KR20090080107A

KR20090080107A - 오존 살균을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20090080107A
Application number: KR1020097011257A
Authority: KR
Inventors: 리차드 터콧; 시몬 로비타일레; 실비에 듀프레인
Original assignee: 티에스오₃인크.
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-07-23
Also published as: MX2009004643A; US20070258855A1; AU2007314038B2; AU2007314038A1; US7588720B2; KR101111984B1; WO2008052332A1; EP2091573A1; CA2664562A1; EP2091573A4; BRPI0716346A2

Abstract

본 발명의 살균 방법은, - 하나의 살균 챔버를 준비하는 단계; - 상기 살균 챔버에 물품을 놓는 단계; - 상기 살균 챔버를 밀폐시키는(sealing) 단계; - 상기 살균 챔버가 밀폐된 동안, 상기 물품과 살균 공기(sterilization atmosphere)의 온도를 평형화시키는(equalizing) 단계; - 상기 살균 챔버에 미리 선택된 진공 압력(vacuum pressure)의 진공을 가하는(applying) 단계; - 진공 하의 상기 살균 챔버에 수증기를 공급하는 단계; - 상기 살균 챔버에 오존-함유 가스를 공급하는 단계; - 미리 선택된 처리 기간 동안 상기 살균 챔버를 밀폐된 상태로 유지하는 단계; 및 - 상기 살균 챔버내의 진공을 해제하는(release) 단계;를 포함하며, 그로써 상기 살균 챔버내의 물의 비등 온도를 상기 살균 챔버내의 온도 아래로 낮추는, 진공 압력이 사용된다. 상기 챔버가 밀폐된 동안에 상기 온도 평형화 단계를 수행하여, 수증기를 상기 챔버로 공급하는 그 이후의 단계 동안에 물이 국부적으로 응축되는 것을 막는다.

Description

오존 살균을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR OZONE STERILIZATION}

본 발명은, 살균 장비, 그리고 특히, 오존 살균을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

살균은, 생장하는 상태이거나 휴면 포자 상태(dormant spore state)의, 바이러스, 박테리아, 균류 또는 기타 미생물을 완전히 사멸시키는 것이다. 의료 기구들에 대한 종래의 살균 처리 공정들은 [스팀(steam) 및 건열(dry heat)과 같은] 고온 또는 (산화에틸렌 가스, EtO와 같은) 독성 화학 약품들을 포함하였다. 증기압 살균(steam pressure sterilization)은 예로부터 전해오는(time-honoured) 살균 방법이다. 그것은 빠르고 비용 효율이 높다. 그러나, 오토클레이브(autoclave)는 열에 민감한 기구들을 못쓰게 만든다. 따라서, 관절경 및 내시경과 같은 열에 민감한 기구들이 의학적 치료에 점점 더 많이 사용되기 때문에, 다른 유형의 살균이 사용될 필요가 있다.

열에 민감한 기구들을 냉온 살균하기(cold sterilize) 위해 산화 에틸렌 살균이 사용된다. 최근까지 산화 에틸렌 살균은 냉온 살균을 위한 최첨단의 방법이었다. 산화 에틸렌은 열과 수분에 민감한 대상물들(objects)을 매우 잘 살균하고 침 투한다. 그러나, 그것은 건강 및 안전 단체들에 의해 발암성 및 신경독성이 있는 것으로 간주되어 왔다.

더 효율적이고, 안전하며, 값이 덜 비싼 살균제가 오존 O₃형태로 밝혀졌다. 오존은 산소로부터 쉽게 생성될 수 있으며, 이러한 산소는 병원 환경에서 쉽게 입수할 수 있는데, 대체로 하나의 벽 또는 천장 매립형 산소원(a wall or ceiling oxygen source)으로부터, 또는 이동성이 필요하다면, 산소의 휴대용 "J" 실린더로부터 쉽게 입수가능하다.

오존은 화합물들에 영향을 주는 것이 일반적이다. 그것은 직접 반응하거나, 오존이 분해되는 동안에 만들어진 하이드록실 라디칼 종들(hydroxyl radical species)에 의해 영향을 준다 ["Encyclopaedia Of Chemical Technology", Vol. 17, 오존, 953 내지 964 페이지]. 오존의 살균 활성은 상대 습도의 증가에 따라 급속히 증가한다. 포자들의 오존에 대한 저항성은 균주 별로(from strain to strain) 달라지나, 그 차이들은 높은 상대 습도에서 비교적 작아진다(Ishizaki 등, 1986년, "Inactivation of the Silas spores by gaseous ozone", J. Appl. Bacterial, 60:67-72). 물의 존재는 흔히 유기 물질들과의 오존 반응들을 촉진한다 [Langlais 등, (EDS), 1991년, "Ozone in Water Treatment", Application and Engineering. Louis Publishers: Chelsea, Michigan, 569 페이지).

살균될 물품(article)을 담아 놓은 하나의 밀폐된 플라스틱 백 용기(plastic bag container)에 오존 가스와 아주 미세한 물 분무(very fine water mist)의 혼합 물을 사용하는 것이 미국 특허 제3,719,017호에 기술되어 있다. 미국 특허 제5,069,880호에는 가스의 물 함량을 증가시키려는 노력의 일환으로서 수조(water bath) 전체에 걸쳐 오존 가스에 거품이 일게 함으로써 높은 상대 습도를 만들 수 있는 장치가 기술되어 있다. 그러나, 그러한 높은 습도를 사용하는 것은 살균될 물품들에 물의 응축을 가져올 수 있다. 그러나, 그와 같은 응축은, 바람직하지 않을 뿐 아니라, 그것이 살균될 표면에 있는 유기체들에 대한 오존 가스의 직접적인 접근을 막기 때문에 피하여야 한다. 국제출원 PCT CA2002/01720호에는, 응축을 가능한 한 피하도록, 살균될 물품을 살균 공기(sterilization atmosphere)와 실질적으로 동일한 온도에 이르게 하기 위한 온도 평형화 단계(temperature equalization step)를 포함하는 오존 살균 방법이 기술되어 있으며, 이것은 그 전체가 본 명세서에 참고문헌을 이룬다. 이것은 살균 챔버를 비우는 단계와 주위 공기(ambient air)를 재도입하는 단계의 다중 사이클들(multiple cycles)에 의해 달성된다. 그러한 방법은 살균 챔버의 비움과 재충전의 반복으로 인해 시간이 많이 걸린다. 따라서, 개선된 방법이 요구된다.

발명의 요약

본 발명의 목적은, 살균 공정 동안에 살균 공기에 물 응축이 실질적으로 방지되는, 오존-함유 가스로 물품을 살균하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

물품의 살균을 위한 본 발명에 따른 바람직한 살균 방법은 다음 단계들:

a) 하나의 살균 챔버를 준비하는 단계;

b) 상기 살균 챔버에 물품을 놓는 단계;

c) 상기 살균 챔버를 밀폐시키는(sealing) 단계;

d) 상기 살균 챔버내의 공기(atmosphere)와 상기 물품의 온도를 평형화시키는(equalizing) 단계;

e) 상기 살균 챔버에 미리 선택된 진공 압력(vacuum pressure)의 진공을 가하는(applying) 단계;

f) 진공 하의 상기 살균 챔버에 수증기를 공급하는 단계;

g) 상기 살균 챔버에 오존-함유 가스를 공급하는 단계;

h) 미리 선택된 처리 기간 동안 상기 살균 챔버를 밀폐된 상태로 유지하는 단계; 및

i) 상기 살균 챔버내의 진공을 해제하는(release) 단계;를 포함하며, 여기서, 상기 살균 챔버는 전체 공정 전반에 걸쳐 밀폐된 채로 남아있다.

