과 틈새(공간)를 유지할 수 있는 직경을 가지는 도전성 제1 전극(3)과, 상기 제1 전극(3)과 소정의 거리를 유지한 채 물과 직접 접촉되어 제1 전극(3)과 대전작용을 일으키도록 하는 도전성 제2 전극(2)과, 상기 전극(3),(2)들에 고압의의 전압을 인가하기 위한 네온 트랜스(1)와, 상기 석영관(14)과 제1 전극(3)과의 틈새 사이로 가스 또는 공기를 주입시키기 위한 레귤레이터를 준비하는 과정과; 상기 전극(3),(2)에 고압의 전압을 인가함과 아울러 석영관(14) 내부로는 상기 레귤레이터를 통해 가스 또는 공기를 주입시켜 수표면 쪽에는 플라즈마 제1 영역(a)이 형성되도록 하고, 그 아래로는 플라즈마 제2 영역(b)이 형성되도록 하여 석영관(1) 내부에 삽입되어 있는 제1 전극(3)의 단부가 물과 직접 접촉되지 않도록 하면서 플라즈마 제1 영역(a) 그리고 플라즈마 제2 영역(b)의 동시 작용에 의해 살균처리 과정과 세척부터 건조까지의 전 과정을 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다. 특히, 건조시 건식플라즈마(7) 방식을 이용해 유입되는 공기를 살균하는 것도 특징으로 한다.A quartz tube 14 having a length longer than the diameter, a conductive first electrode 3 having a diameter inserted into the quartz tube 14 to maintain an inner diameter and a gap of the quartz tube 14; A conductive second electrode 2 which is in direct contact with water while maintaining a predetermined distance from the first electrode 3 to cause a charging action with the first electrode 3, and the electrodes 3 and 2 Preparing a regulator for injecting gas or air between the neon transformer (1) for applying a high voltage to the windows) and the gap between the quartz tube (14) and the first electrode (3); A high voltage is applied to the electrodes 3 and 2, and a gas or air is injected into the quartz tube 14 through the regulator to form a plasma first region a on the surface of the water. The plasma first region a is formed below the plasma second region b so that the end portion of the first electrode 3 inserted in the quartz tube 1 does not come into direct contact with water. In addition, it is possible to perform the entire process from sterilization treatment and washing to drying by simultaneous action of the plasma second region (b). In particular, it is also characterized by sterilizing the incoming air by using a dry plasma (7) method during drying.

플라즈마, 플라즈마 토치, 수중플라즈마, 수처리, 살균처리, 소독 Plasma, Plasma Torch, Underwater Plasma, Water Treatment, Sterilization, Disinfection

Description

A surgical sterilizer using water plasma}

도1은 본 발명의 장치를 나타낸 참고도(위에서 본 그림).Figure 1 is a reference diagram showing the device of the present invention (picture seen from above).

도2는 본 발명의 장치를 측면에서 본 그림.Figure 2 is a side view of the apparatus of the present invention.

사진 1 은 플라즈마메커니즘 설명을 위한 부분적인 사진.Photo 1 is a partial photograph explaining the plasma mechanism.

[도면의 주요 부분에 대한 부호 설명][Description of symbols on the main parts of the drawings]

1: 고압트랜스 - 전극에 고압을 인가하기 위한 트랜스1: high voltage transformer-transformer for applying high pressure to the electrode

2: 제 2 전극 - 플라즈마 발생을 위해 물에 직접 주입된 전극2: second electrode—electrode injected directly into water for plasma generation

3: 제 1 전극 - 플라즈마 발생을 위해 석영관 내부에 부착된 전극3: first electrode-an electrode attached inside a quartz tube for plasma generation

4: 공기주입을 위한 레귤레이터 - 석영관에 공기를 불어 넣어주기 위한 콤프레서4: Regulator for air injection-Compressor for blowing air into the quartz tube

5: 공기주입과 - 석영관에 공기주입을 위한 관5: pipe for air injection and-air injection to quartz tube

6: 히터 - 건조시 공기가열을 위한 히터6: Heater-Heater for air heating when drying

7: 건식플라즈마 장치 - 유입된 공기를 살균하기 위한 건식 플라즈마 장치7: Dry Plasma Apparatus-Dry Plasma Apparatus for Sterilizing Incoming Air

8: 공기유출구 와 촉매 - 건조시 공기 방출을 위한 유출구로 유출구 내부에 플라즈마 발생시 생기는 오존은 제거하기 위한 촉매가 부착되어 있다.8: Air outlet and catalyst-An outlet for the release of air during drying. A catalyst is attached inside the outlet to remove ozone from the generation of plasma.

9: 솔레노이드 밸브 : 물의 유입과 유출을 제어하기 위한 솔레노이드 벨브9: Solenoid Valve: Solenoid valve to control the inflow and outflow of water

10: 물 유입구 - 장치에 물을 공급하기 위한 유입구10: Water Inlet-Inlet for supplying water to the device

11: 물 배출구 - 장치에 물을 배출시키기 위한 배출구11: Water outlet-outlet for discharging water to the device

12: 그물망 - 소독 대상물질을 두기위한 그물 모양의 상자12: Mesh-Reticulated box for placing disinfection

13: 수조통 - 장치내에 물을 가두기 위한 수조통13: water tank-A water tank for confining water in the device

14: 석영관 - 플라즈마 발생을 위한 석영관, 이 내부에 제 1전극이 부착되어 있다14: quartz tube-a quartz tube for generating plasma, having a first electrode attached thereto

본 발명은 수중 플라즈마 발생공법 과 이 기술을 이용하여 만든 수술기구소독기에 관한 것이다.The present invention relates to an underwater plasma generation method and a surgical instrument sterilizer made using this technique.

