KR20230031240A

KR20230031240A - 저온 직물 유전체 장벽 방전 장치

Info

Publication number: KR20230031240A
Application number: KR1020227046380A
Authority: KR
Inventors: 소피아 거쉬만; 예브게니 레이세스; 슈릭 야톰; 필립 에프티미온
Original assignee: 더 트러스티즈 오브 프린스턴 유니버시티
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2023-03-07
Also published as: EP4153808A4; US20230319972A1; WO2021247637A1; EP4153808A1; CN115768942A; JP2023528038A

Abstract

직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스, 상호 연결된 절연 전도성 섬유들을 포함하는 직물 재료는 예를 들어 제1 섬유의 전도성 코어로부터 전도성 코어를 둘러싸는 유전체 층으로, 에어 갭을 통해 예를 들어 제2 섬유 또는 인간 피부를 향한 방전 경로를 형성함으로써 저온 균질 플라즈마를 생성하는 데 사용될 수 있다. 에어 갭 내에서 그리고 그 주위에서 발광하는 플라즈마가 오염된 표면(예를 들어, 박테리아 및/또는 바이러스 포함)과 접촉하면, 이는 오염된 표면에 반응성 종이 형성되도록 유도하고 반응성 종은 박테리아 및/또는 바이러스를 죽일 수 있다.

Description

저온 직물 유전체 장벽 방전 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 6월 2일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 제63/033,457호에 대한 우선권을 주장하며; 이는 그 전체가 참고로 본 명세서에 포함된다.

연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술

본 발명은 에너지부에 의해 수여된 보조금 번호 DE-AC02-09-CH11466 하에 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 대해 특정 권리를 갖는다.

살균 및 소독제와 기술의 광범위한 사용이 절실히 필요하다. 현재 COVID-19 대유행에 초점을 맞추면서 이는 더 이상 의료, 제약 또는 식품 산업에 국한되지 않고 마스크, 휴대폰, 펜과 같은 디바이스 및 문 손잡이와 같이 일반적으로 사용되는 표면의 오염 제거로 확장되었다.

일반적인 문제는 직물이 감염되는 것과 관련이 있다. 이에 대처하기 위해 많은 접근 방식이 취해져 왔다. 일반적으로, 현재의 자동 세척 직물은 화학 살균제를 첨가하여 생체활성 속성(bioactive property)을 얻는다. 직물에는 화학 소독제가 함침되어 있거나 중금속, 구리 및 박테리아 부착 및 성장에 저항하지만 미생물을 죽이지 않는 다양한 중합체와 같이 바이러스 및 기타 미생물에 손상을 주는 기타 재료를 통합할 수 있다. 다른 사람이 개발 중인 다른 재료는 예를 들어 티타늄 나노입자와 같이 햇빛에 노출되었을 때 살균 특성을 얻는 나노입자 또는 나노튜브를 통합하는 것을 기반으로 한다. 이러한 유형의 재료의 주요 단점은 햇빛이 필요하다는 것이다. 예를 들어 은과 같은 살균 특성을 가진 다른 나노입자는 섬유에 통합될 수 있으며, 다양한 중합체는 약물 내성 박테리아 및 바이러스에 대해 작용하는 산성 환경을 생성하기 위해 화학적 처리에 의해 활성화될 수 있다. 이러한 모든 방법은 다른 재료를 추가해야 하고 일시적인 활동을 가지며 완전한 소독을 제공하는 방법은 없다. 대신, 이러한 모든 재료는 성장을 늦추거나 박테리아 부하를 줄인다. 따라서, 소독용 직물을 제공하기 위한 새로운 접근법이 필요하다.

지난 20년 동안 저온 대기압 플라즈마(CAP)는 박테리아 및 바이러스 비활성화 및 표면 소독 분야에서 급속한 발전을 보였다. 최근 검토에서는 박테리아, 바이러스, 진균 및 박테리아 포자를 효과적으로 비활성화하는 유전체 장벽 방전(DBD)을 포함하여 광범위한 CAP 플라즈마 소스의 성과를 요약했다.

이러한 성과에도 불구하고, 현재 질병 통제 센터에서 권장하고 업계에서 널리 수용되는 플라즈마를 이용한 유일한 살균 방법은 가장 효과적이고 깨끗한 살균 화학 재료 중 하나인 과산화수소 증기의 플라즈마 활성화를 기반으로 하는 견고한 디바이스이며 진공 챔버를 이용하는 것이다. 미국 특허 번호 제4,952,370호를 참조한다. 과산화수소는 분해 생성물이 물과 산소이기 때문에 위험한 잔류물을 남기지 않는다.

플라즈마의 소독 및 살균 효과는 반응성 산소(ROS) 및 질소 종(RNS), 전자, 전류, 전기장 및 전자기장, UV 광선과 같은 생체활성 속성에 기인한다. 박테리아 비활성화의 메커니즘은 많은 그룹들에 의해 조사되었지만 아직 명확하지 않다. 화학적 및 전기적 플라즈마 속성은 박테리아 세포에 단계적으로 영향을 미칠 수 있다. 전자와 전기장은 세포막(cell membrane)에 영향을 미치고 RNS 및 일부 수명이 긴 ROS에 의한 세포 침투를 돕는다. ROS는 지질 과산화 및 세포막을 손상시키고 RNS/ROS의 세포로의 수송을 돕는 다른 산화 반응에 관여한다.

세포 내부에서 ROS/RNS는 단백질, 지질 및 DNA를 손상시킨다. 이러한 프로세스들의 조합 효과는 박테리아 세포 비활성화이다. DBD의 의료 및 생물학적 애플리케이션에 대한 대부분의 작업은 플로팅 전극 구성, 플라즈마 제트(플로팅 전극 또는 두 개의 전극) 및 덜 일반적인 표면 DBD의 세 가지 구성들 중 하나에서 수행되었다. 플로팅 전극 디바이스에서, 고전압 전극은 유전체 재료로 싸여 있고 처리된 표면은 접지 전극으로 작용한다; 처리된 표면은 높은 전기장과 하전 입자의 플럭스에 노출된다. 가장 광범위하게 연구된 것은 펄스 DC에서 마이크로웨이브 범위의 전력을 사용하고 플라즈마 유출물(plasma effluent)이 가스 흐름에 의해 처리된 표면으로 운반되는 플라즈마 제트이다. 플라즈마 유출물은 의료용으로 적합하지만 압축 가스 공급이 필요하다. 표면 DBD는 주로 항공 애플리케이션의 흐름 제어와 대면적 표면 수정을 위한 액추에이터로 연구되었다.