물품과 살균 챔버의 온도 평형화가 단순히 충분히 긴 시간 동안 기다림으로써 달성될 수 있기는 하나, 이것은 살균 과정의 바람직하지 않은 지연(delay)을 가져올 수 있다. 비우기(evacuation)와 외부 공기로의 플러싱(flushing)의 다중 펄스들(multiple pulses)을 사용하는 것은 시간이 많이 소모되며, 온도 변동들을 가져올 수 있다. 따라서, 챔버를 밀폐시키고, 챔버가 밀폐된 동안에 온도를 평형화시킴으로써, 본 발명에 의한 온도 평형화가 달성된다. 온도 평형화는, 챔버가 밀폐된 후에 상기 살균 챔버내의 공기를 계속 재순환시킴으로써 달성되는 것이 바람직하다. 이 챔버는, 챔버와 그 내용물들의 더 신뢰할 수 있는 온도 평형화를 위해 전체 공정 전반에 걸쳐 밀폐된 채로 남아 있다.

본 발명에 의한 바람직한 살균 장치는:

- 하나의 살균 챔버;

- 상기 살균 챔버내의 공기를 재순환시킴으로써, 상기 살균 챔버, 거기에 놓인 여하한 물질들, 그리고 상기 살균 챔버내의 공기의 온도를 평형화시키기 위한 수단;

- 상기 살균 챔버에 오존-함유 가스를 공급하기 위한 수단;

- 상기 살균 챔버에 수증기를 공급하기 위한 수단; 및

- 상기 살균 챔버 내부의 물의 비등 온도(boiling temperature)를 상기 살균 챔버 내부의 온도 아래로 낮추기 위해 상기 살균 챔버에 충분한 진공을 가하기 위한 수단;을 포함한다.

본 발명을, 단지 하나의 예로서 그리고 첨부된 도면들을 참고하여, 다음에 더 상세히 설명하기로 하며, 도면들에서:

도 1은, 본 발명에 의한 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고;

도 2는, 본 발명에 의한 바람직한 방법의 흐름도이며;

도 3A 내지 도 3C는, 도 1의 장치에 사용되는 것이 바람직한 전기 및 제어 시스템(electrical and control system)의 흐름도이며; 그리고

도 4는, 본 발명에 의한 바람직한 살균 방법의 압력 그래프이다.

바람직한 구체예의 상세한 설명

도 1에 개략적으로 도시되어 있는 본 발명에 의한 오존 살균기는 비교적 간단한 방식으로 작동한다. 의료 품질 산소(medical quality oxygen)는 오존 발생기(22)내에서, 산소를 오존 함유 가스로 변환시키는, 전기장의 영향을 받는다. 오존 함유 가스는 그 다음에 가습 살균 챔버(humidified sterilization chamber)(10)에 공급되며, 거기서 의료 기기들을 살균한다. 오존은 그 후에 오존 촉매(52)를 사용하여 산소로 재변환된다. 살균 사이클의 말미에 남겨진 유일한 잔류물들은 산소와 깨끗한 물이다.

본 발명의 오존 살균 방법은, 살균된 기구들이 살균 사이클 다음에 바로 사용될 수 있도록, 살균된 기구들의 에어레이션(aeration) 또는 냉각을 실질적으로 필요로 하지 않는다. 이것은 병원들로 하여금 값비싼 의료 기기 재고(medical device inventories)의 유지 비용을 절감하게 한다. 본 발명의 오존 살균 방법은 여러 가지 다른 장점들을 제공한다. 그것은 유독성 폐기물을 만들어내지 않고, 위험한 가스 실린더들의 취급을 필요로 하지 않으며, 환경 또는 사용자의 건강을 위협하지 않는다. 스테인레스-스틸 기구들과 열에 민감한 기구들을 동시에 처리할 수 있으며, 그것은 상당수의 사용자들로 하여금 두 개의 개별적인 살균기들을 사용할 필요가 없게 해줄 것이다.

살균 공기가 오존 살균 공정의 효율을 증가시키기 위해 가습된다. 그러나, 100%에 가까운 바람직한 상대 습도에서의 살균은, 살균될 물품들에 일어나는 원하지 않는 응축과 관련된 부가적인 문제들을 야기한다. 적어도 오존 투입 전에, 살균 될 물품들에 바람직하지 않은 응축을 가능한 한 피하기 위해, 살균 챔버내의 공기와 물품들의 온도 차이 발생을 가능한 한 피하여야 한다. 국제출원 PCT CA2002/01720호는, 반복적인 챔버 비우기와 그 사이에서의 대기 온도(ambient temperature)의 주위 공기를 사용한 플러싱(flushing)에 의해 살균 챔버내의 공기에 노출된 모든 물질들의 온도를 평형화시킴으로써 이 문제에 대처한다. 이것은 시간이 많이 걸린다. 이 문제는 이제, 살균 챔버가 밀폐된 후에, 밀폐된 살균 챔버내 공기의 재순환에 의해 그리고 여하한 외부 가스들의 도입 없이, 온도 평형화가 달성되는, 본 발명에 의한 방법에 의해 처리된다(addressed).

도 1에 개략적으로 도시되어 있는, 본 발명에 의한 바람직한 살균 장치는, 진공을 갖도록 밀폐될 수 있는 하나의 살균 챔버(10)를 포함한다. 이것은, 챔버로의 접근을 위해 선택적으로 개방될 수 있고 그리고 챔버를 폐쇄된 상태로 밀폐하는, 하나의 출입문(access door)(12)으로 달성된다. 이 장치는, 상기 살균 챔버에 오존-함유 가스를 공급하기 위한 하나의 오존 발생기(22)와, 상기 살균 챔버에 수증기를 공급하기 위한 하나의 가습기 장치(30)와, 그리고 하나의 진공 펌프(40) (ISP500-B, 제조업체 "Anest Iwata")를 더 포함한다. 진공 펌프(40)는, 살균 가스의 침투를 증가시키고 그리고 살균 챔버 내부의 온도 아래의 온도에서 수증기를 발생시킬 수 있도록, 살균 챔버(10)에 충분한 진공을 가하기 위해 사용된다. 바람직한 구체예의 진공 펌프(40)는, 챔버내의 물의 비등점을 챔버내의 공기의 실제 온도 아래의 온도로 낮추기 위하여 살균 챔버내에 충분한 진공을 만들 수 있다. 본 발명의 바람직한 장치에서, 진공 펌프는 0.1 밀리바아(mbar)의 진공을 만들 수 있다.