급속한 산업 발전은 인류에게 크게 긍정적인 면을 제공하였으나 반면 많은 재난을 안겨 주고 있다. 때문에, 병원에서의 치료가 중요하다는 것은 언급할 필요가 없을 정도로 중요하다. 이러한 맥락에서 치료나 검사에 사용되는 장비나 도구들의 소독은 반드시 필요할 뿐 아니라 이러한 소독장비의 보유를 위해서는 성능은 물론이지만 경제적인 측면이 매우 중요하다.Rapid industrial development has provided a great positive for mankind, but it also brings many disasters. Therefore, it is important not to mention that treatment in a hospital is important. In this context, the disinfection of equipment or tools used for treatment or inspection is not only necessary, but also economical as well as performance is important for the possession of such disinfection equipment.

이러한 측면에서 우수한 성능을 가지면서 저가형 보급 수술기구소독기는 병원성세균의 감염을 차단하고 환자의 이차감염을 방지 하는데 매우 의의 있는 것으로 생각된다.In this respect, low-cost disseminated surgical instrument sterilizer is considered to be very meaningful in blocking infection of pathogenic bacteria and preventing secondary infection of patients.

일반적으로 사용되는 수술기구소독기는 단계별로 몇 단계로 나눌 수 있지만 가장 널리 사용되는 간단한 방법은 가열에 의한 방법이다. 그러나 가열에 의해 손상을 받는 도구의 처리가 불가능 할 뿐 아니라 물의 가열점에서 살균되지 않는 균의 처리가 문제가 되고 있다. 이를 대처하는 방법으로 EO가스를 사용하는 방법이 있지만 EO가스는 독성이 매우 강하여 살균처리후 안정성확보를 위한 시간이 매우 길고 유지비용이 많이 든다는 단점을 안고 있다. 요즘 새로 나오는 플라즈마 살균기법이 있긴 하지만 대부분 챔버타입을 이용하기 때문에 설치구역이 한정되고 비용이 수천만원으로 매우 고가이며 운전시 유지비용이 매우 많이 든다는 단점을 안고 있다.The commonly used surgical instrument sterilizer can be divided into several stages, but the most widely used simple method is by heating. However, not only the treatment of tools damaged by heating is impossible, but also the treatment of bacteria that are not sterilized at the heating point of water is a problem. There is a method of using EO gas as a way to cope with this, but EO gas is very toxic and has a long time to secure stability after sterilization process and takes a lot of maintenance costs. Although there is a new plasma sterilization method these days, most of the chamber type is used, so the installation area is limited, the cost is tens of thousands of won, it is very expensive, and the maintenance cost is very high during operation.

결국, 많은 우수한 기술이 있지만 대부분 경제적인 측면에서 비교적 우량한 병원 외에는 경제적인 부담 때문에 사용이 매우 힘든 실정이다.After all, there are many excellent technologies, but most of them are difficult to use due to the economic burden except for the hospital which is relatively superior in terms of economy.

최근, 수중에 존재하는 유해성 세균 (바이러스)및 폐수 정화처리 공정에 방전 플라즈마를 응용하기 위한 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 1997년 Schwinkendorf 등에 의해 수중의 유해 유기화합물을 처리하는데, 전기적 방전 방법이 기존의 상업적 화학방법들에 비해 매우 효율적으로 분해 및 처리가 가능하다고 보고 하였으며, Anpilov 등은 강한 방전을 이용하여 수중 버블 중에서 오존, 과산화수소수, UV 발생에 대하여 논하였다.Recently, researches for applying discharge plasma to harmful bacteria (viruses) and wastewater purification processes present in water have been actively conducted worldwide. In 1997, Schwinkendorf et al. Treated harmful organic compounds in water, and reported that the electric discharge method can be more efficiently decomposed and treated than conventional commercial chemical methods, and Anpilov et al. , Hydrogen peroxide solution and UV generation were discussed.

이러한, 방전플라즈마는 물분자 및 산소분자 등이 전자와의 충돌에 의하여 OH, O, H₂O₂, O₃ 등과 같은 활성종이 생성되고, 이들에 의해서 수중 유해물질이 분해 된다고 알려져 있다. Sato 등은 방전에 의해 H와 OH라디칼과 같은 활성종들이 발생하고, 최종적으로 효모균 제거에 효과가 있음을 발표하였다.In this type of discharge plasma, active molecules such as OH, O, H ₂ O ₂ , O _3, etc. are generated by collision of electrons with water molecules and oxygen molecules, whereby harmful substances in water are decomposed by them. Sato et al. Reported that active species such as H and OH radicals were generated by the discharge and were finally effective in removing yeast.

이와 같이 수중플라즈마를 이용한 처리기술의 우수성은 많은 자료로 검증이 되었지만 실제 적용된 예는 그리 많지 않은 실정이다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 고가의 장비와 설치의 까다로움 그리고 운전의 어려움 때문이다.As such, the superiority of the treatment technology using underwater plasma has been verified with many data, but there are not many examples of actual application. This is due to the high cost of equipment, the difficulty of installation and the difficulty of operation as mentioned above.

