KR20230041952A - 멸균장치 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 내부에 피처리물이 수납되며, 내부가 외부 환경에 대해 밀폐된 밀폐부, 상기 밀폐부의 내부에 멸균제를 공급하는 멸균제공급부, 상기 밀폐부의 내부 압력을 조정하는 압력 조정부 및 사이에 위치한 피처리물 주변에 플라즈마를 발생하는 전극부를 포함하는 멸균장치와 피처리물이 수납되는 공간부, 상기 공간부의 내부에 기화된 처리제를 공급하는 처리제공급부 및 일정 분압으로 형성된 기화된 처리제를 방전하는 전극부를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 멸균장치 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 대상체에 플라즈마 처리 특성을 부여하는 멸균장치 및 멸균 등의 처리를 위한 처리제를 방전하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마는 자유전자, 이온화된 원자 및 분자, 라디칼 등을 포함하는 이온화된 가스로서, 물질의 상태 중 기체에 큰 에너지를 인가하면 일반적인 상전이와는 다른 전자와 이온으로 구성된 플라즈마 상태가 됨으로 발생된다. 이러한 플라즈마는 고에너지의 하전 입자를 포함하기 때문에 다른 물질과 활발히 반응하여 물리적, 화학적 변화를 나타내기 때문에, 다양한 산업에 이용된다. 특히, 플라즈마 기술은 의료산업에서 다양하게 사용되고 있다.
이러한 의료산업에서 사용되는 플라즈마 기술은 피처리물의 표면에 불순물 제거 및 표면에너지 향상을 통해 골유착(Osseointegration) 성능을 향상시키며 나아가 생체 적합성을 향상시키는 효과가 있어, 치과 임플란트, 정형외과 임플란트, 골이식재, 피부이식재, 안과 임플란트, 심장 임플란트, 인공와우, 미용 임플란트, 신경 임플란트 등의 표면 처리를 위해 사용하기 위한 연구개발이 나타나고 있다. 그러나, 의료산업은 이러한 임플란트와 같이 인체에 삽입되는 의료기기에 대해 무균성에 대한 가장 높은 요구사항을 가지는 고위험 의료기기로 높은 의료기기 등급으로 관리하고 있기 때문에 이를 만족하는 플라즈마 기술이 요구된다.
구체적으로, 임플란트의 제조 과정에서 멸균 공정은 필수적이며, 이렇게 제조된 임플란트는 생체 삽입하기 전까지 무균성 유지를 위한 관리가 요구된다.이에, 의료산업에 사용되는 플라즈마 기술은 무균성에 대한 요구사항을 만족하면서 안정적이며 높은 처리 성능을 갖춘 플라즈마 방전이 이뤄지는 기술이 요구된다.
본 발명의 목적은 피처리물을 전극부 사이에 위치시켜 피처리물 주변에 안정적 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 표면 처리를 멸균 공정과 연계하여 수행가능한 멸균장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 피처리물 주변에 집중적으로 플라즈마를 방전하는 전극 구조를 갖춰 표면 처리 성능이 향상된 플라즈마 표면 처리를 멸균 공정과 연계하여 수행가능한 멸균장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 피처리물 주변에 안정적이고 집중된 플라즈마 형성으로 피처리물의 승온을 빠르게 함으로써 멸균 공정시간을 줄이는 멸균장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 피처리물 주변에 안정적이고 집중된 플라즈마 형성으로 높은 산화력을 가진 OH 라디칼을 피처리물 표면 또는 주변에 형성함으로써 멸균 성능이 향상된 멸균장치를 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 일정 분압으로 형성된 기화된 처리제를 방전하여 피처리물에 산화막 형성 또는 불순물 제거와 같은 플라즈마 처리 특성을 멸균과 같은 처리제에 따른 처리특성과 함께 피처리물에 부여하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 별도의 방전 가스를 사용하지 않고 처리제를 방전하여 운영 및 관리 비용이 절감된 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 무균 포장된 상태의 피처리물을 수납하여 처리제에 의한 처리와 플라즈마 처리가 이뤄짐으로써 무균성에 대한 요구사항을 만족하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 내부에 피처리물이 수납되며, 내부가 외부 환경에 대해 밀폐된 밀폐부, 상기 밀폐부의 내부에 멸균제를 공급하는 멸균제공급부, 상기 밀폐부의 내부 압력을 조정하는 압력 조정부 및 사이에 위치한 피처리물 주변에 플라즈마를 발생하는 전극부를 포함하는, 멸균장치를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극부는 피처리물에 직접적 또는 간접적으로 전기적 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극부는 적어도 일부가 상기 밀폐부로 노출되는 전극을 포함하고, 상기 전극은 상기 밀폐부에 수납된 피처리물 또는 상기 피처리물이 수납된 용기의 일부와 직접적 또는 간접적으로 전기적 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 피처리물은 전도성을 갖는 재질로 이루어지며, 플라즈마 발생을 위한 전극이 될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 멸균제공급부, 상기 압력 조정부 및 상기 전극부 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제어부 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 멸균제가 상기 밀폐부에 공급되기 전에 상기 피처리물의 주변에 플라즈마를 형성하도록 상기 전극부를 제어하여, 상기 피처리물을 사전에 설정된 온도 범위로 승온할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 멸균제가 상기 밀폐부에 공급되고 상기 피처리물의 주변에 플라즈마를 형성하도록 상기 전극부를 제어하여, 상기 피처리물의 주변에 OH 라디칼 이온을 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 멸균제는 과산화수소, 에틸렌옥사이드, 이산화염소, 오존, 탄산수소나트륨 및 차아염소산나트륨 중 하나 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극부는 서로 이격되어 배치되는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하고, 상기 피처리물은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극의 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 전극은 전원부에 전기적 연결되고, 상기 제 2 전극은 접지될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전원부는 10 kHz 이상 200 kHz 이하의 주파수를 가진 교류전원(AC)일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 멸균제공급부는, 상기 멸균제의 전부 또는 일부가 기화된 상태로 상기 밀폐부에 공급되도록 상기 멸균제를 기화시키는 기화기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 밀폐부는, 상기 밀폐부 내부의 온도를 설정된 온도 범위로 유지하는 히터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 설정된 온도 범위는 55°C이상 70°C이하의 범위에서 설정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 멸균제가 상기 밀폐부에 공급되기 전에 상기 밀폐부의 내부 대기를 배기하여 상기 밀폐부의 내부에 상기 사전에 설정된 공정 압력 범위의 저압 상태인 대기를 형성하도록 상기 압력조정부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 사전에 설정된 공정 압력 범위는 1 Torr 이상 100 Torr 미만의 범위에서 설정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 사전에 설정된 공정 압력 범위는 2 Torr 이상 30 Torr 미만의 범위에서 설정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 압력조정부는 상기 밀폐부의 내부를 배기하는 배기부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 밀폐부의 내부와 외부의 압력차이에 의해 상기 밀폐부의 내부가 상기 외부환경에 대해 밀폐되도록 상기 배기부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 밀폐부의 내부와 외부의 압력차이를 측정하는 센서를 포함하고, 상기 센서에서 측정된 값을 기준으로 상기 배기부, 상기 전극부 및 상기 멸균제공급부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 사전에 설정된 시간을 기준으로 상기 배기부, 상기 전극부 및 상기 멸균제공급부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 밀폐부는 분리된 상부 부재와 하부 부재를 포함하고, 상기 상부 부재 또는 상기 하부 부재는 상대 이동하여 접함으로써 상기 밀폐부의 내부를 밀폐할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 피처리물은 치과 임플란트, 정형외과 임플란트, 안과 임플란트, 심장 임플란트, 인공와우, 미용 임플란트, 신경 임플란트, 치과 보철물을 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 피처리물은 골이식재, 피부이식재, 의료용 수지, 섬유, 종자, 식품을 포함하는 그룹에서 선택되고, 상기 전극은 상기 피처리물이 수납된 용기의 일부와 직접적 또는 간접적으로 전기적 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 피처리물이 수납되는 공간부, 상기 공간부의 내부에 기화된 처리제를 공급하는 처리제공급부 및 일정 분압으로 형성된 기화된 처리제를 방전하는 전극부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 공간부는 외부 환경에 대해 밀폐된 밀폐부의 내부이고, 상기 밀폐부의 내부 압력을 조정하는 압력 조정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 압력조정부는 상기 밀폐부의 내부를 배기하는 배기부를 포함하고, 상기 밀폐부의 내부 대기를 배기하여 상기 밀폐부의 내부에 사전에 설정된 공정 압력 범위의 대기를 형성하도록 상기 배기부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 밀폐부의 내부의 사전에 설정된 공정 압력 범위의 대기에 기화된 처리제를 공급하도록 상기 처리제공급부를 제어하고, 기화된 처리제는 상기 밀폐부 내부에서 일정 분압을 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 처리제는 산화멸균제일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 일정 분압은 10 Torr 이상 50 Torr 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산화 멸균제는 과산화수소이고, 상기 일정 분압은 10 Torr 이상 30 Torr 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 기화된 처리제가 상기 밀폐부의 내부에서 배기될 때 방전되도록 상기 전극부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 기화된 처리제가 방전되도록 상기 전극부를 제어하여 상기 밀폐부 내부에 수납된 피처리물 표면에 산화막을 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 기화된 처리제가 방전되도록 상기 전극부를 제어하여 상기 밀폐부 내부에 수납된 피처리물 표면의 불순물을 제거할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 밀폐부 내부에 수납된 피처리물은 무균 상태를 유지하는 용기에 포장되어 상기 밀폐부 내부에 수납될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 용기는 적어도 일부가 통기성을 가지도록 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 처리제공급부 및 전극부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 기화된 처리제가 상기 밀폐부 내부에 공급되고 소정의 시간 이후에 방전되도록 상기 전극부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 처리제공급부는, 상기 처리제가 기화된 상태로 상기 밀폐부에 공급되도록 상기 처리제를 일부 또는 전부 기화시키는 기화기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 밀폐부는, 상기 밀폐부 내부의 온도를 설정된 온도 범위로 유지하는 히터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 설정된 온도 범위는 55°C이상 70°C이하의 범위에서 설정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 밀폐부의 내부와 외부의 압력차이에 의해 상기 밀폐부의 내부가 상기 외부 환경에 대해 밀폐되도록 상기 배기부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 밀폐부의 내부와 외부의 압력차이를 측정하는 센서를 포함하고, 상기 센서에서 측정된 값을 기준으로 상기 배기부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 사전에 설정된 시간을 기준으로 상기 배기부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 밀폐부는 분리된 상부 부재와 하부 부재를 포함하고, 상기 상부 부재 또는 상기 하부 부재는 상대 이동하여 접함으로써 상기 밀폐부의 내부를 밀폐할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 피처리물은 치과 임플란트, 정형외과 임플란트, 골이식재, 피부이식재, 안과 임플란트, 심장 임플란트, 인공와우, 미용 임플란트, 신경 임플란트, 치과 보철물, 의료용 수지, 섬유, 종자, 식품을 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 내부에 피처리물이 수납되고, 내부가 외부 환경에 대해 밀폐된 밀폐부, 상기 밀폐부의 내부에 처리제를 공급하는 처리제 공급부, 상기 밀폐부의 내부 압력을 조정하는 압력 조정부, 일정 분압으로 형성된 기화된 처리제를 방전하여 피처리물 주변에 플라즈마를 발생하는 전극부 및 상기 처리제 공급부, 상기 압력 조정부 및 상기 전극부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 플라즈마 처리장치가 피처리물 표면에 산화막을 형성하는 기능, 피처리물 표면의 불순물을 제거하는 기능 및 피처리물을 멸균하는 기능 중 하나 이상의 기능을 수행하도록 상기 전극부, 처리제공급부 및 압력 조정부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극부는 피처리물에 직접적 또는 간접적으로 전기적 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 처리제는 과산화수소, 에틸렌옥사이드, 이산화염소, 오존, 탄산수소나트륨 및 차아염소산나트륨 중 하나 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 일정 분압은 10 Torr 이상 50 Torr 이하일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 사이에 위치한 피처리물 주변에 안정적 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 표면 처리를 멸균 공정과 연계하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 피처리물 주변에 집중적으로 플라즈마를 방전하는 전극 구조를 갖춰 표면 처리 성능이 향상된 플라즈마 표면 처리를 멸균 공정과 연계하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 피처리물 주변에 안정적이고 집중된 플라즈마 형성으로 피처리물의 승온을 빠르게 함으로써 멸균 공정시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 피처리물 주변에 안정적이고 집중된 플라즈마 형성으로 높은 산화력을 가진 OH 라디칼을 피처리물 표면 또는 주변에 형성함으로써 멸균 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 일정 분압으로 형성된 기화된 처리제를 방전하여 피처리물에 산화막 형성 또는 불순물 제거와 같은 플라즈마 처리 특성을 멸균과 같은 처리제에 따른 처리 특성과 함께 피처리물에 부여할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 별도의 방전 가스를 사용하지 않고 처리제를 방전함으로써 방전 가스를 사용하기 위한 운영 및 관리 비용이 절감될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 측면에 따르면, 무균 포장된 상태의 피처리물을 수납하여 처리제에 의한 처리와 플라즈마 처리가 이뤄짐으로써 무균성에 대한 요구사항을 만족할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 밀폐부 내부 대기 변화를 나타낸 개념도이다.
도 3a는 방전 압력의 함수로 나타낸 플라즈마의 전자 온도 및 밀도의 수치해석 결과이고, 도 3b는 방전 압력의 함수로 나타낸 에너지의 임계값별 유효 전자밀도의 수치 해석 결과이다.
도 4는 도 1의 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5a 내지 도 5e는 도 4의 플라즈마 처리 장치의 밀폐부의 다른 실시형태를 설명하기 위한 구성도이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 4의 플라즈마 처리 장치의 전극부의 다른 실시형태를 설명하기 위한 구성도이다.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 실시예 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 1의 플라즈마 처리 장치의 멸균 처리를 설명하기 위한 순서도이다.
도 9a 내지 도 9e는 도 8의 다른 실시형태를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 도 1의 플라즈마 처리 장치의 표면 처리 및/또는 불순물 제거를 설명하기 위한 순서도이다.
도 11a 내지 도 11e는 도 10의 다른 실시형태를 설명하기 위한 순서도이다.
도 12a 및 도 12b 는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 밀폐부의 내부 압력이 시간에 따라 변화하는 것을 나타낸 그래프이다.
도 13 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 14a 내지 14c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기화기의 분해 사시도 및 단면도이다.
도 16 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 처리제 수납부의 사시도이다.
도 17 은 도 16 의 분해사시도이다.
도 18 은 도 16 의 단면도이다.
도 19 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 처리제 수납부에서 멸균제를 추출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 20 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 21 은 도 20의 일부단면도이다.
도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 동작도이다.
도 23 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전극부의 사시도이다.
도 24 는 도 23의 단면도이다.
도 25 는 도 23 의 분해사시도이다.
도 26 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 상부전극부의 분해사시도이다.
