KR20070093967A - 과산화수소 증기 멸균 장치 및 이를 이용한 멸균 방법 - Google Patents

Abstract

반응 용기 내의 피멸균물을 과산화수소로 멸균하는 방법이 개시된다. 본 발명의 방법은 상기 반응 용기 내부를 과산화수소의 평형 증기압보다 낮은 압력의 진공 상태로 유지하는 단계, 상기 반응 용기 내부의 온도를 30 ∼ 60 ℃로 유지하는 단계, 상기 반응 용기 내부로 과산화수소를 용액 상태로 주입하는 단계, 상기 반응 용기 내부에서 상기 과산화수소 용액을 가열하여 증발시키는 단계, 상기 반응 용기 내부를 밀폐하고 상기 물품을 과산화수소 증기 분위기에서 유지하는 단계 및 외부 기체를 유입하여 상기 반응 용기 내부의 압력을 대기압 이하의 소정 압력으로 상승시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 확산 제한 영역을 갖는 피멸균물의 외부 뿐만 아니라 내부를 효과적으로 멸균할 수 있다.

Description

과산화수소 증기 멸균 장치 및 이를 이용한 멸균 방법{HYDROGEN PEROXIDE VAPOR STERILIZER AND STERILIZING METHODS USING THE SAME}

본 발명은 의료기구와 같은 피 멸균물의 표면에 존재하는 미생물들을 과산화수소를 이용하여 멸균하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공분위기로 형성된 반응용기의 증발기에 엑체상태의 과산화수소를 공급하여 가열 증발시켜 소정시간 동안 피 멸균물체와 접촉시켜 멸균을 수행하는 과산화수소 증기 멸균방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 다양한 형태의 의료기구(1회용 포함)와 같은 피 멸균물은 그 표면에 존재하는 미생물들을 과산화수소 용액을 이용하여 멸균, 소독시키고 있는데, 이러한 기술과 관련된 것들이 다수 제안되어 있고, 이러한 것들 중 몇 개만을 발췌하여 설명한다.

대한민국 특허 제0132233호의 "과산화수소 플라즈마 멸균시스템"에는 멸균시킬 피 멸균물품을 과산화수소수용액과 접촉시켜 전처리 한 후, 플라즈마에 의해 과산화수소로부터 활성 종(active species)을 생성시켜 멸균시키고 피 멸균물품에 잔류하는 과산화수소를 비 독성산물로 분해시켜 제거하는 것이 제시되어 있다.

또한 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0351014호의 "비수성 과산화수소 공급원을 사용하는 증기멸균법, 이를 위한 장치 및 비수성 과산화수소 착물"에는 멸균시킬 제품을 보유하기 위한 컨테이너, 이 컨테이너 내에 위치하고 실질적으로 비수성인 과산화수소 착물을 포함하며 과산화수소 증기가 제품과 접촉하여 멸균시킬 수 있는 과산화수소증기 공급원을 포함하는 것이 제시되어 있다. 또한 컨테이너의 내부에 착물로부터 증기가 용이하게 방출되도록 착물을 가열할 수 있는 가열기가 제시되어 있다.

상기한 멸균시스템들은 모두 과산화수소를 사용하는 것이나, 이 과산화수소는 법령에 의해 농도가 60％이상인 고농도 과산화수소의 사용을 금하고 있어 보통 50∼58％의 과산화수소를 사용하고 있기 때문에, 목적하는바대로의 멸균력을 얻을 수 없다는 전제하에 그 대안으로서, 제시된 것이 후자의 증기멸균법이다. 이는 과산화수소 수용액을 가열하여 농축(과산화수소 수용액에서 수분을 제거)시킨 착물을 사용하여 멸균력을 향상시킨다는 것이다.

그러나 상기한 멸균시스템들은 반응용기 내부나 외부에서 과산화수소를 증기로 생성시켜 확산시킨 다음, 플라즈마를 발생시켜 멸균시킬 물체와 접촉시키는 것이어서, 반응용기 내부가 저압의 진공분위기이고 이러한 상태에서 멸균공정을 진행하기 때문에 가늘고 긴 루멘(lumen), 즉 직경이 Φ 1㎜이하이고 길이가 50㎝이상인 유연한 내시경 등엔 멸균의 핵심역할을 수행하는 과산화수소증기 플라즈마의 침투력이 매우 작아 멸균이 제대로 이뤄지지 않는다는 매우 큰 문제점이 있었다.

이와 같이 멸균이 제대로 이뤄지지 않는 이유는, 통상적으로 과산화수소보다 물의 분자량이 가볍고 물의 증기압이 과산화수소보다 높아 루멘과 같이 좁고 긴 내 강의 형태를 가진 물체의 멸균시 물이 먼저 도착하여 구멍을 막기 때문에 과산화수소가 물체의 내부로 도착하지 못하기 때문이다.

상기에서 열거한 플라즈마 멸균방법들은 멸균시킬 물체와 플라즈마가 직접적으로 접촉되므로 폴리머계통의 의료도구는 변색 또는 물질경화 같은 성질의 변화를 야기 시키기 쉽고, 반응용기의 부피에 70％이상을 멸균시킬 제품으로 채웠을 때 일부가 멸균되지 않고 잔류할 가능성이 높다는 문제점이 있다.

