KR20160108815A - 멸균 방법 및 이를 이용한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멸균 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버에 피멸균물을 수용하는 단계; 고속 블로워를 이용하여 상기 챔버로부터 기체를 배기하여 대기압 미만의 저압 분위기를 형성하는 저압 형성 단계; 대기압 미만의 저압 하에서 산화성 기체를 챔버에 공급하는 제1 산화성 기체 공급 단계; 고속 블로워를 이용하여 외부 기체를 상기 챔버에 유입하여 대기압을 초과하는 고압 분위기를 형성하는 고압 형성 단계; 및 대기압 초과의 고압 하에서 산화성 기체를 챔버에 공급하는 제2 산화성 기체 공급 단계를 포함하는 멸균 방법, 그리고 이러한 멸균 방법이 구현될 수 있는 멸균 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 진공 펌프를 사용하지 않고 고속 블로워에 의해 챔버 내의 압력을 조절하여 효과적으로 멸균을 수행할 수 있으며, 나아가 멸균에 소요되는 시간을 단축시키고 비용을 저감시킬 수 있는 한편, 진공 펌프를 사용하는 경우에는 획득할 수 없는 챔버 내의 지속적인 기체의 순환을 가능하게 하여 효과적인 멸균을 수행할 수 있으며, 또한 멸균 과정에서의 습도 조절도 용이하게 획득할 수 있다.

Description

멸균 방법 및 이를 이용한 장치{STERILIZATION METHOD AND APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 멸균 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로, 진공 펌프를 사용하지 않고 고속 블로워에 의해 기체 순환 흐름을 유도하여 효율적으로 멸균을 수행할 수 있는 멸균 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.

멸균(sterilization)이란 세척(cleaning) 또는 소독(disinfection) 등과는 달리 물리적 작용, 화학적 작용 또는 이들의 조합을 통하여 살아있는 모든 종류의 미생물을 완전히 제거하는 것을 의미하는 높은 수준의 처리를 의미한다.

이와 같은 멸균은 특히 의료기기 등에 있어서 중요하게 다루어지고 있으며, 현재 의료기기의 멸균은 EO(산화에틸렌, ethylene oxide) 가스, 증기, 과산화수소, 플라즈마 등을 사용하여 이루어지고 있다.

최근에는 100% EO 가스를 이용하면서 운반체로서 CFC(chloro fluoro carbon)를 사용하지 않는 새로운 멸균 방법 및 이와 관련한 멸균 장치가 등장하였다. 그러나, EO 가스는 잘 알려진 바와 같이 그 자체로 폭발의 위험이 높고, 돌연변이를 일으키는 유전 독성 물질로서 작용할 수 있다는 보고가 있다. 따라서, 미국의 산업위생전문가협의회(ACGIH, American Conference of Governmental Industrial Hygienist)는 EO 가스를 잠재적인 발암 물질로 규정하고, 작업 환경 중 EO 가스에 대한 허용 기준의 상한을 1 ppm으로 정하였다. 이러한 상황에서 상술한 바와 같이 EO 가스를 이용한 새로운 멸균 방법 및 장치는 이와 같은 EO 가스의 허용 기준을 초과하지 않도록 철저하게 관리되어야 하므로 취급이 어려우며, 멸균에 요구되는 시간이 3 내지 5시간으로서 멸균 공정 시간이 긴 문제가 있다.

한편, 증기 멸균기는 멸균력을 일정 수준까지 충족시키면서도 안전한 방법 중 하나인 것으로 평가되고 있으며, 독성이 없고, 값이 비교적 싸고, 빠른 멸균이 가능한 장점이 있다. 그러나, 이와 같은 증기 멸균기는 습기 및 고온에 대한 노출을 전제로 하는 것이므로, 습기 및 고온에 노출되어도 문제가 없는 피멸균물만을 대상으로 하여 적용이 가능한 단점이 있다.

그 외 다른 종류의 멸균 방법 및 관련 장치로서, 과산화수소, 오존 및 플라즈마 발생 장치를 적절히 조합하여 멸균을 수행하는 방법 및 장치가 공지되어 있다. 예를 들어, 한국등록특허 제1324567호는 과산화수소와 오존을 사용하여 멸균 챔버에 수용된 피멸균물을 멸균하는 멸균 방법으로 진공화 단계를 포함하는 기술을 개시하고 있으며, 한국등록특허 제1298730호는 플라즈마 멸균 방법을 개시하고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 멸균 방법 및 장치의 경우에는 진공의 획득을 위해 진공 펌프 등의 추가 장비가 요구되고, 플라즈마를 발생시키기 위해서는 고가의 플라즈마 장치가 사용되어야 하므로 장치의 부피가 커지게 되고 비용이 증가하게 되므로 장치의 효율성 및 경제성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 오존을 사용하는 기술의 경우 오존의 강력한 산화력과 살균력에 의해 인체에 독성과 손상을 입힐 수 있다.

따라서, 산화성 기체를 이용하여 진공 펌프를 사용하지 않고도 멸균 효율의 극대화, 멸균 시간의 단축 및 장비의 효율화 등을 달성할 수 있으며, 고가의 플라즈마 장치가 아닌 소형 플라즈마 장치를 이용할 수 있는 멸균 방법 및 장치가 제공되는 경우에는 관련 분야에서 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

이에 본 발명의 한 측면은 고속 블로워에 의한 기체의 흐름을 수반하는 멸균 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 고속 블로워를 이용한 멸균 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 견지에 의하면 고속 블로워를 이용하여 챔버로부터 기체를 배기하여 대기압 미만의 저압 분위기를 형성하는 저압 형성 단계; 대기압 미만의 저압 하에서 산화성 기체를 챔버에 공급하는 제1 산화성 기체 공급 단계; 고속 블로워를 이용하여 외부 기체를 상기 챔버에 유입하여 대기압을 초과하는 고압 분위기를 형성하는 고압 형성 단계; 대기압 초과의 고압 하에서 산화성 기체를 챔버에 공급하는 제2 산화성 기체 공급 단계를 포함하는 멸균 방법이 제공된다.

상기 제1 산화성 기체 공급 단계 및 제2 산화성 기체 공급 단계에 있어서 상기 챔버는 40 내지 60℃의 온도를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 고압 형성 단계에서 유입되는 외부 기체는 제습 단계 및 불순물 제거 단계를 거친 후 챔버에 유입되는 것이 바람직하다.

상기 멸균 방법은 멸균 완료 후 상기 챔버 내에 형성된 산화성 기체를 물과 산소로 분해하는 산화성 기체 분해 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 고속 블로워를 이용하여 상기 챔버로부터 기체를 유출하여 습기를 제거한 후, 제습된 기체를 챔버 내로 재유입하는 제습 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 저압 형성 단계의 압력은 대기압 - 5kPa 이상인 것이 바람직하다.

상기 고압 형성 단계의 압력은 대기압 + 5kPa 이하인 것이 바람직하다.

상기 멸균 방법은 2 회 내지 10회 반복 수행되는 것이 바람직하다.

상기 고속 블로워는 대기압을 기준으로 ±10 내지 ±20 kPa의 압력을 발생시키는 것이 바람직하다.