오존 발생기(22)에서 만들어진 오존은 오존 촉매(52)에서 파괴되는데, 오존-함유 가스는 살균 챔버(10)를 통과한 후에 오존 촉매(52)에 공급되거나 (선택적) 밸브(29b)를 통해 오존 발생기(22)로부터 직접 오존 촉매(52)에 공급된다. 오존 촉매(52)(DEST 25, 제조업체 "TSO₃")는 오존 가스가 대기 중으로 새어나가는 것을 막기 위해 진공 펌프(40)의 뒤에 직렬로 연결된다. 경제적이고 실제적인 이유들 때문에, 살균 챔버(10)로부터 배출된 살균 가스의 오존을 분해하기 위해 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 촉매는 접촉한 오존을 파괴하고, 일정량의 열을 발생시키면서 그것을 산소로 재변환시킨다. 이러한 유형의 촉매들과 그들의 제조는 오존 발생기 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있으며, 본 명세서에 상세히 기술할 필요는 없다. 바람직한 촉매(52)에서 오존 분해 물질은 CARULITE^®이다. 또한, 살균 가스에 함유된 오존을 파괴하기 위한 다른 수단들도 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 아주 명백할 것이다. 예를 들어, 가스는, 미리 선택된 시간동안 오존 분해가 촉진되는 온도, 예컨대, 300℃로 가열될 수 있다.

가습기 장치(30)는, 주위(ambient)에 대해 밀폐되고, 하나의 도관과 하나의 증기 흡입 밸브(vapour intake valve)(34)를 통해 살균 챔버(10)와 연결된, 하나의 가습기 챔버(32) (HUM 0.5, 제조업체 "TSO₃")를 포함한다. 가습기 챔버(32)에는 충분히 높은 물 레벨을 항상 보장하기 위해 하나의 레벨 제어기(level control)(도시되지 않음)가 구비되어 있다. 물은 음용수 또는 정제수 공급 커넥션(a drinking or purified water supply connection)으로부터 가습기 챔버(32)로 직접 공급된다. 물 은 하나의 필터(33), 하나의 압력 조절기(35), 하나의 오리피스(orifice)(31) 및 공급 밸브(input valve)(36)에 의해 가습기 챔버(32)로 공급된다. 가습기 챔버(32)에서 만들어진 수증기는 증기 흡입 밸브(34)에 의해 살균 챔버(10)로 들어간다. 가습기 챔버는, 더 높은 수증기 증발 레이트(evaporation rate)를 달성하기 위해 물의 온도를 충분히 높게 유지하는, 가열 장치(도시되지 않음)를 또한 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 장치에 사용하기에 바람직한 오존 발생기(22)는 코로나 방전형(corona discharge type) [OZ, 모델 14a, 제조업체 "TSO₃"]이나, 다른 오존 발생기들도 알려져 있으며, 그것은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 알 수 있을 것이다. 본 발명의 장치의 바람직한 구체예에서, 오존 발생기는, 오존 분해 레이트(ozone decomposition rate)를 감소시키기 위해 냉각되는데, 이 모두가 당업계에 잘 알려져 있다. 오존 살균 공정에서 우수한 치사율(lethality rate)을 달성하기 위해, 살균 챔버에 공급된 오존은 리터당 48 내지 96 밀리그램, 바람직하게는 리터당 60 내지 85 밀리그램의 농도를 얻기에 충분하여야 한다. 이러한 농도들에서, 오존 발생은 열 형태로의 비교적 높은 에너지 손실과 관련되어 있다. 공급된 전기 에너지의 약 95%가 열로 변환되고, 단지 5% 만이 오존을 만들기 위해 사용되는 것이 일반적이다. 열은 오존의 산소로의 역 변환(inverse transformation)을 촉진하기 때문에, 오존 발생기(22)를 냉각시킴으로써 가능한 한 빨리 제거되어야 한다. 본 발명의 장치의 오존 발생기는, (개략적으로 도시된) 냉각 시스템(60)에 의 해, 4℃ 내지 6℃의 상대적으로 낮은 온도로 유지된다. 수많은 냉각 시스템들이 존재하며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자는 이에 대한 추가 설명 없이도 본 발명의 장치에 사용하기에 적합한 냉각 시스템을 선택할 수 있을 것이다. 냉각 시스템은 4℃ 내지 6℃의 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 바람직한 구체예에서, 오존 발생기(22)에 의해 발생된 오존-함유 가스가 20℃ 내지 35℃의 대기 온도이도록, 냉각 시스템이 4℃로 유지된다. 따라서, 가습과 살균을 위해 살균 챔버로 들어가는 오존-함유 가스는 약 20℃ 내지 35℃의 대기 온도로 유지된다. 이것은 오존 분해가 최소화되고, 살균 공정이 더욱 효율적이게 하는 결과를 가져온다.

오존-발생기에는, 병원에 일반적인 벽 매립형 산소 배출구(wall oxygen outlet)로부터 또는 산소 실린더로부터 또는 필요한 품질과 유량(flow)을 공급할 수 있는 다른 소스(source)로부터 의료용(medical grade) 산소가 공급되는 것이 바람직하다. 오존 발생기(22)에 대한 산소 공급은, 하나의 필터(23), 하나의 전자 산소 압력 조절기, 하나의 압력 조절기(24), 하나의 유량계(flow meter)(25) 및 하나의 산소 차단 밸브(26)를 경유하여 이루어지며, 상기 전자 산소 압력 조절기는 하나의 비례제어 밸브(proportional valve)(26), 하나의 압력 센서(26a) 및 하나의 유량계(25)를 포함한다. 오존 발생기는 전자 산소 압력 조절기에 의해 산소 과압(oxygen over pressure)에 대해 보호된다. 오존 발생기(22)에 의해 발생된 오존-산소 혼합물은 조절기 밸브(regulator valve)(28)와 혼합물 공급 솔레노이드 밸브(mixture supply solenoid valve)(29a)에 의해 살균 챔버(10)로 보내진다. 상기 오존-산소 혼합물은 또한 바이패스 솔레노이드 밸브(bypass solenoid valve)(29b)(선택적)에 의해 오존 촉매(52)에 직접 공급될 수도 있다. 125 리터 부피의 살균 챔버를 포함하는 바람직한 구체예에서, 압력 조절기(24)와 오리피스(28)는, 약 116.5 kPa (2.2 psig)의 압력 그리고 분 당(per minute) 약 1.5 리터의 흐름 레이트(flow rate)로 산소 공급을 제어하는 것이 바람직하다. 그러나, 오존 발생기(22)의 구조(make)와 모델 그리고 살균 챔버의 크기에 따라 다른 흐름 레이트들이 사용될 수 있음이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 아주 명백할 것이다.

온도 평형화는 진공 펌프(40), 살균 챔버 배기 밸브(drainage valve)(44) 및 재순환 밸브(46)에 의해 수행된다.

살균 챔버(10) 내의 진공은 진공 펌프(40)와 챔버 배기 밸브(44)에 의해 만들어진다.

밸브(26)는 013 A 5/32 FPM ss npt ¼ (제조업체: Burkert)인 것이 바람직하다. 밸브들(29a 및 29b)은, 테플론(Teflon) 솔레노이드 밸브들(모델: M442C1AFS-HT-1mic, 제조업체: Teqcom)이다. 밸브(34)(CV25-K2K2-ECNSS-24DC)는, 챔버 배기 밸브(44)와 재순환 밸브(46)(제조업체: Varian)와 동일한 모델인, 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다.

