KR20170043193A

KR20170043193A - 플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 의료기기용 멸균장치

Info

Publication number: KR20170043193A
Application number: KR1020150142605A
Authority: KR
Inventors: 신우철
Original assignee: 신우철
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2017-04-21

Abstract

본 발명은 플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 멸균장치에 내장되는 멸균센서(50)에 관한 것이다. 그리고 그 멸균센서(50)가 내장된 멸균장치와 멸균방법을 제안한다.
본 발명의 멸균센서(50)는 멸균장치의 멸균챔버(100) 안에 설치되고 내부에 반응챔버를 갖는 통모양체로 이루어진다. 그리고 통모양체 양단의 커넥터(55, 57)를 통해서 상기 멸균장치 본체와 연결되며, 상기 반응챔버 안에 과산화수소를 주입하는 과산화수소 주입부와 상기 통모양체의 양단에 고전압을 인가하여 반응챔버를 플라즈마 상태로 만드는 플라즈마 발생부가 설치되고, 플라즈마 상태의 과산화수소 라디칼을 상기 멸균장치의 멸균챔버로 배출함으로써 멸균 오브젝트를 멸균하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 의료기기용 멸균장치{STERLIZATION APPARATUS OF MEDICAL INSTRUMENTS USING HYDROGEN PEROZIDE PLASMA}

본 발명은 의료용 멸균장치에 관한 것이며 특히 플라즈마 멸균장치에 관한 것이다.

의료용 멸균기는 치과용구, 수술 용품 등 의료기관에서 사용되는 시술 기구들의 세균 감염 방지를 위해 광범위하게 사용되는 의료기기로, 다수의 사용에 의한 교차감염을 예방하기 위한 물리적, 화학적 유해작용을 가하여 병원균, 비병원균, 아포 등의 미생물들을 사멸하는 기구이다. 이러한 의료용 멸균기는 멸균제 및 방식에 따라서 크게 물리적, 화학적, 방사선 방식으로 분류된다. 종래에는 열, 압력, 증기, 전기적 에너지 등을 이용해서 모든 미생물을 파괴, 억제하는 방법의 물리적 멸균기(Physical Sterilizing Device)가 널리 사용되었다. 그러나 최소침습수술(Minimally Invasive Surgery: MIS)의 발달에 따라 수술용 기구의 형상이 멸균제가 침투하기 어려운 구조로 변화되면서 멸균성능이 우수한 화학적 멸균기가 주목을 받고 있다.

화학적 멸균기는 화학약품이나 가스를 이용하여 미생물을 파괴하거나 성장을 억제하는 방식으로 대표적으로 플라즈마 멸균기가 알려졌다. 과산화수소(Hydrogen peroxide 수용액을 이용해서 이온과 전자 등으로 구성된 불안정하고 에너지가 높은 플라즈마 형태로 멸균하는 기술이다. 과산화수소 용액을 수증기화하고 플라즈마 상태로 만들어서 진공상태의 멸균 챔버 내부로 유입시키면 멸균대상에 존재하는 미생물과 반응하여 멸균하게 된다. 이러한 플라즈마 멸균방법은 저온에서 가능하며, 과산화수소를 이용하기 때문에 멸균후 생성물이 O₂와 H₂O여서 환경친화적이라는 장점이 있다.

대한민국 특허 제782040호는 과산화수소 및 오존을 사용하는 멸균장치 기술을 제안하였다. 그러나 이 종래기술에서는 여러 번의 멸균단계를 거쳐야 하기 때문에 번거로울 뿐만 아니라, 복잡한 공정의 플라즈마 멸균 시스템으로 말미암아 생산단가가 올라가고 그에 따라 멸균 시스템의 보급화를 어렵게 했다. 게다가 멸균기 장비의 크기가 커서 설치할 때 어려움이 많았다.

따라서 본 발명의 발명가는 그런 문제점을 해결하기 위해서 오랫동안 연구하고 시행착오를 거치며 개발한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 복잡한 공정의 플라즈마 멸균 시스템을 단순화할 수 있는 새로운 방법론을 제공함에 있다. 멸균장치의 핵심 구성, 즉 과산화수소를 주입하는 부분, 플라즈마를 발생하는 부분, 그리고 플라즈마 상태에서 분해된 과산화수소 라디칼을 배출하는 부분을 본 발명은 하나의 모듈로 구성함으로써 멸균장치의 제조단가를 낮추고 유지보수의 편리성을 강화하며 멸균방법의 프로세스를 줄일 수 있는 새로운 멸균장치를 제안하는 것이다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론 할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

이와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 국면은 플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 멸균장치에 있어서,

멸균 오브젝트를 수용하는 멸균챔버를 갖는 멸균장치 본체;

