KR100396195B1

KR100396195B1 - 플라즈마 발생용 액체공급장치

Info

Publication number: KR100396195B1
Application number: KR10-2002-7012283A
Authority: KR
Inventors: 고중석
Original assignee: 주식회사 휴먼메디텍
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2003-08-27
Also published as: JP2003533248A; KR20020084213A; JP3714909B2; CN1229144C; ATE308347T1; CN1450917A; EP1301218B1; US7101518B1; WO2001070281A1; CA2403089A1; CA2403089C; DE60023757D1; DE60023757T2; KR20000053747A; EP1301218A1; AU2000247851A1; EP1301218A4

Abstract

본 발명은 플라즈마 발생용 액체공급장치에 관한 것으로서, 그 목적은 캅셀형 카세트 방식에서와 같이 빈번하게 카세트를 교환해야 되는 불편함을 제거함과 아울러 구조를 단순화하여 제조원가를 낮출 수 있으며, 또한 미량의 플라즈마 발생용의 과산화수소용액을 일정량씩 자동으로 공급할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 플라즈마 발생용 액체공급장치는 반응용기(1)에서 포장재료(10)내의 피소독물(9)을 멸균 소독하기 위한 플라즈마 발생용 액체의 공급수단이 구비되어 있으며, 이 공급수단은 직류모터(31)의 회전에 따라 제1분출공급관(40)으로 미량의 플라즈마 발생용 액체를 자동 공급하는 정량의 액체자동공급기(20), 상기 제1분출공급관(40)의 끝단에 설치되며 제1히터(26)에 의해 액체를 기화시키는 기화기(24), 이 기화기(24)와 반응용기(1) 사이에 제2분출공급관(23)이 연결되며 상기 기화기(24)에서 기화된 기체가 제2분출공급관(23)을 따라 이송되는 동안 응축됨을 방지하도록 제2분출공급관(23)을 감싸고 있는 제2히터(22), 상기 제1 및 제2히터(22,26)의 온도를 제어하도록 전기적으로 연결된 온도조절기(25)로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 발생용 액체공급장치{APPARATUS FOR SUPPLYING LIQUID GENERATING PLASMA}

종래에는, 일회용 또는 재사용 의료도구를 멸균 소독하기 위하여 여러 가지의 방법들이 이용되어 왔다. 이러한 여러 가지의 방법 중 스팀이나 건조한 뜨거운 공기를 이용하는 방법이 가장 널리 이용되고 있었으나, 상기한 방법들은 열이나 증기에 약한 재료의 피소독물들에 대하여는 적용할 수 없는 단점이 있었다.

또한 에틸렌옥사이드(EtO)가스를 이용하는 방법도 있으나, 이는 피소독물에 독성의 잔류물이 남을 수 있고 이를 사용한 환자들에게 심각한 악영향을 미칠 수가 있으므로 피소독물에 남은 독성의 잔류물을 제거하는 추가의 과정이 필요하게 됨에 따라 비용이나 시간이 많이 소요되게되는 단점이 있었다.

이러한 단점을 해결하기 위한 방법 중 하나로 저온의 플라즈마시스템에서 반응활성물질(Active species)의 전구체(Precursor)로 과산화수소를 이용하는 방법이 있다. 이 방법은 플라즈마로 멸균 소독시키는데 필요한 시간과 플라즈마를 발생시키는데 필요한 전력을 저감하기 위하여, 먼저 기체상의 과산화수소(H₂O₂)로 멸균, 소독시킬 물체와 접속시키는 예비처리를 한 후, 필요한 수준의 전력을 공급하여 관산화수소 플라즈마를 발생시켜 최종적인 멸균, 소독처리를 행하게 되는 것이다.

이러한 저온의 플라즈마 멸균소독시스템에서 과산화수소를 공급하는 장치는 과산화수소용액이 일정량 주입되어 있는 캅셀형 카세트방식을 채택하고있고, 이 캅셀에 들어있는 용액은 과산화수소용액을 주입펌프에 의하여 용액이송관으로 공급하며 공급된 과산화수소용액을 기화기에서 기체로 기화시켜 멸균소독반응기 내로 공급하는 방식이다.

그러나, 이러한 방법은 1회 멸균소독공정에서 1개의 캅셀이 이용되는데 10개입 캅셀형 카세트 1개로 10회의 소독공정을 마치면 다시 10개가 주입된 새로운 카세트로 갈아주어야 하는 단점이 있고, 이 장치는 미량의 액체를 정량으로 공급하여 주는 장치구조가 매우 복잡하고 장치가격이 고가라는 단점이 있다.