공정( operation )

본 발명에 의한 바람직한 살균 방법은, 도 2의 흐름도에 도시되어 있는 다음과 같은 일반적인 단계들을 포함한다. 살균될 의료 기구들을 병원 환경에서 일반적으로 사용되는 것과 같은 살균 포장 용기들 또는 파우치들(pouches)에 넣어 밀봉한 다음 살균 챔버에 넣는다. 살균 챔버의 도어를 닫고 잠근 다음에 온도 평형화 단 계(phase)가 시작된다. 이 단계는, 아래에 더 상세히 설명될, 챔버내의 공기의 재순환을 포함한다. 그 다음에는 살균 챔버에 진공을 가한다. 챔버 내용물들을 가습하기 위해 수증기를 살균 챔버에 들여보낸다. 오존과 산소의 혼합물을 살균 챔버에 공급하고, 살균 챔버를 미리 선택된 처리 기간 동안 밀폐된 상태로 유지한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 진공 인가(vacuum application) 및 오존 공급 단계들은 환기 단계(ventilation step) 후에 적어도 한번 반복되는 것이 바람직하다. 살균 공정이 완료된 후에 살균 챔버(10)에 남아있는 모든 오존을 제거하기 위해 환기 단계를 시작한다. 환기 단계 후에, 도어의 자물쇠를 풀고 살균된 물품들을 챔버로부터 꺼낼 수 있다. 살균 챔버의 바닥과 도어의 온도, 수증기 배관(water vapour piping)의 온도 및 가습기의 온도는 살균 공정 전반에 걸쳐 제어되는 것이 바람직하다.

살균 챔버에 로딩될(loaded) 때, 그 적재물(load) [카트(cart), 기구들, 용기들, 파우치들]은, 챔버 벽들과 동일한 온도에 있지 않다. 적재물은 거의 언제나 벽들 보다 더 차갑다. 살균 사이클의 특정 단계들에서는 챔버 내부의 상대 습도가 매우 높다(90% 이상). 챔버 벽들과 적재물 사이의 온도 차이는 적재물에 물이 응축되게 할 것이며, 그것은 가능한 한 피해야 한다. 온도 평형화는, 챔버 벽들을 냉각시킴으로써, 또는 적재물을 따뜻하게 함(warming up)으로써 달성될 수 있다. 본 발명의 방법에서, 온도 차이들은 살균 챔버내의 공기를 재순환시킴으로써 평형화되며, 이것은 살균 공정의 초기에 중요성을 가진다(도 1). 진공 펌프(40)는 챔버 내부의 공기의 재순환을 위해 사용된다.

살균 공정이 시작될 때, 도어를 잠그고, 진공 펌프를 시작하고, 그리고 챔버 배기 밸브(44)와 재순환 밸브(46)를 개방한다(도 2의 3 단계). 챔버 내부에 가두어진(trapped) 공기는 챔버 배기 밸브(44)를 거쳐 진공 펌프에 의해 빨아들여진다(sucked). 공기를 챔버밖으로 펌핑(pumping)함으로써, 챔버 내부의 압력이 감소된다. 그에 따라, 재순환 밸브(46)가 또한 개방되기 때문에, 진공 펌프를 빠져나가는 공기의 대부분이 재순환 밸브(46)를 거쳐 살균 챔버로 되돌아가 흡수된다. 배출된 공기 중의 소량(a minor part)이 촉매(52)를 거쳐 배출(OUT)로 흐른다.

대기압(atmospheric pressure)에서 또는 대기압에 가까운 압력에서 작동함으로써, 진공 펌프(40)는, 높은 유량(high flow) [제조업체 규격(manufacturer specifications)에 따라 약 475 l/분(min)]으로 챔버(10)내의 공기를 순환시킨다. 이것은 챔버(10) 전체에 걸친 높은 공기 흐름 레이트(air flow rate)와, 적재물, 챔버 및 공기 사이의 온도 차이들의 평형화를 결과로서 가져온다. 진공 펌프에 의한 재순환의 부수적인 효과로서, 펌프의 작동에 의해 공기가 또한 가열된다(바람직한 구체예에서 공기가 55℃ - 65℃의 온도로 펌프를 빠져나왔다).

재순환 단계의 신뢰도를 증가시키기 위해, 재순환 단계는 두 파트들(two parts)로 나누어지는 것이 바람직하다(도 4). 첫 번째 파트에서는, 공기가 10분 동안 재순환된다. 20분 동안 지속되는 것이 바람직한, 두 번째 파트에서는, 챔버 배기 밸브(44)와 재순환 밸브(46)가 모두 첫 번째 파트의 끝무렵에 닫히기 때문에 재순환이 일어나지 않는다. 따라서 재순환 공정의 전체 지속 기간(duration)은 30분이다.

재순환 공정 동안에는, 제1 및 제2 파트들의 지속 기간만이 제어되는데, 다 른 모든 파라미터들[챔버 내부의 공기 흐름(air flow), 공기 온도, 압력]은 모니터링될(monitored) 필요도 없고 제어될 필요도 없다. 진공 펌프(40), 밸브들(44 및 46) 그리고 재순환 회로(recirculation circuit)의 다른 구성요소들의 명목상 처리량(nominal throughput)이 일정하지만, 펌프와 챔버를 통과하는 실질적인 공기 유량은 챔버내의 적재물에 의해 발생되는 압력 하강에 좌우된다. 또한, 진공 펌프를 사용하여 펌핑된 공기를 가열할 것이지만, 그 가열 정도(degree of heating)는 진공 펌프 내부의 공기 유량과 마찰력(friction)에 좌우될 것이며, 이것은 펌프 별로(from one pump to another) 달라질 수 있다. 재순환 단계의 제1 파트 동안에, 챔버 내부의 압력은 초기에 감소되고, 그 다음에 최대 공기 유량이 달성될 때 안정된다. 챔버 배기 밸브(44)를 통해 공기를 배출시킴으로써, 챔버내의 압력이 감소되나, 이렇게 낮추어진 압력은 또한 진공 펌프를 빠져나간 공기를 재순환 밸브(46)를 통해 챔버로 다시 끌어당긴다. 마침내, 압력이 자연적으로 안정되며, 실제 압력 레벨은 적재물의 양 그리고 챔버의 유입구 또는 배출구 포트들과 관련된 그것의 배치(placement)에 좌우된다. 본 발명에 의한 실시예의 살균기 장치에서, 압력은 766 mbar와 886 mbar 사이에서 안정되는 것이 일반적이었다. 도 4의 압력 그래프에서, 챔버 압력은 재순환 사이클의 제1 파트에서 제2 파트로 바뀔 때 다시 한번 감소된다. 본 발명의 실시예의 장치에서 이러한 챔버 압력 감소는 챔버 배기 밸브(44) 앞에서 약 0.5 초 닫히는 재순환 밸브(46)에 의해 일어났다. 제2 파트 동안에 압력은 약 25 토르(torr) 더 낮았다. 온도 평형화 단계의 끝 무렵에, 챔버 배기 밸브(44)가 다시 한번 개방되고, 바람직한 살균 진공에 도달될 때까지 진공 펌프(40)가 작 동된다(도 4 참조).