대기압 플라즈마는 박테리아와 바이러스로부터 표면의 오염 제거에 효과적인 것으로 나타났지만 비활성화 레벨과 속도는 생물학적 종, 실험 조건 및 플라즈마 소스에 크게 의존한다. 예를 들어, D-값(1log₁₀ 감소 시간)은 하나의 알려진 DBD에 의해 생성된 가스에 대한 노출에 대해 225초, 다른 알려진 DBD의 경우 150초, 대기압 헬륨/공기 글로우(glow) 방전에 노출된 대장균(E. coli)의 경우 35초, 및 종이 DBD의 경우 15초이다. 빠른 감소 D=15초는 종이 기판에 인쇄된 패턴 전극을 사용하고 2kHz, 3.5kV AC, 10W에서 동작하는 일회용 유연한 DBD 디바이스에 의해 달성되었다. 이것은 일회용 디바이스이다.

플라즈마 소독의 또 다른 변형은 저압 플라즈마 활성화 과산화수소 증기를 사용하는 것이다. Sterlis Healthcare의 저온 멸균 시스템과 같은 시스템은 고온, 습도 및 부식에 민감한 재료를 멸균하는 데 널리 사용되는 방법이다. 보다 최근의 연구에서 대기압에서 플라즈마 소독을 향상시키기 위해 과산화수소를 추가하는 방법이 연구되었다. 코로나 방전에 H₂O₂ 액적을 추가하면 6log₁₀ 감소가 발생하고 플라즈마 유출물에 H₂O₂ 증기를 추가하면 박테리아 부하가 6log₁₀ 이상 감소하고 생물막과 포자가 크게 감소한다. 향상을 담당하는 지배적인 메커니즘은 플라즈마의 유형, 즉 H₂O₂의 상태에 따라 다르다. H₂O₂증기는 플라즈마에서 이온화되어 H₂O₂ ^-를 형성하고, 액적은 음전하일 수 있지만, H₂O₂ 수용액은 플라즈마 활성화된 물과 유사한 용액으로 플라즈마에 의해 도입된 활성 종의 영향을 받는다. 순수한 물은 살균 효과를 강화하는 플라스마에 의해 산성화되는 반면 인산염 완충 식염수(PBS)와 같은 완충 용액은 pH 레벨을 유지하지만 용해된 오존, 질산염 및 과산화수소 라디칼의 영향을 받는다.

이러한 결과와 조건의 다양성은 생체활성을 제공하기 위해 다른 화학 재료에 의존하지 않는 자가 소독 직물이 필요함을 나타낸다.

본 명세서 및 도면에서 상세히 설명된 바와 같이, 특히 자가 소독 개인 보호 장비(PPE)(실험실 가운, 앞치마, 마스크, 보호 시트, 개인 소비자 및 의료용 장갑 등), 자가 살균 PPE 제조에 통합되는 기존 PPE 소독, 다양한 의료용 자가 소독 직물(욕창 등의 상처 치료를 위한 붕대, 커버 시트, 패드, 피부 감염의 치료/예방 등으로 단독 또는 기존 붕대 및/또는 화학적 상처 치료제와 함께 사용 가능), 생물학적 작용제에 대한 방어로서의 군사적 애플리케이션, 및 전문적인 환경이나 집에서 표면을 소독하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있는 자가 소독 플라즈마 직물이 개시된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "직물"은 직조, 편직, 베틀 제작 등과 같은 임의의 적절한 방식으로 상호 연결된 섬유들의 임의의 배열을 포함하도록 의도된다. 바람직하게는, 직물은 손으로 만들거나 베틀로 만든 직조 직물이다.

개시된 접근법은 유전체 장벽 방전 소스를 사용한다. 플라즈마 소스는 절연 전도성 섬유들로 생성된다. 바람직하게는, 포켓 크기의 고전압 고주파 전원이 플라즈마 소스를 구동한다. 플라즈마는 섬유들 사이의 자연 공간들에서 생성된다. 플라스마는 직물 자체를 소독하고 다른 표면도 소독할 수 있다.

본 명세서에 개시된 자가 소독 플라스마 직물은 기존의 재료와 달리 필요할 때 버튼만 누르면 자가 소독 및 살균까지 가능하다. 복잡한 장비가 필요하지 않으며 배터리로 동작되는 포켓 전원으로 구동된다. 전원을 켜면, 직물은 필요에 따라 재료의 양 측에 노출되었을 수 있는 모든 미생물을 파괴한다. 이 직물은 진정한 자가 소독 섬유 재료이다.

본 발명의 일 양태는 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스이다. 이 디바이스는 복수의 섬유들-여기서, 각각의 섬유는 적어도 하나의 유전체 층에 의해 둘러싸인 전도성 코어를 포함하고, 하나 이상의 섬유들은 섬유의 상호 연결된 메쉬를 형성함-, 뿐만 아니라 하나 이상의 섬유들에 동작 가능하게 연결된 전원(바람직하게는 휴대용 전원)을 포함한다. 전원은 전류(바람직하게

2 mA)가 적용될 때 섬유들 사이에 형성된 에어 갭에서 플라즈마가 발광 수 있고 바람직하게는 디바이스의 온도가 약 22°C에서 약 40°C 사이에 있도록 구성되어야 한다.

선택적으로 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스는 본질적으로 (i) 복수의 섬유들; (ii) 전원; (iii) 하나 이상의 스위치들; (iv) 선택적으로 하나 이상의 프로세서들; (v) 선택적으로 하나 이상의 센서들; 및 (vi) 선택적으로 하나 이상의 디스플레이들 또는 시각적 표시기들로 구성된다.

