KR20060066055A

KR20060066055A - 살균 챔버를 가습시키기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20060066055A
Application number: KR1020057024692A
Authority: KR
Inventors: 레알 챰파그네
Original assignee: 티에스오₃인크.
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-06-15
Also published as: MXPA05012134A; CA2443044C; AU2004276380B2; JP4447013B2; HK1093549A1; EP1682828A4; WO2005031220A1; DK1682828T3; NZ543088A; EP1682828A1; ES2362426T3; ATE499951T1; EP1682828B1; DE602004031654D1; JP2007506929A; AU2004276380A1; US7608217B2; CA2443044A1; ZA200508149B; BRPI0411151A

Abstract

본 발명은, 복수의 누적적 단계(graduated steps)를 포함하여 구성되는, 둘러싸인 공간(10)에서 상대 습도를 상승시키기 위한 방법에 관한 것이다. 이 상대 습도는 제1 상대 습도에서 목표 상대 습도까지 상승된다. 이 방법은 가습 오존을 사용하여 살균 공정이 일어나는 챔버(10)를 가습하기 위한 것이다. 이 방법은 복수의 누적적 단계에서 가습을 달성하도록 프로그램된 하나의 프로세서를 포함하여 구성되는, 가습 오존 살균을 달성하기 위한 장치에 의해 수행된다.

Description

살균 챔버를 가습시키기 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for humidifying a sterilization chamber}

본 발명은, 살균 공정에서 가습 오존(humidified ozone)을 살균제(sterilant or sterilizing agent)로 사용하여 살균 챔버(sterilization chamber)를 가습시키는 방법과 같은 가습 방법에 관한 것이다.

살균은, 발육 상태이거나 발육이 정지된 배종 상태(dormant spore state)의, 바이러스, 박테리아, 균 또는 기타 미생물을 사멸시키는 것이다. 의료 기구에 대한 종래의 살균 공정은 (기열 및 건열 장치와 같은) 고온 또는 (산화에틸렌 가스와 같은) 독성 화학제를 포함하였다. 오토클레이브(autoclave)를 사용하는 증기 살균은 오래된 방법(time-honoured method)이다. 그것은 빠르고 비용대비 효율이 높다. 그러나, 오토클레이브는 열에 민감한 기구(heat-sensitive instruments)를 못쓰게 만든다. 따라서, 관절경(arthroscopes)과 내시경(endoscopes)과 같은 열에 민감한 기구가 의학적 치료에 점점 더 많이 사용되기 때문에, 다른 유형의 살균, 특히 냉온 살균이 필요하다.

열에 민감한 기구를 냉온 살균하기 위해 산화에틸렌이 사용될 수도 있다. 그러나, 그것은 현재 건강 및 안전 단체들에 의해 발암성 및 신경독성이 있는 것으로 간주되고 있다. 그것은 또한 인화성 문제를 가지며, 이에 따라 지금은 그 자체가 바람직하지 않은 클로로플루오로카본(chlorofluorocarbons; CFC's)과 함께 사용되는 것이 일반적이다. 또한, 산화에틸렌을 사용한 살균은 14시간 내지 36시간이 소요된다.

더 효과적이고, 안전하며, 덜 비싼 살균제가 오존(O₃)이다. 오존, 특히 가습 오존은 살균 가스이다. 오존은 산소, 특히 의료용 산소(hospital grade oxygen)로부터 쉽게 만들어질 수 있다. 산소는 병원 환경에서 쉽게 입수할 수 있으며, 대체로 하나의 벽 또는 천장 매립형 산소원(wall or ceiling oxygen source)으로부터 또는 이동성이 필요하다면 휴대용 "J" 실린더로부터 쉽게 입수가능하다. 오존은, 종이 펄프를 표백하고, 음료수를 처리하며, 하수와 음식물을 살균하기 위한 산화제로 산업에서 널리 사용된다. 물 정화를 위한 살균 가스에 필요한 오존의 양(농도)은 적은데, 일반적으로, 40 mg/l 보다 적다. 그러나, 임계 습도 레벨(critical humidity levels)에 따라, 오존을 미생물의 효과적인 살균제로 만들기 위해 높은 농도가 필요하다. 오존 가스의 그러한 높은 농도는 임계 습도 레벨과 결합되어야 한다. 오존의 살균 효율은 상대 습도가 증가되면 급속히 증가한다. 오존이 미생물의 보호 외피(protective shells)를 통과하기 위해서는 높은 상대 습도가 필요하다. 수증기의 존재는 또한 오존의 유기 물질(organic substances)과의 반응을 촉진시키게 된다. 충분한 상대 습도는 나아가 살균 포장(sterilization packaging)의 오존에 의한 침투(penetration)를 돕는다.

오존에 의한 살균은 산화에틸렌의 경우보다 더 효과적이고 더 빠르며, 사용자 습관의 변화를 별로 필요로 하지 않는다. 또한, 오존-베이스 공정은, 무균 파우치(sterile pouches) 및 강성 용기(rigid containers)와 같은 현재의 포장과 호환 사용이 가능하다.

오존 살균은 살균된 기구의 통기(aeration) 또는 냉각(cooling down)을 거의 필요로 하지 않으며, 살균 후 즉시 사용될 수 있다. 이것은 병원으로 하여금 값비싼 의료 장비 재고(medical device inventories)를 유지하는 비용을 절감하게 한다. 오존 살균은 여러 가지 다른 장점들을 제공한다. 그것은 유독성 폐기물을 만들어내지 않고, 위험한 가스 실린더의 취급을 필요로 하지 않으며, 환경 또는 사용자의 건강에 위협을 가하지 않는다. 스테인레스-스틸 기구와 열민감 기구를 동시에 처리할 수 있으며, 그것은 상당수의 사용자들로 하여금 두 개의 상이한 살균기를 사용할 필요가 없게 해줄 것이다.

미국 특허 제3,719,017호에는, 살균할 물품을 담아 놓은 하나의 밀폐된 플라스틱 백 용기(sealed plastic bag container)에 매우 옅은 물안개(very fine water mist)와 오존 가스의 혼합물을 사용하는데 대하여 기술되어 있다. 이 방법은 플라스틱 백을 오존 가스와 매우 미세한 물안개의 혼합물에 의한 반복된 재충전 및 배출을 포함한다. 이 플라스틱 백의 공기는 방출되고, 오존과 물안개의 가압 혼합물(pressurised mixture)로 대체된다. 플라스틱 백내의 매우 낮은 압력과 마주치면, 가압 혼합물로부터의 물 입자들이 폭발하여 물안개를 형성한다. 그러나, 이 시스템은 완전한 살균을 위해 필요한 높은 상대 습도(적어도 85% 상대 습도)를 제공하기 에 충분히 높은 수증기 농도를 만들어낼 수 없다.

미국 특허 제5,069,880호에는 85%의 상대 습도를 발생시킬 수 있는 장치가 기술되어 있다. 이 장치에서, 오존은 가스의 물 함유량을 증가시키기 위해 수조(water bath) 전체에 거품을 일으킨다. 85% 습도의 오존은 대부분의 미생물들을 죽일 수 있기는 하나, 북미 표준(North American standards)에 규정된 "가장 나쁜 경우의 시나리오(worst case scenario)"에 부합하지 않는다. 또한, 이 기구는 85% 보다 높은 습도 레벨을 발생시킬 수 없다. 또한, 챔버를 가습시키는 동안의 오존 주입은 오존과 살균될 기구의 접촉 시간을 증가시키고, 그로 인해 기구에 산화 손상(oxidation damage)이 초래될 수 있다.

90% (95%±5%)의 최소 상대 습도 레벨은 캐나다 식품의약국(Food and Drug Administration and Health Canada)과 같은 정부기관에 의해 정해진 북미 표준과 부합할 필요가 있다.

물은 대기압[1013 밀리바(mbar) 또는 760 토르(Torr)]에서 100℃에서 증발한다. 따라서, 여러 가지 선행 특허들[패디스(Faddis) 등의 미국 특허 제5,266,275호; 제5,334,355호; 및 제5,334,622호 참조]은, 오존 발생기에 의해 생성된 오존-함유 가스에 주입하기 위한 물을 증발시키기 위하여 물을 비등점 이상으로 가열하는, 살균 시스템을 가르친다. 스팀은 120℃로 가열한다. 따라서, 증기는 오존-함유 가스로 주입되면 100℃에 가까운 온도를 가지게 된다. 그러나, 오존의 분해는 20 내지 300 ℃ 범위의 온도에서 기하급수적으로 높아지기 때문에, 약 120℃의 온도에서의 수증기의 주입은 때이른 오존 분해(premature ozone decomposition)를 초래한 다. 그 결과로서, 오존 발생기에 의해 발생된 가스의 유효 오존 농도가 낮아지고, 이에 따라 각 살균 사이클에 대해 더 많은 양의 오존 가스의 발생과 매우 길어진 처리 시간을 필요로 하게 된다. 따라서, 적어도 90% 이상의 상대 습도에서의 오존 살균을 위해서 더 효율적이고 효과적인 살균 장치가 요구된다.

(1999년 5월 12일 출원되고 현재 포기된 미국 특허출원 제09/310,695호의 일부계속출원이며, 2001년 11월 8일 출원된) 미국 특허 출원 제10/005,786호는, 본 명세서의 참고문헌을 이루며, 살균 챔버 내측의 온도 이하로 물의 비등점을 낮추기 위해 진공압력을 가함에 의해 이 문제들을 처리한다. 따라서, 이 출원의 가르침은 효과적인 살균 공정을 제공한다.

이 선행 출원에서 가르쳐진 바와 같이, 효과적인 살균을 확실히 보장하기 위하여 적어도 한번 살균 사이클을 반복하는 것이 바람직하다. 따라서, 살균 사이클은, 살균 챔버에 (의료 기구와 같은) 살균될 물품을 넣은 후에, 그 물품을 가습 오존 살균제에 노출시키는 단계와 그 다음에 이 살균제를 제거하는 단계를 포함한다. 따라서, 이 사이클을 반복하는 것은 물품을 다시 가습 오존 살균제에 노출시키는 단계와 이 살균제를 제거하는 단계를 포함한다.

그러나, 상술한 바와 같이, 오존을 사용한 살균을 확실히 하기 위하여, 습도는 적어도 90% (95% + 5%)이어야 한다. 그렇게 놓은 습도 레벨을 일관되게 달성하는 것은 어려운 것으로 밝혀졌다. 살균 챔버는 수증기원, 예를 들어 하나의 저수통과 연통된다. 상술한 미국 특허출원 제10/005,786호에서 가르쳐진 바와 같이, 압력의 감소는 저수통의 물을 증발시키게 된다. 그러나, 이 증발은 저수통을 냉각시킨 다. 또한, 챔버내의 수증기의 응결은 챔버를 가열시키기 쉽다.