도 27 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 하부전극부의 분해사시도이다.
도 28 은 도 24 의 확대도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 밀폐부 내부 대기 변화를 나타낸 개념도이다.
도 3a는 방전 압력의 함수로 나타낸 플라즈마의 전자 온도 및 밀도의 수치해석 결과이고, 도 3b는 방전 압력의 함수로 나타낸 에너지의 임계값별 유효 전자밀도의 수치 해석 결과이다.
도 4는 도 1의 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5a 내지 도 5e는 도 4의 플라즈마 처리 장치의 밀폐부의 다른 실시형태를 설명하기 위한 구성도이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 4의 플라즈마 처리 장치의 전극부의 다른 실시형태를 설명하기 위한 구성도이다.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 실시예 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 1의 플라즈마 처리 장치의 멸균 처리를 설명하기 위한 순서도이다.
도 9a 내지 도 9e는 도 8의 다른 실시형태를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 도 1의 플라즈마 처리 장치의 표면 처리 및/또는 불순물 제거를 설명하기 위한 순서도이다.
도 11a 내지 도 11e는 도 10의 다른 실시형태를 설명하기 위한 순서도이다.
도 12a 및 도 12b 는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 밀폐부의 내부 압력이 시간에 따라 변화하는 것을 나타낸 그래프이다.
도 13 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 14a 내지 14c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기화기의 분해 사시도 및 단면도이다.
도 16 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 처리제 수납부의 사시도이다.
도 17 은 도 16 의 분해사시도이다.
도 18 은 도 16 의 단면도이다.
도 19 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 처리제 수납부에서 멸균제를 추출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 20 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 21 은 도 20의 일부단면도이다.
도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 동작도이다.
도 23 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전극부의 사시도이다.
도 24 는 도 23의 단면도이다.
도 25 는 도 23 의 분해사시도이다.
도 26 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 상부전극부의 분해사시도이다.
도 27 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 하부전극부의 분해사시도이다.
도 28 은 도 24 의 확대도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 와 같은 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들 또는 단계들을 설명하기 위해 사용될 수 있으나, 해당 구성 요소들 또는 단계들은 서수에 의해 한정되지 않아야 한다. 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성 요소 또는 단계를 다른 구성 요소들 또는 단계들로부터 구별하기 위한 용도로만 해석되어야 한다.
참고로, 본 명세서에서 플라즈마 처리 장치는 멸균 장치로서 실시될 수 있으나, 이하에서는 서술의 편의를 위하여 플라즈마 처리 장치로 용어를 통일하여 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제 1실시예를 상세히 설명하기로 한다.
[제 1실시예]
도 1과 도 2를 참조하면, 플라즈마 처리 장치(1000)는 밀폐부(1100), 처리제공급부(1200), 압력조정부(1300) 및 전극부(1400)를 포함할 수 있다.
밀폐부(1100)는 내부의 공간부가 외부 환경에 대해 밀폐된다. 이를 통해, 밀폐부(1100)의 내부 대기는 외부 대기와 단절되고 장치에 의해 제어가능한 기체 분자 (a)로 조성된다.
여기서, 대기(Atmosphere)는 일반적으로 전체의 주위를 일정하게 둘러싸고 있는 기체를 의미하며, 지구 중력에 의하여 지구 주위를 둘러싸고 있는 기체이다. 이러한 대기의 구성 기체는 질소(일반적으로 약 78%)와 산소(일반적으로 약 21%)를 비롯하여 아르곤(일반적으로 약 0.93%), 이산화탄소, 네온, 헬륨 등이다.
압력조정부(1200)는 사전에 설정된 공정 압력 범위로 밀폐부(1100)의 내부 압력을 조정한다. 이를 통해, 밀폐부(1100)의 내부 대기는 일정량이 배기되어 사전에 설정된 공정 압력 범위의 저압 상태가 되는 낮은 밀도의 대기가 된다.
처리제공급부(1300)는 일정 양의 기화된 처리제를 밀폐부(1100)의 내부로 공급한다. 기화된 처리제는 저압 상태의 밀폐부(1100)의 내부에서 일정 분압을 형성할 수 있다. 처리제로서 과산화수소(H2O2), 에틸렌옥사이드(C2H4O) 이산화염소(ClO2), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 차아염소산나트륨(NaClO), 오존(O3) 등의 멸균제뿐만 아니라 방전시 활성종이 생성될 수 있는 산소, 질소 등의 기체도 사용할 수 있다. 예를 들면, 처리제로서 과산화수소를 사용하는 경우, 밀폐부(1100) 내부에는 낮은 밀도의 질소, 산소 분자와 기화된 과산화수소 분자가 포함될 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니며, 처리제는 산화제(Oxidizing agents)일 수 있다.
전극부(1400)는 밀폐부(1100)의 내부에 전기장을 형성한다. 이를 통해, 전극부(1400)는 밀폐부(1100)의 내부에 형성된 저압 상태인 대기 및 일정 분압으로 형성된 기화된 멸균제를 방전한다. 밀폐부(1100)의 내부에 형성된 전기장에 의해 밀폐부(1100)의 내부 대기에 포함된 질소, 산소 분자 또는 기화된 처리제는 방전되어, 질소 활성종 또는 산소 활성종, OH 라디칼, HO2라디칼 등이 생성된다. 전극부(1400) 또는 전극부(1400)와 연결되는 부재는 밀폐부(1100)의 내부에 상대적으로 높은 세기의 전기장을 공간적으로 형성하여 플라즈마 발생을 제어할 수 있고 그 영역에 피처리물을 위치시켜 피처리물의 멸균 처리 및/또는 표면 처리가 이뤄지도록 한다. 이러한 방전을 통해 질소, 산소 또는 과산화수소와 같은 기체 분자는 자유전자(electron), 이온화된 원자 및 분자(Ion), 라디칼(Radical) 등을 포함하는 이온화된 가스가 된다.
이 때, 밀폐부(1100) 내부의 대기(a)를 구성하는 질소와 산소 등은 낮은 저압 상태인만큼 낮은 밀도로 포함되고, 기화된 처리제(b)도 상대적으로 낮은 분압으로 형성되기 때문에 안정적인 플라즈마 발생이 가능하다. 안정적인 플라즈마는 높은 전류 밀도를 가져 피처리물의 표면을 손상시키는 플라즈마 방전과 달리 피처리물의 손상을 방지하는 방전형태로서, 예를 들어 글로우 방전(Glow discharge)이다. 또한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 낮은 밀도의 질소와 산소 그리고 일정 분압으로 형성되는 기화된 멸균제를 이용하기 때문에 발생하는 방전 부산물이 적어 안전성이 향상된다.
도 3a는 방전 압력의 함수로 나타낸 플라즈마의 전자 온도 및 밀도의 수치 해석 결과이고, 도 3b는 방전 압력의 함수로 나타낸 에너지의 임계값별 유효 전자 밀도의 수치 해석 결과이다.
이를 더 참조하여 설명하면, 도 3a와 도 3b는 수치 해석을 통해 플라즈마 내 전자의 시공간 행동을 평가한 결과이다. 보다 구체적으로, 임플란트 표면의 탄화수소 오염물질을 효과적으로 제거하기 위한 최적의 압력 조건을 찾기 위해 전자 온도와 밀도에 대해 수치 해석한 것이 도 3a로 나타난다. 도 3a에 나타난 것과 같이, 압력이 증가함에 따라 전자의 가속거리가 줄어들어 전자 온도(또는 전자의 에너지)는 감소한다. 반면, 압력이 증가함에 따라 전자 밀도는 증가한다. 이러한 압력이 증가함에 따른 전자 밀도의 증가는 약 10 Torr까지의 압력범위에서 발생하며, 이후 전자 밀도의 증가는 정체한다. 탄화수소 해리를 위한 에너지의 임계값은 대략 20eV(electronvolt, 전자볼트)정도로 알려져 있으며, 그 중에서도 가장단순한 화학적 구조를 지니는 탄화수소 종류 중 하나인 메탄은 12.63eV의 임계 에너지를 가진다. 메탄은 아래의 반응식으로 해리된다.
CH4 + e → CH4+ + 2e
이러한 수치 해석에서, 전자는 볼츠만 분포를 가진 것을 전제로 한다. 따라서, 유효 전자의 밀도는 전자 에너지 분포 함수(electron energy distribution function, EEDF)를 활용하여 특정 임계값보다 큰 에너지를 가진 전자의 밀도로 추정할 수 있다. 각각 5 eV, 10 eV 및 15 eV로 구분된 에너지의 임계값을 갖는 유효 전자의 밀도를 수치 해석한 것이 도 3b로 나타난다. 도 3b에서 화살표로 표시된 것과 같이, 5eV 이상의 에너지를 갖는 유효 전자의 밀도와 10eV 이상의 에너지를 갖는 유효 전자의 밀도는 10 Torr 수준의 방전 압력에서 최대인 반면, 15eV 이상의 에너지를 갖는 유효 전자의 밀도는 5 Torr 수준의 방전 압력에서 최대값을 가진다.
결과적으로, 결합을 해리하는 에너지 측면에서 15 eV 이상의 에너지를 지닌 더 많은 활성 전자를 생성하기 위해서는 5 Torr 수준의 낮은 압력에서 플라즈마 방전함이 유리하고, 전체 유효 전자의 밀도(또는 5eV 및/또는 10eV 이상의 에너지를 지닌 활성 전자의 생성)를 높이기 위해서는 10 Torr 수준의 압력에서 플라즈마 방전함이 더 유리하다.
또한, 2 Torr 이하의 압력은 급격한 유효 전자의 밀도 감소가 나타나 탄화수소 해리에 불리하며 30 Torr이상 100 Torr 미만의 압력은 정체된 유효 전자의 밀도 변화가 나타난다.
또한, 100 Torr 이상의 압력 범위에서 방전된 플라즈마는 스트리머 방전이나 필라멘트 방전과 같은 플라즈마 특성이나 성질이 변화하여 피처리물에 손상을 줄 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 특히, 파센 법칙(Paschen's law)에 따른 파센 곡선(Paschen's Curve)으로 100 Torr 이상의 압력 범위에서 플라즈마 방전을 위해서는 높은 전압의 인가가 요구되며 플라즈마 처리에 따른 피처리물의 온도 상승이 발생하는 한계가 있다.
이에 따라, 사전에 설정된 공정 압력 범위는 1 Torr 이상 100 Torr 미만의 범위에서 설정될 수 있다. 보다 바람직하게는, 사전에 설정된 공정 압력 범위는 2 Torr 이상 30 Torr 미만의 범위에서 설정된다. 이를 통해, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 매우 높은 진공도를 가진 펌프를 사용하여야 하는 진공 플라즈마를 이용한 장치에 비해 경제적인 펌프의 선정이 가능하여 장치 구성의 경제성이 향상된다.
도 4는 도 1의 플라즈마 처리 장치(1000)를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 하부 부재(1110), 상부 부재(1120), 탄성 부재(1130)를 가진 밀폐부(1100), 압력조정부(1200), 처리제공급부(1300) 및 제1 전극(1410), 제2 전극(1420), 전원부(1430)를 가진 전극부(1400)를 포함한다.
밀폐부(1100)는 분리된 하부 부재(1110) 또는 상부 부재(1120)가 상대 이동하여 접함으로써 밀폐부(1100)의 내부를 밀폐한다. 밀폐부(1100)는 하부 부재(1110)와 상부 부재(1120)가 상대 이동하여 분리되어 개방된 영역을 통해 피처리물(M1) 또는 피처리물이 수납된 수납용기(L1)를 밀폐부(1100)의 내부로 수납하거나 출납할 수 있다. 또한, 밀폐부(1100)는 상부 부재(1120)와 하부 부재(1110)가 상대 이동하여 접함으로써 내부를 밀폐한다. 이러한 밀폐부(1100)의 개방과 밀폐는 사용자의 입력 또는 수납 내지 처리공정 완료에 따른 정보를 통해 동작될 수 있다. 이를 통해, 플라즈마 처리 장치(1000)의 사용자는 피처리물의 수납, 처리를 위한 밀폐 및 출납 과정에서 개입을 최소화함으로써 사용자의 편의성을 증대할 수 있다. 특히, 의료현장을 비롯한 의료산업에서 사용될 때 의료적 시술을 비롯한 환자를 다루는 피처리물을 비롯한 의료기기에 대한 2차 오염위험을 줄임으로 안전한 의료 서비스를 제공할 수 있다
밀폐부(1100)는 내부에 피처리물(M1)이 수납되어 멸균 및/또는 표면 처리된다. 수납되는 피처리물(M1)은 플라즈마 처리에 따른 특성이 부여되는 어떠한 물체든 대상이 될 수 있다. 예를 들면, 피처리물은 전도성을 갖는 재질로 구성되는 치과 임플란트, 정형외과 임플란트, 안과 임플란트, 심장 임플란트, 인공와우, 미용 임플란트, 신경 임플란트, 치과 보철물을 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 또한, 피처리물(M1)은 치과 임플란트 픽스쳐, 치과 어버트먼트, 치과 크라운, 정형외과 스템(stem), 컵(cup), 케이지(cage), 척추(spin) 등일 수 있고, 합성공, 이종골 및 동종골 중 적어도 하나의 조합물인 골이식재일 수 있으며, 생체삽입용 전자기기일 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 처리 장치(1000)는 Ti로 구성된 치과 임플란트의 표면에 TiO2와 같은 산화층을 형성할 수 있다.
아울러, 피처리물은 부도성을 갖는 재질로 구성되는 골이식재, 피부이식재, 의료용 수지, 섬유, 종자, 식품을 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다.
밀폐부(1100)는 내부에 피처리물(M1) 자체로 수납될 수 있고, 피처리물(M1)이 수납 또는 보관된 수납용기(L1)가 그대로 수납될 수 있다. 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 피처리물(M1)이 수납 또는 보관된 수납용기(L1)가 그대로 수납되어 피처리물(M1)을 표면 처리함으로써 표면 처리 과정에서 피처리물(M1)의 무균성을 유지할 수 있다. 또한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 복수의 밀폐부(1100)를 포함하며, 각 밀폐부(1100)를 개별적 또는 동시적으로 운영할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 플라즈마 처리장치는 각 밀폐부(1100)의 내부 압력을 개별적 또는 동시적으로 조정하는 복수의 압력조정부(1200), 각 밀폐부(1100)에 처리제를 개별적 또는 동시적으로 공급하는 복수의 처리제공급부(1300) 또는 각 밀폐부(1100)의 내부에 전기장을 개별적 또는 동시적으로 형성하는 복수의 전극부(1400)를 포함할 수 있다. 이 때, 압력조정부(1200)는 하나의 배기부(1210) 또는 벤트부(1220)를 가지며 각 밀폐부(1100)와 연결된 유로를 개폐하는 밸브를 제어함으로써 각 밀폐부(1100)의 내부 압력을 개별적 또는 동시적으로 조정할 수 있다.
