KR20090084798A - 저농도의 잔류 염소를 함유한 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법에 관한 것으로, 살균력을 갖는 의료용 생리 식염수를 제조하는 방법으로서, pH 4.0 내지 pH 7.5의 생리식염수 내에 대향면이 평판인 전극을 1mm 내지 3mm만큼 이격되도록 배치하는 단계와; 상기 전극에 2.4V 내지 3.3V의 직류 전원을 인가하여 상기 전극에 30mA 내지 200mA의 직류 전류가 인가되도록 하는 단계를; 포함하여 구성되어, 질병의 원인이 되는 인체 내의 병원균이나 곰팡이, 박테리아 등을 효과적으로 멸균시킬 수 있으면서 폐, 눈, 코, 피부 등에 자극이 없는 0.17ppm 내지 6ppm의 범위를 갖는 낮은 농도로 조절된 차아염소산을 포함하는 잔류 염소를 안정적으로 얻을 수 있는 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법을 제공한다.

대향 지점, 차아염소산, 전기분해, 병원균, 잔류 염소

Description

저농도의 잔류 염소를 함유한 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법 {MANUFACTURING METHOD OF MEDICAL STERILIZED ISOTONIC SOLUTION HAVING LOW-CONCENTRATEDLY CONTROLLED FREE CHLORINE INCLUDING HYPOCHLOROUS ACID THEREIN}

본 발명은 의료용 살균 생리식염수를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 질병을 야기하는 원하는 다양한 병원균을 효과적으로 제거할 수 있도록 인체에 자극적이지 않으면서도 높은 살균력을 갖는 차아염소산을 함유한 의료용 살균 생리식염수를 전기분해를 이용하여 저농도로 신뢰성있게 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 대기나 토양의 오염이 심해짐에 따라 알러지나 아토피와 같은 환경성 질환이 늘어나고 있으며, 이에 발맞추어 웰빙의 대한 관심이 높아짐에 따라 건강에 대한 관심도가 나날이 증가하고 있다. 따라서, 인체에 부작용을 유발하지 않는 화학 약품으로 각종 질환을 야기하는 병원균을 멸균시켜 치료하거나 인체에 부작용을 유발하지 않는 화학 약품으로 소독하고 예방하는 방법에 대한 연구가 그동안 진행되어 왔다.

이 가운데 차아염소산(HOCl)은 인체에 무해할 뿐만 아니라 다양한 병원균을 멸균시키는 데 효과적인 화학 성분으로 알려져 있다. 그러나, 2007. 4. 11자로 발간된 Journal of Burns and Wounds라는 의료 학술 잡지의 "잠재적인 상처 치료제로서의 차아염소산(Hypochlorous Acid as a Potential Wound Care Agent)"이라는 논문에 따르면, 차아염소산은 그동안 병원균에 따른 감염 치료용 의약품으로 사용된 적이 전혀 없다고 기재되어 있다.

한편, 차아염소산을 생성하는 방법으로는 다음과 같은 4가지의 화학식을 통해 이루어진다.

Cl₂ + H₂O ↔ HOCl + H⁺ + Cl^-

2Cl^- + 2e^- → Cl₂

Cl₂ + H₂O ↔ HOCl + H⁺ + Cl^-

OCl^- + H⁺ ↔ HOCl

즉, 차아염소산은 화학식 1에 의하여 염소 가스를 가수 분해하는 것에 의하여 생성될 수 있고, 화학식 2a 및 2b에 의하여 소금물을 전기 분해하는 것에 의하 여 생성될 수도 있으며, 화학식 3에 의하여 차아염소산염을 산화시키는 것에 의하여 생성될 수 있다. 그러나, 화학식 1에 따라 가수 분해에 의하여 차아염소산을 생성하는 것은 염소 가스를 취급하는 것이 까다로울 뿐만 아니라 염소 가스를 취급에 따른 내재된 위험성을 안고 있으며, 화학식 2a 및 2b에 따라 전기 분해를 이용하여 차아염소산을 생성하는 것은 원하는 농도로 제어하는 것이 현실적으로 곤란한 문제점을 안고 있다고 기재되어 있다. 따라서, 상업적으로 이용 가능한 차아염소산염을 이용하여 화학식 3에 따라 차아염소산을 생성하여 의료용으로 활용하는 것이 가장 바람직하다고 위 논문에서 주장되고 있다.

한편, 위 논문의 제71쪽에 따르면 상온에서 병원균을 멸균시키는 데 소요되는 차아염소산의 최소 멸균 농도(㎍/㎖, ppm, Minimum Bactericidal Concentration)는 다음과 같다.

표 1

병원균	MBC (ppm)
Escherichia coli	0.7
Pseudomonas aeruginosa	0.35
Staphylococcus aureus	0.173
Staphylococcus epidermidis	0.338
Micrococcus luteus	2.77
Corynebacterium amycolatum	0.169
Haemophilus influenzae	0.338
Proteus mirabilis	0.340
Staphylococcus hominis	1.4
Staphylococcus haemolyticus	0.338
Staphylococcus saprophyticus	0.35
Candida albicans	2.7
Klebsiella pneumoniae	1.7
Serratia marcescens	0.169
Sterptococcus pyogenes	0.169
Enterobacter aerogenes	0.676
Candida albicans	0.17
Methicillin-resistent Staphylococcus aureus	0.682
Vancomycin-resistent Enterococcus faecium	2.73

즉, 인체에 질병을 야기하는 이와 같은 대부분의 병원균은 매우 낮은 농도의 차아염소산에 의해서도 효과적으로 멸균된다는 것을 알 수 있다. 그러나, 이와 같은 차아염소산의 농도가 무한정 높아진다고 하여 의료용으로 사용할 수 있는 것이 아니다. (그렇기 때문에 위 논문에서도 전기 분해에 의하여 생성되는 불확실한 양의 차아염소산으로는 인체에 직접 주입하거나 분무하여 감염 치료용으로 사용할 수 없다고 기재되어 있다) 보다 구체적으로는, 잔류 염소의 농도가 6ppm 이상으로 높아지는 경우에는 코안의 점막이나 눈의 점막 등과 같이 민감한 부위에 큰 자극을 야기하여 환자에게 치료용으로 사용하기에는 큰 고통을 수반할 수도 있으며, 코안이나 폐와 같이 인체 내부로 깊숙히 넣어야 하는 경우에는 염소 성분의 역겨운 냄새로 인하여 환자들이 이와 같은 치료를 받는 것에 대하여 거부감을 느끼게 된다. 이와 유사한 취지로서 미국환경보호국의 1994년 1월에 간행된 자료에 따르면 인체에 섭취되는 잔류 염소의 농도는 70kg의 성인을 기준으로 6ppm을 초과하지 않는 것이 좋다고 권장하고 있다.

따라서, 병원균을 멸균시키는 치료제로서 차아염소산을 활용하기 위해서는 차아염소산을 함유한 잔류 염소(free chlorine)의 저농도를 일정하게 유지하면서 살균 생리식염수를 제조하는 것이 무엇보다도 필요하다. 이와 함께, 보다 높은 살균력을 얻기 위해서는 잔류 염소 내에 차아염소산의 성분비를 극대화시키는 것이 필요하다.

한편, 차아염소산(HOCl)은 인체 내에서는 44시간이라는 긴 반감기를 갖는데 반하여, 수중에서는 3분정도의 매우 짧은 반감기를 갖는다. 따라서, 생리식염수 내 에 차아염소산을 생성시킨다고 하더라도 일정한 시간이 경과한 후에는 차아염소산의 높은 살균력을 기대하기 어렵다.

이상을 종합하여 보면, 차아염소산(HOCl)이 병원균을 멸균시키는 데 효과적이어서 의료용 치료제로서 활용될 수 있는 가능성에 대해서는 널리 인정되어 왔지만, 차아염소산(HOCl)의 짧은 반감기로 인하여 실제로 환자에 적용하는 것이 쉽지 않고, 인체에 거부감을 느끼지 않으면서 살균력이 높은 차아염소산을 낮은 목표 농도로 조절하면서 생성할 수 없었기 때문에 실제로 적용된 사례가 없다는 것이다.

따라서, 이와 같이 높은 살균력을 갖는 차아염소산을 실제로 환자에 적용하여 병원균을 멸균시켜 치료에 활용할 수 있도록, 차아염소산을 생성후 곧바로 인체에 주입시킬 수 있도록 하면서 인체에 거부감을 느끼지 않으며 병원균을 멸균시키는 저농도 범위로 차아염소산이 생성될 수 있도록 하는 제조 방법의 필요성이 높게 대두되고 있다.

