KR20100056858A - 의료용 살균 세척장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 살균 세척장치에 관한 것으로서, 피세척물 및 상기 피세척물을 세정하는 세척액을 수용하는 세척조를 갖는 본체와; 상기 본체에 마련되어, 상기 세척조의 세척액에 초음파를 발생하는 초음파 발생부와; 직류전원공급부와, 상기 직류전원공급부에 전기적으로 연결되며 상기 세척조 내에 마련되어 저전압 플라즈마를 일으키는 양전극 및 음전극을 가지며, 상기 세척조의 세척액에 수산기(Hydroxyl Radical)를 생성하는 플라즈마 발생부와; 상기 초음파 발생부와 상기 플라즈마 발생부가 중복되게 작동하지 않도록 상기 초음파 발생부와 상기 플라즈마 발생부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 하나의 장치에 초음파 발생부와 플라즈마 발생부를 구현함으로써, 수중에 초음파를 발생하여 피세척물의 표면을 정밀하게 세척하고, 또한 플라즈마를 발생시켜 수산기를 생성하여 피세척물을 살균할 수 있으며, 세척 및 살균 시간을 단축하고, 인력의 소모를 줄이며, 장치 비용을 절감할 수 있다.

Description

의료용 살균 세척장치{STERILIZING AND WASHING APPARATUS}

본 발명은, 살균 세척장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하나의 장치에서 초음파 발생부와 플라즈마 발생부를 마련하여, 피세척물을 초음파를 이용해 세척하고, 수중에서 코로나 방전에 의한 저전압 저온 플라즈마를 발생시켜 전기적, 화학적, 물리적 작용에 의해 강력한 산화력과 살균력을 가진 수산기(Hydroxyl Radical)를 생성하여 피세척물을 소독 및 살균하는 살균 세척장치에 관한 것이다.

다양한 형태의 의료기기를 살균, 소독하기 위해 여러 가지의 방법들이 이용되고 있는 있는데, 일반적으로 고온으로 균을 살균 및 소독하는 방법과, 자외선을 직접 조사하여 살균 소독하는 방법과, 균을 죽일 수 있는 화학 성분인 소독액을 이용하는 방법들이 널리 사용되어 왔다.

여러 소독 및 살균방법 중 스팀이나 건조한 뜨거운 공기를 이용하는 방법은 제작이 어렵지 않고 경제적으로 저렴하여 가장 널리 이용되고 있지만, 이러한 소독방법은 열이나 증기에 의해 나쁜 영향을 받는 의료 도구(피세척물) 등을 살균, 소독시킬 수가 없다.

즉, 날까로운 날을 가지거나 다양한 금속에 열처리를 하여 고유의 탄성과 기 능을 갖는 의료도구 등과 같은 피세척물은 고온 소독 방식에 의해 고온에 노출될 경우, 쉽게 열화되어 그 물리적 특성이 바뀌어 의료 도구의 수명을 단축시키며, 날을 무디게 해 고유의 기능을 하지 못하는 경우가 많다.

이에, 근래에 가장 효과적인 소독 방법으로서, 물질을 플라즈마 상태를 만들어 플라즈마의 강력히 전자를 얻으려는 성질을 이용해 균을 파괴하는 플라즈마 소독방식이 알려지고 있다.

종래의 플라즈마 소독방식으로서 오존(O₃)을 이용하는 방법이 있으며, 5,000V이상의 높은 전압의 방전을 통해 오존이 생성되며, 과다 발생시 오존의 독성에 의해 호흡기 등 인체에 치명적인 유해성을 띄고 있다. 또한, 오존은 산소와 같이 물에 용존이 잘 되지 않는 성질을 가진다.

그런데, 이러한 고전압 방전에 의해 오존을 발생하는 플라즈마 소독방식은 구조가 현저히 복잡하고 설치와 유지비용이 증대되는 문제점이 있다.