또는, 밀폐부(1100)는 복수의 피처리물 또는 복수의 피처리물이 수납된 용기를 수용할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 2개 이상 5개 이하의 피처리물을 동시 또는 개별로 플라즈마 표면 처리하도록 구성될 수 있다.
하부 부재(1110)는 고정되고, 상부 부재(1120)는 상하 방향으로 승하강시키는 승하강부와 연결되어 상대 이동할 수 있다. 또는, 상부 부재(1120)는 고정되고, 하부 부재(1110)가 승하강할 수 있다. 또는, 상부 부재(1120)와 하부 부재(1110)는 서로에 대해 모두 이동할 수 있다. 상대 이동은 상하 방향을 예시하였으나, 회전을 비롯한 다른 형태의 방향으로 이동함을 포함할 수 있다.
하부 부재(1110)는 피처리물(M1) 또는 피처리물(M1)이 수납된 수납용기(L1)의 형상에 대응하는 수납홀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 부재(1110)는 내부에 중공이 형성된 컵 형상일 수 있다.
하부 부재(1110)는 피처리물(M1) 또는 수납된 수납용기(L1)가 안착되는 바닥부재로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 상부 부재(1120)는 피처리물(M1) 또는 피처리물(M1)이 수납된 수납용기(L1)의 형상에 대응하는 외주면을 포함할 수 있다.
탄성 부재(1130)는 밀폐부(1100)의 내부와 외부의 압력차이를 이용하여 밀폐부(1100)의 내부가 외부 환경에 대해 밀폐되도록 변형된다. 탄성 부재(1130)는 실리콘 또는 고무와 같은 유연한 재질로 이루어질 수 있다.
탄성 부재(1130)는 상부 부재(1120)와 하부 부재(1110)가 접하는 면에 형성될 수 있다. 탄성 부재(1130)는 상부 부재(1120)와 하부 부재(1110)가 결합하여 내부를 외부 환경에 대해 밀폐하는 밀폐성을 완성하거나 강화한다. 탄성 부재(1130)는 상부 부재(1120)의 하면 또는 하부 부재(1110)의 상면에 형성될 수 있다. 탄성 부재(1130)는 밀폐부(1100)의 내부 압력을 조정하기 위해 내부 공기가 배기되거나 외부 공기가 주입되는 홀을 구비할 수 있다.
밀폐부(1100)는 피처리물(M1) 또는 이의 수납용기(L1)를 수용할 수 있는 형태면 어떠한 형상이든 상관없다. 예를 들면, 밀폐부(1100)는 원통 형상, 직육면체 형상, 반구 형상 등일 수 있으며, 또는 비정형 형상으로 이루어질 수 있다.
또는, 수납용기(L1)가 밀폐부(1100)일 수 있다. 수납용기(L1)는 내부가 외부 환경에 대해 밀폐될 수 있고 압력조정부(1200)에 의해 내부 압력이 조정될 수 있다. 이 때, 수납용기(L1)는 압력조정부(1200)가 내부로 진입하여 내부와 외부를 연결하는 배기경로 또는 벤트경로가 일시적으로 생성되고, 압력조정부(1200)가 다시 빠져나감에 따라 수납용기(L1) 내부가 다시 밀폐되는 회복이 가능한 실링 부재를 가질 수 있다. 아울러, 수납용기(L1)는 처리제공급부(1300)에 의해 내부에 처리제가 공급될 수 있다. 이 때, 수납용기(L1)는 처리제공급부(1300)가 내부로 진입하여 내부와 외부의 처리제수납부(1310)를 연결하는 처리제 공급경로가 일시적으로 생성되고, 처리제공급부(1300)가 다시 빠져나감에 따라 수납용기(L1) 내부가 다시 밀폐되는 회복이 가능한 실링 부재를 가질 수 있다.
바람직하게는, 피처리물(M1)이 보관 또는 수납되는 수납용기(L1)는 홀(H)을 가질 수 있다. 도면에서 홀(H)은 수납용기(L1)의 상부에 형성되는 것을 예시하였으나 홀(H)의 위치, 형상 및 개수에는 제한이 없다. 또한, 수납용기(L1)의 홀(H)은 제1 전극(1410) 또는 제2 전극(1420)에 대향한 방향에 형성될 수 있다. 아울러, 수납용기(L1)는 홀을 덮는 커버(C)를 포함할 수 있다. 커버(C)는 기체를 투과할 수 있는 통기성 소재로 형성될 수 있다. "통기성 소재"는 실시 예에 따라, PE(polyethylene), PP(polypropylene) 등의 PO(Polyolefine)로 구현될 수 있다. 바람직하게는, 커버(C)는 티벡(Tyvek) 소재로 형성될 수 있다. 티벡(Tyvek)은 대기 및 멸균제의 투과가 가능하고 미생물 및 균의 통과가 불가능하다.
이에 따라, 수납용기(L1)는 커버(C)를 통해 밀폐부(1100)의 내부와 평형된 내부 압력을 가질 수 있으며, 수납용기(L1)의 내부로 플라즈마가 유도될 수 있다. 아울러, 수납용기(L1)는 멸균 공정이 완료된 후, 상기 수납용기(L1)가 대기 환경에 노출된 경우에도, 커버(C)에 의해 균의 침투를 방지할 수 있다
압력조정부(1200)는 밀폐부(1100) 내부의 대기를 배기하거나 외부 대기를 주입할 수 있으며, 수납용기(L1)의 내부 압력을 조정하기 위한 니들과 같은 형상일 수 있다. 또한, 압력조정부(1200)는 전극부(1400)를 구성하는 전극이 구비될 수 있다. 즉, 압력조정부(1200)는 밀폐부(1100) 내부에 전기장을 형성하는 전극이 구비되어 밀폐부(1100) 내부에 노출되거나 밀폐부(1100) 외부에 접하여 형성된 배기홀 또는 벤트홀이 구비된 부재를 포함할 수 있다.
처리제공급부(1300)는 밀폐부(1100) 내부에 처리제를 주입할 수 있다. 처리제공급부(1300)는 내부에 처리제가 수납되는 처리제수납부(1310), 처리제수납부(1310)에 수납된 처리제를 추출하는 처리제추출부(1320) 및 처리제수납부(1310)로부터 공급된 처리제를 가열하여 기화시키는 기화기(1330)를 포함할 수 있다.
전극부(1400)는 교류전원(AC)인 전원부(1430)로 밀폐부(1100)의 내부 압력이 사전에 설정된 공정 압력 범위에 있는 공정 시간 동안 전기장을 형성하여 밀폐부(1100) 내부의 저압 상태인 대기를 방전한다. 전원부(1430)는 특정 주파수로 전압을 교류하는 교류전원이다. 이때, 전원부(1430)의 주파수는 10 kHz 이상 200 kHz 이하일 수 있다. 이러한 주파수 범위는 저주파로, 수 MHz 수준의 고주파 교류전원이 필요한 종래의 플라즈마 처리장치에 비해 높은 경제성을 가진다. 또한, 전압은 사전에 설정된 입력 파형, 예를 들면 사인파, 삼각파, 사각파, 톱니파, 펄스파 등의 입력 파형으로 인가될 수 있다.
전원부(1430)는 제1 전극(1410) 및 제1 전극(1410)과 이격되어 배치되는 제2 전극(1420)에 전압을 인가하여 밀폐부(1100)의 내부에 전기장을 형성한다. 제2 전극(1420)은 접지되어 제1 전극(1410)과 전압차에 의해 전기장을 형성한다.
제1 전극(1410)은 제2 전극(1420)과 부도성으로 이루어진 부재에 의해 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제1 전극(1410)은 제2 전극(1420)과 대향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 밀폐부(1100)는 부도성 부재로 이루어지며, 제1 전극(1410) 또는 제2 전극(1420)은 밀폐부(1100)에 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 전극부(1400)는 제1 전극(1410) 및 제2 전극(1420)와 이격되어 배치되는 제3 전극을 더 포할 수 있다. 제3 전극은 제1 전극(1410) 또는 제2 전극(1420)과 동일한 레벨의 전압이 인가되거나 다른 레벨의 전입이 인가될 수 있으며, 전기적으로 연결되지 않은 플로팅 전극일 수 있다.
도 5a 내지 도 5e는 도 4의 플라즈마 처리 장치(1000)의 밀폐부(1100)의 다른 실시형태를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5a를 더 참조하면, 밀폐부(1100)는 베이스 부재(1101)의 내측에 내화학성 코팅층(1102)이 형성된다. 또는, 베이스 부재(1101)는 내화학성을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 이러한 내화학성을 가진 내면을 가진 밀폐부(1100)는 내부에서 발생한 플라즈마에 의해 불순물이 용출되어 피처리물에 전리되는 오염을 방지한다. 나아가, 내화학성을 가진 내면은 후술할 투명성을 낮추는 손상을 방지하여 장치의 동작운영에 대한 사용자 신뢰성을 갖추는데 도움이 된다.
내화학성 코팅층(1102)은 칼슘을 비롯한 생체활성 물질이 포함될 수 있다. 이처럼, 코팅층(1102)이 생체활성 물질을 포함하는 경우, 플라즈마 처리에 의해 칼슘의 용출이 유도되어 피처리물(M1)의 표면에 칼슘이 달라붙게 할 수 있다. 이처럼, 인위적으로 피처리물(M1)의 표면에 칼슘이 달라붙게 함으로써, 인체에 피처리물(M1)을 식립 또는 생착 시, 염증 반응을 완화시키거나, 식립 또는 생착이 견고해지게 함으로써, 높은 식립률 또는 생착률을 보장할 수 있다.
도 5b 내지 도 5e를 더 참조하면, 밀폐부(1100)는 적어도 일부가 투명한 재질의 부재(1103)로 이루어져 밀폐부(1100)의 내부에서 발정한 저압 상태인 대기를 외부에서 육안으로 확인할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 표면 처리 과정을 외부에서 시인할 수 있도록 구성되어 사용자가 단순하고 직관적으로 장치의 운영을 확인할 수 있어 신뢰성을 갖출 수 있다.
투명한 재질은 유리 재질일 수 있다.
이 때, 밀폐부(1100)의 투명한 재질로 이루어진 부분(1103)의 내주면 또는 외주면에 전극(1401)이 배치될 수 있다. 이 때, 전극(1401)에 의한 투명성이 낮아지지 않도록 전극(1401)은 투명 전극으로 이루어지거나, 메쉬(mesh)와 같은 그물망 구조를 비롯하여 내부의 시인성이 확보되는 특정 패턴을 가진 형상일 수 있다.
또한, 밀폐부(1100)는 이러한 투명한 재질로 이루어진 전극(1401)이 배치되는 형태로서 이중벽 구조를 가질 수 있다. 내벽(1104)과 외벽(1105) 사이에 전극(1401)이 배치되도록 할 수 있다. 이때, 내벽(1104)과 외벽(1105)은 모두 사용자의 시선방향으로 일치하는 투명한 부분을 가질 수 있다. 또한, 내벽(1104)은 내화학성 코팅층이거나 유리 재질일 수 있다.
또한, 밀폐부(1100)의 외부 또는 내부에는 히터(1140)가 배치될 수 있다. 상기 히터(1140)는 밀폐부(1100) 내부의 기화된 처리제가 기화된 상태를 유지하도록 밀폐부(1100)의 일부 또는 전부를 소정의 온도로 가열할 수 있다. 예를 들면, 밀폐부(1100) 내부에 공급된 처리제가 과산화수소인 경우, 상기 히터(1140)는 밀폐부(1100) 내부의 온도가 섭씨 55도 내지 섭씨 70도를 유지하도록 밀폐부(1100)를 전부 또는 일부를 가열할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 도 4의 플라즈마 처리 장치(1000)의 전극부(1400)의 다른 실시형태를 설명하기 위한 구성도이다.
도 6a를 더 참조하면, 전극부(1400)는 적어도 일부가 밀폐부(1100)의 내부로 노출되는 제1 전극(1410) 또는 제2 전극(1420)을 포함한다. 또한, 제1 전극(1410)은 부도성인 밀폐부(1100) 또는 피처리물이 수납 또는 보관된 용기에 의해 제2전극(1420)과 전압 차로 유전체 장벽 방전이 이뤄지도록 할 수 있다. 즉, 밀폐부(1100)의 적어도 일부 또는 용기는 유전체 장벽층이 된다.
이 때, 적어도 일부가 밀폐부(1100) 내부로 노출되는 제1 전극(1410) 및/또는 제2 전극(1420)은 밀폐부(1100)의 내부 밀폐성이 유지되는 진공 바운더리를 형성하도록 밀폐부(1100)와 연결된 영역의 밀폐구조를 가진다. 즉, 적어도 일부가 밀폐부(1100) 내부로 노출되는 제1 전극(1410) 및/또는 제2 전극(1420)은 밀폐부(1100)와 밀봉영역을 형성한다. 제1 전극(1410) 또는 제2 전극(1420)은 밀폐부(1100)의 내부 압력을 조정하기 위해 내부 공기가 배기되거나 외부 공기가 주입되는 홀을 구비하여, 압력조정부(1200)와 밀폐부(1100)가 연결된 유로를 형성할 수 있다.
또한, 제1 전극(1410)과 제2 전극(1420)은 피처리물(M1) 또는 이의 수납용기(L1)에 대해 종축 방향으로 대향하도록 배치될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 제2 전극(1420)은 밀폐부(1100)의 내부로 노출된 부분으로 피처리물(M1)과 전도성 부재(L2)를 통해 전기적으로 연결된다. 이러한 전기적 연결을 통해, 피처리물(M1) 주변에 발생하는 플라즈마의 형상, 세기 등이 제어되어 보다 높은 성능을 갖추며 안정적인 플라즈마 발생이 가능하다.
전도성 부재(L2)는 도 6a에서 설명한 수납용기(L1)에 구성되어 수납용기(L1)의 외부로 노출된 일면을 가져 장치의 제2 전극(1420)과 간접적으로 전기적 연결된다. 도면에서 제2 전극(1420)은 접지된 전극으로 피처리물(M1)이 접지된 전극으로 전압이 인가된 제1 전극(1410)과 대향되어 전기장을 형성하는 것을 예시하였으나, 제2전극(1420)이 전압이 인가된 전극이고 제1 전극(1410)이 접지된 전극일 수 있다. 또는, 제2 전극(1420)은 피처리물(M1)의 일부와 직접적으로 전기적 연결될 수 있다. 이때, 제2 전극(1420)은 피처리물(M1)이 수납용기(L1)에 수납된 상태에서 직접 또는 피처리물(M1)과 접촉된 전도성 부재에 전기적으로 연결되기 위해 수납용기(L1)의 내부로 진입할 수 있는 형상을 가질 수 있다.
또한, 피처리물(M1)에 대한 제1 전극(1410) 거리는 제2 전극(1420)에 대한 제1 전극(1410) 거리보다 더 가까워져 피처리물(M1) 주변으로 전기장의 형상이나 세기가 집중될 수 있다. 이 때, 제2 전극(1420)은 피처리물(M1) 또는 수납용기(L1)와 전기적으로 접촉되는 면을 이용하여 밀폐부(1100) 내 노출되지 않거나 노출되는 면을 줄여 피처리물(M1)에 더 집중적인 플라즈마 방전이 발생되도록 할 수 있다.