살균 챔버 온도의 상승은 목표 습도에 도달하기 위해 필요한 수증기의 양을 증가시킨다. 이 과정을 가속시키려면, 저수통의 과도한 가열과 같은, 대량의 열 에너지의 투입을 필요로 한다. 이 열 에너지는 결국 살균 챔버에 도달하여, 살균 챔버의 온도 상승을 일으켜서, 특정 상대 습도를 위해 필요한 수증기의 양을 증가시킨다. 따라서, 완전한 살균을 보장하기 위해 필요한 일관성과 정확성을 가지고 높은 상대 습도를 달성하는 것은 어려운 일이다.

발명의 요약

복수의 누적적 단계에서 가습(humidification)을 이루는 것은, 특정 값의 상대 습도, 특히 오존 살균에 필요한 것과 같은 높은 상대 습도 값에 도달하기 위한 일관되고 정확한 방법을 제공할 수 있다는 것이 현재 밝혀졌다.

본 발명의 하나의 측면에 의해, 복수의 누적적 단계(graduated steps)로 상대 습도를 상승시킴에 의해, 둘러싸인 공간내의(in an enclosed space) 상대 습도를 제1 상대 습도에서 목표 상대 습도로 상승시키기 위한 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 의해, a) 살균 챔버 공기의 온도(T_c) 또는 그보다 높은 온도(T_s)로 저수통에 상당한 양의 물(an amount of water)을 공급하는 단계와; b) 살균 챔버내의 압력을 저수통 온도(T_s)의 물의 비등점 보다 낮은 값까지 감소시키는 단계와; c) 저수통의 물이 비등하여 그 수증기가 살균 챔버로 들어가도록 하기 위해, 미리 선택된 노출 시간동안 저수통의 물을 살균 챔버내의 감소된 압력에 노출시키기 위해, 저수통을 살균 챔버와 유체 연통시키는 단계와; 그리고 적어도 b)와 c) 단계를 여러 번 반복하는 단계를 포함하여 구성되는 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법이 제공되며, 여기서 각 단계의 반복에 따라 살균 챔버내의 상대 습도가 목표 습도에 도달할 때까지 점진적으로 증가하도록, 물의 양과 노출 시간 중 적어도 하나가 제어된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의해, 복수의 가습 단계들(S^x...S^u)로 구성되어, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법이 제공되는데, 이 방법에서, x는 1 부터 n 까지의 정수이고, 각 x는 하나의 개별 단계를 나타내며, 각 단계는 상응하는 하나의 수증기압력(h_x,...h_n)을 가지고, h_u 는 목표 상대 습도에 상응하는 수증기압력을 나타내며, 각 단계 (S_x)는 a) 공간내의 수증기압력을 적어도 상기 단계(S_x)에 상응하는 값(h_x)까지 증가시키기 위하여 수증기원으로부터 수증기를 위의 둘러싸인 공간으로 공급하는 단계와, b) 예견된(predicted) 이퀄리제이션 기간(equilisation period) 동안 수증기원을 상기 둘러싸인 공간으로부터 단절시키는 단계와, 그리고 c) 상기 수증기압력(h_n)이 상기 둘러싸인 공간내에서 달성될 때까지 a)와 b) 단계를 반복하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 측면에 의해, 가습 오존에 의한 살균 장치가 제공되는데, 이 장치는, 하나의 살균 챔버와, 오존을 가습하기 위한 수증기원을 제공하기 위하여, 동작중에 물을 담기 위한 하나의 저수통과, 상기 저수통과 살균 챔버 사이에 유체 연통되는 하나의 도관과, 상기 도관을 개폐하기 위한 도관내의 하나의 밸브와, 상기 살균 챔버의 온도를 제어하기 위한 제1 가열 수단과, 상기 저수통의 온도를 제어하기 위한 제2 가열 수단과, 상기 살균 챔버의 온도를 관찰하기 위한 제1 온도 감지 수단과, 상기 저수통의 온도를 관찰하기 위한 제2 온도 감지 수단과, 상기 살균 챔버의 압력을 관찰하기 위한 하나의 압력 감지 수단과, 상기 살균 챔버의 압력을 감소시키기 위한 진공 수단과, 제1 및 제2 온도 감지 수단과 압력 감지 수단으로부터의 정보에 답하여 제1 및 제2 가열 수단을 제어하기 위한 하나의 프로세서를 포함하여 구성되며, 여기서, 상기 프로세서는 복수의 단계로 살균 챔버의 가습을 달성하도록 프로그램된다.

본 발명은 가습 오존을 사용하는 오존 살균 공정에 관하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 가습 공정은 정밀한 가습을 필요로 하는 여하한 공정에 적용할 수 있음이 이해될 것이다.

살균 공정에 있어서, 가습될 공간은 살균 챔버일 것이다.

가습 오존 살균 공정에서의 단계적 가습(stage-wise humidification)의 바람직한 용도에 있어서, 이 공정은 많은 살균될 기구들을 살균 챔버에 넣는 단계와 살균 챔버에 오존을 주입하는 단계와 같은 다른 단계들을 부가적으로 포함하는 것이 일반적일 것이다.

본 명세서 전반에 걸쳐, 압력 단위는 밀리바아(mbar), 토르(Torr), 기압(atmospheres) 또는 1/4 토르로 다양하게 표시될 것이다. 1 기압은 760 토르 또는 1013 밀리바아이다.

남아있는 오존과 습기를 살균 챔버로부터 제거하기 위해, 하나 또는 그보다 많은 환기 사이클(ventilating cycles)이 본 발명의 바람직한 방법에 추가될 수 있다.

본 발명을 첨부된 도면들을 참고하여 단지 예시만을 위해 아래에서 더 상세히 설명하기로 하며, 도면 중,

도 1은, 본 발명에 따른 방법의 흐름도이고;

도 2는, 시간에 대한 압력 변화를 나타냄에 의해, 본 발명에 따른 방법의 일련의 단계들을 도시한 그래프이며;

도 3은, 본 발명의 방법과 함께 사용하기에 적합한 장치의 개략도이고;

도 4는, 본 발명에 따른 가습 단계의 진행(progress)을 나타낸 그래프이다.

수증기원은, 가습기 챔버(humidifier chamber) 또는 가습기 장치(humidifier unit)의 하나의 저수통인 것이 바람직하다. 수증기원 또는 저수통의 물의 온도는 T_s 로 표시될 수 있다. 가습될 공간 또는 살균 챔버의 온도는 T_c 로 표시될 수 있다. 살균 챔버와 저수통 각각에 대해 적어도 하나의 가열 수단이 있는 것이 바람직하다. 그러한 가열 수단은 제1 및 제2 가열 수단으로 불릴 수 있다. 저수통 물은 살균 챔버의 온도와 동일하거나 더 높은 온도, 즉, T_s ≥ T_c 인 것이 바람직하다. 온도의 차이는, T_s - T_c = ΔT 이고, 이에 따라 ΔT ≥0 이 되도록, ΔT [델타(delta) T]로 표시될 수 있다. 온도 차이(ΔT)는 0 내지 10℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0 내지 7 ℃, 특히 0 내지 3℃이다. 저수통 물을 보다 높은 온도로 유지하는 것은 수증기의 증발을 촉진하고, 수증기의 살균 챔버로의 흐름을 촉진하며, 저수통내의 재 응결에 의한 살균 챔버로부터의 습기 손실을 막는다.

가습을 완료하기 위해 또는 목표 상대 습도를 달성하기 위해 사용되는 단계들의 수(number)는 폭넓게 가변적이다. 많은 수의 단계들이 사용될 수 있다. 단계들의 수의 선택은 사용된 장비의 정밀도와, 원하는 상대 습도를 정확히 얻기 위한 능력에 불리하게 작용하지 않고 가능한한 빨리 가습을 완료하는 선호도(preference)에 달려있다. 따라서, 편의상(out of convenience), 가습은 50 보다 적은 단계로 달성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3 내지 30 단계, 또는 5 내지 27 단계이다.

현재의 바람직한 실시예에서, 마지막 10 내지 15 단계들이 살균 챔버 온도(T_c)가 바람직한 온도 이상으로 증가하는 경우[이에 따라 동일한 값의 상대 습도를 달성하기 위해 보다 높은 수증기압력을 필요로 함]에 포함되기는 하나 그들이 항상 필요한 것은 아니더라도, 프로세서는 (아래의 표 1에 나타낸) 27 단계에 해당하는 정보로 프로그램된다. 이와 유사하게, 경우에 따라, 제1 단계에서 목표 상대 습도의 60%까지 또는 심지어 80%까지 달성하는 것이 때때로 가능하며, 그 결과, [아래의 표 1에 나타낸] 27 단계중 처음의 몇 단계, 바람직하게는 [하나의 바람직한 실시예에서 112 ×1/4 토르의 수증기압력에 해당할 수 있는] 5 단계까지가 첫번째 단일 단계로 결합될 수 있다. 첫 번째 단계에서 약 80 × 1/4 토르의 수증기압력에 도달하는 것이 바람직하다.

너무 빨리 또는 너무 적은 수의 단계로 진행하도록 시도되면, 살균 챔버에서 응결이 일어나기 쉬우며, 그렇게 되면 살균 챔버 온도를 상승시키고, 그에 따라, 목표 상대 습도에 도달하기 위해 많은 양의 수증기를 필요로 하게 되기 쉬울 것이다. 그러한 바람직하지 않은 일련의 사태(unfavourable sequence)는 제어불능하게 될 수 있고, 그 결과 목표 상대 습도에 도달될 수 없게 될 수 있다. 따라서, 목표 상대 습도에 도달하기 위하여 적어도 5 내지 10, 바람직하게는 10 또는 그 이상의 단계를 취하는 것이 바람직하다.

시스템을 안정화시키기 위하여 나중의 단계에서 더 많은 주의(care)가 필요하다. 따라서, 적어도 마지막 10 단계, 바람직하게는 마지막 5 단계, 특히 마지막 3 단계는 살균 챔버에서 달성된 수증기압력의 증가가, 예를 들어, 0.1 내지 5 토르, 바람직하게는 0,1 내지 3 토르, 특히 0.25 내지 1 토르로 각 단계마다 소량으로 증가하는 식으로 이루어져야 한다. 바람직한 실시예에서, 마지막 10 또는 그 이상의 단계에서 약 0.5 내지 1 토르의 압력 증가가 있다.