선택적으로, 직물 디바이스 내에서, 제1 섬유의 적어도 하나의 유전체 층은 제2 섬유의 적어도 하나의 유전체 층과 다르다(예를 들어, 다른 재료로 구성되어 있거나 상이한 두께를 가짐). 직물 디바이스는 상호 연결된 섬유들의 다중 층들로 구성될 수 있다.

선택적으로, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스는 적어도 하나의 스위치를 더 포함한다. 온도 센서 및/또는 전류 센서가 또한 선택적으로 통합될 수 있다. 적어도 하나의 프로세서, 예를 들어 온도 센서 및 전류 센서로부터의 피드백에 기초하여 전원을 제어하도록 구성된 프로세서가 또한 이용될 수 있다.

선택적으로, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스는 타이머에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 이는 버튼을 누르면 시작되고 박테리아를 죽이고 바이러스의 생존력을 감소시키기에 충분한 것으로 나타난 미리 결정된 시간(예를 들어, 2분)이 지나면 자동으로 꺼지도록 설정할 수 있다.

본 발명의 제2 양태는 표면을 살균하는 방법이다. 이 방법은 먼저 전술한 바와 같이 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스를 제공하는 단계를 포함한다. 그런 다음 복수의 섬유들 중 제1 섬유의 전도성 코어로부터 제1 섬유를 둘러싸는 적어도 하나의 유전체 층으로, 복수의 섬유들 중 제2 섬유를 둘러싸는 적어도 하나의 유전체 층으로, 제2 섬유의 전도성 코어로의 방전 경로를 형성함으로써, 저온 균질 플라즈마가 생성될 수 있다. 플라즈마가 오염된 표면(예를 들어, 박테리아 및/또는 바이러스 함유)과 접촉하면 이는 오염된 표면에 반응성 종이 형성되도록 유도하고 반응성 종은 박테리아 및/또는 바이러스를 죽일 수 있다. 일부 경우에, 방법은 플라즈마가 적어도 미리 결정된 기간 동안 표면과의 접촉을 유지하도록 보장하는 것을 포함한다.

도 1은 직물 유전체 장벽 방전 디바이스의 실시예의 묘사이다.
도 2는 다중 층들을 갖는 섬유의 실시예의 단면도이다.
도 3은 동작 중인 직물 유전체 장벽 방전 디바이스의 실시예의 단순화된 도면이다.
도 4는 섬유의 다중 층들을 포함하는 직물 유전체 장벽 방전 디바이스의 실시예의 단순화된 단면도이다.
도 5는 섬유의 다중 층들 및 2개의 반투과성 외부 층들을 포함하는 직물 유전체 장벽 방전 디바이스의 실시예의 단순화된 단면도이다.
도 6은 듀티 사이클과 주파수가 각각 20%와 40kHz로 일정하게 유지되었을 때 인가된 전압 진폭의 함수로서 평균 전력이 선형적으로 증가함을 보여주는 그래프이다.
도 7은 개시된 방법의 실시예의 흐름도이다.
도 8은 120초 노출 후 직조 DBD 크기보다 큰 영역에서 박테리아의 소독을 나타낸 예시이다.
도 9는 직물 DBD의 실시예에 대한 동작 동안 기록된 전류 및 전압 트레이스를 나타내는 그래프이며, 여기서 동작 매개변수들은 다음과 같다: V_최대=3.8 kV, 40.7 kHz, 25% 듀티 사이클, 0.1 mJ/사이클.
도 10은 도 9의 전류 및 전압 트레이스에 대응하는 리사주 도형(Lissajous figure)이다.
도 11은 직물 DBD의 실시예에 대한 노출 후 단순 포진 바이러스(HSV)의 건조 및 액체 현탁액에서 바이러스 부하의 감소를 나타내는 그래프이다. 오차 막대들 각 조건에 대해 세 번 반복된 시도를 기반으로 한다.
도 12는 직물 DBD의 다른 실시예의 예시이다.

개시된 직물은 유전체 장벽 방전(DBD)에 의해 대기압에서의 저온 플라즈마 살균을 기반으로 한다. DBD는 일반적으로 하나 또는 두 개의 전극들이 유전체 재료로 덮여 있고 종종 kHz 주파수 범위에서 구동되는 용량성 결합 플라즈마 소스(capacitively coupled plasma source)로 이해될 수 있다. 유전체 장벽과 고주파 전력으로 인해 DBD는 인체 접촉에 안전하다. DBD는 상처 치료 및 기타 소독 및 치료 애플리케이션을 위해 의료 분야에 진출해 왔다. DBD는 주로 반응성 산소(ROS: O2-, OH 등) 및 질소 종(RNS: NO, N2O, NO3-)의 생성에 기인하는 생체활성 속성을 갖는 가스 플라즈마를 생성한다. 박테리아 및 바이러스 오염에 대한 DBD에서 생성된 것과 같은 저온 플라즈마의 효과는 이전에 입증되었다.

도 1을 참조하면, 개시된 직물 유전체 장벽 디바이스(100)의 실시예는 일반적으로 다음 두 기본 컴포넌트들을 필요로 하는 것으로 간주될 수 있다: (i) 섬유 메쉬(예를 들어, 기판 층)를 형성하도록 상호 연결된 복수의 섬유들(110); 및 (ii) 전원(140). 복수의 섬유들(110)의 각각은 다음 두 컴포넌트들을 포함하거나 본질적으로 구성되거나 구성된다: (i) 내부 전도성 층 또는 코어(120); 및 (ii) 내부 전도성 층을 둘러싸는 하나 이상의 외부 유전체 층들(130).

각 섬유의 단면은 원형, 타원형 또는 직사각형과 같은 임의의 적절한 단면 형상일 수 있다.