상기 챔버에 플라즈마를 발생시키면서 챔버 내부의 기체를 순환시키는 내부순환단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 산화성 기체는 과산화수소, 오존 및 에틸렌옥사이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 견지에 의하면, 산화성 기체 공급부, 기체가 배기되는 출구 및 기체가 유입되는 입구를 구비하는 챔버; 상기 챔버의 출구측 라인 및 입구측 라인과 연결된 고속 블로워; 상기 챔버의 출구와 고속 블로워 사이에 구비된 제1 밸브; 상기 고속 블로워와 상기 챔버의 입구 사이에 구비된 제2 밸브; 및 상기 입구측 라인 및 출구측 라인 중 적어도 하나의 라인에 연결되어 외부 기체를 유입, 출입 또는 유출입하는 조절 밸브를 포함하는 멸균 장치가 제공된다.

상기 조절 밸브는 상기 챔버의 입구측 라인에 연결되며 내부 기체가 배출될 수 있는 제3 밸브; 및 상기 챔버의 출구측 라인에 연결되며 외부 기체가 유입될 수 있는 제4밸브를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 조절 밸브는 유출입을 동시에 조절하는 동시 조절 밸브이며, 상기 제1 밸브와 제2 밸브를 연결하는 우회 라인과 상기 동시 조절 밸브 사이에 산화성 기체 분해부 및 제습부 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 멸균 장치는 제4밸브 또는 동시 조절 밸브에 연결되어 외부 기체에 포함된 불순물을 제거하는 필터를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 멸균 장치는 상기 제1 밸브와 제4 밸브 사이에 연결된 제습부를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 멸균 장치는 상기 제2 밸브와 제3 밸브 사이에 연결된 산화성 기체 분해부를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 챔버는 가열부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 챔버는 기체가 유입되는 입구에 플라즈마 장치를 추가로 구비하며, 상기 플라즈마 장치는 챔버의 외측에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제4 밸브는 삼방 밸브인 것이 바람직하다.

상기 고속 블로워는 대기압을 기준으로 ±10 내지 ±20 kPa의 압력을 발생시키는 것이 바람직하다.

상기 멸균 장치는 의료기기 멸균용인 것이 바람직하다.

상기 산화성 기체는 과산화수소, 오존 및 에틸렌옥사이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 진공 펌프를 사용하지 않고 고속 블로워에 의해 챔버 내의 압력을 조절하여 효과적으로 멸균을 수행할 수 있으며, 나아가 멸균에 소요되는 시간을 단축시키고 비용을 저감시킬 수 있는 한편, 진공 펌프를 사용하는 경우에는 획득할 수 없는 챔버 내의 지속적인 기체의 순환을 가능하게 하여 효과적인 멸균을 수행할 수 있으며, 또한 멸균 과정에서의 습도 조절도 용이하게 획득할 수 있다.

도 1 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 멸균 방법 수행 시 예시적인 계 내의 압력 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 예시적인 멸균 장치의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 저압 형성 단계에서의 예시적인 기체 흐름을 도시한 것이다.
도 4는 고압 형성 단계에서의 예시적인 기체 흐름을 도시한 것이다.
도 5는 산화성 기체 분해 단계에서의 예시적인 기체 흐름을 도시한 것이다.
도 6은 제습 단계에서의 예시적인 기체 흐름을 도시한 것이다.
도 7은 챔버 내부의 기체를 순환시키는 내부순환단계의 예시적인 기체 흐름을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 의한 또 다른 예시적인 멸균 장치의 구조를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 의해 멸균 처리될 수 있는 예시적인 피멸균물을 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의하면, 고속 블로워에 의한 강제 순환을 통해 챔버 내부 기체의 지속적인 순환을 통한 기체의 흐름을 획득하여 챔버 내의 압력을 조절하고 이를 이용하여 멸균을 수행하는 멸균 방법이 제공된다.

보다 상세하게 본 발명의 멸균 방법은 고속 블로워를 이용하여 챔버로부터 기체를 배기하여 대기압 미만의 저압 분위기를 형성하는 저압 형성 단계; 대기압 미만의 저압 하에서 산화성 기체를 챔버에 공급하는 제1 산화성 기체 공급 단계; 고속 블로워를 이용하여 외부 기체를 상기 챔버에 유입하여 대기압을 초과하는 고압 분위기를 형성하는 고압 형성 단계; 및 대기압 초과의 고압 하에서 산화성 기체를 챔버에 공급하는 제2 산화성 기체 공급 단계를 포함하는 것이다.

본 발명의 상기 멸균 방법은 피멸균물이 수용된 챔버에 대해 수행되는 것이며, 따라서 상기 저압 형성 단계 전에 챔버에 피멸균물을 수용하는 단계가 수행될 수 있다.

본 발명의 멸균 방법에 사용되는 챔버는 특히 제한되는 것은 아니며, 하기 본 발명의 멸균 장치에서 보다 구체적으로 후술하는 바와 같이 기체가 배출되는 출구, 기체가 유입되는 입구, 및 산화성 기체를 공급하는 공급부를 포함하는 것으로 밀폐계를 형성할 수 있는 것이면 특히 제한되는 것은 아니며, 피멸균물의 수용을 위해 적어도 일부에 하나 이상의 문이 구비된 것이 바람직하다.

상기 산화성 기체는 과산화수소, 오존 및 에틸렌옥사이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 과산화수소를 사용한다.

도 2 및 도 8은 본 발명에 적용될 수 있는 예시적인 장치의 구조를 나타내었다.

챔버에 피멸균물을 수용한 후에는 고속 블로워를 이용하여 상기 챔버로부터 기체를 배기하여 대기압 미만의 저압 분위기를 형성하는 저압 형성 단계를 수행한다.

한편, 본 발명의 멸균 방법이 수회 수행되어 저압 단계에서 배기되는 기체 내에 산화성 기체가 포함되어 있는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 산화성 기체 분해부(15)를 거치도록 하여 작업자의 안전을 도모하는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라 추가의 필터(23)를 구비할 수 있다.

이때 상기 추가의 필터(23)는 필터(23')과 동일한 것, 예를 들어 헤파필터를 사용하여도 무방하나, 바람직하게 필터(23)는 배기용 필터로써 고속 블로워에서 발생하는 배기 소음을 제거하고 배기되는 고속의 기체를 분산시키기 위하여 부착되는 소음용 필터인 것이다. 한편, 도 8과 같은 본 발명의 다른 구현에서는 기체 유입(인입) 및 배기가 동일한 라인에서 이루어지기 때문에 헤파필터를 적용하는 것이 보다 바람직하다.

이때 본 발명에 사용될 수 있는 고속 블로워는 상기 챔버의 기체를 배출하거나 또는 챔버에 기체를 유입하는 역할을 하는 것으로, 이는 기체의 순환 흐름을 통해 도출되는 것으로, 상기 고속 블로워는 이와 같은 기체의 흐름에 의해 챔버 내의 압력을 조절할 수 있는 것이면 특히 제한되는 것은 아니다. 다만, 바람직하게 상기 고속 블로워는 대기압을 기준으로 ±10 내지 ±20 kPa의 압력을 발생시키는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 ±13 내지 ±17kPa, 더욱 바람직하게는 약 ±15kPa의 압력을 발생시키는 것이 바람직하다. 이때 대기압은 1 atm인 것이다.

상기 고속 블로워에 의해 도출될 수 있는 압력이 대기압을 기준으로 ±10 kPa의 압력 차이를 도출할 수 없는 경우에는 기체의 배기능이 불충분하여 원하는 압력 차이를 획득할 수 없는 문제가 있으며, 도출되는 압력 차이가 대기압을 기준으로 ±20 kPa을 초과하는 경우에는 챔버의 구조적인 강도와 챔버 도어의 밀폐 시스템의 구조적인 강도가 높아져야 하므로, 관련 장치를 제조하기 위한 공정 효율이 저하되며, 본 발명의 멸균 방법을 포함하는 멸균 시스템의 단가를 상승시킨다.