따라서, 가습은 누적적 단계들에서, 바람직하게는 완전히 분리된 단계에서 실행되어야 한다. 그러므로, 특정 단계에서, 저수통의 압력을 감소시킨 후에[예를 들어, 살균 챔버의 공기를 비우고, 저수통과 살균 챔버를 유체 연통되게 하기 위해 밸브를 개방한 후에], 저수통의 물의 비등점은 물의 실제 온도 아래로 낮아질 것이며, 이에 따라 물이 끊어 수증기가 만들어져서 살균 챔버로 이동하거나 흘러갈 수 있다. 증발은 저수통의 온도를 떨어뜨리는 원인이 될 것이다. 따라서, 온도(T_s)를 살균 챔버 온도(T_c) 또는 그 이상의 온도로 되돌리기 위해 저수통을 가열하는 것이 필요하다. 이러한 재가열중에, 챔버를 저수통과 결합시키는 도관의 밸브를 잠그는 것이 바람직하다. 그러므로, 재가열은 다음 단계를 위한 준비가 된다. 이에 따라, 밸브가 잠겨져서, T_s를 T_c 또는 그 이상의 바람직한 값까지 되돌리기 위해 살균 챔버 온도, 또는 바람직하게는 저수통 온도를 제어하기에 충분한 시간동안 저수통 또는 수증기원을 살균 챔버로부터 단절시킨다.

단계들을 한층 더 좋게 제어하기 하기 위해, 저수통의 물의 온도를 관찰하기 위한 온도 감지 수단이 있는 것이 바람직하다. 온도 감지 수단은 챔버 온도를 관찰하는 것이 또한 바람직하다. 이에 따라, 챔버 온도 감지 수단이 제1 온도 감지 수단으로 불리우면, 저수통 온도 감지 수단은 제2 온도 감지 수단 또는 온도 감지 장치로 불릴 수 있다. 적합한 장치로서, 오메가 템퍼래츄어(Omega Temperature)회사로부터 구입할 수 있는 클래스 B형 센서(class B type sensor)와 같은 저항 온도 의존 센서(Resistance Temperature Dependent sensor; RTD)가 있다. 이러한 유형의 장치는 100도의 감도 한계(resolution)와, 0.00385의 표준 편차와, 0.3 도의 공차 (tolerance)를 가지며, 그것은 이 장치가 약 + 0.15 도의 정밀도로 온도를 측정할 수 있다는 것을 의미한다. 온도 감지 수단은, 온도 데이터가 프로세서에 연결될 수 있도록 하나의 프로세서, 컴퓨터 또는 프로그램가능 로직 제어기(programmable logic controller)에 연결되는 것이 바람직하다. 이 RTD는, 프로그램가능 로직 제어기(PLC)의 비례 적분 미분(Proportional Integral Differential; PID) 기능에 의해, 가열을 상응하게 제어할 수 있도록 프로세서에 온도 데이터를 제공한다. 가열 수단은 프로세서의 제어하에 있도록 연결된다. 그러므로, 챔버의 압력을 관찰하기 위한 압력 감지 수단을 제공하고 이것을 프로세서에 연결함에 의해서도 역시, 가습 단계가 자동화될 수 있다. 프로세서는 온도, 압력, 및 시간의 목표값의 일람표(table)로 프로그램될 수 있으며, 상기 일람표에 따라 미리 프로그램된 순서에 따라 가습을 진행하도록 명령받을 수 있다.

상술한 바와 같이, 챔버내의 응결은 챔버 온도를 상승시키게 되며, 가습을 제어하지 못하게 될 위험에 처할 수 있다. 그러므로, 처리 단계들의 수와 그에 상응하는 수증기압력 값은 살균 챔버의 수증기의 응결 위험을 감소시키도록, 바람직하게는 챔버내의 응결을 실질적으로 피하도록 선택된다.

가습 오존 살균 공정에서 단계적 가습(stage-wise humidification)의 바람직한 사용에 있어서, 이 공정은 살균될 기구들을 살균 챔버에 넣는 단계와 오존을 챔버에 주입하는 단계와 같은 다른 단계들을 부가적으로 포함하는 것이 일반적일 것이다.

도 1과 2로부터 알 수 있듯이, 이 공정은 6 또는 7개의 기본 단계들을 포함 하는 것으로 간주될 수 있으며, 이들 중 몇몇은 제2 살균 사이클에서 반복될 수도 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 살균 공정을 공정 단계를 차례대로 보여주는 개략도이다. 도 2는, 본 발명에 따른 공정의 다른 도면이다. 도 2는, 여러 단계들을 압력의 함수로 나타내어 본 발명의 공정을 도시한다. 따라서, 수직 축은, 그 최상부에 표시된 대기압과, 그 하단부에 표시된 0 기압(또는 완전 진공)을 가지는 압력을 나타낸다. 수평 축은 왼쪽에서 오른쪽으로 공정 단계들의 순서를 나타내며, 이에 따라 경과 시간에 해당하는데, 그렇다고 해서 반드시 축척(scale)에 상응하는 것은 아니며 설명의 목적을 위한 것일 뿐이다.

본 발명은 가습 단계와 주로 관련되기 때문에, 다른 공정 단계들의 상세한 내용은, 본 발명의 가장 넓은 측면들에 필수적이지 않은 바람직한 특성의 본질내에 있는 것임이 이해될 것이다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 살균은 단계 (100a)로 표시된 조정 단계(conditioning step)의 뒤에 오는 것이 바람직하다. 이 단계는 또한 사전-조정 단계로 불리울 수도 있다. 이 단계에서, 살균될 물품(article)을 살균 챔버에 넣은 후에, 살균 챔버가 밀폐된다.

일반적으로, 약 25 내지 40℃의 범위의 목표 온도로 살균을 하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 약 30 내지 36℃ 그리고 특히 (예를 들어 30.8℃인) 약 30℃에서 살균을 하는 것이 좋다. 살균 챔버의 벽체는 이 살균 온도 정도로 유지되는 것이 바람직하다. 이 온도가 통상적인 실온보다 높기 때문에, 잇달은 펄스로 살 균 챔버를 공기로 연속적으로 채우고 비우는 것이 바람직하다. 이러한 펄스화(pulsing)는 살균 챔버의 상태를 안정화시키는 것을 돕고, 장전물(load)[살균될 기구]을 바람직한 챔버 온도까지 이르게 하는데 도움을 준다. 이것은 도 2의 100A로 표시된, 그래프의 좌측부의 피크(peaks)와 골(troughs)로 표시되며, 그것은 사전-조정 단계를 나타낸다. 이 피크는 대략 대기압인 압력을 나타내고, 이에 따라, 살균 챔버를 적어도 부분적으로 주변 공기로 채운 것을 나타낸다. 이 골은 살균 챔버의 감소된 압력 또는 비워진 상태(evacuations)를 나타낸다. 실온은, 일반적으로 약 18 내지 22℃이며, 목표 온도, 예를 들어 30℃까지 도달하기 위해서는 공기가 가열되어야 한다. 살균 챔버의 벽체는 가열되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 살균 챔버의 내외로 다량의 공기를 펄스화함에 의해, 공기의 온도 및 장전물[살균을 위한 챔버내의 임의의 기구]의 온도는 약 30℃의 목표 챔버 온도에 도달한다. 약 350 내지 약 450 토르의 범위, 더욱 바람직하게 250 토르인 감소된 압력이, 이 사전-조정 단계에서 각각의 배출 펄스로 챔버를 비우기 위해, 사용되는 것이 바람직하다. 공기의 장전은 7 내지 16회, 더욱 바람직하게는 10회로 펄스화되는 것이 바람직하다. 그러나, 펄스의 횟수는 채워진 공기로 하여금 만족스러운 온도까지 이르도록 하기 위해 증가되거나 감소될 수 있다.

불활성 가스가 사전-조정 단계에서 기체로 사용될 수 있다. 기체의 선택은, 비용에 의해 또는 이후의 살균 단계에서 살균제에 지장을 줄 것인지의 여부의 고려에 의해 좌우될 것이다. 후의 단계에서, 공기의 사용을 피하는 것이 바람직한데, 그것은 공기에 포함된 질소가 오존의 강력한 산화력의 결과로서의 질소 산화물과 같은 해로운 물질을 형성할 수 있기 때문이다. 그러한 질소 산화물은 다시 수증기와 작용하여 미량의 질산을 만들어서, 살균될 물품의 금속부와 같은 부위를 손상시킬 수 있다. 그러나, 이 사전-조정 단계에서는, 산소가 바람직하기는 하나 공기가 사용될 수 있다.

다음 단계는 진공화 단계이며, 도 1 및 2에 도면부호 101로 표시되어 있다. 이 단계에서, 살균 챔버에 들어있는 기체가 배출된다. 들어있는 기체를 가능한 한 많이 제거하기 위하여, 일반적으로 약 5 내지 0.5 토르의 범위의, 더욱 바람직하게는 약 2.5 내지 0.5 토르, 더욱 특히, 1.25 토르보다 적은, 높은 진공(deep vacuum)을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 살균될 물품에 용기 및 파우치(pouches)가 흔히 포함될 수 있음을 고려하여, 챔버내의 압력이 안정되도록 약 30초 내지 5분의 범위, 바람직하게는 약 1분동안 이 압력을 가하는 것이 바람직하다.

다음 단계는 가습 단계이며, 도 1 및 2에 도면부호 102로 도시되어 있다. 이 단계는 살균을 위해 필요한 습도를 살균 챔버에 제공하기 위한 것이다. 저수통으로부터의 물이 기화되어, 상대 습도가 목표값과 동일하거나 그 이상일 때까지 수증기로서 살균 챔버에 유입된다. 살균중의 상대 습도는 적어도 90% 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 95% 또는 그 이상이다. 목표 습도에 도달한 후에는, 챔버 및 챔버내의 물품의 구석구석에까지 상태들(conditions)을 안정화시키고 평형을 유지하도록 조건들이 유지되는 것이 바람직하다. 상태들은 약 10 내지 50 분의 범위의 시간동안 유지되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 적어도 30분 동안이다.

상대 습도는 백분율이며, 존재하는 수증기를 주어진 온도에서의 이론적 최대 수증기의 양에 대한 백분율로서 나타낸다. 따라서, 100%의 상대 습도는 특정 온도에서 이론상의 최대 수증기압력을 나타낸다. 따뜻한 공기는 차가운 공기보다 더 많은 수분을 가지고 있기 때문에, 온도가 증가하면, 100% 상대 습도를 유지하기 위해 수증기의 증가를 필요로 한다.