전도성 부재(L2)는 피처리물(M1)에 전기적으로 연결되지 않고 수납용기(L1)의 일부로서 구성되어 피처리물(M1)의 주변에 플라즈마 발생이 집중되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전도성 부재(L2)는 수납용기(L1)의 부도성 피처리물(M1)이 수납된 영역에 노출되거나 얇게 형성된 부도성 부재로 매립되어 형성될 수 있다.
즉, 제2 전극(1420)은 밀폐부(1100)의 내부로 노출된 부분을 통해 밀폐부(1100)에 수납된 피처리물 또는 피처리물이 수납된 용기의 일부와 전기적으로 연결된다.
이 때, 제2 전극(1420)은 자성을 가져 전도성 부재(L2)와 안정적으로 접촉하여 전기적 연결의 안정성이 확보될 수 있다. 이를 위해, 자석이 제2 전극(1420)에 접촉되어 구성될 수 있다.
또한, 전도성 부재(L2)는 용기로부터 피처리물(M1)을 독출하여 피처리물(M1)과 체결된 지그일 수 있다.
도 6c를 참조하면, 전극부(1400)를 구성하는 제2 전극(1420)은 밀폐부(1100)의 내주면 또는 외주면에 배치될 수 있다. 이 때, 밀폐부(1100)는 피처리물(M1) 또는 수납용기(L1)의 형상에 대응하는 수납홀을 포함하고, 제2 전극(1420)은 수납홀의 내주면 또는 외주면에 배치된다. 이를 통해, 피처리물(M1)에 인접하여 전기장이 형성되고 피처리물(M1) 주변에 집중된 플라즈마가 발생한다. 도 4를 함께 참조하여 설명하면, 하부 부재(1110)는 피처리물(M1) 또는 피처리물(M1)이 수납된 수납용기(L1)의 형상에 대응하는 수납홀을 포함하고, 전극부(1400)를 구성하는 제1 전극(1410) 및/또는 제2전극(1420)은 수납홀의 내주면 또는 외주면에 배치된다.
도 6d를 참조하면, 전극부(1400)를 구성하는 전극(1402)은 유도결합 플라즈마(Inductively coupled plasma, ICP) 방식을 이용하여 플라즈마를 발생시킨다. 코일 형태의 전극(1402)은 밀폐부(1100)를 감싸고, 교류전원(1430)을 통해 전원이 인가되어 밀폐부(1100) 내부에 유도 전기장을 형성한다. 플라즈마 발생 방식은 도6a 내지 6c와 같은 유전체 장벽 방전(Dielectric Barrier Discharge, DBD)을 포함하여 도면으로 표현된 것에 제한되지 않으며, 축전결합 플라즈마(capacitively coupled plasma, CCP), 플라즈마 제트(plasma jet), 모세관 방전(capillary discharge), 마이크로 방전(Micro-discharge), 전자 싸이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance, ECR), 표면파 플라즈마(Surface Wave Plasma, SWP), 헬리콘(Helicon) 플라즈마, 전자빔(e-beam) 플라즈마, 펄스 직류(Pulsed DC) 방전, 이중주파수(Dual Frequency) 플라즈마, 중성입자 빔(Hyper-Thermal Neutral Beam) 플라즈마 등의 방식을 응용할 수 있다.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 실시예 따른 플라즈마 처리 장치(1000)를 나타내는 블록도이다.
도 7a를 참조하면, 제어부(1500)는 밀폐부(1100)의 내부 대기를 배기하여 밀폐부(1100)의 내부에 사전에 설정된 공정 압력 범위의 저압 상태인 대기를 형성하도록 압력조정부(1200)를 제어하고, 이를 통해 형성한 밀폐부(1100) 내부의 저압 상태인 대기를 방전하도록 전극부(1400)를 제어한다.
도 7b를 참조하면, 밀폐부(1100)는 탄성 부재(1130)를 포함하고, 압력조정부(1200)는 배기부(1210)를 포함하며, 제어부(1500)는 제 1 센서(1510)를 포함하도록 구성될 수 있다.
배기부(1210)는 밀폐부(1100)의 내부를 배기한다.
제어부(1500)는 밀폐부(1100)의 내부 압력을 밀폐부(1100)의 내부가 외부 환경에 대해 밀폐되도록 배기부(1210)를 제어한다.
탄성 부재(1130)는 밀폐부(1100)의 내부와 외부의 압력차이를 이용하여 밀폐부(1100)의 내부가 외부 환경에 대해 밀폐되도록 변형된다. 탄성 부재(1130)는 밀폐부(1100)의 외부 대비 낮은 압력을 가진 밀폐부(1100)의 내부에 의해 밀폐부(1100)의 외부에서 내부방향 힘을 받아 변형됨으로써 밀폐부(1100)의 내부 밀폐성을 향상시킨다.
제 1 센서(1510)는 밀폐부(1100)의 내부와 외부의 압력차이를 측정한다.
제 1 센서(1510)는 밀폐부(1100)의 내부 압력을 측정하기 위해, 밀폐부(1100)의 내부에 배치되거나 배기부(1210)와 밀폐부(1100)가 연통되는 유로 상에 배치되어 유로의 압력을 측정하여 밀폐부(1100)의 내부 압력을 측정할 수 있다. 또는, 제 1 센서(1510)는 배기부(1210)와 밀폐부(1100)가 연통되는 유로 상에 유입 또는 유출되는 유량을 측정하여 밀폐부(1100)의 내부 압력을 측정할 수 있다.
도 7c를 참조하면, 압력조정부(1200)는 배기부(1210), 벤트부(1220) 를 포함하고, 제어부(1500)는 제 1 센서(1510)를 포함한다.
제어부(1500)는 밀폐부(1100)의 내부 압력을 사전에 설정된 공정 압력범위에서 일정하게 유지하도록 압력조정부(1200)를 제어할 수 있다.
압력조정부(1200)는 밀폐부(1100)의 내부 대기를 배기하는 진공 펌프를 포함하고, 제어부(1500)는 진공 펌프를 지속적으로 동작시켜 밀폐부(1100)의 내부압력을 일정하게 유지한다. 또한, 진공 펌프는 사전에 설정된 공정 압력 범위를 만족하는 최대 진공도를 가진 펌프일 수 있다. 예를 들어, 진공 펌프의 최대 진공도는 0.001 Torr 이상 100 Torr 미만일 수 있다.
압력조정부(1200)는 밀폐부(1100)와 진공 펌프를 연결하는 유로를 개폐하는 배기밸브(1210a)를 포함하고, 제어부(1500)는 배기밸브(1210a)를 개폐하여 밀폐부(1100)의 내부 압력을 일정하게 유지한다.
예를 들어, 제어부(1500)는 배기부(1210)의 배기동작을 지속하도록 제어하고, 밀폐부(1100)의 내부 압력이 일정하게 유지되도록 밀폐부(1100)의 내부 압력이 낮아지면 배기밸브(1210a)를 폐쇄하고, 밀폐부(1100)의 내부 압력이 높아지면 개방하여 밀폐부(1100)의 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있다. 이 때, 일정하게 유지되는 압력은 완전히 동일한 압력값을 의미하는 것이 아닌 공정 운영 과정에서 허용하도록 설정된 범위를 가진다.
일정하게 유지되는 압력은 진공 펌프의 최대 진공도와 관련하여 설정되거나, 밀폐부(1100)의 내부 밀폐성을 확인하기 위한 기준 압력일 수 있다.
제 1 센서(1510)는 배기부(1210)와 밀폐부(1100)가 연통되는 유로 상에 배치되어 유로의 압력을 측정하여 밀폐부(1100)의 내부 압력을 측정할 수 있다.
또는, 제 1 센서(1510)는 배기부(1210)와 밀폐부(1100)가 연통되는 유로 상에 유입 또는 유출되는 유량을 측정하여 밀폐부(1100)의 내부 압력을 측정할 수 있다.
제어부(1500)는 압력조정부(1200) 또는 전극부(1400)를 제어함에 있어, 제 1 센서(1510)를 통해 측정된 밀폐부(1100)의 내부 압력을 기준으로 하거나 사전에 설정된 시간을 기준으로 할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1500)는 사전에 설정된 프로토콜에 의해서 제어한다. 제어부(1500)는 배기, 벤트, 전원 인가 및 피처리물의 수납 중 적어도 어느 하나와 관련된 시간을 기준으로 사전에 설정된 시간을 기준으로 압력조정부(1200) 또는 전극부(1400)를 제어한다.
도 7d를 참조하면, 밀폐부(1100)는 히터부(1140)를 포함하고, 제어부(1500)는 제 2 센서(1520)를 포함하도록 구성될 수 있다.
제어부(1500)는 밀폐부(1100)의 내부 온도를 소정의 온도가 유지되도록 히터부(1140)를 제어하여, 기화된 처리제가 공급될 때 밀폐부(1100) 내부에서 기화된 상태를 유지할 수 있도록 한다.
히터부(1140)는 밀폐부(1100)의 내부 온도를 승온한다. 히터부(1140)는 밀폐부(1100)의 내부 또는 외부에 배치되고 밀폐부(1100)와 접촉하여 밀폐부(1100)를 가열할 수 있다. 상기 히터부(1140)는 상기 밀폐부(1100)의 일부 또는 전부를 가열할 수 있다.
예를 들면, 과산화수소는 사전에 설정된 공정 압력 범위의 저압 상태인 대기에서는 섭씨 60 도 이하의 낮은 온도에서 기화될 수 있다. 처리제가 과산화수소인 경우, 히터부(1140)는 밀폐부(1100)의 내부 온도가 대략 섭씨 55도 이상을 유지하도록 제어될 수 있다.
제 2 센서(1520)는 밀폐부(1100)의 내부의 온도를 측정한다. 제 2 센서(1520)는 밀폐부(1100)의 내부 온도를 측정하기 위해, 밀폐부(1100)의 내부 또는 외부에 배치된다.
제어부(1500)는 히터부(1140)를 제어함에 있어, 제 2 센서(1520)를 통해 측정된 밀폐부(1100)의 내부 온도를 기준으로 할 수 있다
바람직하게는, 제어부(1500)는 밀폐부(1100)의 내부에 전기장을 형성하여, 피처리물의 온도가 소정의 온도로 승온한다. 즉, 제어부(1500)는 공정 시간 동안 교류전원의 ON을 유지하도록 제어하여 피처리물에 직접적으로 플라즈마를 발생시키고, 이를 이용하여 피처리물을 효과적으로 승온시킬 수 있다.
도 7e 를 참조하면, 처리제공급부(1300)는 처리제수납부(1310), 처리제추출부(1320) 및 기화기(1330)를 포함하고, 제어부(1500)는 제 3 센서(1530)를 포함한다.
제어부(1500)는, 처리제수납부(1310)에 수납된 처리제를 추출하도록 처리제추출부(1320)를 제어하고, 추출된 처리제가 기화되도록 기화기(1330)를 제어하여, 기화된 처리제를 밀폐부(1100) 내부로 주입하여 피처리물을 멸균한다.
처리제수납부(1310)는 과산화수소(H2O2), 에틸렌옥사이드(C2H4O) 이산화염소(ClO2), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 차아염소산나트륨(NaClO), 오존(O3) 등과 같은 멸균제를 수납할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 처리제수납부(1310)에는 방전시 활성종이 생성될 수 있는 산소, 질소 등의 기체가 수납될 수 있다. 또한, 처리제수납부(1310)에는 산화제(Oxidizing agents)가 수납될 수 있다.
처리제추출부(1320)는 처리제수납부(1310)에 수납된 액상의 처리제를 추출하여 기화기(1330)에 제공한다. 여기서 처리제추출부(1320)는 처리제수납부(1310)에 대해 직선 운동하도록 배치되는 니들로 형성될 수 있다. 니들의 끝단 측면에는 개구부가 형성될 수 있다. 상기 니들의 개구부를 통하여 유체의 통로를 제공할 수 있다.
처리제추출부(1320)는 니들에 처리제수납부(1310)에 근접 또는 이격하도록 직선 운동을 제공하는 이송부를 포함할 수 있다.
처리제추출부(1320)는 기화기(1323)와 연결되는 유로를 개폐하는 공급밸브를 포함하고, 제어부(1500)는 공급밸브를 개폐하여 기화기(1330)에 처리제의 공급을 제어할 수 있다.
기화기(1330)는 처리제추출부(1320)로부터 공급된 처리제를 가열하여 기화시킨다. 상기 처리제가 과산화수소인 경우, 상기 기화기(1330)는 섭씨 70도 내지 섭씨 130도 수준으로 가열될 수 있다. 즉, 기화기(1330)에 의해 상기 액체 상태의 처리제는 기화될 수 있다. 기화된 처리제는 상기 기화기(1330)의 출력단을 통하여 밀폐부(1100)에 주입될 수 있다.
한편, 과산화수소는 대략 진공 상태, 예를 들면 사전에 설정된 공정 압력 범위, 그리고 섭씨 55 도 이상의 온도에서 기화된 상태를 유지할 수 있기 때문에, 기화 압력 이상의 과산화수소가 주입되면 밀폐부(1100) 내부에서 부분적인 응결이 일어날 수 있다. 따라서, 기화된 과산화수소는 밀폐부(1100) 내에서 대략 10 Torr 이상 50 Torr 이하의 분압으로 형성됨이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 기화된 과산화수소는 밀폐부(1100) 내에서 대략 10 Torr 이상 30 Torr 이하의 분압으로 형성됨이 바람직하다.
제 3 센서(1530)는 기화기(1330)의 온도를 측정한다. 제 3 센서(1530)는 기화기(1330)의 온도를 측정하기 위해, 기화기(1330)의 내부 또는 외부에 배치된다.
제어부(1500)는 기화기(1330)를 제어함에 있어, 제 3 센서(1530)를 통해 측정된 기화기(1330)의 온도를 기준으로 할 수 있다
도 7f를 참조하면, 전극부(1400)는 교류전원(1430)을 포함한다.
교류전원(1430)은 밀폐부(1100)의 내부 압력이 사전에 설정된 공정 압력 범위에 있는 공정 시간 동안 밀폐부(1100)의 내부에 전기장을 형성한다.
제어부(1500)는 공정 시간 동안 교류전원의 ON을 유지하도록 제어한다.
또는, 제어부(1500)는 공정 시간 동안 교류전원의 ON, OFF를 반복한다. 이를 통해, 밀폐부(1100)의 내부에 형성되는 전기장의 형상, 세기가 변화되어 플라즈마가 생성되고 소멸됨에 따라 플라즈마의 형상, 세기 및 농도가 변화한다.