각 섬유의 내부 전도성 층 또는 코어는 독립적으로 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 적절한 전도성 재료로 구성될 수 있다. 내부 전도성 층 또는 코어는 전도성 재료의 단일 층일 수 있다. 이러한 적절한 전도성 재료의 구체적인 예는 구리, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘/구리 혼합물, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄(Al₂O₃) 혼합물, 인듐, 리튬/알루미늄 혼합물, 희토류 금속 등을 포함한다. 일부 실시예에서, 내부 전도성 층 또는 코어는 탄소 섬유 또는 탄소 코팅된 중합체 섬유이다. 바람직하게는, 내부 전도성 층 또는 코어는 어느 정도의 가요성/비강성을 갖도록 구성된다.

각각의 내부 도전 층 또는 코어의 직경 또는 두께는 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는, 직경 또는 두께는

10mm,

6mm,

3mm,

2mm,

1mm 또는

0.5mm이다. 바람직한 실시예에서, 와이어는 30 또는 32 AWG 게이지 와이어이다.

하나 이상의 유전체 층들은 임의의 적절한 유전체 재료로 구성될 수 있지만, 층들은 가요성/비강성 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유전체 층들은 예를 들어 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 실리콘계 소재인 석영, 유리, 또는 당업자에게 공지된 다른 유전체 재료로 구성될 수 있지만 석영 및 유리는 바람직하지 않다.

각각의 내부 전도성 층 또는 코어의 직경 또는 두께는 바람직하게는

10mm,

6mm,

3mm,

2mm,

1mm,

0.5mm,

0.4mm,

0.3mm,

0.25mm 또는

0.2mm이다.

도 2를 참조하면, 각각의 섬유는 복수의 유전체 층들을 포함하는 다중 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 섬유(111)는 내부 전도성 코어(121), 내부 전도성 코어(121)를 둘러싸고 그와 접촉하는 제1 유전체 재료로 구성된 제1 유전체 층(131), 및 제1 유전체 층(131)을 둘러싸고 그와 접촉하는 제2, 상이한, 유전체 재료로 구성된 제2 유전체 층(132)을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 하나 이상의 섬유들은 다른 코팅 또는 재료를 포함한다. 원하는 특정 속성을 제공하기 위해 다중 코팅들이 적절하게 사용될 수 있다. 비제한적인 예는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 확장된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 및 관련 재료, 및 폴리실록산 또는 기타 실리콘 기반 중합체 재료를 포함한다. 바람직하게는, 추가 코팅은 가요성, 가단성(malleable), 저전도성 중합체인 절연 재료이다.

일부 실시예에서, 직물의 제곱인치당 뒤틀린 섬유(warp fiber)(예를 들어, 개시된 플라즈마 직물의 길이 방향으로 배향된 섬유들 또는 섬유들의 일부)의 전체 수는 씨실 섬유(weft fiber)(예를 들어, 개시된 플라즈마 직물의 폭 방향으로 배향된 섬유들 또는 섬유들의 일부)의 전체 수와 동일하다. 일부 실시예에서, 날실 섬유의 전체 수는 섬유의 제곱인치당 씨실 섬유의 전체 수와 동일하지 않다. 제곱인치당 섬유의 수는 동일한 생물학적 또는 소독 결과를 위해 에너지 소비를 최적화하기 위해 다양할 수 있다. 예를 들어, 장갑보다 제곱인치당 섬유 수가 적고 개구가 더 큰 직조를 활용하는 마스크가 생성될 수 있다.

특히 바람직한 실시예에서, 각각의 직물 DBD는 도 12에 도시된 바와 같이 배열된 2개의 섬유들을 사용한다. 구체적으로, 복수의 섬유들(900)는 2개의 단일 섬유(901, 902)로 구성된다. 제1 단일 섬유(901)는 직물을 가로질러 앞뒤로 통과하며, 여기서 대부분의 섬유는 예를 들어 다중 씨실 섬유들과 등가물을 형성하도록 구성된다. 제2 단일 섬유(902)는 제1 단일 섬유에 수직한 방향으로 직물을 앞뒤로 통과하며, 여기서 대부분의 섬유는 예를 들어 다중 날실 섬유들과 등가물을 형성하도록 구성된다. 그런 다음 전원이 이러한 두 섬유들에 연결되고 각 섬유의 자유 단부가 절연될 수 있다.

도 3을 참조하면, 동작 중인 개시된 직물 유전체 장벽 디바이스(200)의 실시예가 도시되어 있다. 여기서, 전원 및 섬유들의 배열로 인해, 섬유들(210, 211)의 내부 도전성 층(220, 221)이 전원(240)에 연결되어 전류가 인가되면, 플라즈마(260)는 섬유들(210, 211) 사이의 에어 갭(250) 내부 및 그 주변에 형성(예를 들어, "빛")하여 2개 이상의 섬유들의 일부를 둘러싸는 공간의 체적을 채울 것이다. 즉, 예를 들어 복수의 섬유들 중 제1 섬유(210)의 전도성 코어(220)로부터 제1 섬유를 둘러싸는 적어도 하나의 유전체 층(230)으로, 에어 갭(250)을 통해 복수의 섬유들 중 제2 섬유(211)를 둘러싸는 적어도 하나의 유전체 층(231)으로, 제2 섬유의 전도성 코어(221)의 방전 경로를 형성함으로써 저온 균질 플라즈마가 생성될 수 있다.

한 섬유의 외부 표면과 두 번째 섬유의 외부 표면 사이의 에어 갭(250)은 일반적으로 섬유 주위에서 비대칭이다; 즉, 일반적으로 섬유의 한 부분이 다른 섬유와 접촉할 수 있는 반면, 섬유의 다른 부분은 작은 간격을 가지며 또 다른 부분은 훨씬 더 큰 간격을 갖는다.

일부 실시예에서, 에어 갭은

10

,

5

,

4

또는

3

일 것이다.

일부 실시예에서, 섬유들의 임의의 주어진 층에 대해, 각각의 날실 섬유는 모든 씨실 섬유에 접촉할 것이고, 및/또는 각각의 씨실 섬유는 모든 날실 섬유와 접촉할 것이다. 와이어들이 접촉하더라도, 최소한 작은 에어 갭이 존재한다.