상기 멸균장치 본체와 배출 파이프로 연결되어 상기 멸균챔버를 진공상태로 만드는 진공펌프;

상기 멸균장치 본체에 설치되어 멸균챔버를 미리 설정한 온도 범위로 승온하는 히터;

상기 멸균챔버 안에 설치되고 내부에 반응챔버를 갖는 통모양체로 이루어진 멸균센서로서, 상기 통모양체 양단의 커넥터를 통해서 상기 멸균장치 본체와 연결되며, 상기 반응챔버 안에 과산화수소를 주입하는 과산화수소 주입부와 상기 통모양체의 양단에 고전압을 인가하여 반응챔버를 플라즈마 상태로 만드는 플라즈마 발생부가 설치되는 멸균 센서; 및

상기 멸균장치 본체와 연결되어 전원을 공급하는 전원장치와 멸균장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 멸균장치에 있어서, 상기 멸균센서의 표면에 코일에 감겨 있는 것이 좋다. 이로써 강력한 멸균센서의 반응챔버 내에 강한 자기장을 형성할 수 있다.

본 발명의 제 2 국면은 플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 멸균장치에 내장되는 멸균센서로서, 상기 멸균장치의 멸균챔버 안에 설치되고 내부에 반응챔버를 갖는 통모양체로 이루어지며, 상기 통모양체 양단의 커넥터를 통해서 상기 멸균장치 본체와 연결되며, 상기 반응챔버 안에 과산화수소를 주입하는 과산화수소 주입부와 상기 통모양체의 양단에 고전압을 인가하여 반응챔버를 플라즈마 상태로 만드는 플라즈마 발생부가 설치되고, 플라즈마 상태의 과산화수소 라디칼을 상기 멸균장치의 멸균챔버로 배출함으로써 상기 멸균 오브젝트를 멸균하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 멸균장치에 내장되는 멸균센서에 있어서, 상기 멸균센서의 표면에 코일에 감겨져 있는 것이 좋다.

종래의 멸균장치는 전처리 공정부터 시작해서 진공, 플라즈마 생성, 멸균 등에 많은 장치들이 함께 처리하도록 구성되어 있어서, 장비의 크기도 커졌고 가격도 비쌌다. 그러나 본 발명에 따르면 플라즈마 생성과 과산화수소 분해에 관련한 핵심 구성이 멸균센서로 모듈화되어 있기 때문에, 멸균장치를 보다 간단하게 소형화해서 구성할 수 있으며, 장비의 관리와 보수에 유리하다는 장점이 있다. 또한 제조단가도 더 저렴하게 할 수 있다는 효과를 거둔다. 멸균 공정 또한 좀 더 단순화될 수 있다는 장점도 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 있어서의 멸균장치의 개략적인 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 멸균장치의 멸균챔버(100) 내에 설치된 멸균센서(50)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 멸균 방법의 전체 프로세스를 예시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 S50 단계를 좀더 구체적으로 나타내는 도면이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 멸균장치의 개략적인 구성을 나타낸다. 도 1의 멸균장치 내부에 멸균 오브젝트를 수용하는 멸균챔버(100)를 가지며 그 멸균챔버 안에 멸균 오브젝트를 위치시켜서 멸균챔버(100) 안에서 멸균하는 구조를 갖는다. 도어(1)를 이용하여 멸균챔버(100)를 개폐한다. 도시되어 있지는 않으나 멸균 오브젝트를 올려놓는 트레이가 멸균기 내부에 설치된다. 그리고 도어 센서(2, 14)는 도어(1)의 개방과 폐쇄를 감지한다. 도어(1)가 완전히 닫히지 않았다면 멸균 프로세스를 진행하지 않는다.

멸균챔버(100)에서 멸균 프로세스를 실행하기 전에 멸균챔버(100)를 진공 상태를 만들어야 한다. 이를 위해서 도시되어 있는 것처럼, 내부의 기체를 배출시켜 진공을 만들 수 있는 구조를 갖는다. 배출파이프는 진공펌프(12)와 연결되고 진공펌프(12)를 통해서 멸균챔버(100) 내부의 기체를 배출시킨다. 진공상태를 만드는 기준 압력은 미리 설정되어 있다. 바람직하게는 대략 250x10-3 torr 이하의 압력이 좋다. 또한 압력센서(3)가 설치돼서 멸균챔버(100) 안의 압력을 감지한다. 압력센서(3)가 감지하는 압력이 기준 압력보다 높으면 압력조절 밸브(13)를 개방하고 진공펌프(12)를 작동시켜서, 멸균챔버(100) 내부의 기체를 배출파이프를 통해서 외부로 배출한다. 이때 배출제어조절 밸브(100)는 개방되며, 기체는 배출필터(10)를 거치게 된다. 멸균챔버(100) 안의 압력이 소정의 진공 분위기에 이르면 압력조절 밸브(13)를 차단하여 폐쇄한다.