플라즈마의 생성만을 지속하는 경우 플라즈마 방전 상태가 안정화되어 시간이 지날수록 표면 처리 효과가 감소한다. 펄스 형태로 플라즈마의 생성과 소멸이 반복적으로 이루어지게 되면 플라즈마 방전 상태의 안정화에 의한 효율 감소를 방지할 수 있다. 또한, 플라즈마에 의한 피처리물의 손상을 줄일 수 있으며, 공정 온도가 낮아지는 효과를 가진다.
도 7g를 참조하면, 압력조정부(1200)는 배기부(1210) 및 정화필터(1211)를 포함한다.
제어부(1500)는 밀폐부(1100)의 내부에서 저압 상태인 대기 및 일정 분압의 기화된 처리제가 방전되어 발생한 부산물을 밀폐부(1100)의 내부에서 제거하도록 배기부(1210)를 제어한다.
정화필터(1211)는 배기부(1210)를 통해 밀폐부(1100)의 내부에서 제거된 부산물을 정화한다. 예를 들어, 정화필터(1211)는 오존(O3) 필터일 수 있다. 또한, 정화필터(1211)는 배기부(1210)를 통해 배기되는 유로에 배치되어 부산물이 정화필터(1211)를 거쳐 장치 외부로 노출되도록 한다. 이를 통해, 플라즈마 처리 장치(1000)는 저압 상태인 대기 및 일정 분압의 기화된 처리제를 방전으로 발생한 부산물의 외부 배출을 제어함으로써 사용자 안전성을 높인 효과를 보다 극대화할 수 있다.
바람직하게는, 제어부(1500)는 밀폐부(1100)의 내부를 배기함과 동시에, 밀폐부(1100)의 내부에 전기장을 형성하도록 전극부(1400)를 제어할 수 있다. 이 경우, 처리제는 배기되면서 동시에 유해하지 않은 가스로 분해할 수 있다. 이에 따라, 처리제의 제거와 정화 공정은 동시에 수행될 수 있다.
아울러, 밀폐부(1100)의 내부가 지속적으로 배기되면서 플라즈마 표면 처리가 이루어지게 되면, 피처리물의 표면에서 탈리된 불순물이 밀폐부(1100)의 내부에서 제거됨에 따라 피처리물에 재증착되는 것을 방지할 수 있다.
도 7h를 참조하면, 압력조정부(1200)는 벤트부(1220), 벤트밸브(1220a) 및 필터(1221)를 포함한다.
벤트부(1220)는 외부 대기와 노출되는 개방영역을 가져, 외부 대기를 밀폐부(1100) 내부로 주입한다. 벤트밸브(1220a)는 밀폐부(1100)와 벤트부(1220)를 연결하는 유로를 개폐한다. 제어부(1500)는 플라즈마 처리가 완료되면 벤트밸브(1220a)를 개방하여 밀폐부(1100)의 내부 압력과 외부 대기의 압력 차이에 따른 대기의 흐름을 형성한다.
제어부(1500)는 형성한 대기의 흐름으로 밀폐부(1100)의 내부 압력이 외부 대기의 압력과 평형이 이루어지도록 한 뒤, 밀폐부(1100)의 개방을 제어한다.
한편, 멸균제는 플라즈마에 의해 분해되어 OH, HO2 등의 라디칼로 변환되는데, 이 라디칼들은 효율적인 식각종으로서 멸균 대상물의 표면에 붙어 있는 세균들을 박멸할 수 있으며, 세균들을 효과적으로 비활성화 시킬 수 있다. 전자와 이온 및 자외선은 멸균 대상물 표면에서의 라디칼-세균 간의 화학반응 속도를 높이며, 라디칼들이 멸균 대상물의 표면 깊숙이 침투할 수 있도록 하여 멸균력을 높이는데 기여한다.
다만, 플라즈마 발생 영역에서 멀어질수록 중성 기체와의 충돌에 의해 자외선과 라디칼의 양이 감소하는데, 종래의 멸균 장치들의 경우, 전극은 기화된 멸균제의 정화(cracking)를 위해 챔버 내부 또는 외부에 배치되었다.
즉, 종래의 멸균 장치에서는 피처리물이 플라즈마 발생 영역으로부터 이격되어 있어, 라디칼 등이 피처리물에 직접적으로 접근하기 어려워 멸균효과가 크지 않다는 문제가 있었다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1000)에서는 전극 사이에 피처리물을 위치시켜, 피처리물 주변에 플라즈마를 집중적으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
도 8은 도 1의 플라즈마 처리 장치(1000)를 활용한 멸균 처리를 설명하기 위한 순서도이며, 도 9a 내지 도 9e는 도 8의 다른 실시형태를 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는, 피처리물을 전극 사이에 위치시키는 단계(S610), 내부가 외부 환경에 대해 밀폐된 영역을 설정하는 단계(S620), 사전에 설정된 공정 압력 범위로 밀폐된 영역의 내부 압력을 조정하는 단계(S630), 밀폐된 영역의 내부 온도를 승온하는 단계(S640), 밀폐된 영역에 처리제를 공급하는 단계(S650) 및 밀폐된 영역의 내부에 전기장을 형성하는 단계(S660)를 포함한 공정 운영을 수행한다.
S610 단계는 내부가 외부 환경에 대해 밀폐된 영역을 설정하기 전 피처리물을 그 영역에 위치시키는 단계로서, 도 6a 내지 도6d에 참조된 바와 같이 전극 사이에 피처리물 또는 피처리물이 수납된 용기를 위치시킬 수 있다. 다시 말해, 피처리물은 전극부에 의해 형성되는 전기장으로 방전된 플라즈마 발생하는 공간상에 위치하게 된다.
도 9a를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 S610 단계 이후, 공간을 배기하는 단계(S621), 상기 밀폐부의 내부와 외부의 압력차이에 의해 공간의 내부 압력을 외부 환경에 대해 밀폐되도록 하는 단계(S622) 및 공간의 내부와 외부의 압력 차이를 측정하여 밀폐된 영역을 설정하는 단계(S623)를 포함한다.
도 9b를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 사전에 설정된 공정 압력 범위로 밀폐된 영역의 내부 압력을 조정하는 단계(S630) 이후 밀폐부(1100)의 내부 또는 외부에 배치된 히터부(1140)로 밀폐된 영역의 내부 온도를 승온하는 단계(S641)를 포함한다.
한편, 종래의 멸균 장치는 피처리물을 공정 온도로 승온시키기 위해서 밀폐부(1100)의 온도를 공정온도로 승온시키고, 진공 형성과 가열된 공기 주입을 반복하여 대류를 중심으로 하는 낮은 열전달 효율을 가지는 승온을 사용하고 있다. 공정 온도는 멸균공정에서 가장 중요한 공정 변수로 신뢰성 확보를 위해 반드시 제어되어야 한다. 따라서 종래의 멸균 장치에서는 멸균챔버와 피처리물이 열평형에 도달할 수 있도록 긴 승온공정이 요구되었다.
이에, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 교류전원으로 피처리물에 전기장을 형성하여 피처리물을 승온하는 단계(S642)를 포함한다. 즉, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 피처리물에 직접적으로 플라즈마를 발생시키고, 이를 이용하여 피처리물을 효과적으로 승온시킬 수 있게 된다. 아울러, S642단계에서 밀폐부(1100)의 내부에 형성된 전기장에 의해 밀폐부(1100)의 내부 대기에 포함된 질소 및 산소 분자는 방전되어, 밀폐부(1100) 내부에 질소 활성종 또는 산소 활성종, OH 라디칼 등이 생성될 수 있다.
도 9c를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 S640 단계 이후 처리제수납부(1310)에서 처리제를 추출하는 단계(S651), 추출된 처리제를 기화시켜 밀폐된 영역에 공급하는 단계(S652) 및 기화된 처리제가 확산되어 피처리물을 멸균하는 단계(S653)를 포함한다.
도 9d를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 S650 단계 이후 교류전원으로 공정 시간 동안 전기장을 형성하는 단계(S661)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 전극 사이에 피처리물을 위치시키고 있어, 처리제(과산화수소)의 분해에 따라 OH 라디칼 또는 HO2라디칼 등의 고산화성 화학물질들이 피처리물의 표면 또는 표면에 인접하여 생성되어 처리제 노출시간을 줄이더라도 종래와 동등하거나 또는 종래보다 더 높은 멸균 처리 성능이 나타날 수 있다.
도 9e를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 S660 단계 이후 방전 부산물을 제거하는 단계(S671) 및 내부와 외부의 압력 차이에 따른 대기의 흐름을 형성하는 단계(S672)를 더 포함한다.
S671 단계는 내부와 외부의 압력이 평형을 이루게 된 후 밀폐된 영역의 밀폐성을 해제하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, S672 단계는 외부와 평형된 내부 압력을 가진 밀폐부(1100)를 개방하여 수납된 멸균 처리가 완료된 피처리물이 출납되는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 의료산업에서 사용되는 종래의 플라즈마 기술은 대기압 플라즈마를 이용하여 불순물(예를 들어, 탄화수소) 제거 및 표면에너지 향상(임플란트 표면에서의 OH 작용기 형성)을 통해서 표면처리 효과를 만들고 있다. 일차적으로 플라즈마 발생에 따른 부산물을 줄이기 위한 목적으로 아르곤 및 헬륨과 같은 불활성 가스를 공정 가스로 사용하고 있다. 또한 이와 같은 공정 가스의 주입을 통해서 플라즈마 발생을 위한 전압을 떨어뜨릴 수 있고 임플란트 표면에서 안정적인 플라즈마 발생이 가능하며, 이로 인하여 플라즈마에 의한 표면의 손상을 방지할 수 있다. 하지만, 상기 표면 반응식에서 불순물을 제거하거나 표면에너지를 높이기 위해서 사용되는 실질적인 공정 가스는 산소이지만, 부산물을 줄이기 위해서 불활성 가스를 주입하여 산소의 분압을 줄이기에 그 처리 성능이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
대기압 플라즈마 기술의 성능 측면에서의 한계는 불활성 가스의 분압에 대한 한계 뿐만 아니라, 높은 압력에서 방전되는 플라즈마의 에너지 측면에서 한계를 가지고 있다. 플라즈마는 일정 공간에 전기장을 형성하고, 전기장 위에서 가속되는 전자를 통해서 에너지를 전달하며, 가속된 전자는 주변의 공정 가스 분자들과의 충돌을 통해서 이온화 반응이 이루어진다. 대기압은 진공 환경에 비해 높은 분자 밀도를 가지고 있어 자유이동거리 (mean free path)가 짧아지고 가속 거리가 짧아지며 이에 따라 인가하는 전력 대비 낮은 플라즈마 에너지를 가지게 된다. 즉, 임플란트 표면에 부착된 불순물을 다양한 에너지 값으로 부착되어 있으며, 대기압 플라즈마를 이용하는 경우 상대적으로 낮은 에너지 값으로 부착된 불순물만 제거할 수 밖에 없다는 한계가 있다.
이와 같이, 의료산업에서 사용되고 있는 종래의 대기압 플라즈마 처리 기술은 불활성 가스의 사용으로 사용자 안전성을 일부 확보할 수 있지만 충분하지 못하고, 플라즈마 처리 성능에 있어서 한계를 가지고 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1000)에서는 일정 분압으로 형성된 기화된 처리제를 방전하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1000)는 공정 가스로서 일정 분압으로 형성된 기화된 처리제를 사용하게 된다.
도 10 은 도 1의 플라즈마 처리 장치(1000)를 활용한 표면 처리 및/또는 불순물 제거를 설명하기 위한 순서도이며, 도 11a 내지 도 11e는 도 10의 다른 실시형태를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는, 내부가 외부 환경에 대해 밀폐된 영역을 설정하는 단계(S710), 사전에 설정된 공정 압력 범위로 밀폐된 영역의 내부 압력을 조정하는 단계(S720), 밀폐된 영역의 내부 온도를 승온하는 단계(S730), 밀폐된 영역에 처리제를 공급하는 단계(S740) 및 밀폐된 영역의 내부에 전기장을 형성하는 단계(S750)를 포함한 공정 운영을 수행한다.
S710 단계는 내부가 외부 환경에 대해 밀폐된 영역을 설정하기 전 피처리물을 그 영역에 위치시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 11a를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 공간을 배기하는 단계(S711), 상기 밀폐부의 내부와 외부의 압력차이에 의해 공간의 내부 압력을 외부 환경에 대해 밀폐되도록 하는 단계(S712) 및 공간의 내부와 외부의 압력 차이를 측정하여 밀폐된 영역을 설정하는 단계(S713)를 포함한다.
도 11b를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 사전에 설정된 공정 압력 범위로 밀폐된 영역의 내부 압력을 조정하는 단계(S720) 이후 밀폐부(1100)의 내부 또는 외부에 배치된 히터부(1140)로 밀폐된 영역의 내부 온도를 승온하는 단계(S731)를 포함한다.
도 11c를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 S730 단계 이후 처리제수납부(1310)에서 처리제를 추출하는 단계(S741), 추출된 처리제를 기화시켜 밀폐된 영역에 공급하는 단계(S742) 및 기화된 처리제가 확산되어 피처리물을 멸균하는 단계(S743)를 포함한다. 이 때, 기화된 처리제는 밀폐된 영역에서 일정한 분압을 형성하게 된다.
도 11d를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 S740 단계 이후 교류전원으로 공정 시간 동안 전기장을 형성하여 저압 상태의 질소, 산소 및 기화된 처리제를 방전시켜 피처리물 표면에 산화막을 형성 및/또는 교류전원으로 공정 시간 동안 전기장을 형성하여 기화된 처리제를 방전시켜 피처리물 표면의 불순물을 제거하는 단계(S751)를 포함한다.
상세하게는, S751단계에서 플라즈마 표면 처리를 통해, Ti로 구성된 피처리물의 표면에는 TiO2와 같은 산화층이 형성될 수 있다.
아울러, S751단계에서 피처리물에 부착된 탄화수소(Hydrocarbon, CHx)와 같은 유기물이 플라즈마 처리를 통해서 제거하고, 살균 및 표면에너지 향상을 위한 라디칼 등이 발생한다. 특히, 기화된 처리제(과산화수소)의 분해에 따라 OH 라디칼 또는 HO2라디칼 등의 고산화성 화학물질들이 생성되기 때문에 불활성 가스를 공정 가스로 사용하는 종래에 비해 표면처리 성능이 뛰어나다. 즉, 본 발명에서 공정 가스로 사용하고 있는 기화된 처리제는 불순물을 제거하거나 표면에너지를 높이기 위해서 사용된다.
도 11e를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1000)는 S750 단계 이후 방전 부산물을 제거하는 단계(S761) 및 내부와 외부의 압력 차이에 따른 대기의 흐름을 형성하는 단계(S762)를 더 포함한다.
S761 단계는 내부와 외부의 압력이 평형을 이루게 된 후 밀폐된 영역의 밀폐성을 해제하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, S762 단계는 외부와 평형된 내부 압력을 가진 밀폐부(1100)를 개방하여 수납된 표면 처리가 완료된 피처리물이 출납되는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 12a은 도 1의 플라즈마 처리 장치(1000)의 밀폐부(1100)의 내부 압력이 시간에 따라 변화하는 것을 나타낸 그래프이다.