이러한 디바이스에 의해 생성된 플라즈마는 디바이스가 자가 소독 플라즈마 천 역할을 할 수 있도록 한다. 가요성 천은 예를 들어 다양한 도구, 표면 등 및/또는 그 자체를 반복적으로 소독하는 데 사용될 수 있다(예를 들어 직물 DBD가 마스크와 같은 PPE로 사용되는 경우).

또한, 도 1은 직물 유전체 장벽 디바이스를 단일 층으로 도시하지만, 디바이스는 제1 및 제2 전극들의 복수 층을 갖는 방전 셀을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전극은 필요에 따라 단 하나의 층, 두 개의 층들 또는 세 개 이상의 층들을 통해 직물일 수 있다. 도 4에서, 직물 유전체 장벽(400)은 두 개의 층들(410, 420)을 포함하는 것으로 도시되며, 각 층은 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 층은 한 층의 섬유들의 2차원 배향이 다른 층의 섬유들의 2차원 배향과 매칭되도록 배향된다. 즉, 한 층이 일반적으로 왼쪽에서 오른쪽으로, 위에서 아래로 배향된 섬유들을 갖는 경우 다음 층이 또한 이러한 방향들로 배향된 섬유들을 갖는다. 일부 실시예에서, 각각의 층은 한 층으로부터의 섬유들의 2차원 배향이 다른 층의 섬유들의 2차원 배향과 매칭되지 않도록 상이하게 배향된다. 즉, 한 층이 일반적으로 왼쪽에서 오른쪽으로, 위에서 아래로 배향된 섬유들을 갖는 경우, 다음 층은 45도 회전된 섬유들을 가질 수 있고, 따라서 섬유들은 왼쪽 아래에서 오른쪽 위로, 오른쪽 아래에서 왼쪽 위로 배향된다. 대안적으로, 섬유들이 먼저 꼬아지고, 그 다음 직물 디바이스를 제조하는 데 사용될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같은 선택적인 반투과성 층들이 또한 이용될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 직물 유전체 장벽 디바이스(500)는 반투과성 층(540, 541)뿐만 아니라 하나 이상의 직물 층들(510, 520) 및 전원(530)을 포함할 수 있다. 반투과성 층들은 예를 들어 유전체 직물 또는 메쉬를 포함하는 임의의 적절한 형태를 취할 수 있고, 유전체 또는 절연 재료를 포함하는 임의의 적절한 재료로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 반투과성 층은 개시된 직물 층들 주위의 일회용 커버이고, 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 중합체로 구성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 직물 유전체 장벽 디바이스(100)는 선택적으로 휴대용 전원일 수 있고 선택적으로 예를 들어 하나 이상의 배터리 또는 슈퍼커패시터를 포함할 수 있는 전원(140)에 의해 전력이 공급된다. 적절한 전원이 구상된다. 전원은 AC 또는 DC 전력을 제공하도록 구성될 수 있다.

전원에 필요한 출력은 부분적으로 직물 DBD의 크기에 따라 결정된다. 바람직하게는, 전원은 1kHz와 1GHz 사이의 주파수를 갖는 전력을 제공하도록 구성된다. 바람직하게는, 전원은 바람직하게는 100V와 10kV 사이의 전압에서 전력을 제공하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 전원은 상대적으로 작다(예를 들어, 4 입방 인치 이하인 하우징 내에서).

모든 전도성 스레드들이 절연되어 있으므로, 그들은 접지될 필요가 없으므로 사용자는 절연체에 의해 보호된다.

일부 실시예에서, 전원은 2mA 이하의 전류를 제공하도록 구성된다. 전원은 예를 들어 와이어, 전도 스레드 또는 전도 테이프를 포함하는 적절한 수단을 사용하여 전극에 연결된다. 대향 전극들은 적절한 수단을 통해 그룹에 연결된다. 전원은 예를 들어 와이어, 전도 스레드, 전도 테이프 또는 섬유들의 단부의 직물 스트립들을 포함하는 임의의 적절한 수단을 사용하여 전극에 연결된다.

이러한 디바이스는 추가 가스 공급원 또는 정교한 전원이 없는 것이 바람직하며 장기적으로 안정적인 동작이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다(즉, 적어도 1개월, 바람직하게는 적어도 2개월, 보다 바람직하게는 적어도 3개월).

일부 실시예에서, 전원은 디바이스의 온도가

50°C 또는

40°C, 및

15°C 또는

22°C에서 유지되도록 전류를 제공하도록 제어되거나 구성된다. 일부 실시예에서, 전원은 디바이스의 온도가 약 15°C 내지 약 50°C, 보다 바람직하게는 약 22°C 내지 약 40°C에서 유지되도록 전류를 제공하도록 제어되거나 구성된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "약" 온도는 일반적으로 적절하게

5% 이내의 값을 나타낸다(예를 들어, 하한 범위 한계는 -5%이고 상한 범위 한계는 +5%임). 예를 들어, "약 10°C와 약 100°C 사이"는 9.5°C와 105°C 사이를 포함하도록 의도된다.

직물 유전체 장벽 디바이스(100)는 선택적으로 섬유에 대한 전류를 제어하기 위한 하나 이상의 스위치들 또는 다른 전기 컴포넌트(145), 하나 이상의 센서들(146), 하나 이상의 디스플레이들 또는 시각적 표시기들(147) 및 하나 이상의 프로세서들(148)을 포함하는 추가 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(148)는 전원(140), 센서(들)(146) 및/또는 디스플레이 또는 시각적 지표(147)와 같은 시스템의 다양한 컴포넌트들 중 하나 이상과 동작 가능하게 통신하도록 구성된다.

바람직한 실시예에서, 디바이스는 전력 온/오프 스위치로 구성된 적어도 하나의 스위치(145)를 포함할 것이다.

하나 이상의 센서들(146)이 포함되는 경우, 이러한 센서들은 하나 이상의 프로세서들(148) 또는 하나 이상의 디스플레이들 또는 시각적 표시기들(147)과 동작 가능하게 통신할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 온도가 임계치를 초과할 때 경고등이 켜지도록 일부 기본 회로부(당업계에서 잘 이해됨)를 통해 경고등에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 센서(들)는 프로세서(들)에 온도 및 전류에 대한 피드백을 발송할 수 있으며, 그런 다음 프로세서(들)은 전류를 조정해야 하는지, 조정해야 하는 경우 얼마나 되는지 또는 오작동이 발생했는지를 결정하는 데 사용한다. 그 결정에 기초하여, 프로세서(들)는 그 다음 전원(140)이 전류를 끄거나 조정하게 하고 및/또는 문제의 표시가 디스플레이 또는 표시등(147)에 나타나게 할 수 있다.

