KR20120093790A

KR20120093790A - 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치

Info

Publication number: KR20120093790A
Application number: KR1020120015351A
Authority: KR
Inventors: 노태협; 석동찬; 윤재철
Original assignee: 한국기초과학지원연구원
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2012-08-23

Abstract

본 발명은 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치에 관한 것으로서, 특히 과산화수소 및 오존을 투입하여 의료용 기구를 건식 멸균처리하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 피처리물에 대한 멸균 처리가 수행되는 멸균 반응기; 상기 멸균 반응기와 연결된 진공 펌프를 구비하며 상기 멸균 반응기의 내부를 진공 상태로 만드는 진공 형성부; 상기 멸균 반응기 내부로 과산화수소를 기체로 투입하는 과산화수소 공급부; 및 상기 멸균 반응기 내부로 오존을 공급하는 오존 공급부를 포함하는 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치가 제공된다.

Description

과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치 {MEDICAL STERILIZING APPARATUS USING HYDROGEN PEROXIDE AND OZEN}

본 발명은 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치에 관한 것으로서, 특히 과산화수소 및 오존을 투입하여 의료용 기구를 건식 멸균처리하는 장치에 관한 것이다.

통상적인 오존을 이용한 의료용 멸균장치는 수증기를 진공상태에서 오존과 함께 혹은 별도로 투입하여 오존이 수증기에 용해되고 분해되는 과정에서 발생되는 OH 라디칼(Radical)을 이용하여 멸균하는 방식으로 이루어진다.

이러한 종래의 물과 오존을 이용한 멸균장치에서 물속에 용해된 오존의 분해는 Hoigne, Staehelin 및 Bader 분해공정 가설, 혹은 Gordon, Tomiyasu 및 Fukutomi 분해공정 가설 모두의 공통점인 연결반응(chain reaction)의 특징을 가지며, 상기 연결반응 중에서 OH 라디칼이 생성되는 반응식은 아래 화학식 1 및 화학식 2와 같다.

화학식 1은 Hoigne, Staehelin과 Bader의 오존 분해공정에서의 반응을 나타내며, 화학식 2는 Gordon, Tomiyasu와 Fukutomi의 오존 분해공정에서의 반응을 나타낸다.

상기와 같이, 종래의 물과 오존을 이용한 멸균방식은 오존 분자 1개의 분해시 1개의 OH 라디칼이 생성되고, 일부 OH 라디칼은 연결반응에 참가하여 소모되기도 한다. 이에 따라, OH 라디칼의 발생량이 상대적으로 적어 살균 처리시간이 길고, 멸균 효율이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 과산화수소와 물을 투입하여 OH 라디칼의 생성량을 증가시켜 살균 처리시간을 단축하고 멸균효율을 향상시킬 수 있도록 한 의료용 멸균장치를 제공하는 것에 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,

피처리물에 대한 멸균 처리가 수행되는 멸균 반응기; 상기 멸균 반응기와 연결된 진공 펌프를 구비하며 상기 멸균 반응기의 내부를 진공 상태로 만드는 진공 형성부; 상기 멸균 반응기 내부로 과산화수소를 기체로 투입하는 과산화수소 공급부; 및 상기 멸균 반응기 내부로 오존을 공급하는 오존 공급부를 포함하는 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치가 제공된다.

과산화수소 공급부는 상기 멸균 반응기 내부와 연결된 분무 노즐을 더 구비할 수 있다.

상기 멸균 반응기 내부 온도가 0 ~ 100℃ 범위에서 항온유지될 수 있다.

상기 과산화수소 공급부는 연결 배관을 구비하며, 상기 연결 배관은 온도가 조절되거나 보온될 수 있다.

상기 과산화수소 공급부는 상기 멸균 반응기 내부와 연결되며 분무 노즐이 수용되고 60℃ 이상의 온도를 유지하는 가열기를 구비할 수 있다.

상기 오존 공급부는 오존 발생기와 상기 오존 발생기에 산소를 공급하는 산소 공급기를 구비할 수 있다.

상기 산소 공급기는 상용 압축 산소가스 공급기이거나 공기로부터 산소를 추출하는 것일 수 있다.

상기 오존 공급부는 오존의 분해반응을 촉진하도록 열을 공급하는 열분해기를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 의하면, 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 과산화수소와 오존을 투입하여 생성되는 OH 라디칼의 양을 현저하게 증가시킴으로써, 의료 장비의 멸균 처리시간을 단축시키고, 멸균효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 과산화수소 공급부의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치에 의한 의료용 장비의 멸균 방법을 도시한 순서도이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 더욱 분명해질 것이다.