가습 단계는 누적적 단계(graduated steps) 또는 증식(increments)에 의해 달성되는 복합 과정(complex process)이다.

가습 수단, 또는 가습기는, 가습을 위한 수증기를 제공하기 위하여, 바람직하게는 하나의 저수통으로서 포함된, 하나의 수원(a source of water)을 포함한다. 하나의 실시예에서, 수원은, 공정 상태하에서 필요한 상대 습도를 제공하기에 충분한 부피의 물(125 리터 살균 챔버를 사용하는 공정에서, 500 ml 또는 그보다 적은 부피가 바람직하며, 특히, 약 300 ml ±10ml의 부피가 더 바람직하다)이 들어있는 하나의 실린더에 의해 제공된다.

저수통의 물은, 살균 챔버의 온도와 동일하거나 그 이상인 온도로 가열되는 것이 바람직하다. 저수통의 온도가 챔버보다 낮으면, 그 때는, 가습이 진행됨에 따라, 목표 상대 습도에 도달하지 않더라도, 더 이상의 물이 저수통으로부터 증발되지 않는 온도(point)에 도달하게 된다. 따라서, 저수통의 낮은 온도는 증발보다는 응결을 촉진하는 냉점(cold spot)의 역할을 할 것이다.

저수통 또는 수원은, 수증기 확산기(water vapour diffuser)로 불릴 수 있는 도관에 의해 살균 챔버와 유체 연통(fluid communication)된다. 도관은 챔버와 수원 사이의 유체 연통이 "오프(off)" 위치에서 끊어지거나 "온(on)" 위치에서 재연 결될 수 있게 하는 하나의 밸브를 포함하는 것이 바람직하다. 이 도관, 또는 수증기 확산기는 또한 챔버 온도 이상의 온도로 유지하는 것이 바람직하다. 수증기 확산기의 온도는, 원하는 온도를 유지하기 위해 적절한 가열 조절이 이루어질 수 있도록, 상술한 RTD 센서와 같은 센서에 의해 관찰되고 측정된 온도 정보가 프로세서로 보내지는 것이 또한 바람직하다. 수증기 확산기는 수원의 온도 보다 약 3℃(± 0.5℃) 높게 유지되는 것이 바람직하다.

수원은 또한 가습 단계 중 챔버의 온도 이상으로 유지되는 것이 일반적이기 때문에, 이것은 수증기 확산기가 챔버보다 대략 7 또는 8℃ 높을 수 있을 수 있음을 의미한다.

가습 단계를 시작하기 전에, 수원은 살균 챔버의 평균 온도에 해당하는 온도로 가열된다. 상술한 바와 같이, 바람직한 살균 챔버 온도는 약 30.8℃이다.

가습 단계(HS) 바로 전에, 챔버의 압력을, 바람직하게는 약 5/4 토르로, 감소시키기 위해 살균 챔버에 진공이 가해진다. 이 압력에서, 물의 비등점은 -15℃이다. 따라서, 수원 또는 저수통이 30.8℃의 바람직한 챔버 온도와 같거나 그 이상이면, 밸브가 수증기 확산기가 열릴 때, 수원이 살균 챔버와 유체 연통되어, 물이 저수통으로부터 증발되어 살균 챔버로 들어가게 된다.

상술한 바와 같이, 효율적인 오존 살균을 위해 바람직한 (그리고 이를 위해 종종 필요한) 특정 상대 습도값, 특히, 90% 또는 그 보다 높은 값을 일관되고 정밀하게 얻기 위해, 극복해야 할 많은 난점들이 있다.

예를 들어 30.8℃인 온도의 저수통이 밸브를 개방함에 의해, 예를 들어 5/4 토르의 낮은 살균 챔버 압력에 노출되면, 물은 즉시 증발되고 이에 따라 나오는 수증기는 살균 챔버로 들어간다. 그러나, 증발은 냉각 효과를 가지므로 수원의 온도를 또한 낮춘다.

실제로, 가습 단계의 시작에서, 밸브가 개방되면, 수증기가 살균 챔버로 들어가기는 하나, 살균 챔버로 들어가는 수증기의 양은, 오존 살균에 필요한, 특히 90% 또는 그 이상의, 상대 습도 값인 높은 상대 습도를 만들기에 불충분하다. 또한, 실제로, 살균 챔버는 냉점들을 가진다. 이 냉점들은 살균 챔버 평균 온도보다 낮은 온도 또는 목표 온도보다 낮은 온도에 있는 살균 챔버내의 위치이다. 그러한 냉점들은, 목표 온도에 도달되지 않은 살균 챔버내의 장전물[살균될 의료 기구]의 부품에 의해, 또는 [직접적으로 가열될 수는 없고 살균 챔버 부품에 의해 간접적으로 가열될 수 있으며, 살균 챔버의 외형을 지지하기 위한 지지 부재와 같은] 챔버 그 자체의 구조적 한계에 의해 형성될 수 있다. 그러한 냉점들은, 응결을 유도할 수도 있다. 챔버내의 응결은 (응결 공정에 의해 방사된 열 에너지 때문에) 챔버의 온도를 상승시키기 쉽다. 챔버 온도의 증가는 원하는 상대 습도에 도달하기 위해 필요한 수증기를 증가시키게 된다. 또한, 몇몇 시스템에서, 살균 챔버는 냉각 수단이 구비되지 않을 수 있으며, 이에 따라 바람직한 목표 온도값까지 온도를 신속히 낮추는 것이 가능하지 않을 수 있다. 또한, 원하는 수증기 함유량을 얻기 위해 수원을 연속적으로 가열하기만 하는 것은, 냉점에서의 응결에 의해 일어나는 것과 같은 문제점들을 모두 악화시키기 쉬울 것이다.

본 발명에 따라, 가습은, n이 단계들의 번호를 나타내는 일련의 S₁, S₂, S₃ . . . S_n 로 나타낼 수 있는 복수의 누적적 단계로 진행되는 것이 바람직하다. 따라서, 이 시리즈의 중간 단계는 x가 1과 n 사이의 단계의 번호인 S_x로 나타낼 수 있다. 각 단계에 있어서, 상응하는 단계를 위한 목표 수증기압력값을 나타내는 하나의 상응하는 수증기압력 h, h₂ . . . h_n 이 있다. 따라서, 중간 단계 S_x 는 하나의 상응하는 수증기압력값 h_x 을 가진다.

챔버의 온도와 챔버의 수증기압력을 둘 다 알면, 상대 습도를 계산할 수 있다. 30.8℃의 온도에서 상대 습도가 100%이면, 수증기압력은 34 토르이다.

상술한 바와 같이, 수원의 온도가 챔버 온도 이상으로 유지되는 것이 바람직하다. [수원과 살균 챔버 사이의 온도의 차이인] 이 온도 차이는 델타 T (ΔT)로 표시될 수 있다. 또한, 온도 차이는 각 개별 가습 단계에 따라 선택되는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어, 온도 차이는 앞의 단계에서 더 높고 뒤의 단계에서 더 낮게 또는 그 반대로 선택될 수 있다. 실제로, 동일한 번호의 가습 단계에 각각 해당하는 일련의 적절한 온도 차이 (dt₁, dt₂, . . . dt_n)가 가습의 최적 제어를 위해 선택된다. 따라서, 중간 단계 S_x는 관련 ΔT 값인 ΔT_x을 갖게 된다. 가습의 후반 단계들로 가면서, 물을 과열시키고 챔버 온도를 바람직스럽지 못하게 증가시키는 것을 피하기 위해, 온도 차이는 평준화하는(level out) 것이 바람직할 것이다.

바람직한 가습 단계는 많은 개별 단계들을 가질 수 있다. 다음의 표 1은, 상 응하는 압력과 온도 차이 값을 갖는 27개의 가능한 단계들을 나타낸다.

가습 단계, 수증기압력 설정점(set point), 및 가습기 온도 설정점에 적용된 델타 T 사이의 관계를 나타낸 표

가습 단계	수증기압력 설정점 (1/4 토르)	델타 T (1/100℃)
1	0	0
2	80	75
3	100	125
4	108	175
5	112	225
6	116	275
7	120	325
8	122	375
9	124	433
10	126	485
11	128	533
12	130	570
13	134	585
14	138	600
15	142	600
16	146	600
17	150	600
18	154	600
19	158	600
20	162	600
21	166	600
22	170	600
23	174	600
24	178	600
25	182	600
26	186	600
27	190	600

상기 표 1에서, 왼쪽 칸은 개별적인 가습 단계의 번호이고, 중간 칸은 (표에서, 압력이 1/4 토르로 주어진) 각 단계의 관련 수증기압력(associated water vapour pressure)을 나타내며, 오른쪽 칸은 각 특정 가습 단계를 위한 바람직한 온도 차이, 즉, 챔버와 수원 사이의 온도의 차이를 나타낸다[표 1의 온도는 1/100 ℃의 단위로 표시됨].

이 표의 값들은, 매개 변수들(parameters)이 시스템 구성요소에 의해 측정된 챔버 온도 및 압력과 같은 특정 조건에 답하여 자동적으로 제어될 수 있도록, [예를 들어, PLC인 컴퓨터와 같은] 프로세서에 프로그램된다.

표 1을 상세히 보면, 가습 단계의 출발점에서 수원은 챔버와 대략적으로 동일한 온도이며, 챔버는 [바람직하게는 적어도 5/4 토르의 압력까지] 바로 비워진 상태이다. 이것은 상응하는 수증기압력 0과 온도 차이(델타 T) 0을 갖는 1 단계를 의미한다. 그 다음에 밸브가 개방되고, 물이 수원에서 증발되어 수증기로 살균 챔버로 들어간다. 밸브가 닫히고 수원은 챔버 온도 보다 75/100 ℃ 높게 가열된다. 이 밸브가 이제 다시 개방된다. 이제 가습의 2 단계이고, 살균 챔버의 압력이 (2 단계에 상응하는 압력으로 표 1에 도시된) 80×1/4 토르에 도달할 때, 밸브가 닫히고, 수원이 챔버 온도 보다 125/100 도 높게 가열되며, 밸브는 100×1/4 토르의 상응하는 압력에 도달할 때까지 3 단계를 위해 개방된다.

이 과정은 챔버의 상대 습도가 목표 상대 가습(target relative humidification)과 동일하거나 그보다 높은 것으로 계산될 때까지 전체 단계에 걸쳐 반복된다.