또, 반응용기 내에서 균일하게 플라즈마를 발생시켜야 하기 때문에 반응용기의 크기에 심각한 제한을 갖고, 플라즈마를 발생시킬 때 캐소드에서 생성되는 셀프바이어스로 인하여 셀프바이어스 근처에 놓여 있는 물체는 멸균되지 않는 경우가 매우 높다는 단점이 있다고 알려져 있다.

그리고 모두 멸균시킬 제품을 플라즈마 반응용기에 넣고 과산화수소증기를 공급하여 멸균시키거나 이에 플라즈마를 발생시킴으로 인한 잔류 과산화수소의 반응활성 종에 의해 멸균작용을 수행하도록 플라즈마 속에서 유지시키는 것이므로, 반응용기에 멸균시킬 제품의 량이 많으면 제대로의 멸균을 수행하지 못한다. 또한 과산화수소를 완벽히 산소, 수소 및 수분으로 분해시키기 못한 상태에서 그대로 대기 중으로 방출하게 되고, 이로 인하여 대기오염에 의한 환경오염을 가져와 사용자나 환자들의 호흡기 질환을 유발시킬 가능성이 매우 크다는 문제점이 있었다.

또 상기한 대부분의 멸균장비들은 반응용기 내에 플라즈마 발생을 위한 전극인 캐소드와 애노드가 마련된 것이어서, 물품을 멸균시키고자 할 경우, 멸균시킬 물품을 반응용기에 넣기 전에 먼저 과산화수소를 이용한 멸균의 극대화를 위하여 반응용기 내부온도를 30 ℃ 이상으로 유지시켜야 하는 과정이 필요하다. 이러한 내용을 기술요지로 하는 것이, 미국특허 제6,365,102에 게재되어 있는데, 그 특징은 반응용기 내부를 진공으로 유지하고 그 내부에 플파즈마를 발생시키면서 대기보다 낮은 압력으로 공기를 공급하는 과정을 적어도 2번 이상 반복하는 것이다.

부언하면, 진공상태에서는 플라즈마의 에너지가 잘 복사되지 않아 반응용기의 내부온도를 빠른 시간에 상승시킬 수 없는바, 반응용기 내부로 주입된 공기가 매개체가 되어 플라즈마의 에너지를 효과적으로 전달하여 반응용기의 내부온도를 상승시키는 것이다.

상기한 미국특허의 멸균방법은, 멸균의 극대화를 위해 멸균초기에 단순히 30 ℃ 이상으로 반응용기의 내부온도를 유지시켜 과산화수소 수용액이 제대로 증발되도록 하고 과산화수소 증기가 응결되지 않도록 하는 상태에서 멸균과정은 상기에서 언급한 바와 같이 동일하게 이뤼지는 것이다.

상기한 미국특허의 멸균방법 또한 반응용기 내부가 압력변화가 없는 저압의 진공분위기이고 이러한 상태에서 멸균공정을 진행하는 것이므로, 가늘고 긴 구멍을 갖는 루멘(lumen), 즉 직경이 Φ 1㎜이하이고 길이가 50㎝이상인 유연한 내시경 등엔 멸균의 핵심역할을 수행하는 과산화수소증기 플라즈마의 침투력이 매우 작아 멸균이 제대로 이뤄지지 않는다는 매우 큰 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 과산화수소 증기 멸균에 있어서, 확산 제한 영역을 갖는 피멸균물품의 내부를 효과적으로 멸균할 수 있는 과산화수소 증기 멸균 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 반응 용기 내부의 피멸균물을 과산화수소로 멸균하는 방법에 있어서, 상기 반응 용기 내부를 과산화수소의 평형 증기압보다 낮은 압력의 진공 상태로 유지하는 단계, 상기 반응 용기 내부의 온도를 30 ∼ 60 ℃로 유지하는 단계, 상기 반응 용기 내부로 과산화수소를 용액 상태로 주입하는 단계, 상기 반응 용기 내부에서 상기 과산화수소 용액을 가열하여 증발시키는 단계, 상기 반응 용기 내부를 밀폐하고 상기 물품을 과산화수소 증기 분위기에서 유지하는 단계 및 외부 기체를 유입하여 상기 반응 용기 내부의 압력을 대기압 미만의 소정 압력으로 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 멸균 방법을 제공한다.

본 발명의 방법에서 상기 압력 상승 단계에서의 반응 용기 내부의 압력은 100 ∼ 600 torr인 것이 바람직하다. 또한, 상기 압력 상승 단계는 상기 외부 기체의 유입 전에 상기 기체를 가열하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에서 상기 유지 단계는 반응 용기 내부를 복사 가열 수단에 의해 조사하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 복사 가열 수단은 적외선 램프 또는 할로겐 램프인 것이 좋다. 또한, 상기 복사 가열 수단은 상기 반응 용기 내부를 단속적으로 조사하는 방식으로 운전될 수 있다.

또한, 본 발명의 방법에서 상기 압력 상승 단계는 수회에 걸쳐 단계적으로 계속하여 압력을 상승시키는 방식으로 수행될 수도 있다.

또한 본 발명의 방법은, 상기 압력 상승 단계 이후에 상기 유지 단계의 압력 이하로 감소시키는 단계 및 외부 기체를 유입하여 상기 반응 용기 내부의 압력을 대기압 이하의 소정 압력으로 재상승시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 상기 압력 재상승 단계 이후에 압력 감소 및 압력을 재상승시키는 단계를 1회 이상 포함할 수도 있다.