이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시 예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

일반적으로 상용화된 종래의 의료용 멸균장치는 물과 오존을 진공상태에서 투입하여 확산작용을 이용하여 멸균하는 것인 반면, 본 발명의 의료용 멸균장치는 과산화수소 및 오존을 진공상태에서 투입하여 확산시켜 멸균하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 종래의 의료용 멸균장치는 수증기를 진공상태에서 오존과 함께 혹은 별도로 투입하여 오존이 수증기에 용해되고 분해되는 과정에서 발생되는 OH 라디칼을 이용하여 멸균하는 것으로, 상기한 화학식 1과 화학식 2에서 보여지는 바와 같이 1개의 오존 분자당 하나의 OH 라디칼이 생성되는 연결반응을 갖는다.

그러나, 본 발명에 따른 의료용 멸균장치는 과산화수소와 오존을 투입하여 생성되는 OH 라디칼의 양을 증가시키는 것으로, 과산화수소에 오존이 용해되어 분해되는 경우에는 1개의 오존 분자에 의해 2개의 OH 라디칼이 생성되어 종래의 물에 용해된 오존의 분해에서 생성되는 OH 라디칼의 수보다 2배 정도 많은 양이 생성된다. 이러한 OH 라디칼의 생성량 증가는 멸균 처리시간을 단축시키고, 멸균효율을 증대시키는 효과를 제공한다.

과산화수소에 용해된 오존의 분해 공정 역시 연결반응(chain reaction)의 형태로 반응하며 반응 중 OH가 생성되는 반응식은 아래 화학식 3 내지 화학식 5와 같다.

즉, 두 개의 반응에서 각각 1개씩의 OH 라디칼이 생성된다. 이러한 반응을 전체적으로 하나의 반응식으로 요약하면 다음 화학식 6과 같다.

본 발명에 따른 멸균장치의 처리대상인 의료용 장비의 특성은 여러 가지 불특정한 모양을 갖고 있으며, 특히 관 형태의 튜브 내부의 멸균, 정밀 부품의 변형을 방지하기 위한 저온 공정 등으로 멸균 대상물의 특징을 고려한 멸균장치를 구현해야 한다. 본 발명의 과산화수소를 이용한 멸균장치는 이와 같은 대상물의 특징을 고려하여 진공상태에서 과산화수소와 오존을 투입하고 확산을 통해 과산화수소와 오존 분자가 의료용 장비에 골고루 침투하여 멸균하고 상대적으로 압력이 높은 상태에서 건조하는 공정을 특징으로 하고 있다. 특히 오존의 반응을 효과적으로 구성하기 위해 오존 투입시 오존을 일차적으로 분해하여 투입하는 공정도 가능하다.

상기한 바를 구현하기 위한 본 발명의 멸균장치의 개략적인 구성이 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 멸균장치(100)는 멸균 반응기(110)와, 진공 형성부(120)와, 과산화수소 공급부(130)와, 오존 공급부(140)와, 보조 밸브(150)를 구비한다.

멸균 반응기(110)는 피처리물인 의료용 장비에 대한 멸균처리가 수행되는 반응기이다. 멸균 반응기(110)의 내부는 기화된 과산화수소가 응축되지 않도록 0 ~ 100℃의 온도로 유지된다.

진공 형성부(120)는 진공 펌프(121)와, 제1 연결 배관(122)과, 제1 조절 밸브(122)를 구비한다. 진공 형성부(120)는 멸균 반응기(110)의 내부를 진공상태로 만든다. 진공 펌프(121)는 멸균 반응기(110) 내부의 기체를 외부로 배기한다. 제1 연결 배관(122)은 진공 펌프(121)와 멸균 반응기(110) 사이를 연결한다. 제1 조절 밸브(123)는 제1 연결 배관(122) 상에 설치되어서 제1 연결 배관(122)을 개폐한다.