본 발명은 질병의 원인이 되는 인체 내의 병원균를 효과적으로 멸균시킬 수 있으면서 폐, 눈, 코, 피부 등에 자극이 없는 0.17ppm 내지 6ppm의 범위를 갖는 낮은 농도로 조절된 차아염소산을 포함하는 잔류 염소를 안정적으로 얻을 수 있는 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 잔류 염소의 농도를 낮게 조절함으로써 폐, 눈, 코, 피부 등의 점막과 같이 민감한 부분에도 자극이 없으면서 염소 성분에 따른 악취가 나지 않는 무취로 제조되어 사용자가 쉽게 인체 내에 받아들이도록 함으로써 부작용에 민감한 환자에게도 쉽게 적용할 수 있게 됨에 따라 치료 적용성이 뛰어난 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

무엇보다도, 본 발명의 다른 목적은, 짧은 차아염소산의 반감기로 인하여 소비자 레벨에서는 의료용 살균 생리식염수를 수시로 인체 내에 공급할 수 없었던 종래의 문제점을 개선하여, 전기 분해에 의해서도 낮은 농도로 정밀하게 제어된 차아염소산을 포함하는 잔류 염소를 함유한 살균 생리식염수를 소비자 레벨에서 간단히 제조할 수 있도록 함으로써, 신선하고 살균력이 높은 의료용 생리식염수를 치료 용도에 부합하는 사용 용도에 곧바로 공급할 수 있도록 휴대용 장치로의 응용이 가능하게 하는 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법을 제공하는 것이다.

이를 통해, 본 발명은 제조 업자나 병원 등의 치료 기관에 국한하지 않고 사용자나 소비자 레벨에서도 차아염소산 성분비가 높은 의료용 살균 생리식염수를 어 느 장소나 어느 때든지 간편하게 제조하여, 염증이 있는 점막 또는 상처난 부위나 무좀 등의 균이 번식하는 곳이나 아토피, 비염 환자들의 코나 피부 등을 세척하는 용도 등으로 곧바로 원하는 부위에 사용할 수 있도록 하여 치료 효용성을 극대화하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 저전압 저전류를 인가하여 전기 분해에 의하여 차아염소산을 함유한 의료용 살균 생리식염수를 제조함에 따라 배터리로 구동되는 휴대용 장치에 대해서도 배터리의 수명을 길게 확보하여 휴대용 장치로서의 효용을 확보하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 차아염소산 이온(OCl^-)에 비하여 약 80배나 살균력이 높은 차아염소산(HOCl)의 발생량을 높이기 위하여 pH 4.0 내지 pH 7.5의 중성 내지 약산성의 물을 이용하여 전기 분해시킴으로써, 짧은 시간 동안의 전기 분해에 의하여 차아염소산의 생성량을 극대화하는 의료용 살균 생리식염수를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 살균력을 갖는 의료용 생리 식염수를 제조하는 방법으로서, pH 4.0 내지 pH 7.5의 생리식염수 내에 대향면이 평판인 전극을 1mm 내지 3mm만큼 이격되도록 배치하는 단계와; 상기 전극에 2.4V 내지 3.3V의 직류 전원을 인가하여 상기 전극에 30mA 내지 200mA의 직류 전류가 인가되도록 하는 단계를; 포함하여, 상기 전극에서의 전기 분해에 의하여 상기 생리식염수 내에 0.17ppm 내지 6ppm의 잔류 염소(free chlorine)를 생성시키는 것을 특징으로 하는 살균된 생리식염수의 제조 방법을 제공한다.

여기서, pH 4.0 내지 pH 7.5의 약산성 내지 중성인 생리식염수로 의료용 살균 생리식염수를 제조함으로써 도13에 도시된 바와 같이 전기 분해에 의하여 생성되는 잔류 염소 중 살균력이 높은 차아염소산(HOCl)의 성분비를 적어도 50%이상으로부터 거의 전체에 이르기까지 극대화시켜 적은 양의 잔류 염소로도 높은 치료 효능을 가질 수 있으며, 동시에 제조된 의료용 살균 생리식염수의 산도(acid degree)가 인체의 눈, 코안 등의 점막에 자극을 주지 않게 된다. 아울러, 일반적으로 쉽게 구할 수 있는 수돗물, 지하수 등의 산도가 약산성 내지 중성이므로, 손쉽게 구할 수 있는 수돗물 등과 적당량의 소금을 섞어 생리식염수를 제조할 수 있다.

이 때, 인체에 공급하는 부위에 따라 약 0.7% 내지 1.5%인 등장액 수준의 생리식염수의 소금 농도와 달리 0.3% 내지 3%정도까지의 소금 농도를 갖는 염수로도 적용하는 것이 가능하다.

상기 전극 사이의 간격이 1mm 보다 크게 배열하는 것은 이들 간격이 1mm보다 작은 경우에는 전극 사이에 통전되는 전류의 크기가 과도하게 높아지고 전기 분해에 의해 생성되는 가스의 유동이 원활하지 않아 갑자기 많은 양의 잔류 염소가 생성되기도 하고 이보다 훨씬 적은 양의 잔류 염소가 생성되기도 하여 잔류 염소를 일관성 있게 생성하는 것이 어려워지기 때문이다. 그리고, 전극 사이의 간격이 3mm 보다 크게 배열하면 전극 사이에 통전시키기 위해서는 높은 전압이 인가되어야 하는데, 이 경우에는 전극의 과전위에 따라 전류가 급격히 증가할 수 밖에 없기 때문 에(도14참조) 저전류로 전극 사이를 통전시키는 것이 곤란해질 뿐만 아니라, 전압의 소모량이 매우 커지므로 휴대용으로 사용하는 것에는 한계가 있기 때문이다. 즉, 전극 사이에는 전류, 용액 내에서의 전자이동량을 일정하게 유지하는 것이 일정한 농도의 잔류 염소를 생성하는 것이 가능해진다.

이와 같은 전극 사이의 간격을 유지한 상태에서 2.4V 내지 3.3V의 직류 전원을 인가하면 30mA 내지 200mA의 저전류가 전극 사이에 통전된다. 이와 같이 저전류로 통전시키는 것을 지속시키면 전기 분해에 의하여 생성되어 원하는 0.17ppm 내지 6.0ppm 사이의 낮은 농도의 잔류 염소가 일정하게 제어되면서 생성되는 것을 구현할 수 있게 된다. 한편, 이 때, 전극에 2.4V보다 작은 전압을 인가하는 경우에는 전극 사이의 생리식염수의 저항을 극복할 정도의 전압차가 발생되지 않으므로 전류가 통전되지 않으며, 3.3V보다 큰 직류 전원을 인가하는 경우에는 급격히 높아진 전류가 전극 사이에 통전되어 전류값을 일정하게 유지하는 것이 어렵고 잔류 염소의 농도 증가가 급격히 일어나므로 일정한 저농도의 잔류 염소를 생성하는 것이 곤란해진다.

이와 관련하여 관련 이론을 살펴보면, 하나의 전극을 통하여 외부 회로를 흐르는 순전류(i)는 산화전류(ia)와 환원 전류(ic) 두 성분 전류 사이의 차이(ia-ic)가 된다. 보다 상세하게는, Butler-Volmer식에 의하여 순전류는 과전위의 크기가 아주 작은 경우에는 과전압에 대하여 전류가 정비례하지만, 과전위의 크기가 일정치보다 커지는 경우에는 지수함수적으로 급격히 증가하는 경향을 갖는다.(도14참조) 즉, 약 0.9%의 생리식염수를 포함하는 0.3% 내지 3%의 낮은 소금물 농도를 갖 는 식염수에 흐르는 전류는 인가되는 전압과 그 저항에 의하여 크게 좌우된다. 따라서, 상기와 같이 전극이 배치되고 대향면이 평판인 전극 사이에 생리식염수가 저항체 역할을 하는 경우에는 2.4V보다 작은 전압에 대해서는 통전되지 않으며 3.3V보다 큰 전압에 대해서는 급격히 높은 전류가 통전되어 급격히 많은 양의 잔류 염소가 생성되어 저농도로 제어하기가 곤란해진다.

이와 같은 구성을 통해 생리식염수를 전기 분해하는 것에 의하여 낮은 농도의 잔류 염소를 갖는 생리식염수를 안정적이고 신뢰성있게 제조할 수 있게 됨에 따라, 자극이나 악취등이 제거되어 환자의 거부감을 갖지 않도록 하면서, 폐, 눈, 코, 피부 등의 인체에 공급하여 질병의 원인이 되는 인체 내의 병원균를 효과적으로 멸균시켜 치료하는 것이 가능해진다.

