KR20100040642A - 멸균장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멸균장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다량의 OH라디칼과 오존가스를 이용하는 멸균장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 멸균장치는 습기를 포함하는 산소가스를 플라즈마 처리하여 오존가스와 OH라디칼을 생성하는 플라즈마 발생수단; 및 상기 플라즈마 발생수단으로부터 공급된 오존가스와 OH라디칼을 이용하여 수납된 피처리물을 멸균하는 챔버;를 포함한다.
멸균. 오존. 가습. 물탱크. OH라디칼.

Description

멸균장치 및 방법{STEAMSTERILIZATION APPARATUS AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 멸균장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다량의 OH라디칼과 오존가스를 이용하는 멸균장치 및 방법에 관한 것이다.
병원 등의 의료 기관에서 사용되는 다양한 형태의 일회용 의료도구 또는 재사용 의료도구는 그 사용 전에 완전한 멸균 상태가 유지되어야 한다. 따라서 이러한 의료도구를 멸균시키기 위한 다양한 방법들이 개발되어 있다. 이러한 멸균 방법으로는 고온 고압을 이용하는 전통적인 방법과, 에틸렌 옥사이드가스를 이용하는 방법, 최근 각광받고 있는 과산화수소 플라즈마를 이용하는 방법 등이 있다.
고온 고압을 이용하는 전통적인 방법은 피멸균물에 존재하는 미생물을 완전하게 멸균시키지 못하는 문제점이 있었으며, 에틸렌 옥사이드 가스를 이용하는 방법은 캐리어 가스로 지구환경오염의 주범인 CFC가스를 사용하기 때문에 환경문제가 심각하게 야기될 수 있고, 살균 처리 후 잔존하는 에틸렌 옥사이드를 제거하는 장시간의 통기시간이 추가로 소요되는 불편함이 있었다.
한편 과산화수소 플라즈마를 이용하는 방법은 반응용기 내부를 대기압보다 매우 낮은 압력으로 유지하면서 플라즈마를 발생시켜 멸균시키는 방법이므로 장치의 구조가 복잡해지고, 장치의 크기가 증가되는 문제점이 있으며, 멸균 과정에서 반응 용기 내부의 온도가 50℃ 이상의 고온으로 상승하므로 플라스틱 재질의 용구의 멸균에 부적합한 문제점도 있다.
이에 오존을 이용한 멸균장치가 개시되었다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 멸균장치는 피처리물을 수납하는 멸균함(10)과, 오존을 생성하는 오존발생부(20) 및 상기 오존발생부에 산소를 공급하는 산소공급부(30)가 구비된다.
또한 멸균함(10)의 내부 공간과 오존 발생부(20)를 연결시키는 순환연결로(40)와, 상기 순환 연결로(40)를 통과하는 기체를 강제 순환시키는 순환 펌프(50)와, 상기 순환 연결로(40)를 통과하는 기체를 냉각시키는 냉각부(60)가 더 마련된다.
또한 상기 멸균함(10) 내부의 기체를 외부로 배출하는 배출관(70)과 배기 펌프(80)가 더 마련되며, 배기된 오존을 분해하는 오존분해수단(90)이 구비된다.
그러나 종래의 멸균장치는 오존에 전적으로 의존하는데, 이러한 오존의 농도 및 압력을 일정하게 유지할 수 없어 균일한 멸균효과를 기대할 수 없다는 문제점이 있다.
이에 본 출원인은 특허출원 제2008-0044309호에서 멸균챔버를 가습하는 멸균장치를 개시한 바 있다.
도 3을 참조하면, 종래의 개량된 멸균장치(100)는 멸균챔버(110)와, 가습수단(131)과, 오존발생수단(141)과, 배기수단(121)을 포함한다.
상기 멸균챔버(110)와 상기 오존발생수단(141)은 공지의 요소이다.
또한 상기 오존발생수단(141)에서 생성된 오존은 오존공급라인(L3)을 따라 멸균챔버(110)로 공급되는데, 상기 오존공급라인(L3)상에는 압력밸브(142)가 더 구비된다.
또한 상기 오존공급라인(L3)상에는 압력밸브(142)를 통해 공급된 오존을 멸균챔버(110)에 투입하기 전에 일시적으로 수용하는 오존리저버(Ozone Reserver)(143)가 더 구비된다.