본 발명은 기체상의 플라즈마로 의료기구와 같은 피소독물의 표면에 존재하는 미생물(microorganism)들을 기체상의 플라즈마로 멸균 소독하는 플라즈마 멸균소독시스템에 사용되는 플라즈마 발생용 액체를 공급하는 장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마 발생용 액체, 즉 미량의 과산화수소용액을 일정량씩 자동으로 공급할 수 있는 액체공급장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 액체공급장치가 적용된 플라즈마 멸균소독시스템을 개략적으로 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명의 요부인 액체공급장치를 발췌하여 나타낸 구성도,

도 3은 도 2에서 액체자동공급기를 발췌하여 상세하게 나타낸 구성도이다.

본 발명의 목적은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로서, 캅셀형 카세트 방식에서와 같이 빈번하게 카세트를 교환해야 하는 불편함을 제거함과 아울러 구조를 단순화하여 제조원가를 낮출 수 있으며, 또한 미량의 플라즈마 발생용의 과산화수소용액을 일정량씩 자동으로 공급할 수 있도록 한 플라즈마 발생용 액체공급장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 발생용 액체공급장치는 반응용기에서 포장재료내의 피소독물을 멸균 소독할 수 있도록 플라즈마 발생용 액체를 공급하는 장치에 있어서, 상기 액체공급수단은 직류모터의 회전에 따라 제1분출공급관을 통해 미량의 플라즈마 발생용 액체를 자동 공급하는 정량의 액체자동공급기, 이 액체자동공급기의 제1분출공급관 선단에 연결되며 제1히터에 의해 액체를 기화시키는 기화기, 이 기화기와 반응용기 사이에 연결되는 제2분출공급관을 따라 이송되는 액체의 응축을 방지하도록 제2분출공급관을 감싸고 있는 제2히터, 상기 제1 및 제2히터의 온도를 제어하도록 전기적으로 연결된 온도조절기로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 액체자동공급기는 비례제어회로에 의해 속도가 피드백 제어되는 감속기를 갖는 직류모터, 이 직류모터의 회전축에 연결된 스크류, 이 스크류의 회전방향에 따라 그 중심선에서 전후로 이동되게 연결된 지지대, 이 지지대와 함께 스크루의 중심선방향으로 직선운동을 하는 긴 막대형의 피스톤, 상기 피스톤의 직선운동에 따라 피스톤이 신장할 때 개방되는 공급판막과 피스톤이 압착할 때 개방되는 분출판막이 형성되고 2개의 고정판에 의해 고정되는 통형의 실린더, 이 실린더의 공급판막위치에 설치되어 플라즈마 발생용 액체를 실린더에 공급하는 용액공급용기, 상기 피스톤의 위치를 측정할 수 있도록 고정판에 설치되는 변위센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 액체공급장치가 작용된 플라즈마 멸균소독시스템을 개략적으로 나타낸 구성도로서, 본 발명의 플라즈마 멸균소독시스템은 기체상의 플라즈마로 피소독물을 멸균, 소독하는 시스템이다.

특히, 의료기구와 같은 피소독물(9)의 표면에 존재하는 미생물들을 멸균, 소독하기 위해 플라즈마 발생용 액체로 과산화수소용액(12)을 이용하는데 있고, 플라즈마가 발생되는 동안 반응활성물질로서 과산화수소를 사용하고 플라즈마(가스의 전기방전에 의해 발생됨)를 발생시키기에 앞서 역시 기체상의 과산화수소로 예비처리를 행하는 공정을 포함한 것이다.

