KR101190710B1 - 골 이식재 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 골 이식재의 재료가 되는 생체 경조직이 액체에 침지되어 수납되는 챔버와, 상기 챔버에 수납된 생체 경조직에 상기 액체를 매질로 하여 초음파를 조사하여 생체 경조직을 가공?처리시키는 초음파발생유닛과, 상기 챔버 내부의 압력을 감압시키는 감압유닛을 포함하는 골 이식재 제조 장치에 관한 것이다.

Description

골 이식재 제조 장치{MANUFACTURING APPARATUS OF BONE GRAFTING MATERIAL}
본 발명은 생물체의 치아나 뼈와 같은 생체 경조직을 이용하여 치과용 등으로 사용할 수 있는 골 이식재를 제조하는 골 이식재 제조 장치에 관한 것이다.
골 이식재는 정형외과 및 치과 영역에서 사용되는 것으로서, 악골 결손 부위 등에 적용되어 골 형성을 촉진하는 의료용 재료이다.
골 이식재를 용도별로 분류하면 자가 이식재(Autogenous graft), 동종 이식재(Allogenic graft), 이종 이식재(Xenograft), 합성골 대체물(Synthetic substitutes) 등으로 나눌 수 있다.
자가 이식재는 다른 사람이 아닌 수술받는 당사자 자신에게서 얻어진 치아나 뼈 같은 경조직을 의미하며, 동종 이식재는 동종의 다른 개체에서 얻어진 이식재로서 보통 죽은 사람의 뼈와 치아에서 얻어진다. 이종 이식재는 다른 종의 동물에게서 얻어진 것을 말하며 대표적으로 유기질이 제거된 우골(牛骨) 등이 사용된다. 합성골 대체물은 사람이나 유기물에서 얻어진 것이 아닌 유기 기질이 제거된 재료를 말하며 대표적으로 합성 폴리머(synthetic polymer), 생체활성유리(bioactive glass) 등이 있다.
특히 최근 치의학 분야에서 기존의 보철 치료의 단점을 해결하는 새로운 치료 방법인 임플란트(Implant)가 보급되었다. 임플란트는 충치 또는 사고 등으로 인해 치아가 손실되었을 때 잇몸에 직접 인공 치아뿌리를 삽입하여 보철물을 고정시키는 치료방법이다. 임플란트 시술 시, 손상된 치아를 장시간 방치한 경우 환자의 치조골이 손실되어 인공 치아뿌리의 삽입이 어려운 경우가 발생할 수 있다. 이 경우는 손상된 치조골 부위에 골 이식재를 삽입한 후 임플란트 시술을 하게 된다.
임플란트 시술 시 사용되는 골 이식재로는 소뼈나 말뼈 등 동물의 뼈로 제조된 골 이식재가 사용되고 있으며, 최근 자가 치아나 골을 이식하는 방법도 사용되고 있다.
자가 이식재는 유전적, 전염적 감염의 우려가 없으며 동종 혹은 이종골 이식보다 좋은 예후를 보이기 때문에 환자의 입장에서는 가장 좋은 방법이다. 그러나, 자가골의 경우 골을 채취하는 수술부위의 절개로 인한 환자의 고통이나 부담으로 인해 인공뼈나 이종 골이식이 많이 사용되었다.
자가 치아 이식재와 관련된 종래기술로는 대한민국 특허공개 제2010-0040427호가 있다. 종래기술은 자기 치아를 이용한 치료방법에 관한 것으로서, 임플란트 시술을 받는 환자의 치아를 채취하여 이용하는 것이다. 채취된 치아는 세척, 탈수, 탈지 및 탈회 과정을 거친 후, 냉동건조하여 시술될 부위에 적용하는 방법이 기재되어 있다. 종래기술의 경우 환자의 치아를 채취하여 처리하여 시술 부위에 적용하기까지 걸리는 시간이 10일 이상 소요되어 환자가 시술부위를 임시로 처리하여 생활해야하며, 이로 인하여 병원 방문 횟수가 많아 환자의 불편이 가중되는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은, 치아나 뼈 등의 생체 경조직을 이용하여 골 이식재로 제조하는 과정에 소요되는 시간이 획기적으로 단축될 수 있는 골 이식재 제조 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 공간을 적게 차지하고, 소음을 최소화하여 진료실 등을 포함하는 실내에서 편리하게 사용 가능한 골 이식재 제조 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 골 이식재 제조 장치는, 골 이식재의 재료가 되는 생체 경조직이 액체에 침지되어 수납되는 챔버와, 상기 챔버에 수납된 생체 경조직에 상기 액체를 매질로 하여 초음파를 조사하여 생체 경조직을 처리?가공시키는 초음파발생유닛과, 상기 챔버 내부의 압력을 감압시키는 감압유닛을 포함할 수 있다.