본 발명의 압력 상승 단계에서 상기 외부 기체는 공기일 수 있다.

또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 멸균시킬 물품을 넣을 수 있는 반응 용기, 상기 반응 용기를 진공 상태로 유지하기 위한 진공 펌프, 상기 반응 용기 외부에 설치되며, 상기 반응 용기 내부로 멸균제인 과산화수소 수용액을 공급하기 위한 과산화수소 공급원, 상기 과산화수소 공급원으로부터 공급되는 과산화수소 수용액을 증발시키기 위한 가열기를 구비하고 상기 반응 용기 내부에 설치되는 과산화수소 증발기 및 상기 반응용기 벽체 내부 또는 외벽에 설치되며 상기 반응 용기 내부의 온도를 일정하게 유지하기 위한 가열 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기 멸균 장치를 제공한다.

본 발명의 장치에서 상기 반응 용기는 내부의 공간을 가열하기 위해 상기 내부 공간에 노출되는 복사 가열 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 복사 가열 수단은 할로겐 램프 또는 적외선 램프가 사용될 수 있다. 또한 구체적으로 상기 복사 가열 수단은, 가열 램프 및 상기 가열 램프와 상기 반응 용기 내부를 분리하는 윈도우를 포함하여 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 장치는 상기 반응 용기 내부로 기체를 유입하기 위한 압력 해제 수단을 더 포함하고, 상기 압력 해제 수단은 상기 기체를 필터링하기 위한 필터 및 상기 기체의 유입을 제어하기 위한 압력 해제 벨브를 포함할 수 있다. 또한 상기 압력 해제 수단은 상기 필터로 유입되는 기체를 가열하기 위한 열풍 수단을 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 장치는 상기 반응 용기와 상기 진공 펌프 사이의 배출 경로에는 상기 반응 용기 내부의 기체를 비독성 물질로 분해하기 위한 플라즈마 처리기를 더 포함할 수 있다. 부가적으로, 본 발명의 장치는 상기 반응 용기 외부에 설치되는 플라즈마 발생기를 더 포함할 수 있으며, 상기 플라즈마 발생기와 상기 반응 용기 사이에는 플라즈마 유도구가 설치될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 과산화수소 증기 멸균 장치의 개략적인 구조를 도시하는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 과산화수소 증기 멸균 과정을 설명하기 위한 반응 용기 내부의 압력 다이어그램이다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 과산화수소 증기 플라즈마 멸균 과정의 다른 실시예를 설명하기 위한 반응 용기 내부의 압력 다이어그램이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기 멸균 장치의 개략적인 구조를 도시하는 도면이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10: 반응용기 11: 피멸균물품

13: 트레이 14: 진공펌프

15: 배출라인 16: 도어

18: 가열히터 20: 플라즈마 발생기

21,31: 플라즈마 쳄버 22,32: 고전력 공급원

30: 플라즈마 처리기 40: 증발기

41: 가열기 42: 과산화수소공급기

43: 유량조절밸브 45: 압력해제밸브

46: 필터 47: 열풍 수단

50: 복사 가열 수단 52: 램프

54: 윈도우 56: 반사갓

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.

도 1은 본 발명의 과산화수소를 이용한 플라즈마 멸균방법에 적용할 수 있는 과산화수소 증기 멸균 장치의 개략적인 구조도이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 반응용기(10)는 멸균시키고자하는 의료도구나 수술용 도구인 피멸균 물품(11)을 포장 재료로 싸서 넣을 수 있는 쳄버(chamber)이고, 그 내부에는 피멸균 물품(11)을 올려놓을 수 있는 트레이(13)가 설치되어 있으며, 상기 반응용기(10)의 하부에는 그 내부의 기체를 빼내어 진공으로 형성시킬 수 있도록 배출라인(15)을 통해 진공펌프(14)가 연결 설치되어 있다. 또한 반응용기(10)의 한쪽에는 도어(16)가 설치되어 있다.

상기 반응용기(10)의 외측에는 플라즈마 발생기(20)가 마련되되, 이 플라즈마 발생기(20)는 2개의 전극이 서로 대향되게 설치된 플라즈마 쳄버(21)를 마련하고 이 플라즈마 쳄버(21)의 전극에는 최적의 플라즈마를 발생시킬 수 있는 고전력 공급원(22)이 전기적으로 연결되어 있다.

상기 배출라인(15)에는 반응용기(10)내의 과산화수소 증기가 플리즈마를 통과하도록 플라즈마 처리기(30)가 마련되어 있으며, 이 플라즈마 처리기(30)는 플라즈마 쳄버(31)가 배출라인(15) 상에 마련되고 이 플라즈마 쳄버(31)의 전극에 최적의 플라즈마를 발생시킬 수 있는 고전력 공급원(32)이 전기적으로 연결된다는 것일 뿐, 플라즈마 발생기(20)와 동일한 것이므로 그 구체적인 설명은 생략한다. 상기 반응용기(10)와 플라즈마 쳄버(31) 사이의 배출라인(15)에는 압력자동압력조절밸브(34)가 마련되어 있다.

물론, 상기 플라즈마 발생기(20) 및 플라즈마 처리기(30)의 플라즈마 발생 방식으로는 직류고전압 또는 교류고전압을 이용하는 아크방전법 또는 RF 방전 등 다양한 방식이 사용될 수 있다.

