KR20210126160A - 초음파 공동화를 이용하는 오염 제거 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
박테리아를 포함하는 병원균 및 다른 병원성 미생물의 물품, 열린 표면 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하는 능력을 갖는 활성화 수산화종의 구름을 생성하기 위해 비열 플라즈마 액추에이터에 의해 활성화될 수 있는 저압의 저-기류 미스트를 발생시키기 위해 세정 유체의 초음파 공동화를 사용함으로써 실질적으로 밀폐된 환경의 오염을 제거하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 자동화 시스템 및 관련된 비-일시적 컴퓨터 매체가 또한 개시된다.
Description
본 출원은 일반적으로 물품, 밀폐된 공간 및 밀폐되지 않은 공간의 오염을 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이러한 장소의 미생물 오염 제거에 관한 것이다.
미생물 종은 우리 환경에 널리 분포되어 있다. 대부분의 미생물 종은 다른 생명체를 손상시키지 않기 때문에 거의 관심이 없다. 그러나, 다른 미생물 종은 사람이나 동물을 감염시켜 해를 끼칠 수 있다. 해로운 미생물 유기체의 제거 또는 무효화는 오랫동안 관심의 대상이었다. 약물 및 의료 기기는 멸균되거나 멸균 용기에 포장된다. 해로운 미생물 유기체가 한 환자에서 다른 환자로 전파될 수 없도록 수술실, 병실 및 검사실과 같은 의료 환경은 다양한 세정 절차에 의해 오염이 제거된다.
미생물 유기체를 통제하기 위한 많은 이용 가능한 기술은 생물전(biological warfare) 및 생물테러(bioterrorism)의 공중 보건 환경에서 제한된 가치를 갖는다. 또한 이러한 사례를 다루는 현재의 기술은 밀폐된 환경으로 그 효과가 제한된다. 밀폐된 환경에서 보다 쉽게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 넓은 공간에서 열린 표면에서 사용할 수 있는 기능을 유지할 수 있으며, 사멸이 강화되고 기계의 유지 보수가 간단한 새로운 접근 방식이 필요하다.
본 발명은 이러한 필요성을 충족시키고 관련된 장점을 더 제공한다.
본 출원의 일 양태는 물품, 표면, 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법에 관한 것으로, 방법은: 깔때기 모양의 상부 챔버 부분과, 하부 챔버 부분과, 측면 챔버 부분 및 내부 챔버 부분을 포함하는 실질적으로 폐쇄된 챔버의 상부 챔버 부분에 축적된 에어로졸 방울을 포함하는 미스트 내로 세정 유체를 전단(shearing)하는 단계로서, 세정 유체는 초음파 공동화(ultrasonic cavitation)에 의해 전단되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터(nonthermal plasma actuator)에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 물품, 표면, 또는 실질적으로 밀폐된 공간을 플라즈마 활성화 이온 입자에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 다른 하나의 양태는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법에 관한 것으로, 방법은: 세정 유체를 포함하는 실질적으로 폐쇄된 챔버 내에 침지된 초음파 공동화기를 사용하여 세정 유체를 공동화함으로써 에어로졸 방울을 포함하는 미스트 내로 세정 유체를 전단하는 단계와; 실질적으로 폐쇄된 챔버의 상부 챔버 부분의 개구로부터 연장되는 출구 튜브 내의 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하는 단계로서, 출구 튜브는 에어로졸 방울을 방출하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하기 위해 상부 챔버 부분 위에 원위 개구를 갖는 중공 루멘(hollow lumen)을 포함하는, 단계; 및 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간을 플라즈마 활성화 이온 입자에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 또 다른 양태는 오염 제거 장치에 관한 것으로서, 장치는: 깔때기 모양의 상부 챔버 부분과, 하부 챔버 부분과, 측면 챔버 부분 및 내부 챔버 부분을 포함하는 실질적으로 폐쇄된 챔버와; 근위 단부와 원위 단부를 포함하는 초음파 공동화기(ultrasonic cavitator)로서, 근위 단부는 하부 챔버 부분에 연결되고, 원위 단부는 챔버 내부로 연장되며, 공동화기는 공진 주파수에서 물질을 진동시켜 다수의 전단된 유체 입자를 생성하는 압전 변환기(piezoelectric transducer)를 포함하는 초음파 공동화기와; 측면 챔버 부분 내로 공급하는 입구 튜브로서, 세정 유체가 하부 챔버 부분에 수동적으로 놓여 초음파 공동화기의 원위 단부를 침지시킴으로써, 전단된 유체 입자가 세정 유체를 통해 그리고 액체-공기 계면을 가로질러 위쪽으로 흘러 상부 챔버 부분에 축적된 에어로졸 방울의 미스트를 형성하도록 구성되는 입구 튜브와; 상부 챔버 부분의 개구로부터 연장되는 출구 튜브로서, 에어로졸 방울을 방출하기 위해 상부 챔버 부분 위에 원위 개구를 갖는 중공 루멘을 포함하는 출구 튜브; 및 원위 개구에 인접한 하나 이상의 전극을 포함하는 비열 플라즈마 액추에이터로서, 전극은 에어로졸 방울을 활성화하는 고전압 펄스를 발생시켜 물품, 표면, 또는 실질적으로 폐쇄된 공간의 오염을 제거하기 위한 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하도록 구성되는, 비열 플라즈마 액추에이터를 포함한다.
본 출원의 추가의 양태는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법으로서, 방법은: 세정 유체의 저장소에 초음파 공동화기를 침지시키는 단계와; 초음파 공동화기에 의해 생성된 초음파 진동으로 세정 유체를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 다른 하나의 양태는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법으로서, 방법은: 세정 유체의 저장소를 제공하는 단계와; 세정 유체에 힘을 가함으로써 세정 유체의 저장소를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 힘에 의해 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 추가의 양태는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 장치로서, 장치는: 세정 유체의 저장소와; 저장소에 침지되는 초음파 공동화기와; 저장소로부터 생성된 미스트를 활성화하는 비열 플라즈마 액추에이터와; 비열 플라즈마 액추에이터를 저장소에 연결하는 통로와; 비열 액추에이터를 외부 대기에 연결하는 외부 튜브를 포함하고; 저장소로부터 생성된 미스트는 깔때기를 통해 액추에이터로 통과할 수 있고, 미스트가 액추에이터에 의해 활성화된 후 미스트는 외부 튜브를 통해 외부 대기로 통과할 수 있다.
본 출원의 추가의 양태는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법으로서, 방법은: 센서를 사용하여 실질적으로 밀폐된 공간의 대기에서 공기매개 병원균의 존재를 감지하는 단계와; 센서로부터 네트워크화 컴퓨터 프로세서로 공기매개 병원균의 존재를 전달하는 단계와; 실질적으로 밀폐된 공간에 공기매개 병원균이 존재한다는 것을 네트워크화 컴퓨터 프로세서로부터 오염 제거 장치로 전달하는 단계와; 오염 제거 장치의 오염 제거 사이클을 활성화하는 단계를 포함하고, 오염 제거 사이클은: 세정 유체의 저장소를 제공하는 단계와; 세정 유체에 힘을 가함으로써 세정 유체의 저장소를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 힘에 의해 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 공기매개 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 추가의 양태는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 시스템으로서, 시스템은: 컴퓨터 프로세서와 네트워크 통신하는, 공기매개 병원균을 위한 센서와; 센서 및 오염 제거 장치와 네트워크 통신하는 컴퓨터 프로세서와; 컴퓨터 프로세서와 네트워크 통신하는 오염 제거 장치를 포함하고; 오염 제거 장치는: 세정 유체의 저장소와; 저장소 내에 침지되는 초음파 공동화기와; 저장소로부터 생성된 미스트를 활성화하는 비열 플라즈마 액추에이터와; 비열 플라즈마 액추에이터를 저장소에 연결하는 경로와; 비열 액추에이터를 외부 대기에 연결하는 외부 튜브를 포함하고; 저장소로부터 생성된 미스트는 깔때기를 통해 액추에이터로 통과할 수 있고, 미스트가 액추에이터에 의해 활성화된 후 미스트는 외부 튜브를 통해 외부 대기로 통과할 수 있다.
본 출원의 추가의 양태는 오염 제거 장치의 오염 제거 사이클을 반복하기 위한 명령을 제공하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 명령은: 실질적으로 밀폐된 공간에서 병원균의 존재를 감지하는 단계와; 병원균의 존재를 컴퓨터 데이터베이스로 전달하는 단계와; 컴퓨터 데이터베이스를 사용하여 실질적으로 밀폐된 공간에서 감지된 병원균을 식별하는 단계와; 병원균의 정체를 기반으로 컴퓨터 데이터베이스로부터 오염 제거 사이클의 프로그램을 선택하는 단계와; 선택된 프로그램을 오염을 제거 장치에 전달하는 단계로서, 오염 제거 장치는 프로그램을 자동으로 따르도록 네트워크화되는, 단계와; 프로그램에 따라 오염 제거 사이클을 수행하는 단계를 포함하고, 각각의 오염 제거 사이클은: 세정 유체의 저장소를 제공하는 단계와; 세정 유체에 힘을 가함으로써 세정 유체의 저장소를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 힘에 의해 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 공기매개 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 추가의 양태는 이산화염소, 에틸렌옥사이드, 오존, 프로필렌옥사이드, 이산화질소, 포름알데히드 또는 이들의 조합을 포함하는 멸균 가스에 실질적으로 밀폐된 공간을 노출시키는 단계를 포함하는 방법이다. 일부 실시형태에서, 세정 유체는 6 내지 9%의 농도로 과산화수소를 포함한다. 특정 실시형태에서, 세정 유체는 약 7.8%의 농도로 과산화수소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 물품 또는 실질적으로 폐쇄된 공간은 미처리 대조군에 비해 생존 가능한 박테리아 또는 생존 가능한 박테리아 포자의 6-log10 이상의 감소를 제공하기에 충분한 양으로 플라즈마 활성화 이온 입자에 노출된다. 특정 실시형태에서, 물품, 표면, 또는 실질적으로 폐쇄된 공간은 미처리 대조군에 비해 박테리아 또는 박테리아 포자의 7-log10 이상의 사멸을 제공하기에 충분한 양으로 플라즈마 활성화 이온 입자에 노출된다. 다른 실시형태에서, 물품, 표면, 또는 실질적으로 폐쇄된 공간은 미처리 대조군에 비해 박테리아 또는 박테리아 포자의 8-log10 이상의 사멸을 제공하기에 충분한 양으로 플라즈마 활성화 이온 입자에 노출된다. 또 다른 실시형태에서, 물품, 표면, 또는 실질적으로 폐쇄된 공간은 미처리 대조군에 비해 박테리아 또는 박테리아 포자의 9-log10 이상의 사멸을 제공하기에 충분한 양으로 플라즈마 활성화 이온 입자에 노출된다.
본 출원의 또 다른 양태는 오염 제거 장치에 관한 것으로서, 장치는: 깔때기 모양의 상부 챔버 부분과, 하부 챔버 부분과, 측면 챔버 부분 및 내부 챔버 부분을 포함하는 실질적으로 폐쇄된 챔버와; 근위 단부와 원위 단부를 포함하는 초음파 공동화기로서, 근위 단부는 하부 챔버 부분에 연결되고, 원위 단부는 챔버 내부로 연장되며, 공동화기는 공진 주파수에서 물질을 진동시켜 다수의 전단된 유체 입자를 생성하는 압전 변환기를 포함하는 초음파 공동화기와; 측면 챔버 부분 내로 공급하는 입구 튜브로서, 세정 유체가 하부 챔버 부분에 수동적으로 놓여 초음파 공동화기의 원위 단부를 침지시킴으로써, 전단된 유체 입자가 세정 유체를 통해 그리고 액체-공기 계면을 가로질러 위쪽으로 흘러 상부 챔버 부분에 축적된 에어로졸 방울의 미스트를 형성하도록 구성되는 입구 튜브와; 상부 챔버 부분의 개구로부터 연장되는 출구 튜브로서, 출구 튜브는 에어로졸 방울을 방출하기 위해 상부 챔버 부분 위에 원위 개구를 갖는 중공 루멘을 포함하고; 방울의 흐름을 제어하도록 중공 루멘의 크기가 제한되거나 방울의 흐름을 제어하기 위해 셔터가 사용되는, 출구 튜브; 및 원위 개구에 인접한 하나 이상의 전극을 포함하는 비열 플라즈마 액추에이터로서, 전극은 에어로졸 방울을 활성화하는 고전압 펄스를 발생시켜 물품, 표면, 또는 실질적으로 폐쇄된 공간의 오염을 제거하기 위한 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하도록 구성되는, 비열 플라즈마 액추에이터를 포함한다. 특정 실시형태에서, 초음파 공동화기는 초음파 신호 발생기에 결합 가능하게 연결된다. 특정 실시형태에서, 초음파 공동화기는 직경이 5 내지 50 μm인 에어로졸 방울을 생성하도록 구성된다.