이에, 본 출원인은 종래에 사용해 왔던 유해한 화학 소독제의 사용을 배제하고, 종래에 각각의 세척 장치를 통한 세척 과정과 소독 장치를 통한 소독 과정을 하나의 장치에 구현한 살균 세척장치를 개발하기에 이르렀다.

즉, 초음파를 이용하여 피세척물의 표면을 정밀하게 세척하고, 수중에 저전압 저온 플라즈마를 발생시켜 수산기를 생성하여 피세척물을 살균할 수 있는 살균 세척장치를 개발하기에 이르렀다.

일반적으로 많이 사용되는 오존(O₃)을 이용하는 방식과 수산기(OH, Hydroxyl Radical)를 이용하는 방법이 있다.

그에 비해서 수산기는 수중에서 저전압 방전에 의해 쉽게 생성될 수 있으며 수명이 짧은 자유 라디칼로 존재하므로, 시간이 지나면 완전한 물로 다시 환원됨으로 2차적인 오염이나 인체에 유해성도 전혀 없다.

상기 배경기술의 문제점에서 해결하고자 하는 과제는, 본 발명에 따라, 수중에 초음파를 발생하여 피세척물의 표면을 정밀하게 세척하고, 또한 플라즈마를 발생시켜 수산기를 생성하여 피세척물을 살균할 수 있으며, 세척 및 살균 시간을 단축하고, 인력의 소모를 줄이며, 장치 비용을 절감할 수 있는 살균 세척장치를 제공하는 것이다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 피세척물 및 상기 피세척물을 세정하는 세척액을 수용하는 세척조를 갖는 본체와; 상기 본체에 마련되어, 상기 세척조의 세척액에 초음파를 발생하는 초음파 발생부와; 직류전원공급부와, 상기 직류전원공급부에 전기적으로 연결되며 상기 세척조 내에 마련되어 저전압 플라즈마를 일으키는 양전극 및 음전극을 가지며, 상기 세척조의 세척액에 수산기(Hydroxyl Radical)를 생성하는 플라즈마 발생부와; 상기 초음파 발생부와 상기 플라즈마 발생부가 중복되게 작동하지 않도록 상기 초음파 발생부와 상기 플라즈마 발생부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 세척장치를 제공한다.

여기서, 상기 세척조에 수용된 세척액이 유동하는 순환배관과, 상기 순환배관 상에 마련되어, 상기 세척조의 세척액을 강제 순환시키는 순환펌프를 더 포함하거나, 또는 세척조의 세척액에 와류를 형성하는 교반날개를 가지며, 상기 세척조의 세척액을 교반하는 교반기를 더 포함함으로써, 세척조에 수산기 발생시 세척조의 세척액에 와류가 발생하여 피세척물의 살균효율을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 세척조 내에 마련되어, 상기 초음파 발생부와 상기 플라즈마 발생부를 구획하는 격벽을 더 포함함으로써, 플라즈마 발생부의 작동을 원활하게 한다.

상기 플라즈마 발생부는 초음파발생부보다 0.1mm 이상 아래쪽에 배치될 수 있다.

따라서, 상기 과제의 해결 수단에 따르면, 하나의 장치에 초음파를 발생하는 초음파 발생부와, 수중에 플라즈마를 발생시켜 수산기를 생성하는 플라즈마 발생부를 구현함으로써, 초음파를 이용하여 피세척물의 표면을 정밀하게 세척하고, 플라즈마 발생에 의해 생성된 수산기를 이용하여 피세척물을 살균할 수 있으며, 세척 및 살균 시간을 단축하고, 인력의 소모를 줄이며, 장치 비용을 절감할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 세척장치가 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 살균 세척장치(10)는 본체(11)와, 초음파 발생부(21)와, 플라즈마 발생부(31)를 포함한다.