즉, 본 발명에 사용될 수 있는 고속 블로워는 도 1에 도시한 바와 같이 대기압을 기준으로 하여 적어도 10 kPa의 압력 차이를 도출할 수 있는 것이 바람직하다.

상기 고속 블로워에 의해 챔버 내의 기체가 배기되는 결과 챔버 내에 대기압 미만의 저압 분위기가 형성될 수 있으며, 본 발명에 있어서 '저압'은 대기압 미만의 압력을 의미하는 것으로 이때 상기 저압 형성 단계의 압력은 대기압 -10kPa, 즉 약 91 kPa 이상인 것이다. 챔버 내부의 압력과 관련하여 높은 진공도에서 멸균 효과가 높은 경향이 있지만 상기 저압 형성 단계의 압력이 대기압 - 10kPa, 즉 약 91 kPa보다 더 낮아지는 경우에는 챔버의 구조적인 강도와 챔버 도어의 밀폐 시스템의 구조적인 강도가 높아져야 하므로, 관련 장치를 제조하기 위한 공정 효율이 저하되며, 본 발명의 멸균 방법을 포함하는 멸균 시스템의 단가를 상승시킨다.

상기와 같은 저압 형성 단계에서의 예시적인 기체 흐름을 도 3에 나타내었으며, 이와 같이 본 발명에 의하면 진공 상태가 아닌, 대기압보다 다소 낮은 정도의 기압 변화만이 요구하므로 진공 펌프 등과 같은 고가의 장비가 요구되지 않는다.

한편, 본 발명에 사용될 수 있는 상기 고속 블로워는 블로워의 회전 수를 조절하여 압력을 변화시킬 수 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 대기압 미만의 저압이 획득되는 경우, 이러한 저압 하에서 산화성 기체를 챔버에 공급하는 제1 산화성 기체 공급 단계를 수행한다. 이와 같은 제1 산화성 기체 공급 단계가 저압에서 이루어짐으로써 산화성 기체의 증발이 확산되면서 피멸균물에 접촉하여 멸균이 시작된다.

상기 제1 산화성 기체 공급 단계에서의 산화성 기체의 농도는 1,000 내지 2,000ppm인 것이 바람직하며, 상기 산화성 기체의 농도가 1,000ppm 미만인 경우에는 멸균 효과가 미미하고, 2,000ppm을 초과하는 경우에는 산화성 기체가 수분과 응축되어 산화성 기체의 농도를 오히려 낮아지게 하는 문제가 있다.

본 발명에 있어서, 멸균에 사용되는 산화성 기체는 기체 상태에서 산화성을 나타내는 물질로써 기체 상태인 것을 의미하는 것이다. 예를 들어, 과산화수소는 기체 과산화수소가 이용될 수 있으며, 환언하면 이는 과산화수소 증기를 의미하는 것이다.

한편, 이와 같은 제1 산화성 기체 공급 단계는 1분 내지 1시간 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는 2분 내지 30분, 더욱 바람직하게는 5분 내지 20분 동안 수행될 수 있다. 나아가, 상기 저압 형성 단계는 상기 고압 형성 단계보다 오래 유지되도록 수행되는 것이 바람직하다.

후속적으로, 고속 블로워를 이용하여 외부 기체를 상기 챔버에 유입하여 대기압을 초과하는 고압 분위기를 형성하는 고압 형성 단계를 수행한다. 즉, 상기 고속 블로워에 의해 챔버 내로 외부 기체가 유입되는 결과 챔버 내에 대기압을 초과하는 고압 분위기가 형성될 수 있으며, 본 발명에 있어서 '고압'은 대기압 초과의 압력을 의미하는 것으로 이때 상기 고압 형성 단계의 압력은 대기압 + 10kPa, 즉 약 111 kPa 이하인 것이다. 상기 고압 형성 단계의 압력이 대기압 + 10kPa, 즉 약 111 kPa보다 더 높아지는 경우에는 챔버의 구조적인 강도와 챔버 도어의 밀폐 시스템의 구조적인 강도가 높아져야 하므로, 관련 장치를 제조하기 위한 공정 효율이 저하되며, 본 발명의 멸균 방법을 포함하는 멸균 시스템의 단가를 상승시킨다. 이때, 상기 외부 기체는 챔버 밖의 기체를 의미하는 것으로 공기일 수 있다. 상기와 같은 고압 형성 단계에서의 예시적인 기체 흐름을 도 4에 나타내었다.

상기 본 발명의 저압 형성 단계 및 고압 형성 단계는 대기압 미만 또는 대기압 이상인 것을 의미하는 것이나, 멸균 방법의 수행 중 저압에서 고압으로, 그리고 고압에서 저압으로 압력이 변화되는 경우 변화 과정에서는 대기압의 압력을 가질 수 있는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

이와 같이 본 발명에 의하면 진공 상태가 요구되지 않으며, 도 1에 나타낸 바와 같이 전체 멸균 방법의 수행에 있어서 압력의 변화가 대기압으로 기준으로 ± 5kPa 범위 내이므로, 크지 않은 압력 변화의 폭만을 이용하여 효과적인 멸균 효과의 획득이 가능하며, 진공 펌프 등과 같은 고가의 장비가 요구되지 않는다.

이와 같이 대기압을 초과하는 고압이 획득되는 경우, 이러한 고압 하에서 산화성 기체를 챔버에 공급하는 제2 산화성 기체 공급 단계를 수행한다. 이와 같은 제2 산화성 기체 공급 단계가 고압에서 이루어짐으로써 피멸균물이 내부와 외부의 압력차가 커지게 됨에 따라 산화성 기체가 피멸균물의 내부 깊숙한 곳까지 도달되어 완전한 멸균을 수행할 수 있다.

상기 제2 산화성 기체공급 단계에서의 산화성 기체의 농도는 1,000 내지 2,000ppm인 것이 바람직하며, 1,000ppm 미만인 경우에는 멸균 효과가 미미하고, 2,000ppm 을 초과하는 경우에는 산화성 기체가 수분과 응축되어 산화성 기체의 농도를 오히려 낮아지게 하는 문제가 있다.

한편, 이와 같은 제2 산화성 기체 공급 단계는 1분 내지 1시간 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는 2분 내지 30분, 더욱 바람직하게는 5분 내지 20분 동안 수행될 수 있으나, 상술한 바와 같이 상기 고압 형성 단계는 상기 저압 형성 단계보다 짧게 수행되도록 한다.

상기 제1 산화성 기체 공급 단계 및 제2 산화성 기체 공급 단계에 있어서 상기 챔버는 40 내지 60℃의 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 이와 같은 챔버의 온도는 1 산화성 기체 공급 단계 이전에 미리 도달되거나 또는 1 산화성 기체 공급 단계와 동시에 유지되도록 조절할 수 있으며, 본 발명에 있어서 산화성 기체가 기체상으로 공급되어 멸균을 수행하므로 챔버 내부의 온도를 이와 같은 범위로 유지하여 산화성 기체의 응축을 최소화하고 지속적인 멸균 효과를 획득할 수 있다.

상기, 산화성 기체, 즉 기체상의 산화성 물질은 직접 산화성 기체를 입수하거나 또는 액체의 산화성 물질, 예를 들어 과산화수소 수용액을 기화기에 통과시켜 과산화수소 증기 상태로 챔버 내부에 공급할 수 있다. 다만, 기체 상태의 산화성 기체는 대기 중에서 특히 수분에 의해 쉽게 물과 산소로 분해될 수 있어 불안정하기 때문에 수용액의 산화성 물질을 기화기 또는 어떠한 방식의 기화 과정을 통해 기체 상태 혹은 증기 상태로 변화시켜서 주입하는 것이 바람직하다. 예를 들어 본 발명에 있어서 과산화수소 수용액이 챔버 외부 설치된 기화기를 통하여 기화 또는 증기화 되어 챔버 내부에 기체 상태로 주입될 수 있다.