또 다른 실시형태에서, 초음파 공동화기의 원위 단부는 압전 디스크(piezoelectric disk)를 포함하고, 압전 변환기는 전단 세정 유체의 표면으로서 압전 디스크의 표면을 진동시키도록 구성된다. 추가 실시형태에서, 초음파 공동화기의 원위 단부는 분무 노즐을 포함하고, 압전 변환기는 전단 세정 유체의 표면으로서 노즐의 금속 표면을 진동시키도록 구성된다. 특정 실시형태에서, 튜브는 세정 유체를 포함하는 용기를 지지하는 하우징에 연결된다. 특정 실시형태에서, 공진 주파수는 25 내지 200 kHz이다. 다른 실시형태에서, 분무 노즐은 직경이 0.07 내지 1 인치인 분무 패턴을 갖는 집속 분무 패턴(focused spray pattern)을 생성한다. 특정 실시형태에서, 분무 노즐은 직경이 2 내지 6 인치인 원뿔형 분무 패턴(conical spray pattern)을 생성한다. 추가 실시형태에서, 분무 노즐은 최대 12 인치 폭의 부채꼴 분무 패턴(fan-shaped spray pattern)을 생성한다. 또 다른 실시형태에서, 다수의 초음파 분무 노즐이 내부 챔버 부분에 배치된다. 다른 실시형태에서, 비열 플라즈마 액추에이터는 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge, DBD), 캐스케이드 유전체 장벽 방전, 용량성 방전(capacitive discharge), 글라이딩 아크 방전(gliding arc discharge), 저항체 장벽 방전(resistive barrier discharge), 플라즈마 제트(plasma jet), 펄스 스파크 방전(pulsed spark discharge), 글로우 방전(glow discharge) 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 실시형태에서, 비열 플라즈마 발생기는 체적 DBD(VDBD) 또는 표면 DBD(SDBD)이다.
특정 실시형태에서, 전원은 DC 전원, 고주파 AC 전원, RF 전원, 마이크로파 전원, 펄스 DC 전원 및 펄스 AC 전원을 포함한다. 특정 실시형태에서, 세정 유체는 액체를 포함한다. 추가 실시형태에서, 세정 유체는 과산화수소, 과산화아세트산, 과탄산나트륨 또는 이들의 조합을 포함하고, 선택적으로 또한 세정 유체는 오존, 알켄, 알데히드 또는 할로겐을 포함하는 유리 라디칼(free radical) 보호를 증가시키는 성분을 포함한다. 추가 실시형태에서, 챔버는 더 큰 챔버 내에 배치되고, 비열 플라즈마 액추에이터 주위로 연장되는 관형 벽에 의해 상기 더 큰 챔버에 연결되며, 플라즈마 활성화 이온 입자가 더 큰 챔버의 상부의 서브챔버 내부로 방출되어 그 안에 배치된 적어도 하나의 물품의 오염을 제거하도록 구조적으로 구성된다. 특정 실시형태에서, 적어도 하나의 물품은 의료 기기 또는 동물 조직 물질을 포함한다. 특정 실시형태에서, 서브챔버는 하나 이상의 물품을 멸균 가스에 노출시키기 위한 멸균 가스 공급원을 더 포함한다. 다른 실시형태에서, 멸균 가스는 이산화염소, 에틸렌옥사이드, 오존, 프로필렌옥사이드, 이산화질소, 포름알데히드 또는 이들의 조합을 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 서브챔버는 하나 이상의 물품을 자외선에 노출시키기 위한 수단을 더 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 하우징은 이동 카트를 더 포함하며, 관형 벽, 분무 노즐 및 전극은 이동 카트의 외부 표면으로부터 연장된다. 특정 실시형태에서, 이동 카트는 이산화염소, 에틸렌옥사이드, 오존, 프로필렌옥사이드, 이산화질소, 포름알데히드 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 멸균 가스를 생성하기 위한 수단을 더 포함한다. 추가 실시형태에서, 이동 카트는 금속 스크러버 박스(scrubber box), 송풍기 및 탄소 활성화 필터(carbon activated filter)를 더 포함하고, 금속 스크러버 박스는 송풍기가 탄소 활성화 필터를 통해 공기를 흡인하도록 구조적으로 구성되며, 스크러버는 하우징에 의해 형성되고, 송풍기와 필터가 동시에 작동한다. 특정 실시형태에서, 이동 카트는 필터 상에 쌓인 플라즈마 활성화 이온 입자를 분해하기 위해 탄소 활성화 필터를 자외선과 접촉시키기 위한 수단을 더 포함한다.
본 출원의 추가의 양태는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법으로서, 방법은: 세정 유체의 저장소에 초음파 공동화기를 침지시키는 단계와; 초음파 공동화기에 의해 생성된 초음파 진동으로 세정 유체를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다. 특정 실시형태에서, 병원균은 박테리아이다.
본 출원의 또 다른 양태는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법으로서, 방법은: 세정 유체의 저장소를 제공하는 단계와; 세정 유체에 힘을 가함으로써 세정 유체의 저장소를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 힘에 의해 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다. 특정 실시형태에서, 힘은 초음파 진동을 사용하여 가해진다. 특정 실시형태에서, 초음파 진동은 초음파 웨이퍼(ultrasonic wafer)에 의해 생성된다.
본 출원의 다른 양태는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 장치로서, 장치는: 세정 유체의 저장소와; 저장소에 침지되는 초음파 공동화기와; 저장소로부터 생성된 미스트를 활성화하는 비열 플라즈마 액추에이터와; 비열 플라즈마 액추에이터를 저장소에 연결하는 깔때기와; 비열 액추에이터를 외부 대기에 연결하는 외부 튜브를 포함하고; 저장소로부터 생성된 미스트는 깔때기를 통해 액추에이터로 통과할 수 있고, 미스트가 액추에이터에 의해 활성화된 후 미스트는 외부 튜브를 통해 외부 대기로 통과할 수 있다.
본 출원의 추가의 양태는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법으로서, 방법은: 센서를 사용하여 실질적으로 밀폐된 공간의 대기에서 공기매개 병원균의 존재를 감지하는 단계와; 센서로부터 네트워크화 컴퓨터 프로세서로 공기매개 병원균의 존재를 전달하는 단계와; 실질적으로 밀폐된 공간에 공기매개 병원균이 존재한다는 것을 네트워크화 컴퓨터 프로세서로부터 오염 제거 장치로 전달하는 단계와; 오염 제거 장치의 오염 제거 사이클을 활성화하는 단계를 포함하고, 오염 제거 사이클은: 세정 유체의 저장소를 제공하는 단계와; 세정 유체에 힘을 가함으로써 세정 유체의 저장소를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 힘에 의해 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 공기매개 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 추가의 양태는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 시스템으로서, 시스템은: 컴퓨터 프로세서와 네트워크 통신하는, 공기매개 병원균을 위한 센서와; 센서 및 오염 제거 장치와 네트워크 통신하는 컴퓨터 프로세서와; 컴퓨터 프로세서와 네트워크 통신하는 오염 제거 장치를 포함하고; 오염 제거 장치는: 세정 유체의 저장소와; 저장소 내에 침지되는 초음파 공동화기와; 저장소로부터 생성된 미스트를 활성화하는 비열 플라즈마 액추에이터와; 비열 플라즈마 액추에이터를 저장소에 연결하는 깔때기와; 비열 액추에이터를 외부 대기에 연결하는 외부 튜브를 포함하고; 저장소로부터 생성된 미스트는 깔때기를 통해 액추에이터로 통과할 수 있고, 미스트가 액추에이터에 의해 활성화된 후 미스트는 외부 튜브를 통해 외부 대기로 통과할 수 있다.
본 출원의 또 다른 양태는 오염 제거 장치의 오염 제거 사이클을 반복하기 위한 명령을 제공하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 명령은: 실질적으로 밀폐된 공간에서 병원균의 존재를 감지하는 단계와; 병원균의 존재를 컴퓨터 데이터베이스로 전달하는 단계와; 컴퓨터 데이터베이스를 사용하여 실질적으로 밀폐된 공간에서 감지된 병원균을 식별하는 단계와; 병원균의 정체를 기반으로 컴퓨터 데이터베이스로부터 오염 제거 사이클의 프로그램을 선택하는 단계와; 선택된 프로그램을 오염을 제거 장치에 전달하는 단계로서, 오염 제거 장치는 프로그램을 자동으로 따르도록 네트워크화되는, 단계와; 프로그램에 따라 오염 제거 사이클을 수행하는 단계를 포함하고, 각각의 오염 제거 사이클은: 세정 유체의 저장소를 제공하는 단계와; 세정 유체에 힘을 가함으로써 세정 유체의 저장소를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 힘에 의해 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 공기매개 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 추가의 양태는 더 양호한 이온화를 제공하기 위해 정해진 속도로 펄스를 사용하는 아크 변환기를 갖는 장치이다.
본 출원의 이들 및 다른 양태 및 실시형태는 첨부 도면 및 청구 범위와 관련하여 고려될 때 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 활성화된 세정 유체 미스트를 사용하여 생화학 제제(biochemical agent)를 변성시키기 위한 일반적인 접근법의 블록 흐름도이다.
도 2는 액추에이터가 미스트 발생기(mist generator)에 근접하게 배치된, 생물학적 제제(biological agent)를 변성시키기 위한 장치의 제 1 실시형태의 개략도이다.
도 3은 액추에이터가 미스트 발생기에서 원격으로 배치된, 생물학적 제제를 변성시키기 위한 장치의 제 2 실시형태의 개략도이다.
도 4는 액추에이터가 근접 및 원격 배치된, 생물학적 제제를 변성시키기 위한 장치의 제 3 실시형태의 개략도이다.
도 5는 스트림 오염 제거 장치를 도시한다.
도 6은 챔버-기반(chamber-based) 오염 제거 장치를 도시한다.
도 7은 방의 오염을 제거하기 위한 오염 제거 장치를 도시한다.
도 8은 가열, 환기 및 공조 덕트 시스템을 위한 오염 제거 장치를 도시한다.
도 9는 사람에 의해 호흡된 공기를 위한 오염 제거 장치를 도시한다.
도 10a는 세정 유체 공급원(40)과 미스트 발생기(42)가 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70)를 통해 연결된 장치 요소의 구성을 나타낸다. 도 10b는 세정 유체 공급원(40)이 미스트 발생기(42)와 접속되고, 미스트 발생기는 다시 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70)를 통해 미스트 전달 장치(72)에 연결된 장치 요소의 구성을 나타낸다. 도 10c는 미스트 발생기(42)가 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70) 상에 장착된 장치 요소의 구성을 나타낸다. 도 10d는 미스트 발생기(42)가 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70) 상에 장착된 미스트 전달 장치(72) 내로 공급하는 장치 구성요소의 또 다른 구성을 나타낸다.
도 11a는 적어도 미스트 발생기(42)와 전압원(52)이 휴대용 하우징 내에 포함된 실시형태를 도시한다. 미스트 발생기는, 하우징 상에 장착될 수 있거나 원격 장치인 미스트 전달 장치(72)에 기능적으로 연결된다. 도 11b는 휴대용 용기 내에 포함된 미스트 발생기(42)와 전압원(52)을 도시하는데, 전체 장치는 핸드-헬드형이거나, 또 다른 장치 상에 장착되거나, 또는 또 다른 기계 또는 로봇에 의해 유지되거나 또 다른 기계 또는 로봇 상에 장착될 수 있다. 도 11c는 미스트 발생기(42)와 전압원(52)이 배낭과 같은 착용식 용기 내에 포함된 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 12a는 미스트 발생기로서 초음파 웨이퍼(ultrasonic wafer, 78) 또는 초음파 분무기(ultrasonic nebulizer)를 포함하는 오염 제거 장치를 도시한다. 도 12b는 이동/무선/원격 제어 장치(84)가 분무기(82)와 같은 본 개시의 오염 제거 장치에 기능적으로 연결된 시스템을 도시한다. 도 12c는 제어 장치(84)에 의해 제어되고 또한 유선 또는 무선 수단에 의해 분무기(82) 사이에서 통신하는 분무기와 같은 다수의 오염 제거 장치를 포함하는 시스템의 일 실시형태를 도시한다. 개별 분무기(82)로부터의 정보는 전체적으로 또는 개별적으로 제어 장치(84)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 다른 분무기(82)에 의해 방출되는 용량은 서로 다른 시간에 시작되거나 완료될 수 있고, 데이터는 독립적으로 보고될 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 제어 장치(84)에 의해 제어되고 또한 영역 또는 표면의 처리에 관한 데이터(94)를 외부 소스에 제공하는 하나(도 13a) 또는 다수(도 13b)의 미스트 발생기(42)를 갖는 유사한 시스템을 도시한다.
도 14는 미스트 발생기(42)와, 세정 유체 공급원(40) 및 미스트 전달 장치(72)가 센서(98)에 더 접속된 시스템을 도시한다.
도 15는 플라즈마 액추에이터(76)와 접속된 적어도 하나의 다이오드/커패시터(102)와 전압원(52)을 포함하는, 유리 라디칼을 형성하기 위한 예시적인 정류기를 도시한다.