본 장비는 이러한 어려움을 극복하고 경제성과 효율성을 동시에 누릴 수 있으므로 살균기 보급에 매우 유리 할 것으로 판단된다.This equipment is expected to be very advantageous to disinfecting sterilizers because it can overcome these difficulties and enjoy economic efficiency and efficiency at the same time.

일반적으로 수중플라즈마 기법은 물의 도전성 때문에 플라즈마의 발생이 매우 어려울 뿐 아니라 단락 방지 기술이 필수적으로 적용되어야 하기 때문에 플라즈마를 연속적으로 발생시키기 위해 펄스전원이나 고주파전원 그리고 고가의 조작 스위치를 이용하거나 스위칭 작용이 가능한 부가적인 장치를 설치하고 있다. 그러나 이들 장치는 『① 운전이 어렵다. ② 소비전력이 높다. ③ 가격이 비싸다. ④ 설치가 매우 곤란하다. ⑭ 유지 보수가 어렵다. ⑥크기가 크고 중량이 무겁다.』등의 단점을 지니고 있다.In general, underwater plasma technique is very difficult to generate plasma due to the conductivity of water, and short-circuit prevention technology must be applied. Additional devices are installed where possible. However, these devices are difficult to operate. ② High power consumption. ③ The price is expensive. ④ Very difficult to install. ⑭ Difficult to maintain ⑥ has a large size and a heavy weight. ”

이러한 단점 때문에 우량 병원을 제외하곤 장비 구입이 현실적으로 매우 힘든 상황이다.Due to these shortcomings, it is very difficult to purchase equipment except for a good hospital.

상술한 바와 같은 종래 수중플라즈마 발생 기술 및 장치로부터 비롯된 단점들을 해결할 수 있는 수중플라즈마 발생공법 및 그 장치를 제공함이 본 발명의 과제인 바, 그 구성을 살피면 다음과 같다.It is an object of the present invention to provide an underwater plasma generating method and a device which can solve the disadvantages resulting from the conventional underwater plasma generating technology and apparatus as described above.

직경보다 길이가 더 긴 석영관(14)과, 상기 석영관(14) 안으로 삽입되어 석 영관(14)의 내경과 틈새(공간)를 유지할 수 있는 직경을 가지는 도전성 제1 전극(3)과, 상기 제1 전극(3)과 소정의 거리를 유지한 채 물과 직접 접촉되어 제1 전극(3)과 대전작용을 일으키도록 하는 도전성 제2 전극(2)과, 상기 전극(3),(2)들에 고압의 전원을 인가하기 위한 네온 트랜스와, 상기 석영관(14)자 제1 전극(3)과의 틈새 사이로 가스 또는 공기를 주입시키기 위한 레귤레이터를 준비하는 과정과; 상기 전극(3),(2)에 고압의 전압을 인가함과 아울러 석영관(14) 내부로는 상기 레귤레이터를 통해 가스 또는 공기를 주입시켜 수표면 쪽에는 플라즈마 제1 영역(a)이 형성되도록 하고, 그 아래로는 플라즈마 제2 영역(b)이 형성되도록 하여 석영관(1) 내부에 삽입되어 있는 제1 전극(2)의 단부가 물과 직접 접촉되지 않도록 하면서 플라즈마 제1 영역(a) 그리고 플라즈마 제2 영역(b)의 동시 작용에 의해 유해한 수처리를 할 수 있는 과정으로 구성된 것을 특징으로 하고, 상기에 있어서, 석영관(14)은 절연성 소재로 만들어진 관체로 대체될 수 있는 것을 특징으로 한다.A quartz tube 14 having a length longer than a diameter, a conductive first electrode 3 having a diameter inserted into the quartz tube 14 to maintain an inner diameter and a gap of the quartz tube 14; A conductive second electrode 2 which is in direct contact with water while maintaining a predetermined distance from the first electrode 3 to cause a charging action with the first electrode 3, and the electrodes 3 and 2 Preparing a regulator for injecting gas or air between the neon transformer for applying a high voltage power to the gaps and a gap between the quartz tube 14 and the first electrode 3; A high voltage is applied to the electrodes 3 and 2, and a gas or air is injected into the quartz tube 14 through the regulator to form a plasma first region a on the surface of the water. The plasma first region a is formed below the plasma second region b so that the end portion of the first electrode 2 inserted into the quartz tube 1 is not in direct contact with water. And it is characterized in that the process consisting of a process capable of harmful water treatment by the simultaneous action of the plasma second region (b), in the above, characterized in that the quartz tube 14 can be replaced by a tube made of an insulating material do.

그리고 본 발명은, 직경보다 길이가 더 긴 석영관(14)과, 상기 석영관(14) 안으로 삽입되어 석영관(14)의 내경과 틈새(공간)를 유지할 수 있는 직경을 가지는 도전성 제1 전극(3)과, 상기 제1 전극(3)과 소정의 거리를 유지한 채 물과 직접 접촉되어 제1 전극(3)과 대전작용을 일으키도록 하는 도전성 제2 전극(2)과, 상기 전극(3),(2)들에 고압의 전압을 인가하기 위한 네온 트랜스와, 상기 석영관(14)과 제1 전극(3)과의 틈새 사이로 가스 또는 공기를 주입시키기 위한 레귤레이터로 구성된 것을 특징으로 하며, 상기에 있어서, 석영관(14)은 절연성 소재로 만들어진 관체로 대체될 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a conductive first electrode having a quartz tube 14 having a length longer than a diameter and a diameter inserted into the quartz tube 14 to maintain an inner diameter and a gap of the quartz tube 14. (3), a conductive second electrode (2) which is in direct contact with water while maintaining a predetermined distance from the first electrode (3), and causes a charging action with the first electrode (3), and the electrode ( 3), and a neon transformer for applying a high voltage to the (2), and a regulator for injecting gas or air between the gap between the quartz tube 14 and the first electrode (3) In the above, the quartz tube 14 is characterized in that it can be replaced by a tube made of an insulating material.