이 때, 제조된 의료용 살균 생리식염수는 약산성 내지 중성이므로 생성된 잔류 염소의 대부분은 살균력이 높은 차아염소산으로 생성된다. 그리고, 생성될 잔류 염소의 농도를 3 내지 4 ppm의 사이로 설정하여 전기 분해하는 것이 6ppm보다 큰 잔류염소가 생성되지 않도록 제어하는 측면에서 바람직하다.

상기 생리식염수를 전기 분해에 의하여 의료용 살균 생리식염수로 제조하는 것은 전기 분해를 통하여 오존(O₃), 과산화수소(H₂O₂), OH라디칼, 차아염소산(HOCl)과 같은 잔류 염소 등의 산화체(oxidants)의 생성 반응은 다음의 (1) 내지 (5)의 공정에 의하여 이루어진다.

(1) 오존이 생성되는 경로는 물(H₂O)을 전기 분해함으로써 시작되어 최종적으로 O와 O₂가 결합되는 다음의 공정을 거쳐 오존이 형성된다.

*H₂O --> H⁺ + (OH)_ads + e^-

(OH)_ads --> (O)_ads + H⁺ + e^-

2(OH)_ads --> O₂ + 2H⁺ + 2e^-

2(O)_ads --> O₂

(O)_ads + O₂ --> O₃

(2) 과산화수소는 산소의 전기 분해에 의한 직접적인 경로와, 오존 분해에 의하여 생성된 중간 산물인 OH라디칼의 결합으로 생성되는 간접적인 경로에 의하여 생성된다. 즉,

O₂ + e^- --> O₂ ^·-

O₂ + 2H⁺ + 2e^- --> H₂O₂

와 같은 직접적인 경로와,

OH·+ OH· --> H₂O₂

와 같은 간접적인 경로에 의하여 생성된다.

(3) HOCl은 수중에 존재하는 Cl^- 이온이 Cl₂로 결합한 후에 H₂O와 반응하여 HOCl을 생성하게 된다. 즉,

2Cl^- --> Cl₂ + 2e^-

2H₂O + 2e^- --> H₂ + 2OH^-

*Cl₂ + H₂O --> HOCl + H⁺ + Cl^-

(4) OH라디칼은 순간적으로 생성되었다가 사라지기 때문에 직접적으로 측정은 불가능하지만, 오존이 수중에 존재하는 경우에 OH^- 또는 과산화수소의 짝염기인 HO₂ ^-와 반응하여 라디칼 체인 사이클을 형성하며 최종적으로는 OH라디칼을 생성한다.

O₃ + OH --> 라디칼 체인 반응(Radical Chain Reaction) --> OH·

O₃ + HO^{2 -} (H₂O₂의 짝염기) --> 라디칼 체인 반응 --> OH·

(5) 수중에 존재하는 미생물(microorganism, microorganics)은 생성된 산화체(oxidants)에 의하여 불활성화되거나 제거되며, 다음의 microorganism은 전기적 흡착(electrosorption)에 의하여 제거되며, 다음의 microorganics는 e-과의 반응으로 직접적인 전기 분해 반응에 의하여 제거된다.

즉, Microorgainsm에 대해서는,

M(Microorganism) --> Electrosorption --> Inactivation

또한,

M(Microorganism) + O₃ --> Inactivation

M + OH· --> Inactivation

M + HOCl --> Inactivation.

그리고, Microorganics에 대해서는,

M(Microorganics) + e- --> M-

또한,

M(Microorganics) + O₃ --> Product

M + OH· --> Product

M + HOCl --> Product

즉, 전기 분해가 이루어지는 동안에 상기 (1) 내지 (5)의 공정에서 생성된 잔류염소(HOCl, OCl-)를 포함하는 산화체(O3, H2O2, HOCl, OCl-, OH라디칼 등)에 의하여 산화 및 살균 작용이 원활하게 이루어지며, 전기 분해가 이루어진 후에는 잔류 염소 중 많은 양을 차지하는 차아염소산(HOCl)의 살균력에 의하여 병원균을 멸균시킬 수 있게 된다.

또한, 전기 분해가 일어나는 중에 생성되는 과산화수소(H₂O₂)는 자유기(free radical, HO·+ O·)을 생성하는 능력이 있는데, 이 자유기들은 단백질을 낮은 분자 무게의 펩타이드, 아미노산으로 분해하여 수용성 물질로 만들며, 이중결합 부위로 몰려들어 에폭사이드(epoxide)를 생성한다. (예컨대, C=C-R 구조는 C-C-R 구조가 된다) 보다 구체적으로는, 과산화수소에서 생성된 자유기는 매우 반응성이 큰 데, 자체의 안정을 이루기 위하여 단백질로 이루어진 원인 물질을 공격함으로써, 과산화수소의 산화 작용으로 단백질을 아미노산으로 분해하여 수용성 물질로 만들게 되어, 알러지, 아토피를 유발하는 원인 물질인 단백질을 효과적으로 제거하게 된다.

즉, 상기 방법에 의하여 생성되는 잔류 염소 등의 산화체는 병원균, 곰팡이, 박테리아 등을 죽이는 효과를 가질 뿐만 아니라 단백질을 구성하는 아미노산의 탄소와 질소 원자 사이의 이중 결합을 파괴하는 특징을 이용하여 알러지, 아토피를 유발하는 원인 물질인 단백질을 제거할 수 있다. 이를 통해, 상기와 같이 제조된 의료용 살균 생리식염수를 비염, 아토피 등 알러지 질환에 사용하면, 알러지의 원인 물질인 단백질을 변형시킴으로써 알러지 증상의 치료에도 사용할 수 있다. 그리고, 제조된 의료용 살균 생리식염수는 자궁경부암을 일으키는 HPV(human papillomavirus, 사람유두종바이러스)의 감염을 치료하는 데에도 효과적이므로 자궁 내에 공급될 수도 있다.

한편, 본 발명자는 전극에 직류 전원을 인가하는 중에 전극에 인가하는 전류의 방향을 바꾸어주는 것에 의하여 생성되는 잔류 염소의 농도를 보다 정밀하게 제어할 수 있게 된다는 것을 발견하였다. 즉, 전극에 직류 전원의 인가 방향을 변경하지 않고 인가하는 경우에는 동일한 조건에서도 잔류 염소의 생성이 보다 빨리 이루어지며, 이에 따라 잔류 염소의 농도 편차도 크게 나타났다. 특히, 전극에 직류 전원을 인가하여 잔류 염소를 함유한 의료용 살균 생리식염수를 제조하는 과정은 100ml이하의 소용량의 경우에는 20~60초 정도 가동되며, 전류 방향의 교체 주기 20초를 넘기는 경우에는 이에 따른 제어 효과가 크게 두드러지지 않으므로, 전류 방향의 교체 주기는 1초 내지 20초인 것이 바람직하다.

상기와 같은 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법은, 생리식염수를 수용하는 용기와, 용기 내에 배열된 전극과, 이들 전극에 직류 전류를 공급하는 전원만 구비하면 구현할 수 있게 되므로, 이를 구현하는 장치의 구성 부품의 수와 장치의 무게가 현저히 작아지게 된다. 이에 따라, 상기 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법은 전문 제조 업체나 의료 기관에서만 행해질 수 있는 것이 아니라 휴대용 장치로 구성하여 환자나 소비자 레벨에서도 직접 활용할 수 있게 된다.

