[논문]비전리방사선을 이용한 미생물 균주 멸균효과

정경환; 서정민

doi:10.7742/jksr.2020.14.6.833

비전리방사선을 이용한 미생물 균주 멸균효과
Sterilization Effect of Microbial Strains by using Non-ionizing Radiation 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.14 no.6, 2020년, pp.833 - 839

정경환 (대구보건대학교 방사선과) , 서정민 (부산가톨릭대학교 방사선학과)

초록
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전 세계적으로 중증 급성 호흡 증후군 코로나바이러스에 의해 감염예방 및 사회적 인식이 크게 변화되었으며, 그로 인해 의료 원내감염 노출이 높은 환자에 관한 감염관리 지침 및 과정을 더 강화하고 관리감시를 더 철저히 하고 있다. 감염예방을 위해서는 멸균이 최우선으로 시행이 되어야 하며, 저비용, 쉬운 설치와 조작이 쉬운 멸균법을 찾아 적절한 멸균효과를 제시하고자 한다. 본 연구에서는 충치균을 오염시켜 출력 4 W, 조사 시간 60, 150, 300 sec로 자외선 살균기를 이용하였으며, 레이저는 출력 0.8, 1.5 W로 각각 파장 266, 355 nm로 조사하였다. 자외선 살균기는 150 sec 이상에서 감염예방에 안전성을 나타내었으며, 레이저는 1.5 W와 0.8 W, 266 nm에서 예방의 안전성을 나타내었다. 결과에서 출력이 높고 253.7 nm에 가까운 파장일수록 멸균효과는 뛰어났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Globally, infection prevention and social awareness have been greatly changed by the severe acute respiratory syndrome coronavirus, and as a result, the infection control guidelines and procedures for patients with high exposure to hospital-acquired infection are further strengthened and management and monitoring are more thorough. In order to prevent infection, sterilization should be carried out with the highest priority, and we will find a sterilization method that is low in cost, easy to install, and easy to operate, to present appropriate sterilization effects. In this study, the UV sterilizer was used to contaminate the caries bacteria with an output of 4 W and irradiation time of 60, 150, and 300 sec, and the laser was irradiated with outputs of 0.8 and 1.5 W at wavelengths of 266 and 355 nm, respectively. Ultraviolet sterilizer showed safety in infection prevention at over 150 sec, and laser showed safety in prevention at 1.5 W, 0.8 W, and 266 nm. As a result, the higher the output and the wavelength closer to 253.7 nm, the better the sterilization effect.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Flow chart of the entire experiment procedure.
그림 Fig. 2. The survival rate of S. mutans according to the UV exposure time(253.7 ㎚).
표 Table 1. The comparison of survived S. mutans depending on the UV exposure time(253.7 ㎚).
표 Table 2. The test statistic of S. mutans depending on the UV exposure time(253.7 ㎚).
표 Table 3. The comparison of survived S. mutans depending on the wavelength by the output of 0.8 W.
그림 Fig. 3. The survival rate of S. mutans according to the wavelength by the output.
표 Table 4. The test statistic of S. mutans depending on the wavelength by the output of 0.8 W.
표 Table 5. The comparison of survived S. mutans depending on the wavelength by the output of 1.5 W.
표 Table 6. The test statistic of S. mutans depending on the wavelength by the output of 1.5 W.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 기존의 멸균법들은 과정과 조작이 쉽지 않으며 장시간이 소요되었다. 기존의 멸균법을 분석하여 적절한 조사 시간, 출력 및 파장을 제시하고자 한다.
자외선 살균방식과 레이저 조사를 통한 멸균효과에 대한 기존 연구는 특정 파장을 이용하여 균주 멸균을 시행하고 해당 파장 에너지에서 세균 제거의 가능성 및 멸균에 관한 내용을 다룬 것이 일반적이다. 동일한 파장일 경우에도 그 출력 및 조사 시간에 따라 멸균 정도의 차이가 나타날 것이며 이에 본 연구는 동일한 파장에서 출력과 조사 시간 변화에 의한 멸균효과를 비교 분석하였으며 자외선 살균기와 레이저를 조사하여 세균의 생존율 및 통계적 분석 후 멸균 유효성을 평가하고자 한다.
본 연구에서는 자외선 살균기 조사 시간과 자외선 레이저의 출력변화에 따른 세균의 멸균 효과를 분석하였다.