또한, 디바이스의 하나 이상의 표면들 또는 부분들은 온도 센서(146)에 의해 주기적으로 또는 연속적으로 측정되거나 모니터링되는 온도 또는 기타 매개변수를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 섬유들의 유전체 층의 표면은 센서에 의해 모니터링될 수 있다. 열전대(thermocouple)와 같은 적절한 센서가 사용될 수 있다.

디스플레이 또는 시각적 표시기(147)는 컬러 또는 단색 LED/OLED 디스플레이 및/또는 LED 조명을 포함하는 임의의 알려진 디스플레이 또는 시각적 표시기를 포함할 수 있다. 배터리 수명을 최대화하기 위해 디스플레이 또는 시각적 표시기는 소형, 저전력 또는 단시간(예를 들어, 1분 이하) 동안만 "켜져" 있는 것이 좋다.

하나 이상의 프로세서들 또는 제어 회로부(148)는 플라즈마의 생성 및/또는 디바이스의 다른 컴포넌트를 제어하기 위해 존재할 수 있다. 프로세서들 또는 제어 회로부는 온도 센서(146) 및 전원(140)에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 프로세서들 또는 제어 회로부는 앞서 설명한 바와 같이 적절한 동작 온도를 유지하도록 구성될 수 있다. 프로세서들 또는 제어 회로부는 온도가 목표 범위를 벗어나거나 임계치를 초과하는 것으로 검출되는 경우 자동 안전 차단 기능을 갖도록 구성될 수 있다. 전압 또는 전류가 특정 임계치를 초과하는 경우 안전 차단이 발생하도록 구성될 수도 있다.

동작 중인 방전 디바이스의 일례로, 일반적인 전류 추적은 예를 들어 (42

2)kHz의 변위 전류 정현파 성분과 중첩된 날카로운 스파이크, 예를 들어 방전에 대응하는 기간의 10-50ns로 구성된다. 전체 측정 전류에서 변위 전류를 빼서 방전 전류를 얻을 수 있다. 방전 횟수, 전체 지속시간 및 진폭은 전압이 증가함에 따라 증가할 수 있다.

개별 방전 또는 전류 피크의 수는 최대 인가 전압(과전압)에 따라 다르다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 전류 피크(10mA 이상)의 수는 2kV에서 15

8이고 3kV에서 45

8로 증가한다.

전류 스파이크들의 수가 많을수록 리사주 플롯에서 알 수 있듯이 회로에서 더 많은 양의 전하가 전송된다. 리사주 플롯은 음의 전압(양의 패턴 전극)에 대한 더 많은 수의 더 강한 방전으로 인해 약간의 비대칭을 갖는 2-기울기 형상을 갖는다. 한 사이클당 회로에서 소산되는 에너지는 리사주 플롯의 면적으로서 계산될 수 있으며, 전력

는 주파수

, 듀티 사이클

를 사용하여 다음과 같이 결정되며:

, 여기서 Q는 커패시터 프로브로 측정한 전하이고 dV는 고전압 프로브로 얻은 전압이다.

예를 들어, 1.9kV의 피크 전압의 경우 사이클당 에너지는 0.04mJ/사이클입니다. 41kHz의 주파수와 20% 듀티 사이클의 경우 이는 0.3W의 전력을 제공한다. 최대 전압 2.9kV의 경우 사이클당 에너지는 0.14mJ/사이클이고 전력은 1.1W이다. ~ 2cm² 디바이스의 경우 대응하는 전력 밀도는 0.15-0.5W/cm²이다. 적용된 최대 AC 전압은 주파수와 듀티 사이클을 일정하게 유지하면서 1.6kV에서 약 3kV로 변경되었다. 결과 전력은 인가된 전압에 따라 선형적으로 변화했으며(도 8 참조), 이는 주어진 디바이스에 대해 원하는 전력을 설정하기 위한 교정 곡선으로 사용될 수 있다. 동작 전압을 높이면 방전 전력이 증가하고 개별 방전 수의 증가와 플라즈마 생성에 대응한다. 듀티 사이클을 늘리면 디바이스의 전체 전력 소비가 증가하지만 사이클당 개별 방전 수는 변경되지 않는다.

일부 실시예에서, 가장 바깥쪽 유전체 층과 소독될 타겟 표면 사이의 임의의 갭은

2cm, 바람직하게는

1cm, 더 바람직하게는

5mm, 가장 바람직하게는

2mm이다. 일부 실시예에서, 갭은

1mm이다. 일부 실시예에서, 갭은 1

m과 2mm 사이, 바람직하게는 1mm와 2mm 사이이다.

예시

몇몇 예시들은 수직기(hand loom)로 직조된 것이다. 사용된 섬유는 각각 유연한 실리콘으로 둘러싸인 전도성 코어로 32개의 AWG(American Wire Gauge) 구리 와이어들로 구성되었다. 일부 예에서는 직조가 촘촘하여 섬유들이 서로 닿았다. 다른 샘플에서, 각각의 씨실 섬유 사이 및 각각의 날실 섬유 사이의 간격은 1 내지 2mm였다. 이러한 예는 개인 물품용 소독 백을 만들고 및/또는 상처 드레싱(wound dressing)에 통합하는 데 적합하다.

또한 다음을 포함하는 표면 멸균 방법이 개시된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 방법(600)의 일 실시예는 개시된 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스를 제공(610)하는 것으로 시작된다.