특히, 제조된 의료용 살균 생리식염수 내의 차아염소산은 산성 내지 중성 영역에서는 화학적으로 불안정하여 약 3분의 반감기로 그 함량이 절반씩으로 감소하게 된다. 따라서, 생리식염수 내에 차아염소산을 포함하는 잔류 염소를 생성한 후 바로 환자에게 공급되어야 하므로, 이와 같이 휴대용 장치로 상기 제조 방법을 구현함으로써, 환자나 소비자 레벨에서 차아염소산을 포함하는 잔류 염소를 함유한 의료용 살균 생리식염수를 제조한 후 곧바로 살균력이 가장 높을 때에 자신의 치료 부위에 공급하는 것(예를 들면, 코나 눈안에 뿌린다거나, 알러지 환자의 피부에 뿌리거나, 치아나 잇몸 주변에 분무하거나, 인후 부근이나 기관지 쪽에 분무하거나, 머리카락에 뿌리거나, 가글을 행하거나, 자궁이나 질 내 또는 무좀 부위에 공급하는 것)이 가능해진다. 이에 의하여, 포유 동물의 체내에 차아염소산(HOCl)이 흡입되면 그 반감기(half-time)가 44시간으로 현격히 늘어나므로, 일단 체내에 흡입된 이후에는 체내의 병원균, 곰팡이, 박테리아 등을 멸균하는 데 충분한 시간을 확보할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은, 살균력을 갖는 의료용 생리 식염수를 제조하는 방법으로서, pH 4.0 내지 pH 7.5의 생리식염수 내에 서로 마주보는 대향면에 대하여 서로 마주보는 이격된 다수의 대향 지점이 형성된 전극을 1mm 내지 3mm만큼 이격되도록 배치하는 단계와; 상기 전극에 2.2V 내지 3.2V의 직류 전원을 인가하여 상기 전극에 30mA 내지 180mA의 직류 전류가 인가되도록 하는 단계와; 상기 전극에 직류 전원을 인가하는 중에 상기 전극에 인가하는 전류의 방향은 1회 이상 변환시키는 단계를; 포함하되, 상기 전극은 상기 다수의 대향 지점이 상기 전극의 면적의 4% 내지 25%를 차지하고, 상기 전극에서의 전기 분해에 의하여 상기 생리식염수 내에 0.17ppm 내지 6ppm의 잔류 염소(free chlorine)를 생성시키는 것을 특징으로 하는 살균된 생리식염수의 제조 방법을 제공한다.

이는, 상기 전극의 대향면에 서로 마주보는 이격된 다수의 대향 지점이 형성 되어 대향 지점 사이에 전류가 통전되는 경로가 다수로 만들어짐에 따라, 대향면이 평면으로 형성되는 경우에 비하여 일정하고 약한 전기 분해가 여러 군데의 대향 지점에서 이루어짐에 따라, 생성되는 화학 성분들 사이의 화학 반응이 골고루 균일하게 이루어져 생리식염수 내에 생성되는 잔류 염소의 농도를 낮게 조절하는 것이 훨씬 용이해진다.

마찬가지로, 인체에 공급하는 부위에 따라 약 0.7% 내지 1.5%인 등장액 수준의 생리식염수의 소금 농도와 달리 0.3% 내지 3%정도까지의 소금 농도를 갖는 염수로도 적용하는 것이 가능하다.

즉, 다수의 대향 지점이 형성되어 전류의 통전 경로가 작은 크기로 다수 형성된 전극으로 전기분해를 행하는 경우에는, 대향면이 단순한 평면으로 형성된 전극으로 전기분해를 행하는 것에 비하여, 전극 주위에서 발생되는 기포의 크기가 훨씬 작고 많이 형성되며 이들이 균일하게 분포되는 것이 확인되었다.

특히, 전극의 대향 지점 사이에 전하가 집중되어 통전되므로, 대향면이 단순한 평면으로 형성된 전극으로 전기분해를 행하는 것에 비하여, 보다 작은 전압(2.2V)이 상기 전극에 인가되더라도 전극 사이가 통전되며, 이에 따라 보다 작은 전류로 생리식염수를 통전하는 상태를 구현할 수 있게 된다. 따라서, 이와 같이 다수의 대향 지점이 형성된 전극으로 전기분해를 행하는 경우에는 보다 작은 전압에 의하여 보다 작은 전류로 전기 분해를 가능하게 하므로, 전력 소모를 줄여 휴대용 배터리의 수명을 보다 길게 할 수 있을 뿐만 아니라 보다 작은 전류로 통전시킬 수 있게 된다. 무엇보다도, 다수의 대향 지점에서 한꺼번에 많은 전하가 공급되는 것 이 아니라 지속적으로 일정하게 전하(전류)가 공급되어 전기분해가 이루어짐에 따라, 차아염소산을 생성하기 위한 반응 물질 사이의 화학 반응이 균일하게 이루어진다. 이에 따라, 다수의 대향 지점이 형성된 전극을 이용하여 동일한 조건으로 전기 분해를 하는 경우에는 잔류 염소의 양이 보다 일정하게 생성되며, 그 생성되는 속도를 제어하는 것도 용이하므로, 원하는 잔류 염소를 낮은 농도로 정밀하게 제어하면서 생성하는 것이 가능해진다.

마찬가지로, 상기 전극에 직류 전원을 인가하는 중에 상기 전극에 인가하는 전류의 방향은 1회 이상 변환시키는 단계를 포함함으로써 보다 정밀하면서도 6ppm이하의 낮은 농도를 정밀하게 제어할 수 있다.

이 때, 상기 전극은, 실질적으로 평행하게 일측 방향으로 형성된 다수의 양극 슬롯에 의하여 분할된 다수의 양극 막대를 포함하는 평판 형상의 양전극과; 실질적으로 평행하게 일측 방향으로 형성된 다수의 음극 슬롯에 의하여 분할된 다수의 음극 막대를 포함하는 평판 형상의 음전극을; 포함하되, 상기 양극 막대와 상기 음극 막대는 서로 엇갈리도록 상기 음전극과 상기 양전극이 배열되어, 상기 양전극과 상기 음전극이 투영된 상태에서 상기 양극 막대와 상기 음극 막대에 의하여 투영되지 아니하는 부분으로 상기 대향 지점이 형성된다.

이를 통해, 상기 양극 막대와 음극 막대가 서로 겹쳐지는 다수의 대향 지점에 작은 전류가 통전되므로, 균일하게 분포된 다수의 위치에서 균일하게 전기분해가 이루어짐에 따라, 생리식염수 내에서 생성되는 잔류 염소의 농도를 미세하게 조절하는 것이 가능해진다.

여기서, 상기 양극 막대와 상기 음극 막대는 서로 직각이 되도록 배열하는 것이 대향 지점 사이의 간격과 크기를 일정하게 유지하는 것이 용이해진다는 측면에서 바람직하다. 이 때, 상기 양극 막대의 폭은 상기 양극 슬롯의 폭보다 작게 형성되고, 상기 음극 막대의 폭은 상기 음극 슬롯의 폭보다 작게 형성된다. 이를 통해, 상기 대향 지점은 그 크기보다 인접한 대향 지점과의 간격이 더 멀어지게 됨으로써, 차아염소산의 생성에 필요한 반응 물질이 생리식염수 내에서 균일하게 분포되어 다수의 대향 지점에서 발생되는 효과가 극대화된다.

한편, 상기 전극은, 상기 양전극에 돌출 형성된 다수의 양극 돌기와; 상기 양극 돌기와 마주보도록 상기 음전극에 돌출 형성된 다수의 음극돌기를 구비하되, 상기 양극 돌기와 상기 음극 돌기의 마주보는 면에 의하여 상기 대향 지점이 형성되도록 구성될 수도 있다. 상기 돌기는 원뿔 형태나 원기둥 형태등 다양하게 형성될 수 있다. 이와 같이 대향 지점이 돌기 형상으로 형성되는 경우에도 전술한 것과 동일 또는 유사한 효과를 얻을 수 있다.

이 때, 상기 전극에 인가하는 전류의 방향의 변환은 1초 내지 20초의 주기로 변환되는 것이 좋다. 그리고, 상기 생리식염수는 10㎖ 내지 100㎖이고, 상기 살균된 생리식염수의 제조 방법은 소비자 레벨에서 휴대용 장치에 의하여 이루어질 수 있다. 이 경우에 상기 직류 전원을 상기 전극에 대하여 10초 내지 60초 동안 인가하면 0.17ppm 내지 6ppm의 잔류 염소의 농도를 갖는 의료용 살균 생리식염수를 얻을 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 살균력을 갖는 의료용 생리 식염수를 제조하는 방법으로서, pH 4.0 내지 pH 7.5의 생리식염수 내에 대향면이 평판인 전극을 1mm 내지 3mm만큼 이격되도록 배치하는 단계와; 상기 전극에 2.4V 내지 3.3V의 직류 전원을 인가하여 상기 전극에 30mA 내지 200mA의 직류 전류가 인가되도록 하는 단계를; 포함하여 구성되어, 질병의 원인이 되는 인체 내의 병원균이나 곰팡이, 박테리아 등을 효과적으로 멸균시킬 수 있으면서 폐, 눈, 코, 피부 등에 자극이 없는 0.17ppm 내지 6ppm의 범위를 갖는 낮은 농도로 조절된 차아염소산을 포함하는 잔류 염소를 안정적으로 얻을 수 있는 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법을 제공한다.