또한 상기 오존공급라인(L3)상에는 상기 오존리저버(143) 내부에 오존압력이 일정압력 이상이 되면 개방되고, 이하이면 폐쇄되는 개폐밸브(145)가 더 구비된다. 따라서 상기 오존리저버(143)의 내부압력을 검출하는 압력센서(144)가 더 구비된다.
특히, 상기 멸균챔버(110)를 가습하는 가습수단(131)이 더 구비된다. 이와 같이 멸균챔버(110)를 가습함으로써, 오존에 의한 멸균 효과가 상승된다.
상기 가습수단(131)에 의해 발생된 수증기는 가습라인(L5)을 통해 멸균챔버(110)에 공급되는데, 상기 가습라인(L5)상에는 수증기리저버(탱크)(132)가 더 구비될 수 있다.
종래의 개선된 멸균장치는 멸균챔버를 가습한 상태에서 오존을 투입함으로써, 멸균효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 그러나 별도의 초음파 진동자를 포함하는 등의 가습장치가 요구되어 장치가 복잡하고, 제조원가가 상승된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다량의 OH라디칼과 오존가스를 이용하는 멸균장치 및 방법을 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 멸균장치는 습기를 포함하는 산소가스를 플라즈마 처리하여 오존가스와 OH라디칼을 생성하는 플라즈마 발생수단; 및 상기 플라즈마 발생수단으로부터 공급된 오존가스와 OH라디칼을 이용하여 수납된 피처리물을 멸균하는 챔버;를 포함한다.
또한 상기 산소가스의 습도는 50~100%인 것이 바람직하다.
또한 건조한 산소가스가 물을 통과하게 함으로써 습기를 포함하게 하는 물탱크가 더 구비되는 것이 더욱 바람직하다.
또한 상기 건조한 산소가스가 물탱크를 통하지 않고, 직접 플라즈마 발생수단으로 공급되게 하는 바이패스관이 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 플라즈마 발생수단에 건조한 산소가스를 공급하는 산소발생수단과, 상기 플라즈마 발생수단에 습기를 공급하는 가습수단을 더 구비할 수 있다.
또한 상기 플라즈마 발생수단에서 생성된 오존압력이 설정된 압력상태에서 개방되는 압력밸브가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 압력밸브는 상기 오존압력이 6psi이상에서 개방되는 것이 바람직하다.
또한 상기 플라즈마 발생수단에서 생성된 오존을 수용하는 오존리저버(Ozone Reserver)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 챔버에서 배기된 오존을 분해하는 오존분해수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 멸균방법은 1) 습기를 포함하는 산소가스를 플라즈마 발생수단에 공급하여 플라즈마 처리하여 오존가스와 OH라디칼을 생성하는 단계; 및 2) 상기 1)단계에 의해 생성된 오존가스와 OH라디칼을 이용하여 피처리물을 멸균하는 단계;를 포함한다.
또한 상기 1)단계 전에, 건조한 산소가스가 물을 통과하게 함으로써 습기를 포함하게 하는 단계가 더 부가되는 것이 바람직하다.
또한 상기 1)단계는 건조한 산소가스와 습기를 각각 별도로 플라즈마 발생수단에 공급한 후, 플라즈마를 발생시켜 처리하는 것이 바람직하다.
또한 상기 산소가스의 습도는 50~100%인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 다량의 OH라디칼과 오존가스를 이용하여 멸균력이 향상되는 효과가 있다.
특히, 오존가스와 OH라디칼을 매우 용이하게 생성할 수 있는 효과도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예(200)는 산소발생수단(231)과, 물탱크(240)와, 플라즈마 발생수단(232)과 멸균챔버(210)를 포함한다.
상기 멸균챔버(210)는 의료기 등의 피처리물(미도시)을 수납하는 공간이다. 따라서 피처리물을 수납하기 위한 도어(미도시)가 구비된다.
상기 산소발생수단(231)은 산소가스를 생성하는 공지의 요소이다.
상기 물탱크(240)는 내부에 물을 수용하고 있으며, 산소발생수단(231)에서 생성된 건조한 산소가스가 물을 통과하게 함으로써, 습기가 많은 산소가스가 되도록 하는 구성요소이다(도 5 참조).