살균 사이클이 시작되기 전에, 가습기 챔버(32)는 물로 충분한 레벨까지 채워진다. 이것은 물-공급 밸브(36)의 일시적인 개방에 의해 행해진다. 물 레벨 제어 밸브(36)는, 만약 물 레벨이 미리 선택된 한계(limit) 아래로 떨어지면, 살균 사이클 동안에 자동적으로 개방되는 것이 또한 바람직하다.

살균 사이클의 시작으로, 살균 챔버에 진공이 가해진다(도 2의 4 단계 참조). 살균 챔버(10)는 약 1.0 mbar의 진공 압력까지 비워진다. 살균 챔버내의 절대 압력이 60 mbar 보다 아래로 떨어질 때, 수증기 유입구 밸브(34)를 닫는다. 일단 약 1.0 mbar의 압력이 달성되면, 가습기 챔버(32)내의 압력을 살균 챔버내의 진공 압력까지 낮추기 위해, 챔버 배기 밸브(44)를 닫고, 증기 흡입 밸브(34)를 개방한다. 그것은 가습기 챔버내의 물이 증발되게 하며, 물의 액체로부터 가스 상(gaseous phase)으로의 변환과 관련된 부피의 증가로 인해, 결과로서 얻은 수증기가 자동적으로 살균 챔버(10)로 들어간다. 가습 기간 동안에, 챔버 내부의 상대 습도의 증가 레이트(increasing rate)를 제어하기 위해, 밸브(34)를 미리 설정된 기간 동안 여러 번 개방하고 폐쇄하는 것이 바람직하다. 가습기 챔버를 사용하는 대신에, 물 공급 라인(water supply line)에 연결된 하나 또는 그보다 많은 스프레이 노즐들(spray nozzles)로 또는 펄스식 물 분사(pulsed water injection)(매번 소량의 물 분사)에 의해 챔버에 대한 습기 도입이 또한 달성될 수 있다. 밸브(34)가 개방될 때, 노즐을 통해 흐르는 물의 압력이 물 안개(water fog)를 만들며, 이 물 안개는 진공 하의 부피로 기화한다(evaporates into the volume under vacuum). 가습 기간의 종료 바로 전[일반적으로 약 2 내지 6분]에, 오존 발생기가 작동된다. 오존 발생기를 빠져나가는 산소/오존 혼합물의 흐름은, 진공을 견디어낼 수 있고 그리고 그 흐름을 분 당 1 리터와 3 리터 사이로 조절할 수 있는, 조절기 밸브(28)에 의해 항상 제어된다. 하나의 선택적 특징으로서, 오존 발생기는 가습 기간의 시작과 동시에 시동될 수 있다. 이것은 이번에는 공급 밸브(26)와 혼합물 바이패스 밸브(mixture bypass valve)(29b)로 달성된다. 공급 밸브(26)는 산소가 오존 발생기로 들어가도록 개방된다. 오존 발생기에 의해 만들어진 오존-산소 혼합물이, 그 다음에 혼합물 바이패스 밸브(29b)를 통해 오존 촉매(52)로 바로 안내된다. 30 내지 90 분의 가습 기간 후에, 산소-오존 혼합물은 혼합물 공급 밸브(29a)를 개방하고 혼합물 바이패스 밸브(29b)를 닫음으로써 살균 챔버로 안내된다. 챔버내에 리터 당 85 밀리그램의 오존 농도가 달성될 때까지, 산소-오존 혼합물이 챔버(10)로 들어간다. 이 단계에 필요한 시간은 혼합물내의 오존 가스의 흐름 레이트(flow rate)와 농도(바람직하게는 150 내지 190 mg/l NTP)에 좌우되며, 오존 농도는 이 분야에 공지되어 있는 장치로 모니터링될(monitored) 수 있다. 일단 원하는 농도에 도달하면, 살균 챔버를 밀폐시키고 챔버내의 가습 오존/산소 가스 혼합물을 진공 상태로 유지하기 위하여, 혼합물 공급 밸브(29a)를 닫는다.

일단 살균 챔버가 살균 가스(산소와 오존 가스의 혼합물)로 채워지면, 오존 발생기(22)를 멈추고, 산소 공급 밸브(26)를 폐쇄하며, 그리고 125 리터의 부피(4 입방 피트)의 살균 챔버의 경우, 오존의 살균될 물품과의 접촉을 약 20분 동안 유지된다. 살균 기간의 길이는 살균 챔버의 부피에 따라 변화한다. 이 단계에서, 살 균 챔버는 여전히 약 610 mbar의 부분 진공(partial vacuum)의 영향하에 있다. 선택적 제2 단계에서, 압력 레벨은 충전 가스(filling gas)로서 산소를 사용하여 약 900 mbar까지 상승된다. 이 압력 레벨은 약 20분 동안 유지된다. 살균 기간 이후에, 바람직하게는 다시 약 1.0 mbar의 압력으로, 진공이 재차 가해진다. 일단 진공이 0.1 mbar에 도달되면, 가습 단계가 재개되고, 뒤이어 산소/오존 살균 가스 혼합물의 투입이 다시 시작되며, 살균 기간이 뒤따른다. 약 1.0 mbar의 진공을 가하고, 살균 가스를 투입하고, 가습하고 그리고 살균하는 기간의 사이클이 반복될 수 있으며, 그리고 반복 사이클들 [미니(mini) 사이클들]의 수가 기구들의 완전한 살균을 달성하도록 선택될 수 있다. 125 리터 (4 입방 피트) 챔버를 포함하는 본 발명에 의한 방법 및 장치의 실험 장치(experimental set-up)에 필요한 반복 사이클들의 수는 2 였다. 이 장치는 FDA의 안전 보증 레벨 표준들(Security Assurance Level standards) (SAL 10-6)에 부합하였다.

완전한 살균 후에 살균 챔버(10)에 남아있는 모든 오존과 습기를 제거하기 위해 환기 단계가 착수된다(engaged). 환기 단계는 마지막 살균 기간 이후에 시작된다. 챔버 배기 밸브(44)가 개방되고, 약 6.5 mbar 으로 낮게 진공이 가해진다. 가습기에 남아있는 오존을 배출하기 위하여 압력이 60 mbar에 도달할 때 증기 흡입 밸브(34)를 닫는다. 일단 6.5 mbar의 진공 압력이 얻어지면, 배기 밸브(44)를 닫고, 산소 공급 밸브(21)를 개방하여, 산소를 살균 챔버(10)로 들여보낸다. 일단 대기압에 도달되면, 산소 공급 밸브(21)를 닫고, 살균 챔버 배기 밸브(44)를 개방하고, 그리고 1.3 mbar의 압력에 도달될 때까지 진공을 다시 가한다. 1.3 mbar로 낮 게 행해지는 이러한 마지막 환기 사이클이 총 3회의 환기 사이클들 동안에 1회 반복된다. 일단 마지막 사이클 후에 대기압에 도달되면, 살균 챔버의 내용물들에 대한 접근이 가능하도록 살균 챔버의 도어 메카니즘(door mechanism)이 작동된다. 환기 단계는 두 가지 기능을 가지는데, 첫째는, 출입문을 열기 전에 살균 챔버내의 모든 오존 잔류물을 제거하는 것이며, 그리고 둘째는, 진공 압력이 가해질 때, 살균된 물질을 증발로 건조시키는 것이다. 바람직한 오존 제거와 건조가 달성되는 한, 이와 다른 진공 압력들, 사이클 시간들, 및 반복 횟수들(number of repetitions)이 사용될 수 있음은 물론이다.