그리고, 본 발명은 잔류 염소의 농도를 일정한 낮은 범위로 조절하여 생리식염수 내에 생성함으로써 폐, 눈, 코, 피부 등의 점막과 같이 민감한 부분에도 자극이 없으면서 염소 성분에 따른 악취가 나지 않는 무취로 제조되어 사용자가 쉽게 인체 내에 받아들이도록 함으로써 부작용에 민감한 환자에게도 쉽게 이를 적용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은, 전기 분해에 의해서도 낮은 농도로 정밀하게 제어된 차아염소산을 포함하는 잔류 염소를 함유한 살균 생리식염수를 소비자 레벨에서 간단히 제조할 수 있도록 함으로써, 신선하고 살균력이 높은 의료용 생리식염수를 치료 용도에 부합하는 사용 용도에 곧바로 공급할 수 있는 휴대용 장치로의 응용을 가능하게 한다.

이를 통해, 본 발명은 제조 업자나 병원 등의 치료 기관에 국한하지 않고 사 용자나 소비자 레벨에서도 차아염소산 성분비가 높은 의료용 살균 생리식염수를 어느 장소나 어느 때든지 간편하게 제조하여, 염증이 있는 점막 또는 상처난 부위나 무좀 등의 균이 번식하는 곳이나 아토피, 비염 환자들의 코나 피부 등을 세척하는 용도 등으로 곧바로 원하는 부위에 사용할 수 있도록 하여 치료 효용성을 극대화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 저전압과 저전류를 전극에 인가하여 전기 분해로 차아염소산을 함유한 의료용 살균 생리식염수를 제조함에 따라 배터리로 구동되는 휴대용 장치에 대해서도 배터리의 수명을 길게 확보할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 차아염소산 이온(OCl^-)에 비하여 약 80배나 살균력이 높은 차아염소산(HOCl)의 발생량을 높이기 위하여 pH 4.0 내지 pH 7.5의 중성 내지 약산성의 물을 이용하여 전기 분해시킴으로써, 짧은 시간 동안의 전기 분해에 의하여 차아염소산의 생성량을 극대화하여 살균력이 높은 의료용 살균 생리식염수를 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 의료용 살균 생리식염수를 제 조할 수 있는 의료용 살균 생리식염수 제조 장치의 일례(100)를 간단히 살펴보기로 한다.

도1 내지 도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 살균된 생리식염수 제조 장치(100)는, 살균된 생리식염수를 제조하도록 물을 수용하는 용기(110)와, 제조된 의료용 살균 생리식염수(111)를 염증이 있는 점막 또는 상처난 부위나 코 안쪽 등에 분무하는 분사부(120)와, 용기(110)와 제어 회로 등을 내장한 본체(130)와, 용기(130)의 내의 생리식염수를 전기 분해하여 산화체를 생성하기 위한 전극(140)과, 본체(130)의 상부를 덮고 있는 덮개(150)와, 전극(140)에 전원을 공급하는 전원 공급부인 배터리(160)를 포함하여 구성된다.

상기 용기(110)는 상수(111)와 약용 소금을 혼합하여 소금의 농도가 약 0.9%인 생리식염수를 만들 수 있도록 형성된다. 이를 위해, 용기에는 50cc 또는 100cc의 pH 4.0 내지 pH 7.5의 물이 수용되는 위치에 눈금(112)이 표시된다. 생리식염수(111)의 산도가 pH 4.0 내지 pH 7.5의 범위를 가짐에 따라 생성되는 잔류 염소(free chlorine)의 대부분은 살균력이 높은 차아염소산으로 생리식염수(111)내에 잔류하게 된다.

그리고, 0.9%의 소금물 농도를 갖는 의료용 살균 생리식염수(111)를 제조하기 위하여 유입구(110a)를 통해 생리식염수를 용기(110) 내에 표시된 눈금(112)만큼 주입한다. 이 때, 생리식염수(111)를 곧바로 넣는 대신에 용기(110)내에 수돗물을 넣은 후에, 그 물의 소금물 농도를 약 0.9%로 만들 수 있는 양이 포장된 소금 포대(99)를 개봉하여, 포대(99)내의 소금을 용기(110)에 넣고 잘 흔들어주는 것에 의하여 생리식염수(111)를 용기(110) 내에 넣는 것이 이루어질 수도 있다.

상기 분사부(120)는, 용기(110)의 유입구(110a)에 결합되어 상기 용기(110) 내의 생리식염수(111)를 외부로부터 밀폐시키고, 왕복 운동이 가능한 버튼을 구비한 마개(121)와, 생성된 산화체에 의해 살균된 생리식염수(111)를 빨아올리는 흡입력을 발생시키기 위하여 상기 버튼의 왕복 운동에 따라 체적이 변동되도록 상기 마개에 고정된 챔버(124)와, 챔버(124)의 체적이 작아진 상태에서 챔버(124)의 체적을 크게 함과 동시에 상기 버튼을 밀어올리는 힘이 작용하도록 상기 챔버(124) 내에 소정량 압축되어 설치되고 표면이 백금 코팅된 금속 재질의 복원 스프링(125)과, 일단이 용기(110) 내의 생리식염수(111)에 잠기고 타단이 챔버(124)와 연결되어 용기(110) 내의 생리식염수(111)를 끌어올리는 통로가 되는 분사관(122)과, 챔버(124)와 연통되어 버튼의 왕복 운동에 따라 생리식염수(111)를 외부로 분무하도록 챔버(124)와 연통된 분무부(123)를 포함한다.

여기서, 분사부(120)를 통하여 살균된 생리식염수를 외부로 분사시키기 위해서는, 도2의 버튼을 사용자가 손가락으로 누르면, 챔버(124) 내의 공간이 좁아졌다가 순간적으로 넓어지는 것에 의하여 분사관(122)을 통해 제조된 의료용 살균 생리식염수(111)가 분사부(120)로 끌어 올려지고, 분무부(123)를 통해 미세한 물방울 형태로 분무된다. 다만, 본 발명에 의해 제조된 의료용 살균 염수는 분무부(120)와 같인 기구에 의해서만 인체에 공급되는 용도로 한정되지 않으며, 다양한 다른 방법에 의하여 인체에 공급될 수 있다.

상기 본체(130)는 용기(110)를 감싸도록 형성되며 외장을 형성하는 본체 케 이스(131)와, 전극(140)에 직류 전류를 인가할 1.5V 배터리(160)를 2개 수용하도록 배터리 수용부(미도시)를 개폐하는 배터리 커버(132)와, 용기(110) 내의 생리식염수(111)내에 잔류 염소가 0.17ppm 내지 6ppm 만큼 생성되는 시간 동안 전극(140)에 전류를 인가하도록 지시하는 스위치(133)와, 스위치(133)를 누름에 따라 동작중인 상태를 노란색, 빨강색,녹색으로 색깔별로 표시하는 제1표시기(133a)와, 전극(140)에 전류를 인가하는 등 제어 회로가 안착되는 회로 안착부(135)와, 용기(111)의 바닥면을 형성하는 바닥부(139)로 구성된다.

따라서, 사용자가 스위치(133)를 누르면, 설정된 양의 잔류 염소가 생성되는 데 필요한 미리 설정된 작동 시간동안만 전극(140)에 전원을 공급하게 된다. 보다 구체적으로는, 스위치(133)를 누르는 경우에는, 약 20초동안 전극에 직류 전류가 인가되어 20℃에서 약 3ppm 내지 4 ppm 만큼의 잔류 염소를 생성시키도록 작동한다. 이와 관련하여, 일정 시간 이내에 2회 이상 연속으로 스위치를 누르게 되면, 해당되는 스위치 조작에 따라 생성되는 잔류 염소의 양이 예정된 양보다 많이 생성될 수 있으므로, 일정 시간(예컨대, 2분)내에 2회 이상 스위치가 입력되면, 표시기(134,134a)를 통해 연속 작동이어서 동작하지 않는다는 메세지를 문자, LED 색깔, 경고음 등으로 표시한다.

상기 전극(140)은, 도4 내지 도8에 도시된 바와 같이, 배터리(160)로부터 음극 전원을 공급받도록 연결된 음전극판(141)과, 전원 공급부(160)로부터 양극 전원을 공급받도록 연결되고 음전극판(141)과 약 2mm만큼 이격되어 마주보게 배열된 양전극판(142)과, 이들 전극판(141,142)이 설치된 지지대(143)와, 지지대(143)의 측 면에서 음전극판(141)과 양전극판(142)을 지지하고 상호간의 간극을 일정하게 유지하는 측벽 지지대(144)와, 지지대(143)가 고정된 저판(145)과, 지지대(143)를 저판(145)에 고정하는 고정 볼트(146)와, 전극(140)을 용기(110)의 바닥면에 형성된 고무 패킹판(147)으로 이루어진다.