상기 챔버는 내부에 생체 경조직이 담긴 용기가 각각 수납될 수 있는, 복수 개의 수납부를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 챔버에는 개폐부가 설치되며, 상기 개폐부에는 내/외부의 공기 유입을 차단하기 위한 밀폐부재가 형성될 수 있다.
상기 개폐부는 외부에서 내부가 보일 수 있는 투명한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 초음파발생유닛은, 상기 챔버의 외측면 또는 하부에 부착되어 상기 챔버에 수납된 상기 생체 경조직에 초음파를 조사하는 초음파 진동자를 포함할 수 있다.
상기 초음파발생유닛은, 상기 챔버 내에서 상기 골이식재가 수용된 상기 용기 내부로 출입 가능하도록 형성되어, 상기 용기 내부의 매질을 통해 직접 상기 생체 경조직에 초음파를 조사하는 초음파 진동자를 포함할 수 있다.
상기 초음파 발생유닛은, 상기 초음파 진동자에 인가되는 전류의 온/오프를 제어하여 초음파 진동자의 작동 시간을 제어하고, 초음파 진동자에 인가되는 고주파 전류의 주파수를 조절함에 따라 초음파 진동수를 조절할 수 있는 초음파제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 챔버의 외측에 부착되어 상기 챔버를 일정 온도로 유지시키는 냉각유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각유닛은 열전소자인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 열전소자에 전류를 인가하거나 상기 인가된 전류를 차단하거나 상기 전류의 세기를 조절하여 상기 열전소자의 온도를 제어하는 냉각유닛제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 챔버의 외측면을 감싸도록 배치되어, 내부에 수용된 냉매로 상기 챔버를 일정 온도로 유지시키는 냉각유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 챔버의 온도를 측정하고 상기 챔버의 온도와 상기 냉각유닛으로 출입되는 냉매의 온도를 제어함에 따라, 상기 챔버의 온도를 제어하는 냉각유닛제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 감압유닛은, 상기 챔버에 연결되어 상기 챔버 내부 압력을 감소시키는 진공펌프를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 감압유닛은, 상기 진공펌프의 감압 수준을 조절할 수 있도록 상기 진공펌프 외부에 압력콘트롤러가 더 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 감압유닛은, 상기 진공펌프에 인가되는 전력을 온/오프하여 진공펌프의 작동을 제어하는 방식으로, 상기 챔버 내부를 진공 상태와 대기압 상태가 반복되도록 조절하는 진공사이클제어부가 더 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 감압유닛은, 상기 챔버에 연결되어 상기 챔버 내부 압력을 외부에 표시하는 압력표시부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 챔버를 내부에 수납하도록 외벽으로 둘러싸인 공간이 형성되며, 상기 외벽의 내측면에는 흡음재가 부착되어 내부에서 발생되는 소음을 외부로 유출되지 않도록 하는 방음케이스가 더 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 골 이식재 제조 장치에 의하면, 치아나 뼈 등의 생체 경조직을 이용하여 골 이식재로 제조하는 과정에 소요되는 시간을 획기적으로 단축시켜 환자의 불편을 감소시키고 치료 기간을 단축시킬 수 있다. 또한, 좁은 공간에도 설치가능하고 소음이 적어 진료실 등과 같은 실내에서 편리하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 골 이식재 제조 장치의 전체모습을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 골 이식재 제조 장치의 전체모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 골 이식재 제조 장치 중 챔버의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 골 이식재 제조 장치 중 챔버와 냉각유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 골 이식재 제조 장치의의 전체모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 골 이식재 제조 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일?유사한 구성에 대해서는 동일?유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 골 이식재 제조 장치의 전체모습을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 골 이식재 제조 장치의 전체모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 골 이식재 제조장치는 챔버(10), 초음파발생유닛(20), 감압유닛(30) 및 냉각유닛(40)으로 이루어질 수 있다.
챔버(10)는 골 이식재를 제조하기 위한 재료인 생체 경조직(B)이 액체(L)에 침지된 형태로 수납되는 곳일 수 있다. 생체 경조직(B)은 인체 및 생물체의 뼈 및 치아조직 등으로서 이를 소정의 액체(L)에 담가 챔버(10) 내에 수납할 수 있다.