상기 제1 산화성 기체 공급 단계 및 제2 산화성 기체 공급 단계에 있어서 상기 챔버 내부의 온도가 40℃ 미만인 경우에는 산화성 기체의 응축에 의해 멸균 효과가 저하되는 문제가 있으며, 멸균과정에서 상기 챔버 내부의 온도가 60 ℃를 초과하는 고온으로 상승하면 플라스틱 재질 등과 같이 열에 약한 재질로 이루어진 피멸균물의 경우 변형, 손상 등이 발생할 수 있는 문제가 있다.

이와 같은 챔버 내 온도의 조절은 챔버에 구비된 가열부에 의해 수행될 수 있으며, 이때 가열부의 구체적인 형태는 특히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 가열 히터가 사용될 수 있다.

상기 멸균 방법은 상기 고속 블로워를 이용하여 상기 챔버로부터 기체를 유출하여 습기를 제거한 후, 제습된 기체를 챔버 내로 재유입하는 제습 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 제습 단계는 바람직하게는 본 발명의 멸균 방법에 있어서 저압 형성 단계 전에 수행될 수 있으며, 본 발명의 멸균 방법이 2회 이상 반복 수행되는 경우 각 회당 저압 형성 단계 전에 상기 제습 단계가 추가로 수행되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 제습 단계에서의 예시적인 기체 흐름을 도 6에 나타내었다. 이와 같은 제습 단계의 수행에 의해 챔버 내부의 상대 습도가 낮아지는 경우 멸균 효율이 더욱 증대될 수 있다.

나아가, 상기 고압 형성 단계에서 유입되는 외부 기체는 제습 단계 및 불순물 제거 단계를 거친 후 챔버에 유입되는 것이 바람직하다. 즉, 외부에서 유입되는 기체가 멸균에 보다 적절하게 사용되기 위하여 챔버에 유입되기 전 제습 단계를 통해 수분을 제거하고, 나아가 불순물 제거 단계를 통해 외부 기체 내에 포함되어 있는 불필요한 물질들을 제거하는 것이 바람직하다.

다만, 이러한 단계는 새로이 유입되는 기체뿐만 아니라 멸균 챔버를 1회 이상 순환하는 기체에 대해서도 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 멸균 방법이 밀폐계 내에서 수행되어 산화성 기체의 지속적인 유입이 이루어지는 경우 챔버 내의 상대 습도가 높아지게 된다. 상기 챔버 내부의 상대 습도가 높아지면 산화성 기체가 수분에 응축되어 낮아지는 결과를 초래할 수 있으며, 이러한 문제점을 극복하기 위해 챔버 내부의 기체를 고속 블로워를 통하여 순환시켜 제습 단계를 거침으로써 수분을 제거한 다음 다시 챔버 내로 순환시키는 과정을 포함할 수 있다.

이와 같은 제습 단계의 수행 방식은 특히 제한되는 것은 아니나 기체의 흐름이 흡착제를 통과하도록 하여 획득될 수 있으며, 상기 불순물 제거의 수행 방식 역시 특히 제한되는 것은 아니나 다양한 필터 등을 사용하여 수행될 수 있다.

나아가, 멸균 완료 후에는 상기 챔버 내에 형성된 산화성 기체를 물과 산소로 분해하는 산화성 기체 분해 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 산화성 기체 분해 단계에서의 예시적인 기체 흐름을 도 5에 나타내었다. 즉, 촉매부 등을 구비하여 멸균 단계가 종료되는 경우 산화성 기체를 물과 산소로 분해할 수 있으며, 상기 산화성 기체를 분해하여 획득된 산소를 챔버 내로 재유입될 수 있다.

즉, 멸균 과정이 종료되면 챔버 내부의 기체 중 산화성 기체는 촉매부를 통과하여 물과 산소로 분해시킬 수 있으며, 그 결과 산화성 기체가 제거된 안전한 기체는 챔버 내로 재유입하는 과정을 통해 피멸균물에 잔류하는 산화성 기체를 제거하고, 챔버 문 개방 시 작업자의 안전을 보장할 수 있다.

본 발명에 의한 상기 멸균 방법은 2 회 내지 10회 반복 수행되는 것이 바람직하며, 이러한 반복 수행을 포함하는 총 멸균 수행 시간은 1.5분 내지 90분, 보다 바람직하게는 5분 내지 1시간, 더욱 바람직하게는 5분 내지 30분 동안 수행될 수 있다.

나아가, 본 발명의 멸균 방법에 있어서 상기 챔버에 플라즈마를 발생시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 멸균 방법은 플라즈마를 발생시키면서 상기 챔버 내부의 기체를 순환시키는 내부순환 단계를 추가로 포함할 수 있는 것으로, 상기와 같은 내부순환 단계의 예시적인 기체 흐름을 도 7에 나타내었다.

이와 같은 플라즈마의 적용은 예를 들어 본 발명의 멸균 방법을 구성하는 어떠한 단계 후에 추가로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 상기 제2 산화성 기체 공급 단계에 이어서 후속적으로 수행될 수 있다. 본 발명은 반응 활성종(active species)의 전구체(precursor)로 산화성 기체를 이용하는 것으로, 피멸균물과 산화성 기체를 접촉시킨 후 플라즈마를 발생시키는 경우에는 멸균을 획득하기 위해 요구되는 시간과 플라즈마 전력을 감소시킬 수 있다. 나아가, 내부순환단계에서 플라즈마 내에서 발생하는 오존과 라디칼에 의해 멸균과정이 추가적으로 수행되기 때문에 멸균력이 높다. 또한 플라즈마 내에서 산화성 기체가 분해되면서 발생되는 부산물은 물 및 산소이므로 플라즈마 처리 후 소독된 피멸균물 표면에 독성의 잔존물을 남기지 않을 수 있다.

한편, 도 1(b)는 본 발명에 의한 멸균 방법 수행 시 플라즈마를 발생시키는 단계를포함하는 경우의 예시적인 계 내의 압력 변화를 그래프로 나타낸 것이다.

보다 상세하게, 고속 블로워(16)를 구동하여 챔버 내부의 압력을 변화시키면서 산화성 기체의 공급 단계가 종료되면 플라즈마 장치(6)에 전원을 인가하여 챔버(1) 내부에 플라즈마를 발생시킬 수 있다.

고속 블로워(16)와 삼방 밸브를 이용하여 챔버(1) 내부 압력이 대기압보다 높은 압력을 유지하거나, 대기압보다 낯은 압력을 유지하는 상태, 또는 도 7과 같이 대기압 상태에서 내부 순환을 유지하면서 플라즈마 장치(6)를 가동하여 챔버내부의 기체를 순환시킬 수 있다.

이때 상기와 같은 내부순환 단계에서는 도 7에 나타난 바와 같이 제4 밸브(11)는 b→a 방향, 제1 밸브(12)는 c→a 방향, 제2 밸브(13)는 a→b 방향, 제3 밸브(14)는 a→c 방향으로 변환되며 챔버(1) 내부 기체는 고속 블로워(16)에 의해 플라즈마 장치(6)를 통과하여 순환하게 된다. 상기 플라즈마 장치(6)를 통과한 기체는 오존, 전자, 이온, 유리 라디칼, 및 해리 또는 여기된 원자나 분자 중 적어도 하나를 포함하는 기체 또는 증기를 제공할 수 있으므로, 추가적인 멸균 효과가 획득될 수 있다.