살균 가스를 대기(atmosphere)로 배출하기 전에 살균 가스내의 오존의 완전한 분해를 보장하기 위하여, 살균 챔버(10)로부터 배출된 오존-함유 가스가 오존 촉매(52)를 지나간다. 오존 촉매(52)는 살균 사이클의 오직 두 부분 동안에만 사용되는데, 그것은 [선택적 밸브(26 및 29b)를 구비한] 오존 발생기(22)가 작동할 때와 살균 챔버(10)를 비울 때이다. 오존 발생기(22)의 시동 단계(start up phase) 동안에, 혼합물 바이패스 밸브(29b)가 개방되고, 오존이 촉매(52)를 가로질러 안내된다. 일단 오존 발생기(22)의 시동 단계가 완료되면, 바이패스 밸브(29b)가 닫힌다. 살균 챔버(10)가 비워지는 동안, 살균 챔버 배기 밸브(44)가 개방되고, 오존 함유 살균 폐 가스(waste gas)가 촉매(52)로 안내된다. 일단 살균 챔버(10)가 완전히 비워지면, 배기 밸브(44)가 닫힌다. 오존의 순환은 진공 펌프(40)에 의해 보장된다. 오존 촉매(52)는 진공 펌프(40)의 상류(upstream) 또는 하류(downstream)에 위치될 수 있다.

제어 시스템

살균 장치는 전기 블록 다이어그램(electrical block diagram)(도 3A 내지 도 3C) 및 공정 흐름도(도 2)에 나타나 있는 체계(scheme)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 제어 시스템은 하나의 PLC(Programmable Logic Controller) 셀프(shelf) 근처에 설치된다. 이 셀프는, 하나의 전원 공급 장치(power supply)(107), 하나의 CPU 유닛(108), 하나의 디바이스 네트 트랜스시버(Device Net Transceiver)(109), 하나의 32×24 볼트 DC 이산 입력 모듈(discrete input module)(110), 하나의 16×120 VAC 이산 출력 모듈(discrete output module)(111) 그리고 마지막으로 하나의 8×120 VAC TRIAC 제어 출력 모듈(controlled output module)(112)을 포함한다. 이러한 모든 모듈들은 하나의 데이터 및 어드레스 버스(a data and address bus)를 포함하는 물리적 셀프(a physical shelf) 위에 배치된다.

디바이스 네트는 기구 사용(instrumentation) 및 제어를 위해 산업계에 널리 사용되는 하나의 산업용 시리얼 통신 프로토콜(industrial serial communication protocol)이다. 이러한 살균 장치에서, 디바이스 네트 트랜스시버(109)는 CPU(109) 및 15 비트 A/D 컨버터(106) 및 양쪽 디지털 온도 인터페이스들(Digital Temperature Interfaces)(120, 121) 사이의 데이터를 전이중 방식(full duplex)으로 통신하기 위해 사용된다.

PLC CPU는 세 개의 RS232 포트들을 가진다. 그 하나는 데이터를 수신하고 터치 스크린 터미널(Touch Screen Terminal)(118)로 보내기 위해 사용되고, 또 하나 는 데이터를 감열식 프린터(thermal printer)(119)로 보내기 위해 사용되며, 그리고 마지막 포트는, PC(Personal Computer)가 제어 프로토콜 프로그램(control protocol program)을 로드 업(load up) 하기 위해 PLC CPU(108)와 통신하도록 연결될 수 있는, 하나의 서비스 포트(service port)로서 사용된다(제어 프로토콜 프로그램은 본 발명의 범위내에 있지 않음).

터치 스크린 터미널(Touch Screen terminal)(118)은, 감열식 프린터(119) 옆에 있는 살균기의 정면에 위치된다. 터치 스크린 터미널과 감열식 프린터는 하나의 사용자 인터페이스 터미널(User Interface terminal)을 구성한다.

"감열식 프린터(119), 디바이스 네트 링크(Device Net Link)(109),(106), (120),(121), 챔버 압력 센서(Chamber Pressure Sensor)(104) 및 PLC 이산 입력부들(PLC discrete inputs)(111)"에 필요한 전원은 DC 전원 공급 장치(103)로부터 온다.

챔버 압력 센서(104)와 오존 모니터(Ozone Monitor)(105)는 표준 0 내지 10 VDC 출력 신호를 가진다. 양쪽 신호들은 하나의 15 비트 A/D 컨버터로 보내진다. 그 다음에, 변환된 양쪽 신호들은, 프로세싱(processing)을 위해 디바이스 네트 디지털 링크(Device net digital link)에 의해 CPU로 보내진다.

살균기의 전원 입력부(power input)(100)는, 뉴트럴을 갖는 스타 구조의(in star configuration with neutral) 하나의 4 와이어 208 VAC 3 상(phases)이다. 이러한 3 상 전원 입력부는 전도(conducted) RFI(101)를 방지하기 위해 필터링된다(filtered). 그 다음에, 전력 분배 버스(power distribution buss)(102)에 의해 살균기 장치의 여러가지 전기 시스템들로 전력이 분배된다.

냉각 시스템(60)이 오존 발생기를 냉각시키기 위해 사용된다. 이 시스템은 냉각 유닛(114)과 냉각수 순환장치 펌프(coolant circulator pump)(113)를 포함한다. 오존 발생기에서 냉각수의 온도는 오존 발생기에 위치된 RTD에 의해 감지된다. 이 온도는 디바이스 네트 시스템(109)(120)(121)에 의해 CPU(108)로 보내진다. 냉각수 순환장치(113)와 냉각 유닛(114)은 PLC 출력부들(outputs)(111)에 의해 구동된 컨텍터들(contactors)에 의해 제어되며, 이 PLC 출력부들(111)은 이번에는 소프트웨어 프로토콜에 의해 제어된다. 냉각 시스템 제어를 달성하는데 필요한 모든 입력부와 출력부는: 순환장치 펌프 컨텍터(Circulator Pump Contactor), 냉각 시스템 컨텍터(Cooling System Contactor), 순환장치 오버로드 센서(Circulator Overload Sensor), 냉각 시스템 오버로드 시스템(Cooling System Overload system), 냉각수 시스템 비 동작 센서(Coolant System Not Running Sensor), 순환장치 펌프 비 동작 센서(Circulator Pump Not Running Sensor), 냉각제 낮은 압력 및 냉각수 흐름 스위치(Refrigerant Low Pressure and Coolant Flow Switch)로 전기 블록 다이어그램에 기재되어 있다.