또한, 멸균챔버(100)의 한쪽 측벽에 설치되어 있는 공기의 배출을 촉진하기 위한 팬(7)과 이 팬(7)을 구동시키는 팬 모터(8)가 설치된다.

멸균챔버(100)의 내부 온도를 소정 온도 이상으로 상승시키기 위해서 히터(6, 9)가 멸균챔버(100)의 하우징에 설치될 수 있다. 히터(6, 9)는 저항선이며 전원과 연결되어 멸균챔버(100)의 표면을 가열함으로써 내부 온도의 상승을 도모한다. 바람직한 실시예에서는 온도센서(15)가 감지하는 내부 온도가 미리 설정한 온도 이하인 경우에 히터(6, 9)가 동작하도록 할 수 있다. 상기 미리 설정한 온도는 대략 50~55℃인 것이 좋다.

멸균챔버(100)의 상부에는 멸균센서(50)가 설치되어 있다. 본 발명에 있어서 멸균 오브젝트에 대한 멸균 프로세스의 기작은 멸균센서(50)에 의해서 실행된다. 종래기술과 달리, 과산화수소의 주입은 멸균챔버(100)에서 이루어지는 것이 아니라, 상기 멸균센서(50)에서 행해지며, 이 멸균센서(50)에서 플라즈마가 발생하며 과산화수소 증기를 배출한다

도시되어 있는 바와 같이 멸균기는 제어장치(5)와 연결되어 있다. 제어장치(5)는 입력기를 제공하는 콘트롤러 파트와 디스플레이 파트를 포함할 수 있다. 각 센서의 값을 이용하여 멸균 프로세스를 제어한다.

또한, 도시되지는 않았으나, 상기 구성요소들이 동작하기 위한 전원부와 전원선이 설치될 것이다. 본 발명의 멸균기는 전기적 연결을 보장할 뿐만 아니라 멸균센서(50)의 플라즈마 발생을 위한 수단이 제공될 것이다. 플라즈마 발생 방식으로는 직류고전압 또는 교류고전압을 이용한 아크방전법 또는 RF 방전 등 다양한 방식이 사용될 수 있다. 또한 과산화수소를 보관하고 상기 멸균센서(50) 안으로 과산화수소를 주입하는 배관과 저장소를 포함한 과산화수소 공급부 구성은 도 1에 도시되지 않았다. 그러나 본 발명이 과산화수소 분해에 따른 고산화성 화학물질을 이용한 멸균 반응 기술이라는 점에서 그와 같은 구성들을 구비하게 마련이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에서의 멸균센서(50)을 구성을 개략적으로 나타낸다.

멸균센서(50)는 통모양체로 이루어져 있으며, 양쪽 끝의 커넥터(55, 57)가 설치되어 멸균기 본체와 연결된다. 커넥터(55, 57)에 +/- 전극이 형성된다. 그리고 한쪽 커넥터 부분에 RF 방전을 위한 고주파를 발생시키는 플라즈마 발생부가 설치된다.

또한 멸균센서(50)의 내부에는 반응챔버가 설치된다. 이 반응챔버 안으로 과산화수소를 주입할 수 있도록 관로가 설치되어 동작 시에, 과산화수소 공급부로부터 과산화수소가 이 관로를 통해서 주입된다. 주입된 과산화수소는 플라즈마 발생부의 동작에 의해서 반응챔버가 플라즈마 상태가 되면 분해되어 라디칼 이온을 생성한다.

상기 커넥터(55, 57)는 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 중 어느 하나의 플라스틱 재질로 되는 것이 좋다. 초내열성이라는 점에서는 폴리아미드(PI) 또는 폴리아미드이미드(PAI)가 좋다. 내산성이라는 점에서는 불소수지와, 폴리술폰(PSF), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에테르술론(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에틸렌(PE) 중 어느 하나의 플라스틱 제질인 것이 좋다.

멸균센서(50)의 통모양체 표면은 유리 또는 아크릴재일 수 있다. 또한, 멸균센서(50)의 외주면에는 코일이 일정한 간격으로 근접해서 감겨 있다. 그리고 그 코일을 통해서 고전압이 인가됨으로써 멸균센서(50)의 반응챔버 안으로 자기장을 형성하게 된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 멸균센서를 이용한 멸균 프로세스의 전체 구성 예를 개략적으로 나타낸다. 이는 멸균 오브젝트를 멸균 챔버 안에 위치시켜 멸균하는 프로세스를 나타낸다.