본체(11)는 상방이 개구된 통형상을 가지며, 본체(11)의 전면 일 영역에는 사용자가 기기의 작동을 조작할 수 있는 조작부(13)와, 조작 및 작동상태를 디스플 레이하는 디스플레이부(15)가 마련되어 있다.

한편, 본체(11)의 내부에는 세척하고자 하는 피세척물 및 피세척물을 세정하는 세척액을 수용하는 세척조(17)가 형성되어 있다.

세척조(17)의 상방에는, 즉 본체(11)의 개구 영역에는 세척조(17)를 개방 및 폐쇄하기 위한 커버(19)가 마련되어 있다.

세척조(17)의 외측 바닥면 중앙 영역에는 세척조(17)의 세척액에 초음파를 발생하는 초음파 발생부(21)가 마련되어 있다. 초음파 발생부(21)는 저주파 발진기(23)로부터 초음파 발생 소자(25)에 저주파 교류를 인가하여 초음파를 발생하는 통상적인 초음파 발진장치가 사용된다. 본 실시예에서의 초음파 발생부(21)는 세척조(17)의 바닥면에 설치되어 있지만, 초음파 발생부(21)는 이에 한정하지 않고 세척조(17)에 초음파 진동을 부여할 수 있는 위치라면 어떠한 위치도 무방하다.

플라즈마 발생부(31)는 본체(11)에 마련되어, 세척조(17)의 세척액에 코로나 방전에 의한 저전압 저온 플라즈마를 발생시켜 전기적, 화학적, 물리적 작용에 의해 강력한 산화력과 살균력을 가진 수산기(Hydroxyl Radical)를 생성한다.

여기서, 플라즈마에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 플라즈마 상태란, 고온에서 기체가 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 상태를 말하며, 전하 분리도가 매우 높으면서도 전체적으로는 음전하와 양전하의 수가 같아서 중성을 띤다. 플라즈마를 이루는 각 개체는 전기를 띠고 있어서 중성 기체와는 성격이 판이하다. 전기 전도도가 크고 금속전도체와 같이 전류가 표면에만 국한하여 흐르며, 내부에는 전류가 흐르지 않는다. 이에, 이러한 플라즈마를 고 체, 액체, 기체에 이어 제4의 물질 상태라 한다. 즉, 수산기는 고체, 액체, 기체에 이은 제4의 물질이라고 일컬어지는 플라즈마 상태에서 만들어지는 일종의 산소 음이온계 물질로서, 현존하는 물질 중에서 살균, 소독, 분해 능력이 오존과 염소보다 2배 이상 강력하고, 인체에는 전혀 해가 없는 천연물질로 알려져 있다. 일반적으로 수산기는 물(H₂O) 분자가 강력한 전기적 에너지에 의해 분리되는 과정에서 수소원자(H+) 하나가 떨어질 때 생성되는 것으로 알려져 있다. 또한, 산소분자(O₂)가 같은 방식으로 분리되면서 발생하는 O-, O₂-,O₃- 등의 산소 음이온 중에서 O₂-가 부유 중인 오염물질과 결합하여 산화 반응하는 과정에서도 일부 생성되는 것으로 알려져 있다. 수산기가 산화작용을 하고 다시 물로 환원되는 데는 통상 대기중 상온에서 2~5시간인 것으로 알려져 있다. 따라서, 수산기는 수중에서 저전압 방전에 의해 쉽게 생성될 수 있으며 수명이 짧은 자유 라디칼로 존재하므로, 시간이 지나면 완전한 물로 다시 환원되므로 2차적인 오염이나 인체에 유해성도 전혀 없다.

한편, 본 발명에 따른 플라즈마 발생부(31)는 직류전원공급부(33)와, 직류전원공급부(33)에 전기적으로 연결되어 저온 플라즈마를 일으키는 양전극(35a) 및 음전극(35b)을 포함한다.

직류전원공급부(33)는 AC/DC컨버터를 사용하는 것으로, 세척용량에 따라 12∼24V의 저전압을 공급한다.