상기 플라즈마 발생수단(232)은 상기 산소발생수단(231)에서 직접 공급되는 건조한 산소가스 또는 물탱크(240)를 통과해서 수분이 풍부한 산소가스를 플라즈마 처리하여 오존가스와 다량의 OH라디칼을 생성하는 구성요소이다.
상기 플라즈마 발생수단에서 OH라디칼이 생성되는 과정을 살펴보면, 다음과 같다.
(1) e + H2O -> OH + H + e
(2) O* + H2O -> OH + OH
상기 플라즈마 발생수단(232)에서 생성된 오존가스와 OH라디칼은 배관을 따라 멸균챔버(210)로 공급되는데, 배관상에는 압력밸브(252)가 더 구비된다. 상기 압력밸브(252)는 상기 플라즈마 발생수단(232)에서 생성되어 공급되는 오존의 압력을 검출하여, 검출된 값이 설정압력 이상이 되면 개방되어 오존을 공급하고, 이하 이면 폐쇄되어 오존공급을 차단한다. 통상 상기 압력밸브(252)는 오존압력이 6psi이상에서 개방되는 것이 바람직하지만, 멸균챔버(210) 및 플라즈마 발생수단(232)의 용량이나 공정조건에 따라 변경가능하다.
또한 상기 플라즈마 발생수단(232)에서 생성된 오존 및 OH라디칼을 멸균챔버(210)에 투입하기 전에 일시적으로 수용하는 오존리저버(Ozone Reserver)(233)가 더 구비된다. 상기 오존리저버(탱크)(233)는 상기 플라즈마 발생수단(232)에서 생성된 오존 및 OH라디칼을 멸균챔버(210)로 직접 투입하게 되면 투입되는 오존의 농도가 낮거나 불균일하게 되는데, 이러한 문제점을 보완하기 위한 것이다. 따라서 상기 오존리저버(233)에는 오존농도를 검출하고 표시하는 게이지(미도시)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 또한 상기 플라즈마 발생수단(232)로부터 오존리저버(233)로 연결되는 배관상에도 압력밸브(251)가 구비된다.
또한 멸균처리 전, 후에 상기 멸균챔버(210)를 배기하는 배기수단(221)이 구비된다.
또한 멸균처리가 끝난 후의 배기가스에는 오존이 포함되어 있기 때문에, 오존을 포함하는 부산물을 분해하는 오존분해수단(222)이 더 구비된다.
도 6은 가습비율에 따른 OH라디칼의 밀도를 나타낸 그래프이다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 습도가 높을수록 OH라디칼의 밀도가 크다는 것을 알 수 있다. 즉, 플라즈마 발생수단에서 산소가스에 습도가 많이 포함될수록 OH라디칼이 많이 생성된다는 것을 알 수 있다. 플라즈마 발생수단(232)에 가습된 산소(H2O + O2)를 공급시킴으로써 플라즈마 발생수단의 고전압에 의해서 H2O가 이온화되어 다양의 OH radical이 발생하게 된다.
도 7은 플라즈마 가스를 투입한 후, 세균의 생존율을 나타낸 그래프이다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, OH라디칼이 생성되는 가스(H2O, H2O2)의 경우에 세균의 생존률이 현저히 낮음을 알 수 있다. 즉, OH라디칼이 다량 포함될수록 멸균력이 향상된다는 것을 알 수 있다.
상기 OH라디칼은 오존과 염소보다 약 2배정도의 강력한 멸균력을 가지고 있는 반면, 불소, 염소 및 오존처럼 인체에 유해하지 않다. 또한 모든 종류의 오염물질을 멸균, 소독할 수 있는 장점도 있다.
따라서 멸균효과를 높이기 위해서는 OH radical 발생밀도를 높이는 것이 중요하다.
이하, 도 4에 도시된 실시예의 작동 및 이를 이용한 멸균방법을 설명한다.
먼저, 멸균챔버(210)에 의료기 등의 피처리물을 수납한다.
배기수단(221)을 이용하여 상기 멸균챔버(210)를 10Torr이하로 배기한다.
다음으로, 상기 산소발생수단(231)을 이용하여 산소가스를 생성하고, 생성된 산소가스가 물탱크(240)를 통과해 습기가 많은 상태로 만들고, 이러한 습기가 많은 산소가스를 플라즈마 발생수단(232)으로 공급하여 플라즈마 처리를 하여 오존가스와 OH라디칼을 다량 생성한다.