과산화수소 공급부(130)는 과산화수소 캡슐(131)과, 분무 노즐(132)과, 제2 연결 배관(133)과, 제2 조절 밸브(134)를 구비한다. 과산화수소 공급부(130)는 멸균 반응기(110) 내부에 기화된 과산화수소를 공급한다. 과산화수소 캡슐(131)은 내부에 액체상태인 과산화수소를 저장한다. 분무 노즐(132)은 멸균 반응기(110)의 내부에 설치된다. 분무 노즐(132)은 압력차에 의하여 과산화수소를 기화시켜서 멸균 반응기(110) 내로 분무한다. 제2 연결 배관(133)은 과산화수소 캡슐(131)과 분무 노즐(132)의 사이를 연결한다. 제2 연결 배관(133)은 온도 조절 또는 보온이 되는 것이 바람직하다. 제2 조절 밸브(134)은 제2 연결 배관(133) 상에 설치되어서 제2 연결 배관(133)을 개폐한다. 과산화수소 공급부(130)는 과산화수소의 공급량이 멸균반응기(110)의 설정온도에서 멸균반응기(110) 내부부피의 포화압력의 100% 미만에 해당하는 양 만큼이 증발되어 공급될 수 있도록 3 ~ 100% 농도의 액체상 과산화수소를 증발시킬 수 있다.

과산화수소 공급부(130)는 도 1에 도시된 형태 외에, 도 2에 도시된 형태가 사용될 수도 있다. 도 2를 참조하면, 과산화수소 공급부(230)는 멸균 반응기(110)에 부착된 가열기(235)를 더 구비한다. 가열기(235)의 내부에는 분무 노즐(132)이 위치한다. 가열기(235)는 60℃ 이상의 온도로 설정하여 짧은 시간 내에 과산화수소를 기화시키거나 멸균 반응기(110)의 설정 온도와 동일하게 하여 증발시키게 된다.

도 1과 도 2에 도시된 실시예에서 과산화수소 공급부(130, 230)는 연결 배관(133)을 구비하는 것으로 설명하였으나, 이러한 연결 배관(133) 없이 멸균 반응기(110)에 부착되는 형태로 구성될 수도 있다.

오존 공급부(140)는 산소 공급기(141)와, 오존 발생기(142)와, 열분해기(143)와, 제3 연결 배관(144)과, 제3 조절 밸브(145)를 구비한다. 오존 공급부(140)는 오존을 멸균 반응기(110)로 공급한다. 산소 공급기(141)는 오존 발생에 필요한 산소를 오존 발생기(142)로 공급한다. 산소 공급기(141)는 상용 압축 산소가스를 오존 발생기(142)로 공급하거나 공기로부터 산소를 추출하여 오존 발생기(142)로 공급할 수 있다. 오존 발생기(142)는 산소 공급기(141)로부터 공급된 산소를 이용하여 오존을 발생시킨다. 오존 발생기(142)는 5%wt 이상의 오존 농도를 만들 수 있는 것이 바람직하다. 열분해기(143)는 오존 발생기(142)로부터 발생된 오존에 열을 공급하여 오존의 분해 반응을 촉진시킨다. 제3 연결 배관(144)은 산소 공급기(141), 오존 발생기(142), 열분해기(143), 멸균 반응기(144)를 차례대로 연결한다. 제3 조절 밸브(145)는 멸균 반응기(144)와 열분해기(143)의 사이 제3 연결 배관(144) 상에 설치되어서, 제3 연결 배관(144)을 개폐한다. 오존 공급부(140)는 오존 발생기(142)의 오존 발생 농도가 필요농도까지 안정화될 때까지 오존 제거 촉매 또는 열분해기(143)를 이용하여 외부로 배기하고 안정화된 후부터 멸균 반응기(110) 내로 오존을 공급한다.

보조 밸브(150)는 멸균 반응기(110)와 열분해기(143)의 사이 위치에서 제3 연결 배관(144)으로부터 분기된 보조 배관(151) 상에 설치된다.

이제, 도 3을 참조하여 도 1에 도시된 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치에 의한 의료용 장비의 멸균 방법을 상세히 설명한다. 도 3을 참조하면, 의료용 장비의 멸균 방법은, 피처리물 적재 단계(S10)와, 온도 조절 단계(S20)와, 진공 배기 단계(S30)와, 과산화수소 주입 단계(S40)와, 오존 주입 단계(S50)와, 멸균 처리 단계(S60)와, 환기 단계(S70)와, 종료 확인 단계(S80)와, 진공 해제 단계(S90)와, 피처리물 회수 단계(S100)를 포함한다.

피처리물 적재 단계(S10)에서는, 도 1에 도시된 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치가 작동하지 않는 상태에서 피처리물인 의료용 장비가 멸균 반응기(도 1의 110) 내에 적재된다.