또한 상기 반응용기(10)의 바닥에는 그 바닥을 오목하게 형성시킨 증발기(40)가 마련되어 있고, 상기 증발기(40)의 외측바닥에는 가열기(41)가 설치되어 있으며, 상기 반응용기(10)의 외부에는 증발기(40)에 멸균제인 과산화수소 수용액을 공급할 수 있도록 과산화수소공급기(42)가 연결되어 있다. 이 과산화수소 공급기(42)는 주로 반응용기(10)가 진공분위기로 된 이후에 과산화수소가 공급되므로 진공압력에 의해 흡입되어 공급될 수 있는 용기이면 족하다. 상기 반응용기(10) 내의 증발기(40)와 산화수소공급기(42) 사이에는 유량조절이 가능한 유량조절밸브(43)가 마련되어 있다.

그리고 상기 반응용기(10)에는 챔버 내부의 진공분위기를 해제할 수 있는 압력해제밸브(45)가 마련되고 이 압력해제밸브(45)에 인입되는 외기중의 이물질을 제거하기 위한 필터(46)가 마련되어 있다.

도 2는 본 발명에 따른 과산화수소를 이용한 멸균 과정을 설명하기 위한 반응 용기 내부의 압력 다이어그램이다. 이하 이를 참고하여 본 발명의 멸균 과정을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 반응용기(10) 바닥의 증발기(40)에 설치된 가열기(41) 및 반응용기(10) 외측이 가열열터(18)에 전원을 인가하여 반응용기(10)의 내부온도는 물론이고 증발기(40)의 온도가 30 ℃ 이상이 되도록 가열한다. 본 발명에서, 반응 용기 및 증발기의 가열은 반드시 선행되어야 하는 것은 아니며, 후술하는 공정에서 적절한 시점에서 수행되어도 무방하다. 예컨대, 증발기의 가열은 과산화수소 공급 전후의 적절한 시점에 수행될 수 있다.

이어서, 상기 반응용기(10)내의 트레이(13)에 멸균시키고자하는 의료도구나 수술용도구인 피 멸균물품(11)을 포장 재료로 싼 상태로 넣고 반응용기(10)의 도어(16)를 닫아 밀폐시킨다. 이때, 반응용기(10)와 과산화수소공급기(42) 사이는 물론이고 필터(46) 사이에 설치된 각각의 조절밸브(43,45)들을 잠긴 상태이고, 플라즈마 처리기(30)사이의 배출라인(15)에 설치된 자동압력조절밸브(34) 또한 잠긴 상태이다. 상기 포장재료는 멸균하고자하는 피 멸균물품(11)을 싸서 반응용기(10)내에 놓는 것이므로 통기가 잘 이뤄지도록 섬유처럼 짠 것이면 어떠한 것이라도 족하다.

이러한 상태에서 배출라인(15)상의 자동압력조절밸브(34)를 개방시킨 후 진공펌프(14)를 가동시키면 반응용기(10) 및 플라즈마 쳄버(21) 내부의 공기를 빼내어 원하는 소정의 진공압력(300＊10^-3 Torr)이하로 형성시킨다. 이때, 배출라인(15)상에 설치된 플라즈마 처리기(30)는 물론이고 플라즈마 발생기(20)의 전극에는 고전력 공급원(22)이 인가되지 않는 상태이다. 이와 같이 반응용기(10)의 내부가 진공펌프(14)에 의해 소정의 진공압력으로 형성되고 나면 배출라인(15)상의 자동압력조절밸브(34)를 차단한다.

이이서, 유량조절밸브(43)를 개방하여 과산화수소공급기(42)내의 과산화수소 수용액을 반응용기(10) 내의 증발기(40)로 공급한다. 상기 반응 용기 내부가 진공 상태이므로 과산화수소는 압력차에 의해 상기 반응 용기 내부로 자연적으로 유입될 수 있다. 공급된 과산화수소 수용액은, 증발기(40)가 그 하면의 가열기(41)에 의해 증발하기에 충분한 온도로 가열되어 있어, 증발기(40)에 주입됨과 동시에 증발 확산되면서 피 멸균물품(11)과 접촉되기 시작하고 반응함으로써 멸균을 시작한다. 이때, 반응용기(10) 내부의 압력은 진공 상태이며, 증발기(40)는 미리 가열되어 있는 상태이다. 과산화수소 수용액이 증발에 따라, 상기 반응용기(10) 내부의 과산화수소 증기압은 점차 증가하여 평형 증기압에 도달한다.

과산화수소 수용액이 증발되고 난 후의 반응용기(10)의 전체 압력은, 쳄버 내부의 온도에 따라 1 ∼ 100 torr 의 압력으로 유지된다. 상기 반응용기(10)는 외 면의 가열히터(18)에 의해 그 내부온도가 30∼60 ℃로 유지되므로, 공급된 과산화수소 증기는 응축됨이 없이 증기 상태로 그대로 유지되고 이로 인하여 지속적인 멸균이 이뤄지게 된다.

본 발명에 따르면, 멸균제가 챔버 내부에서 증발되므로 피멸균물품(11)까지의 과산화수소 증기의 침투거리가 짧아지며, 챔버 내부를 고온으로 유지함으로써 과산화수소 증기압을 높은 상태로 유지하고 응축을 방지할 수 있기 때문에, 이로 인하여 확산이 제한된 영역을 갖는 피 멸균물품(11)의 멸균력을 향상시킬 수 있게 된다. 본 발명에 따른 멸균 시간은 과산화수소농도에 의존하나 약 5분 이하의 짧은 시간에 끝난다 하더라도 멸균이 충분히 이뤄질 때까지 소정시간(30분정도)동안 지속적으로 유지시킴이 좋다.