양전극(35a)과 음전극(35b)은 초음파 발생부(21)를 사이에 두고, 세척조(17) 내측 바닥면에 상호 이격하며 설치되어 있다. 여기서, 양전극(35a)과 음전극(35b) 은 통상적으로 널리 사용되는 탄소막대가 적용될 수 있다.

또한, 세척조(17) 내측 바닥면에는 초음파 발생부(21)와 플라즈마 발생부(31)의 양전극(35a)과 음전극(35b)을 구획하는 격벽(37)이 마련되어 있다. 이에 따라, 플라즈마 발생부(31)는 양전극(35a)과 음전극(35b)은 초음파 발생부(21)와 간섭없이 원활하게 전계를 형성할 수 있게 된다.

여기서, 세척액은 저온 플라즈마에 의해 수산기가 원활하게 발생하여 살균효율을 증대시킬 수 있는 식염수를 사용하는 것이 보다 효과적이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 세척장치(10)는 세척조(17)에 수용된 세척액이 유동하는 순환배관(41)과, 순환배관(41) 상에 마련되어 세척조(17)의 세척액을 강제 순환시키는 순환펌프(45)를 더 가진다.

순환배관(41)은 세척조(17)의 하부에서 세척액을 흡입하여, 세척조(17)의 상부에서 세척액을 토출하도록 세척조(17)의 일측에 연통하게 설치되어 있다.

순환펌프(45)는 본체(11)에 마련되어, 세척조(17)의 세척액을 순환배관(41)을 통해 강제 순환시킨다.

이에, 세척조(17)에 수산기 발생시 세척조(17)의 세척액을 강제 순환시킴에 따라, 세척조(17)의 세척액에 와류가 발생하여 피세척물의 살균효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 세척장치(10)는, 초음파 발생부(21)와 플라즈마 발생부(31)가 중복되게 작동하지 않도록 초음파 발생부(21)와 플라즈마 발생부(31)의 작동을 제어하는 제어부(61)를 가진다.

제어부(61)는 살균 세척장치(10)의 전체 가동시간 중 초음파 발생부(21)의 작동시간을 전체 시간동안 작동하는 것이 아니라 타이머(63)와 연계하여 일정 시간동안 작동을 멈추고 일정 시간 이후에 다시 작동하도록 제어하여, 플라즈마 발생부(31)의 작동에 의해 피세척물의 살균작업시 초음파 발생부(21)로부터 발생하는 초음파에 의해 방해되지 않도록 한다.

또한, 제어부(61)는 살균 세척장치(10)의 조작 및 작동상태를 디스플레이부(15)에 표시하도록 제어할 뿐만 아니라 조작부(13)의 조작신호에 의거하여 순환펌프(45)의 작동을 제어한다.

이러한 제어부(61)는 마이컴으로 이루어지며, 본체(11) 내에 수용되어 있다.

또한, 기구를 구성할 때 도 4와 같이 플라즈마 발생부의 양전극(35a)과 음전극(35b)의 위치를 초음파 발생부(21) 영역보다 아래에 배치하여, 발생하는 초음파에 의해 방해되지 않도록 하는 구성도 가능하다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 살균 세척장치(10)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

사용자가 세척조(17)의 세척액에 의료 도구 등과 같은 세척물을 침지시킨 상태에서, 살균 세척장치(10)가 세척 및 살균 작동을 하도록 조작부(13)를 조작한다.

조작부(13)의 작동 지시에 의거하여 제어부(61)가 초음파 발생부(21)의 저주파 발진기(23)가 초음파 발생 소자(25)에 저주파 교류를 인가하고, 초음파 발생부(21)는 초음파를 발생하여 세척조(17)의 세척액에 전달한다.

이에, 초음파가 세척액을 이용하여 피세척물에 도달함으로써, 피세척물의 표면에 부착된 잔류물, 오염물은 제거되며, 피세척물은 세척된다.