도 12a를 참조하여 설명하면, S810구간에서 상기 피처리물 또는 피처리물에 수납된 용기는 밀폐부(1100)에 수납된다. 여기서, 피처리물은 의료용 기기일 수 있다.
S820 구간에서 내부 압력이 사전에 설정된 공정 압력 범위에 포함되도록 밀폐부(1100) 내부의 대기가 배기될 수 있다. 전술한 바와 같이, 사전에 설정된 공정 압력 범위는 1 Torr 이상 100 Torr 미만의 범위에서 설정될 수 있다. 보다 바람직하게는, 사전에 설정된 공정 압력 범위는 2 Torr 이상 30 Torr 미만의 범위에서 설정된다.
S830 구간에서 상기 밀폐부(1100)의 내부 또는 외부에 설치된 히터부(1140)에 의하여 밀폐부(1100)는 섭씨 55도 내지 섭씨 70도로 가열될 수 있다.
S840 구간에서 밀폐부(1100)의 내부에 소정량의 기화된 처리제가 공급되어 밀폐부(1100) 내부 압력이 일정 분압만큼 상승할 수 있다. 예를 들면, 처리제가 과산화수소인 경우 기화된 과산화수소는 밀폐부(1100) 내부에서 10 Torr 내지 50 Torr 이하의 분압을 형성할 수 있다.
S851 구간에서 밀폐부(1100)에 공급된 기화된 처리제는 밀폐부(1100) 내부에 확산되고, 상기 기화된 처리제는 상기 피처리물을 멸균할 수 있다. S852 구간에서 전극부(1400)는 밀폐부(1100)의 내부에 전기장을 형성할 수 있다. 상기 밀폐부(1100) 내에 잔류하는 산소, 질소 및 기화된 처리제는 상기 플라즈마에 의하여 활성화되어 피처리물 멸균, 피처리물 표면에 산화막을 형성, 피처리물 멸균 표면의 불순물 제거 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
이어서, S860 구간에서 상기 밀폐부(1100)의 저압 대기 및 기화된 처리제는 배기된다. 바람직하게는 S860 구간에서 전극부(1400)는 밀폐부(1100)의 내부에 전기장을 형성할 수 있다. 이 경우, 플라즈마는 상기 처리제를 유해하지 않은 가스로 분해할 수 있다. 즉, S860 구간에서 상기 처리제의 배기와 정화 공정은 동시에 수행될 수 있다.
S870 구간에서 전극부(1400)는 밀폐부(1100)의 내부에 전기장을 형성할 수 있다. 상기 밀폐부(1100) 내에 잔류하는 산소, 질소 및 기화된 과산화수소는 상기 플라즈마에 의하여 활성화되어 상기 피처리물 멸균, 피처리물 표면에 산화막을 형성, 피처리물 멸균 표면의 불순물 제거 중 하나 이상을 수행할 수 있다.
S880 구간에서 밀폐부(1100)의 내부에 외부 대기를 주입하여 밀폐부(1100)의 내부 압력이 외부 압력과 평형이 이뤄지도록 상승한다.
도 12b는 도 12a의 밀폐부(1100)의 내부 압력이 시간에 따라 변화하는 다른 실시형태를 나타낸 그래프이다.
도 12b를 참조하여 설명하면, S940 구간에서 2차 처리제가 공급되고, S951 구간에서 밀폐부(1100)에 공급된 기화된 처리제는 밀폐부(1100) 내부에 확산되고, S952 구간에서 전극부(1400)는 밀폐부(1100)의 내부에 전기장을 형성하여, 2차 멸균 처리를 수행할 수 있다. 이어서, S960 구간에서 상기 밀폐부(1100)의 저압 대기 및 기화된 처리제는 배기된다.
이와 같이, 멸균 신뢰성을 높이기 위해 2회의 멸균을 수행할 수 있다.
[제 2실시예]
이하, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 생략하고, 유사한 부재 등에는 유사한 부호를 부여한다. (단, 상세한 위치 관계는 각각의 실시형태에 대응하는 도면에 따른다.)
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(2000)를 도시한 사시도이고, 도 14a 내지 14c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기화기의 분해 사시도 및 단면도이다.
도 13및 도14a 를 참조하면, 플라즈마 처리 장치(2000)는 외관을 형성하는 본체(2010), 수납용기(L1)가 안착되는 하부 부재(2110)와 하부 부재(2110)의 상부에 배치되고 하부 부재(2110)와 상대 이동되는 상부 부재(2120)를 포함하고 수납용기(L1)를 외부 환경으로부터 밀폐시키는 밀폐부(2100), 외부 환경으로부터 밀폐된 밀폐부(2100) 내부의 공기를 배기하는 압력조정부(2200), 밀폐부(2100) 내부에 처리제를 공급하는 처리제공급부(2300), 밀폐부(2100) 내부에 플라즈마를 방전시키는 전극부(2400) 및 제어부(2500)를 구비할 수 있다.
피처리물이 보관 또는 수납되는 수납용기(L1)는 홀을 가지며, 상기 홀은 기체를 투과할 수 있는 통기성 소재로 형성되는 커버(C)에 의해 폐쇄된다. 이에 따라, 수납용기(L1)는 커버(C)를 통해 밀폐부(2100)의 내부와 평형된 내부 압력을 가질 수 있으며, 수납용기(L1)의 내부로 플라즈마가 유도될 수 있다. 아울러, 수납용기(L1)는 멸균 공정이 완료된 후, 상기 용기가 대기 환경에 노출된 경우에도, 커버(C)에 의해 균의 침투를 방지할 수 있다.
본체(2010) 내부에는 하부 부재(2110)를 승하강시키는 승하강부(미도시)가 구비될 수 있다.
밀폐부(2100)는 하부 부재(2110)와 상부 부재(2120)가 상대 이동되어 수납용기(L1)를 외부 환경으로부터 밀폐시킨다. 본 발명에서는 하나의 예로써, 하부 부재 (2110)가 승하강되어 상부 부재(2120)의 하부가 하부 부재 (2110)의 상면에 접함으로써, 밀폐부(2100)의 내부에 밀폐공간이 형성되게 된다. 탄성 부재(2130)는 상부 부재(2120)와 하부 부재(2110)가 접하는 면에 형성될 수 있다.
하부 부재(2110)는 본체(2010)의 전방에 위치하도록 배치되며, 하부 부재(2110)의 상면에는 수납용기(L1)에 전원을 인가하는 제 1 전극(2410)이 형성될 수 있다.
이때, 하부 부재(2110)는 수납용기(L1) 하부 전체를 수용하는 홀(미도시)이 형성되거나, 수납용기(L1)의 전기 연결 부재(미도시)가 돌출된 구조일 경우, 돌출된 전기 연결 부재(미도시)를 수용하는 홀(미도시)이 형성될 수 있다.
또한, 하부 부재(2110)에는 마그넷(미도시)이 구비되어, 전기 연결 부재(미도시)와의 자력으로 접촉력을 강화시킬 수 있다. 마그넷(미도시)은 홀(미도시)의 바닥면에 구비될 수 있다.
상부 부재(2120)의 외부에는 히터(2141)가 배치될 수 있다. 상기 히터(2141)는 밀폐부(2100) 내부의 기화된 처리제가 기화된 상태를 유지하도록 밀폐부(2100)의 일부 또는 전부를 소정의 온도로 가열할 수 있다. 바람직하게는, 하부 부재(2110)에도 히터(2142)가 배치될 수 있다.
상부 부재(2120)는 적어도 일부가 투명한 재질의 부재로 이루어져 밀폐부(2100)의 내부에서 발정한 저압 상태인 대기를 외부에서 육안으로 확인할 수 있다.
도14a 및 도 14b를 참조하면, 압력조정부(2200)는 외부 환경으로부터 밀폐된 밀폐부(2100)의 내부의 공기를 배기하거나 외기를 유입시키는 기능을 수행할 수 있다.
압력조정부(2200)는 기화기 하우징(2331)의 제 2 연결포트(2332a)에 연통되는 공기유통 경로(2201)를 가지며, 공기유통 경로(2201)를 통해 밀폐부(2100)로 외기가 유입되거나 밀폐부(2100)의 내부 공기를 배기된다.
압력조정부(2200)는 공기유통 경로(2201) 상에 제 1 밸브(2202)를 포함한다.
배기부(2210)의 내부 공기가 배기되는 배기경로 또는 벤트부(2220)의 외기가 유입되는 유입경로로 분기되는 분기점에는 제 2 밸브(2203)가 형성될 수 있다. 제어부(2500)는 공기유통 경로(2201)가 배기부(2210) 또는 벤트부(2220)와 연통되도록 제 1 밸브(2202) 및 제 2 밸브(2203)를 제어할 수 있다.
공기유통 경로(2201) 상에는 압력측정부(2510)가 구비된다. 압력측정부(2510)의 측정된 압력에 따라 제 1 밸브 및 제 2 밸브(2203)가 제어되어 밀폐부(2100)의 내부공기가 배기되거나, 밀폐부(2100)에 외기가 유입될 수 있다.
배기부(2210)는 밀폐부(2100)의 내부 공기가 배기되는 배기경로 상에 탈취필터(2211a), 오존필터(2211b) 및 펌프(2212) 가 구비될 수 있다. 펌프(2212)는 밀폐부(2100)의 내부공기를 흡기하여 배기되도록 한다.
벤트부(2220)는 외기가 유입되는 유입경로 상에 공기정화 필터(2221)를 포함한다. 공기정화 필터(2221)는 밀폐부(2100)에 유입되는 외기에 포함되는 오염물질을 거르거나 정화한다. 공기정화 필터(2221)는 헤파 필터(HEPA filter)일 수 있다.
도14a 를 참조하면, 처리제공급부(2300)는 처리제수납부(2310), 처리제추출부(2320) 및 기화기(2330)를 포함할 수 있다.
도 16 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 처리제 수납부의 사시도이고, 도 17 은 도 16 의 분해사시도이고, 도 18 은 도 16 의 단면도이고, 도 19 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 처리제 수납부에서 처리제를 추출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 16 내지 도 19를 참조하면, 처리제수납부(2310)는, 상부커버(2311), 하부커버(2312), 제 1 용기(2313) 및 제 2 용기(2314)를 포함하도록 구성된다.
상부커버(2311)는 내부에 소정의 공간이 형성되며, 일측은 개방되도록 형성될 수 있다. 상부커버(2311) 내면의 중심부(2311a)의 두께는 다른 영역에 비해 상대적으로 얇도록 형성될 수 있다. 이에, 니들과 같은 처리제추출부(2320)가 상부커버(2311)의 중심부(2311a)를 쉽게 관통할 수 있게 된다.
하부커버(2312)는 상부커버(2311)의 개방된 일측을 폐쇄하도록 형성된다.
하부커버(2312)의 내면에는 지지 리브(2312a)가 돌출된다. 상기 지지 리브(2312a)의 내주면은 후술할 제 2 용기(2314)의 외주면과 맞닿아, 제 2 용기(2314)를 하부커버(2312)에 고정하게 된다.
도 14c 를 참조하면, 하부커버(2312)의 외면에는 바 코드 혹은 QR 코드 등의 코드 테이프(2312b)가 부착될 수 있다. 코드 테이프(2312b)를 이용하여 주입된 처리제의 양, 포장용기의 종류, 제조일자 등에 대한 정보를 플라즈마 처리 장치에 전달하여 신뢰성 있는 멸균공정을 수행할 수 있다. 처리제추출부(2320)의 코드 리더기(2322)는 상기 코드 테이프(2312b)의 정보를 추출할 수 있다.
상기 제 1 용기(2313)는 상기 처리제(s)를 수납하는 처리제 수납 공간(2313a); 상기 처리제 수납 공간(2313a)의 상부면과 연속적으로 연결되고 상기 처리제 수납 공간(2313a)의 상부면보다 더 넓은 면적을 가지는 처리제 마개부 수납 공간(2313b), 상기 처리제 수납 공간(2313a)과 상기 처리제 마개부 수납 공간(2313b) 사이의 경계면을 밀봉하는 캡(2313c) 및 상기 처리제 마개부 수납 공간(2313b)에 배치되고 탄성을 가지는 처리제 마개부(2313d)를 포함한다.
상기 제 1 용기(2313)는 상부커버(2311)의 중심부(2311a) 아래에 배치되며 원통 형상으로 형성될 수 있다. 제 1 용기(2313)는 상부커버(2311)의 내주면에 맞닿게 된다.
처리제 수납 공간(2313a)의 저면의 두께는 상대적으로 얇도록 형성될 수 있다. 이에, 처리제추출부(2320)가 제 2 용기(2313)를 향해 직선이동시 상기 제 1 용기(2313)를 용이하게 관통할 수 있게 된다.
상기 처리제 마개부(2313d)는 상부커버(2311)의 중심부(2311a)에 인접하도록 배치되며, 실리콘 고무와 같은 탄성 재질일 수 있다. 상기 처리제 마개부(2313d)는 끼움 결합 및/또는 접착제에 의하여 처리제 마개부 수납 공간(2313b)에 고정될 수 있다. 이에 따라, 처리제추출부(2320)가 상기 처리제 마개부(2313d)를 찌를 때 처리제 마개부(2313d)를 용이하게 관통할 수 있으며, 찌른 후 후퇴한 경우에도, 상기 처리제 마개부(2313d)는 상기 제 1 용기(2313)를 충분히 밀봉할 수 있다.
제 2 용기(2314)는 제 1 용기(2313)의 종방향 하부에 배치될 수 있으며, 원통 형상일 수 있다.
제 1 용기(2313)와 마찬가지로, 제 2 용기(2314)는 상기 처리제(s)를 수납하는 처리제 수납 공간(2314a); 상기 처리제 수납 공간(2314a)의 상부면과 연속적으로 연결되고 상기 처리제 수납 공간(2314a)의 상부면보다 더 넓은 면적을 가지는 처리제 마개부 수납 공간(2314b); 상기 처리제 수납 공간(2314a)과 상기 처리제 마개부 수납 공간(2314b) 사이의 경계면을 밀봉하는 캡(2314c); 및 상기 처리제 마개부 수납 공간(2314b)에 배치되고 탄성을 가지는 처리제 마개부(2314d);를 포함한다.
제 2 용기(2314)의 외주면은 전술한 하부커버(2312)의 지지 리브(2312a)의 내주면에 맞닿으며, 제 2 용기(2314)의 상부면이 하부커버(2312) 내면에 맞닿도록 형성되어, 제 2 용기(2314)는 하부커버(2312)에 단단히 고정될 수 있다.
바람직하게는, 제 1 용기(2313) 및 제 2 용기(2314)는 종방향을 따라 서로 적층될 수 있다.