상술한 바와 같이, 30.8 ℃의 챔버 온도에 있어서, 100%의 상대 습도는 34 토르의 수증기압력으로 표시된다. 그러나, 이 과정중에, 챔버 온도는 바람직한 온도를 넘을 수 있으며, 이에 따라 동일한 상대 습도값을 부여하기 위해 보다 높은 수증기압력이 필요할 수 있다. 챔버 온도는 정기적으로 관찰되고 그 값이 프로세서에 제공된다. 이 프로세서는, [실제 챔버 온도를 위한] 챔버내의 수증기압력이 목표 상대 습도에 해당될 때까지 가습 단계를 S₁에서 S₂로, S₃ 등으로 반복시킨다.

프로세서에 프로그램되는 표 1은, 이에 따라, 챔버 온도가 바람직한 온도 이상으로 증가하더라도 프로세서가 목표 상대 가습에 도달하는 것을 확실히 하기에 충분한 정보를 가지는 것을 보장하기 위하여, 상응하는 압력과 온도 정보를 가지는 충분한 횟수의 가습 단계들을 가진다.

적절한 가습을 보장하는 것을 더 돕기 위해 최소 시간동안 가습 단계를 수행하는 것이 또한 바람직하다.

목표 습도는 10 내지 31 분 내에 도달되는 것이 바람직하다. 따라서, [30.8 ℃의 챔버 온도에 대해 34 토르 ± 0.25 토르인] 수증기압력 설정점에 도달되면, "가습 정체 단계(plateau)"가 10분 내지 1 시간동안, 바람직하게는 적어도 31 분 동안 허용된다. (실제로, 챔버 온도가 가습 정체 단계중에 상승할 수도 있기 때문에) 가습 정체 단계중에, 수증기 확산기에서의 응결을 방지하기 위해 수증기 확산기는 37℃로 유지되고, 밸브는, 필요할 수도 있는 부가 수증기로 하여금 목표 상대 가습을 유지하도록 하기 위해 개방된 채로 유지된다.

최소 가습 시간은 50분인 것이 바람직하다. 최소 수증기압력이 19분보다 짧은 시간내에 도달되면, "가습 정체 단계"는, 적어도 50분의 전체 가습 시간을 보장하기 위하여 바람직한 31 분 이상으로 연장된다. 이와 달리, 최소 수증기압력에 도달하는 데 19분 보다 더 걸리면, "가습 정체 단계"는 여전히 31분 동안 유지되어, 전체 가습 단계는 최소 50분 보다 더 길게 지속될 것이다.

살균 챔버의 온도는 정기적으로 관찰된다. 온도는 상술한 RTD 센서와 같은 장치를 사용하여 측정될 수 있다. 챔버 온도는 간접적으로 측정하는 것이 바람직하다. 챔버내 가스의 양(mass)이 매우 작기 때문에, (챔버 온도의) 직접적인 측정은 부정확할 수도 있다. 그러므로, 챔버 온도는 챔버 후벽, 상부벽 및 하부벽의 측정값의 평균에 의해 얻어진다.

따라서, T_AV = [ T _R + T _T + T _B ]

3

여기서, T_AV = 평균 챔버 온도

T_R = 후벽의 온도

T_T = 상부벽의 온도

그리고 T_B = 하부벽의 온도

온도 제어는 다음과 같이 요약된다.

살균기가 가습 단계(phase)에 있지 않는 동안: 수증기 확산기 온도 설정점은 37℃±0.5℃이고; 가습기 히터 설정점(Humidifier heater set point)은 [평균 챔버 온도]이며: 그리고 챔버 도어 히터 설정점은 [평균 챔버 온도]이다.

가습 단계 동안; 가습 히터 설정점은 [평균 챔버 온도] + [델타 T]_커브 이고; 수증기 확산기 온도 설정점은 [T_{RTD 가습기}] + [3℃±0.5℃]이며; 그리고 챔버 도어 히터 설정점은 [평균 챔버 온도]이다.

[델타 T]_커브 에 대한 값은 표 1에서 얻어진 값이다.

따라서, 열 관성(thermal inertia)으로 불릴 수 있는 것이 있다. 즉, 시스템에 부가된 열 에너지, 예를 들어 수원에 가해진 열은, 전체 시스템 전반에 걸쳐, 심지어 시스템의 주변에 분산되기 전에 시간을 필요로 한다.

도 4는, 누적적 단계들을 사용하는 가습의 진행(progress)을 나타낸다. 수직 축은 1/4 토르 단위로 살균 챔버내의 압력을 나타낸다. 수평 축은 시간을 나타낸다. 30.8 ℃의 바람직한 챔버 온도에서의 목표 수증기압력은 약 [34 토르인] 136 ×1/4 토르 이다. 이 압력에 도달된 후에, "가습 정체 단계" 중 수원과 챔버가 유체 연통되도록 밸브를 개방한 채로 유지시킨다. 136×1/4 토르의 목표 수증기압력이 수증기 설정점으로서 도면에 나타나 있다. 설정점에 도달한 후에, "가습 정체 단계"는 도면에 나타낸 바와 같이 31분동안 유지된다. 가습 정체 단계의 적어도 5 내지 10 분동안 실질적으로 더 이상의 압력의 증가가 없음을 도면으로부터 또한 알 수 있으며, 그것은 챔버내의 상태들이 안정화되었음을 나타낸다.

가습 단계 후에, 그 다음 단계는 도 1 및 2에서 단계 103 으로 표시된 오존 주입 단계이다. 오존은 오존 발생기에 의해 발생된다. 충분한 양의 오존이 살균 챔버로 유입되는 것을 보장하기 위하여 발생기에 의해 만들어진 오존을 관찰하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 충분한 오존이 가습 단계의 종료에 필요한 시간까지 발생되도록 오존 발생기가 가습 단계의 종료 이전에 동작된다. 약 125 리터의 살균 챔버에 있어서, 오존 발생기로부터의 정상 온도 및 압력(normal temperature and pressure; NTP)에서 160 과 200 mg/L 사이의 오존 발생이 바람직하다. 사용된 오존과 불필요한 오존은, 오염을 막기 위해 대기로 방출되기 전에 (산소로의 변환에 의해) 촉매작용으로 소실되는 것이 바람직하다.

적합한 오존 발생기는, 최고치(peak)들이 약 10,000 볼트인 고 주파수 전압으로 적절히 발생기 내측에 발생된 전기장으로 보내지는 산소[바람직하게는 엑스트라-드라이 의료용 산소(extra-dry medical grade oxygen)]로부터 오존을 만들어낸다. 이러한 고전압은 산소를 오존으로 변환시키기 위하여 오존 발생기 셀(generator cells)내에서의 코로나 방전(corona discharge)을 가능하게 한다. 오존은 열에 민감하므로, 오존 생성을 최적화하기 위하여 오존 발생기 동작을 약 2 내지 4℃로 유지하는 것이 바람직하다. 준비가 되면, 챔버내의 오존이 바람직하게는 약 45 내지 100 mg/L NTP, 더욱 바람직하게는 약 85 mg/L NTP의 농도에 도달할 때까지 오존이 가습된 챔버로 유입된다. 이 농도는, 높은 습도와 결합하여, 살균을 달성하기에 충분할 것으로 생각된다.

그 다음 단계는, 도 1과 2에서 단계 104 로 표시된 가습 오존 노출 단계이다. 이 단계는 앞 단계에서 얻어진 오존과 습도의 레벨을, 충분한 수준의 살균을 달성하기에 충분한 시간동안 유지하는 것을 포함한다. 15분이 바람직하기는 하나, 4분 내지 1시간 동안의 시간이 필요할 수 있다. 이 단계는 제1 살균 사이클을 완성한다. 살균의 확실성을 최대화하기 위해, 바람직하게는 적어도 단계 (101, 102, 103 및 104)를 반복하는 것을 포함하여, 살균을 적어도 두차례의 살균 사이클로 반복하는 것이 바람직하다.

그 다음 단계는, 도 1과 2에 단계 105 로 표시된 재조정(re-conditioning) 단계이다. 이 단계의 목적은 응결수를 모두 제거하는 것이다. 모든 또는 대체로 모든 응결수가 제거되는 것이 바람직하며, 모든 또는 대체로 모든 수증기가 이 단계에서 제거되는 것이 바람직하다. 제거된 물의 양은 챔버내의 모든 물의 약 75 중량% 내지 100중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 약 80% 내지 100%이다. 따라서, 이 단계는 응결수를 제거하기 위한 정화(flushing or purging) 단계로 생각될 수 있다. 또한, 챔버의 온도는 목표 온도, 예를 들어 30.8℃의 바람직한 온도까지 재안정화되는 것이 바람직하다. 이 정화 단계를 위해 사용되는 가스질의 매개체(gaseous vehicle)는 살균 과정의 상황(context)에서 불활성인 가스인 것이 바람직하다. 예를 들어, 질소와 같은 몇몇 가스와 다른 가스는 오존과의 접촉에 의해 바람직하지 않은 산화물을 형성할 수 있으며, 그러므로 피하는 것이 바람직하다. 이 단계는, 오존을 사용하는 앞의 살균 사이클 다음에 오기 때문에, 공기의 높은 질소 함량으로 인해 공기의 사용을 피하는 것이 바람직하다. 이 단계를 위한 바람직한 가스는, 산소, 특히 의료용 건조 산소(medical grade dry oxygen)이며, 그것은 병원과 같이 본 발명의 살균 공정이 일반적으로 사용되는 환경에서 쉽게 입수할 수 있다. 재조정 단계는, 챔버로부터 습기와 오존을 제거하기 위한 진공화 단계를 포함하거나 이보다 뒤에 오는 것이 바람직하다. 바람직하게는 약 20 토르에서 아래로 5 토르까지의 범위, 더욱 바람직하게는 10 토르보다 낮은 진공상태가 가해진다. 챔버로부터 제거된 가스질의 내용물은 환경적인 이유 때문에 오존을 산소로 변환시키기 위하여 촉매를 통과한다. 제거를 최적화하기 위해 챔버의 물품[특히, 파우치와 용기를 갖는 물품]내의 가스질의 내용물을 챔버의 나머지 부분과 평형을 유지하게 하기 위하여, 바람직하게는 2 내지 3분의 시간동안 10 토르의 바람직한 압력과 같은 낮은 압력을 유지하는 것이 바람직하다. 의료용 산소가 그 다음에 챔버로 유입된다. 이 재조정 단계는 모든 응결수의 제거를 최적화하기 위하여 진공화 단계 및 산소 주입 단계의 적어도 한번의 반복을 포함하는 것이 바람직하다.