그리고, 지지대(143)는, 도5에 도시된 바와 같이, 음전극판(141)을 끼워 고정하도록 요입 형성된 음전극판 접속 슬롯(1431)과, 양전극판(142)을 끼워 고정하도록 요입 형성된 양전극판 접속 슬롯(1432)이 형성된다. 그리고, 도6에 도시된 바와 같이, 지지대(143)의 내부에는 음극 전원선(161)이 음전극판 접속 슬롯(1431)과 연결되고, 양극 전원선(162)이 양전극판 접속 슬롯(1432)과 연결되도록 구성되어, 지지대(143)의 슬롯(1431, 1432)에 전극판(141,142)을 끼우기만 하면, 해당 전원이 전극판(141,142)에 공급되도록 구성된다. 따라서, 전극판(141,142)의 백금이 소모되면, 소모된 전극판(141,142)을 슬롯(1431,1432)으로부터 빼내고 새로운 전극판(141,142)을 슬롯에 끼우기만 하면 교체가 완료된다. 따라서, 상기와 같이 구성된 휴대용 살균수 제조장치(100)는 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.

그리고, 고무 패킹판(147)은 용기(110의 바닥면(139)에 안착되며, 저판(145)과 바닥면(139) 사이에 고무패킹판(147)이 삽입됨으로써, 용기(110)내의 생리식염수가 용기(110)의 외부로 새는 것을 방지한다. 이 때, 고무 패킹판(147)은 판(板)형상 대신 링형상으로 저판(145)의 모서리면을 둘러싸도록 형성될 수도 있다. 그리고, 전원공급선(161,162)은 도6에 도시된 바와 같이 저판(145)을 관통하여 본체 케이스(131)의 내부로 연결되어, 본체 케이스(131) 내의 배터리(160)로부터 직류 전 류를 공급받는다.

이 때, 상기 전극(140)은, 도9a 내지 도11에 도시된 바와 같이, 종방향 슬롯(241b) 사이에 다수의 음극 막대(241a)가 다수 형성된 음전극(241)과, 횡방향 슬롯(242b) 사이에 다수의 양극 막대(242a)가 다수 형성된 양전극(242)으로 형성될 수 있다. 이 때, 음극 막대(241a)와 양극 막대(242)는 서로 직각이 되도록 배열되며, 도11에 도시된 바와 같이 음극 막대(241a)와 양극 막대(242a)가 서로 교차하는 대향 지점(2412)을 연결하는 지점에서 다수의 통전 경로가 형성된다. 이를 통해, 균일하게 분포된 다수의 대향 지점(2412)에 작은 전압을 인가되더라도 통전되므로 전력 소모를 줄여 휴대용 배터리(160)의 수명을 보다 길게 할 수 있으며, 다수의 대향 지점(2412)에 지속적으로 일정한 작은 전류가 공급되어 생리식염수(111)를 통전하여 전기 분해를 행함에 따라, 차아염소산(HOCl)을 생성하기 위한 반응 물질 사이의 화학 반응이 균등하게 분포되어 일어난다. 따라서, 평판으로 형성되는 전극(140)에 비하여 생성되는 차아염소산 등의 잔류 염소의 양이 일정해지므로, 잔류 염소의 생성 농도를 보다 정교하게 조절할 수 있게 된다.

이 때, 대향 지점(2412)이외의 지점의 테두리(241c,242c)영역에서 전기 분해가 오히려 더 많이 일어나는 것을 방지하기 위하여, x, y로 표시된 격자 부분을 제외한 테두리 영역(241c,242c)에서는 전류의 통전을 방지하는 코팅층이 그 표면에 형성된다. 그리고, 음극 막대(241a)와 양극 막대(242a)의 폭(d1)은 음극 슬롯(241b)와 양극 슬롯(242b)의 폭(d2)에 비하여 작게 형성된다. 이로써, 대향 지점(2412)의 크기는 인접한 대향 지점(2412)사이의 간격보다 더 작게 되어, 차아염 소산의 생성에 필요한 반응 물질이 대향 지점(2412)사이의 통전 경로 주변에 효과적으로 분포하는 것이 가능해져 차아염소산의 생성 농도를 정밀하게 제어하는 것이 더욱 용이해진다.

한편, 대향 지점을 구비한 전극은 도12에 도시된 바와 같이 형성될 수도 있다. 즉, 도12에 도시된 전극은 복수의 음극 돌기(341a)가 표면에 형성된 음전극판(341)과, 복수의 양극 돌기(342a)가 표면에 형성된 양전극판(342)으로 형성되어, 서로 마주보는 돌기(341a,342a)의 선단면(A)이 대향 지점(A)을 형성하게 된다. 마찬가지로, 음전극판(341)과 양전극판(342)은 소정의 간격(d4)만큼 이격되어 지지대(142)에 고정되고, 소정의 간격(d3)만큼 이격되고 서로 마주보도록 서로 마주보는 면(B)으로부터 돌출 형성된 원추형의 음극 돌기(341a)와 양극 돌기(342a)를 구비하여, 전극판(341,342)에 인가된 전하가 돌기(341a,342a)의 선단부(B)에 집중되어, 보다 작은 전원이 인가되더라도 작은 전류로 전극(341,342)사이가 통전된다.

상기 전극(140,241,242,341,342)에는 백금 도금되어 활발한 전기 분해가 일어나도록 한다.

상기 제어 회로 안착부(135)에 설치되는 제어 회로는, 스위치(133)의 입력에 따라 사전에 설정된 시간동안 전극(140,241,242,341,342)에 전원을 공급하고, 표시기(133a,134,134a)에 작동 상태가 표시되도록 제어하며, 3초 내지 7초 간격으로 전극(140)에 공급하는 전원의 방향을 뒤바꾸도록 하여 전기 분해에 의하여 생성되는 잔류 염소의 양을 정밀하게 제어하는 것을 보조한다. 그리고, 상기 제어 회로에는 일정한 전압이 전극(140,241,242,341,342)에 인가되도록 조절하는 회로가 장착된 다. 따라서, 배터리의 최초 전압이 3.3V이더라도 제어 회로에 의하여 전극(140,241,242,341,342)에 2.2V 내지 2.5V가 인가되도록 조절하여, 전극(140,241,242,341,342) 사이에 통전되는 전류의 세기를 가능한 낮춘다. 이 때, 평판 전극(140)의 경우에는 보다 높은 전압이 인가되어야 통전되므로 2.4V를 인가하고, 다수의 대향 지점(2412,A)가 형성된 전극(241,242,341,342)의 경우에는 상대적으로 낮은 전압이 인가되어도 통전되므로 2.2V를 인가하는 것이 바람직하다.

상기 덮개(150)는 본체(130)의 상부를 덮는 역할을 하며, 약용 소금 포대(99)를 수용하는 수용부(150a)가 요입 형성된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 살균된 생리식염수 제조 장치(100)를 휴대하는 경우에는, 낱개로 포장된 약용 소금 포대(99)를 필요한 만큼 간편하게 수용부(150a)에 넣어 다닐 수 있다. 아울러, 수용부(150a)에 넣은 약용 소금 포대(99)가 이탈되지 않도록 슬라이드 개폐되는 커버(152)가 형성되고, 커버(152)가 수용부(150a)를 덮은 상태를 유지하도록 커버(152)의 저면에 형성된 결합홈(미도시)와 맞물리는 결합 돌기(151)가 덮개(150)에 형성된다.

전원 공급부인 배터리(160)는 시중에서 쉽게 구할 수 있는 정격 전압이 1.5V인 배터리가 2개로 형성된다. 배터리(160)의 전원은 전원 공급선(161,162)을 통해 미리 설정된 시간 동안 제어 회로에 의해 전극(140,241,242,341,342)에 30mA 내지 200mA의 전류를 인가하게 된다. 또한, 사용자의 조작이 없더라도 주기적으로 3초 내지 7초마다 전극(140)에 인가하는 전류의 방향이 반대로 흐르도록 작동된다. 이를 통해, 전기 분해를 통해 전극(140,241,242,341,342)의 양전극판(142)와 음전극 판(141)에 고용물이 부착되는 것을 자동적으로 억제하고 전극(140,241,242,341,342) 주변에 생성되는 차아염소산 등의 잔류 염소의 생성량을 정교하게 제어할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 의료용 살균 생리식염수의 제조 장치(100)는, 생리식염수(111) 내의 전극(140,241,242,341,342)에 전원 공급부(160)로부터 전원을 공급하면, 각 전극판(141,142) 사이에 전술한 (1) 내지 (5) 공정을 거쳐 살균력이 높은 차아염소산의 성분비가 높으면서도 0.17ppm 내지 6ppm 의 저농도의 잔류 염소를 함유한 의료용 살균 생리식염수를 제조할 수 있게 된다. 동시에, pH4.0 내지 pH7.5의 생리식염수에 대하여 잔류 염소를 생성하므로, 그 대부분은 높은 살균 소독력을 갖는 차아염소산(HOCl)으로 되어, 병원균 등을 효과적으로 멸균시키는 살균력을 갖게 된다.