제안 방법

Nd:YAG 레이저와 자외선 살균기가 조사된 플레이트에 생리식염수 1 ㎖에 균질화 후 회수하여, 희석 배양법으로 추정, 확정, 완전시험을 수행하고 십진 희석법으로 검체 1 ㎖의 충치균을 측정하였다.
멸균시간을 줄이기 위해 에너지 밀도가 높은 고출력 레이저를 사용하였으며, 레이저 응용 기술센터(Daegu, South Korea)에서 Q-switch Nd:YAG 레이저(Nedium YAG laser: NL315, EkSPLA, Lithuania) 고조파(Harmony) 분리기로 파장 266, 355 ㎚로 자외선만 분리하여 출력 0.8, 1.5 W, 반복률 10 ㎐, 직경 1 ㎝로 각각 조사하였다.
두 선행연구에서는 단일파장을 이용하여 제시하거나, 저출력에서 장시간의 조사 후 멸균효과를 나타내었다. 본 연구에서는 단시간의 멸균효과를 검정하기 위해 선행연구보다 고출력과 조사 시간별 분석을 하였다. 그 결과 자외선 살균기 출력 4 W, 파장 253.
연속이며 분포가 같은 두 집단의 독립적인 모집단을 확률표본으로 각각 추출하였다(p<0.05).
자외선 살균기(CM-1-1, Cupmate, Korea)를 이용하여, 파장 253.7 ㎚, 출력 4 W, 조사 시간 60, 150, 300 ㎝로 충치균 도포된 플레이트를 중심인 깊이 11, 높이 13 ㎝에 위치시켜 실험자의 안전을 위해 살균기의 문을 닫고 조사하였다.
CFU/mL 균액을 제조하여 공급받았다. 제조한 충치균을 피펫을 사용하여 플레이트 표면 중앙에 각각 1 ㎕씩 직경 1 ㎝로 도포시켰으며, 30 min 건조한 후 비전리방사선을 조사하였다.

대상 데이터

멸균을 분석하기 위해 사용된 시험 균주는 치아 우식의 원인균인 충치균(KCTC 3065)을 한국식품정보원(Daejeon, South Korea) 미생물센터에서 Brain Heart Infusion agar(BHI) 배지에서 접종 후, 온도 31℃, 습도 17 %에서 3일간 배양 후 10³ CFU/mL 균액을 제조하여 공급받았다. 제조한 충치균을 피펫을 사용하여 플레이트 표면 중앙에 각각 1 ㎕씩 직경 1 ㎝로 도포시켰으며, 30 min 건조한 후 비전리방사선을 조사하였다.
본 연구의 대상은 인체 내 가장 많이 이식되고 있는 치아 임플란트 소형 의료기기의 멸균 효과를 검증하기 위하여 구강질환으로 많이 발생하는 연쇄상구균 중 충치균(S. mutans; Streptococcus mutans)을 이용하였다. 충치균을 실험용 플레이트에 도포 후 자외선 및 레이저를 조사 후 세균 수를 측정하였으며, 통계적 검정을 실시하였다.

데이터처리

자외선과 레이저 조사 후 충치균의 생존을 통계적 비교분석을 위해 SPSS(IBM Ver. 25, USA) 프로그램을 사용하였으며, 통계 방법은 모집단 간의 중심위치를 비교하기 위해 비모수 검정법에서 Mann-Whiteney-Wilcoxon 순위 합 검정법으로 수치화 시켰다. 연속이며 분포가 같은 두 집단의 독립적인 모집단을 확률표본으로 각각 추출하였다(p<0.
mutans; Streptococcus mutans)을 이용하였다. 충치균을 실험용 플레이트에 도포 후 자외선 및 레이저를 조사 후 세균 수를 측정하였으며, 통계적 검정을 실시하였다.

성능/효과

본 연구에서는 단시간의 멸균효과를 검정하기 위해 선행연구보다 고출력과 조사 시간별 분석을 하였다. 그 결과 자외선 살균기 출력 4 W, 파장 253.7 ㎚, 150 sec이상에서 충치균 멸균이 99.99 %가 이루어져 감염예방의 안전성을 나타내었다. 그리고 자외선 레이저에서는 출력 0.
즉, 살균선에 근접한 파장과 고출력일수록 출력밀도가 높아져 멸균 효과가 높았다. 그리고 선행연구는 5분의 시간이 소요되었으나 본 연구는 자외선 살균기는 150 sec, 자외선 레이저는 1 sec에서 멸균효과를 나타내었다.
본 연구 결과에서 나타나듯이, 기존 멸균법과 비교해 단시간에 멸균 효과를 나타내었으며, 비용, 경제면에서 우수하였다. 의료기기 이용할 때 의료 종사자의 안전성이 보장되어 멸균법 다양성 확보에 도움을 줄 것으로 여겨진다.
본 연구에서는 기존의 멸균법들은 과정과 조작이 쉽지 않으며 장시간이 소요되었다. 기존의 멸균법을 분석하여 적절한 조사 시간, 출력 및 파장을 제시하고자 한다.
자외선 살균기 출력 4 W, 파장 253.7 ㎚, 조사 시간 60 sec 조사 후 충치균 생존율은 6.58 %로 낮은 수치였지만 감염예방의 안전성을 보장하기에는 높은 수치였다. 조사 시간 150 sec부터 멸균 99.
7 nm, 출력 4 W, 조사 시간 60, 150, 300 sec 각각 조사 후 충치균 멸균은 Table 1에 생존 결과를 나타내었다. 자외선 살균기는 253.7 ㎚로 조사되었으며, 조사 시간 60 sec는 대조군과 차이를 보였으나 감염예방 안전성을 보장하는 수치는 아니며, 150, 300 sec는 대조군과 차이를 나타내었다. Table 2 비모수 검정 방법에서 조사 시간 60 sec는 근사유의확률(양측)이 0.
58 %로 낮은 수치였지만 감염예방의 안전성을 보장하기에는 높은 수치였다. 조사 시간 150 sec부터 멸균 99.99 %로 나타내어, 자외선 살균기는 최소 거리 10 ㎝에서 150 sec 이상을 조사할 것을 권장한다. 또한 자외선 레이저는 살균 파장인 253.
5 W와 확연한 차이를 보였으며, 통계 분석에서도 355 nm에서는 출력에 따라 차이가 있음을 보였다. 즉, 살균선에 근접한 파장과 고출력일수록 출력밀도가 높아져 멸균 효과가 높았다. 그리고 선행연구는 5분의 시간이 소요되었으나 본 연구는 자외선 살균기는 150 sec, 자외선 레이저는 1 sec에서 멸균효과를 나타내었다.