응결수의 제거는, 적어도 한 차례의 살균 사이클과 이에 따른 가습 오존 살균제에의 노출 다음에 오기 때문에 노출후 단계(post-exposure step)로 불릴 수 있다. 그러나, 그것은, (바람직한 공정에서, 첫번째 조정 단계일 수 없고, 적어도 살균을 시작할 때의 상태에 가까운 상태로 챔버내의 상태를 되돌리기 위한 것이기 때문에) 조정 또는 재조정 단계로 불리우는 것이 더 적절할 것이다.

모든 살균 사이클이 완료되면, 도 1과 2에 도면부호 107로 표시되는, 환기 단계(ventilation step)로 들어간다. 이 단계의 목적은, 살균 챔버가 개방되고 살균된 물품들을 꺼내기 전에 오존과 수증기를 제거하는 것이다.

몇몇 단계들의 순서가 살균을 손상시키지 않고 변경될 수 있음이 당업자들에게 쉽게 이해될 것이다. 상술한 연속적인 순서가 바람직하기는 하나, 몇몇 단계들은 동시에 이루어질 수 있다.

본 발명의 방법으로 사용하기에 적합한 오존 살균 장치가 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 의료용 산소는, 오존 발생기(22)를 포함하는 하나의 오존-발생 장치내에서, 산소를 부분적으로 오존으로 변환시키는 전기장에 가해진다. 오존은 그 다음에 의료 기구를 살균하는 가습 살균 챔버(10)로 공급된다. 오존은 그 후에 오존 변환 장치(52)를 사용하여 산소로 재변환된다. 살균 사이클의 종료시 남겨진 유일한 잔류물은 산소와 깨끗한 수증기이다.

이 장치는 진공을 갖도록 밀폐될 수 있는 하나의 가열된 살균 챔버(10)를 포함한다. 이것은 챔버로 접근하기 위해 선택적으로 개방될 수 있고 챔버를 폐쇄된 상태로 밀폐시키는 하나의 출입문(access door)으로 달성된다. 이 장치는, 살균 챔버에 오존-함유 가스를 공급하기 위한 하나의 오존 발생기(22)와, 살균 챔버로 수증기를 공급하기 위한 하나의 가습기 장치(30)와, 그리고 하나의 진공 펌프(40)[적절한 펌프는 애니스티와타(Anestiwata)에 의해 제조된 건조 스크롤 진공 펌프(dry scroll vacuum pump)임]를 더 포함한다. 진공 펌프(40)는, 살균 가스의 침투를 증가시키고 살균 챔버내측의 온도보다 낮은 온도로 물을 비등시킬 수 있도록 살균 챔버(10)에 충분한 진공상태를 적용하기 위해 사용된다. 바람직한 실시예의 진공 펌프(40)는, 챔버의 온도보다 낮은 온도로 챔버내 물의 비등점을 낮추기 위하여 살균 챔버내에 충분한 진공상태를 만들 수 있다. 바람직한 장치에서, 진공 펌프는 0.1 밀리바아의 진공상태를 만들 수 있다. 오존-발생 장치(22)에서 만들어진 오존은, 오존-함유 가스가 살균 챔버(10)를 관통한 후에 공급되거나 밸브(29b)를 통해 오존-발생 장치(22)로부터 직접 공급되는 오존 변환 장치(52)에서 파괴된다. 오존 배관 회로(ozone piping circuit)는 (제조업자가 TSO₃인 DEST 25와 같은] 하나의 오존 변환 촉매를 포함한다. 오존 변환 장치(52)는 오존 가스가 대기로 새어나가는 것을 막기 위해 진공 펌프(40) 뒤에 또는 앞에 직렬로 연결된다. 바람직한 촉매의 오존 분해 물질은 캐룰라이트(carulite)이다. 경제적이고 실제적인 이유 때문에, 살균 챔버(10)로부터 방출된 오존을 분해하기 위하여 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 촉매는 접촉한 오존을 분해하고, 열을 발생시키면서 산소로 변환시킨다. 이러한 유형의 촉매와 그들의 제조는 오존 발생기 업계의 당업자들에게 잘 알려져 있으며, 본 명세서에 상세히 기술할 필요가 없다. 또한, 살균 가스에 함유된 오존을 파괴하기 위한 다른 수단들은 당업자들에게 아주 명백할 것이다. 예를 들어, 가스는, 오존 분해가 가속되는 온도, 예들 들어 300℃까지 미리 선택된 시간동안 가열될 수 있다.

가습기 장치(30)는, 대기로부터 밀폐되고, 하나의 도관과 하나의 증기 흡입 밸브(vapour intake valve)(34)를 통해 살균 챔버(10)와 연결된 (제조사가 TSO₃인 HUM 0.5과 같은) 하나의 가습기 챔버(32)를 포함한다. 가습기 챔버(32)는 충분히 높은 물의 레벨(도시되지 않음)을 보장하기 위해 하나의 레벨 제어기를 구비한다. 물은 음료수 또는 정제수 공급 연결부에서 가습기 챔버(32)로 직접 공급된다. 물은 하나의 필터(33), 하나의 압력 제어기(35) 및 하나의 공급 밸브(36)에 의해 가습기 챔버(32)로 공급된다. 가습기 챔버(32)에서 만들어진 수증기는 증기 흡입 밸브(34)에 의해 살균 챔버(10)로 들어간다.

오존-발생 장치는, 코로나 방전형의 (제조사가 TSO₃인 OZ, 모델 14a와 같은) 오존 발생기(22)를 포함하며, 당업계에 공지된 바와 같이, 오존 분해율을 감소시키기 위해 냉각된다. 오존 살균 공정에서 우수한 치사율(lethality rate)을 얻기 위해, 살균 챔버에 공급된 오존은 리터당 48 내지 96 밀리그램, 바람직하게는 리터당 50 내지 90 밀리그램의 농도를 얻기에 충분하여야 한다. 이 농도에서, 오존 발생은 열 형태의 상대적으로 높은 에너지 손실과 결부된다. 일반적으로, 공급된 전기 에너지의 약 95%가 열로 변환되고 단지 5% 만이 오존을 만들기 위해 사용된다. 열은 오존의 산소로의 역 변환을 촉진하기 때문에, 오존 발생기(22)를 냉각시킴에 의해 가능한한 재빨리 제거되어야 한다. 본 발명의 장치의 오존 발생기는, 냉각수 재순환 장치를 구비한 간접 냉각 시스템에 의해 또는 냉각을 위한 냉동 장치를 구비한 직접 냉각 시스템에 의해 3 내지 6℃의 상대적으로 낮은 온도로 유지된다. 이 냉각 시스템(60)은 3 내지 6℃의 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 냉각 시스템은, 오존발생기(22)에 의해 발생된 오존-함유 가스가 대략 20 내지 35℃, 바람직하게는 30℃의 대기 온도를 갖도록, 4℃로 유지된다. 따라서, 가습 및 살균을 위해 살균 챔버로 들어가는 오존-함유 가스는 20 내지 35℃의 대기 온도로 유지된다. 이것은 오존 분해가 최소한도로 머물고, 살균 공정이 더 효율적임을 의미한다.

오존-발생기에는 의료 품질(medical quality) 또는 의료용(medical grade) 산소가 공급되는 것이 바람직하다. 본 발명의 장치는 병원에 일반적인 하나의 벽 매립형 산소 공급구(wall oxygen outlet) 또는 산소 실린더 또는 필요한 품질과 유량의 산소를 공급할 수 있는 다른 산소원(source)에 연결될 수 있다. 산소 발생기(22)에 대한 산소 공급은 하나의 필터(23), 하나의 압력 제어기(24), 하나의 유량계(25) 및 하나의 산소 차단 밸브(26)를 경유하여 이루어진다. 산소 발생기는 안전 압력 스위치(27)에 의해 산소 과압(oxygen over-pressure)에 대해 보호된다. 산소 발생기(22)에 의해 발생된 오존-산소 혼합물은 니들 밸브(needle valve)(28)와 혼합물 공급 솔레노이드 밸브(mixture supply solenoid valve)(29a)에 의해 살균 챔버(10)로 보내진다. 오존-산소 혼합물은 또한 바이패스 솔레노이드 밸브(bypass solenoid valve)(29b)에 의해 오존 변환 장치(52)로 직접적으로 공급될 수 있다. 125 리터 부피의 살균 챔버를 포함하는 바람직한 실시예에서, 압력 제어기(24)는 분당 약 1.5 리터의 흐름 속도(flow rate)로 산소 투입을 제어하는 것이 바람직하다. 그러나, 오존 발생기(22)의 구조(make)와 모델 그리고 살균 챔버의 크기에 따라 다른 흐름 속도가 사용될 수 있음이 당업자들에게 아주 명백할 것이다.

본 발명에 따른 장치는 신선한 물을 사용하지 않는 폐쇄 회로 냉각 시스템(closed circuit cooling system)을 포함하는 것이 바람직하다.

살균 챔버(10)내의 진공상태는 진공 펌프(40)에 의해 그리고 오존 변환 장치(52)와 살균 챔버 배수 밸브(44)를 거쳐서 만들어진다.

운전(OPERATION)

상술한 바와 같이, 바람직한 살균 방법은 도 1의 흐름도에 도시된 다음과 같은 일반적인 단계들을 포함한다. 살균될 의료 기구들을 병원 환경에서 일반적으로 사용되는 것과 같은 무균 포장 용기 또는 파우치에 넣어 밀봉한 다음 살균 챔버에 넣는다. 살균 챔버의 문을 닫고 잠근 다음 살균 챔버에 진공을 가함으로써 사전조정 단계(preconditioning phase)가 시작된다. 살균 챔버 내용물을 가습하기 위해 살균 챔버에 수증기를 투입한다. 오존과 산소의 혼합물을 살균 챔버에 공급하고, 살균 챔버를 미리 선택된 처리 기간동안 밀폐된 상태로 유지한다. 살균 사이클을 반복하기 전에, 응결수를 제거하기 위해 재조정 단계(re-conditioning step)가 이루어진다. 그 다음에 진공 형성과 오존 공급 단계가 적어도 한번 반복된다. 살균 사이클이 완료되면 살균 챔버(10)에 남아있는 모든 오존을 제거하기 위해 환기 단계(ventilation phase)를 시작한다. 환기 단계가 완료된 후에, 문의 자물쇠를 풀고 살균된 물건(material)을 챔버로부터 꺼낼 수 있다.