또한, 살균처리 과정과 세척부터 건조까지의 전 과정을 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다. 특히, 건조시 건식플라즈마(7) 방식을 이용해 유입되는 공기를 살균하는 것도 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it can perform the entire process from sterilization process and washing to drying. In particular, it is also characterized by sterilizing the incoming air by using a dry plasma (7) method during drying.

이하 첨부된 도면을 근거로 하여 본 발명의 구성과 실시예를 제시한다.Hereinafter, a configuration and an embodiment of the present invention will be presented based on the accompanying drawings.

[메커니즘 설명][Mechanism Explanation]

먼저 본 발명에 사용되는 전원에 있어서, 제1 전극(3)과 제2 전극(2)에 투입되는 전압은 대략 7[kV]부터 시작해서 그 이상의 내압을 발생시킬 수 있는 전원이면 고주파전원은 물론이고 저주파인 상용 전원도 사용이 가능하다. 앞에서 언급한 7[kV]는 장치의 크기를 조정하여 그 이하에서도 동작을 가능하게 할 수 있다. 때문에 전원의 용량과 요구사항에 맞춰 맞춤형 제작이 가능하다.First, in the power supply used in the present invention, the voltage applied to the first electrode 3 and the second electrode 2 is a power source capable of generating a higher withstand voltage starting from approximately 7 [kV], as well as a high frequency power supply. And low frequency commercial power supply can be used. The aforementioned 7 [kV] can be resized to allow operation even below. As a result, they can be customized to meet the power requirements and requirements.

다음, 석영관(14)은 절연 및 플라즈마 제1 영역(a) 즉, 가스 활성화영역에서 발생되는 자외선 배출용으로 사용되는데, 절연성 소재로 만들어진 관체는 모두 대체하여 사용이 가능하다. 물론 석영관을 사용하는 것이 자외선 배출용으로 더 적합하다 할 수 있다. 본 발명의 실험에서 석영관(14)은, 내경이 1.5 ～ 10[㎜] 내외이고 외경은 3 ～ 16[㎜] 내외이며, 두께는 0.7 ～3[㎜] 내외 인 것을 사용하였으며, 그 길이는 환경에 따라 조절이 가능하며 길이의 제한은 없고 당연히 크기의 특별한 제한도 없다. 때문에 석영관이 더 작을 경우도 더 클 경우에도 사용이 가능하다.Next, the quartz tube 14 is used for emitting ultraviolet rays generated in the insulating and plasma first region (a), that is, the gas activation region, and all of the tubular bodies made of an insulating material can be used. Of course, the use of a quartz tube may be more suitable for ultraviolet radiation. In the experiment of the present invention, the quartz tube 14 had an inner diameter of about 1.5 to 10 [mm], an outer diameter of about 3 to 16 [mm], and a thickness of about 0.7 to 3 [mm]. It can be adjusted according to the environment, there is no length limit, and of course there is no special limit of size. Therefore, it can be used even if the quartz tube is smaller or larger.

다음, 제1 전극(3)과 제2 전극(2)은 도전성 소재이면 무엇이든지 사용이 가능하며 제1 전극(3)의 직경은 석영관(14)의 내경보다 작아야 한다.Next, the first electrode 3 and the second electrode 2 may be used as long as it is a conductive material, and the diameter of the first electrode 3 should be smaller than the inner diameter of the quartz tube 14.

그리고 사용되는 가스나 공기는 석영관을 관통하는 제1 전극(3)과 석영관(14) 내경 사이의 공간(틈새)을 통해 주입이 가능하며, 레귤레이터를 통해 가스나 공기의 주입이 가능하므로 이에 대해서는 상세히 기재하지 않기로 한다. 여기서 사용되는 가스의 종류는 특별한 제한이 없으며 환경에 맞추어 적절한 사용이 가능한데, 대기 중의 공기를 사용할 경우에 비해 준 안정가스(네온, 헬륨, 아르곤 등)를 사용하면, 대기 중의 공기를 사용할 경우보다 소음도 줄고 소비전력도 3배에서 5배정도 줄일 수 있으나 플라즈마의 강도가 달라지기 때문에 사용 환경에 맞추어 필요한 공기 또는 가스를 선택하여 사용이 가능하다. 공기를 사용하면 아크 형태의 플라즈마가 발생되면서 플라즈마의 밀도는 높아지고 글로우나 스트리머 현상은 다소 낮아지면서 소비전력이 많아지는 경우가 되고, 가스를 사용하면 트리나 필라멘트 또는 펄스 타입의 플라즈마가 글로우나 스트리머 형태로 발생이 되면서 플라즈마의 밀도는 다소 낮아지면서 소비전력은 낮아지게 된다. 그러므로 사용 환경에 따라 공기나 가스를 선택하여 사용할 수 있는 것인 바, 도1에서 제1 전극(3)과 제2 전극(2)의 거리를 조절하여도 플라즈마의 밀도 내지는 플라즈마의 발생 타입이 조절될 수 있어 사용상의 유동성이 크다 할 수 있을 것이지만 그만큼 사용 상황에 따라 다양한 변화를 꾀할 수 있는 장점이 있는 것이다.The gas or air to be used can be injected through the space (gap) between the first electrode 3 and the quartz tube 14, which passes through the quartz tube, and the gas or air can be injected through the regulator. It will not be described in detail. The type of gas used here is not particularly limited and can be appropriately used according to the environment. When using semi-stable gas (neon, helium, argon, etc.), the noise level is lower than that of using atmospheric air. The power consumption can be reduced by 3 to 5 times, but the intensity of the plasma varies, so it is possible to select the required air or gas according to the use environment. When air is used, arc-like plasma is generated, and the density of plasma is increased and the glow or streamer phenomenon is somewhat lowered, and the power consumption is increased. As it occurs in the form of trimmers, the density of the plasma is slightly lowered and power consumption is lowered. Therefore, air or gas can be selected and used according to the use environment. In FIG. 1, even if the distance between the first electrode 3 and the second electrode 2 is adjusted, the density of the plasma or the generation type of the plasma is controlled. It can be said that the fluidity in use may be great, but there is an advantage that can make a variety of changes depending on the use situation.

