KR20120106028A

KR20120106028A - 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기

Info

Publication number: KR20120106028A
Application number: KR1020110023846A
Authority: KR
Inventors: 서영식
Original assignee: 주식회사 메디플
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2012-09-26
Also published as: KR101273888B1

Abstract

본 발명은 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 저온 처리로 의료기기의 손상을 최소화하며, 빠른 처리 시간과 소형의 크기로 의료 기구를 안전하고 간편하게 멸균 소독하여 환자의 안전을 확보하고 병원의 신뢰성 향상에 기여한다.
또한, 병원에 적용되는 수준의 강력한 멸균 능력을 가정용품에까지 제공함으로써 박테리아와 유해 물질에 노출된 가정에서의 위험을 낮출 수 있으며, 유해가스 제거 모듈과 오존감지센서의 탑재를 통해 사용자의 안전을 보장하며 무소음으로 사용에 편의를 제공한다.
또한, 다양한 크기와 재질의 의료기구와 가정용품을 신속하고 아무 손상 없이 멸균 소독하며, 플라즈마 모듈의 크기 변화가 용이하여 의료용, 가정용, 산업용 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 가능성이 있다.

Description

평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기{Multipurpose compact sterilizer by means of atmospheric air-plasma with surface type}

본 발명은 병원에서 사용하는 의료기구뿐만 아니라 가정에서 사용하는 다양한 용품(주방용품, 개인용품, 욕실용품, 유아용품 등)을 위한 소형 크기의 다용도 멸균소독기로 별도의 진공챔버와 가스 공급 없이 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 멸균소독기에 관한 것으로, 특히 새로운 병원균과 박테리아의 공격으로 병원과 가정에서의 멸균 소독의 중요성이 대두되고 있는 시점에 기존의 병원용 멸균기(고압증기멸균기, EO가스 멸균기, 저온 플라즈마 멸균기 등)와 가정용 소독기(UV 소독기)를 대체할 수 있는 새로운 기술이며, 멸균 소독과정을 안전하게 실시하고 처리할 수 있도록 구성한 것이다.

일반적으로 멸균 기술은 크게 물리적 방법과 화학적 방법으로 나뉘며, 물리적인 방법으로는 건열멸균법, 고압증기멸균법, 간헐멸균법, 방사선 멸균법 등이 있으며, 이는 고온 또는 고압의 상태에서 수 십분 이상 처리하여 박테리아를 제거하는 방법이다. 하지만, 이러한 물리적인 방법을 활용한 멸균은 긴 처리 시간과 많은 비용이 필요하며, 특수한 박테리아는 죽지 않고 오히려 물리적인 멸균 환경에서도 증식하는 등 한계가 있다. 다른 방법인 화학적 방법은 멸균제와 멸균성 가스를 사용하여 박테리아를 제거하는 방법이며, 유독 물질을 사용하여 인체에 해롭다.

가정이라는 특수한 사용 환경에 있어서, 병원용 멸균 기술은 위에서 언급한 한계와 더불어 사용의 복잡함, 대형의 제품, 비싼 가격으로 인해 가정에서는 거의 활용되지 않고 있다. 가정에서는 멸균 성능은 부족하지만 가격이 저렴한 소형의 UV 램프를 활용한 소독기가 대부분을 차지하고 있다. 하지만, UV 소독기는 멸균 능력이 박테리아의 위험에서 벗어날 수 있을 만큼 탁월하지 않으며, 이를 위해서는 긴 처리 시간이 요구된다. 나아가 입체 처리가 되지 않고 UV에 직접적으로 노출되는 부분만이 처리되는 한계가 있으며, 멸균 능력이 UV와 처리 대상과의 거리에 민감하게 영향을 받는 단점이 있어 멀리 떨어진 대상의 처리 효율은 급감한다.

열에 약한 의료기구와 가정용품을 위해 저온 처리가 가능하며, 장치 크기의 변화가 용이하여 별도의 보관실이 필요 없고 이동이 자유롭고, 짧은 시간 안에 멸균 소독처리 할 수 있으며, 사용자의 안전이 보장되는 소형크기의 다용도 멸균소독기가 필요한 실정이다.