살균 사이클이 시작되기 전에, 가습기 챔버(32)는 전체 살균 사이클을 위해 필요한 것들을 만족시키기에 충분한 적절한 레벨까지 물로 채워진다. 이것은 물-공급 밸브(36)의 일시적인 개방에 의해 행해진다. 물 공급 밸브(36)는 살균 사이클의 남은 전체 기간동안 닫힌 상태로 남아있다. 살균 사이클의 첫 번째 단계에서, 하나의 흡입 밸브(18), 하나의 산소 차단 밸브(26), 하나의 혼합물 공급 밸브(29a), 및 하나의 혼합물 바이패스 밸브(29b)(선택적)가 닫히고 수증기 흡입 밸브(34)와 챔버 배수 밸브(44)가 개방된다. 살균 챔버(10)는 약 0.1 밀리바아의 진공압력에 이르도록 비워진다. 수증기 흡입 밸브(34)는 살균 챔버의 절대 압력이 60 밀리바아 아래로 떨어질 때 닫힌다. 약 1.0 밀리바아의 압력이 얻어지면, 챔버 배수 밸브(44)를 닫고, 가습기 챔버(32)의 압력을 살균 챔버의 진공압력까지 낮추기 위해 증기 흡입 밸브(34)를 개방한다. 그것은 가습기 챔버의 물을 끊여서 증발시키고 살균 챔버(10)에 수증기의 형태로 들어가게 한다. 가습 기간의 종료 바로 전에[일반적으로 가습 기간의 종료 약 2 내지 6분전에], 오존 발생기가 동작한다. 오존 발생기를 나가는 산소/오존 혼합물의 흐름은 오존 혼합물 공급 밸브(29)에 의해 제어된다. 본 발명의 장치는 진공상태를 견디고 분당 1 리터와 12 리터 사이로 흐름을 조절할 수 있는 하나의 니들 밸브(needle valve)(28)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 선택적 특성으로서, 오존 발생기는 가습 기간의 시작과 동시에 시동될 수 있다. 이것은 차단 밸브(26)와 혼합물 바이패스 밸브(29b)로 달성된다. 차단 밸브(26)는 산소가 오존 발생기로 들어가도록 열린다. 그 다음에, 오존 발생기에 의해 만들어진 오존-산소 혼합물이 혼합물 바이패스 밸브(29b)와 진공 펌프(40)를 통해 직접 오존 변환 장치(52)로 안내된다. 가습 기간 후에 오존-산소 혼합물은, 혼합물 공급 밸브(29a)를 개방하고 혼합물 바이패스 밸브(29b)를 닫음에 의해 살균 챔버로 안내된다. 살균 챔버내에 리터당 85 밀리그램의 오존 농도가 달성될 때까지 산소-오존 혼합물이 살균 챔버(10)로 들어간다. 이 단계에 필요한 시간은 오존-산소 혼합물내의 오존 가스의 흐름 속도와 농도(바람직하게는 10 중량% 내지 12 중량%)에 달려있다. 이 시점에서, 살균 챔버를 밀봉하고 살균 챔버내의 가습 오존/산소 가스 혼합물을 진공상태로 유지하기 위하여, 혼합물 공급 밸브(29a)가 닫힌다.

살균 챔버가 가습 살균 가스(산소 및 오존 가스의 혼합물)로 채워지면, 산소 발생기(22)가 멈추고, 산소 차단 밸브(26)가 열리며, 125 리터의 부피(4 평방 피트)의 살균 챔버에 있어서, 오존과 살균될 물품과의 접촉이 약 15분동안 유지된다. 이 단계에서, 살균 챔버는 여전히 약 670 밀리바아의 부분적 진공 상태의 영향하에 있다. 선택적 제2 단계에서, 압력 레벨은 충전 가스(filling gas)로 산소를 사용하여 약 900 밀리바아까지 상승된다. 이 압력 레벨은 약 20분동안 유지된다. 살균 기간 이후에, 바람직하게는 다시 약 1.0 밀리바아의 압력으로 진공이 재차 형성된다. 진공 상태가 0.1 밀리바아에 도달하면, 가습 단계가 재개되고, 산소/오존 살균 가스 혼합물의 주입이 다시 시작되고, 살균 단계가 뒤따른다. 약 1.0 밀리바아의 진공상태를 형성하는 단계, 살균 가스를 주입하는 단계, 가습 및 살균 단계의 사이클이 반복될 수 있으며, 복수의 반복 살균 사이클[미니 사이클(mini cycles)]의 수는 기구의 완전한 살균을 달성하기 위해 선택될 수 있다. 살균 챔버로부터 응결수를 제거하기 위해, 상술한 바와 같이, 두 개의 연속적인 살균 사이클 사이에, 재조정 단계가 이루어지는 것이 바람직하다. 125 리터(4 평방 피트) 챔버를 포함하는 실험 장치(experimental set-up)에 사용된 반복 사이클의 수는 2 반복 사이클이었다. 이 장치는 FDA의 안전 보증 레벨 표준(Security Assurance Level standards)[SAL 10-6]에 부합되었다.

[모든 연속적인 살균 사이클 후의] 완전한 살균 후에 살균 챔버(10)에 남아있는 모든 오존과 습기를 제거하기 위해, 환기 단계가 착수된다(engaged). 환기 단계는 마지막 살균 사이클 후에 시작된다. 챔버 배수 밸브(44)가 열리고 약 13 밀리바아 아래로 진공을 가한다. 압력이 60 밀리바아에 도달하면 가습기에 남아있는 오존을 배출하기 위하여 증기 흡입 밸브(34)를 닫는다. 13 밀리바아의 진공 압력이 얻어지면, 배수 밸브(44)는 닫히고 흡입 밸브(21)는 열려서 산소를 살균 챔버(10)로 들여보낸다. 대기 압력에 도달되면, 흡입 밸브(21)가 닫히고, 살균 챔버 배수 밸브(44)가 열리며, 13 밀리바아의 압력에 도달할 때까지 진공 상태가 다시 가해진다. 그 다음에 환기 사이클이 두차례 반복된다. 마지막 사이클 후에 대기 압력에 도달되면, 살균 챔버의 내용물에 대한 접근이 가능하도록 살균 챔버의 도어 메카니즘이 동작된다. 환기 단계는 두가지의 기능을 가진다. 첫째는, 출입문을 열기 전에 살균 챔버의 모든 오존 잔류물을 제거하는 것이며, 둘째는 살균된 물질의 건조를 보장하는 것인데, 이것은 진공 압력이 가해질 때 증발에 의해 이루어진다.

살균 가스내의 오존의 완전한 분해를 보장하기 위하여 가스를 대기에 배출하기 전에, 살균 챔버(10)로부터 배출된 오존-함유 가스가 오존 변환 장치(50)의 오존 분해 촉매(52)를 통과한다. 오존 발생기(22)는 살균 사이클의 오직 두 부분 동안에 사용되는데, 그것은 [임의의 밸브(29a 및 29b)를 구비한] 오존 발생기(22)의 동작과 살균 챔버(10)를 비우는 것이다. 오존 발생기(22)의 시동 단계 동안, 혼합물 바이패스 밸브(29b)가 열리고 오존이 촉매를 가로질러 안내된다. 오존 발생기(22)의 시동 단계가 완료되면, 바이패스 밸브(29b)가 닫힌다. 살균 챔버(10)가 비워지는 동안, 살균 챔버 배수 밸브(44)가 열리고 오존 함유 살균 폐 가스가 촉매로 유도된다. 살균 챔버(10)가 완전히 비워지면, 배수 밸브(44)가 닫힌다. 오존의 순환은 진공 펌프(40)에 의해 보장되며, 진공 펌프는 모든 반복 사이클을 포함하는 전체 살균 사이클 중에 동작한다. 오존 분해 촉매가 진공 펌프의 상방에 위치되면, 이것은 또한, 촉매 재료의 오염을 피하기 위해 캐룰라이트(carulite)가 가능한 한 건조하게 유지되게 해준다. 진공 펌프(40)는 전체 살균 공정 동안에 계속 가동되기 때문에, 캐룰라이트(carulite)는, 오존의 분해를 위해 사용되지 않더라도, 감소된 압력에 노출된다. 이에 따라, 살균 챔버가 비워지는 동안에 캐룰라이트에 의해 흡수될 수 있었던 촉매에 포함된 물의 증발을 일으킨다. 촉매는, 진공 펌프의 하방에 위치되면, 캐룰라이트를 충분히 건조하게 유지하도록 가열되는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법으로 사용되기에 적합한, 상술한 바와 같은 시스템은, 살균 사이클 전반에 걸쳐 90%, 바람직하게는 95 % ± 5% 또는 그보다 높은 상대 습도 레벨을 유지할 수 있다.

가습 단계 동안에 물을 증발시키는데 필요한 에너지는 여러 에너지원으로부터 얻어진다. 그것은 가습기 장치와 살균 챔버의 구조 그리고 살균될 물건으로부터 얻어진다. 이것은 챔버 및 그 내용물의 추가 냉각에 기여한다. 사실상, 물은 20℃에서 23.3 밀리바아의 절대 압력에 이르러 끓고, 35℃에서 56.3 밀리바아의 절대 압력에 이르러 끓는다. 살균 챔버의 진공상태는, 물의 비등점이 살균 챔버의 온도 아래로 낮추어지는 압력까지 조절되는 것이 바람직하다. 그 비등점은 주변 구조 및 가스(the surrounding structure and gas)로부터 얻을 수 있는 에너지에 따라, 가습기 챔버의 물이 증발되기 전에 동결될 정도로 매우 낮을 것이다. 가습기는 또한 가습기의 외부 표면에 응결이 생기는 온도(point)까지 증발 공정에 의해 냉각될 수 있다. 이것은, 가습기의 외부와 가습기 챔버 내측의 물을 실온, 바람직하게는 살균 챔버의 온도 또는 그 이상으로 유지하기에 충분하도록, 가습기의 외부 표면을 가열함에 의해 피할 수 있다. 이것은 당업자들에게 아주 명백할 것인 가열 장치(도시되지 않음)에 의해 달성된다.

가습기 장치에서 발생된 수증기는 살균 챔버의 상대 습도를 증가시킨다. 포장 파우치 및 용기에 담긴 의료 기구를 둘러싼 가스의 상대 습도가 최소 95% ± 5%, 바람직하게는 100%에 도달할 때까지 가습 단계가 계속된다. 대략 125 리터의 부피의 살균 챔버에 있어서, 수증기 유입(admission)은 살균 챔버의 압력을 약 53 밀리바아(mbar)로 증가시킨다.