그리고 제1 전극(3)과 함께 제2 전극(2)이 반드시 사용되어야 하고 제2 전극(3)의 사이즈는 반드시 제1 전극(2)과 같을 필요는 없다.In addition, the second electrode 2 must be used together with the first electrode 3, and the size of the second electrode 3 does not necessarily need to be the same as the first electrode 2.

이어서 본 발명의 메카니즘을 살피는 바, 먼저 플라즈마 영역에 대해 살핀다.Next, the mechanism of the present invention is examined, first looking at the plasma region.

본 발명에서 플라즈마의 주 활성 메커니즘은 석영관(14) 내부의 제1 전극(3)과 수조 속의 물에 직접 접촉해 있는 제2 전극(2) 사이에 석영관(14)이 존재하고 이 석영관(14)의 내부 즉, 석영관(14) 내경과 석영관(14) 안에 삽입되어 있는 제1 전극(3)의 외경 사이에 형성됨 공간(틈새)를 통해 레귤레이터를 이용하여 상술한 가스 또는 공기를 주입시켜 그것들의 압력으로 사진1을 기준하여 제1 전극(3)의 하단부와 물과의 사이에 공간을 만들어 전로를 차단시킴에 따라 제1 전극(3)과 물과의 단락현상을 막아주면서 동시에 상기 공간에서 플라즈마를 발생시킨다.In the present invention, the main activation mechanism of the plasma is that the quartz tube 14 is present between the first electrode 3 inside the quartz tube 14 and the second electrode 2 which is in direct contact with water in the water tank. The above-described gas or air is formed by using a regulator through a space (gap) formed inside the (14), that is, between the inner diameter of the quartz tube 14 and the outer diameter of the first electrode 3 inserted in the quartz tube 14. By injecting them, the space between the lower end of the first electrode 3 and the water is blocked by the pressure of the first electrode 3 to prevent the short circuit between the first electrode 3 and the water. Generate plasma in the space.

이때 석영관(1)에는 두 종류의 플라즈마가 발생된다. 즉, 플라즈마 제1 영역(a)에서는 공간적 플라즈마로 스트리머가 형성되고, 플라즈마 제2 영역(b)에서는 석영관(1)의 표면을 타고 트리형식인 연면방전 플라즈마가 발생된다. 일반적으로 수중에서 전원의 스위칭으로 플라즈마를 발생시킬 경우 대부분 아크방전이 발생되어 전극에 손상을 주거나 엄청난 전류가 소비되어 많은 소비전력을 발생시킨다는 단점이 있으나 본 발명의 경우는 이러한 단점을 극복한 것으로 상세한 사항은 후술하는 바와 같다.At this time, two kinds of plasma are generated in the quartz tube 1. That is, in the plasma first region a, a streamer is formed of a spatial plasma, and in the plasma second region b, a surface-type discharge plasma having a tree shape is generated on the surface of the quartz tube 1. In general, when the plasma is generated by switching the power in the water, there is a disadvantage that the arc discharge is generated mostly to damage the electrode or consume a lot of current to generate a lot of power consumption, but the present invention overcomes these disadvantages. Matters are as described later.

이어서 본 발명의 플라즈마 영역과 형성에 대해 살핀다.Next, the plasma region and the formation of the present invention are examined.

먼저 플라즈마 제1 영역(a)은, 석영관(14) 내의 제1 전극(3)과 석영관(14) 외부의 물[이때 제2 전극(2)이 물속에 직접 접촉되어있기 때문에 물 자체가 하나의 전극의 역할을 한다]과 대전을 일으켜 기(氣)중 방전의 하나인 글로우나 스트리머가 발생한다. 이때 발생되는 스트리머는 보통 수～수백[㎂]를 소비하는데 플라즈마 제1 영역(a)에서는 가스나 공기가 활성화를 일으키기 때문이다. 만약 이 경우 공기 가 주입된다면 플라즈마에 의해 활성화 된 공기는 대량의 부산물(오존, 라디칼 등)을 발생시키게 되고 반면, 가스의 주입 시 가스의 활성화에 의해 발생된 자외선도 석영관을 통해 방사되므로 플라즈마 제1 영역(a)에서는 플라즈마의 일차적인 에너지를 물에 투입시키는 것 보다는 여기서 생성된 오존이나 라디칼 그리고 자외선 등을 이용하여 수처리를 할 수 있는 2차적 효과가 더욱 큰 영역이라 할 수 있다.First, in the plasma first region a, water outside the first electrode 3 and the quartz tube 14 in the quartz tube 14 (in this case, since the second electrode 2 is in direct contact with the water, Acts as a single electrode] and causes glow or streamer, which is one of the discharges in the group. Streamers generated at this time usually consume several to several hundred [㎂] because gas or air is activated in the plasma first region (a). In this case, if the air is injected, the air activated by the plasma generates a large amount of by-products (ozone, radicals, etc.), whereas the ultraviolet rays generated by the activation of the gas are also emitted through the quartz tube when the gas is injected. In the first region (a), rather than injecting the primary energy of the plasma into the water, the secondary effect of water treatment using ozone, radicals, and ultraviolet rays generated here may be greater.