챔버(10)는 수납부(11)와, 개폐부(12)로 이루어질 수 있다. 도 3을 참조하면, 수납부(11)는 내부에 생체 경조직(B)을 수납하는 공간이 형성된 부분일 수 있다. 구체적으로 수납부(11)는 생체 경조직(B)이 담긴 용기(13)가 각각 수납될 수 있도록 복수 개가 구비될 수 있다. 생체 경조직(B)이 담긴 용기(13)는 원통형상의 용기(13)로 내부에 소정의 액체(L)가 충진되어 있으며, 생체 경조직(B)은 액체(L)에 담겨진다. 생체 경조직(B)이 담긴 용기(13)는 원통형 뿐 아니라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
수납부(11)는 생체 경조직(B)이 담겨진 용기(13)의 형태와 동일한 형태를 가질 수 있다. 수납부(11)는 생체 경조직(B)이 담긴 용기(13)가 수직으로 꽂혀 흔들리지 않을 정도의 공간을 형성할 수 있다. 수납부(11)는 소정의 각도로 기울어져 형성되는 것 또한 가능하다.
수납부(11)는 일정 각도를 가지고 원형으로 복수 개가 배치될 수도 있고, 일정 간격을 갖고 일렬이나 이열 삼열 등으로 배치되어 사각형의 형태로 복수 개가 배치될 수도 있다. 이외에도 수납부(11)는 복수 개가 다양한 형태로 배치될 수 있다.
용기(13) 내에 충진되어 생체 경조직(B)이 담겨진 액체(L)는 초음파가 조사될 때 매질로 사용될 뿐 아니라, 생체 경조직(B)의 가공?처리를 원활히 해주는 역할을 하는 것일 수 있다. 구체적으로, 생체 경조직(B)이 담겨진 액체(L)는 생체 경조직(B)의 가공?처리에 필요한 화학용 시약의 일종 혹은 혼합액 일 수 있다. 화학용 시약은 산(acid)을 포함하는 것일 수 있다.
생체 경조직(B)이 담겨진 용기(13)는 멸균 상태를 유지할 수 있다.
개폐부(12)는 챔버(10)를 외부와 내부 공간으로 구분하는 부분일 수 있다. 개폐부(12)는 챔버(10) 내부와 외부 사이의 공기 유입을 차단하여 챔버(10)를 밀폐하는 역할을 하는 것일 수 있다. 개폐부(12)는 챔버(10) 일측에 형성된 뚜껑형태 일 수 있다.
개폐부(12)는 외부에서 내부가 들여다보일 수 있는 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 내부의 작업 진행 상황을 파악하기에 용이하도록 하는 것일 수 있다. 개폐부(12)는 아크릴 재질 또는 강화유리 등이 가능하며, 투명한 재질로 소정의 압력 및 소독을 견딜 수 있는 재질이면 무엇이든 가능하다.
개폐부(12)는 챔버(10) 내부를 밀폐하기 위하여 밀폐부재(14)가 구비된 것일 수 있다. 밀폐부재(14)는 개폐부(12)의 일측에 설치되는 탄성체 형태일 수 있다. 구체적으로, 밀폐부재(14)는 뚜껑형태의 개폐부(12)의 일측에 설치되는 고무 재질의 오링일 수 있다. 밀폐부재(14)는 개폐부(12)의 가장자리를 따라 형성되는 실리콘 재질의 패킹일 수도 있다. 밀폐부재(14)는 개폐부(12)의 기밀을 유지하여 챔버(10) 내부를 밀폐시킬 수 있도록 공기 유입을 차단할 수 있는 형태이면 어떠한 것이든 가능하다.
초음파발생유닛(20)은 챔버(10)에 수납된 생체 경조직(B)이 담겨진 소정의 액체(L)를 매질로 하여 이러한 매질을 통해 초음파를 조사하는 것일 수 있다. 조사된 초음파는 액체(L) 매질을 통해 생체 경조직(B)에 전달되어 생체 경조직(B)을 가공?처리시키는 역할을 하게 된다.
초음파발생유닛(20)은 도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 진동자(21) 및 초음파제어부(22)로 구성될 수 있다.
초음파 진동자(21)는 챔버(10)의 외측면 또는 하부에 부착된 형태일 수 있다. 구체적으로, 초음파 진동자(21)는 챔버(10)의 외측면 또는 하부에 부착된 초음파 진동자(21)를 구비할 수 있다.