여기서 도 6에서 설명한 바와 같이, 다량의 수분을 포함할수록 OH라디칼이 다량 생성되고, 또한 OH라디칼이 많을수록 멸균력이 향상된다는 것을 알 수 있다.
한편, 경우에 따라서는 산소발생수단(231)에서 생성된 산소가스는 물탱크(240)를 거치지 않고 건조한 상태로 플라즈마 발생수단(232)으로 투입될 수도 있다.
이와 같이 생성된 오존가스와 OH라디칼은 오존리저버(233)에 일시적으로 저장되거나 또는 직접 멸균챔버(210)로 공급되어 피처리물을 멸균한다.
이 상태에서 피처리물을 멸균처리한 후, 배기수단(221)을 가동하여 멸균챔버(210)를 배기한다. 이 때, 오존분해수단(222)을 이용하여 배기가스에서 오존을 포함한 부산물을 분해하여 배기한다.
배기가 완료되면, 상기 멸균챔버(210)를 개방하고 멸균처리된 피처리물을 반출한다.
도 8은 본 발명에 의한 다른 실시예(300)를 도시한 것이다.
도 7에 도시된 실시예와 대비하면, 플라즈마 발생수단(332)에 각각 건조한 산소가스를 공급하는 산소발생수단(340)과, 상기 플라즈마 발생수단(332)에 습기를 공급하는 가습수단(360)을 별도로 구비한다는 차이점이 있다. 즉, 플라즈마 발생수단(332)에 건조한 산소가스와 습기를 별도로 공급한 후, 플라즈마 처리함으로써 오존가스와 다량의 OH라디칼을 생성하는 것이다.
기타 멸균챔버(310)와, 압력밸브(351,352)와, 오존리저버(333)와, 배기수단(321)과, 오존분해수단(322)은 도 4에 도시된 실시예와 동일하다.
도 1 및 도 2는 종래 멸균장치를 나타낸 것이다.
도 3은 종래 개량된 멸균장치를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 멸균장치를 나타낸 것이다.
도 5는 도 4에 도시된 멸균장치의 물탱크를 도시한 것이다.
도 6은 가습비율에 따른 OH라디칼의 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 플라즈마 가스에 따른 멸균효과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타낸 것이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
200: 멸균장치 210: 멸균챔버
221: 배기수단 222: 오존분해수단
231: 산소발생수단 232: 플라즈마 발생수단
233: 오존리저비 240: 물탱크
251,252: 압력밸브

Claims (13)

  1. 습기를 포함하는 산소가스를 플라즈마 처리하여 오존가스와 OH라디칼을 생성하는 플라즈마 발생수단; 및
    상기 플라즈마 발생수단으로부터 공급된 오존가스와 OH라디칼을 이용하여 수납된 피처리물을 멸균하는 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산소가스의 습도는 50~100%인 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  3. 제1항에 있어서,
    건조한 산소가스가 물을 통과하게 함으로써 습기를 포함하게 하는 물탱크가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 건조한 산소가스가 물탱크를 통하지 않고, 직접 플라즈마 발생수단으로 공급되게 하는 바이패스관이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생수단에 건조한 산소가스를 공급하는 산소발생수단과,
    상기 플라즈마 발생수단에 습기를 공급하는 가습수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생수단에서 생성된 오존압력이 설정된 압력상태에서 개방되는 압력밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압력밸브는 상기 오존압력이 6psi이상에서 개방되는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생수단에서 생성된 오존을 수용하는 오존리저버(Ozone Reserver)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 챔버에서 배기된 오존을 분해하는 오존분해수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 멸균장치.
  10. 1) 습기를 포함하는 산소가스를 플라즈마 발생수단에 공급하여 플라즈마 처리하여 오존가스와 OH라디칼을 생성하는 단계; 및
    2) 상기 1)단계에 의해 생성된 오존가스와 OH라디칼을 이용하여 피처리물을 멸균하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멸균방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 1)단계 전에,
    건조한 산소가스가 물을 통과하게 함으로써 습기를 포함하게 하는 단계가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 멸균방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 1)단계는 건조한 산소가스와 습기를 각각 별도로 플라즈마 발생수단에 공급한 후, 플라즈마를 발생시켜 처리하는 것을 특징으로 하는 멸균방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 산소가스의 습도는 50~100%인 것을 특징으로 하는 멸균방법.
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