도면 전체에 걸쳐, 달리 언급하지 않는 한, 동일한 참조 번호와 문자는 도시된 실시형태의 유사한 특징, 요소, 구성요소 또는 부분을 나타내기 위해 사용된다. 또한, 본 개시가 이제 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이지만, 이는 예시적인 실시형태와 관련하여 이루어지며, 도면 및 첨부된 청구 범위에 도시된 특정 실시형태에 의해 제한되지 않는다.
도 2는 액추에이터가 미스트 발생기(mist generator)에 근접하게 배치된, 생물학적 제제(biological agent)를 변성시키기 위한 장치의 제 1 실시형태의 개략도이다.
도 3은 액추에이터가 미스트 발생기에서 원격으로 배치된, 생물학적 제제를 변성시키기 위한 장치의 제 2 실시형태의 개략도이다.
도 4는 액추에이터가 근접 및 원격 배치된, 생물학적 제제를 변성시키기 위한 장치의 제 3 실시형태의 개략도이다.
도 5는 스트림 오염 제거 장치를 도시한다.
도 6은 챔버-기반(chamber-based) 오염 제거 장치를 도시한다.
도 7은 방의 오염을 제거하기 위한 오염 제거 장치를 도시한다.
도 8은 가열, 환기 및 공조 덕트 시스템을 위한 오염 제거 장치를 도시한다.
도 9는 사람에 의해 호흡된 공기를 위한 오염 제거 장치를 도시한다.
도 10a는 세정 유체 공급원(40)과 미스트 발생기(42)가 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70)를 통해 연결된 장치 요소의 구성을 나타낸다. 도 10b는 세정 유체 공급원(40)이 미스트 발생기(42)와 접속되고, 미스트 발생기는 다시 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70)를 통해 미스트 전달 장치(72)에 연결된 장치 요소의 구성을 나타낸다. 도 10c는 미스트 발생기(42)가 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70) 상에 장착된 장치 요소의 구성을 나타낸다. 도 10d는 미스트 발생기(42)가 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70) 상에 장착된 미스트 전달 장치(72) 내로 공급하는 장치 구성요소의 또 다른 구성을 나타낸다.
도 11a는 적어도 미스트 발생기(42)와 전압원(52)이 휴대용 하우징 내에 포함된 실시형태를 도시한다. 미스트 발생기는, 하우징 상에 장착될 수 있거나 원격 장치인 미스트 전달 장치(72)에 기능적으로 연결된다. 도 11b는 휴대용 용기 내에 포함된 미스트 발생기(42)와 전압원(52)을 도시하는데, 전체 장치는 핸드-헬드형이거나, 또 다른 장치 상에 장착되거나, 또는 또 다른 기계 또는 로봇에 의해 유지되거나 또 다른 기계 또는 로봇 상에 장착될 수 있다. 도 11c는 미스트 발생기(42)와 전압원(52)이 배낭과 같은 착용식 용기 내에 포함된 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 12a는 미스트 발생기로서 초음파 웨이퍼(ultrasonic wafer, 78) 또는 초음파 분무기(ultrasonic nebulizer)를 포함하는 오염 제거 장치를 도시한다. 도 12b는 이동/무선/원격 제어 장치(84)가 분무기(82)와 같은 본 개시의 오염 제거 장치에 기능적으로 연결된 시스템을 도시한다. 도 12c는 제어 장치(84)에 의해 제어되고 또한 유선 또는 무선 수단에 의해 분무기(82) 사이에서 통신하는 분무기와 같은 다수의 오염 제거 장치를 포함하는 시스템의 일 실시형태를 도시한다. 개별 분무기(82)로부터의 정보는 전체적으로 또는 개별적으로 제어 장치(84)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 다른 분무기(82)에 의해 방출되는 용량은 서로 다른 시간에 시작되거나 완료될 수 있고, 데이터는 독립적으로 보고될 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 제어 장치(84)에 의해 제어되고 또한 영역 또는 표면의 처리에 관한 데이터(94)를 외부 소스에 제공하는 하나(도 13a) 또는 다수(도 13b)의 미스트 발생기(42)를 갖는 유사한 시스템을 도시한다.
도 14는 미스트 발생기(42)와, 세정 유체 공급원(40) 및 미스트 전달 장치(72)가 센서(98)에 더 접속된 시스템을 도시한다.
도 15는 플라즈마 액추에이터(76)와 접속된 적어도 하나의 다이오드/커패시터(102)와 전압원(52)을 포함하는, 유리 라디칼을 형성하기 위한 예시적인 정류기를 도시한다.
도면 전체에 걸쳐, 달리 언급하지 않는 한, 동일한 참조 번호와 문자는 도시된 실시형태의 유사한 특징, 요소, 구성요소 또는 부분을 나타내기 위해 사용된다. 또한, 본 개시가 이제 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이지만, 이는 예시적인 실시형태와 관련하여 이루어지며, 도면 및 첨부된 청구 범위에 도시된 특정 실시형태에 의해 제한되지 않는다.
첨부된 구조 및 도면의 예를 도시하는, 본 출원의 특정 양태 및 예시적인 실시형태에 대해 상세하게 언급할 것이다. 본 출원의 양태는 방법, 재료 및 예를 포함하는 예시적인 실시형태와 함께 설명되며, 이러한 설명은 비제한적이고, 본 출원의 범위는 일반적으로 공지되거나 본원에 통합된 모든 등가물, 대안 및 변형을 포함하기 위한 것이다. 본 출원의 교시에 대해, 본 출원에 기술된 모든 등록 특허, 계류 중인 특허 출원 또는 특허 출원 공보는 본원에 명백히 참조로 포함된다.
달리 정의하지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 개시된 방법 및 조성물이 속하는 기술 분야의 숙련가에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원 및 첨부된 특허 청구 범위에서 사용되는 단수 형태는 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 대상을 포함한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 예를 들어 "하나의 펩타이드"에 대한 언급은 "하나 이상의" 펩타이드 또는 "다수"의 이러한 펩타이드를 포함한다.
본원에서 범위는 "약" 하나의 특정 값으로부터 및/또는 "약" 또 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 또 다른 실시형태는 하나의 특정 값 및/또는 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 선행하는 "약"을 사용하여 값이 근사치로 표현될 때, 특정 값은 또 다른 실시형태를 형성한다는 것을 알 것이다. 각각의 범위의 종점은 다른 종점과 관련하여 그리고 다른 종점과 무관하게 모두 중요하다는 것을 또한 알 것이다. 본원에 개시된 다수의 값이 존재하고, 각각의 값은 또한 그 값 자체 외에 그 특정 값에 대해 "약"으로 개시된다는 것을 알 것이다. 예를 들어, "10"이라는 값이 개시되면, "약 10"도 개시된다. 또한, 하나의 값이 개시될 때, 숙련자에 의해 적절하게 이해되는 바와 같이, "그 값보다 작거나 같은 값", "그 값보다 크거나 같은 값", 및 이들 값 사이의 가능한 범위가 또한 개시된다는 것을 알 것이다. 예를 들어, "10"이라는 값이 개시되면, "10보다 작거나 같은 값"뿐만 아니라 "10보다 크거나 같은 값"도 개시된다.
본원에서 사용된 "오염 제거"라는 용어는 영역 또는 물품으로부터 병원균을 중화하거나 제거하는 작용을 의미한다. 본원에서 사용된 "병원균"라는 용어는 박테리아, 효모, 원생동물, 또는 다른 병원성 미생물을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. "병원균"라는 용어는 또한 표적화된 생물테러 제제(bioterror agent)를 포함한다.
본원에서 사용된 "박테리아"라는 용어는, 세포벽을 갖지만 세포 기관과 조직화된 세포핵이 없는 큰 그룹의 단세포 미생물의 구성원을 의미한다. 박테리아의 동의어는 "미생물(microorganism)", "미생물(microbe)", "세균(germ)", "간균(bacillus)" 및 "원핵생물(prokaryote)"이라는 용어를 포함할 수 있다. 예시적인 박테리아는 결핵균(M. tuberculosis)을 포함하는 마이코박테리움 종(Mycobacterium species); 표피포도상구균(S. epidermidis), 황색포도상구균(S. aureus), 및 메티실린-내성 황색포도상구균(methicillin-resistant S. aureus)을 포함하는 포도상구균 종(Staphylococcus species); 폐렴연쇄상구균(S. pneumoniae), 화농연쇄상구균(S. pyogenes), 구강다형연쇄상구균(S. mutans), 폐렴연쇄상구균(S. agalactiae), 말 연쇄상구균(S. equi), 개 연쇄상구균(S. canis), 소 연쇄상구균(S. bovis), S. 에퀴누스(S. equinus), S. 안지노수스(S. anginosus), S. 상귀스(S. sanguis), 타액연쇄상구균(S. salivarius), S. 미티스(S. mitis)를 포함하는 연쇄상구균 종(Streptococcus species); E. 패칼리스(E. faecalis)와 E. 패시움(E. faecium)과 같은 장구균 종(Enterococcus species)을 포함하는 다른 병원성 연쇄상구균 종; 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae), 녹농균(P. aeruginosa), 가성비저균(P. pseudomallei), 및 비저균(P. mallei)을 포함하는 슈도모나스 종(Pseudomonas species); S. 엔테로콜리티스(S. enterocolitis), S. 타이피무리움(S. typhimurium), S. 엔테리티디스(S. enteritidis), S. 봉고리(S. bongori), 및 S. 콜레라수이스(S. choleraesuis)를 포함하는 살모넬라 종(Salmonella species); S. 플렉스네리(S. flexneri), S. 소네이(S. sonnei), S. 디센테리아(S. dysenteriae), 및 S. 보이디(S. boydii)를 포함하는 시겔라 종(Shigella species); 말타열균(B. melitensis), 돼지유산균(B. suis), 소유산균(B. abortus), 및 백일해균(B. pertussis)을 포함하는 브루셀라 종(Brucella species); 수막염균(N. meningitidis) 및 임균(N. gonorrhoeae)을 포함하는 나이세리아 종(Neisseria species); 장관독소원성 대장균(enterotoxigenic E. coli(ETEC))을 포함하는 대장균(Escherichia coli); 비브리오 콜레라(Vibrio cholera), 헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori), 지오바실러스 스테아로써모필러스(Geobacillus stearothermophilus), 클라미디아 트라코마티스(Chlamydia trachomatis), 클로스트리듐 디피실(Clostridium difficile), 크립토콕쿠스 네오포르만스(Cryptococcus neoformans), M. 카타랄리스(M. catarrhalis)를 포함하는 모락셀라 종(Moraxella species); C. 제주니(C. jejuni)를 포함하는 캄필로박터 종(Campylobacter species); C. 디프테리아(C. diphtheria), 궤양성코리네박테리움(C. ulcerans), C. 슈도튜버큘로시스(C. pseudotuberculosis), C. 슈도디프테리티쿰(C. pseudodiphtheriticum), C. 유레아리티쿰(C. urealyticum), C. 헤몰리티쿰(C. hemolyticum), 및 C. 