이와 같은 의료기구의 멸균 소독을 위한 기존 멸균 방법인 물리적, 화학적 방법은 긴 멸균 시간, 독성 물질 사용, 열적인 손상, 큰 장치 크기, 비싼 가격 등의 단점으로 한계가 있으며, 가정용품의 멸균 소독을 위한 UV 소독방법은 멸균 효과가 아주 미미하며, 처리 환경에 따라 멸균 효과가 극명한 차이를 보이는 문제점을 갖게 된다.

본 발명은 이와 같은 종래의 한계를 극복하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 효과적인 플라즈마 발생 모듈의 설계를 통해 진공을 위한 부속품과 가스 유입을 위한 부속품이 필요 없는 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 신속한 멸균 소독이 가능하여 효율적이고 안전하며 경제적이고 간편한 소형크기의 다용도 멸균소독기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소형화와 제작비용의 절감을 위해 평면형태의 대기압 플라즈마와 유지비용 절감과 멸균력 극대화를 위한 산소함유량이 높은 챔버 내부의 공기를 플라즈마로 발생시킨다. 전원전극과 접지전극간의 간격을 줄임으로 낮은 전력으로 효과적으로 대기압에서 공기 플라즈마를 발생시킨다. 대기압 플라즈마의 큰 단점인 높은 발생 전력은 플라즈마 발생 모듈의 구조적 특징으로 극복하였으며, 또 다른 단점인 아크방전의 위험성은 플라즈마 발생 모듈의 접지전극을 절연체로 피복함으로써 아크방전의 발생 확률을 줄이고 안정적인 방전을 효과적으로 유지하도록 설계하였다. 또한, 다량의 활성종 발생을 위한 공기 플라즈마의 한계인 높은 방전 전력과 유해가스 발생은 앞에서 언급한 플라즈마 장치의 구조적 특징과 활성탄과 이산화망간 필터로 제작된 유해가스제거 모듈을 사용하여 극복하였다. 이를 통해, 진공유지를 위한 펌프 및 부품의 사용을 줄이고 더불어 가스통과 가스조절 장치를 제거하여 장치의 크기와 제작비용을 줄일 수 있으며, 사용자의 유지비용 절감의 효과도 얻을 수 있다. 마지막으로 평면형태의 플라즈마 모듈을 설계함으로써, 크기의 변화를 쉽게 다양화할 수 있으며, 여러 제품을 맞게 변형이 가능하다.

본 발명에서 제안된 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기는 저온 처리로 의료기기의 손상을 최소화하며, 빠른 처리 시간과 소형의 크기로 의료 기구를 안전하고 간편하게 멸균 소독하여 환자의 안전을 확보하고 병원의 신뢰성 향상에 기여한다.

또한, 병원에 적용되는 수준의 강력한 멸균 능력을 가정용품에까지 제공함으로써 박테리아와 유해 물질에 노출된 가정에서의 위험을 낮출 수 있으며, 유해가스 제거 모듈과 오존감지센서의 탑재를 통해 사용자의 안전을 보장하며 무소음으로 사용에 편의를 제공한다.

또한, 다양한 크기와 재질의 의료기구와 가정용품을 신속하고 아무 손상 없이 멸균 소독하며, 플라즈마 모듈의 크기 변화가 용이하여 의료용, 가정용, 산업용 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 가능성이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기의 구성장치를 나타내는 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기의 구성장치의 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기를 나타낸 개념도.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하기로 한다.

첨부된 도면 중 도 1은 본 발명에 따른 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기의 구성장치를 나타내는 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기의 구성장치의 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기를 나타낸 개념도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기는 크게 멸균소독챔버(100)와 전원부(200)로 구성된다.

상기 멸균소독챔버(100)는 상부에 챔버의 밀폐와 유해가스 누출 방지를 위한 도어(101)와; 안전한 멸균소독 동작을 위한 자동도어락(102)과; 플라즈마 발생을 위한 대기압 공기 플라즈마 모듈(300)로 구성된다.

상기 도어(101)는 도어감지센서를 통해 개폐 여부가 감지되어 도어(101)가 열려있는 경우, 멸균소독이 진행되지 않으며, 경고음과 동작패널(231)에 나타내어 사용자에게 알려준다.