온도 조절 단계(S20)에서는, 과산화수소 공급부(도 1의 130)로부터 공급된 기화된 과산화수소가 멸균 반응기(도 1의 110) 내에서 응축되지 않도록 멸균 반응기(도 1의 110)의 내부 온도가 0 ~ 100℃ 에서 항온으로 유지된다.

진공 배기 단계(S30)에서는, 피처리물의 미세구조 내부까지 골고루 멸균제들이 침투할 수 있도록 진공 형성부(120)를 이용하여 멸균 반응기(도 1의 110)의 내부가 10torr 이하까지 진공배기된다.

과산화수소 주입 단계(S40)에서는, 과산화수소 공급부(도 1의 130)에 의해 기화된 과산화수소가 멸균 반응기(도 1의 110) 내로 주입된다. 과산화수소 주입 종료 후 기화된 과산화수소가 피처리물에 고루 접촉할 수 있도록 60분 이하의 시간범위 내에서 방치된다.

오존 주입 단계(S50)에서는, 오존 공급부(도 1의 140)에 의해 오존이 멸균 반응기(도 1의 110) 내로 주입된다. 오존 주입은 멸균 반응기(도 1의 110) 내의 압력이 100 ~ 760torr로 도달할 때까지 진행된다. 오존 주입 종료 후 과산화수소와 접촉된 피처리물에 고루 접촉할 수 있도록 180분 이하의 시간범위 내에서 방치된다. 이 방치 시간이 피처리물에 대한 멸균이 이루어지는 멸균 처리 단계(S60)가 될 수 있다.

환기 단계(S70)에서는, 멸균 처리 단계(S60) 종류 후에 수행되는 10torr 미만까지의 진공배기 단계와, 진공 해제 단계와, 10torr 미만까지의 진공배기 단계를 포함한다.

종료 확인 단계(S80)에서는, 멸균 처리를 계속 진행할지 여부를 확인한다. 멸균 처리가 종료되지 않은 것으로 확인되면, 과산화수소 주입 단계(S40), 오존 주입 단계(S50), 멸균 처리 단계(S60) 및 환기 단계(S70)를 다시 반복 수행한다. 이러한 반복 수행 절차는 4 ~ 6회 실시될 수 있다.

진공 해제 단계(S90)에서는, 멸균 반응기(S110) 내의 진공 상태가 해제된다.

피처리물 회수 단계(S100)에서는, 멸균 처리된 피처리물이 회수된다.

이상 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 당업자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

100 : 멸균장치 110 : 멸균 반응기
120 : 진공 형성부 121 : 진공 펌프
130 : 과산화수소 공급부 131 : 과산화수소 캡슐
132 : 분무 노즐 140 : 오존 공급부
141 : 산소 공급기 142 : 오존 발생기
143 : 열분해기 235 : 가열기

Claims

피처리물에 대한 멸균 처리가 수행되는 멸균 반응기;
상기 멸균 반응기와 연결된 진공 펌프를 구비하며 상기 멸균 반응기의 내부를 진공 상태로 만드는 진공 형성부;
상기 멸균 반응기 내부로 과산화수소를 기체로 투입하는 과산화수소 공급부; 및
상기 멸균 반응기 내부로 오존을 공급하는 오존 공급부를 포함하는,
과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치.
청구항 1에 있어서,
과산화수소 공급부는 상기 멸균 반응기 내부와 연결된 분무 노즐을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치.
청구항 1에 있어서,
상기 멸균 반응기 내부 온도가 0 ~ 100℃ 범위에서 항온유지되는 것을 특징으로 하는 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치.
청구항 1에 있어서,
상기 과산화수소 공급부는 연결 배관을 구비하며, 상기 연결 배관은 온도가 조절되거나 보온되는 것을 특징으로 하는 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치.
청구항 1에 있어서,
상기 과산화수소 공급부는 상기 멸균 반응기 내부와 연결되며 분무 노즐이 수용되고 60℃ 이상의 온도를 유지하는 가열기를 구비하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치.
청구항 1에 있어서,
상기 오존 공급부는 오존 발생기와 상기 오존 발생기에 산소를 공급하는 산소 공급기를 구비하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치.
청구항 6에 있어서,
상기 산소 공급기는 상용 압축 산소가스 공급기이거나 공기로부터 산소를 추출하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치.
청구항 6에 있어서,
상기 오존 공급부는 오존의 분해반응을 촉진하도록 열을 공급하는 열분해기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 및 오존을 이용한 의료용 멸균장치.