에쿠이(C. equi)를 포함하는 코리네박테리움 종(Corynebacterium species); 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes), 노카르디아 아스테로이데스(Nocardia asteroids), 박테로이데스 종(Bacteroides species), 악티노마이세테스 종(Actinomycetes species), 트레포네마 팔리디움(Treponema pallidum), 렙토스피로사 종(Leptospirosa species), 클렙시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumoniae); 프로테우스 불가리스(Proteus vulgaris)를 포함하는 프로테우스 종(Proteus sp.); 세라티아 종(Serratia species), 아시네토박터(Acinetobacter), 페스트균(Y. pestis) 및 가성결핵균(Y. pseudotuberculosis)을 포함하는 예르시니아 종(Yersinia species); 프란시셀라 툴라렌시스(Francisella tularensis), 엔테로박터 종(Enterobacter species), 박테리오데스 종(Bacteriodes species), 레지오넬라 종(Legionella species), 보렐리아 부르그도르페리(Borrelia burgdorferi) 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본원에서 사용된 "바이러스"라는 용어는 인플루엔자 바이러스, 헤르페스바이러스, 폴리오바이러스, 노로바이러스 및 레트로바이러스를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 바이러스의 예는 인간 면역 결핍 바이러스 유형 1 및 유형 2(HIV-1 및 HIV-2), 인간 T-세포 림프성 바이러스 유형 I 및 유형 II(HTLV-I 및 HTLV-II), A형 간염 바이러스, B형 간염 바이러스(HBV), C형 간염 바이러스(HCV), D형 간염 바이러스(HDV), E형 간염 바이러스(HEV), G형 간염 바이러스(HGV), 파르보바이러스 B19 바이러스, A형 간염 바이러스, G형 간염 바이러스, E형 간염 바이러스, 수혈 전염 바이러스(transfusion transmitted virus, TTV), 엡스타인-바 바이러스(Epstein-Barr virus), 인간 사이토메갈로 바이러스 유형 1(HCMV-1), 인간 헤르페스바이러스 유형 6(HHV-6), 인간 헤르페스바이러스 유형 7(HHV-7), 인간 헤르페스바이러스 유형 8(HHV-8), 아형 H1N1 및 H5N1을 포함하는 인플루엔자 A형 바이러스, 인간 메타뉴모바이러스, 중증 급성 호흡기 증후군(SARS) 코로나바이러스, 한타바이러스, 및 아데나바이러스과(Arenaviridae)(예를 들어, 라사열 바이러스(Lassa fever virus, LFV), 뉴모바이러스과(Pneumoviridae)(예를 들어, 인간 메타뉴모바이러스), 필로바이러스과(Filoviridae)(예를 들어, 에볼라 바이러스(Ebola virus, EBOV), 마르부르크 바이러스(Marburg virus, MBGV) 및 지카 바이러스(Zika virus)); 부니아바이러스과(Bunyaviridae)(예를 들어, 리프트 밸리열 바이러스(Rift Valley fever virus, RVFV), 크리미안-콩고 출혈열 바이러스(Crimean-Congo hemorrhagic fever virus, CCHFV), 및 한타바이러스); 플라비바이러스과(Flaviviridae)(웨스트 나일 바이러스(West Nile virus, WNV), 뎅기열 바이러스(Dengue fever virus, DENV), 황열 바이러스(yellow fever virus, YFV), GB 바이러스 C형(GB virus C)(GBV-C; 이전에 G형 간염 바이러스(HGV)로 알려짐); 로타바이러스과(Rotaviridae)(예를 들어, 로타바이러스(rotavirus))로부터의 RNA 바이러스, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 일 실시형태에서, 대상은 HIV-1 또는 HIV-2에 감염된다. 본원에서 사용된 "균류(fungi)"라는 용어는 엽록소가 없고 곰팡이, 녹병(rust), 흰곰팡이(mildew), 깜부기병(smut), 버섯 및 효모를 포함하는 식물로서 이전에 분류된, 부생 및 기생 포자-생성 진핵생물의 통상적인 섬유상 유기체(filamentous organism) 군의 임의의 구성원을 의미한다. 예시적인 균류는 아스페리길루스 종(Aspergillus species), 더마토피테스(Dermatophytes), 블라스토마이세스 더마티티디스(Blastomyces dermatitidis), C. 알비칸스(C. albicans) 및 C. 크루세이(C. krusei)를 포함하는 칸디다 종(Candida species); 말라세지아 퍼퍼(Malassezia furfur), 엑소피알라 웨르네키(Exophiala werneckii), 피에드라이아 호르타이(Piedraia hortai), 트리코스포론 베이젤리(Trichosporon beigelii), 슈달레쉐리아 보이디(Pseudallescheria boydii), 마두렐라 그리세아(Madurella grisea), 히스토플라스마 캡슐라툼(Histoplasma capsulatum), 스포로트릭스 쉔키(Sporothrix schenckii), 히스토플라스마 캡슐라툼(Histoplasma capsulatum), 어우러기(T. versicolor), 족부백선(T. pedis), 손톱백선(T. unguium), 고부백선(T. cruris), 두부백선(T. capitus), 체부백선(T. corporis), 수염백선(T. barbae)를 포함하는 티니아 종(Tinea species); T. 루브럼(T. rubrum), T. 인터디지탈(T. interdigitale), T. 톤슈란스(T. tonsurans), T. 베루코숨(T. violaceum), T. 야오운데이(T. yaoundei), T. 스코엔레이니(T. schoenleinii), T. 메그니니(T. megninii), T. 수다넨스(T. soudanense), T. 에퀴눔(T. equinum), T. 에리나세이(T. erinacei), 및 T. 베루코숨(T. verrucosum)을 포함하는 트리코파이톤 종(Trichophyton species); 생식기 마이코플라스마(Mycoplasma genitalia); M. 오두이니(M. audouini), M. 페루지눔(M. ferrugineum), M. 카니스(M. canis), M. 나눔(M. nanum), M. 디스토툼(M. distortum), M. 깁세움(M. gypseum), M. 풀붐(M. fulvum)을 포함하는 마이크로스포룸 종(Microsporum species) 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본원에서 사용된 "원생동물"이라는 용어는 주로 단세포이거나, 단독으로 존재하거나 또는 또는 콜로니로 응집되고, 일반적으로 비-광합성이며, 종종 위족(pseudopod), 편모(flagellum), 섬모(cilium)에 의한 이들의 운동 역량 및 수단에 따라 문(phylum)으로 더 분류되는 다양한 진핵생물 군의 임의의 구성원을 의미한다. 예시적인 원생동물은 열대열 말라리아(P. falciparum), 삼일열 말라리아(P. vivax), 난형 말라리아(P. ovale), 및 사일열 말라리아(P. malariae) 포함하는 플라스모디움 종(Plasmodium species); L. 메이저)(L. major), L. 트로피카(L. tropica), L. 도노바니(L. donovani), L. 인판툼(L. infantum), L. 샤가시(L. chagasi), L. 멕시카나(L. mexicana), L. 파나멘시스(L. panamensis), L. 브라질리엔시스(L. braziliensis) 및 L. 구야넨시(L. guyanensi)를 포함하는 레이쉬마니아 종(Leishmania species); 크립토스포르디움(Cryptosporidium), 아이소포라 벨리(Isospora belli), 톡소플라스마 곤디이(Toxoplasma gondii), 질 트리코모나스(Trichomonas vaginalis), 및 사이클로스포라 종(Cyclospora species)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본원에서 사용된 "물품"이라는 용어는 병원균에 오염되기 쉬운 임의의 단단한 물품 또는 물체를 의미한다. 본원에서 사용된 "실질적으로 밀폐된 공간"이라는 용어는 실질적으로 밀폐되어 있고 병원균에 쉬운 방, 텐트, 건물 또는 임의의 인공 구조물을 의미한다. "실질적으로 밀폐된 공간"이라는 용어는 인공 구조물로 제한되지 않지만, 본원에 예시된 실시형태는 바람직하게 이러한 구조물의 오염 제거에 관한 것일 수 있다.
본원에서 사용된 "센서"라는 용어는 장치, 표면 상의 또는 실질적으로 폐쇄된 공간 내의 오염을 검출하기에 적합한 임의의 유형의 센서를 의미할 수 있다. 센서의 예는 광 센서, 볼타 센서(voltaic sensor), 중량 센서, 수분 센서, 압력 센서 또는 임의의 유형의 바이오센서를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본원에서 사용된 "전단(shearing)"이라는 용어는, 입자의 그룹이 유체 상태에서 미스트로 변할 때까지, 전단된 입자(sheared particle)의 활성화된 독립적인 하위 그룹으로서 이동하고 유동하는 별개의 그룹으로 액체 입자를 파쇄하기 위해 힘을 사용하는 공정을 지칭한다. 본원에서 사용된 "미스트"라는 용어는 에어로졸 방울의 구름(cloud)을 의미한다. 본원에서 사용된 "에어로졸"이라는 용어는 직경이 약 1 내지 약 20 마이크로미터인 미세 액체 방울의 콜로이드이다.
본원에서 사용된 "세정 유체"라는 용어는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위해 사용되는 활성종(active species)의 공급원을 지칭한다. 바람직한 활성종은 수산화 이온이고, 바람직한 공급원은 과산화수소이다. 공급원은 대신에 반응 또는 분해시 수산화 이온을 생성하는 보다 복잡한 종일 수 있다. 이러한 보다 복잡한 종의 예는 과산화아세트산(CH2COO-OH+H2O), 과탄산나트륨(2Na2CO3+3H2O2) 및 글루타르알데히드(CH8O2)를 포함한다. 세정 유체는 활성종이 생물학적 미생물에 대한 공격을 달성하는 것을 돕는 촉진 종(promoting species)을 더 포함할 수 있다. 이러한 촉진 종의 예는 에틸렌디아민테트라아세테이트(ethylenediaminetetraacetate), 이소프로필 알코올, 효소, 지방산 및 산을 포함한다. 세정 유체는 임의의 작동 가능한 유형이다. 세정 유체는 활성화 가능한 종을 포함해야 한다. 바람직한 세정 유체는 후속 활성화를 위한 수산화 이온(OH-) 공급원을 포함한다. 이러한 공급원은 과산화수소(H2O2) 또는 수산화 이온을 생성하는 전구체 종일 수 있다. 수산화 이온의 다른 공급원이 적절하게 사용될 수 있다. 수산화 이온의 다른 작동 가능한 공급원의 예는 과산화아세트산(CH2COO-OH+H2O), 과탄산나트륨(2Na2CO3+3H2O2) 및 글루타르알데히드(CH8O2)를 포함한다. 다른 활성화 가능한 종 및 이러한 다른 활성화 가능한 종의 공급원이 또한 사용될 수 있다.
세정 유체는 또한, 그 자체가 수산화 이온과 같은 활성화 가능한 종의 공급원이 아니고 대신에 유익한 방식으로 오염 제거 반응을 변형시키는 촉진 종을 함유할 수 있다. 예는 금속 이온에 결합하고 활성화된 종이 보다 쉽게 세포벽을 파괴할 수 있게 하는 에틸렌디아민테트라아세테이트(EDTA); 세포에 대한 미스트의 습윤을 향상시키는 이소프로필 알코올과 같은 알코올; 활성화된 종이 세포벽을 공격하는 산화환원 반응을 가속화하거나 강화하는 효소; 보조 항균제로 작용하고 유리 라디칼과 결합하여 잔류 항균 활성을 생성할 수 있는 지방산; 및 산화환원 반응을 가속화하거나 강화하고 pH-민감성 유기체에 대한 보조 항균성 종으로서 작용할 수 있는 구연산, 젖산 또는 옥살산과 같은 산을 포함한다. 다양한 활성화 가능한 종 및 다양한 촉진 종의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 세정 유체는 바람직하게 수용액이지만 알코올과 같은 유기물 중의 용액일 수 있다. 세정 유체 공급원은 세정 유체 자체의 공급원, 또는 화학적으로 반응하거나 분해되어 세정 유체를 생성하는 세정 유체 전구체의 공급원일 수 있다.
본원에서 사용된 "비열 플라즈마 액추에이터(nonthermal plasma actuator)"라는 용어는 이온화 상태, 플라즈마 상태 또는 유리 라디칼 상태와 같은 활성화 상태로 세정 유체를 활성화하는 액추에이터를 의미하며, 이 활성화 상태는 시간 경과에 따라 비-활성화 상태로 돌아간다("재결합"이라고 하는 과정). 활성화를 달성하기 위해, 액추에이터는 전기 에너지 또는 광자 에너지와 같은 활성화 에너지를 생성한다. 광자 에너지는 레이저에 의해 생성될 수 있다. 액추에이터의 예는 AC 전기장, AC 아크, DC 전기장, 펄스 DC 전기장, DC 아크, 전자 빔, 이온 빔, 마이크로파 빔, 무선 주파수 빔, 및 자외선 빔을 포함한다. 액추에이터는 활성화된 세정 유체 미스트의 원하는, 일반적으로 최대의 재결합 시간을 달성하기 위해 활성화 에너지의 진폭, 주파수, 파형 또는 다른 특성을 조정하는 튜너를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 "플라즈마 활성화 이온 입자"라는 용어는 활성화된 OH- 이온을 의미한다.
본원에서 사용된 "초음파 공동화(ultrasonic cavitation)"라는 용어는 세정 유체와 같은 유체를 공동화하기 위해 초음파를 사용하는 것을 의미한다. 초음파 공동화는 고압 초음파 분무기, 초음파 노즐 또는 초음파 웨이퍼를 포함하여 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 다양한 방법 및 장치에 의해 유체에 적용될 수 있다. 본원에서 사용된 "초음파"라는 용어는 20 kHz 이상의 것을 포함하여 가청 범위 이상의 소리의 주파수를 의미한다.
본원에서 사용된 "초음파 공동화기(ultrasonic cavitator)"라는 용어는 세정 유체에 대해 초음파 공동화를 수행하기 위해 사용되는 장치를 의미한다. 초음파 공동화기의 예는 고압 초음파 분무기, 초음파 노즐 또는 초음파 웨이퍼를 포함한다. 예를 들어, 고압 초음파 분무기는 50 내지 400 바의 압력에서 액체 입자를 분무하여 에어로졸 방울(aerosol droplet)을 생성한다. 초음파 노즐은 액체를 공동화하기 위해 압전 변환기(piezoelectric transducer)에 의해 생성된 고주파 진동을 사용하는 분무 노즐(spray nozzle)이다. 바람직한 실시형태는 초음파 웨이퍼를 사용한다. 일 실시형태에서, 초음파 웨이퍼는 물방울을 생성하기 위해 초음파 주파수에서 진동하는 세라믹 다이어프램(ceramic diaphragm)이다. 또 다른 실시형태에서, 초음파 웨이퍼는 액체를 공동화하기 위해 고주파수로 진동하는 작은 금속판이다. 통상의 기술자는 초음파 공동화기의 선택이 본 출원의 범위를 제한하지 않는다는 것을 알 것이다.
활성화된 세정 유체
미스트를
이용한 오염 제거 방법 및 장치
본원에 참고로 포함된 미국 특허 제6,969,487호에 개시된 바와 같이, 오염 제거를 수행하기 위한 방법은, 활성화된 세정 유체 미스트를 생성하는 단계로서, 세정 유체 미스트의 적어도 일부는 활성화 상태에 있는 단계와, 활성화된 세정 유체 미스트를 오염 제거될 위치에 접촉시키는 단계를 포함한다.