상세하게는, 제 1 용기(2313)의 저면에는 종방향 하측으로 돌출하는 돌출부(2313e)가 형성될 수 있다. 제 2 용기(2314)의 상부면에는 종방향 하측으로 함몰되는 홈부(2314e)가 형성될 수 있다. 이 때, 제 1 용기(2313)의 돌출부(2313e) 및 제 2 용기(2314)의 홈부(2314e)는 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
따라서, 제 1 용기(2313)의 돌출부(2313e)는 제 2 용기(2314)의 홈부(2314e)에 결합할 수 있다. 즉, 제 1 용기(2313) 및 제 2 용기(2314)는 상호간에 대응되는 구조를 갖도록 형성되어 종방향으로 적층될 수 있다.
도 14c 를 참조하면, 처리제추출부(2320)는 처리제수납부(2310)에 수납된 액상의 처리제를 추출할 수 있다. 처리제추출부(2320)는 예를 들면 니들로서 형성될 수 있다.
처리제추출부(2320)는 처리제수납부(2310)의 상부커버(2311)를 관통하도록 배치될 수 있다. 상기 처리제추출부(2320)의 끝단은 통상적인 주사 바늘과 같이 사선 처리되고, 상기 처리제추출부(2320)의 끝단 측면에는 개구부(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 처리제추출부(2320)의 개구부를 통하여 유체의 통로를 제공할 수 있다. 상기 처리제추출부(2320)는 상기 개구부를 통해 기화기(2330) 내부에 처리제를 공급하는 통로를 제공할 수 있다.
처리제추출부(2320)는 상기 처리제추출부(2320)에 직선 운동을 제공하는 이송부(2321)를 포함할 수 있다. 상세하게는, 이송부(2321)는 처리제추출부(2320)가 처리제수납부(2310)의 제 1 용기(2313) 및 제 2 용기(2314)의 적층방향으로 왕복이동하도록 구동력을 제공할 수 있다.
제어부(2500)는 처리제추출부(2320)가 제 1 용기(2313)에 수납된 액상의 처리제를 추출하도록 이송부(2321)를 제어할 수 있다.
상세하게는, 도 18 및 도19를 참조하면, 처리제추출부(2320)는 이송부(2321)의 구동에 따라 제 1 용기(2313) 측으로 이송된다. 처리제추출부(2320)는 상부커버(2311)의 중심부(2311a), 처리제 마개부(2313d) 및 캡(2313c)을 차례로 관통하게 된다. 제어부(2500)는 이송부(2321)를 제어하여 처리제추출부(2320)를 기 설정된 위치까지 이송하고, 개구부를 통해 기화기(2330) 내부에 처리제를 공급하게 된다. 처리제추출부(2320)에 의하여 상기 처리제수납부(2310)에서 추출된 상기 처리제는 기화기(2330)를 통하여 상기 밀폐부(2100) 내부로 주입되어 상기 피처리물을 1차로 멸균할 수 있다.
이어서, 처리제추출부(2320)는 이송부(2321)의 구동에 따라 제 2 용기(2314) 측으로 이송된다. 처리제추출부(2320)은 제 1 용기(2313)의 하부면을 관통하고, 제 2 용기(2314)의 처리제 마개부(2314d) 및 캡(2314c)을 찌르게 된다. 제어부(2500)는 이송부(2321)를 제어하여 처리제추출부(2320)를 기 설정된 위치까지 이송하고, 개구부를 통해 기화기(2330) 내부에 처리제를 공급하게 된다. 처리제추출부(2320)에 의하여 상기 처리제수납부(2310)에서 추출된 상기 처리제는 기화기(2330)를 통하여 상기 밀폐부(2100) 내부로 주입되어 상기 피처리물을 2차로 멸균할 수 있다.
즉, 피처리물에 대하여 2회의 멸균을 수행하여 멸균 신뢰성을 높일 수 있다. 아울러, 하나의 처리제수납부(2310) 안에 종방향으로 적층되어 배치된 서로 독립된 2개의 처리제를 하나의 니들을 사용하여 공급할 수 있게 된다.
도 14c를 참조하면, 처리제추출부(2320)는 코드 리더기(2322)를 더 포함할 수 있다. 코드 리더기(2322)는 하부커버(2312)의 외면에 형성된 개구부를 통하여 상기 코드 테이프(2312b)의 정보를 추출할 수 있다.
처리제추출부(2320)는 기화기(2330)와 연결되는 유로를 개폐하는 공급밸브(2323)를 더 포함할 수 있다.
도 15a 및 도 15b 를 참조하면, 기화기(2330)는, 처리제추출부(2320)에서 추출된 처리제를 기화시켜 밀폐부(2100)에 기화된 처리제를 공급하기 위한 것으로서, 기화기 하우징(2331), 기화기 몸체(2332), 컨덕턴스 조절부(2333) 및 가열부(2334)를 포함하도록 구성될 수 있다.
기화기 하우징(2331)은 기화기 몸체(2332) 상부에 지지되며, 처리제추출부(2320)에 연결되는 제1 연결 포트(2331a) 및 압력 조정부(2200)에 연결되는 제2 연결포트(2331b)를 포함하는 원판 형상으로 형성될 수 있다.
기화기 하우징(2331)의 저면의 중심에는 아래방향으로 돌출되는 제 1 볼록부(2331c)가 형성된다. 상기 제 1 볼록부(2331c)의 반경방향 외측에는 서로 다른 직경의 제 2 볼록부(2331d) 및 제 3 볼록부(2331e)가 제 1 볼록부(2331c)의 둘레를 따라 연장형성될 수 있다. 즉, 제 2 볼록부(2331d) 및 제 3 볼록부(2331e)는 대략 링의 형상일 수 있다.
기화기 몸체(2332)는 밀폐부(2100)의 상부 부재의 상부를 밀폐하는 캡의 형상일 수 있다. 기화기 몸체(2332)의 외주면에는 밀폐부(2100)의 안정적인 밀폐 상태 유지를 위한 실링부(2332a)가 더 포함될 수 있다. 기화기 몸체(2332)의 상부면에는 컨덕턴스 조절부(2333)와의 안정적인 밀폐 상태 유지를 위한 실링부(2332b)가 더 포함될 수 있다. 실링부(2332a, 2332b)는 탄성 소재로 형성될 수 있다. 기화기 몸체(2332)의 상면에는 컨덕턴스 조절부(2333)가 지지되는 복수의 오목부가 형성될 수 있다.
상세하게는, 기화기 몸체(2332)의 상면 중심에는 소정 깊이로 함몰되도록 형성되는 제 1 오목부(2332c)이 형성된다. 상기 제 1 오목부(2332c)의 반경방향 외측에는 서로 다른 직경의 제 2 오목부(2332d) 및 제 3 오목부(2332e)가 제 1 오목부(2332c)의 둘레를 따라 연장형성될 수 있다. 즉, 제 2 오목부(2332d) 및 제 3 오목부(2332e)는 링의 형상일 수 있다.
제 3 오목부(2332e)에는 관통공(2332f)이 둘레를 따라 복수 형성될 수 있다.
여기서, 제 1 볼록부(2332c)는 제 1 오목부(2332c)와 대향하게 되고, 제 2 볼록부(2331d)는 제 2 오목부(2332d)와 대향하게 되고, 제 3 볼록부(2331e)는 제 3 오목부(2332e)와 대향하게 된다.
이 때, 기화기 하우징(2331)과 기화기 몸체(2332)의 사이에는 소정의 공간이 형성될 수 있다.
상기 컨덕턴스 조절부(2333)는 상기 기화기 하우징(2331)과 상기 기화기 몸체(2332) 사이에 배치되며, 기화기 하우징(2331)과 기화기 몸체(2332)의 사이의 공간에 대응되는 형상으로 형성된다. 컨덕턴스 조절부(2333)의 중심에는 기화기 하우징(2331)의 제 1 연결 포트(2331a)와 연통되는 홀(2333a)이 형성된다.
이에 따라, 컨덕턴스 조절부(2333)와 기화기 몸체(2332) 사이에는 작은 유체 통로가 형성되고, 충분히 작은 컨덕턴스를 이용하여 액상의 처리제의 충분한 체류 시간을 제공하게 된다.
가열부(2334)는 기화기(2330) 몸체 내부에 위치하며, 열선과 같은 가열 수단을 통하여 상기 기화기 몸체(2332)를 가열할 수 있다. 가열부(2334)에서 생성된 열은 기화기 몸체(2332), 컨덕턴스 조절부(2333) 및 기화기 하우징(2331)으로 전달될 수 있다. 이에 따라, 상기 기화기 몸체(2332)는 액상의 처리제를 기화시킬 수 있다. 제어부(2500)는 상기 기화기 하우징(2331)의 외주면에 장착된 온도 센서(2530)를 통하여 상기 기화기 하우징(2331)의 온도를 감지하고, 설정된 온도를 유지하도록 상기 가열부(2334)를 제어할 수 있다. 상기 처리제가 과산화수소인 경우, 상기 가열부(2334)는 섭씨 50도 내지 섭씨 130도로 상기 처리제를 가열하여 기화시킬 수 있다.
제 1 연결포트(2331a)로 유입되는 액상의 처리제는 컨덕턴스 조절부(2333)의 홀(2333a)을 통해 컨덕턴스 조절부(2333)와 기화기 몸체(2332) 사이로 유입된다. 액상의 처리제는 컨덕턴스 조절부(2333)의 내면을 따라 이동하며 가열부(2334)에 의해 컨덕턴스 조절부(2333)와 기화기 몸체(2332) 사이에서 기화되고, 기화기 몸체(2332)의 관통공(2332f)을 통해 밀폐부(2100) 내부로 토출된다.
도 14a를 참조하면, 전극부(2400)는 밀폐공간을 이루는 밀폐부(2100)의 중공 내부에 플라즈마를 방전시켜 플라즈마 처리를 하는 기능을 수행할 수 있다.
전극부(2400)는 수납용기(L1)와 전기적으로 연결되도록 하부 부재(2110)에 구비되는 제1 전극(2410)과, 수납용기(L1)를 둘러싸도록 상부 부재(2120)에 구비되는 제2 전극(2420)과, 제1 전극(2410)과 제2 전극(2420)에 전원을 인가하는 전원부(2430)를 구비할 수 있다.
제 2 전극(2420)은 메쉬(mesh)와 같은 그물망 구조를 비롯하여 내부의 시인성이 확보되는 특정 패턴을 가진 형상일 수 있다. 제1 전극(2410)은 밀폐부(2100)의 내부로 노출된 부분으로 피처리물과 직접적 또는 간접적으로 전기적 연결될 수 있다.
[제 3실시예]
이하, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 생략하고, 유사한 부재 등에는 유사한 부호를 부여한다. (단, 상세한 위치 관계는 각각의 실시형태에 대응하는 도면에 따른다.)
도 20 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이고, 도 21 은 도 20의 일부단면도이고, 도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 동작도이다.
도 20 및 도 21 을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(3000)는 본체(3010), 내부에 소정의 공간이 형성되는 하부 부재(3110)와 하부 부재(3110)의 상부에 배치되고 하부 부재(3110)와 상대 이동되는 상부 부재(3120)를 포함하고 내부를 외부 환경으로부터 밀폐시키는 밀폐부(3100), 외부 환경으로부터 밀폐된 밀폐부(3100) 내부의 공기를 배기하는 압력조정부(3200), 밀폐부(3100) 내부에 처리제를 공급하는 처리제공급부(3300), 밀폐부(3100) 내부에 플라즈마를 방전시키는 전극부(3400)를 구비할 수 있다.
수납용기(L1)는 홀을 가지며, 상기 홀은 기체를 투과할 수 있는 통기성 소재로 형성되는 커버(C)에 의해 폐쇄된다. 이에 따라, 수납용기(L1)는 커버(C)를 통해 밀폐부(3100)의 내부와 평형된 내부 압력을 가질 수 있으며, 수납용기(L1)의 내부로 플라즈마가 유도될 수 있다. 아울러, 수납용기(L1)는 멸균 공정이 완료된 후, 상기 수납용기(L1)가 대기 환경에 노출된 경우에도, 커버(C)에 의해 균의 침투를 방지할 수 있다.
도 22 를 참조하면, 밀폐부(3100)는 하부 부재(3110)와 상부 부재(3120)가 상대 이동되어 수납용기(L1)를 외부 환경으로부터 밀폐시킨다. 본 발명에서는 하나의 예로써, 상부 부재 (3120)가 하부 부재(3110)의 상부에 힌지결합된다. 상부 부재(3120)가 힌지축(3121)을 중심으로 회전되어 상부 부재(3120)의 하부가 하부 부재 (3110)의 상면에 접함으로써, 밀폐부(3100)의 내부에 밀폐공간이 형성되게 된다. 탄성 부재(3130)는 상부 부재(3120)와 하부 부재(3110)가 접하는 면에 형성될 수 있다.
압력조정부(3200)는 사전에 설정된 공정 압력 범위로 밀폐부(3100)의 내부 압력을 조정한다. 이를 통해, 밀폐부(3100)의 내부 대기는 일정량이 배기되어 사전에 설정된 공정 압력 범위의 저압 상태가 되는 낮은 밀도의 대기가 된다.
처리제공급부(3300)는 일정 양의 기화된 처리제를 밀폐부(3100)의 내부로 공급한다.
도 23 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전극부의 사시도이고, 도 24 는 도 23의 단면도이고, 도 25 는 도 23 의 분해사시도이고, 도 26 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 상부전극부의 분해사시도이고, 도 27 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 하부전극부의 분해사시도이고, 도 28 은 도 24 의 확대도이다.
전극부(3400)는 밀폐부(3100)가 밀폐될 때, 밀폐공간을 이루는 밀폐부(3100)의 중공 내부에 플라즈마를 방전시켜 플라즈마 처리를 하는 기능을 수행할 수 있으며, 상부전극부(3410), 하부전극부(3420), 전원부(미도시) 및 조절 유닛(3440)을 포함하도록 구성될 수 있다.
도 24 내지 도 26을 참조하면, 상부전극부(3410)는 조절 유닛(3440)의 중심 샤프트(3441)의 단부에 연결되며, 중심 샤프트(3441)와 전기적으로 연결된다. 이에, 중심 샤프트(3441)가 전원부에 연결되면 상부전극부(3410)는 전압이 인가된 전극으로 기능할 수 있고, 중심 샤프트(3441)가 접지되면 상부전극부(3410)는 접지된 전극으로 기능할 수 있다.
상부전극부(3410)는 상부 마운트 플랜지(3411), 상부전극(3412), 전극홀더(3413) 및 샤워전극(3414)을 포함하도록 구성될 수 있다.
상부 마운트 플랜지(3411)는 원판 형상으로 형성되며, 조절 유닛(3440)의 중심 샤프트(3441)와 결합한다. 상부 마운트 플랜지(3411)에는 샤워전극에 대응되는 홀(미도시)이 상부 마운트 플랜지(3411)의 둘레를 따라 복수개 형성될 수 있다.
상부전극(3412)은 상부 마운트 플랜지(3411)와 상부전극홀더(3413) 사이에 배치되며, 중심으로부터 샤워전극(3414)을 향해 방사상으로 연장되는 복수의 단부(3412a)를 포함할 수 있다.