다음, 플라즈마 제2 영역(b)은 플라즈마를 연면방전 형태로 직접 물에 에너지를 조사시키는 역할을 하는 영역으로 이 부분의 역할이 매우 중요하다 할 수 있다. 이는 가스압에 의해 마치 수표면 방전과 같이 수표면 위에 전극이 놓여있는 형태로 되어 진다. 그러나 그냥 수표면에 전극을 두고 방전을 일으킬 경우 전압을 높여야 하기 때문에 절연파괴로 이행되었을 경우 아크방전이 발생하여 단락을 일으키면서 매우 높은 소비전력을 발생시킬 뿐 아니라 높은 전류로 인한 차단기의 동작으로 동작이 멈추어 진다. 그러나 본 발명의 경우는 유전체[석영관(14)] 표면에서 전하의 충·방전이 성장과 소멸을 일으켜 자동적으로 단락을 차단해 주기 때문에 연속적인 전원 공급 시에도 과전류에 의한 문제를 발생시키지 않는다. 때문에 연속적인 전원공급이 가능하면서 석영관(14)에서의 연면방전이 마치 펄스 플라즈마처럼 물속에 투입되는 것이다.Next, the plasma second region (b) is a region that directly irradiates the energy with water in the form of creeping discharge of the plasma, which may be very important. This is a form in which the electrode is placed on the water surface by the gas pressure, just like water surface discharge. However, it is necessary to put the electrode on the water surface and discharge the voltage, so the voltage must be increased, so when the insulation breakdown occurs, arc discharge occurs and short-circuit generates very high power consumption and operates by the breaker due to the high current. Stops. However, in the case of the present invention, since charge and discharge of charges on the surface of the dielectric (quartz tube 14) causes growth and extinction to automatically cut off the short circuit, there is no problem due to overcurrent even when continuous power is supplied. Therefore, while the continuous power supply is possible, the creeping discharge in the quartz tube 14 is injected into the water as if it is a pulsed plasma.

이어서 플라즈마 영역별[(a)와 (b)] 특징을 살피면, 상술한 바와 같은 이유로 인해서 플라즈마 제1 영역(a)에서는 공기와 접촉해서 H+, O₃, 라디칼 및 이온들의 혼합물을 생성시키는 것에 대해 주 역할을 담당하며 이러한 부산물은 수중에서 수하전자, H+, OH, H₂O₂ 그리고 각종 라디칼을 생성시킨다. 그리고 플라즈마 제2 영역(b)에서는 직접 플라즈마를 물에 조사시키므로 플라즈마 제1 영역(a)에서의 효과보다 훨씬 큰 플라즈마 효과를 가져다 줄 수 있다. 여기서 가스압과 유속, 주파수의 조절에 의하여 상술한 바와 같은 다양한 형태의 플라즈마를 얻을 수 있어 주위 환경과 대상물의 특징을 파악하여 원하는 형태를 플라즈마를 구현할 수 있다.Next, looking at the characteristics of the plasma regions [(a) and (b)], the plasma first region (a) is brought into contact with air in order to generate a mixture of H +, O ₃ , radicals and ions for the same reason as described above. It plays a major role, and these by-products produce halides, H +, OH, H ₂ O ₂ and various radicals in water. In addition, since the plasma is directly irradiated with water in the plasma second region (b), the plasma effect may be much greater than that in the plasma first region (a). Here, various types of plasma may be obtained as described above by adjusting the gas pressure, flow rate, and frequency, so that the plasma may be implemented in a desired form by grasping the environment and the characteristics of the object.

제1영역의 주플라즈마와 제2영역의 주플라즈마를 제어할 수 있는 주된 인자는 가스의 종류와 압력, 유속 그리고 전원에 따라 조정이 가능하므로 대상물의 처리유형에 따라 이러한 인자들을 조정하여 영역별 플라즈마의 제어가 가능하다.The main factors that can control the main plasma of the first area and the main plasma of the second area can be adjusted according to the type, pressure, flow rate and power of the gas. Control is possible.

때문에, 구조적 변화 없이도 플라즈마의 형상을 제어할 수 있다는 것도 본 발명의 매우큰 특징이라 할 수 있다.Therefore, it is also a very big feature of the present invention that the shape of the plasma can be controlled without structural change.