반응용기(1)는 의료도구나 수술용 도구인 피소독물(9)을 포장재료(10)로 싸서 넣는 챔버(chamber)이며, 그 내부의 상부에 애노우드(2)가 설치되고 하부에 캐소우드(3)가 설치된다. 상기 애노우드(2)에는 유량조절기(MFC: 4)가 연결 설치되고 이 유량조절기(4)에는 주입가열기(5)가 연결되며, 상기 캐소우드(3)에는 임피던스매칭회로(6)가 연결 설치되고 이 임피던스매칭회로(6)에 임피던스매칭조절기(7)를 통해 플라즈마 전력공급원(8)이 연결 설치된다. 또한 상기 반응용기(1)의 하부에는 반응용기(1)내부의 공기를 빼내는 진공펌프(11)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 플라즈마 멸균소독시스템은, 반응용기(1)에 멸균 소독하고자하는 의료도구나 수술용도구인 피소독물(9)을 포장재료(10)로 싸서 넣은 후, 반응용기(1)의 도어를 닫고 진공펌프(11)를 이용하여 그 내부의 공기를 빼내어 진공상태로 형성시킨다. 이때, 액상의 과산화수소용액(12)을 주입가열기(5)를 이용하여 일차적으로 기체상태로 만든 후 유량조절기(4)에 의하여 소정의 조정압력(대략 0.1∼10Torr)으로 반응용기(1)의 애노우드(2)에 주입시킨다. 이렇게 되면 과산화수소는 멸균시킬 피소독물(9)과 접촉되기 시작하여 소정시간(대략 30분)동안 잔류시킨다.

이러한 상태에서 플라즈마전력공급원(8)을 원하는 전력으로 설정한 다음, 반응용기(1)내의 기체상 과산화수소의 저항값과 일치하도록 임피던스매칭조절기(7)를 이용하여 임피던스매칭회로(6)를 거치면 캐소우드(3)에 최적의 전력이 공급되면서 캐소우드(3)와 애노우드(2)에 의해 플라즈마가 발생된다.

상기 반응용기(1)내부의 분위기는 캐소우드(3)에 가해진 플라즈마 전력공급원(8)과 과산화수소농도에 의존하지만 멸균소독은 플라즈마의 발생시작으로부터 약 5분 정도로 짧은 시간에 끝난다 하더라도 소독이 충분히 이뤄질 때까지 충분한 시간동안(대락 50분) 플라즈마 분위기를 유지시킨다.

따라서, 멸균효율은 과산화수소(12)의 농도에도 의존하지만 플라즈마 전력공급원(8)에도 의존하게 되므로 최적의 소독효율을 얻을 수 있도록 최적의 전력을 인가하는 것이 좋다.

상기 포장재료(10)는 멸균 소독하고자하는 피소독물(9)을 싸서 반응용기(1)내에 놓는 것이므로 통기가 잘 이뤄지도록 섬유처럼 짜여진 폴리에틸렌이나 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 만들어진 재료이다. 또한 포장재료(10)는 비용절감의 방안으로 종이재료를 이용할 수도 있으나 종이와 플라즈마의 반응활성물질과의 상호반응 때문에 높은 소독효율을 얻기 위하여 긴 소독시간을 요하게 된다.

본 발명의 플라즈마 멸균소독시스템에서는 반응가스인 기체상의 과산화수소의 압력을 10Torr 이하로 설정하고 단속적으로 인가하는 펄스형태의 고주파전력인가방식, 즉 고주파(RF 13.56MHz)용량결합형을 사용하여 100℃이하의 저온을 갖는 플라즈마를 발생시키게 된다.

상기 고주파전력인가방식을 단속적인 인가방식을 채택하는 이유는 멸균, 소독시키고자 하는 피소독물(9)과 반응용기(1)내에서의 반응가스의 과열을 방지하기 위한 것이며, 이 인가방식은 0.5ms동안 인가하며 1ms동안 단속하는 주기로 고주파 전력을 인가한다.

전술한 바와 같이 과산화수소는 예비처리를 위한 반응용기(1)의 애노우드(2)에 주입하며, 이때 기체상의 과산화수소 농도는 0.05∼10mg/liter이지만 높은 농도의 과산화수소를 주입하면 소독효율이 높아져서 전체 소요시간을 줄일 수 있게 된다.

상기 반응용기(1)에 주입되는 과산화수소의 최소농도는 약 0.125mg/liter이고, 적정농도로 과산화수소를 주입할 때 첨가가스로 산소, 질소, 아르곤과 같은 보보가스를 충전가스로 이용할 수 있다.

본 발명에 의해 의료용도구나 수술용도구인 피소독물(9)을 멸균, 소독하게 되면 종래의 가스살균방식인 에틸렌사이드방식과 달리 과산화수소가 플라즈마로 되어도 생성되는 부산물이 무독성의 물질로 분해되기 때문에 소독된 피소독물(9)이나 포장재료(10)에 잔존하는 과산화수소를 제거하는 부가적인 공정이 필요 없게 된다.

도 2는 본 발명의 요부인 액체공급장치를 발췌하여 나타낸 도면이다.