그리고, 일정 시간동안 초음파에 의해 피세척물이 세척되면, 제어부(61)는 타이머(63)로부터 신호를 받아 초음파 발생부(21)의 작동을 정지하고, 플라즈마 발생부(31)의 직류전원공급부(33)로부터 세척조(17) 내에 마련된 양전극(35a)과 음전극(35b)에 저전압이 인가되도록 직류전원공급부(33)를 제어한다.

세척액에 침지된 플라즈마 발생부(31)의 양전극(35a)과 음전극(35b)에 저전압이 인가되면, 수중 방전에 의해 양전극(35a)과 음전극(35b) 사이에서 저온 플라즈마가 발생하면서 물분자(H₂O)는 수소(H)와 산소(O) 이온 상태로 분해되어, 이온 클러스터 형태의 수많은 미세 기포로 수중 확산한다. 이 때, 산소원자는 다른 산소원자와 결합하여 안정화되려는 성질을 띠므로 결합을 통해 산소분자(O₂)가 된다.

저온 플라즈마에 의한 강력한 전기화학적 에너지에 의해 수소원자(H)는 음이온 전자와 분리되어 H+가 되고, 산소분자(O₂)는 주위의 음이온 전자를 받아들여 산소 음이온과 일부는 O₃로 바뀐다. 그리고, 이러한 전기화학적 해리상태는 일반적으로 대기상태에서 2∼5시간 이내에 다시 환원되며, 물의 상태는 약알카리성을 띠게 된다.

생성된 수소 양이온(H+) 및 산소 음이온(O₂-)은 주위에 있는 물분자(H₂O)와 반응하여 수산기(Hydroxyl Radical)와 음이온 등 여러 가지 산소계활성종 이온들을 클러스터 형태로 생성한다. 이 때, 함께 생성된 과산화수소는 수면 위로 증발되며, 수산기(Hydroxyl Radical)은 세균류에 붙어 이를 분해, 제거하는 작용을 한다.

분자 성질 상 매우 불안정한 상태인 수산기(Hydroxyl Radical)는 세균류의 세포막에 있는 수소이온(H)을 빼앗아 물(H₂O)로 다시 환원되며, 이 때 세포막에서 수소(H)를 제거 당한 세균들은 세포막이 파괴되면서 비활성화 상태의 무해 물질로 만들며, 함께 발생하는 산소계활성 종의 하나인 오존(O₃)의 반응으로 곰팡이와 이끼류 등의 조류까지 처리할 수 있다.

그 밖에, 양전극(35a)과 음전극(35b) 사이의 강력한 전계에 의해 생성된 수중 미세 기포들은, 기포들 사이에 강한 전계를 형성함으로써, 수중 미생물과 기타 유, 무기물질을 전기적으로 제거하는 효과도 갖는다.

한편, 저온 플라즈마에 의해 세척액에 발생된 수산기(Hydroxyl Radical)를 비롯한 산소계활성종 이온은 매우 불안정한 상태이므로, 세균, 독소 및 세척액 유무기물질과 반응 후 일반 대기 상태에서 2∼5시간 내에 물로 다시 환원되므로 2차 오염의 우려가 전혀 없다.

따라서, 세척액 내의 수산기의 이온 활성화에 의해 피세척물의 표면에 독성의 잔존물을 남기지 않으며 살균할 수 있게 된다.

한편, 세척조(17)의 수산기 발생과정 중에 제어부(61)는 순환펌프(45)를 작동시켜 세척조(17)의 세척액을 강제 순환시킴에 따라, 세척조(17)에 와류를 발생하여 피세척물의 살균효율을 향상시킨다.