도 1은 오염 제거를 수행하기 위한 바람직한 방법을 도시하고 있다. 활성화된 세정 유체 미스트가 생성된다(20). 임의의 작동 가능한 접근법이 사용될 수 있으며, 바람직한 접근법은 도 1의 단계(20) 내에 도시되어 있다. 세정 유체 공급원이 제공된다(22). 세정 유체는 바람직하게 힘 또는 에너지에 의해 대기압 공기 중에서 기화되어 미스트를 형성할 수 있는 액체이다. 액체 세정 유체는 1 기압 또는 약간 더 높은 압력에서 저장될 수 있는 반면, 기체 상태의 세정 유체는 일반적으로 가압 저장을 필요로 한다. 세정 유체 공급원은 또한, 세정 유체와 반응하고, 세정 유체를 분해하거나, 또는 달리 세정 유체를 생성하는 고체, 액체 또는 기체와 같은 세정 유체의 전구체일 수 있다.
활성화 가능한 종 및 존재하는 경우 촉진 종을 함유하는 세정 유체 미스트가 생성된다(24). 세정 유체 미스트를 생성하기 위한 미스트 발생기는 임의의 작동 가능한 유형일 수 있다. 바람직한 경우, 세정 미스트 또는 증기는 기화된 세정 유체의 미세 방울이다. 방울은 직경이 약 1 내지 약 20 마이크로미터 정도인 것이 바람직하다. 다양한 유형의 미스트 발생기가 프로토타입 연구에 사용되었다.
세정 유체 미스트는 활성화된 세정 유체 미스트를 생성하기 위해 활성화된다(26). 활성화는 이온화된, 플라즈마 또는 유리 라디칼 상태의 세정 유체 물질과 같은 미스트 내의 세정 유체 물질의 활성화된 종을 생성한다. 활성화 가능한 종의 적어도 일부가 활성화되고, 경우에 따라, 존재하는 경우 일부 촉진 종이 활성화된다. 오염 제거 공정의 효율을 향상시키기 위해서는 높은 수율의 활성화된 종이 요구되지만, 활성화 가능한 종의 전부 또는 대부분이 활성화된 상태를 달성할 필요는 없다. 임의의 작동 가능한 액추에이터가 사용될 수 있다. 액추에이터 필드 또는 빔은 전기 또는 광자일 수 있다. 예는 AC 전기장, AC 아크, DC 전기장, 펄스 DC 전기장, DC 아크, 전자 빔, 이온 빔, 마이크로파 빔, 무선 주파수 빔, 및 레이저 또는 다른 공급원에 의해 생성된 자외선 빔을 포함한다. 액추에이터는 세정 유체 미스트 내의 세정 유체의 활성화 가능한 종의 적어도 일부가 이온, 플라즈마 또는 유리 라디칼 상태로 여기되게 하여, "활성화"를 달성할 수 있다. 이들 활성화된 종은 미생물 유기체의 세포벽과 산화환원 반응을 일으켜 세포를 파괴하거나 적어도 이들의 증식과 성장을 방지한다. 바람직한 과산화수소의 경우, H2O2 분자의 적어도 일부가 해리되어 수산기(OH-) 및 단원자 산소(O-) 이온 활성화 종을 생성한다. 이들 활성화된 종은 생물학적 미생물을 공격하고 파괴하는 동안, 일반적으로 수초 이상 동안 해리된 상태로 유지된다. 액추에이터는 바람직하게 활성화 필드 또는 빔의 주파수, 파형, 진폭 또는 다른 특성에 대해 조정 가능하고, 따라서 생물학적 미생물에 대한 작용을 위해 최대 재결합 시간을 달성하도록 최적화될 수 있다. 과산화수소의 경우, 해리된 활성화된 종은 재결합하여 이원자 산소 및 물, 무해한 분자를 형성한다.
미스트 발생기와 액추에이터의 물리적 관계는 도 2 내지 도 4에서 세 가지 유형의 오염 제거 장치(38)에 대해 개략적으로 도시된 바와 같이 여러 가지 유형일 수 있다. 세정 유체(40) 공급원은 각각의 경우에 세정 유체의 흐름을 미스트 발생기(42)로 제공한다. 미스트 발생기는 세정 유체의 세정 유체 미스트(44)를 형성한다. 세정 유체 미스트(44)는 활성화 가능한 종 및 존재하는 경우 촉진 종을 포함한다. 도 2의 실시형태에서, 세정 유체 미스트(44)가 통과하는 한 쌍의 방전 플레이트(electrical discharge plate)로서 개략적으로 도시된 액추에이터(46)는 미스트 발생기(42)에 근접하게 바람직하게는 바로 인접하게 배치된다. 미스트 발생기(42)와 액추에이터(46)는 일반적으로 이 경우 단일 하우징 내에 편의상 함께 패키지된다. 미스트 발생기(42)를 떠나는 세정 유체 미스트(44)는 액추에이터(46)에 의해 즉시 활성화되어, 활성화된 세정 유체 미스트(48)를 생성한다. 도 3의 실시형태에서, 한 세트의 마이크로파 소스로서 개략적으로 도시된 액추에이터(46)는 미스트 발생기(42)에서 원격으로 배치된다. 세정 유체 미스트(44)는 미스트 발생기(42)로부터 흐르고, 액추에이터(46)에 의해 영향을 받고 활성화되는 영역으로 들어가기 전에, 일정 기간 동안 비활성화된 세정 유체 미스트로서 유지된다. 이들 두 실시형태는 도 4에 도시된 바와 같이 결합될 수 있는데, 세정 유체 미스트(44)는 미스트 발생기(42)에 근접한 액추에이터(46a)에 의해 처음 활성화되어 활성화된 세정 유체 미스트(48)를 형성하고, 이후 활성화된 상태로 유지되거나, 필요에 따라 미스트 발생기(42)에서 원격에 있는 액추에이터(46b)에 의해 재-활성화된다. 이 경우, 액추에이터(46b)는 자외선 광원인 것으로 도시되어 있다. 도 4의 장치는, 세정 유체가 처음 활성화된 후 연장된 기간 동안 활성화된 생태로 유지되어 장기적인 유효 상태를 달성한다는 이점을 갖는다. 이들 다양한 유형의 장치(38)는 각각의 상황의 물리적 제약에 따라 다른 상황에서 사용되며, 일부 예시적인 상황은 이후에 논의된다. 미생물 유기체용 담체인 입자성 물질을 제거하고 또한 잔류 세정 미스트와 이의 반응 생성물을 제거하는 것이 경우 입자 및/또는 가스 필터가 제공될 수 있다.
활성화된 세정 유체 미스트(48)는 오염 제거될 위치에 접촉된다(28). 위치의 유형 및 접촉 방식은 다음에 기술되는 바와 같이 이전에 기술된 일반적인 접근법의 다수의 특정 실시형태로 이어진다.
도 5는 스트림 형태의 오염 제거 장치(38)를 도시하고 있다. 이러한 유형의 장치는, 액추에이터(46)가 미스트 발생기(42)에 근접하게 배치되는 도 2에 도시된 일반적인 구성을 사용한다. 이는 인클로저 내에서 사용될 수 있지만, 인클로저를 필요로 하지 않는다. 도 5 및 장치의 특정 실시형태를 도시하는 다른 도면에서, 구조의 공통 요소는 다른 곳에서 사용된 것과 동일한 참조 번호가 부여될 것이고, 다른 설명은 각각의 실시형태의 설명에 포함된다. 세정 유체 공급원(40)으로부터의 세정 유체는 미스트 발생기(42)로 공급되고, 세정 유체 미스트(44)는 미스트 발생기(42)로부터 흐른다. 세정 유체 미스트(44)는 튜브(50)의 내부를 통해 흐르고, 튜브는 세정 유체 미스트(44)의 흐름을 전달하고 안내한다. 전압원(52)에 의해 구동되는 액추에이터(46)는 튜브(50)의 내부를 통해 흐르는 세정 유체 미스트(44)를 활성화하고, 따라서 활성화된 세정 유체 미스트(48)는 스트림으로서 튜브(50)로부터 흐른다. 스트림은 오염 제거될 공간 또는 물체를 향한다.
도 5의 이러한 기본 구성은 다양한 크기로 확장될 수 있다. 일 예에서, 세정 유체 공급원(40)은 유체 또는 기체를 분배하기 위해 일반적으로 사용되는 유형의 핸드-헬드형 압력 캔(pressure can)이다. 전압원(52)은 압력 캔 내에 저장된 세정 유체의 양을 활성화하기에 충분한 기간 동안 활성화원(activation source, 46)에 고전압을 공급하기 위한 배터리 및 회로이다. 튜브(50)는 압력 캔의 노즐이다. 또 다른 예에서, 튜브(50)는, 대용량 세정 유체 공급원(40)으로부터 작동하고 플러그-인 또는 배터리 전기 전압원(52)으로 작동하는 핸드-헬드형 막대기이다. 세정 유체 공급원(40)은 튜브(50)를 통한 세정 유체의 흐름을 형성하기 위해 가압될 수 있거나, 세정 유체를 미스트 발생기(42)를 통해 그리고 튜브(50) 밖으로 큰 힘으로 가압하는 선택적인 펌프(54)가 제공될 수 있다.
장치(38)의 다른 형태는 오염 제거 처리 또는 물체 또는 흐름을 폐쇄하거나, 인클로저 내부의 오염 제거를 달성하기 위해 주로 인클로저와 함께 사용된다. 도 6은 내부에서 물체(58)의 오염이 제거되는 챔버의 역할을 하는 인클로저(56)를 포함하는 장치(38)를 도시하고 있다. 물체(58)는 고정될 수 있거나, 컨베이어 상에서 인클로저(56)를 통해 이동할 수 있다. 이 실시형태는 또한 활성화된 세정 유체 미스트(48)가 또 다른 가스 흐름(60)에 첨가되고 혼합되는 본 장치의 형태를 도시하고 있다. 활성화된 세정 유체 미스트(48)는 가스 흐름(60)과 혼합되고, 혼합 가스 흐름은 물체(58)와 접촉한다. 이 실시형태는 도시된 바와 같이 연속-흐름 시스템으로서 구현되거나, 또는 배치(batch) 방식으로 인클로저(56)가 활성화된 세정 유체 미스트(48)로 채워지거나 활성화된 세정 유체 미스트(48)와 가스(60)의 혼합물로 채워지는 배치 시스템으로서 구현될 수 있다.
도 7의 실시형태에서, 인클로저(56)는 방의 벽, 바닥, 및 천장 또는 차량과 같은 다른 구조물에 의해 형성된다. 활성화된 세정 유체 미스트는, 미스트 발생기(42)와 액추에이터(46a)가 단일 장치로서 함께 패키지된 도 4에 도시된 유형의 통합 장치에 의해 생성된다. 도 4와 관련하여 기술한 방식으로 선택적인 제 2 액추에이터(46b)가 구비되고 사용되며, 그 개시 내용이 본원에 포함된다. 제 2 액추에이터(46b)는 방의 완전한 오염 제거를 위해, 활성화된 세정 유체 미스트를 장기간 동안 활성화된 상태로 유지한다. 제 2 액추에이터(46b)는 인클로저(56)의 벽, 바닥 또는 천장에 내장될 수 있거나, 오염 제거 처리 동안에만 인클로저(56) 내에 배치되는 휴대용 장치로서 제공될 수 있다. 도 7의 오염 제거 장치(38)는 방, 차량 또는 다른 구조물의 내부 벽뿐만 아니라 그 내부에 있는 물체 및 사람의 오염을 제거한다. 도 7에 도시된 유형의 장치(38)는 움직이지 않는 집, 사무실, 또는 다른 시설의 방(또는 방들), 또는 항공기, 자동차, 선박 또는 군용 차량과 같은 이동식 차량의 내부의 오염을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 인클로저(56)는 또한 오염 제거 요원이 착용하는 보호복일 수 있으며, 정상 작동 동안 또는 보호복에 누출이 발생한 경우 보호복 내부의 지속적인 오염 제거를 제공할 수 있다.
도 8은 미스트 발생기(42)와 액추에이터(46)가 HVAC 시스템의 덕트 형태의 인클로저(56)에 내장되거나 일시적으로 삽입되는 실시형태를 도시하고 있다. 덕트(62)는 HVAC 시스템의 메인 덕트의 일부일 수 있고, 또는 오염 제거 장치(38)를 수용하기 위해 HVAC 시스템에 추가된 보조 덕트일 수 있다. 입자성 물질과 모든 잔류 미스트를 제거하기 위해 미스트 발생기(42)와 액추에이터(46)의 하류에 필터(64)가 구비된다. 필터(64)는 예를 들어 공지된 유형의 다공성 탄소의 저-제한 유착 필터(porous carbon, low-restriction coalescing filter)일 수 있다.