후속연구

비전리방사선 자외선일 경우 단파장을 조사하기 때문에 에너지가 높다. 그러므로 에너지 높은 자외선 조사할 경우 라디칼(Radical; -OH) 분해 산물이 발생할 가능성이 있어 변형에 영향이 따를 수 있으므로 추후 연구가 더 필요하다고 생각된다.

참고문헌 (11)

H. J. Lee, H. Y. Lee, "COVID-19 Stress: Is the level of COVID-19 stress same for everybody? - Segmentation approach based on COVID-19 Stress level", Kor. Logistic reasearch association, vol. 30, no. 4, pp. 75-87, 2020.

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U. Y. Choi, Y. M. Kwon, J. H. Choi, J. H. Lee, "Activities of an infection control surveillanceworking group for the infection control and prevention of COVID-19", J. of kor. Medical Association, vol. 53, no. 9, pp. 574-580, 2020. https://doi.org/10.51234/jkma.202.63.9.574
J. H. Nam, J. H. Shin, J. Y. Lee, D. H. Lee, "Effects of ionizing and ultraviolet radiation on microbial mutation and DNA damage", Kor. J. microbiology, vol. 53, no. 1, pp. 20-28, 2017. https://doi.org/10.7845/kjm.2017.7004

원문보기 상세보기
Y. R. Kim, J. Y. Kim, J. H. Lee, Y. C. Nho, "Establishing the Sterilization Dose of Electron Beam for Sterilization of Medical Devices", J. radiation industry, vol. 14, no. 2, pp. 203-211, 2020.
D. H. Kim, J. S. Kim, S. S. Park, "Ultraviolet Spectroscopic Test of Disposable Sterile Syringes", Society for Standards, Certification and Safety, vol. 10, no. 1, pp. 39-46, 2020. https://doi.org/10.34139/JSCS.2020.10.1.39

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E. A. Boardman, L. S. W. Huang, J. J. Robson-Hemmings, et. al. "Deep ultraviolet(UVC) laser for sterilisation and fluorescence applications", J. Sharp Tech, vol. 104, pp. 33-35, 2012.
Fabio Belloni, Vincenzo Nassisi, Pietro Alifano, et al. "The Effects of UV Laser Radiation as Sterilizer for Cultural Heritage", J. Macromol. Symp. vol. 238, pp. 52-56, 2006. https://doi.org/10.1002/masy.200650608

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H. B. Jang, M. J. Won, H. S. Jung, J. K. Kim, "Sterilization effect of UV laser irradiation on Bacillus atrophaeus", Kor. society of analytical sciences, vol. 63, pp. 276-276. 2019.
C. k. Kim, B. S. Kim, "Development of Sterilant for the Prevention of Infection of the Medical Institution Interior Space", J. kor. society of Mechenical Technology, vol. 17, no. 1, pp. 153-160, 2015. https://doi.org/10.17958/ksmt.17.1.201502.153

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B. S. Kim, H. S. Lee, Y. K. Kim, "Analysis of Microbial Sterilization Based on Ultraviolet LEDs for Smart Farm", J. Kor. Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, vol. 34, no. 4, pp. 11-16, 2020. https://doi.org/10.5207/JIEIE.2020.34.4.011

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J. B. Choi, H. S. Cheon, M. S. Chung, W. IO. Cho, "Microbial reduction effect of steam heating, UV irradiation, and gamma irradiation on red pepper powder", Kor. J. Food SCI. Technol, vol. 52, no. 2, pp. 177-182, 2020, https://doi.org/10.9721/KJFST.202.52.2.177

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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