그런 다음 디바이스가 활성화되고 저온 균질 플라즈마가 생성된다(620). 이 생성 프로세스는 복수의 섬유들 중 제1 섬유의 전도성 코어로부터 제1 섬유를 둘러싸는 적어도 하나의 유전체 층으로 그리고 에어 갭을 통해 방전 경로를 형성함으로써 발생한다(플라즈마는 에어 갭에서 및 그 주위에서 빛을 발할 것이다). 방전 경로는 바람직하게는 복수의 섬유들 중 제2 섬유를 둘러싸는 적어도 하나의 유전체 층, 제2 섬유의 전도성 코어까지 계속된다. 일부 실시예에서, 방전 경로는 제2 섬유로 계속되지 않고 인간을 향하여 인간을 통과할 수 있다. 섬유와 인간(또는 의복 등) 사이의 에어 갭은 플라즈마가 형성되도록 할 수 있다.

에어 갭 주변의 공간의 체적에 플라즈마가 형성되면, 오염된 표면을 생성된 저온 균질 플라즈마와 접촉시킴으로써 오염된 표면 상에 반응성 종을 유도하여 형성(630)할 수 있다. 오염된 표면은 일반적으로 박테리아, 바이러스 또는 이들의 조합을 함유한다. 이는 또한 곰팡이와 같은 다른 생물학적 종을 함유할 수도 있다. 오염된 표면은 개시된 직물 DBD 내의 섬유의 외부 표면일 수도 있고, 사람의 피부, 작업 표면 등과 같은 외부 표면일 수도 있다.

선택적으로, 방법은 적어도 1초, 적어도 5초 또는 적어도 10초와 같은 적어도 미리 결정된 기간 동안 오염된 표면과 플라즈마의 접촉을 지니거나 유지하는 것(640)을 포함할 수 있다.

그런 다음 반응성 종은 오염된 표면에서 박테리아, 바이러스 또는 이들의 조합을 죽이도록 허용된다(650).

예시 2

플라스마 직물 디바이스의 항균 효과는 대장균을 모델 박테리아로 사용하여 테스트되었다. 이 예에서는 대장균 OP-50-GFP 균주가 녹색 형광 단백질을 발현하고 LB 한천 플레이트(agar plate)에 펼쳤을 때 밀집한 론(dense lawn)을 형성하기 때문에 사용되었다. 죽은 박테리아는 이 단백질을 발현할 수 없으므로 녹색으로 빛나지 않는다.

시간0에서 전체 한천 플레이트가 녹색으로 형광을 발하였다. 30초 후, 직물 디바이스 아래의 플레이트 영역의 대략 97%에서 박테리아가 제거되었고 전체 플레이트 영역의 대략 70%에서 박테리아가 제거되었다. 60초 후 직물 디바이스 아래의 플레이트 영역의 99% 이상에서 박테리아가 제거되었으며 전체 플레이트 영역의 약 85%에서 박테리아가 제거되었다. 도 8은 120초 노출 후 결과를 그래픽으로 보여준다. 구체적으로, 한천 플레이트(701)에는 직물 디바이스가 놓인 아웃라인(702)이 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 한천 플레이트의 유일한 박테리아(705)는 직물 디바이스에서 떨어진 플레이트의 에지에 소량으로 존재한다. 박테리아가 없는 직물 디바이스가 배치된 주변 공간의 넓은 영역(707)이 존재한다. 실제로, 직물 디바이스 아래의 플레이트 영역의 100%에서 박테리아가 제거되었고 대략 박테리아가 전체 플레이트 영역의 97%에서 완전히 제거되었다.

이 예에서 사용된 직물 디바이스는 cm당 ~10개의 섬유들이 있는 ~2.5cm² 디바이스였다. 직조는 두 개의 연속 실리콘 절연 30-게이지 와이어들로 만들어졌다. 각 와이어/섬유의 단부는 kHz 범위의 출력인 AC 전원에 연결되었다. 전압 및 전류 트레이스가 도 9에 도시되어 있다. 전송된 전하는 디바이스와 직렬로 연결된 10nF 측정 커패시터를 사용하여 측정되었다. 리사주 도형(도 10)이 사이클당 에너지 E를 찾는 데 사용되었다. 디바이스의 평균 전력은 P=v

f

E로 계산되었으며, 여기서 v-켜짐 시간(on time)의 분율로서의 듀티 사이클, f-주파수(Hz), E-사이클당 에너지(J)가 된다. 도 10에 도시된 그래프는 직조 영역에 대해 V최대=3.8kV, 40.7kHz, 25% 듀티 사이클, 0.1mJ/사이클, ~ 1W, 0.4W/cm²에 대응한다.

박테리아를 성공적으로 제거한 후, 직물 디바이스를 바이러스에 대해 테스트하고 추가 실험을 수행하였다.

단순 포진 바이러스(HSV)를 이용하여 바이러스 소독 실험을 수행하였다. 바이러스 현탁액의 액적을 30mm 직경의 페트리 접시(petri dish)에 넣고 육안으로 건조될 때까지 약 20분 동안 건조시켰다. 직조물이 건조된 현탁액과 접촉하도록 직물 DBD("직조물")가 있는 홀더 위에 건조 현탁액이 있는 페트리 접시를 뒤집었다. 각 처리 직후 완충액 1mL를 페트리 접시에 넣어 즉시 반응을 정지시켰다. 생성된 바이러스 현탁액을 사용하여 플라크 형성 유닛의 농도를 결정하고 처리되지 않은 현탁액과 비교하였다. 직조물은 4분 처리 후 생존 가능한 바이러스의 99.3% 감소를 입증하였다(도 11 참조).

또한 소독 및 기타 생물학적 결과는 디바이스의 가스 출력에 따라 달라지기 때문에 푸리에 변환 적외선 흡수 분광법(Fourier Transform Infrared Absorption Spectroscopy)을 이용하여 생물학적 활성 종의 출력을 확인하기 위한 실험을 진행하였다.