상부전극(3412)의 각각의 단부(3412a)는 샤워전극(3414)에 접촉할 수 있다.
전극홀더(3413)는 상부전극(3412) 및 샤워전극(3414)을 지지하며, 샤워전극(3414)에 대응되는 홀(3413a)이 전극홀더(3413)의 둘레를 따라 복수개 형성될 수 있다.
샤워전극(3414)은 상부전극(3412)의 단부(3412a)에 각각과 연결되며 원통형상으로 형성될 수 있다. 샤워전극(3414)은 전도성을 갖는 재질로 이루어지며, 상부전극(3412)과 전기적으로 연결될 수 있다. 샤워전극(3414) 내부에는 피처리물(M1)을 수납한 수납용기(L1)가 배치될 수 있으며, 플라즈마 발생하는 공간을 최적화하기 위해 샤워전극(3414)과 수납용기(L1)는 수평방향 또는 수직방향에 대해 기 설정된 값만큼 이격배치될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며 상부전극부는, 원판 형상의 상부 전극과 상기 상부 전극의 원주방향을 따라 연장되는 링 형상의 샤워 전극을 포함할 수 있다. 아울러, 상부전극부는 원판 형상의 상부 전극만 포함하여 전체적으로 평평한 형상으로 형성될 수 있다.
도 27및 도 28을 참조하면, 하부전극부(3420)는 하부전극바디(3421), 하부전극(3422), 마그넷홀더(3423) 및 하부 마운트 플랜지(3424)를 포함하도록 구성될 수 있다.
하부전극바디(3421)에는 수납용기(L1) 하부 전체를 수용하는 홀(3421a)이 형성될 수 있다. 이 때, 상기 홀(3421a)은 하부전극바디(3421)의 둘레를 따라 복수개 마련되어, 하부전극바디(3421)에는 복수개의 수납용기(L1)가 수용될 수 있다.
이때, 또한, 홀(3421a)의 바닥면에는 마그넷(3423a)이 위치하여, 수납용기(L1)의 하부에 마련된 전도성 부재(L3)와 자력으로 결합할 수 있다. 마그넷은, 전도성을 갖는 재질의 마그넷캡(3423b) 내부에 배치될 수 있다.
하부전극(3422)은 하부전극바디(3421)에 결합되며, 중심으로부터 상기 하부전극바디(3421)의 홀(3421a)을 향해 방사상으로 연장되는 복수의 단부(3422a)를 포함할 수 있다. 하부전극(3422)의 각각의 단부(3422a)는 마그넷 캡(3423b)과 접촉할 수 있다.
마그넷홀더(3423)의 둘레에는 복수의 마그넷(3423a)이 배치된다.
마운트 플랜지(3424)는 하부전극부(3420)을 본체(3010)에 대해 지지할 수 있다.
도 21을 참조하면, 조절 유닛(3440)은 일단에 상부전극이 연결되고 타단에 손잡이(3442)가 연결되는 중심 샤프트(3441), 내주에 상기 중심 샤프트(3441)가 상하방향으로 이동하도록 결합되며, 상부 부재(3120)의 상면에 고정되는 플랜지(3443a)를 구비하는 실린더 바디(3443) 및 상부 부재(3120) 상측으로 노출되는 중심 샤프트(3441) 및 손잡이(3442)를 내부에 수용하는 절연캡(3444)을 포함할 수 있다.
조절 유닛(3440)의 중심 샤프트(3441)의 일단에 상부전극(3412)이 연결되고 타단에 손잡이(3442)가 연결될 수 있다. 중심 샤프트(3441)는 전도성을 갖는 재질로 이루어질 수 있으며, 전원부에 전기적 연결 또는 접지될 수 있다. 아울러, 조절 유닛(3440)의 중심 샤프트(3441)는 상부 부재(3120)에 고정되는 실린더 바디(3443)와 상하로 이동가능하도록 결합되므로, 사용자가 손잡이(3442)를 회전시키면 중심 샤프트(3441) 일단에 연결되는 상부 전극부(3410)의 수직방향 위치가 조절될 수 있다.
제 3 실시예의 플라즈마 처리 장치(3000)에 따르면, 대면적의 상부전극부(3410) 및 하부전극부(3420) 사이에 피처리물 또는 피처리물이 수납된 용기를 다수 배치하여 플라즈마 처리할 수 있으므로, 처리 효율이 향상될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1000, 2000, 3000 플라즈마 처리 장치
1100, 2100, 3100 밀폐부
1200, 2200, 3200 압력조정부
1300, 2300, 3300 처리제공급부
1400, 2400, 3400 전극부
1500, 2500 제어부
1100, 2100, 3100 밀폐부
1200, 2200, 3200 압력조정부
1300, 2300, 3300 처리제공급부
1400, 2400, 3400 전극부
1500, 2500 제어부
Claims (48)
- 내부에 피처리물이 수납되며, 내부가 외부 환경에 대해 밀폐된 밀폐부;
상기 밀폐부의 내부에 멸균제를 공급하는 멸균제공급부;
상기 밀폐부의 내부 압력을 조정하는 압력 조정부; 및
사이에 위치한 피처리물 주변에 플라즈마를 발생하는 전극부; 를 포함하는, 멸균장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극부는 피처리물에 직접적 또는 간접적으로 전기적 연결되는, 멸균장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극부는 적어도 일부가 상기 밀폐부로 노출되는 전극을 포함하고,
상기 전극은 상기 밀폐부에 수납된 피처리물 또는 상기 피처리물이 수납된 용기의 일부와 직접적 또는 간접적으로 전기적 연결되는, 멸균장치. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 피처리물은 전도성을 갖는 재질로 이루어지며, 플라즈마 발생을 위한 전극이 되는, 멸균장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 멸균제공급부, 상기 압력 조정부 및 상기 전극부 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 제어부; 를 더 포함하는, 멸균장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제어부는, 멸균제가 상기 밀폐부에 공급되기 전에 상기 피처리물의 주변에 플라즈마를 형성하도록 상기 전극부를 제어하여,
상기 피처리물을 사전에 설정된 온도 범위로 승온하는, 멸균장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제어부는, 멸균제가 상기 밀폐부에 공급되고 상기 피처리물의 주변에 플라즈마를 형성하도록 상기 전극부를 제어하여,
상기 피처리물의 주변에 OH 라디칼 이온을 형성하는, 멸균장치. - 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 멸균제는 과산화수소, 에틸렌옥사이드, 이산화염소, 오존, 탄산수소나트륨 및 차아염소산나트륨 중 하나 이상인, 멸균장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극부는 서로 이격되어 배치되는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하고,
상기 피처리물은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극의 사이에 배치되는, 멸균장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 전원부에 전기적 연결되고,
상기 제 2 전극은 접지되는, 멸균장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 전원부는 10 kHz 이상 200 kHz 이하의 주파수를 가진 교류전원(AC)인, 멸균장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 멸균제공급부는,
상기 멸균제의 전부 또는 일부가 기화된 상태로 상기 밀폐부에 공급되도록 상기 멸균제를 기화시키는 기화기를 포함하는, 멸균장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 밀폐부는,
상기 밀폐부 내부의 온도를 설정된 온도 범위로 유지하는 히터를 포함하는, 멸균장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 설정된 온도 범위는 55°C이상 70°C이하의 범위에서 설정되는, 멸균장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
멸균제가 상기 밀폐부에 공급되기 전에 상기 밀폐부의 내부 대기를 배기하여 상기 밀폐부의 내부에 상기 사전에 설정된 공정 압력 범위의 저압 상태인 대기를 형성하도록 상기 압력조정부를 제어하는, 멸균장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 사전에 설정된 공정 압력 범위는 1 Torr 이상 100 Torr 미만의 범위에서 설정되는, 멸균장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 사전에 설정된 공정 압력 범위는 2 Torr 이상 30 Torr 미만의 범위에서 설정되는, 멸균장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 압력조정부는 상기 밀폐부의 내부를 배기하는 배기부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 밀폐부의 내부와 외부의 압력차이에 의해 상기 밀폐부의 내부가 상기 외부환경에 대해 밀폐되도록 상기 배기부를 제어하는, 멸균장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 밀폐부의 내부와 외부의 압력차이를 측정하는 센서를 포함하고,
상기 센서에서 측정된 값을 기준으로 상기 배기부, 상기 전극부 및 상기 멸균제공급부를 제어하는, 멸균장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 제어부는,
사전에 설정된 시간을 기준으로 상기 배기부, 상기 전극부 및 상기 멸균제공급부를 제어하는, 멸균장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 밀폐부는 분리된 상부 부재와 하부 부재를 포함하고, 상기 상부 부재 또는 상기 하부 부재는 상대 이동하여 접함으로써 상기 밀폐부의 내부를 밀폐하는, 멸균장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 피처리물은 치과 임플란트, 정형외과 임플란트, 안과 임플란트, 심장 임플란트, 인공와우, 미용 임플란트, 신경 임플란트, 치과 보철물을 포함하는 그룹에서 선택되는, 멸균장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 피처리물은 골이식재, 피부이식재, 의료용 수지, 섬유, 종자, 식품을 포함하는 그룹에서 선택되고,
상기 전극은 상기 피처리물이 수납된 용기의 일부와 직접적 또는 간접적으로 전기적 연결되는, 멸균장치. - 피처리물이 수납되는 공간부;
상기 공간부의 내부에 기화된 처리제를 공급하는 처리제공급부; 및
일정 분압으로 형성된 기화된 처리제를 방전하는 전극부; 를 포함하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 24 항에 있어서,
상기 공간부는 외부 환경에 대해 밀폐된 밀폐부의 내부이고,
상기 밀폐부의 내부 압력을 조정하는 압력 조정부; 를 더 포함하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 25 항에 있어서,
상기 압력조정부는 상기 밀폐부의 내부를 배기하는 배기부를 포함하고,
상기 밀폐부의 내부 대기를 배기하여 상기 밀폐부의 내부에 사전에 설정된 공정 압력 범위의 대기를 형성하도록 상기 배기부를 제어하는 제어부; 를 더 포함하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 26 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 밀폐부의 내부의 사전에 설정된 공정 압력 범위의 대기에 기화된 처리제를 공급하도록 상기 처리제공급부를 제어하고,
기화된 처리제는 상기 밀폐부 내부에서 일정 분압을 형성하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 24 항에 있어서,
상기 처리제는 산화 멸균제인, 플라즈마 처리 장치. - 제 28 항에 있어서,
상기 일정 분압은 10 Torr 이상 50 Torr 이하인, 플라즈마 처리 장치. - 제 29 항에 있어서,
상기 산화 멸균제는 과산화수소이고,
상기 일정 분압은 10 Torr 이상 30 Torr 이하인, 플라즈마 처리 장치. - 제 26 항에 있어서,
상기 제어부는,
기화된 처리제가 상기 밀폐부의 내부에서 배기될 때 방전되도록 상기 전극부를 제어하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 25 항에 있어서,
상기 전극부의 작동을 제어하는 제어부; 를 더 포함하고,
상기 제어부는,
기화된 처리제가 방전되도록 상기 전극부를 제어하여 상기 밀폐부 내부에 수납된 피처리물 표면에 산화막을 형성하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 25 항에 있어서,
상기 전극부의 작동을 제어하는 제어부; 를 더 포함하고,
상기 제어부는,
기화된 처리제가 방전되도록 상기 전극부를 제어하여 상기 밀폐부 내부에 수납된 피처리물 표면의 불순물을 제거하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 25 항에 있어서,
상기 밀폐부 내부에 수납된 피처리물은 무균 상태를 유지하는 용기에 포장되어 상기 밀폐부 내부에 수납되는, 플라즈마 처리 장치. - 제 34 항에 있어서,
상기 용기는 적어도 일부가 통기성을 가지도록 형성되는, 플라즈마 처리 장치. - 제 25 항에 있어서,
상기 처리제공급부 및 전극부의 작동을 제어하는 제어부; 를 더 포함하고,
상기 제어부는,
기화된 처리제가 상기 밀폐부 내부에 공급되고 소정의 시간 이후에 방전되도록 상기 전극부를 제어하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 25 항에 있어서,
상기 처리제공급부는,
상기 처리제가 기화된 상태로 상기 밀폐부에 공급되도록 상기 처리제를 일부 또는 전부 기화시키는 기화기를 포함하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 25 항에 있어서,
상기 밀폐부는,
상기 밀폐부 내부의 온도를 설정된 온도 범위로 유지하는 히터를 포함하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 38 항에 있어서,
상기 설정된 온도 범위는 55°C이상 70°C이하의 범위에서 설정되는, 플라즈마 처리 장치. - 제 26 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 밀폐부의 내부와 외부의 압력차이에 의해 상기 밀폐부의 내부가 상기 외부 환경에 대해 밀폐되도록 상기 배기부를 제어하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 40 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 밀폐부의 내부와 외부의 압력차이를 측정하는 센서를 포함하고,
상기 센서에서 측정된 값을 기준으로 상기 배기부를 제어하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 40 항에 있어서,
상기 제어부는,
사전에 설정된 시간을 기준으로 상기 배기부를 제어하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 25 항에 있어서,
상기 밀폐부는 분리된 상부 부재와 하부 부재를 포함하고, 상기 상부 부재 또는 상기 하부 부재는 상대 이동하여 접함으로써 상기 밀폐부의 내부를 밀폐하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 24 항에 있어서,
상기 피처리물은 치과 임플란트, 정형외과 임플란트, 골이식재, 피부이식재, 안과 임플란트, 심장 임플란트, 인공와우, 미용 임플란트, 신경 임플란트, 치과 보철물, 의료용 수지, 섬유, 종자, 식품을 포함하는 그룹에서 선택되는, 플라즈마 처리 장치. - 내부에 피처리물이 수납되고, 내부가 외부 환경에 대해 밀폐된 밀폐부;
상기 밀폐부의 내부에 처리제를 공급하는 처리제 공급부;
상기 밀폐부의 내부 압력을 조정하는 압력 조정부;
일정 분압으로 형성된 기화된 처리제를 방전하여 피처리물 주변에 플라즈마를 발생하는 전극부; 및
상기 처리제 공급부, 상기 압력 조정부 및 상기 전극부의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하고,
상기 제어부는 플라즈마 처리장치가 피처리물 표면에 산화막을 형성하는 기능, 피처리물 표면의 불순물을 제거하는 기능 및 피처리물을 멸균하는 기능 중 하나 이상의 기능을 수행하도록 상기 전극부, 처리제공급부 및 압력 조정부를 제어하는, 플라즈마 처리 장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 전극부는 피처리물에 직접적 또는 간접적으로 전기적 연결되는, 플라즈마 처리장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 처리제는 과산화수소, 에틸렌옥사이드, 이산화염소, 오존, 탄산수소나트륨 및 차아염소산나트륨 중 하나 이상인, 플라즈마 처리장치. - 제 45 항에 있어서,
상기 일정 분압은 10 Torr 이상 50 Torr 이하인, 플라즈마 처리 장치.
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