진공 제어 시스템은, 진공 펌프(40)와 하나의 압력 센서(104)를 포함한다. 진공 펌프의 시작 및 정지 동작들은 제어 프로토콜에 따라 제어된다. 진공 시스템을 위해 필요한 모든 입력부와 출력부는 다이어그램에: 진공 펌프 컨텍터, 진공 펌프 비 동작 센서, 진공 펌프 오버로드 센서, 챔버에 대한 진공 밸브(Vacuum to Chamber valve)(44), 재순환 밸브 (46) 및 챔버에 대한 산소 밸브(Oxygen to Chamber valve)(21)로 기재되어 있다. 압력 센서 출력은 15 비트 A/D 컨버터(106)에 의해 변환되며, 디바이스 네트 디지털 링크(109)에 의해 CPU로 보내진다. 압력 센서는 또한 CPU(108)에 다음의 상태들: 온도별 챔버 압력 센서(Chamber Pressure Sensor at Temperature) 및 챔버 압력 센서 히터 고장(Chamber Pressure Sensor Heater failure)을 알려주는, 두 개의 이산 출력들(discrete outputs)을 갖는다. 이러한 두 신호들은 전기 블록 다이어그램에 PLC 입력들로 기재되어 있다.

살균 챔버 도어 작동장치 시스템(door actuator system)은, 스크류형(screw type)의 하나의 전기 구동장치(electric drive)와, 그리고 도어의 존재 및 제어 프로토콜의 일원으로서 작동장치의 잠금 또는 잠금해제 위치를 탐지하게 하는 4개의 유도형 센서들(inductive sensors)을 포함한다. 도어 개방 시스템(door opening system)은 또한 사용자의 안전을 보장하기 위해 알람 컨디션 관리 프로토콜(alarm conditions management protocol)에 사용된다. 도어 작동장치 시스템을 달성하는데 필요한 모든 입력부와 출력부는, 잠금 도어 컨텍터(Lock Door Contactor), 잠금해제 도어 컨텍터(Unlock Door Contactor), 도어 폐쇄 하부 센서(Door closed Lower Sensor)(S2), 도어 폐쇄 상부 센서(Door closed Upper Sensor)(S1), 도어 잠금 센서(Door Locked Sensor)(S4) 및 도어 잠금해제 센서(Door Unlocked sensor)(S3)로 전기 블록 다이어그램에 기재되어 있다.

오존 전원 공급 장치(116)는, 하나의 전파 정류기(full wave rectifier), 하나의 오실레이터 서킷(oscillator circuit) 및 하나의 고전압 변압기(transformer)를 포함한다. 변압기의 출력부는 오존 발생기(22)에 연결된다(hooked up). 전원 공 급 장치(116)는, 고전압 변압기의 비이상적 특성들(non-ideal characteristics)을 사용하는 하나의 레조네이터(resonator)로서 설치된다. PLC(108)는, 하나의 피드백 제어 루프(feedback control loop)로서 오존 생산을 제어하고, 그리고 오존 모니터(104)와 D/A 컨버터(123)로서 살균에 바람직한 농도를 달성하고 살균 사이클 전반에 걸쳐 이를 유지하는 것을 보장한다. 오존 발생 시스템에 필요한 모든 입력부와 출력부는, 산소 공급 밸브(26), 챔버에 대한 오존 밸브(Ozone to Chamber valve)(29a), 촉매에 대한 오존 덤프 밸브(Ozone Dump to Catalyst Valve)(29b), 오존 모니터 제로잉 & 사이클 카운터(Ozone Monitor Zeroing & Cycle counter), 고전압 제어기, 고전압 전류 리미터(High Voltage Current Limiter), 오존 고전압 오버로드 센서, 정류기 고온 센서, 오존 고전압 비 동작 센서 및 오존 모니터 고장 센서로 다이어그램에 기재되어 있다.

챔버에 대한 오존 밸브(29a)와 촉매에 대한 오존 덤프 밸브(29b)는 전자 솔레노이드 파워 댐퍼(Electronic Solenoid Power Damper)(117)에 의해 구동된다. 이 장치는 밸브들이 과열되는 것을 방지한다.

산소 공급 시스템은, 하나의 비례제어 밸브(26), 하나의 압력 센서(26a) 및 하나의 유량계(25)를 포함하는, 전자 산소 압력 조절기를 포함한다. 산소 공급 시스템은, 챔버(10)에 산소를 직접 공급하기 위한 하나의 350 mbar (표준규격) 최대 가스 압력 조절기(24)와 하나의 밸브(21)를 더 포함한다. 센서들과 조절기들은, 사용자에 대한 보호를 보장하기 위한 알람 컨디션 프로토콜의 중요한 파트(integral part)이다. 알람 컨디션을 위해 사용되는 입력부들은 전기 블록 다이어그램에 산소 고압 센서와 산소 저압 센서로 기재되어 있다.

제어 시스템에는 하나의 사용자 인터페이스(user interface)(118)가 구비된다. 바람직한 구체예에서, 이 인터페이스는 하나의 터치-감응형(touch-sensitive) 액정 표시장치(LCD) 스크린(118), 작업 보고(performance reports)를 위한 하나의 프린터(119) 및 사용자로 하여금 장치의 사용을 위해 필요한 정보를 수신하고 전송하게 하는 하나의 통신 포트(communications port)(153) [RS-232 시리즈]를 포함한다. 터치-감응형 패드들(pads), 키보드들, 또는 그 동등물과 같은, 다른 타입(types)의 사용자 인터페이스들과 다른 타입의 통신 인터페이스들(communications interfaces)이 사용될 수 있음을 이 분야의 통상의 지식을 가진 자는 잘 알 것이다. 감열식 프린터 상태(status) 입력부들은, 프린터 오프 라인 센서(Printer Off Line Sensor) 및 프린터 용지 없음(Printer Out of Paper)으로 전기 블록 다이어그램에 나타나 있다.

본 발명에 의한 시스템은 95% 보다 높은 상대 습도 레벨을 만들 수 있다.

가습 단계 동안에 물을 증발시키는데 필요한 에너지는 여러 에너지원으로부터 취해진다. 그것은 주로 물과, 가습기 유닛의 구조로부터 취해진다. 이것은 가습기 및 그 내용물들의 추가 냉각에 기여한다. 사실상, 물은 20℃에서 23.3 mbar의 절대 압력에 이르러 끓고, 35℃에서 56.3 mbar의 절대 압력에 이르러 끓는다. 살균 챔버내의 진공은, 물의 비등 온도가 살균 챔버의 온도 아래로 낮추어지는 압력으로 조절되는 것이 바람직하다. 그 비등 온도는, 가습기 내부의 물의 온도가 급속히 감소될 정도로 낮을 수 있으며, 그리고 주위 구조물(surrounding structure)과 액체 로부터 입수가능한 에너지에 따라, 가습기 챔버내의 물이 기화되기 전에 얼어붙을 수 있다. 증발 공정은 실내 공기 수분(room air moisture)이 응축되는 온도(point)까지 가습기를 냉각시키며, 그것은 또한 가습기의 외부 표면을 얼어붙게 할 수 있다. 다른 바람직한 구체예에서, 가습기 유닛의 외부와 가습기 챔버 내부의 물을 실온으로 유지하기에 충분하도록, 가습기의 외부 표면을 가열함으로써 이를 피할 수 있다. 이것은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 아주 명백할 것인, 가열 장치(도시되지 않음)에 의해 달성된다. 또한, 챔버 내부에 달성된 높은 레벨의 상대 습도 때문에, 챔버 내부 표면들과 수증기 배관 내부에 물 응축이 일어난다. 물 응축을 감소시키기 위해 챔버의 바닥, 도어 및 수증기 배관이 또한 가열된다.