초음파 진동자(21)는 챔버(10)의 외측면 또는 하부에 적어도 하나 이상이 부착될 수 있다. 초음파 진동자(21)는 복수 개가 일정 간격을 두고 부착되는 것이 가능하다. 초음파 진동자(21)는 초음파 조사 시 유리할 수 있도록 챔버(10)에 일정 각도로 기울어져 부착되는 것 또한 가능하다. 이 경우 초음파 진동자(21)는 챔버(10)외 외벽에 초음파를 조사하여 챔버(10) 외벽을 통해 전달된 초음파가 생체 경조직(B)이 담긴 용기(13)까지 전달되어 매질을 통해 생체 경조직(B)에 초음파가 조사될 수 있다.
초음파제어부(22)는 초음파 진동자(21)에 인가되는 전류를 온/오프를 제어하고, 초음파 진동자의 작동을 제어하는 것일 수 있다. 초음파 진동자(21)에 인가되는 전류를 온시키는 경우 초음파 진동자(21)는 생체 경조직(B)에 매질을 통하여 초음파를 조사하여 가공?처리 작업을 실시할 수 있다. 초음파 진동자(21)에 인가되는 전류를 오프하였을 경우는 초음파 가공?처리 작업을 일시 중지하거나 종료할 수 있다. 초음파제어부(22)는 이러한 전류 온/오프 제어를 통하여 생체 경조직(B)의 가공?처리 작업 시간을 조절하는 역할을 할 수 있다.
또한, 초음파제어부(22)는 초음파 진동자(21)의 작동 세기를 최적화하기 위해 초음파 진동수의 범위를 제어할 수 있는 것일 수 있다. 이는 초음파 진동자(21)에 인가되는 고주파전류의 주파수를 조절함에 따라 제어할 수 있다. 초음파제어부(22)는 챔버(10) 외부에 별도로 설치될 수 있다. 초음파제어부(22)는 챔버(10)내의 초음파 진동자(21)와 전선 등으로 연결되어 초음파 진동자(21)에 인가되는 전류를 제어하는 것일 수 있다.
감압유닛(30)은 생체 경조직(B)이 수납된 챔버(10) 내부의 압력을 낮추어주는 장치이다. 뿐만 아니라, 감압유닛(30)은 챔버(10) 내부의 압력을 낮추거나 대기압 상태로 돌려놓을 수 있는 역할을 할 수 있다.
여기서, 감압유닛(30)은 진공펌프(31), 압력표시부(32), 압력 콘트롤러(33) 및 진공사이클제어부(34)로 이루어질 수 있다.
진공펌프(31)는 챔버(10)와 연결되어 챔버(10) 내부의 공기를 빨아들여 챔버(10) 내부의 기압을 낮추는 역할을 하는 것일 수 있다. 진공펌프(31)가 온 상태에 있을 때는 진공펌프(31)에서 챔버(10) 내부의 공기를 빨아들여 외부로 매출함으로써 챔부 내부의 기압이 낮아지게 된다. 또한, 진공펌프(31)가 오프 상태에 있을 때는 챔버(10) 내부의 공기압이 올라가 대기압 상태로 복귀될 수 있다.
챔버(10) 내부가 감압 상태에서 대기압 상태로 신속하게 복귀되기를 원하는 경우는 챔버(10) 일부분에 외부와 연통되는 연통공(미도시됨)을 형성할 수도 있다. 챔버(10) 내부의 압력이 떨어져서 진공펌프(31)의 작동을 오프한 후, 신속하게 챔버(10) 내부를 대기압 상태로 복귀시키고 싶을 때 연통공을 열어 외부 공기가 챔버(10) 내부로 빠른 시간 내에 유입될 수 있도록 하는 것이 가능하다.
압력표시부(32)는 챔버(10) 내부의 압력 수치를 표시할 수 있도록 하는 것으로서, 챔버(10) 외부에 사용자가 확인할 수 있는 곳이면 어디든 설치할 수 있다.
압력 콘트롤러(33)는 챔버(10)와 진공펌프(31)의 외부에 별도로 형성될 수 있으며, 진공펌프(31)의 작동에 의한 챔버(10) 내부 압력의 감압 수준을 조절할 수 있도록 설치되는 것일 수 있다. 압력 콘트롤러(33)는 챔버(10) 내부 압력을 체크하고 챔버(10) 내부 압력이 일정 수준으로 감압될 때 까지 진공펌프(31)를 작동시키는 것일 수 있다. 또한, 원하는 챔버(10) 내부의 감압 수준에 따라 진공펌프(31)의 가동량을 증가하거나 감소시켜 원하는 감압 수준에 도달할 때까지의 시간을 빠르거나 느리게 조절할 수 있는 역할을 하는 것일 수 있다.