그리고, 타이머(63)의 작동에 의해 일정 시간동안 플라즈마 발생부(31)에 의해 생성된 수산기에 의해 피세척물이 살균되면, 제어부(61)는 플라즈마 발생부(31) 및 순환펌프(45)의 작동을 정지하고, 조작부(13)의 조작신호에 의거하여 초음파 발생부(21)를 다시 작동시키거나, 또는 작동 정지시킨다.

이와 같이, 본 발명에 따른 살균 세척장치(10)는, 하나의 세척조(17)에 피세척물을 침지시킨 후, 피세척물을 초음파에 의해 세척하고 저온 플라즈마에 의해 생성된 수산기에 의해 살균함으로써, 세척 및 살균 시간을 단축하고, 인력의 소모를 줄이며, 장치 비용을 절감할 수 있게 된다. 또한, 종래의 공기 중에서 플라즈마를 발생시키는 것과는 달리, 세척액 속에 저온 플라즈마를 발생시키므로, 종래에 비해 장치의 구조가 복잡하지 않으며, 저렴하게 제작할 수 있고, 저전압을 사용하므로 안전을 도모할 수 있게 된다.

도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 살균 세척장치의 종단면도가 도시되어 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 살균 세척장치(10')는 세척조(17)의 세척액에 와류가 발생하기 위해, 전술한 일 실시예와 같이 순환펌프(45)와 순환배관(41)이 마련되어 있지 않고, 교반기(51)가 마련되어 있다.

교반기(51)는 세척조(17)의 내측에 브래킷(59)에 의해 지지되어 있으며, 교반기(51)는 세척조(17)의 세척액에 와류를 형성하는 교반날개(53)와, 교반날개(53)에 회전력을 제공하는 모터(55)와, 모터(55)의 회전력을 교반날개(53)에 전달하는 교반축(57)을 가진다.

이에 따라, 플라즈마 발생부(31)의 작동에 의해 세척조(17)에 수산기가 발생할 때, 교반기(51)의 모터(55)에 전원을 공급하여 교반날개(53)를 회전시킴으로써, 세척조(17)의 세척액에 와류가 발생하여 피세척물의 살균효율을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 세척장치의 사시도,

도 2는 도 1의 종단면도,

도 3은 본 발명에 따른 살균 세척장치의 제어블록도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 살균 세척장치의 종단면도,

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 살균 세척장치의 종단면도이다.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＊

10,10' : 살균 세척장치 11 : 본체

17 : 세척조 21 : 초음파 발생부

31 : 플라즈마 발생부 33 : 직류전원공급부

35a : 양전극 35b : 음전극

37 : 격벽 41 : 순환배관

45 : 순환펌프 51 : 교반기

53 : 교반날개 61 : 제어부

Claims (5)

1. 피세척물 및 상기 피세척물을 세정하는 세척액을 수용하는 세척조를 갖는 본체와;

   상기 본체에 마련되어, 상기 세척조의 세척액에 초음파를 발생하는 초음파 발생부와;

   직류전원공급부와, 상기 직류전원공급부에 전기적으로 연결되며 상기 세척조 내에 마련되어 저전압 플라즈마를 일으키는 양전극 및 음전극을 가지며, 상기 세척조의 세척액에 수산기(Hydroxyl Radical)를 생성하는 플라즈마 발생부와;

   상기 초음파 발생부와 상기 플라즈마 발생부가 중복되게 작동하지 않도록 상기 초음파 발생부와 상기 플라즈마 발생부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 세척장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 세척조에 수용된 세척액이 유동하는 순환배관과,

   상기 순환배관 상에 마련되어, 상기 세척조의 세척액을 강제 순환시키는 순환펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 세척장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 세척조의 세척액에 와류를 형성하는 교반날개를 가지며, 상기 세척조의 세척액을 교반하는 교반기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 세척장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 세척조 내에 마련되어, 상기 초음파 발생부와 상기 플라즈마 발생부를 구획하는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 세척장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 플라즈마 발생부는 초음파발생부보다 0.1mm 이상 아래쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 살균 세척 장치.

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