상기 자동도어락(102)은 전기 신호로 동작 되고, 멸균소독 동작시 사용자에 의한 도어(101)의 열림과 유해가스 누출 방지를 위해 마이크로프로세서(230)에 의해 프로그램되어 자동으로 도어의 개폐를 조절한다.

상기 평면형태의 대기압 공기 플라즈마 모듈(300)은 멸균소독챔버(100) 내부의 양측면에 구비되고, 평면 형태의 유전체 장벽 방전(Dielectric Barrier Discharge) 반응기로서, 최대 100kHz의 주파수를 갖고 최대 20kV의 전압으로 동작 되며, 전원부(200) 내의 저주파 고전압 증폭기(210)에서 인가된다.

이때, 전압 인가시 별도의 가스 주입 없이 챔버 내의 공기를 이용하여 접지전극 표면에서 공기 플라즈마가 발생되며, 공기에 포함된 산소와 수증기에 의해 O₃(오존), O, OH, H₂O₂ 등과 같이 강한 멸균력을 보유한 활성종들이 다량으로 생성된다.

상기 평면형태의 대기압 공기 플라즈마 모듈(300)은 저주파 고전압이 인가되는 전원전극(301)과 접지전극(302), 두 전극 사이에 구비된 절연체(303), 전원전극에서 발생되는 열을 낮추기 위한 쿨링팬(304)을 포함한다.

상기 평면형태의 대기압 공기 플라즈마 모듈(300)에서 고전압 인가시 발생되는 전기장이 접지전극(302) 표면에 강하게 발현되어 공기 플라즈마가 접지전극(302) 표면에만 발생되기 위해 전원전극(301)의 면적이 접지전극(302)의 면적보다 넓은 특징을 갖게 된다. 이때, 접지전극(302)은 열적, 전기적 안전성을 높이기 위해 별도의 절연체(303)로 피복되어 있다.

상기 전원부(200)는 대기압 공기 플라즈마 모듈(300)의 구동을 위한 저주파 고전압 증폭기(210)와 유해가스필터(201), 가스순환을 위해 멸균소독챔버(100)와 연결된 가스순환 팬(202), 가스순환 통로(203)로 구성된 잔존 유해가스제거를 위한 유해가스제거 모듈(204)과, 오존 누출을 감지하는 오존감지센서(220)와, 멸균소독기의 동작을 자동으로 조절하는 마이크로프로세서(230) 동작의 조작 유무를 결정하며 동작 진행 상황을 표시하는 동작패널(231)로 구성된다.

상기 유해가스제거 모듈(204)은 한 쌍으로 멸균소독챔버와 연결되며, 유해가스필터(201)와 가스순환 팬(202)으로 구성되며, 가스순환 통로(203)로 서로 연결된다. 이때, 멸균소독챔버(100) 내부의 잔존하는 유해가스는 가스 순환 팬(202)을 통해 순환되며 유해가스필터(201)를 통과하면서 제거되며 다시 멸균소독챔버(100)로 유입되어 순환된다.

상기 저주파 고전압 증폭기(210)는 220V의 일반 가정용 전원을 입력으로 하여 최대 100kHz의 주파수를 갖고 최대 20kV의 전압을 발생시킨다.

상기 유해가스필터(201)는 이산화망간으로 제작된 필터와 활성탄 파우더로 구성되며, 오존을 포함한 다양한 유해물질을 안전하고 신속하게 제거한다.

상기 오존감지센서(220)는 오존 누출로 인한 인체의 위험을 방지 위한 것으로 규제 농도인 0.05ppm 이상의 오존 검출시 전기 신호를 방출하며 마이크로프로세서(230)에 의해 전원이 자동 차단된다.

상기 마이크로프로세서(230)는 멸균소독 과정을 자동으로 실행하는 프로그램이 입력되어 있으며, 220V의 가정용 전원을 각 장치의 구동을 위한 입력 전압으로 바꿔주는 역할도 수행하며, 동작패널(231)에 의해 조정되며 현재 동작 상황을 동작패널(231)에 표시한다.