이렇게 발생된 플라즈마는 부유물질의 경우는 전하를 띠는 이온물질로 전환시켜 응집과 침전이 되기 쉬운 상태로 만들어 주며 탈색처리도 동시에 하게 되는데, 기존의 응집과정은 화학약품인 응집제를 사용하여 입자를 뭉치는 것으로 많은 화학약품이 소요되어 비용과 2차 처리가 문제로 부각되었지만 플라즈마를 이용할 경우 이러한 문제를 해결할 수 있다. 또한, 플라즈마를 이용할 경우 약품으로 처리하지 못하는 여러 가지 유해물질과 균들을 처리할 수 있다.Plasma generated in this way is converted into charged ionic material in the case of suspended solids, making it easy to aggregate and settle, and simultaneously perform decolorization. Bundling requires a lot of chemicals, making cost and secondary treatment a problem, but using plasma can solve this problem. In addition, plasma can be used to treat a variety of harmful substances and bacteria that can not be treated with chemicals.

아래에서 제시하는 사진 1은 수중에서 플라즈마가 발생되고 있는 상태를 촬영한 사진으로서 본 발명의 성공적인 실시를 확인할 수 있는 것이다.Photo 1, which is presented below, is a photograph of a state in which plasma is generated in water, which confirms the successful implementation of the present invention.

[사진 1] 수중 플라즈마 발생 상태[Photo 1] Underwater Plasma Generation

이상과 같은 본 발명이 기존 플라즈마 장치 및 기술의 한계를 극복한 특징은 다음과 같다.As described above, the present invention overcomes the limitations of the existing plasma apparatus and technology.

먼저 열에 의한 손상과 열화가 거의 없기 때문에 단순한 작동만으로 운전이 가능하고 전원스위치 ON과 주입가스의 압력 조절 또는 주입 가스의 유속 조절 또는 전압 그리고 주파수 조절만으로 플라즈마의 강도를 조정이 가능하다. 그리고 소비전력이 매우 낮으며 효율적 전력배치 가능한데, 수처리용 플라즈마의 경우 수백∼수십[kW]의 전력이 소비되는 반면 본 발명품은 수[W]∼수십[W]정도의 소비전력으로 동작이 가능하다.First, since there is little damage and deterioration due to heat, it is possible to operate by simple operation, and the intensity of plasma can be adjusted only by turning on the power switch, adjusting the pressure of the injection gas or adjusting the flow rate or voltage and frequency of the injection gas. In addition, the power consumption is very low and efficient power allocation is possible. In the case of plasma for water treatment, power of several hundred to several tens of [kW] is consumed, while the present invention can operate with power of several [W] to several tens of [W]. .

또한, 개당 소비전력이 수[W]∼수십[W]정도로 매우 작기 때문에 분산 배치가 가능하여 전력의 소비를 매우 효율적으로 배치할 수 있으며 구조가 매우 간단하여 가격이 싸다. 즉, 일반적인 수처리 플라즈마의 경우 펄스전원이나 고주파전원 그리 고 고가의 스위치를 이용하거나 스위칭 작용이 가능한 부가적인 장치를 부착하여 사용하기 때문에 이러한 전원부의 관련 경비만 하더라도 엄청난 고가이며 제품의 크기도 상대적으로 매우 크기 때문에 제품 가격이 매우 고가일 수밖에 없다. 하지만 본 발명의 경우 크기가 매우 작고 고주파전원의 사용은 물론 가능하고 상용전원으로도 사용이 가능하므로 전원의 선택 시 선택의 폭이 넓을 뿐 아니라 매우 저렴한 전원공급기(네온 트랜스 등)를 사용할 수 있으며 사용된 재료 역시 석영과 도전성재료만 사용되기 때문에 엄청난 재료비 경감이 가능하다. 그리고 운전 시 타 제품과는 달리 스위칭 작용이 필요 없고 연속적인 전원공급으로 플라즈마를 발생시킬 수 있으므로 부가적인 장치가 필요 없다는 것도 가격적 측면에서 매우 유리한 위치에 있을 수 있는 큰 장점이라 할 수 있다.In addition, since the power consumption per unit is very small, such as several [W] to several tens [W], distributed arrangement is possible, so that power consumption can be arranged very efficiently, and the structure is very simple and the price is low. In other words, in the case of general water treatment plasma, pulse power, high frequency power, and expensive switches are used or additional devices capable of switching can be attached. Because of its size, the price of the product is very expensive. However, in the case of the present invention, the size is very small, as well as the use of a high frequency power source, and can also be used as a commercial power source, so a wide range of choices when selecting a power source can be used very affordable power supply (neon transformer, etc.) In addition, quartz and conductive materials are used only, so the material cost can be greatly reduced. And unlike other products, it does not need switching action and can generate plasma by continuous power supply. Therefore, no additional device is needed, which is a great advantage in terms of price.

다음, 본 발명은 크기가 작고 중량이 가벼워서 설치가 용이할 뿐 아니라 소비전력도 적고 기존의 상용전원의 사용이 가능하기 때문에 새로운 전원설비의 필요성이 없어 전원의 투입이 용이하여 위치선정에 매우 효과적임은 물론 유지보수가 간단하다. 즉, 운전 시 전압이나 열에 의한 제품의 열화가 거의 없기 때문에 제품의 수명이 거의 반영구적이라 할 수 있으며, 제품의 구조가 간단하므로 고장 시 수리가 매우 간단하며 수리시간이 매우 짧다는 특징이 있다. 이와 함께 소형화된 장치로서 인력에 의존하여 직접 이동이 가능하므로 고정된 기존 제품과는 많은 차이를 볼 수 있다. 이러한 이유로 본 발명품의 적용 범위는 매우 높음을 알 수 있었는데, 본 발명은 매우 간단하면서도 독특한 기법으로 수처리는 물론이고 대기 중의 유해 물질 처리도 가능하다. 즉, 석영관(14)으로 가스를 주입시킬 때 유해가스를 유입시키면 플라즈마에 의해 제거가 가능하므로 대기 정화장치로의 적용도 가능하다.Next, the present invention has a small size and a light weight, which is easy to install, consumes less power, and enables the use of an existing commercial power source. Of course, maintenance is simple. That is, the product life is almost semi-permanent because there is almost no deterioration of the product due to voltage or heat during operation, and because the structure of the product is simple, the repair is very simple and the repair time is very short. In addition, as a miniaturized device can be moved directly depending on the manpower can see a lot of differences from the existing fixed products. For this reason, it can be seen that the scope of application of the present invention is very high. The present invention is very simple and unique, and it is possible to treat harmful substances in the atmosphere as well as water treatment. That is, when the gas is injected into the quartz tube 14, if harmful gas is introduced, it can be removed by the plasma, so that it can be applied to an air purifier.