생물학적 활성 종의 출력을 결정하기 위해, 이 예의 직물 DBD를 가스 셀(10cm 광학 경로)에 넣고 켰다. FTIR 흡수 스펙트럼은 더 낮거나 더 높은 전압 및 전력을 포함한 다양한 조건에서 동작하는 동안 촬영되었다. 스펙트럼은 디바이스에서 가스 유출에 존재하는 분자 종을 식별하고 소독 및 기타 생의학 애플리케이션에 중요한 오존 및 질소 산화물의 절대 농도를 계산하는 데 사용되었다. 예를 들어, 0.175mJ/사이클에서 O₃- 8.2x10¹⁵cm^-3(0.09%) 및 N₂O - 6.75x10¹³cm^-3(0.003%) 농도가 결정되었다. 출력이 증가함에 따라 O₃의 농도는 감소하고 N₂O의 농도는 증가하였다. 따라서, 디바이스 출력의 조성은 입력 전력에 따라 달라진다.

주어진 원하는 결과에 대한 전력을 조정함으로써, 이는 사용자가 원하는 가스 출력의 조성을 제공하기 위해 디바이스에 "다이얼 인(dial in)"할 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 질소 산화물보다 오존에 의해 더 많은 영향을 받는 종을 죽이려면 더 낮은 전력 입력을 사용하는 것이 더 효과적일 것이다. 일부 실시예에서, 디바이스 상의 하나 이상의 프로세서는 예를 들어 입력 전력과 가스 출력을 상관시키는 곡선을 포함하는 다양한 데이터베이스 또는 테이블 및 다양한 배출 가스(오존, 질소 산화물 등)에 노출되었을 때 주어진 박테리아 종의 특정 비율(예를 들어, 99%)을 죽이는 시간과 생물학적 종을 상관시키는 다른 데이터베이스 또는 테이블에 액세스할 수 있다. 해당 데이터베이스를 기반으로, 디바이스는 효과적인 방식으로 하나 이상의 타겟 박테리아를 죽이는 가스 조성을 생성하는 입력 전력을 식별함으로써 박테리아를 죽이기 위한 최적의 입력 전력을 계산하거나 그렇지 않으면 결정할 수 있다.

당업자는 단지 일상적인 실험을 사용하여 본 명세서에 기술된 본 발명의 특정 실시예에 대한 많은 등가물을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 그러한 등가물은 다음 청구범위에 포함되도록 의도된다.

Claims

직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스로서,
복수의 섬유들-각각의 섬유는 적어도 하나의 유전체 층(dielectric layer)에 의해 둘러싸인 전도성 코어(conductive core)를 포함하고, 상기 하나 이상의 섬유들은 섬유의 상호 연결된 메쉬(mesh)를 형성함-; 및
상기 하나 이상의 섬유들에 동작 가능하게 연결된 전원을 포함하고, 상기 전원은 전류가 인가될 때 플라즈마가 섬유들 사이에 형성된 에어 갭(air gap)들에서 발광할 수 있도록 구성되는, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 디바이스는 본질적으로:
상기 복수의 섬유들;
상기 전원;
하나 이상의 스위치들;
선택적으로 하나 이상의 프로세서들;
선택적으로 하나 이상의 센서들; 및
선택적으로 하나 이상의 디스플레이들 또는 시각적 표시기들로 구성되는, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 복수의 섬유들 중 제1 섬유의 적어도 하나의 유전체 층은 상기 복수의 섬유들 중 제2 섬유의 적어도 하나의 유전체 층과 상이한, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 복수의 섬유들의 각각의 섬유의 적어도 하나의 유전체 층은 동일한, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 전원은 AC 전압을 제공하는, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 전원은 DC 전압을 제공하는, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 전원은 1kHz 및 1GHz 사이의 펄스 주파수를 갖는 전압을 제공하는, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 디바이스는 상호 연결된 섬유의 복수의 층들을 포함하는, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 DBD 디바이스는 휴대용 전원에 의해 전력이 공급되는, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 전류는 2mA 이하인, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 디바이스의 온도는 약 22°C 및 약 40°C 사이인, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 스위치를 더 포함하는, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제8항에 있어서, 온도 센서 및 전류 센서를 더 포함하는, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
제9항에 있어서, 상기 온도 센서 및 전류 센서로부터의 피드백에 기초하여 상기 전원을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 더 포함하는, 직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스.
표면 살균 방법으로서,
직물 유전체 장벽 방전(DBD) 디바이스를 제공하는 단계-여기서, 상기 디바이스는:
복수의 섬유들-여기서, 각각의 섬유는 적어도 하나의 유전체 층에 의해 둘러싸인 전도성 코어를 포함하고, 상기 하나 이상의 섬유들은 섬유의 상호연결된 메쉬를 형성함-; 및
상기 하나 이상의 섬유들에 동작 가능하게 연결된 전원을 포함하고, 상기 전원은 전류가 인가될 때 플라즈마가 하나 이상의 섬유들 사이에 형성된 에어 갭들에서 발광할 수 있도록 구성됨-;
상기 복수의 섬유들 중 제1 섬유의 전도성 코어로부터 제1 섬유의 전도성 코어를 둘러싸는 적어도 하나의 유전체 층으로, 에어 갭을 통해 상기 복수의 섬유들 중 제2 섬유 또는 인간을 향한 방전 경로(discharge path)를 형성함으로써 저온 균질 플라즈마(cold homogenous plasma)를 생성하는 단계;
오염된 표면을 상기 생성된 저온 균질 플라즈마와 접촉시켜 상기 오염된 표면에 반응 종이 형성되도록 유도하는 단계-여기서, 상기 오염된 표면은 박테리아, 바이러스 또는 이들의 조합을 함유함-; 및
상기 반응성 종이 상기 박테리아, 바이러스 또는 이들의 조합을 죽이도록 하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 방전 경로는 상기 복수의 섬유들 중 상기 제1 섬유의 상기 전도성 코어로부터 상기 제1 섬유의 상기 전도성 코어를 둘러싸는 상기 적어도 하나의 유전체 층으로, 에어 갭을 통해 상기 복수의 섬유들 중 제2 섬유의 전도성 코어를 둘러싸는 적어도 하나의 유전체 층으로, 상기 제2 섬유의 전도성 코어로 형성되는, 방법.
제11항에 있어서, 적어도 미리 결정된 기간 동안 상기 플라즈마를 오염된 표면과 접촉 상태로 유지하는 단계를 더 포함하는, 방법.