도 8의 실시형태에 의해 예시된 바와 같이, 오염 제거 장치(38)는 고체 외에도 공기 및 다른 가스 흐름의 오염을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 도 9는 오염 제거 장치(38)가 오염 제거된 호흡 공기를 사람에게 공급하기 위해 방독면 방식으로 사용되는 실시형태를 도시하고 있다. 인클로저(56)는 공기 흡입구 및 사람의 얼굴 위에 배치된 안면 보호구(66)에 공기를 제공하는 배출구를 갖는 캐니스터(canister)로서 구성된다. 세정 유체 미스트는 미스트 발생기(42)에 의해 유입 공기 내에 주입된다. 액추에이터(46)는 도 2의 방식으로 세정 유체 미스트를 활성화하도록 배치될 수 있다. 대신에, 이 경우, 액추에이터(46)는, 세정 유체 미스트가 먼저 유입 공기와 완전히 혼합된 후 액추에이터(46)에 의해 활성화되도록 공기 흡입구의 하류에 배치된다. 필터(64)는 입자성 물질과 미스트의 모든 액체 잔류물을 제거하기 위해 앞서 논의된 바와 같이 구비된다.
도 2 내지 도 9의 모든 이들 실시형태는 약 1 기압 또는 1 기압보다 약간 높은 대기압에서 작동하며, 이들 모두는 "실질적으로 1 대기압" 범위 내에 있다. 앞에서 언급했듯이, 대부분의 오염 제거 상황이 진공 챔버 또는 압력 챔버를 설치하지 않고 오염 제거를 달성해야 하기 때문에 이러한 기능은 중요하다. 미스트 발생기는 1 기압 환경으로 들어갈 때 미스트의 작은 과압을 생성하지만, 진공 또는 압력 챔버를 필요로 하지 않는다. 특히 도 3, 도 4, 도 6, 도 8 및 도 9에 도시된 실시형태에서, 입자성 물질은 오염된 영역 또는 오염된 가스 흐름으로부터 제거되고 필터 상에 수집됨으로써, 미생물 유기체의 운반 매체를 제거할 뿐만 아니라 노출된 미생물 유기체 자체를 파괴할 수 있다.
오염 제거 방법
본 출원의 일 양태는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법에 관한 것으로, 방법은: 깔때기 모양의 상부 챔버 부분과, 하부 챔버 부분과, 측면 챔버 부분 및 내부 챔버 부분을 포함하는 실질적으로 폐쇄된 챔버의 상부 챔버 부분에 축적된 에어로졸 방울을 포함하는 미스트 내로 세정 유체를 전단하는 단계로서, 세정 유체는 초음파 공동화에 의해 전단되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간을 플라즈마 활성화 이온 입자에 접촉시키는 단계를 포함한다. 통상의 기술자는 깔때기 모양의 상부 챔버와 같은 형태, 또는 플라즈마 활성화 이온 입자를 적용하는 에어로졸화 방법의 요소가 본 발명에서 제한되지 않음을 알 것이다.
본 출원의 또 다른 양태는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법에 관한 것으로, 방법은: 세정 유체를 포함하는 실질적으로 폐쇄된 챔버 내에 침지된 초음파 공동화기를 사용하여 세정 유체를 공동화함으로써 에어로졸 방울을 포함하는 미스트 내로 세정 유체를 전단하는 단계와; 실질적으로 폐쇄된 챔버의 상부 챔버 부분의 개구로부터 연장되는 출구 튜브 내의 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하는 단계로서, 출구 튜브는 에어로졸 방울을 방출하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하기 위해 상부 챔버 부분 위에 원위 개구를 갖는 중공 루멘(hollow lumen)을 포함하는, 단계; 및 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간을 플라즈마 활성화 이온 입자에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 추가의 양태는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법으로서, 방법은: 세정 유체의 저장소에 초음파 공동화기를 침지시키는 단계와; 초음파 공동화기에 의해 생성된 초음파 진동으로 세정 유체를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 또 다른 양태는 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법에 관한 것으로, 방법은: 세정 유체의 저장소를 제공하는 단계와; 세정 유체에 힘을 가함으로써 세정 유체의 저장소를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 힘에 의해 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 개시는 초음파 공동화에 의해 물품 또는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하는 방법을 제공한다. 본 발명자들은 세정 유체 내에서의 초음파 공동화의 사용이 예상외로 저압의 낮은 유체 유동 미스트를 초래하여, 미스트가 활성화되면 사멸 성능을 현저하게 향상시키고 밀폐된 환경의 오염을 제거할 수 있는 능력을 향상시키는 것을 발견하였다. 방법은 또한 공기 압축이 필요하지 않기 때문에 오염 제거 공정에 사용되는 기계의 복잡성을 유리하게 감소시킨다.
오염 제거 장치
본 출원의 또 다른 양태는 장치의 전력 수요 및 전체 중량과 크기를 감소시키기 위해 DCV 소형 변압기 및/또는 DCV 소형 압축기를 포함하는 소형 오염 제거 장치에 관한 것이다. 일부 실시형태에서, 소형 오염 제거 장치는 도시락 크기 내지 배낭 크기일 수 있고 및/또는 10 내지 40 파운드 범위의 중량을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 소형 오염 제거 장치는 배낭, 경량 휴대용 케이스 또는 바퀴 구동 카트에 배치된다. 특정 실시형태에서, 장치는 아크 시스템을 통과하기 전에 오염 제거 용액을 가열하여 증발을 일으키는 소형 챔버 시스템을 포함한다. 특정 실시형태에서, 장치는 재충전 가능한 배터리 작동식 휴대용 바퀴 구동 시스템(IV 스탠드-형 시스템과 유사한 형태)을 포함한다.
일부 실시형태에서, DCV 소형 변압기는 6 내지 36 V 범위의 입력 DC 전압을 가지며 12 내지 22.5 kV의 출력을 생성한다. 일부 실시형태에서, DCV 소형 변압기는 24 V의 입력 DC 전압을 가지며 17.5 kV의 출력을 생성한다.
일부 실시형태에서, DCV 소형 압축기는 10 내지 60 psi 범위의 압력을 제공하고 6 내지 36 V 범위의 입력 DC 전압을 갖는다. 일부 실시형태에서, DCV 소형 압축기는 30 내지 40 psi의 범위의 압력을 제공하고 24 V의 입력 DC 전압을 갖는다.
일부 실시형태에서, 소형 오염 제거 장치는 아크 변환 공정을 원활하게 하고 AC에서의 변환 효율을 증가시키는 다이오드/커패시터 정류기를 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 소형 오염 제거 장치는 4 내지 40 ml/분 범위의 유량 및 6 내지 36 VDC 범위의 작동 전압을 갖는 저유량 펌프를 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 소형 오염 제거 장치는 태블릿 또는 전화와 같은 원격 장치로부터 소형 오염 제거 장치의 제어(예를 들어, 장치의 시작 및 정지) 및 모니터링을 가능하게 하는 제어 모듈을 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 제어 모듈은 데이터 저장, 전송 및 인쇄를 더 제어한다.
본 출원의 또 다른 양태는 소형 변압기 및 미스트 발생기로서 초음파 웨이퍼 또는 초음파 분무기를 포함하는 소형 오염 제거 장치에 관한 것이다. 일부 실시형태에서, 미스트 발생기는 깔때기 모양의 상부 챔버 부분과, 하부 챔버 부분과, 측면 챔버 부분 및 내부 챔버 부분을 포함하는 실질적으로 폐쇄된 초음파처리(sonication) 챔버를 포함하고, 세정 유체는 초음파처리 챔버 내에서 초음파 공동화에 의해 전단된다. 일부 실시형태에서, 장치는 하나 이상의 초음파 웨이퍼를 포함한다. 일부 추가 실시형태에서, 장치는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 개의 초음파 웨이퍼를 포함한다.
본 출원의 또 다른 양태는 아크 변환 공정을 원활하게 하고 변환 효율을 증가시키는 다이오드/커패시터 정류기를 포함하는 오염 제거 장치에 관한 것이다. 도 15는 비열 플라즈마 액추에이터(76)와 접속된 적어도 하나의 다이오드/커패시터(102)와 전압원(52)을 포함하는 예시적인 정류기를 도시하고 있다.
일부 실시형태에서, 오염 제거 장치는 장치의 차지 공간을 감소시키고 다양한 장치 사이에서 모듈의 교환을 가능하게 하는 모듈식 구조를 갖는다.
일부 실시형태에서, 오염 제거 장치는 4 내지 40 ml/분 범위의 유량 및 6 내지 36 VDC 또는 10 내지 28 VDC 범위의 작동 전압을 갖는 저유량 펌프를 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 오염 제거 장치는 태블릿 또는 전화와 같은 원격 장치로부터 소형 오염 제거 장치의 제어(예를 들어, 장치의 시작 및/또는 정지) 및 모니터링을 가능하게 하는 제어 모듈을 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 제어 모듈은 데이터 저장, 전송 및 인쇄를 더 제어한다. 일부 실시형태에서, 제어 모듈은 원격 서비스 및 연결을 제공하고, 비디오 또는 데이터를 기록하고, 사용 동안 또는 사용 이후 제조업자에게 피드백을 제공할 수 있다.
일부 실시형태에서, 오염 제거 장치는 도 10a 내지 도 10의 도면에 도시된 바와 같이 오염 제거될 영역을 더욱 양호하게 커버하는 회전 베이스(rotating base) 상에 장착된다. 일부 실시형태에서, 회전 베이스는 180도 회전 베이스이다. 일부 실시형태에서, 회전 베이스는 360도 회전 베이스이다. 일부 실시형태에서, 회전 베이스는 60 내지 360도의 회전 범위를 갖는 조정 가능한 회전 베이스이다. 일부 실시형태에서, 회전은 단일 축을 중심으로 한다. 다른 실시형태에서, 회전은 다수의 축을 중심으로 한다. 또 다른 실시형태에서, 회전은 모든 방향으로 하거나 완전한 구형 운동이다. 도 10a는 세정 유체 공급원(40) 및 미스트 발생기(42)가 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70)를 통해 연결되는 장치 요소의 구성을 나타낸다. 도 10b는 세정 유체 공급원(40)이 미스트 발생기(42)와 접속되고, 미스트 발생기는 다시 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70)를 통해 미스트 전달 장치(72)에 연결된 장치 요소의 구성을 나타낸다. 도 10c는 미스트 발생기(42)가 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70) 상에 장착된 장치 요소의 구성을 나타낸다. 도 10d는 미스트 발생기(42)가 최대 360의 조정 가능한 회전 범위를 갖는 작동 장치(70) 상에 장착된 미스트 전달 장치(72) 내로 공급하는 장치 구성요소의 또 다른 구성을 나타낸다.
도 11a 내지 도 11c는 이동식 또는 휴대용인 오염 제거 장치의 예시적인 실시형태를 도시하고 있다. 도시는 휴대용 장치 내에서 고정된 위치에 장치의 요소를 나타내기 위한 것이 아니라, 도시된 개별 구성요소의 배치는 단지 예시적인 것이며 요소의 위치는 특정 응용에 적합하도록 재배열될 수 있다. 도 11a는 적어도 미스트 발생기(42)와 전압원(52)이 휴대용 하우징 내에 포함되는 실시형태를 도시하고 있다. 일부 실시형태에서, 전압원(52)은 AC이다. 다른 실시형태에서, 전압원(52)은 DC이다. 또 다른 실시형태에서, 전압원(52)은 AC와 DC 사이에서 전환될 수 있다. 미스트 발생기(42)는, 하우징 상에 장착될 수 있거나 원격 장치인 미스트 전달 장치(72)에 기능적으로 연결된다. 일부 실시형태에서, 미스트 전달 장치(72)는 핸드-헬드형이거나, 또 다른 장치 상에 장착되거나, 또는 또 다른 기계 또는 로봇에 의해 유지되거나 또 다른 기계 또는 로봇 상에 장착된다. 일부 추가 실시형태에서, 로봇은 스스로 이동하고 영역을 순찰한다. 도 11b는 휴대용 용기 내에 포함된 미스트 발생기(42)와 전압원(52)을 도시하고 있는데, 전체 장치는 핸드-헬드형이거나, 또 다른 장치 상에 장착되거나, 또는 또 다른 기계 또는 로봇에 의해 유지되거나 또 다른 기계 또는 로봇 상에 장착될 수 있다. 일부 실시형태에서, 전압원은 AC이다. 다른 실시형태에서, 전압원(52)은 DC이다. 또 다른 실시형태에서, 전압원은 AC와 DC 사이에서 전환될 수 있다. 특정 실시형태에서, 미스트는 고전압 작동(100)을 통해 장치로부터 분산된다(dispersed). 일부 실시형태에서, 고전압 작동은 영구적이다. 다른 실시형태에서, 고전압 작동은 간헐적이다. 특정 실시형태에서, 고전압 작동은 미스트를 충전하고 또한 방울을 분무한다. 도 11c는 미스트 발생기(42)와 전압원(52)이 배낭과 같은 착용식 용기 내에 포함된 예시적인 실시형태를 도시하고 있다. 미스트 발생기(42)는, 용기 상에 장착될 수 있거나 원격 장치인 미스트 전달 장치(72)에 기능적으로 연결된다. 일부 실시형태에서, 미스트 전달 장치(72)는 핸드-헬드형이거나, 또 다른 장치 상에 장착되거나, 또는 또 다른 기계 또는 로봇에 의해 유지되거나 또 다른 기계 또는 로봇 상에 장착된다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 오염 제거 장치는 미스트 발생기로서 초음파 웨이퍼 또는 초음파 분무기(82)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 미스트 발생기(42)는 하부 챔버 부분 또는 저장소와, 하부 챔버 부분 및 플라즈마 액추에이터(76) 사이의 경로를 형성하는 상부 챔버 부분(74)과, 전압원(52)과, 세정 유체 공급원(40) 및 내부 챔버 부분을 포함하는 측면 챔버 부분을 포함하는 실질적으로 폐쇄된 초음파처리 챔버를 포함하고, 분무기(82) 내로 제공되는 세정 유체(80)는 초음파처리 챔버 내에서 초음파 공동화 장치(78)에 의해 생성된 초음파 공동화에 의해 전단된다. 세정 유체(80)는 초음파 공동화기(78)를 침지시킬 때까지 유체 챔버 또는 저장소로 유입된다. 초음파 공동화기(78)는 세정 유체를 공동화하는 역할을 하는 공진 초음파를 생성하고, 이는 경로(74)를 통해 유체에서 올라오는 에어로졸 방울의 미스트를 생성한다. 미스트는 살포기 헤드 및 플라즈마 액추에이터 또는 전극(76)을 통과하며, 입자는 외부 대기로 진입하기 전에 활성화된다. 일부 실시형태에서, 미스트의 흐름을 유도하기 위해 팬(fan)이 사용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 장치는 소형 순환 팬을 기반으로 하는 회전 살포기를 포함한다. 다른 실시형태에서, 장치는 공기 압축기, 유체 펌프 및 변압기를 포함할 수 있는 자급식(self-contained) 살포기를 포함한다. 일부 실시형태에서, 가열 요소는 분무된 미스트를 확산시키기 위해 내부 공간을 가열한다. 일부 실시형태에서, 장치는 회전 헤드 또는 노즐을 포함한다.