이와 같이 반응용기(10)내의 과산화수소증기의 압력, 즉 반응압력으로 조절한 상태에서 소정시간동안 유지시켜 충분히 멸균시킨 다음, 압력해제밸브(45)를 개방시켜 외부공기가 필터(46)와 압력해제밸브(45)를 통해 유입(vent)되기 시작한다. 이렇게 외부공기가 반응용기(10)로 유입되어 그 내부압력이 100 ∼ 600 torr 가 되면 압력 해제밸브(45)가 잠겨 지게 된다. 유입되는 외부 공기의 상기 압력 범위보다 높아지는 경우 챔버의 온도는 더욱 감소하며, 과산화수소 증기 및 수증기의 응축이 심각해진다. 따라서, 유입되는 공기의 유량은 위 설정 압력에 이르도록 제어되는 것이 바람직하다.

이와 같이 반응용기(10)의 내부압력이 급격하게 상승되면, 확산제한영역을 갖는 루멘과 같은 피 멸균물품(11)의 내부와 외부의 압력차가 커짐으로 인해, 과산 화수소증기가 피 멸균물품(11)의 확산제한영역으로 급격하게 침투되게 된다.

이와 같이 챔버 내부의 압력을 소정시간동안 유지시킨 다음, 진공펌프(14)를 가동시키면서 배출라인(15)상의 자동압력조절밸브(34)를 개방시켜 반응용기(10) 및 플라즈마 쳄버(21) 내부의 기체(과산화수소증기)를 빼내어 원하는 소정 압력(1 Torr)이하로 형성하고, 다시 반응용기(10)의 압력을 상기와 같은 방법으로 100 Torr 이상까지 상승시켜 소정시간동안 유지시킨다.

이와 같이 1차적인 멸균이 수행된 후에는 진공펌프(14)를 가동시키면서 배출라인(15)상의 자동압력조절밸브(34)를 개방하면, 반응용기(10)내의 잔류 과산화수소증기가 배출라인(15)을 따라 플라즈마 처리기(30)의 플라즈마 쳄버(31)로 흡입되어 진공펌프(14)를 통해 대기로 배출되기 시작한다.

이와 같이 반응용기(10) 내부의 기체를 대기로 빼내기 시작하면서 플라즈마 발생기(20) 및 플라즈마 처리기(30)를 이루는 각각의 플라즈마 쳄버(21,31)내의 전극에 고전력 공급원(22,32)을 인가하면, 각각의 플라즈마 쳄버(21,31)내의 압력이 낮아짐에 따라 플라즈마 쳄버(21,31) 내의 전극 사이에서는 플라즈마가 발생되게 된다.

이와 같이 플라즈마 발생기(20)의 플라즈마 쳄버(21)에서 플라즈마가 발생되게 되면, 이 플라즈마에 따른 반응활성 종들은 반응 용기(10)로 확산되어 플라즈마 분위기로 유지되며, 이렇게 반응용기(10)까지 확산된 반응활성 종들은 반응 용기 내부의 과산화수소 증기가 상기 플라즈마 처리기(30)로 유입되기 전에 일차적으로 분해한다.

한편, 배출라인(15)상의 플라즈마 쳄버(31)에도 플라즈마가 생성되어 플라즈마 분위기가 유지되는 상태이므로, 반응용기(10)내의 잔류 과산화수소증기가 배출라인(15)을 따라 플라즈마 처리기(30)의 플라즈마 쳄버(31)를 통과하는 동안, 플라즈마 에너지에 의해 비독성 분해산물, 즉 수분과 산소 및 수소로 분해되게 되고, 따라서 배출가스는 대기로 방출시켜도 전혀 환경오염 내지 인체에 해가 없는 것으로 된다.

이상 플라즈마에 의한 과산화수소의 분해가 1차 멸균이 완료된 시점에서 수행되는 것으로 설명하였지만, 플라즈마에 의한 과산화수소의 분해는 1차 멸균이 완료되기 전, 예컨대 반응 용기 압력의 승압 후 내부 기체의 배출 시점에 수행될 수도 있다.

상기 반응용기(10)내의 잔류 과산화수소 증기의 분해 배출에 따라, 반응용기(10) 압력은 소정의 진공 압력(100＊10^-3 Torr)이하로 형성된다. 이렇게 반응용기(10)의 내부가 진공펌프(14)에 의해 소정의 진공압력으로 형성되고 나면 배출라인(15)상의 자동압력조절밸브(34)를 차단하며, 배출라인(15)상에 설치된 플라즈마 치리기(30)는 물론이고 플라즈마 발생기(20)의 전극에는 고전력 공급원(22)이 차단되게 된다.

이후에는 상기에서 설명한 바와 같이, 반응용기(10)내의 증발기(40)에 과산화수소 수용액을 주입하는 과정부터 멸균하고 반응용기(10)의 내부압력을 상승시켰다가 소정의 진공으로 유지하는 과정을 1회 이상 반복할 수 있다. 이와 같이 챔버 내부를 가압 및 진공 상태로 교번하여 유지함으로써 피멸균물품의 확산 제한 영역에 대한 멸균이 보다 향상될 수 있다.