가습기 유닛에 발생된 수증기는 살균 챔버의 상대 습도를 증가시킨다. 포장 파우치들과 용기들에 담긴 의료 기구들을 둘러싼 가스의 상대 습도가 최소 85%, 바람직하게는 100%에 도달할 때까지 가습 단계가 계속된다. 약 125 리터 부피의 살균 챔버에 있어서, 수증기 유입(admission)은 살균 챔버내의 압력을 약 50 mbar로 증가시킨다. 이 값은 그것이 온도에 좌우되기 때문에 하나의 근사치이다.

산소/오존-함유 살균 가스는 대기 온도에 가까운 온도로 가습 살균 챔버에 투입된다. 오존-함유 가스는 선행 기술에서와 같이 가열되지 않는다. 125 리터의 챔버를 가지는 본 발명에 의한 살균기의 최적 작동을 위해서는, 살균 챔버의 각 충전시에 적어도 10600 mg의 전체 오존량을 얻기 위하여, 약 85 mg/l의 오존을 포함하는, 분 당 약 1 내지 약 3 리터의 오존 흐름을 발생시킬 수 있는, 시스템이 사용되는 것이 바람직하다.

다른 바람직한 공정에서, 살균 챔버의 가습은 한 쌍의 분무기들(atomizers)에 의해 수행된다. 물은 음용수 공급 장치 또는 정제수 공급 장치에 연결된 물 탱크로부터 각 분무기들로 공급된다. 오존은 오존 축적 탱크로부터 분무기들로 공급된다. 분무기들은 오존 산화 저항성 물질(ozone oxidation resistant material)로 만들어지며, 살균 챔버에 바로 설치된다. 살균 챔버에서 진공 레벨에 도달될 때, 분무기들이 물과 오존을 배출한다. 오존은 분무기 내부에서 습윤된다(moistened). 오존/분무수(atomized water) 혼합물이 살균 챔버에 침투한다(penetrate). 물을 진공 하에 살균 챔버에 투입하는 것은, 물을 증발시키는 즉각적인 효과를 가진다. 살균 챔버 작동 온도는, 물이 31.7 mbar 내지 73.8 mbar의 압력에서 증발하는 온도인, 25℃ 내지 40℃이다. 따라서, 물은 진공 펌프에 의해 만들어진 진공으로 인해 증기가 된다. 그 결과로 얻은 오존/수증기 혼합물이 살균될 물질에 침투한다.

별도로 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한되는 것으로 의도되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서, 명확하게 설명된 구체예들에 대한 변경들과 변형들이 이루어질 수 있다.

Claims

a) 하나의 살균 챔버를 준비하는 단계;

b) 상기 살균 챔버에 물품을 놓는 단계;

c) 상기 살균 챔버를 밀폐시키는(sealing) 단계;

d) 상기 살균 챔버가 밀폐된 동안, 상기 살균 챔버내의 공기(atmosphere)와 상기 물품의 온도를 평형화시키는(equalizing) 단계;

e) 상기 살균 챔버에 미리 선택된 진공 압력(vacuum pressure)의 진공을 가하는(applying) 단계;

f) 진공 하의 상기 살균 챔버에 수증기를 공급하는 단계;

g) 상기 살균 챔버에 오존-함유 가스를 공급하는 단계;

h) 미리 선택된 처리 기간 동안 상기 살균 챔버를 밀폐된 상태로 유지하는 단계; 및

i) 상기 살균 챔버내의 진공을 해제하는(release) 단계;를 포함하여 구성되며,

상기 살균 챔버가 전체 공정 전반에 걸쳐 밀폐된 채로 남아있는, 살균 가스 분위기(sterilization gas atmosphere)에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 평형화 단계가, 상기 밀폐된 살균 챔버를 배기함(evacuating)으로써 상기 물품, 상기 살균 챔버내의 공기 그리고 상기 공기와 접 촉하는 여하한 구성요소들과 물질들의 온도를 평형화시키는 것과, 상기 물품의 온도를 배출된 공기의 온도와 평형화시키기 위해 미리 선택된 기간동안 배출된 공기를 상기 살균 챔버로 재순환시키는 것을 포함하는, 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 25℃ 내지 60℃의 상기 살균 챔버의 온도에서 작용되는(operated), 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제3항에 있어서, 25℃ 내지 35℃의 온도에서 작용되는, 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제3항에 있어서, 40℃ 내지 60℃의 온도에서 작용되는, 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 진공 압력이 0.1 mbar와 10 mbar 사이에 있는, 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제5항에 있어서, 상기 진공 압력이 0.5 mbar와 2 mbar 사이에 있는, 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 (c) 단계 동안에, 배출되고 재순환된 공기의 온도가 증가하고, 상기 배출된 공기의 상대 습도가 감소되는, 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 물의 양이, 85% 내지 100%의 상기 살균 챔버내의 습도 레벨을 달성하도록 선택되는, 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 상기 물의 양이, 적어도 95%의 습도 레벨을 달성하도록 선택되는, 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 (c) 단계 내지 (g) 단계가 적어도 한번 반복되는, 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제9항에 있어서, 상기 (c) 단계 내지 (g) 단계가 상기 물품의 완전한 살균을 보장하기에 충분하게 여러 번 반복되는, 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 오존이 대기(atmosphere) 중에 방출되는 것을 막기 위해 상기 살균 챔버로부터 배출되는 모든 가스들로 하여금 오존 파괴 수단을 통과하게 하는 단계를 더 포함하여 구성되는, 살균 가스 분위기에서 물품을 살균하기 위한 방 법.
- 하나의 살균 챔버;

- 상기 살균 챔버를 주위(ambient)에 대해 밀폐시키기 위한 수단;

- 상기 살균 챔버내의 공기를 재순환시킴으로써, 상기 살균 챔버, 거기에 놓인 여하한 물질들, 그리고 상기 살균 챔버내의 공기의 온도를 평형화시키기 위한 수단;

- 상기 살균 챔버에 오존-함유 가스를 공급하기 위한 수단;

- 상기 살균 챔버에 수증기를 공급하기 위한 수단; 및

- 상기 살균 챔버 내부의 물의 비등 온도를 상기 살균 챔버 내부의 온도 아래로 낮추기 위해, 상기 살균 챔버에 충분한 진공을 가하기 위한 수단;을 포함하여 구성되는, 물품의 살균 장치.
제14항에 있어서, 상기 평형화 수단이, 상기 살균 챔버내의 공기를 배출하기(evacuating) 위한 하나의 진공 펌프; 및 상기 배출된 공기의 적어도 일부를 상기 살균 챔버로 되돌려 보내기 위한 하나의 재순환 밸브를 포함하는, 물품의 살균 장치.