한편, 이와 같은 멸균소독기의 멸균소독 과정은 마이크로프로세서(230)에 의해 "시작→도어락 잠김→플라즈마 발생→유해가스 제거→도어락 열림→정지”의 순서로 진행된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

본 발명은 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기로 플라즈마 발생모듈의 크기 변화가 용이하여 대상에 따라 크기 조절이 용이하며, 진공을 위한 별도의 장치와 부품이 필요 없기 때문에 제작비용이 저렴하며 소형화가 가능하여 보관과 이동의 제약이 없다. 또한, 한 번의 플라즈마 멸균소독으로 대량의 샘플을 동시에 처리 가능하며, 3차원 입체 처리도 가능하다. 플라즈마 발생을 위해 별도의 가스를 사용하지 않아 유지비용 절감 효과를 제공하며 사용자의 부담을 줄일 수 있다. 본 장치를 활용하여 (가) 전 세계적으로 이슈가 되고 있는 병원 의료기구의 빠르고 확실한 멸균 소독, (나) 인간을 위협하는 다양한 가정용품에 존재하는 박테리아와 유해 병원균의 멸균, (다) 확실한 멸균소독이 요구되는 유아용품의 멸균소독과 같은 다양한 분야에 응용이 가능하며 인간의 삶의 질 향상과 더불어 큰 경제적 효과가 있을 것이다.

100 : 멸균소독챔버 101 : 도어
102 : 자동도어락 200 : 전원부
201 : 유해가스필터 202 : 가스순환 팬
203 : 가스순환 통로 204 : 유해가스제거 모듈
210 : 저주파 고전압 증폭기 220 : 오존감지센서
230 : 마이크로프로세서 231 : 동작패널
300 : 평면형태의 대기압 공기 플라즈마 모듈 301 : 전원전극
302 : 접지전극 303 : 절연체
304 : 쿨링팬

Claims

밀폐형 도어와; 도어의 개폐를 조절하는 자동도어락이 구비된 멸균소독챔버;
상기 멸균소독챔버의 내부에 한 개 이상 구비되어 대기압에서 가스유입 없이 챔버 내부에 존재하는 공기를 이용해 플라즈마를 발생시키기 위한 평면형태의 대기압 공기 플라즈마 모듈;
상기 멸균소독챔버의 내부와 연통되게 전원부 내부에 구비되어 멸균소독챔버 내부의 유해가스를 제거하여 멸균소독챔버 내부로 순환하도록 이루어진 유해가스 제거모듈;
상기 전원부 내부에 구비되어 상기 대기압 공기 플라즈마 모듈에 전력을 공급하기 위한 저주파 고전압 증폭기;
상기 전원부 내부에 구비되어 오존누출 감지시 전원차단을 위한 오존감지센서;
상기 전원부 내부에 구비되어 멸균소독 과정과 각 장치의 동작을 제어하기 위한 마이크로프로세서; 및
상기 전원부 외부에 구비되어 멸균소독 과정의 동작 제어와 멸균 소독과정을 표시하는 동작패널;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기.
제1항에 있어서, 상기 평면형태의 대기압 공기 플라즈마 모듈은
고전압이 인가되는 전원전극과 접지전극 사이에 절연체를 구비하고,
전원전극에서 발생하는 열을 낮추기 위한 쿨링팬을 구비하며,
상기 접지전극은 그물망 형태 또는 여러 개의 라인 형태로 구성되며, 얇은 절연체로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기.
제2항에 있어서, 상기 전원전극은 접지전극의 면적보다 넓게 하여 대기압 공기 플라즈마 모듈에서 고전압 인가시 발생 되는 전기장이 접지전극 표면에 강하게 발현되어 공기 플라즈마가 접지전극 표면에만 발생 되도록 한 것을 특징으로 하는 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기.
제1항에 있어서, 상기 유해가스제거 모듈은
멸균소독챔버와 연통되게 연결되고, 유해가스필터와 가스순환 팬으로 이루어지며, 가스순환 통로로 연결되어 순환되도록 구성한 것을 특징으로 하는 평면형태의 대기압 공기 플라즈마를 이용한 소형의 다용도 멸균소독기.