여기서의 액체공급장치는 액체자동공급기(20)내의 플라즈마 발생용 액체를 제1분출공급관(40)과 제2분출공급관(23) 사이의 기화기(24)에서 기화시켜 반응용기(1)로 공급하는 것이며, 상기 액체자동공급기(20)는 직류모터(31)의 회전에 따라 미량의 플라즈마 발생용 액체를 제1분출공급관(40)으로 자동 공급하고 이 제1분출공급관(40)의 끝단에는 제1분출공급관(40)으로부터 공급받은 액체를 제1히터(26)로 기화시키는 기화기(24)가 설치되어 있다. 이 기화기(24)후단의 제2분출공급관(23)외면에는 반응용기(1)를 향하여 이송되는 액체의 응축을 방지하도록 제2히터(26)가 설치되어 있고 상기 제1 및 제2히터(22,26)는 전기적으로 연결된 온도조절기(25)에 의해 온도조절이 이뤄진다.

상기 액체자동공급기(20)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 비례제어회로(42)에 의해 속도가 피드백 제어되는 직류모터(31)와 연결된 피스톤(45)를 원하는 속도로 직선운동을 시킴으로써 피스톤(45)의 단면적과 그 이동거리에 따른 단위시간당 체적으로 단위시간당 공급량을 조절하고, 실린더(46)내의 액체를 다 사용한 후 직류모터(31)가 역회전을 하여 피스톤(45)가 후퇴하면 용액공급용기(48)의 액체가 실린더(46)로 흡입되도록 구성되어 있다.

상기 액체자동공급기(20)에 대하여 좀더 상세히 설명하면, 직류모터(31)는 비례제어회로(42)에 의해 속도가 피드백 제어되고 감속기(32)를 포함하고 있으며, 상기 직류모터(31)의 회전축엔 이 회전축과 일직선을 이루면서 회전되도록 커플링(33)에 의해 스크루(36)가 연결되어 있고 스크루(36)의 끝단은 고정판(37)으로 지지되어 있다.

상기 스크루(36)에는 그 회전방향에 따라 그 중심선에서 전후로 이동되도록 이송너트(34)를 통해 지지대(35)가 설치되어 있고 이 지지대(35)와 함께 스크루(36)의 중심선과 평행한 방향으로 직선운동을 하는 긴 막대형의 피스톤(45)이 마련되어 있으며, 상기 피스톤(45)의 직선운동을 수용하면서 기밀이 유지되도록 2개의 고정판(37,39)에 의해 고정되는 통형의 실린더(46)가 마련되어 있다. 상기 실린더(46)에는 피스톤(45)의 이동에 지장이 없도록 피스톤(45)의 신장(후퇴)할 때 개방되는 공급막판(43)과 피스톤(45)이 압축할 때 개방되는 분출판막(44)이 형성되어 있다.

상기 실린더(46)에는 공급판막(43)과 유통되도록 플라즈마발생용으로 공급할 액체가 저장되는 용액공급용기(48)가 마련되어 있고 상기 고정판(37)에는 피스톤(45)의 위치를 측정할 수 있는 변위센서(49)가 설치되어 있다. 상기 직류모터(31), 고정판(37,39)은 장착대(41)위에 고정 설치된다.

상기와 같이 구성된 액체공급장치를 참고로 하여 반응용기(1)에 미량의 과산화수소용액을 일정량씩 자동으로 공급하는 과정을 설명한다.

먼저, 실린더(46)에 플라즈마 발생용 액체를 주입한 상태에서 비례제어회로(42)에 의해 직류모터(31)를 구동시키면 이 직류모터(31)의 회전축과 연결된 스크루(36)가 연동 회전되므로 스크루(36)에 설치된 지지대(35)가 스크루(36)의 중심선을 따라 직선운동을 하여 전진한다.

상기 지지대(35)가 전지하면 이 지지대(35)와 함께 피스톤(45)또한 전진하므로 피스톤(45)가 전진하는 만큼 실린더(46)내의 액체가 배출되게 된다.

이러한 상태에서 직류모터(31)를 비례제어회로(42)에 의해 제어하면 피스톤(45)을 원하는 속도로 전진시키므로 실린더(46)내의 액체가 일정량씩 자동으로 공급할 수 있는 것이다. 이때, 액체의 공급량은 실린더(46) 내부의 단면적에 따른 피스톤(45)의 단위시간당 이송거리를 산출하고 피스톤(45)의 단위시간당 이송거리가 산출되면 단위시간당 직류모터(31)의 회전속도를 구할 수 있어 미량의 주입용액에 상응한 시간을 산출할 수 있으므로 실린더(46)내의 액체를 일정량 만큼씩 공급할 수 있는 것이다. 그리고 상기 실린더(46) 끝단부분의 공급판막(43)은 닫히고 실린더(46)끝단의 분출판막(44)은 열린 상태이다.