먼저 멸균기의 도어를 개방한다(S10). 그리고 트레이를 이용해서 멸균 오브젝트를 개방된 멸균기 안으로 넣는다(S20). 멸균 오브젝트는 멸균챔버 안에 포지셔닝을 하고 도어를 닫는다(S30).

그런 다음에 수동 또는 자동으로 압력조절밸브를 개방하고 진공펌프를 구동하여 멸균챔버의 공기를 밖으로 배출하여 진공상태를 만든다(S40). 대략 -101.2kPa에 도달하면 진공펌프의 구동을 멈춘다.

다음으로 멸균세서를 작동하여 멸균 오브젝트에 대해서 멸균을 실시한다(S50). 도 4는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 있어서 멸균센서에서의 제어기작을 개략적으로 나타내었다. 멸균챔버가 진공상태에 이르면 멸균센서가 동작할 것이다.

먼저, 멸균센서 안으로 과산화수소를 주입한다(S500). 바람직하게는 가득 주입하는 것이 좋다. 그런 다음에 멸균센서의 반응 챔버 내부에 온도를 상승시킨다(S501).

반응챔버의 온도가 상승함으로써 주입된 과산화수소가 가열되어 증기를 형성하고 기화하기 시작한다(S502). 이때 상기 플라즈마 발생부에서 멸균센서의 양쪽 끝단에 대략 10~20kV에 이르는 고전압을 인가한다(S503). 이로써 과산화수소가 플라즈마 상태로 된다(S504).

그리고 자연스럽게 멸균센서로부터 과산화수소가 분해되어 OH 라이칼 이온이 배출구를 통해서 멸균센서 밖으로, 즉 멸균챔버 안으로 배출되며, 이것이 멸균 오브젝트에 존재하는 미생물과 반응하여 멸균을 실시한다(도 3의 S60). 좀더 자세하게 설명하면, 플라즈마 상태에 과산화수소가 존재하면 전자충돌, UV 흡수, 분자-원자 충돌 등에 의해서 OH 라디칼 등의 멸균에 필요한 물질이 만들어진다. 과산화수소가 있는 조건에서 플라즈마가 발생하는 경우에, 그때 발생하는 UV에 의해서 박테리아 등의 세포나 포자가 멸균될 수 있다. 또한 고에너지의 전자 및 기체입자가 직접 미생물과 충돌하여 사멸시킬 수도 있다. 그러나 무엇보다 과산화수소의 분해에 따라 OH 라디칼 또는 HO₂라디칼 등의 고산화성 화학물질들이 생성되어 멸균반응을 가속할 수 있다.

다음으로 상기 S50, S60 단계를 반복 실행하여 Over Kill을 위한 확산 멸균을 실시한다(S70). 그런 다음에 배기한다(S80).

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims

플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 멸균장치에 있어서,
멸균 오브젝트를 수용하는 멸균챔버를 갖는 멸균장치 본체;
상기 멸균장치 본체와 배출 파이프로 연결되어 상기 멸균챔버를 진공상태로 만드는 진공펌프;
상기 멸균장치 본체에 설치되어 멸균챔버를 미리 설정한 온도 범위로 승온하는 히터;
상기 멸균챔버 안에 설치되고 내부에 반응챔버를 갖는 통모양체로 이루어진 멸균센서로서, 상기 통모양체 양단의 커넥터를 통해서 상기 멸균장치 본체와 연결되며, 상기 반응챔버 안에 과산화수소를 주입하는 과산화수소 주입부와 상기 통모양체의 양단에 고전압을 인가하여 반응챔버를 플라즈마 상태로 만드는 플라즈마 발생부가 설치되는 멸균 센서; 및
상기 멸균장치 본체와 연결되어 전원을 공급하는 전원장치와 멸균장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 멸균장치.
제1항에 있어서,
상기 멸균센서의 표면에 코일에 감겨 있는 플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 멸균장치.
플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 멸균장치에 내장되는 멸균센서로서, 상기 멸균장치의 멸균챔버 안에 설치되고 내부에 반응챔버를 갖는 통모양체로 이루어지며, 상기 통모양체 양단의 커넥터를 통해서 상기 멸균장치 본체와 연결되며, 상기 반응챔버 안에 과산화수소를 주입하는 과산화수소 주입부와 상기 통모양체의 양단에 고전압을 인가하여 반응챔버를 플라즈마 상태로 만드는 플라즈마 발생부가 설치되고, 플라즈마 상태의 과산화수소 라디칼을 상기 멸균장치의 멸균챔버로 배출함으로써 상기 멸균 오브젝트를 멸균하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 멸균장치에 내장되는 멸균센서.
제3항에 있어서,
상기 멸균센서의 표면에 코일에 감겨 있는 플라즈마 상태의 과산화수소 증기를 이용하여 멸균 오브젝트를 멸균하는 멸균장치에 내장되는 멸균센서.