진공사이클제어부(34)는 진공펌프(31)에 공급되는 전력을 온/오프하는 것일 수 있다. 진공사이클제어부(34)는 진공펌프(31)와 별도로 설치되는 것일 수 있으며, 진공펌프(31)로 인가되는 전력을 제어하는 역할을 하는 것일 수 있다. 이는 챔버(10) 내부를 감압 즉, 진공과 같은 상태로 만들었다가 일정 시간이 지난 후 챔버(10) 내부를 다시 대기압 상태로 복귀시키는 공정을 반복적으로 수행하기 위한 것일 수 있다.
진공사이클제어부(34)는 생체 경조직(B)이 가공?처리되는 과정에서 챔버(10) 내부의 압력을 조절해야 할 필요가 있어 형성되는 것일 수 있다. 그러므로 미리 세팅된 시간 간격에 따라 진공펌프(31)의 가동을 제어하여 챔버(10) 내부를 진공 상태와 대기압 상태로 번갈아가면서 조절하는 것일 수 있다.
냉각유닛(40)은 초음파 작동에 의하여 발생된 열에 의해 온도가 상승된 챔버(10)의 온도를 식혀주고 일정온도로 유지시켜 줄 수 있는 역할을 하는 것일 수 있다. 냉각유닛(40)은 다양한 형태로 챔버(10)의 온도를 식혀주거나 일정 온도로 유지시켜 주는 것일 수 있다.
냉각유닛(40)은, 생체 경조직(B)을 수납한 챔버(10)의 외측면을 감싸는 형태로 형성되어, 내부에 냉매(C)를 수용할 수 있는 형태일 수 있다. 즉, 챔버(10)의 외측면을 감싸는 형태로서 냉매(C)를 이용하여 챔버(10)의 온도를 일정 온도로 유지시킬 수 있는 것일 수 있다. 냉각유닛(40)은 냉각수 등의 냉매(C)가 유입되도록 외부와 연통되는 유입구(15)를 일측에 구비할 수 있다. 또한, 냉매(C)가 외부로 배출될 수 있도록 외부와 연통되는 별도의 배출구(16)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 이와 같은 형태의 냉각유닛(40)은 챔버(10) 외부에 형성된 냉매주입기(41)를 구비할 수 있다. 냉매주입기(41)는 내부에 냉매(C)를 수용하고 있다가 챔버(10)의 외측면을 감싸고 있는 냉각유닛(40)의 주입구를 통해 냉각유닛(40)의 내부로 냉매(C)를 주입하고, 챔버(10)의 열을 식히고 배출구(16)를 통해 나오는 냉매(C)를 다시 받아 내부에서 순환시키는 역할을 하는 것일 수 있다. 냉매주입기(41)와 냉가유닛의 유입구(15) 및 배출구(16)는 호스로 각각 연결될 수 있으며, 그 재질은 내부 액체(L)에 의해 산화되지 않는 재질이면 어떠한 것이든 가능할 수 있다.
냉각유닛(40)과 냉매주입기(41)와 별도로 냉각유닛제어부(42)가 설치될 수 있다. 냉각유닛제어부(42)는 초음파 주사에 의해 챔버(10)의 온도가 올라가면 챔버(10)의 온도를 측정하고, 챔버(10)의 온도를 일정 온도로 유지해주는 역할을 하는 것일 수 있다.
구체적으로, 냉각유닛제어부(42)에 일정 온도를 세팅한 후, 챔버(10)의 온도가 세팅 온도 이상으로 올라가는 경우 냉매(C)를 냉매주입기(41)로부터 냉각유닛(40)으로 보내 챔버(10)의 온도를 떨어뜨려 줄 수 있다. 챔버(10)의 온도가 세팅 온도가 되면 냉매주입기(41)를 통해 나가는 냉매(C)량을 줄여주거나 작동을 중지하여 챔버(10)의 냉각 작업을 종료할 수 있다. 또한, 냉각유닛제어부(42)는 챔버(10)의 온도가 세팅 온도 이상으로 올라가면 냉매주입기(41)를 통해 나가는 냉매(C)의 온도를 하강시켜 챔버(10)를 효율적으로 냉각시켜 줄 수 있다. 냉각유닛제어부(42)는 챔버(10)가 세팅 온도로 복귀되면 냉매(C)의 온도 하강을 중지하거나 냉매(C)의 온도를 조절하여 챔버(10)의 온도를 조절하는 것이 가능하다.