이와 같이 멸균을 완료하고 반응용기(10)내부가 소정의 진공압력이므로 압력해제밸브(45)를 서서히 개방하면 필터(46)를 통해 공기 중의 이물질이 걸러진 깨끗한 공기만이 반응용기(10) 내부로 흡입되어 채워지므로 상기 반응용기(10)의 압력은 대기 압력으로 형성된다. 이렇게 반응용기(10) 내부의 압력이 대기 압력으로 된 후에 반응용기(10)의 도어(16)를 열어 포장 재료로 감싸진 멸균된 피 멸균물품(11)을 꺼내면 모든 과정이 완결된다.

또한, 본 발명은 반응용기(10)내의 잔류 과산화수소증기를 빼낼 때 플라즈마 발생기(20) 및 플라즈마 처리기(30)를 함께 가동시키는 것으로 설명하였으나, 필요에 따라서는 플라즈마 발생기(20)는 가동시키기 않고 플라즈마 처리기(30)만을 가동시켜서 반응용기(10) 내의 과산화수소증기가 배출라인(15)을 따라 플라즈마 처리기(30)의 플라즈마 쳄버(31)를 통과하는 동안 잔류 과산화수소를 비독성 분해산물로 배출시킬 수 있다.

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 과산화수소를 이용한 멸균방법의 다른 실시 예들을 나타낸 것이다. 도 3은 과산화수소 수용액을 주입하여 증발 확산시킨 후 소정시간동안 유지시켰다가 소정압력이 되도록 공기주입후 곧바로 반응용기(10)의 기체(과산화수소증기)를 빼내어 그 내부압력을 소정압력으로 형성시키는 과정을 1회 이상 반복하는 것이고, 도 4는 도 3과 같이 소정압력이 되도록 공기주입한 후 소정시간동안 유지시켰다가 반응용기(10)의 기체(과산화수소증기)를 빼내어 그 내 부압력을 소정압력으로 형성시키는 과정을 1회 이상 반복하는 것이고, 도 5는 과산화수소 수용액을 주입하여 증발 확산시켜 소정시간동안 유지시킨 후 소정압력이 되도록 공기주입하여 소정시간동안 유지시키는 것을 단계적으로 수행하는 것이다.

특히, 도 6은 도 5와 같이 반응용기(10)에 적어도 1회 이상 소정압력으로 공기주입(vent)을 한 후 반응용기(10)내의 기체(과산화수소증기)를 빼내어 그 내부압력을 소정압력(vacuum)으로 형성시킨 다음에, 다시 반응용기(10)에 소정압력으로 공기주입을 하고 빼내는 과정을 키는 과정을 수행하는 것이다(도 6의 a와 b선 참조). 또한 도 6의 점선으로 나타낸 것은 과산화수소 수용액을 주입하여 증발 확산시킨 후 반응용기(10)내의 기체(과산화수소증기)를 빼내어 그 내부압력을 소정압력으로 형성시킨 다음, 반응용기(10)에 소정압력으로 공기주입을 하고 빼내는 과정을 키는 과정을 수행하는 것이다(도 6의 c선 참조).

그리고 도 3 내지 도 6에 표시된 T1과 T2는 공히 0∼30분이고, 이는 멸균하고자 하는 피 멸균물품(11)에 따라 자유롭게 선택적으로 조절할 수 있음을 나타낸다.

상기한 실시 예들이 멸균방법들을 모두 본 발명과 같이 과산화수소를 증발 확산시킨 후 반응용기에 소장압력으로 공기주입하고 빼내는 것인바, 피 멸균물품의 확산제한영역에 멸균제의 침투력 향상으로 본 발명의 효과를 더욱 배가시킬 수 있는 것이다.

표 1은 본 발명의 멸균효과를 검증하기 위하여 과산화수소증기의 확산만 행한 멸균방법과, 과산화수소증기의 확산은 물론 반응용기의 압력상승(외부공기의 주 입)을 겸한 멸균방법에 대한 멸균결과를 나타낸 것이다.

멸균 시험에 사용된 BI(Biological Indicator)는 미국의 A사의 제품이며 "Bacillus Stearothermophilus" [ Spore NO. 2.04 x 10n, n-6 ] 샘플을 이용하여 상대적인 멸균시험을 행한 결과를 비교하고자 한다. 임상실험방법은 일정한 기준이 되는 시험용으로 제작된 Lumen을 사용하여 그 안에 BI을 넣고, 각각의 공정으로 멸균을 행한 다음, 채취된 BI샘플을 동일한 인큐베이터에 넣고 48시간 이상 최대 72시간 배양하여 BI샘플의 색의 변화로써 멸균여부를 파악하였다. 각각의 경우에 대하여 10회를 실시하여 멸균이 양호한(no growth) 경우의 횟수를 기록하였다.

위의 표 1에서 알 수 있듯이, 피 멸균물체의 내경이 내경이 Φ2 x 1000의 경우에는 두 방법 모두 양호한 결과와 재현성을 보이고 있으나, 내경이 Φ1로 줄어들음에 따라 멸균과 재현성 면에서 차이가 나타나고 있다. 이와 같이 멸균력이 차이가 나는 이유는 과산화수소증기의 침투력에 근본적으로 가장 큰 영향을 미치는 요소인 압력차가 확산후 외부공기주입을 시킴으로써 가압효과가 더해져 종래방법에 멸균을 하지 못했거나 재현성을 보이지 않았던 Φ1의 Lumen에서 양호한 멸균력을 나타내는 것으로 사료된다.