나아가, 본 발명에 의하면 이와 같은 본 발명의 멸균 방법을 수행할 수 있는 멸균 장치가 제공된다.

본 발명의 멸균 장치는 산화성 기체 공급부, 기체가 배기되는 출구 및 기체가 유입되는 입구를 구비하는 챔버; 상기 챔버의 출구측 라인 및 입구측 라인과 연결된 고속 블로워; 상기 챔버의 출구와 고속 블로워 사이에 구비된 제1 밸브; 상기 고속 블로워와 상기 챔버의 입구 사이에 구비된 제2 밸브; 및 상기 입구측 라인 및 출구측 라인 중 적어도 하나의 라인에 연결되어 외부 기체를 유입, 출입 또는 유출입하는 조절 밸브를 포함하는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 7에는 본 발명의 예시적인 멸균 장치를 도시하였다. 하기에서는 도 2를 기준으로 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

구체적으로, 본 발명에 사용되는 챔버는 산화성 기체 공급부, 기체가 배기되는 출구 및 기체가 유입되는 입구를 구비하며, 필요한 경우 내부에 피멸균물을 배치할 수 있는 트레이(7) 및 가열부(5)가 구비되고 일면에 문(4)이 구비될 수 있다. 상기 챔버 내에 피멸균물을 배치한 후 문을 닫으면 밀폐계가 형성될 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 멸균 장치는 상기 챔버의 출구측 라인 및 입구측 라인과 연결된 고속 블로워를 구비하여, 이와 같은 고속 블로워에 의해 상기 챔버(1)의 내부 기체를 강제 순환시킬 수 있도록 한다.

이때, 상기 산화성 기체 공급부(10)는 산화성 기체를 공급할 수 있는 것이라면 특히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 액체 산화성 물질 주입부 및 산화성 물질 기화부를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 산화성 기체 공급부(10)에는 필요에 따라 유량조절 장치를 추가로 설치할 수 있다.

상기 챔버는 가열부를 구비하는 것이 바람직하며, 이와 같은 챔버에 구비된 가열부에 의해 필요한 경우 챔버 내 온도 조절이 수행될 수 있다. 이때 상기 가열부의 구체적인 형태는 특히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 가열 히터가 사용될 수 있다.

나아가, 상기 챔버는 기체가 유입되는 입구에 플라즈마 장치를 추가로 구비할 수 있으며, 이때 상기 플라즈마 장치는 챔버의 외부에 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 장치는 플라즈마를 공급할 수 있는 것이라면 특히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 2개의 전극이 서로 대향하도록 설치된 플라즈마 챔버를 마련하고, 이 플라즈마 챔버의 전극에 적절한 플라즈마를 발생시킬 수 있는 전력 공급원이 전기적으로 연결된 것일 수 있다.

본 발명에 사용될 수 있는 고속 블로워는 상기 챔버의 기체를 배출하거나 또는 챔버에 기재를 유입하는 역할을 하는 것으로, 이와 같은 기체의 흐름에 의해 챔버 내의 압력을 조절할 수 있는 것이면 특히 제한되는 것은 아니다. 다만, 바람직하게 상기 고속 블로워는 대기압을 기준으로 ±10 내지 ±20 kPa의 압력을 발생시키는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 ±13 내지 ±17kPa, 더욱 바람직하게는 약 ±15kPa의 압력을 발생시키는 것이 바람직하다. 이때 대기압은 1 atm인 것이다.

한편, 상기 챔버는 밸브(11, 12, 13, 14, 14')를 통해 기체의 흐름을 조절할 수 있으며, 이에 따라 챔버 내부의 압력을 조절할 수 있도록 하였다.

보다 상세하게 상기 조절 밸브는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 챔버의 입구측 라인에 연결되며 내부 기체가 배출될 수 있는 제3 밸브(14) 및 상기 챔버의 출구측 라인에 연결되며 외부 기체가 유입될 수 있는 제4밸브(11)를 포함하거나, 또는 도 8에 도시된 바와 같이 유출입을 동시에 조절하는 동시 조절 밸브(14')일 수 있다.

상기 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제4 밸브는 다방 밸브일 수 있으나, 효율적인 멸균 시스템을 구성하기 위해서는 3방 밸브인 것이 바람직하다.

상기 멸균 장치는 상기 고속 블로워를 이용하여 상기 챔버로부터 기체를 배기하여 습기를 제거한 후, 제습된 기체를 챔버 내로 재유입하는 제습 단계를 추가로 수행할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 멸균 장치 내에서 상기 제습 단계가 수행되는 경우에는 제1 밸브(12)는 c→a 방향, 제2 밸브(13)는 a→b 방향, 제3 밸브(14)는 a→b 방향을 유지한다. 상기 세 개의 밸브가 상술한 바와 같이 각각 일정한 흐름을 형성하는 경우 흐름에 관여하지 않는 다른 밸브는 닫아서 흐름이 생기지 않도록 한다. 예를 들어, 제1 밸브(12)는 b→a 방향으로 공기의 흐름이 생성되도록 조절되며, 이를 위해 제1 밸브(12)의 c 부분은 닫는다.

도 6을 참고하면, 본 발명의 멸균 장치 내에서 상기 제습 단계가 수행되는 경우에 제4 밸브(11)는 a→c 방향, 제1 밸브(12)는 b→a 방향, 제2 밸브(13)는 a→b 방향, 제3 밸브(14)는 a→b 방향을 유지한다. 이때, 흐름에 관여하지 않는 밸브는 닫아서 해당 밸브 내에 흐름이 생기지 않도록 한다. 예를 들어, 제1 밸브(12)가 b→a 방향으로 공기의 흐름이 생성되도록 조절되는 경우 제1 밸브(12)의 c 방향은 닫혀 있도록 한다. 유사하게, 제3 밸브는 제습 단계에서 기체의 흐름에 관여하지 않으므로, 기체의 흐름이 a→b 방향으로 유지되고, 즉 c 방향은 닫혀서 기체 유입이 이루어지지 않도록 한다.

이러한 제습 단계에서 상기 챔버 내부의 기체는 제습부(17)를 통과하여 건조한 기체로 다시 챔버 내부로 유입될 수 있으며, 그 결과 챔버 내부의 습도를 낮추고 피멸균물을 건조시킬 수 있으므로, 후속적인 멸균 단계에서 산화성 기체에 의한 멸균 효율을 향상시킬 수 있다.

이러한 제습 단계에서 제4 밸브(11)는 c→a 방향, 제1 밸브(12)는 c→a 방향을 유지하고, 제2 밸브(13)를 a→c 방향, 제3 밸브(14)를 a→c 방향으로 변환시키는 경우, 고속 블로워(16)가 챔버(1) 내부의 기체를 배기함으로써 챔버 내부의 압력이 대기압 미만의 낮은 압력을 형성할 수 있으며, 따라서 본 발명에 따른 저압 형성 단계가 수행될 수 있다.

이와 같이 저압 분위기가 형성되면 챔버 내로 산화성 기체를 공급하며, 예를 들어 상기 산화성 기체 공급부(10)가 액체 산화성 물질 주입부 및 산화성 물질체 기화부를 포함하는 경우, 산화성 물질 기화부의 온도를 산화성 물질의 용액이 기화될 수 있는 100℃ 이상으로 상승시킨 후 액체 산화성 물질 주입부로부터 산화성 물질 기화부를 통하여 챔버 내로 산화성 기체를 공급하며, 그 결과 멸균이 수행될 수 있다.