경로는 에어로졸 방울을 저장소로부터 플라즈마 액추에이터(76)로 유도하기에 적합한 임의의 형태를 취할 수 있다. 일부 실시형태에서, 경로는 깔때기 형태이다. 다른 실시형태에서, 경로는 파이프, 튜브, 엘보우 또는 실린더 형태일 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
일부 실시형태에서, 플라즈마 액추에이터는 비열적이다. 다른 실시형태에서, 플라즈마 액추에이터는 열적이다.
도 12b는 이동/무선/원격 제어 장치(84)가 분무기(82)와 같은 본 개시의 오염 제거 장치에 기능적으로 연결된 시스템을 도시하고 있다. 기능적 연결은 유선 또는 무선일 수 있다. 일부 실시형태에서, 무선 연결은 무선 주파수, 적외선, 와이파이, 블루투스, 또는 임의의 다른 적절한 무선 통신 수단을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 일부 실시형태에서, 제어 장치(84)는 기능적 연결을 통해 분무기(82)에 제어 명령(86)을 전송하고 분무기(82)는 기능적 연결을 통해 제어 장치(84)에 피드백 데이터(88)를 전송한다. 도 12c는 제어 장치(84)에 의해 제어되고 유선 또는 무선 수단에 의해 분무기(82) 사이에서 양방향 통신(90)하는 분무기(82)와 같은 다수의 오염 제거 장치를 포함하는 시스템의 일 실시형태를 도시하고 있다. 일부 실시형태에서, 시스템은 방의 다른 영역 및/또는 다른 방에 배치되고 및/또는 멸균/오염 제거될 필요가 있는 유동 후드(flow hood)와 같은 다른 장비에 부착되거나 이를 향하는 다수의 분무기(82)를 제어하는 단일 제어 장치(84)를 가질 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 제어 장치(84)에 의해 제어되고 또한 영역 또는 표면의 처리에 관한 데이터(94)를 외부 소스에 제공하며, 양방향 통신(92, 96)하는 하나(도 13a) 또는 다수(도 13b)의 미스트 발생기(42)를 갖는 유사한 시스템을 도시하고 있다.
도 14는 미스트 발생기(42)와, 세정 유체 공급원(40) 및 미스트 전달 장치(72)가 센서(98)에 더 접속된 시스템을 도시하고 있다. 일부 실시형태에서, 센서(98)는 공기로 운반되거나 표면을 오염시키는 미생물(예를 들어, 박테리아, 원생동물, 기생충, 아메바 또는 바이러스 입자)을 검출한다. 일부 실시형태에서, 오염 물질을 검출할 때 센서(98)는 시스템의 작동을 자동으로 트리거한다.
본 출원의 또 다른 양태는 오염 제거 장치에 관한 것으로서, 장치는: 깔때기 모양의 상부 챔버 부분과, 하부 챔버 부분과, 측면 챔버 부분 및 내부 챔버 부분을 포함하는 실질적으로 폐쇄된 챔버와; 근위 단부와 원위 단부를 포함하는 초음파 공동화기로서, 근위 단부는 하부 챔버 부분에 연결되고, 원위 단부는 챔버 내부로 연장되며, 공동화기는 공진 주파수에서 물질을 진동시켜 다수의 전단된 유체 입자를 생성하는 압전 변환기를 포함하는 초음파 공동화기와; 측면 챔버 부분 내로 공급하는 입구 튜브로서, 세정 유체가 하부 챔버 부분에 수동적으로 놓여 초음파 공동화기의 원위 단부를 침지시킴으로써, 전단된 유체 입자가 세정 유체를 통해 그리고 액체-공기 계면을 가로질러 위쪽으로 흐르게 하여, 상부 챔버 부분에 축적된 에어로졸 방울의 미스트를 형성하도록 구성되는 입구 튜브와; 상부 챔버 부분의 개구로부터 연장되는 출구 튜브로서, 에어로졸 방울을 방출하기 위해 상부 챔버 부분 위에 원위 개구를 갖는 중공 루멘을 포함하는 출구 튜브와; 원위 개구에 인접한 하나 이상의 전극을 포함하는 비열 플라즈마 액추에이터로서, 전극은 에어로졸 방울을 활성화하는 고전압 펄스를 발생시켜 물품, 표면, 또는 실질적으로 폐쇄된 공간의 오염을 제거하기 위한 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하도록 구성되는, 비열 플라즈마 액추에이터를 포함한다.
본 개시의 오염 제거 장치, 시스템 또는 방법을 사용하는 실시형태의 일부 예는 운송 용기를 포함한다. 예를 들어, 운송 용기는 용기 또는 용기 표면의 병원균 양을 감지할 수 있는 오염 제거 시스템을 구비할 수 있다. 예시적인 시스템은 데이터를 수신하기 위해 장착한 당사자에게 병원균 양에 관한 정보를 제공할 수 있다. 일부 실시형태에서, 시스템은 데이터를 인쇄 또는 기록할 수 있다.
본 개시의 오염 제거 장치, 시스템 또는 방법을 사용하는 실시형태의 다른 예는 수입, 수출, 여행 격리 구역 또는 검문소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 시스템은 워크-스루(walk-through) 공간 또는 터널, 컨베이어 시스템, 이동 통로 또는 오염 제거 시스템에 의해 생성된 미스트를 통해 사람 또는 물체를 이동시키기 위한 임의의 다른 적절한 수단을 포함한다.
본 개시의 오염 제거 장치, 시스템 또는 방법을 사용하는 실시형태의 또 다른 예는 차량을 포함한다. 일부 실시형태에서, 차량은 자동차, 트럭, 버스, 기차, 비행기 또는 상품 또는 승객의 이동을 목적으로 하는 임의의 다른 형태의 수송 수단이다. 다른 실시형태에서, 차량은 자율 차량이다.
본 개시의 오염 제거 장치, 시스템 또는 방법을 사용하는 실시형태의 또 다른 예는 우주 여행, 우주 검역, 또는 지구상에 존재하지 않는 구조물을 포함한다.
본 개시의 오염 제거 장치, 시스템 또는 방법을 사용하는 실시형태의 일부 예는 식품 가공/제조 시스템을 포함한다. 일부 실시형태에서, 시스템은 장치를 활성화하기 위해 광 검출기와 같은 센서를 포함한다. 일부 실시형태에서, 시스템은 병원균 양을 검출하기 위한 센서를 포함한다.
본 개시의 오염 제거 장치, 시스템 또는 방법을 사용하는 실시형태의 또 다른 예는 자기-안내 로봇(self-guiding robot)을 포함한다. 예를 들어, 오염 제거 시스템이 장착된 자기-안내 로봇은 공간 또는 시설 주변을 이동하거나, 동일하거나 다른 유형의 단일 또는 다수의 센서를 통해 오염을 감지할 수 있다. 오염 제거 시스템이 장착된 자기-안내 로봇은 오염된 표면이나 공간을 바이오로드(병원균의 양(bioload))이 감소될 때까지 처리할 수 있다.
본 개시의 오염 제거 장치, 시스템 또는 방법을 사용하는 실시형태의 또 다른 예는 비상 생물오염 신속 전개 챔버(emergency biocontamination rapid deployment chamber)를 포함한다.
본 개시의 오염 제거 장치, 시스템 또는 방법을 사용하는 다른 실시형태는 농장, 목장, 축산 시설 또는 도축장을 포함한다. 비-제한적인 예로서, 오염 제거 장치 또는 시스템은 닭장과 같은 가금 시설 또는 유제품 수집 시설에 설치될 수 있다.
본 개시의 오염 제거 장치, 시스템 또는 방법을 사용하는 실시형태의 또 다른 예는 체육관, 스튜디오, 훈련 시설 또는 욕실을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 개시의 오염 제거 장치, 시스템 또는 방법을 사용하는 다른 실시형태는 전체 건물 또는 건물의 특정 영역의 오염을 제거하기 위해 오염 제거 시스템이 빌딩 시스템에 통합된 빌딩을 포함한다. 일부 실시형태에서, 시스템은 새로운 구성으로 통합된다. 다른 실시형태에서, 시스템은 기존 건물의 자동화 또는 환기 시스템에 통합된다. 일부 실시형태에서, 본 개시의 오염 제거 시스템 또는 장치는 프로그램 가능하거나 자동화된다.
공기매개 병원균의 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법
본 출원의 추가의 양태는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 방법으로서, 방법은: 센서를 사용하여 실질적으로 밀폐된 공간의 대기에서 공기매개 병원균의 존재를 감지하는 단계와; 센서로부터 네트워크화 컴퓨터 프로세서로 공기매개 병원균의 존재를 전달하는 단계와; 실질적으로 밀폐된 공간에 공기매개 병원균이 존재한다는 것을 네트워크화 컴퓨터 프로세서로부터 오염 제거 장치로 전달하는 단계와; 오염 제거 장치의 오염 제거 사이클을 활성화하는 단계를 포함하고, 오염 제거 사이클은: 세정 유체의 저장소를 제공하는 단계와; 세정 유체에 힘을 가함으로써 세정 유체의 저장소를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 힘에 의해 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 공기매개 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다.
공기매개 병원균의 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 시스템
본 출원의 추가의 양태는 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 시스템으로서, 시스템은: 컴퓨터 프로세서와 네트워크 통신하는, 공기매개 병원균을 위한 센서와; 센서 및 오염 제거 장치와 네트워크 통신하는 컴퓨터 프로세서와; 컴퓨터 프로세서와 네트워크 통신하는 오염 제거 장치를 포함하고; 오염 제거 장치는: 세정 유체의 저장소와; 저장소 내에 침지되는 초음파 공동화기와; 저장소로부터 생성된 미스트를 활성화하는 비열 플라즈마 액추에이터와; 비열 플라즈마 액추에이터를 저장소에 연결하는 깔때기와; 비열 액추에이터를 외부 대기에 연결하는 외부 튜브를 포함하고; 저장소로부터 생성된 미스트는 깔때기를 통해 액추에이터로 통과할 수 있고, 미스트가 액추에이터에 의해 활성화된 후 미스트는 외부 튜브를 통해 외부 대기로 통과할 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 컴퓨터 시스템은 메모리와, 프로세서 및 선택적으로 보조 저장 장치를 포함한다. 일부 실시형태에서, 컴퓨터 시스템은 다수의 프로세서를 포함하고, 다수의 예를 들어 블레이드 서버(bladed server) 또는 다른 공지된 서버 구성으로서 구성된다. 특정 실시형태에서, 컴퓨터 시스템은 또한 입력 장치와, 디스플레이 장치 및 출력 장치를 포함한다. 일부 실시형태에서, 메모리는 RAM 또는 유사한 유형의 메모리를 포함한다. 특정 실시형태에서, 메모리는 프로세서에 의해 실행하기 위한 하나 이상의 애플리케이션을 저장한다. 일부 실시형태에서, 보조 저장 장치는 하드 디스크 드라이브, CD-ROM 또는 DVD 드라이브, 또는 다른 유형의 비-휘발성 데이터 저장 장치를 포함한다. 특정 실시형태에서, 프로세서는, 메모리 또는 보조 저장 장치에 저장되거나 인터넷 또는 다른 네트워크로부터 수신된 애플리케이션(들)을 실행한다. 일부 실시형태에서, 프로세서에 의한 처리는 컴퓨터 또는 다른 기계에 의한 실행을 위해 소프트웨어 모듈과 같은 소프트웨어로 구현될 수 있다. 이들 애플리케이션은 바람직하게 위에서 기술되고 본원에서 도면에 도시된 기능 및 방법을 수행하기 위해 실행 가능한 명령을 포함한다. 애플리케이션은 바람직하게 사용자가 애플리케이션(들)을 보고 상호 작용할 수 있는 GUI를 제공한다. 다른 실시형태에서, 시스템은 시스템을 제어 및/또는 보기 위한 원격 액세스를 포함한다.