초음파발생유닛(20)은 도 4와 같이 구성될 수도 있다. 초음파발생유닛(20)은 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버(10) 내에 수납된 생체 경조직(B)이 담긴 용기(13) 내부로 출납가능한 형태일 수 있다. 이 경우 상부 초음파 진동자(21a)와 하부 초음파 진동자(21b)로 구성될 수 있으며, 하부 초음파 진동자(21a)는 상하로 긴 막대 형태로 생체 경조직(B)이 수납된 용기(13) 내부에 충진된 액체(L)에 침지될 수 있다.
하부 초음파 진동자(21b)는 액체(L)에 침지되어 액체(L)에 직접 초음파를 조사함으로서, 생체 경조직(B)에 직접 초음파를 조사하여 챔버(10) 외벽에 초음파 진동자(21)를 부착하여 초음파를 조사하는 형태보다는 강력한 가공?처리 효과를 얻을 수 있다.
하부 초음파 진동자(21b)는 생체 경조직(B)이 담긴 용기(13)에 각각 하나씩 삽입될 수 있도록 복수 개가 설치될 수 있다. 이때 하부 초음파 진동자(21b)는 개폐부(12)를 통해 챔버(10) 상부에서 하부로 삽입되어 복수 개의 하부 초음파 진동자(21b) 하나가 하나의 용기(13) 내에 충진된 매질에 담겨지도록 하는 형태가 될 수 있다. 복수 개의 하부 초음파 진동자(21b)는 상부에 위치한 하나의 상부 초음파 진동자(21a)에서 갈라져 나온 형태일 수 있으며, 상부 초음파 진동자(21a)에서 조사된 초음파가 갈라져 나온 복수 개의 하부 초음파 진동자(21b) 각각에 전달되면서 초음파를 조사할 수 있다.
상술한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 진동자(21a,21b)의 형태 즉, 생체 경조직(B)이 담긴 용기(13) 내부에 출납되는 형태는 개폐부(12)를 관통하여 챔버(10) 외부에서 내부로 연결되도록 형성될 수 있다. 이때 상부 초음파 진동자(21a)가 개폐부(12)를 관통하면서 이루는 연결부(23)는 공기가 유입되지 않도록 기밀을 유지하도록 제작되는 것일 수 있다. 이 연결부(23)는 가장자리에 밀폐를 위한 오링이나 실리콘 보조물이 삽입될 수 있다.
여기서, 냉각유닛(40)은 도 2와는 다르게, 챔버(10)의 외측에 부착된 형태로서, 챔버(10)를 일정 온도로 유지시켜주는 역할을 하는 것일 수 있다. 이러한 냉각유닛(40)은 열전소자인 것이 바람직하다. 열전소자는 전류가 인가됨에 따라 온도가 변화하는 것으로서, 냉각 열전소자는 전류에 인가에 의하여 열전소자의 온도가 하강하는 것이다. 그러므로, 챔버(10) 외측면에 열전소자를 부착하여 챔버(10)의 온도를 식혀줄 수 있다.
또한, 이러한 열전소자 형태의 냉각유닛(40)을 사용하는 경우는 원하는 챔버(10)의 온도를 세팅한 후, 챔버(10)의 온도를 측정하고 챔버(10)의 온도가 세팅 온도 이상으로 올라가는 경우 열전소자에 인가되는 전류를 온상태로 하거나 전류의 세기를 높여줄 수 있다. 열전소자에 인가되는 전류를 온하거나 전류의 세기를 올려주면 열전소자의 온도가 하강하면서 열전소자가 부착된 챔버(10)의 온도가 하강할 수 있다. 챔버(10)의 온도가 세팅 온도로 복귀하면 열전소자에 인가되는 전류를 오프상태로 하여 더 이상 챔버(10)의 온도가 하강하는 것을 중지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 골 이식재 제조 장치를 나타낸 것으로, 챔버의 외측에는 방음케이스(50)가 구성될 수 있다.
방음케이스(50)는 생체 경조직(B)을 가공?처리하여 골 이식재로 제조하는 공정 중에 발생하는 소음을 외부로 새어나가지 않도록 하는 것일 수 있다. 방음케이스(50)는 내부에 챔버(10)를 수납할 수 있다. 방음케이스(50)는 내부에 진공펌프(31)를 수납할 수 있다. 물론, 필요에 의하여 방음케이스(50)는 내부에 소음을 발생시키는 장치를 모두 수납할 수 있다.