과산화수소증기를 확산 및 외부공기주입후 일정한 압력까지 진공을 형성하였다가 다시 압력해제밸브를 통하여 공기주입으로 압력을 증가시키면 멸균력이 더 향상됨을 볼 수 있는데, 이는 압력차를 여러 번 가지도록 함으로써 과산화수소가 확산이 제한된 영역을 침투하도록 하는 구동력을 제공하는 것으로 보인다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 과산화수소 증기 멸균 장치의 구조를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 도 1과 관련하여 설명한 장치의 콤포넌트와 동일한 구성을 구비하고 있다. 이러한 구성에는 동일한 참조 번호를 사용하였으며, 여기서는 이를 부가설명하지는 않는다.

도시된 바와 같이, 도 1과 달리 도 7의 장치는 열풍 수단(47) 및 복사 가열 수단(50)과 같은 특징적인 구성을 포함하고 있다.

상기 필터(46)의 전단에 구비된 열풍 히터(47)는 외부에서 유입되는 공기를 가열하여 반응 용기 내부로 공급한다. 상기 열풍 히터(47)는 니크롬선과 같은 통상의 전기 히터를 포함하는 열교환기에 의해 구현될 수 있다. 상기 열풍 히터(47)는 과산화수소 증기 노출 후 압력 상승 단계에서 챔버 내부로 유입되는 외부 공기에 의해 과산화수소 증기 및 수증기가 응축하는 것을 방지한다. 외부 공기의 유입에 의해 수증기가 응축되면 응축 수분은 루멘의 확산 제한 영역을 봉쇄하여 과산화수소 증기가 루멘 내부로 유입하는 것을 차단할 수 있다. 그러나, 본 발명과 같이 간단한 열풍 수단에 의해 외부 공기를 가열 공급함으로써 이러한 응축 현상을 방지하여 멸균 효율을 높일 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 상기 반응용기(10)에는 그 내부온도를 30∼60 ℃로 유지할 수 있도록 외측표면에 가열히터(18)가 설치되어 있다. 이 가열 히티(10)는 과산화수소 증기 및 수증기가 응축됨이 없이 챔버 내부에서 증기 상태로 유지되도록 하기 위한 것이다. 그러나 이 가열 히터(10)는 반응 용기 내부로 노출되어 있지 않기 때문에 저압 상태의 반응 용기 내부를 효율적으로 가열하기는 어렵다.

본 실시예의 복사 가열 장치(50)는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제공된다. 저압 상태일 경우, 반응 용기(10) 내부 공간은 진공 및 멸균 처리 과정에서 저압 상태로 유지된다. 따라서, 전술한 가열 히터(18)에 의한 대류로는 챔버 내부의 효과적인 열전달 및 열평형을 달성할 수가 없다. 예를 들어, 가열 히터(18)의 가열에 의해 챔버 내벽의 온도가 약 60 ℃일 때, 챔버 내부의 온도는 20 ∼ 40 ℃ 정도가 되며 피멸균 물품의 온도는 이보다 낮은 온도로 유지된다.

따라서 도 2에 도시된 복사 가열 히터(50)와 같은 가열 수단을 사용함으로써, 챔버 내부의 온도를 챔버 내벽의 온도 수준으로 상승시킬 수 있다. 이와 같이, 본 실시예의 복사 가열 수단(50)은 열복사에 의해 상기 챔버 내부의 과산화수소 증기, 수증기 및 피멸균 물품을 가열하므로 내부의 증기 응축이 발생할 여지를 감소시킨다. 특히 피멸균 물품이 투명할 경우 상기 복사 가열 수단(50)은 피멸균 물품의 수량에 관계없이 피멸균 물품 전체를 균일하게 가열할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 반응 용기(10)의 내역을 금속 재질로 구성하거나 또는 금속 코팅을 함으로써, 반사에 의해 복사된 열이 반응 용기 내부를 골고루 가열하도록 구성할 수도 있다. 상기 복사 가열 수단(50)으로는 열거한 적외선 램프 또는 할로겐 램프 외에도 복사에 의해 열을 전달하는 여하한 것이라도 사용 가능하다.

구체적으로, 상기 복사 가열 수단(50)은 램프(52) 및 상기 램프(52)와 상기 반응 용기의 내부 공간을 격리하는 쿼츠 등의 윈도우(54)로 구성될 수 있다. 또한 상기 램프(53)의 이면에는 발광된 빛을 집광하기 위한 반사갓(56)이 구비되는 것이 바람직하다. 또한 본 실시예에서 상기 복사 가열 수단은 반응 용기 내벽에 적절한 개수로 장착될 수 있다.

또한 필요에 따라, 상기 복사 가열 수단(50)은 피멸균 물품(11)의 과열 방지를 위해 단속적인 온/오프 방식으로 운전될 수 있다.

이상 설명한 가열 수단을 통해 본 발명의 멸균 장치는 증발된 과산화수소 수용액 중 수증기가 루멘과 같은 확산 제한 영역의 입구에 응축함으로써 과산화수소 증기의 침투를 봉쇄하는 현상을 방지할 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 과산화수소 수용액 증발기를 챔버 내부로 도입함으로써, 멸균에 소요되는 과산화수소 수용액의 사용량을 감소시킬 수 있다. 또한, 피멸균물품과의 거리를 단축시킴으로써 멸균 효율을 증대시킬 수 있다.