병원균의 실질적으로 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체
본 출원의 추가의 양태는 오염 제거 장치의 오염 제거 사이클을 반복하기 위한 명령을 제공하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 명령은: 실질적으로 밀폐된 공간에서 병원균의 존재를 감지하는 단계와; 병원균의 존재를 컴퓨터 데이터베이스로 전달하는 단계와; 컴퓨터 데이터베이스를 사용하여 실질적으로 밀폐된 공간에서 감지된 병원균을 식별하는 단계와; 병원균의 정체를 기반으로 컴퓨터 데이터베이스로부터 오염 제거 사이클의 프로그램을 선택하는 단계와; 선택된 프로그램을 오염을 제거 장치에 전달하는 단계로서, 오염 제거 장치는 프로그램을 자동으로 따르도록 네트워크화되는, 단계와; 프로그램에 따라 오염 제거 사이클을 수행하는 단계를 포함하고, 각각의 오염 제거 사이클은: 세정 유체의 저장소를 제공하는 단계와; 세정 유체에 힘을 가함으로써 세정 유체의 저장소를 공동화하는 단계와; 에어로졸 방울을 포함하는 미스트를 생성하는 단계로서, 미스트는 세정 유체가 힘에 의해 공동화되는 동안 세정 유체로부터 생성되는, 단계와; 비열 플라즈마 액추에이터에 미스트를 투입하여 플라즈마 활성화 이온 입자를 형성하는 단계; 및 플라즈마 활성화 이온 입자를 공기매개 병원균에 접촉시키는 단계를 포함한다.
다음의 실시예는 단지 예시일 뿐이며 본 출원의 양태 또는 실시형태를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
실시예 1
제 1 테스트 시리즈에서, 여과지 상에 분주하여 세라티아 마르세센스(serratia marcescens)의 동일한 배양물을 제조하였다. 하나의 샘플을 대조군으로서 공기 중에서 30℃에서 24 시간 동안 배양하였다. 박테리아 배양물의 현저한 성장이 관찰되었다. 제 2 샘플을 1 대기압의 공기 중에서 60 초 동안 3 부피%의 액상 과산화수소 미스트(활성화되지 않음)에 노출시킨 후, 공기 중에서 30℃에서 24 시간 동안 배양하였다. 박테리아 배양물의 현저한 성장이 관찰되었다. 제 3 샘플을 3 부피%의 액상 과산화수소 미스트에 노출시켰고, 1 대기압의 공기 중에서 60 초 동안 10.5 킬로볼트 AC 아크에 통과시켜 활성화한 후, 1 대기압의 공기 중에서 30℃에서 24 시간 동안 배양하였다. 이 샘플은 박테리아 배양물의 성장을 나타내지 않았고, 처리에 의해 사멸되었다. 활성화 처리로 3% 과산화수소 미스트가 생장을 방지할 수 있음을 입증한 후, 1.5%, 0.75%, 0.3% 및 0%("활성화된" 수증기만 포함) 농도의 과산화수소 미스트를 사용하여 1 대기압의 공기 중에서 60 초 동안 노출시키고, 상기한 바와 같이 배양하여 추가의 각각의 샘플을 테스트하였다. 1.5% 및 0.75% 과산화수소 미스트에 접촉된 샘플은 성장을 나타내지 않았다. 0.3% 과산화수소 미스트에 접촉된 샘플은 매우 약간의 성장을 나타냈다. 0% 과산화수소 미스트에 접촉된 샘플은 박테리아 배양물의 상당한(significant) 성장을 나타났다.
실시예 2
제 2 및 제 3 테스트 시리즈 동안, 덕트-시뮬레이션 구조물을 구축하였다. 덕트-시뮬레이션 구조물은 직경이 약 10 인치이고 길이가 10 피트이며 수직으로 배향된 파이프였다. 미스트 발생기와 액추에이터를 파이프의 상부에 배치하였고, 분당 약 350 내지 400 입방 피트의 가스 흐름으로 작동하는 팬을 파이프의 바닥에 배치하여 가스 흐름을 파이프를 통해 아래로 유도하였다. 파이프 상단으로부터 1 피트, 2 피트, 4 피트 및 6 피트에 테스트 포트(test port)를 배치하였고, 테스트할 샘플을 다양한 포트에 삽입하였다.
제 2 테스트 시리즈에서, 스트립당 약 106 포자의 바실러스 스테아로써모필러스로 함침된 박테리아 포자 스트립(각각 약 3/4 인치의 길이 및 1/4 인치의 폭)을 덕트-시뮬레이션 구조물의 각각의 테스트 포트에 배치하였다. 테스트한 후, 샘플을 7일 동안 50℃에서 배양하였다. 제 1 테스트 샘플 시리즈에서, 15 초 동안 샘플에 대해 공기만(과산화수소가 없음) 흐르게 하였다. 배양 후 모든 테스트 포트에서 박테리아 배양물의 유의한 성장이 관찰되었다. 제 2 샘플 시리즈에서, 6 부피%의 과산화수소 미스트가 생성되었지만 활성화되지 않았으며, 15 초 동안 샘플에 대해 흐르게 하였다. 모든 테스트 포트에서 박테리아 배양물의 동일한 유의한 성장이 제 1 테스트 샘플 시리즈에서와 같이 관찰되었다. 제 3 샘플 시리즈에서, 이러한 절차가 반복되었지만, 6% 과산화수소 미스트는 15 킬로볼트 AC 아크에 의해 활성화되었다. 어떠한 테스트 포트에서도 박테리아 배양물의 성장이 관찰되지 않았다. 바실러스 스테아로써모필러스에 대한 이러한 결과는 중요한데, 이 박테리아는 통상적인 비활성화 과산화수소 처리를 사용하는 성장 제어에 내성이 있는 것으로 알려져 있기 때문이다.
실시예 3
제 3 테스트 시리즈에서, 박테리아가 바실러스 서브틸리스 바. 니거 (Bacillus subtilis var. niger)인 것을 제외하고는 상기한 바와 같은 박테리아 포자 스트립을 사용하였다. 바실러스 서브틸리스 바. 니거는 바실러스 안트라시스(Bacillus anthracis)의 알려진 대용물로서, 같은 속에 속하며 탄저균을 유발한다. 바실러스 안트라시스와의 유사성으로 인해, 바실러스 서브틸리스 바. 니거는 탄저균에 감염되거나 탄저균을 확산시킬 위험 없이 탄저균의 성장과 그 조절을 연구하기 위해 실험실 테스트에서 사용된다. 제 1 샘플 시리즈에서, 15 초 동안 샘플에 대해 공기만(과산화수소가 없음) 흐르게 하였다. 모든 포트에서 샘플을 배양한 후 박테리아 배양물의 유의한 성장이 관찰되었다. 제 2 샘플 시리즈에서, 6 % 부피의 과산화수소 미스트가 생성되었지만 활성화되지 않았으며, 15 초 동안 샘플에 대해 흐르게 하였다. 제 1 테스트 샘플 시리즈에서와 같이 모든 포트에서 박테리아 배양물의 유의한 성장이 관찰되었다. 제 3 샘플 시리즈에서, 이러한 절차가 반복되었지만, 6% 과산화수소 미스트는 15 킬로볼트 AC 아크를 통과하여 활성화되었다. 어떠한 포트에서도 박테리아 배양물의 성장이 관찰되지 않았다. 이 테스트는 이러한 방식이 덕트-시뮬레이션 구조물에서 탄저균 대용물의 성장을 제어한다는 것을 규명하였다.
실시예 4
추가 테스트에서, 저압(low pressure)의 저-기류(low air flow) 미스트를 발생시키기 위한 세정 유체의 초음파 공동화는 탁월한 사멸을 초래하였다.
이 테스트를 위해 16x16x16 인치 박스를 구축하였으며, 오염 제거 장치의 노즐은 하부 패널의 중앙에서 박스의 바닥을 관통하였다.
6-Log 생물학적(지오바실러스 스테아로써모필러스) 및 화학적(요오드 H2O2) 지시약(indicator)을 모든 수직 패널의 중앙에 배치하였다. 생물학적 및 화학적 지시약을 또한 아래의 노즐 바로 옆의 박스의 하부 패널에 배치하였다.
활성화된 미스트를 1 분 동안 박스에 주입하고 5 분 동안 머무르게 하였다.
이후, 박스에서 생물학적 지시약을 제거하고 7일 동안 배양하였다. 배양 이후, 생물학적 지시약을 검사하였고, 박테리아의 6 log 사멸을 나타냈다.
본 발명의 특정 실시형태가 예시의 목적으로 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 개선이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 의한 것을 제외하고는 제한되지 않아야 한다.
상기 설명은 본 기술 분야의 숙련자에게 본 발명을 실시하는 방법을 교시하기 위한 것이며, 설명을 읽었을 때 숙련된 작업자에게 명백해질 수 있는 모든 명백한 수정 및 변형을 상세히 설명하려는 것은 아니다. 그러나, 이러한 모든 명백한 수정 및 변형은 다음의 청구 범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위 내에 포함된다. 청구 범위는 문맥상 구체적으로 달리 지시하지 않는 한, 의도한 목적을 달성하는데 효과적인 임의의 순서로 청구된 구성요소 및 단계를 포함한다.
Claims (11)
- 물품 또는 밀폐된 공간의 오염을 제거하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
컴퓨터 프로세서;
오염 제거 장치를 포함하고,
상기 컴퓨터 프로세서는 상기 오염 제거 장치와 네트워크 통신하고,
상기 오염 제거 장치는 세정 유체의 저장소를 포함하는 챔버를 포함하고,
상기 세정 유체는 물품 또는 밀폐된 공간의 오염 제거를 위한 활성종(active species)의 공급원으로서의 0.3% 내지 9% 과산화수소를 포함하고,
상기 활성종은 수산기 이온이고,
상기 세정 유체는 상기 챔버 내에서 힘에 의한 공동화에 의해 전단되고,
상기 챔버 내의 힘에 의한 공동화에 의해 미스트가 생성되고, 상기 미스트는 에어로졸 방울들로 이루어지고,
상기 오염 제거 장치는 비열 플라즈마 액추에이터를 포함하고, 상기 비열 플라즈마 액추에이터는 상기 미스트의 에어로졸 방울들에 의해 운반되는 플라즈마 활성화된 이온 입자들을 형성하기 위해 상기 미스트를 활성화하고,
상기 플라즈마 활성화된 이온 입자들은 수산기 이온이고,
상기 오염 제거 장치는 출구 튜브를 포함하고, 상기 미스트는 출구 튜브의 개구를 통과하고,
상기 오염 제거 장치는 상기 출구 튜브의 개구에 인접한 하나 이상의 전극들을 포함하고, 상기 하나 이상의 전극들은 고전압 펄스를 발생시킴으로써 고전압 작동에 의해 상기 미스트를 분산시키는(dispersing), 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 비열 플라즈마 액추에이터는 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge, DBD), 캐스케이드 유전체 장벽 방전, 용량성 방전(capacitive discharge), 글라이딩 아크 방전(gliding arc discharge), 저항체 장벽 방전(resistive barrier discharge), 플라즈마 제트(plasma jet), 펄스 스파크 방전(pulsed spark discharge), 글로우 방전(glow discharge) 또는 이들의 조합을 포함하는, 시스템. - 제 1 항에 있어서,
비열 플라즈마 발생기는 체적 DBD(VDBD) 또는 표면 DBD(SDBD)인, 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 힘에 의한 공동화는 초음파 신호 발생기에 결합 가능하게 연결되는 초음파 공동화기(ultrasonic cavitator)에 의해 수행되는, 시스템. - 제 4 항에 있어서,
초음파 공동화기는 직경이 1 내지 5 μm인 에어로졸 방울을 생성하도록 구성되는, 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 초음파 공동화기의 원위 단부는 압전 디스크(piezoelectric disk)를 포함하고, 압전 변환기는 전단 세정 유체의 표면으로서 상기 압전 디스크의 표면을 진동시키도록 구성되는, 시스템. - 제 1 항에 있어서,
외부 튜브는 상기 저장소를 포함하는 하우징에 연결되는, 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 하우징은 이동 카트를 더 포함하는, 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 이동 카트는 이산화염소, 에틸렌옥사이드, 오존, 프로필렌옥사이드, 이산화질소, 포름알데히드 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 멸균 가스를 생성하기 위한 수단을 더 포함하는, 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 이동 카트는 필터 상에 쌓인 플라즈마 활성화 이온 입자들을 분해하기 위해 탄소 활성화 필터를 자외선과 접촉시키기 위한 수단을 더 포함하는, 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 챔버는 배낭 내에 포함되는, 시스템.
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