이렇게 실린더(46)끝단의 분출판막(44)에서 분출된 액체는 제1히터(26)를 갖는 기화기(24)에 의해 기회되어 제2분출공급관(23)을 통해 반응용기(1)로 주입되게 된다. 이때, 기화기(24) 후단의 제2분출공급관(23)전체가 제2히터(22)로 싸여져 있기 때문에 제2분출공급관(23)과 그 내부로 공급된 기체의 온도차를 제거하고 응축됨이 없이 기화된 상태로 유지되는 것이다. 상기 제1 및 제2히터(26,22)는 온도조절기(25)에 의해 일정한 온도로 제어되게 된다.

이와 같은 반응용기(1)로 공급된 기체를 이용하여 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 멸균소독공정을 진행하면 된다.

상기와 같은 과정이 계속하여 진행됨에 따라 이동된 피스톤(45)의 위치는 실린더(46)를 고정하고 있는 고정판(37)에 마련된 변위센서(49)가 측정하게 된다. 상기 피스톤(45)가 계속 전진하여 실린더(46)내의 액체를 다 사용하였음을 변위센서(49)가 감지하고 나면 그 신호에 의하여 직류모터(31)가 역회전함에 따라 피스톤(45)이 후퇴하면 용액공급용기(48)의 액체가 용액공급배관(38)을 통해 실린더(46)로 흡입되게 된다. 이때, 실린더(46)끝단의 분출판막(44)은 닫히고 공급판막(43)이 열린 상태이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 플라즈마 발생용 액체공급장치에 의하면, 병원에서 멸균소독용으로 사용되는 플라즈마 멸균소독시스템의 액체자동공급기를 간단한 구조로 마련할 수 있고 이 액체자동공급기에 의해 미량의 액체를 멸균소독실 또는 반응실로 자동 공급할 수 있는 장치의 제조원가를 낮출 수 있으며, 빈번한 교체없이 한번 충진으로 장기간 사용할 수 다는 장점이 있다.

Claims

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반응용기(1)에서 포장재료(10)내의 피소독물(9)을 멸균 소독할 수 있도록 공급수단에 의해 플라즈마 발생용 액체를 공급하는 플라즈마 발생용 액체공급장치에 있어서,

상기 공급수단은 직류모터(31)의 회전에 따라 제1분출공급관(40)으로 미량의 플라즈마 발생용 액체를 자동 공급하는 정량의 액체자동공급기(20), 상기 제1분출공급관(40)의 끝단에 설치되며 제1히터(26)에 의해 액체를 기화시키는 기화기(24), 이 기화기(24)와 반응용기(1) 사이에 제2분출공급관(23)이 연결되며 상기 기화기(24)에서 기화된 기체가 제2분출공급관(23)을 따라 이송되는 동안 응축됨을 방지하도록 제2분출공급관(23)을 감싸고 있는 제2히터(22), 상기 제1 및 제2히터(26,22)의 온도를 제어하도록 전기적으로 연결된 온도조절기(25)로 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마소독기의 정량공급장치.
제4항에 있어서, 상기 액체자동공급기(20)는 비례제어회로(42)에 의해 속도가 피드백 제어되는 감속기(32)를 갖는 직류모터(31), 이 직류모터(31)의 회전축에 연결된 스크루(36), 이 스크루(36)의 회전방향에 따라 그 중심선에서 전후로 이동되도록 연결된 지지대(35), 이 지지대(35)와 함께 스크루(36)의 중심선에서 직선운동을 하는 긴 막대형의 피스톤(45), 상기 피스톤의 직선운동에 따라 피스톤(45)이 신장할 때 개방되는 공급판막(43)과 피스톤(45)이 압출할 때 개방되는 분출판막(44)이 형성되고 2개의 고정판(37,39)에 의해 고정되는 통형의 실린더(36), 이 실린더(46)의 공급막판(43)위치에 설치되어 플라즈마 발생용 액체를 실린더(46)에 공급하는 용액공급용기(48), 상기 피스톤(45)의 위치를 측정할 수 있도록 고정판(37)에 설치되는 변위센서(49)로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마소독기의 정량공급장치.
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