또한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 과산화수소 증기 멸균 과정에서 고압의 외부 기체를 도입하여 과산화수소 증기가 확산 제한 영역을 갖는 루멘의 내부로 용이하게 침투하게 함으로써 특히 확산 제한 영역을 갖는 루멘과 같은 물품을 멸균하기에 용이하게 된다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 과산화수소 증기 멸균 과정에서 도입되는 외부 기체를 미리 가열함으로써, 기체 도입에 따른 반응 용기 내부의 온도 감소 및 이에 따른 수증기의 응축현상을 방지함으로써 과산화수소 증기가 용이하게 확산 제한 영역으로 침투하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 반응 용기 내부에 복사 가열 수단을 구비함으로써 과산화수소 증기, 수증기 및 피멸균물품을 직접 가열함으로써 수증기의 응축으로 인한 과산화수소 증기의 멸균력 저하를 방지할 수 있다.

Claims (18)

1. 반응 용기 내부의 피면균물을 과산화수소로 멸균하는 방법에 있어서,

   상기 반응 용기 내부를 과산화수소의 평형 증기압보다 낮은 압력의 진공 상태로 유지하는 단계;

   상기 반응 용기 내부의 온도를 30 ∼ 60 ℃로 유지하는 단계;

   상기 반응 용기 내부로 과산화수소를 용액 상태로 주입하는 단계;

   상기 반응 용기 내부에서 상기 과산화수소 용액을 가열하여 증발시키는 단계;

   상기 반응 용기 내부를 밀폐하고 상기 물품을 과산화수소 증기 분위기에서 유지하는 단계; 및

   외부 기체를 유입하여 상기 반응 용기 내부의 압력을 대기압 이하의 소정 압력으로 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 멸균 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 압력 상승 단계에서의 반응 용기 내부의 압력은 100 ∼600 torr인 것을 특징으로 하는 과산화수소 멸균 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 압력 상승 단계는 상기 외부 기체의 유입 전에 상기 기체를 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 멸균 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 유지 단계는

   반응 용기 내부를 복사 가열 수단에 의해 조사하는 단계를 포함하는 특징으로 하는 과산화수소 멸균 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 복사 가열 수단은 적외선 램프 또는 할로겐 램프인 것을 특징으로 하는 과산화수소 멸균 방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 복사 가열 수단은 상기 반응 용기 내부를 단속적으로 조사하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 멸균 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 압력 상승 단계는 수회에 걸쳐 단계적으로 계속하여 압력을 상승시키는 것을 특징으로 하는 과산화수소 멸균 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 압력 상승 단계 이후에

   상기 유지 단계의 압력 이하로 감소시키는 단계; 및

   외부 기체를 유입하여 상기 반응 용기 내부의 압력을 대기압 이하의 소정 압력으로 재상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 멸균 방법.
9. 제6항에 있어서,

   상기 압력 재상승 단계 이후에

   압력 감소 및 압력 재상승시키는 단계를 1회 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 멸균방법.
10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 외부 기체는 공기인 것을 특징으로 하는 과산화수소 멸균 방법.
11. 멸균시킬 물품을 넣을 수 있는 반응 용기;

    상기 반응 용기를 진공 상태로 유지하기 위한 진공 펌프;

    상기 반응 용기 외부에 설치되며, 상기 반응 용기 내부로 멸균제인 과산화수소 수용액을 공급하기 위한 과산화수소 공급원;

    상기 과산화수소 공급원으로부터 공급되는 과산화수소 수용액을 증발시키기 위한 가열기를 구비하고 상기 반응 용기 내부에 설치되는 과산화수소 증발기; 및

    상기 반응용기 벽체 내부 또는 외벽에 설치되며 상기 반응 용기 내부의 온도 를 일정하게 유지하기 위한 가열 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기 멸균 장치.
12. 제9항에 있어서,

    상기 반응 용기는 내부의 공간을 가열하기 위해 상기 내부 공간에 노출되는 복사 가열 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기 멸균 장치.
13. 제10항에 있어서,

    상기 복사 가열 수단은 할로겐 램프 또는 적외선 램프인 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기 멸균 장치.
14. 제10항에 있어서,

    상기 복사 가열 수단은

    가열 램프; 및

    상기 가열 램프와 상기 반응 용기 내부를 분리하는 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기 멸균 장치.
15. 제9항에 있어서,

    상기 반응 용기 내부로 기체를 유입하기 위한 압력 해제 수단을 더 포함하고,

    상기 압력 해제 수단은 상기 기체를 필터링하기 위한 필터; 및

    상기 기체의 유입을 제어하기 위한 압력 해제 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기 멸균 장치.
16. 제13항에 있어서,

    상기 압력 해제 수단은 상기 필터로 유입되는 기체를 가열하기 위한 열풍 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기 멸균 장치.
17. 제9항에 있어서,

    상기 반응 용기와 상기 진공 펌프 사이의 배출 경로에는 상기 반응 용기 내부의 기체를 비독성 물질로 분해하기 위한 플라즈마 처리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기 멸균 장치.
18. 제9항에 있어서,

    상기 반응 용기 외부에 설치되는 플라즈마 발생기를 더 포함하고,

    상기 플라즈마 발생기와 상기 반응 용기 사이에는 플라즈마 유도구가 설치된 것을 특징으로 하는 과산화수소 증기 멸균 장치.

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