도면중 미설명 부호인 139a는 저판(145)과 용기 바닥면(139) 사이를 고정하도록 고정 볼트(138)가 삽입되는 나사공을 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 살균 생리식염수의 제조예를 상술한다.

제1실시예

전극(140)은 백금으로 그 표면이 도금된 1225mm² 넓이의 평판 형상으로 pH6.45±0.2의 생리식염수 100㎖ 내에 잠기도록 2mm 간격(d)으로 이격 배열되며, 20초 동안 전원을 인가하면서 5초 간격으로 음전극판(141)과 양전극판(142)에 인가되는 전류의 방향을 바꾸어가면서 5회씩 인가 전압을 변동하면서 측정한 잔류 염소의 농도는 다음과 같았다.

시료 번호	인가 전압(VDC)	통전 전류치(mA)	잔류염소 평균농도 (ppm)	잔류염소 농도의 표준편차
1-1	2.2	흐르지 않음	-	-
1-2	2.4	80	1.20	0.45
1-3	2.7	160	2.10	0.71
1-4	3.3	200	3.04	0.81
1-5	3.5	350	5.81	1.24
1-6	4.5	520	7.14	1.72

위 실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 직류 전원 2.2V에서는 전류가 통전되지 않으며 직류 전원 2.4V에서 80mA의 전류가 통전되어 평균 1.2ppm의 저농도의 잔류 염소가 생성되었다. 직류 전원 3.3V에서는 200mA의 전류가 통전되어 평균 3.04ppm의 잔류 염소가 생성되지만, 직류 전원이 3.3V보다 조금 높은 3.5V에서는 통전 전류치가 급격히 상승하여 350mA가 통전되어 잔류염소의 평균 생성량이 5.81ppm으로 급등하는 것을 알 수 있다. 즉, 3.3V보다 조금 큰 3.5V의 전압이 인가되는 경우에는 Butler-Volmer식에 의하여 통전 전류가 급등하게 되며, 이 경우의 평균 잔류 염소의 농도는 5.81ppm으로 6ppm보다는 작지만 상대적으로 높은 1.24의 표준 편차를 가짐에 따라 신뢰성있게 6ppm이하로 잔류 염소를 안정적으로 제어하는 것이 곤란해진다는 것을 알 수 있다.

제2실시예

음극 막대(241a)와 양극 막대(242a)의 폭(d1)이 0.7mm이고, 음극 슬롯(241b)와 양극 슬롯(242b)의 폭(d2)이 1.3mm로 형성되어 이들 막대(241a,242a)가 직각으 로 놓여지도록 배열되고, 격자 부분(x,y로 둘러싸인 부분, 이 면적은 841mm²)에는 백금으로 그 표면이 도금되고 그 밖의 테두리(241c,242c)에는 통전되지 않도록 절연 코팅이 된 전극(241,242)을 pH6.37±0.2의 생리식염수 50㎖ 내에 잠기도록 2mm 간격(d)으로 이격 배열시켜 20초 동안 전원을 인가하면서 5초 간격으로 음전극(241)과 양전극(242)에 인가되는 전류의 방향을 바꾸어가면서 5회씩 인가 전압을 변동하면서 측정한 잔류 염소의 농도는 다음과 같았다.

시료 번호	인가 전압(VDC)	통전 전류치(mA)	잔류염소 평균농 도 (ppm)	잔류염소 농도의 표준편차
2-1	2.1	흐르지 않음	-	-
2-2	2.2	40	1.01	0.21
2-3	2.4	50	1.62	0.31
2-4	2.6	65	2.83	0.25
2-5	2.7	75	3.04	0.33
2-6	2.9	85	3.20	0.30
2-7	3.0	100	3.57	0.66
2-8	3.2	120	4.30	0.78
2-9	3.4	160	5.57	1.51

위 실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 직류 전원 2.1V에서는 전류가 통전되지 않으며 직류 전원 2.2V에서 40mA의 전류가 통전되어 평균 1.01ppm의 저농도의 잔류 염소가 생성되었다. 직류 전원 3.2V에서는 120mA의 전류가 통전되어 평균 4.3ppm의 잔류 염소가 생성되지만, 직류 전원이 3.2V보다 조금 높은 3.3V에서는 통전 전류치가 급격히 상승하여 160mA가 통전되어 잔류염소의 평균 생성량이 5.57ppm으로 급등하는 것을 알 수 있다. 즉, 3.2V보다 조금 큰 3.4V의 전압이 인가되는 경우에는 Butler-Volmer식에 의하여 통전 전류가 급등하게 되며, 이 경우의 평균 잔 류 염소의 농도는 5.57ppm으로 6ppm보다는 작지만 상대적으로 높은 1.51의 표준 편차를 가짐에 따라 신뢰성있게 6ppm이하로 잔류 염소를 안정적으로 제어하는 것이 곤란해진다는 것을 알 수 있다.

이와 관련하여, 위 실험 결과에는 표시되지 않았지만 생리식염수의 양에 따라 150㎖이하의 소량에 대해서는 동일한 조건에 대하여 작동 시간이 오래 경과할수록 잔류 염소의 평균 생성량이 비례하여 증가하는 경향이 있음을 확인하였다.

제3실시예

음극 막대(241a)와 양극 막대(242a)의 폭(d1)이 0.3mm이고, 음극 슬롯(241b)와 양극 슬롯(242b)의 폭(d2)이 0.8mm로 형성되어 이들 막대(241a,242a)가 직각으로 놓여지도록 배열되고, 격자 부분(x,y로 둘러싸인 부분, 이 면적은 841mm²)에는 백금으로 그 표면이 도금되고 그 밖의 테두리(241c,242c)에는 통전되지 않도록 절연 코팅이 된 전극(241,242)을 pH6.45±0.2의 생리식염수 50㎖ 내에 잠기도록 2mm 간격(d)으로 이격 배열시켜 20초 동안 2.7V의 직류 전원을 인가하면서 음전극(241)과 양전극(242)에 인가되는 전류의 방향을 바꾸는 주기를 변화하면서 5회씩 인가 전압을 변동하면서 측정한 잔류 염소의 농도는 다음과 같았다.

시료 번호	전류변환주기(초)	통전 전류치(mA)	잔류염소 평균농 도 (ppm)	잔류염소 농도의 표준편차
3-1	1	측정곤란	1.61	0.47
3-2	2	측정곤란	2.16	0.51
3-3	5	70	2.97	0.40
3-4	7	70	3.40	0.89
3-5	12	70	3.73	0.51
3-6	15	70	4.11	0.61
3-7	18	70	4.63	0.66
3-8	19	70	4.80	0.78
3-9	x	70	5.53	0.95

위 실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 전극(241,242)에 인가하는 전류의 방향을 바꿔주는 주기를 짧게 할 수록 잔류 염소의 평균 농도값은 작아지는 경향을 갖았다. 이에 반하여, 20초 동안의 전원 인가 중에 전류를 한번도 변환시키지 않은 경우에는 잔류 염소의 평균 농도가 6.0ppm을 초과할 가능성이 있는 것으로 드러났다. 그러나, 전극에 인가하는 전류의 방향을 바꿔주는 주기를 너무 짧게 할 경우에는 통전 전류의 방향 전환에 의하여 전극에 인가되는 전류치의 측정이 곤란하였으며, 잔류 염소의 농도값의 편차도 어느정도 크게 나타났다. 따라서, 잔류 염소의 평균 농도값을 6.0ppm보다 낮은 수준으로 유지하면서 잔류 염소 농도값의 편차가 가장 적은 경우는 전류 변환 주기가 약 5초인 경우가 가장 효과적인 것으로 드러났다.

한편, 평판 전극(140)에 대해서도 동일한 조건에서 전류인가 주기를 5초로 한 경우와 전혀 주지 않은 경우에 대해서는, 위 실험 결과에 표시되지는 않았지만 약 2배의 잔류염소의 농도값을 가지면서 그 편차도 약 2배로 크게 나타나는 동일한 경향성을 보였다.