한편, 본 발명의 멸균 장치는 상기 제4밸브(11)에 연결되어 외부 기체에 포함된 불순물을 제거하는 필터를 추가로 포함할 수 있다. 다만, 도 7과 같이 유출입을 동시에 조절하는 동시 조절 밸브(14')를 적용하는 경우에는 동시 조절 밸브에 연결되어 외부 기체에 포함된 불순물을 제거하는 필터를 추가로 포함할 수 있다.

한편, 제1 산화성 기체 공급 단계에 후속적으로 고속 블로워를 이용하여 외부 기체를 상기 챔버 내부에 유입하여 대기압을 초과하는 고압 분위기를 형성하는 고압 형성 단계를 수행하기 위해서는 밸브 상태를 제4 밸브(11)는 b→a 방향, 제1 밸브(12)는 b→a 방향, 제2 밸브(13)는 a→b 방향, 제4 밸브는 a→c 방향으로 설정한다. 이경우 외부 기체는 필터(23')와 제습부(17)를 통과하여 유입된다. 이와 같은 경우 고속 블로워(16)에 의한 외부 기체 유입에 의해 챔버(1) 내부 압력이 대기압을 초과하는 압력으로 유지할 수 있다.

이때 본 발명에 사용될 수 있는 필터는 외부 기체에 포함된 입자상 먼지, 예컨데 미세 먼지 등을 제거할 수 있는 것이라면 특히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 0.3 마이크로 이상의 입자를 걸러낼 수 있는 헤파필터 등을 사용할 수 있다.

나아가, 본 발명의 멸균 장치는 상기 제1 밸브와 제4 밸브 사이에 연결된 제습부를 추가로 포함하거나, 상기 제2 밸브와 제3 밸브 사이에 연결된 산화성 기체 분해부를 추가로 포함하거나, 이들 모두를 추가로 포함할 수 있다.

예를 들어 챔버 내 저압 분위기 형성 시 상기 제2 밸브로부터 유출된 기체인 산화성 기체는 산화성 기체 분해부(15)를 통과하면서 물과 산소로 완전히 분해된 다음 제3 밸브를 통해 배출될 수 있으며, 챔버 내의 기체의 제습을 수행하는 단계에서는 제1 밸브와 제4 밸브 사이의 제습부를 거친 후 챔버로 기체를 재유입할 수 있다.

다른 한편, 도 8과 같은 구조의 멸균 장치로 구성되는 경우 상기 조절 밸브는 유출입을 동시에 조절하는 동시 조절 밸브이며, 상기 제1 밸브와 제2 밸브를 연결하는 우회 라인과 상기 동시 조절 밸브 사이에 산화성 기체 분해부 및 제습부 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.

이 경우 본 발명의 멸균 장치는 상기 제1 밸브와 제2 밸브를 연결하는 우회 라인(22)과 제3 밸브 사이에 산화성 기체 분해부 및 제습부 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있으며, 예를 들어 챔버 내 저압 분위기 형성 시 상기 제2 밸브로부터 유출된 기체인 산화성 기체는 산화성 기체 분해부(15)를 통과하면서 물과 산소로 완전히 분해된 다음 제3 밸브를 통해 배출될 수 있으며, 챔버 내의 기체의 제습을 수행하는 단계에서는 제습부를 거친 후 챔버로 기체를 재유입할 수 있고, 나아가 멸균 완료 후 피멸균물의 건조 및 챔버 내에 존재하는 기체를 안전한 기체로 대체하기 위해 챔버로부터 배기되는 기체를 제습부 및 산화성 기체 분해부를 거치도록 한 후 챔버 내로 재유입할 수 있다. 이와 같이 멸균을 위해 수행되는 각 단계에서의 필요에 따라 상기 산화성 기체 분해부 및 제습부 중 적어도 하나를 거치도록 할 수 있다. 따라서, 도 7에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 제2 밸브와 제3 밸브 사이의 제습부(17) 및 산화성 기체 분해부(15)는 직렬 또는 필요에 따라 병렬로 연결될 수 있으며, 변화되는 라인의 설정에 맞도록 적절한 밸브를 배치하여 구성할 수 있다.

상기 산화성 기체 분해부(15)는 산화성 기체를 물과 산소로 분해할 수 있는 것이라면 특히 제한되지 않으며, 촉매 물질 또는 흡착제 물질을 코팅한 일체형의 세라믹 허니컴 형태, 구슬형, 펠릿형 또는 과립형 집합체 형태 중 하나일 수 있으며, 다만 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 펠렛 형태의 산화성 기체 분해용 촉매를 사용하여 카트리지 형태로 제작하거나, 또는 산화성 기체 분해부 내부에 히터부를 설치하여 촉매에 열을 가함으로써 산화성 기체의 분해 효과를 높이도록 설계할 수 있다.

상기 촉매 물질 또는 흡착제 물질의 성분은 예를 들어 금속 산화물에 Pt, Pd, Rh, Ru 등의 귀금속이 담지된 것, 금속 산화물에 CrOx, CuOx 등의 전이금속 산화물이 담지된 것, 제올라이트 등의 분자체, TiO₂, ZrO₂, MgO 등의 반도체 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 사용할 수 있으며, 금속 망간계열의 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제습부(17)는 외부로부터 유입되는 기체의 수분을 제거하여 챔버 내의 습도를 조절할 수 있도록 할 수 있으며, 내부 순환 상태의 경우에도 밸브를 조절하여 제습부를 거치도록 조절하는 경우 멸균을 위한 기체 흐름 내의 습도를 용이하게 조절할 수 있다.

도 2 및 도 8에는 본 발명의 멸균 장치의 예시적인 배치를 도시하였으나, 이와 같은 각 구성의 배치는 도 2 및 도 8에 각각 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 7에는 산화성 기체 분해부(15) 및 제습부(17)가 상기 제1 밸브와 제2 밸브를 연결하는 우회 라인과 제3 밸브 사이에 직렬로 구비된 경우를 도시하였으나, 이들을 병렬로 배치하거나, 이들의 기능을 모두 포함하는 하나의 모듈로 구성할 수도 있으며, 바람직하게는 직렬로 연결한 후 분해부 및 제습부 중 어느 하나만 거치는 흐름을 형성할 수 있도록 우회로를 형성할 수도 있다.

상기 챔버는 기체가 유입되는 입구에 플라즈마 장치를 추가로 구비할 수 있으며, 이때 상기 플라즈마 장치는 챔버의 내부 및/또는 외부 측에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 챔버의 외부 측에 배치되는 것이다. 보다 구체적으로 고속 블로워와 챔버의 입구 사이에 구비될 수 있다.

즉, 본 발명은 반응 활성종(active species)의 전구체(precursor)로써 산화성 기체를 이용하는 것으로, 피멸균물과 산화성 기체를 접촉시킨 후 플라즈마를 발생시키는 경우에는 멸균을 획득하기 위해 요구되는 시간과 플라즈마 전력을 감소시킬 수 있다. 나아가, 내부순환 단계에서 플라즈마를 적용하는 경우에는 플라즈마 내에서 발생하는 오존 및 라디칼에 의해 멸균 과정이 추가적으로 수행되기 때문에 멸균력이 보다 향상될 수 있다. 또한 플라즈마 내에서 산화성 기체가 분해되면서 발생되는 부산물은 물 및 산소이므로 플라즈마 처리 후 소독된 피멸균물 표면에 독성의 잔존물을 남기지 않을 수 있다.