방음케이스(50)는 벽체 내부를 따라 흡음재를 부착하여 설치할 수 있다. 흡음재(51)는 소음을 흡수할 수 있는 재질이면 어떠한 것이든 가능하다. 예를 들어, 타공판, 발포수지, 코르크, 폴리에스터 등 다양한 재질이 사용될 수 있으며, 일반 스펀지 재질 또한 가능하다. 또한 흡음재(51)는 내부에서 발생되는 소음의 파동을 굴절시켜 외부로 새어나가지 않게 하기 위해 굴곡이 있는 표면을 가질 수 있다.
방음케이스(50)는 내부에 수납된 챔버(10)로 생체 경조직(B) 등을 출납하기 위하여 챔버(10)가 수납된 공간의 상부와 대응하는 위치에 개폐 가능한 출납구(52)를 설치할 수 있다. 방음케이스(50)는 어떠한 재질이든 가능하고, 설치 및 제작이 용이하고 중량을 줄이기 위하여 플라스틱 재질이나 아크릴 재질 등이 사용될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 골 이식재 제조 장치의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 골 이식재로 제조하고자 하는 생체 경조직(B)을 채취한다. 채취된 생체 경조직(B)을 용기 내에 충진된 액체(L)에 담근 후, 챔버(10)의 개폐부(12)를 열어 용기를 수납부(11)에 삽입한다. 이때 복수 개의 용기(13)를 수납부(11)에 삽입하여 한 번에 복수 개의 골 이식재를 제조하는 것 또한 가능하다.
챔버(10) 내부에 생체 경조직(B)이 든 용기(13)를 삽입한 후, 개폐부(12)를 닫아 챔버(10)의 내부를 외부와 밀폐시킨다. 방음케이스(50)가 설치되는 경우 방음케이스(50)의 출납부(52)를 닫아 작업 중 외부로 소음이 새어나오는 것을 방지할 수 있다. 이후 생체 경조직(B)의 가공?처리 작업을 수행하기 위하여 초음파발생유닛(20)의 온/오프를 제어하는 초음파제어부(22)를 세팅한다. 초음파제어부(22)는 초음파 진동자(21)의 작동 시간을 제어할 수 있으므로, 필요한 시간을 세팅한다. 예를 들어, 10분간 일정 세기로 초음파 진동자(21)를 작동시킨 후, 10분간은 전류를 차단하여 초음파 진동자(21)의 작동을 중지할 수 있다.
다음으로, 챔버(10) 내부를 감압하기 위하여 압력 콘트롤러(33)에서 원하는 감압수준을 세팅하고, 일정 시간 내에 원하는 압력에 도달시킬 수 있도록 진공펌프(31)의 작동 세기를 세팅할 수 있다. 또한, 진공사이클제어부(34)에서 원하는 감압과 대기압 시간을 세팅할 수 있다. 구체적으로, 원하는 수준의 진공 정도를 압력 콘트롤러(33)를 통해 세팅한 후, 진공사이클제어부(34)를 통해서는 챔버(10)의 감압상태를 일정 시간 유지하고, 다시 챔버(10) 내부를 대기압 상태로 조절한 후 일정 시간을 유지하는 것을 반복하여 수행할 수 있다. 다음으로 챔버(10)가 유지해야 하는 온도를 결정하여 냉각유닛제어부(42)에 온도를 세팅한다.
예를 들어, 초음파 주파수를 20kHz 내지 40kHz로 세팅하고, 챔버(10) 내부의 진공도를 100mmHg 내지 600mmHg로 세팅한다. 이후, 진공도를 100mmHg 내지 600mmHg를 유지하는 시간은 10분, 이후 대기압 상태를 유지하는 시간을 10분 간격으로 세팅하여 골 이식재 제조 공정을 진행할 수 있다. 냉각유닛제어부(42)에 공정 중 챔버(10)의 온도는 60℃이상을 넘지 않도록 세팅을 한다.
모든 공정 조건의 세팅이 완료되면 초음파발생유닛(20), 감압유닛(30) 및 냉각유닛(40)을 동시에 작동시킨다. 세팅된 진공도 및 진공사이클에 맞추어 챔버(10) 내부 압력을 감압상태와 대기압 상태로 반복되도록 진공펌프(31)가 작동된다. 또한, 초음파 진동자(21)는 세팅된 초음파 진동수에 맞게 초음파 조사를 수행하여 챔버(10) 내부에 수납된 생체 경조직(B)의 가공?처리 공정을 수행하게 된다. 초음파 발생으로 인한 열이 챔버(10)의 온도를 상승시켜 세팅된 온도 이상으로 챔버(10)의 온도가 상승되는 경우, 냉각유닛(40)이 작동하여 챔버(10)의 온도를 일정 온도로 유지시키게 된다.