제4실시예

음극 막대(241a)와 양극 막대(242a)의 폭(d1)과 음극 슬롯(241b)와 양극 슬롯(242b)의 폭(d2)이 변화함에 따라 잔류염소의 생성량의 차이가 어떻게 달라지는 지 실험을 행하였다. 제2실시예와 마찬가지로 이들 막대(241a,242a)가 직각으로 놓여지도록 배열되고, 격자 부분(x,y로 둘러싸인 부분)에는 백금으로 그 표면이 도금되고 그 밖의 테두리(241c,242c)에는 통전되지 않도록 절연 코팅이 된 전극(241,242)을 pH6.45±0.2의 생리식염수 50㎖ 내에 잠기도록 2mm 간격(d)으로 이격 배열시켜 20초 동안 3.0V의 직류 전원을 인가하면서 음전극(241)과 양전극(242)에 인가되는 전류의 방향을 바꾸는 주기를 변화하면서 5회씩 인가 전압을 변동하면서 측정한 잔류 염소의 농도는 다음과 같았다.

시료번호	막대폭 (d1,mm)	슬롯폭 (d2,mm)	통전전류치 (mA)	잔류염소 평균농도(ppm)	잔류염소 농도의 표준편차
4-1	0.7	1.3	100	3.57	0.66
4-2	0.3	0.8	80	3.01	0.49
4-3	0.5	1.0	85	3.24	0.61
4-4	1.0	1.0	110	4.07	1.11

위 실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 전극(241,242)의 단위 면적당 막대(241a,241b)가 교차하는 대향 지점(2412)의 면적이 작고 분포도가 클수록 통전 전류값이 작아지고, 이에 따라 잔류 염소의 평균 농도값은 작아지는 경향을 가짐을 보였다. 따라서, 대향 지점(2412)을 갖는 전극의 경우에는 생산성이 허용하는 만큼 보다 작은 면적으로 많이 분포시키는 것이 잔류 염소의 생성량을 정밀하게 제어하 는 데 효과적인 것이 드러났다.

제조된 의료용 살균 생리식염수의 멸균 효과

0.85%의 소금 농도를 갖는 생리식염수 35㎖를 20초동안 전기분해하여 Staphylococcus aureus MRSA라는 병원균에 대하여 21℃에서 30초간 접촉하도록 하는 멸균실험(Time Kill test)을 미국 Polymer Solutions Incorporated에서 행한 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다.

초기 CFU/mL	항목	제1차실험	제2차실험
2.8 x 106	살아남은 CFL	5개 미만	5개 미만
2.8 x 106	멸균 확률	99.9998%	99.9998%
2.8 x 106	Log10감소율	5.75	5.75

여기서 CFU은 병원균의 생존 개체수를 의미한다. 즉, 정교하게 제어되어 제조된 의료용 살균 생리식염수에 의하여 Staphylococcus aureus MRSA라는 병원균이 30초간 노출되는 경우에는 99.9998%가 멸균되었음을 보여준다.

또한, 0.80%의 소금 농도를 갖는 생리식염수 50㎖를 20초동안 전기분해하여 3ppm 내지 4ppm의 잔류염소를 함유한 의료용 살균 생리식염수를 제조하여 아래의 병원균에 대하여 접촉하도록 하는 멸균실험(Time Kill test)을 행하여 다음과 같은 결과가 얻어졌다.

위 대상물 중 A,B,G항목은 곰팡이류 병원균이며, C,D,E,F,H는 박테리아류 병원균이다. 위 멸균실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 3ppm 내지 4ppm으로 제어된 의료용 살균 생리식염수에 30초간 노출되는 것에 의하여 95.5% 내지 99.99%의 멸균 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

따라서 상기와 같이 제조된 의료용 살균 생리식염수를 비염, 아토피 등 알러지 질환에 도포함으로써, 알러지의 원인 물질인 단백질을 변형시켜 비염, 아토피 질환을 치료할 수도 있으며, 인체의 입안의 인후 부근에 도포함으로써 목 부위를 소독하고 입안도 살균시킬 수 있다. 아울러, 무좀 질환 부위나 염증이 있는 점막 또는 상처난 부위에 도포하는 것에 의해서도 무좀균을 효과적으로 제거할 수 있으며, 머리카락에 뿌려 비듬균을 살균시킬 수도 있고, 피부에 뿌려 소독시킬 수도 있고, 신발 밑창이나 주방에 분무하여 균을 제거할 수도 있고, 자궁경부암을 일으키는 HPV(human papillomavirus, 사람유두종바이러스)의 감염을 치료하기 위한 용도로 자궁이나 질 내에 분무할 수도 있으며, 치아나 잇몸에 분무할 수도 있고, 입안 을 가글하는 용도 등 다양한 분야로 활용할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법이 구현된 장치의 구성을 도시한 사시도

도2는 도1의 분해 사시도

도3은 도1의 절개 사시도

도4는 도1의 전극의 구성을 도시한 사시도

도5는 도4의 분해 사시도

도6은 도4의 전원 공급 회로도

도7은 도1의 제조 장치의 작동 원리를 도시한 순서도

도8은 도4의 절단선 VI-VI에 따른 단면도

도9a 및 도9b는 도4의 전극에 적용 가능한 다른 형태의 전극의 구성을 도시한 정면도

도10은 도9b의 일부 확대도

도11은 도9a 및 도9b를 겹친 상태에서의 도안화된 투영도

도12는 도4의 전극에 적용 가능한 또 다른 형태의 전극의 구성을 도시한 정면도

도13은 20℃, 용존물질 100mg/ℓ에서의 수중 유리 염소의 형태와 pH의 관계를 도시한 그래프

도14는 전극의 과전위와 전류 세기와의 관계에 관한 Butler-Volmer식을 도시한 그래프

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: 의료용 살균 생리식염수 제조장치

110: 용기 111: 생리식염수

112: 눈금 120,220: 분무기

121,221: 마개 122: 분무관

123: 분무부 124: 챔버

125: 복원 스프링 130: 본체

131: 본체 케이스 132: 배터리 커버

133: 제1작동스위치 133a: 제1표시기

134: 제2작동스위치 134a: 제2표시기

135: 제어회로 안착부 139: 용기 바닥면

140: 전극 141: 음전극판

142: 양전극판 143: 지지대

1431: 음전극판 접속 슬롯 1432: 양전극판 접속 슬롯

144: 측벽 지지대 145: 저판

146: 고정 나사 147: 고무 패킹판

150: 덮개 150a: 소금 포대 수용부

151: 결합 돌기 152: 덮개 커버

152a: 마찰부 160: 전원 공급부(배터리)

161: 음극전원선 162: 양극전원선

420: 콘택트 렌즈 세척 모듈 421: 마개

422: 연장 부재 423: 격자 챔버

181: 제1접점 182: 제2접점

241: 음전극판 241a: 음극 막대

241b: 음극 슬롯 241c: 테두리

241: 양전극판 241a: 양극 막대

241b: 양극 슬롯 241c: 테두리

2412: 대향 지점 341: 음전극판

341a: 음극 돌기 342: 양전극판

342a: 양극 돌기 A: 대향 지점

Claims (5)

1. 살균력을 갖는 의료용 살균 염수를 제조하는 방법으로서,

   pH 4.0 내지 pH 7.5의 염수 내에 대향면이 평판인 전극을 1mm 내지 3mm만큼 이격되도록 배치하는 단계와;

   상기 전극에 2.4V 내지 3.3V의 직류 전원을 인가하여 상기 전극에 30mA 내지 200mA의 직류 전류가 인가되도록 하는 단계를;

   포함하여, 상기 전극에서의 전기 분해에 의하여 상기 염수 내에 0.17ppm 내지 6ppm의 잔류 염소(free chlorine)를 생성시키는 것을 특징으로 하는 의료용 살균염수의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 염수는 생리식염수인 것을 특징으로 하는 의료용 살균염수의 제조 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 전극에 직류 전원을 인가하는 중에 상기 전극에 인가하는 전류의 방향은 1회 이상 변환되는 것을 특징으로 하는 의료용 살균염수의 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 전극에 인가하는 전류의 방향의 변환은 1초 내지 20초의 주기로 변환되는 것을 특징으로 하는 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 생리식염수는 10㎖ 내지 100㎖이고, 상기 살균된 생리식염수의 제조 방법은 소비자 레벨에서 휴대용 장치에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 의료용 살균 생리식염수의 제조 방법.

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