특히, 챔버 내부에 플라즈마 발생 장치를 설치할 경우 플라즈마에 의해 피멸균물의 손상이 발생할 수 있고, 따라서 피멸균물이 의료 기기인 경우에 특히 문제가 될 수 있다. 그러나, 본 발명의 멸균 장치는 플라즈마 장치를 챔버의 외측에 별도로 구비할 수 있으므로 플라즈마에 의한 피멸균물의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명에 사용될 수 있는 플라즈마 장치는 특히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 2개의 전극이 서로 대향되도록 구비된 플라즈마 챔버를 포함하고, 상기 플라즈마 챔버의 전극에 최적의 플라즈마를 발생시킬 수 있는 고전력 공급원이 전기적으로 연결된 구조를 갖는 플라즈마 장치를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 플라즈마 장치는 플라즈마 발생 방식으로 직류 고전압 또는 교류 고전압을 이용하는 아크 방전법, 또는 RF 방전법 등과 같은 다양한 방식이 적용될 수 있다.

상술한 본 발명의 멸균 장치는 다양한 피멸균물의 멸균을 수행하기 위해 적용될 수 있으나, 예를 들어 의료기기 등의 멸균을 위해 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로는 핸드피스 등과 같은 치과용 의료기기, 고분자 재료로 이루어진 의료기기 등의 멸균용으로 사용될 수 있으나 특별히 제한되는 것은 아니다.

진공 펌프를 사용하는 종래 멸균 방법 및 장치의 경우에는 진공 펌프를 이용하여 챔버 내부를 진공상태로 만든 후 산화성 기체를 주입하므로, 이 경우 챔버 내부의 기체 흐름 또는 기체의 순환은 발생하지 않으며, 진공 상태에서 산화성 기체는 단순한 확산 작용을 한다. 즉, 이와 같은 진공 상태에서는 산화성 기체의 확산은 가능하지만 연속적인 내부기체의 순환은 불가능하기 때문에 예를 들어 플라즈마를 적용하는 경우에도 플라즈마에 의해 발생된 오존(O₃)이나 라디칼 등의 챔버내부의 확산이 제한적이며, 그 결과 플라즈마의 효율이 낮다.

반면, 본 발명에 의하면, 멸균 과정 및 장치가 고속 블로워에 의해 구동되는 것으로, 이 경우 챔버 내부의 압력을 조절할 수 있으며, 나아가, 저압, 고압 그리고 대기압 상태에서도 밸브와 고속 블로워를 이용하여 챔버 내부의 기체를 지속적으로 순환시킬 수 있다. 그 결과 챔버 내부의 기체는 지속적인 순환에 의해 산화성 기체를 효율적으로 챔버 내부에 적용될 수 있고, 플라즈마의 효율도 현저하게 향상될 수 있다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1: 멸균 장치의 제조 및 이를 이용한 멸균 방법

(1) 멸균 장치

도 2에 도시된 구조를 갖는 본 발명에 의한 예시적인 멸균 장치를 제조하였다.

구체적으로, 내부에 트레이(7) 및 가열부(5)가 구비되고 일면에 문(4)이 구비되며, 과산화수소 공급부(10)와 연결된 챔버(1)를 이용하여 챔버 내부의 기체를 강제 순환시킬 수 있도록 챔버의 출구(2)와 입구(3)를 고속 블로워와 연결하였다. 상기 산화성 기체 공급부(10)는 액체 산화성 물질 주입부 및 산화성 물질 기화부를 포함하도록 하여 챔버에 산화성 기체를 공급할 수 있도록 하였으며, 상기 산화성 기체 공급부(10)에는 유량조절 장치를 설치하였다.

챔버(1)의 입구에는 플라즈마 장치(6)를 설치하였으며, 상기 플라즈마 장치(6)는 2개의 전극이 서로 대향되도록 구비된 플라즈마 챔버를 마련하고, 이 플라즈마 챔버의 전극에 최적의 플라즈마를 발생시킬 수 있는 고전력 공급원을 전기적으로 연결하였다. 상기 챔버는 입구 및 출구를 통하여 챔버 내의 기체가 고속 블로워(16)에 의해 강제 순환하도록 하였다.

나아가, 유입되는 외부 기체 중의 불순물 또는 이물질을 제거하기 위한 필터(11)를 구비하였고, 촉매를 포함하는 산화성 기체 분해부(15) 및 제습부(17)를 구비도록 하였다. 상기 제습부(17)에 사용될 수 있는 흡수제는 상업적으로 구입이 가능한 것이면 어떠한 것이든 사용이 가능하고, 제습부에 히터를 장착하여 흡수제의 수분을 제거하는 방법을 이용하거나 흡수제의 교환이 가능한 카트리지 형태로 제공할 수 있다. 제습부에 히터를 장착하여 흡수제의 수분을 제거하는 방법을 이용하는 경우, 이때 탈수된 수분은 고속블로워(16)와 분해부(15)을 거쳐서 배출되도록 설계되어, 흡수제에서 탈수된 수분은 챔버 내부로 유입이 차단된다.

(2) 멸균 방법

챔버(1)에 구비된 산화성 물질 기화기 및 가열부(히터, 5, 5')에 전원을 인가하여 챔버(1) 내부 온도를 40 내지 60℃를 유지하도록 가열하였다. 이어서, 상기 챔버(1) 내 트레이(7)에 멸균시키고자 하는 피멸균물(2)을 넣고 챔버(1)의 문(4)를 닫아 밀폐시켰다. 그 후, 챔버(1)의 기체가 고속 블로워(16)를 통하여 강제적으로 내부 순환될 수 있도록 밸브를 조절하였다. 한편, 제습 단계의 수행 시에는 제4 밸브(11)는 c→a 방향, 제1 밸브(12)는 b→a 방향, 제2 밸브(13)는 a→b 방향, 제3 밸브(14)는 a→c 방향을 유지한다. 상기 제습 단계에서 챔버 내부의 기체는 제습부를 통과하여 건조한 기체 상태로 고속 블로워에 의해 챔버 내부의 상대습도를 감소시킨다. 본 실험에 있어서 산화성 물질로는 과산화수소를 이용하였다.

고속 블로워(16)을 가동시키고 챔버(1)에 구비된 히터(5, 5')와 산화성 기체 공급부(9)인 산화성 물질 기화기에 전원을 인가하여 챔버(1) 내부 온도를 40 내지 60℃로 유지한다.

도 3과 같이 제4 밸브(11)는 b→a 방향, 제1 밸브(12)는 c→a 방향을 유지하고, 제2 밸브(13)를 a→c 방향, 제3 밸브(14)를 a→c 방향으로 변환시키면 챔버(1) 내의 기체를 고속블로워(16)가 강제적으로 유출하면서 대기압 미만의 낮은 압력을 형성할 수 있다. 이와 같이 저압 분위기가 형성되면 산화성 기체 공급부(10)인 산화성 물질 기화부의 온도를 산화성 물질의 용액이 기화될 수 있는 100℃ 이상으로 상승시킨 후 액체 산화성 물질 주입부로부터 산화성 물질 기화부를 통하여 챔버 내로 산화성 기체를 공급하며, 그 결과 멸균 적용이 수행된다.

상기 제2 밸브로부터 유출된 기체인 산화성 기체는 산화성 물질 분해부(15)를 통과하면서 물과 산소로 완전히 분해된 제3 밸브(14)를 통해 배출된다.