산소/오존-함유 살균 가스는 대기 온도의 가습 살균 챔버로 주입된다. 하나의 125 리터 챔버를 가지는 하나의 살균장치의 최적 동작을 위해, 살균 챔버의 충전시마다 적어도 약 10,000 mg의 전체 오존량을 얻기 위하여 약 160 내지 200 mg/l의 전체 오존량을 포함하면서, 분당 약 1 내지 약 6 리터 범위, 더 바람직하게는 분당 약 1.5 내지 2 리터의 오존 흐름을 발생시킬 수 있는 시스템이 사용되는 것이 바람직하다.

첨부된 특허청구범위의 범위에 의해서만 제한되도록 의도된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고, 특정사례에 대하여 설명된 본 발명의 실시예의 변경 또는 변형이, 이루어질 수 있다.

Claims

복수의 누적적 단계(graduated steps)로 상대 습도를 상승시킴에 의해, 둘러싸인 공간내의(in an enclosed space) 상대 습도를 제1 상대 습도에서 목표 상대 습도로 상승시키기 위한 방법.
a) 살균 챔버 공기의 온도(T_c) 또는 그보다 높은 온도(T_s)로 저수통에 상당한 양의 물(an amount of water)을 공급하는 단계와;

b) 살균 챔버내의 압력을 저수통 온도(T_s)의 물의 비등점 보다 낮은 값까지 감소시키는 단계와;

c) 저수통의 물이 비등하여 그 수증기가 살균 챔버로 들어가도록 하기 위해, 미리 선택된 노출 시간동안 저수통의 물을 살균 챔버내의 감소된 압력에 노출시키기 위해, 저수통을 살균 챔버와 유체 연통시키는 단계와; 그리고

적어도 b)와 c) 단계를 여러 번 반복하며, 각 단계의 반복에 따라 살균 챔버내의 상대 습도가 목표 습도에 도달할 때까지 점진적으로 증가하도록, 물의 양과 노출 시간 중 적어도 하나가 제어되는 단계;를 포함하여 구성되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, 상기 살균 챔버와 저수통이, 자신을 개폐하기 위한 하나의 밸브를 가지는 하나의 도관에 의해, 유체 연통되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, 각 c) 단계 이후에, 저수통의 온도 (T_s)가 살균 챔버의 온도(T_c)와 동일하거나 그보다 높도록 저수통 온도(T_s) 또는 살균 챔버의 온도(T_c)를 조절하기에 충분한 시간동안 상기 도관이 닫히는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, b) 와 c) 단계가 3 내지 30회씩 반복되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, b) 와 c) 단계가 5 내지 27회씩 반복되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, b) 와 c) 단계가 적어도 10회씩 반복되고, 각 마지막 10회째에 살균 챔버의 수증기압력이 0.01 내지 5 토르(Torr)의 범위의 양으로 증가되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, b) 와 c) 단계가 적어도 5 회씩 반복되고, 각 마지막 5회째에 살균 챔버의 수증기압력이 0.01 내지 3 토르의 범위의 양으로 증가되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, b) 와 c) 단계가 적어도 3 회씩 반복되고, 각 마지막 3회째에 살균 챔버의 수증기압력이 0.25 내지 1 토르의 범위의 양으로 증가되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, 저수통의 물의 온도가 살균 챔버의 온도보다 0 내지 10℃ 높게 유지되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, 저수통의 물의 온도가 살균 챔버의 온도보다 0 내지 7℃ 높게 유지되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, 저수통의 물의 온도가 살균 챔버의 온도보다 0 내지 3℃ 높게 유지되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, 첫 번째 b) 와 c) 단계가 이루어지고, 살균 챔버의 상대 습도가 목표 상대 습도의 80%보다 높지 않게 증가되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항에 있어서, 첫 번째 b) 와 c) 단계가 이루어지고, 살균 챔버의 상대 습도가 목표 상대 습도의 60%보다 크지 않게 증가되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
제2항 또는 제4항에 있어서, b) 와 c) 단계가 여러 번 반복되고, 살균 챔버내의 응결을 실질적으로 피하기 위해 각 b) 단계 이후의 살균 챔버의 상대 습도의 증가가 선택되는, 살균 챔버내의 공기를 목표 상대 습도까지 가습시키기 위한 방법.
x는 1 부터 n 까지의 정수이고, 각 x는 하나의 개별 단계를 나타내며, 상기 각 단계는 상응하는 하나의 수증기압력(h_x,...h_n)을 가지고, h_u 는 목표 상대 습도에 상응하는 수증기압력을 나타내는, 복수의 가습 단계(S^x...S^u)를 포함하여 구성되고, 상기 각 단계 (S_x)는, a) 둘러싸인 공간내의 수증기압력을 적어도 상기 단계(S_x)에 상응하는 값(h_x)까지 증가시키기 위하여 수증기를 수증기원으로부터 상기 둘러싸인 공간으로 공급하는 단계와, b) 미리 선택된 이퀄리제이션 기간(equilisation period) 동안 수증기원을 상기 둘러싸인 공간으로부터 단절시키는 단계와, 그리고 c) 상기 수증기압력(h_n)이 상기 둘러싸인 공간내에서 달성될 때까지 a)와 b) 단계를 반복하는 단계를 포함하는, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법.
제16항에 있어서, 상기 수증기원이 저수통이고, 상기 수증기원의 온도가 T_s이며, 상기 둘러싸인 공간의 온도가 T_c이고, 상기 각 단계(S_x)마다, 식 "T_s - T_c = T" (여기서, ΔT_x ≥0 이도록 T_s가 T_c와 동일하거나 더 높음)로 표시되는 상응 온도 미분 값(corresponding temperature differential value; T_x)이 있으며, 상기 단계 b)가 ΔT_x를 위한 값을 얻기 위해 T_s 또는 T_c를 조절하기에 충분한 시간동안 상기 둘러싸인 공간으로부터 수증기원을 단절시키는 단계를 포함하여 구성되는, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법.
제16항에 있어서, n이 3 내지 30인, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법.
제16항에 있어서, n이 5 내지 27인, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법.
제16항에 있어서, n이 10 보다 크고, n-10에서 n까지의 마지막 10 단계의 각 단계 (S_x)마다, h_x - h_x-1로 표시되는, 이전 단계 (S_x-1)에서 단계 (S_x)까지의 각각의 수증기압력의 증가가, 0.01 내지 5 토르의 범위에 있는, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법.
제16항에 있어서, n이 5 보다 크고, n-5에서 n까지의 마지막 5 단계의 각 단계 (S_x) 마다, h_x - h_x-1로 표시되는, 이전 단계 (S_x-1)에서 단계 (S_x)까지의 각각의 수증기압력의 증가가, 0.01 내지 3 토르의 범위에 있는, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법.
제16항에 있어서, n이 3 보다 크고, n-3에서 n까지의 마지막 3 단계의 각 단계 (S_x) 마다, h_x - h_x-1 로 표시되는, 이전 단계 (S_x-1)에서 단계 (S_x)까지의 각각의 수증기압력의 증가가, 0.25 내지 1 토르의 범위에 있는, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법.
제16항에 있어서, 제1 단계를 위한 h₁의 값이 목표 값의 80% 보다 높지 않은 상대 습도를 나타내는, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법.
제16항에 있어서, 제1 단계를 위한 h₁의 값이 목표 값의 60% 보다 높지 않은 상대 습도를 나타내는, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법.
제16항에 있어서, 상기 둘러싸인 공간이 가습 오존 살균 공정을 위한 살균 챔버인, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법.
제16항에 있어서, 상기 둘러싸인 공간에서의 응결을 실질적으로 피하기 위하여 단계들의 수와 상응하는 수증기압력값들이 선택되는, 둘러싸인 공간을 목표 상대 습도까지 가습시키는 방법.
하나의 살균 챔버와,

오존을 가습하기 위한 수증기원을 제공하기 위하여, 동작중에 물을 담기 위한 하나의 저수통과,

상기 저수통과 살균 챔버 사이에 유체 연통되는 하나의 도관과,

상기 도관을 개폐하기 위한 도관내의 하나의 밸브와,

상기 살균 챔버의 온도를 제어하기 위한 제1 가열 수단과,

상기 저수통의 온도를 제어하기 위한 제2 가열 수단과,

상기 살균 챔버의 온도를 관찰하기 위한 제1 온도 감지 수단과,

상기 저수통의 온도를 관찰하기 위한 제2 온도 감지 수단과,

상기 살균 챔버의 압력을 관찰하기 위한 하나의 압력 감지 수단과,

상기 살균 챔버의 압력을 감소시키기 위한 진공 수단과,

제1 및 제2 온도 감지 수단과 압력 감지 수단으로부터의 정보에 답하여 제1 및 제2 가열 수단을 제어하기 위한 하나의 프로세서를 포함하여 구성되고,

상기 프로세서는 복수의 단계로 살균 챔버의 가습을 달성하도록 프로그램되는, 가습 오존에 의한 살균 장치.
제27항에 있어서, 상기 단계들의 수가 3 내지 30개인, 가습 오존에 의한 살균 장치.
제27항에 있어서, 상기 단계들의 수가 5 내지 27개인, 가습 오존에 의한 살균 장치.
제27항에 있어서, 상기 복수의 단계들이 10보다 많고, 각각의 마지막 10 단계에서의 수증기압력의 증가가 0.01 내지 5 토르의 범위로 이루어지도록 상기 프로세서가 프로그램되는, 가습 오존에 의한 살균 장치.
제27항에 있어서, 상기 복수의 단계들이 5보다 많고, 각각의 마지막 5 단계에서의 수증기압력의 증가가 0.01 내지 3 토르의 범위로 이루어지도록 상기 프로세서가 프로그램되는, 가습 오존에 의한 살균 장치.
제27항에 있어서, 상기 복수의 단계들이 3보다 많고, 각각의 마지막 3 단계 에서의 수증기압력의 증가가 0.25 내지 1 토르의 범위로 이루어지도록 상기 프로세서가 프로그램되는, 가습 오존에 의한 살균 장치.
제27항에 있어서, 저수통의 온도를 살균 챔버의 온도 또는 그보다 높은 온도로 유지하도록 상기 프로세서가 프로그램된, 가습 오존에 의한 살균 장치.
제27항에 있어서, 저수통의 온도를 살균 챔버의 온도보다 0℃ 내지 7℃ 높게 유지하도록 상기 프로세서가 프로그램된, 가습 오존에 의한 살균 장치.
제27항에 있어서, 저수통의 온도를 살균 챔버의 온도보다 0℃ 내지 3℃ 높게 유지하도록 상기 프로세서가 프로그램된, 가습 오존에 의한 살균 장치.