[메커니즘 설명][Mechanism Explanation]

최초 살균대상물을 그물망(12)에 담는다. → 솔레노이드밸브(9)에 의해 물이 물유입구(10)를 통해 유입된다. →앞서 설명한 플라즈마 방식에 의해 세척과 살균이 행해진다. → 세척과 살균은 반복된다. 이때 솔레노이드 밸브와 물 배출구(11)에 의해 물은 유입과 배출이 자동으로 행해진다. → 세척과 살균이 완료된면 건조를 위해 히터(6)가 작동된다. 이 때 유입된 공기의 살균을 위해 건식플라즈마 장치(7)를 경유해서 장비의 내부로 들어가도록 설계 되어있다. → 건조를 위한 유입공기의 배출은 플라즈마에 의해 생성된 오존을 제거 하기위해 공기유출구(8)에 오존제거 촉매를 부착시켜 두었다. 때문에 배출된 공기는 오존의 피해를 주지 않는다.The first sterilization object is placed in the net (12). → water is introduced through the water inlet (10) by the solenoid valve (9). → The cleaning and sterilization is performed by the plasma method described above. → Washing and sterilization are repeated. At this time, water is automatically introduced and discharged by the solenoid valve and the water outlet 11. → The heater (6) is activated for drying once the cleaning and sterilization have been completed. At this time, it is designed to enter the equipment via the dry plasma device (7) for sterilization of the introduced air. → The inlet air for drying has an ozone removal catalyst attached to the air outlet (8) to remove the ozone generated by the plasma. Therefore, the released air does not harm ozone.

본 장비는 이러한 일체식 살균기로 사용자의 편의를 도모할 수 있다.This equipment can be user convenience with this integrated sterilizer.

이상과 같은 이유로 본 발명은 병원에서 사용되는 도구 중 살균이 필요한 도구나 장비의 처리에 있어 매우 경제적이면서 손쉽고 안전하게 사용할 수 있는 플라즈마 공법 및 그 장치를 제공하는 것으로, 국내의 독자적 기술을 확보함으로서 수입 대체와 수출을 통해 비용 절감 및 외화 획득이 가능하고 새로운 산업창출의 기회를 제공하여 고용 창출을 꾀할 수 있으며, 매우 경제적인 가격을 실현화 시킬 수 있어 많은 병원에 보급이 가능 할 것으로 여겨진다. 때문에 국민의 보건은 물론 기타 관련 업체와의 동반성장이 가능하여 국가적으로 보국할 수 있는 등의 다수 유용 한 효과가 있을 것이다.For the above reasons, the present invention provides a plasma method and a device that can be used very easily and safely and safely in the treatment of tools or equipment requiring sterilization among tools used in a hospital. Through the export and export, it is possible to reduce costs and acquire foreign currency, create new industries, create jobs, and realize very economical prices, so it can be distributed to many hospitals. Therefore, it is possible to have a number of useful effects such as mutual growth with the public health as well as other related companies.

Claims

A quartz tube 14 having a length longer than the diameter, a conductive first electrode 3 having a diameter inserted into the quartz tube 14 to maintain an inner diameter and a gap of the quartz tube 14; A conductive second electrode 2 which is in direct contact with water while maintaining a predetermined distance from the first electrode 3 to cause a charging action with the first electrode 3, and the electrodes 3 and 2 Preparing a regulator for injecting a gas or air between a gap between the quartz tube 14 and the first electrode 3 to apply a high voltage to the high voltage;

A high voltage is applied to the electrodes 3 and 2, and a gas or air is injected into the quartz tube 1 through the regulator to form a plasma first region a on the surface of the water. The plasma first region a is formed below the plasma second region b so that the end portion of the first electrode 3 inserted into the quartz tube 14 does not come into direct contact with water. And a process capable of performing harmful water treatment by simultaneous action of the plasma second region (b).

The method of claim 1, wherein the quartz tube (14) can be replaced with a tube made of an insulating material.

A quartz tube 14 having a length longer than the diameter, a conductive first electrode 3 having a diameter inserted into the quartz tube 14 to maintain an inner diameter and a gap of the quartz tube 1; A conductive second electrode 3 which is in direct contact with water while maintaining a predetermined distance from the first electrode 3 to cause the first electrode 3 to be charged, and the electrodes 3 and 2 And a regulator for injecting gas or air into the gap between the quartz tube (14) and the first electrode (3).

4. The apparatus of claim 3, wherein the quartz tube (14) can be replaced with a tube made of an insulating material.

Device and Structure of Surgical Instrument Sterilizer Using Underwater Plasma