이와 같은 과정에 의해 충분한 멸균을 수행한 후 도 4와 같이 제4 밸브(11)는 b→a 방향, 제1 밸브(12)는 b→a 방향, 제2 밸브(13)는 a→b 방향, 제3 밸브(14)는 a→c 방향으로 변환하면 외부 기체는 필터(11)와 제습부(17)를 통과하여 유입된다. 이와 같은 고속 블로워(16)에 의한 외부 기체 유입에 의해 챔버(1) 내 내부 압력이 대기압을 초과하는 압력으로 유지한다.

챔버(1)의 내부에 대기압을 초과하는 높은 압력이 형성되면 산화성 기체 공급부(10)를 통해 챔버(1) 내로 산화성 기체를 재공급한다. 이와 같이 산화성 기체가 계속 주입됨에 따라, 상기 챔버(1) 내의 산화성 기체 농도는 점차 증가하며, 챔버의 내부 온도가 40 내지 60℃로 유지되므로, 공급된 산화성 기체는 응축이 최소화 되고 증기 상태로 유지되며, 이로 인하여 지속적인 멸균이 이루어질 수 있다.

1. 챔버 내부의 압력 변화에 따른 멸균 효과의 확인

상기 실시예 1에서 획득한 본 발명의 멸균 장치를 이용하여 고속 블로워를 구동하되 챔버의 압력 변화를 도출하지 않은 상태에서 멸균을 수행한 경우인 비교 실험예 1과 본 발명에 따라 고속 블로워의 구동과 삼방밸브의 설정을 통해 챔버 내의 압력 변화를 유도하여 멸균을 수행한 결과(실험예 1)를 하기 표 1에 나타내었다.

이때, 비교 실험예 1에 있어서 멸균 장치 내 기체의 흐름은 도 7에 도시된 바와 같다.

멸균이 수행되었는지 여부의 확인을 위한 BI(Biological Indicator)로는 미국 A사의 제품(Geobacillus Stearothermophilus Spores, HMV-091)]을 이용하였다. 구체적인 실험 과정은 상기 BI를 멸균용 파우치 내에 각각 넣어 챔버 안에 수용하고, 상기 비교 실험예 1 및 실험예 1로 언급한 각각의 공정에 의해 멸균을 수행한 다음 채취된 BI 샘플을 동일한 인큐베이터(Incubator)에 넣고 55℃에서 48시간 이상 최대 7일 동안 배양하여 BI샘플 색의 변화를 확인하였다. 각각의 멸균 과정을 1회 수행한 실험을 10회 반복 수행한 후 멸균이 양호한(no growth) 경우의 횟수를 기록한 결과를 하기 표 1과 같이 나타내었다.

이때 멸균이 수행된 경우 BI 샘플은 음성 반응을 나타내서 색의 변색이 일어나지 않으나, 멸균이 수행되지 않은 경우에는 양성 반응을 나타내면서 보라색으로부터 탈색이 일어나는 것을 확인할 수 있었다.

멸균 시간	비교 실험예 1	실험예 1
5분	4회/10회	10회/10회

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 멸균 장치 및 방법을 이용하여 멸균을 수행하는 경우에는 10 회 실험 모두에서 멸균 효과가 획득되는 것을 확인할 수 있었으며, 그 결과 고속 블로워와 밸브를 이용하여 챔버 내부의 압력변화를 도출하는지 여부에 따라 멸균 시간 및 멸균 효율이 모두 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

2. 피멸균물의 구조에 따른 멸균 효과의 확인

본 실험은 상기 실시예 1에서 획득한 본 발명의 멸균 장치를 이용하여 고속 블로워를 구동하되 챔버의 압력 변화를 도출하지 않은 상태에서 멸균을 수행한 경우인 비교 실험예 2와 본 발명에 따라 고속 블로워의 구동과 삼방 밸브의 설정을 통해 챔버 내의 압력 변화를 유도하여 멸균 횟수는 10회, 그리고 실험 횟수는 20회로 하여 멸균을 수행한 결과(실험예 2)를 하기 표 2에 나타내었다.

이때, 비교 실험예 2에 있어서 멸균 장치 내 기체의 흐름은 도 7에 도시된 바와 같으며, 이때 사용된 BI 샘플을 도 9에 도시된 바와 같이 하기와 같은 구조물 내에 배치하여 구조물 내부까지 멸균이 수행되는지 여부를 확인하였다.

구조 1: 용량이 15cc인 주사기의 바늘(Needle) 연결부가 열려 있는 구조

구조 2: 용량이 15cc인 주사기의 바늘 연결부에 내경 2mm, 길이 50mm인 PE 재질의 튜브의 일 말단이 연결되어 있고 상기 튜브의 다른 말단이 열려 있는 루멘

구조 3: 용량이 15cc인 주사기의 바늘 연결부에 내경 2mm, 길이 100mm인 PE 재질의 튜브의 일 말단이 연결되어 있고 상기 튜브의 다른 말단이 열려 있는 루멘

구조 4: 용량이 15cc인 주사기의 바늘 연결부에 내경 2mm, 길이 150mm인 PE 재질의 튜브의 일 말단이 연결되어 있고 상기 튜브의 다른 말단이 열려 있는 루멘

이와 같이 멸균을 수행한 다음 채취된 BI 샘플을 동일한 인큐베이터(Incubator)에 넣고 55℃에서 48시간 이상 최대 7일 동안 배양하여 BI 샘플 색의 변화를 확인하였다. 20회 실험을 수행하여 멸균이 양호한(no growth) 경우의 횟수를 기록한 결과를 하기 표 2와 같이 나타내었다.

구조	멸균 횟수	멸균 시간	비교 실험예 2	실험예 2
구조 1	10회	90분	14회/20회	20회/20회
구조 2	10회	90분	5회/20회	20회/20회
구조 3	10회	90분	0회/20회	20회/20회
구조 4	10회	90분	0회/20회	20회/20회

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 구조물의 내부가 좁고 긴 경우에도 본 발명의 멸균 방법 및 장치에 의한 경우 모두 90 분 내에 효과적으로 멸균이 획득된 것을 확인할 수 있었으며, 이에 따라 본 발명에 따른 멸균 방법 및 장치의 멸균 능력이 우수함을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1: 챔버
2: 출구
3: 입구
4: 챔버의 문
5, 5': 가열부
6: 플라즈마 장치
7: 트레이
10: 산화성 기체 공급부
11: 제4 밸브
12: 제1 밸브
13: 제2 밸브
14: 제3 밸브
15: 산화성 기체 분해부
16: 고속 블로워
17: 제습부
20: 출구측 라인
21: 입구측 라인
22: 우회 라인
23, 23': 필터

Claims (1)

1. 산화성 기체 공급부, 기체가 배기되는 출구 및 기체가 유입되는 입구를 구비하는 챔버;
   상기 챔버의 출구측 라인 및 입구측 라인과 연결되며, 대기압을 기준으로 ±10 내지 ±20 kPa의 압력을 발생시키는 고속 블로워;
   상기 챔버의 출구와 고속 블로워 사이에 구비된 제1 밸브;
   상기 고속 블로워와 상기 챔버의 입구 사이에 구비된 제2 밸브;
   상기 챔버의 입구측 라인에 연결되며 내부 기체가 배출될 수 있는 제3 밸브;
   상기 챔버의 출구측 라인에 연결되며 외부 기체가 유입될 수 있는 제4밸브;
   상기 제1 밸브와 제4 밸브 사이에 연결된 제습부; 및
   상기 제2 밸브와 제3 밸브 사이에 연결된 산화성 기체 분해부를 포함하며,
   상기 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제4 밸브는 삼방 밸브인, 멸균 장치.

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