모든 공정이 완료되면 챔버(10) 내부의 생체 경조직(B)은 골 이식재로 제조되고, 사용자는 챔버(10) 내부를 대기압 상태로 복귀시킨 후 내부에 수납된 용기(13)를 꺼내어 제조된 골 이식재를 획득할 수 있다. 이후 동일한 방법으로 세척 및 이식재의 물성개선을 위해 다른 시약을 사용한 추가적인 처리가 시행될 수 있다.
상기와 같은 골 이식재 제조 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
10: 챔버 11: 수납부
12: 개폐부 13: 용기
14: 밀폐부재 15: 유입구
16: 배출구 20: 초음파발생유닛
21: 초음파 진동자 22: 초음파제어부
23: 연결부 30: 감압유닛
31: 진공펌프 32: 압력표시부
33: 압력 콘트롤러 34: 진공사이클제어부
40: 냉각유닛 41: 냉매 주입기
42: 냉각유닛제어부 50: 방음케이스
51: 흡음재 52: 출납구
B: 생체 경조직 L: 액체
C: 냉매

Claims (17)

  1. 골 이식재의 재료가 되는 생체 경조직인 인체의 치아가 액체에 침지되어 수납되는 챔버;
    상기 챔버에 수납된 생체 경조직에 상기 액체를 매질로 하여 초음파를 조사하여 생체 경조직을 가공?처리시키는 초음파발생유닛;
    상기 챔버 내부의 압력을 낮추거나 대기압으로 변경시키기 위한 진공펌프를 포함하여 구성되는 감압유닛;
    상기 진공펌프에 인가되는 전력을 온/오프하여 진공펌프의 작동을 제어하는 방식으로, 상기 챔버 내부 압력을 100mmHg~600mmHg 범위의 음압 상태와 대기압 상태가 반복되도록 조절하는 진공사이클제어부; 및
    상기 챔버의 외측에 부착되어, 외부에서 인가된 전류에 의하여 온도가 하강되어 상기 챔버의 온도가 올라가면 이를 냉각시켜 상기 챔버를 일정 온도로 유지시키는 열전소자로 형성되는 냉각유닛;을 포함하는, 골 이식재 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버는,
    내부에 생체 경조직이 담긴 용기가 각각 수납될 수 있는, 복수 개의 수납부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 골 이식재 제조 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버에는 개폐부가 설치되며, 상기 개폐부에는 내/외부의 공기 유입을 차단하기 위한 밀폐부재가 형성된, 골 이식재 제조 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 개폐부는 외부에서 내부가 보일 수 있는 투명한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 골 이식재 제조 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파발생유닛은,
    상기 챔버의 외측면 또는 하부에 부착되어 상기 챔버에 수납된 상기 생체 경조직에 초음파를 조사하는 초음파 진동자를 포함하는, 골 이식재 제조 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파발생유닛은,
    상기 챔버 내부로 출입 가능하도록 형성되어, 상기 챔버 내부의 매질을 통해 직접 상기 생체 경조직에 초음파를 조사하는 초음파 진동자를 포함하는, 골 이식재 제조 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 초음파 발생유닛은,
    상기 초음파 진동자에 인가되는 전류의 온/오프를 제어하여 초음파 진동자의 작동 시간을 제어하고, 초음파 진동자에 인가되는 고주파 전류의 주파수를 조절함에 따라 초음파 진동수를 조절할 수 있는 초음파제어부를 더 구비하며,
    상기 초음파제어부는 상기 초음파 진동수를 20kHz~40kHz의 범위에서 제어하는 것을 특징으로 하는, 골 이식재 제조 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전소자에 전류를 인가하거나 상기 인가된 전류를 차단하거나 상기 전류의 세기를 조절하여 상기 열전소자의 온도를 제어하는 냉각유닛제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 골 이식재 제조 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 감압유닛은,
    상기 진공펌프의 감압 수준을 조절할 수 있도록 상기 진공펌프 외부에 압력콘트롤러가 더 형성되는 것을 특징으로 하는, 골 이식재 제조 장치.
  15. 삭제
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 감압유닛은,
    상기 챔버에 연결되어 상기 챔버 내부 압력을 외부에 표시하는 압력표시부를 포함하여 이루어지는, 골 이식재 제조 장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버를 내부에 수납하도록 외벽으로 둘러싸인 공간이 형성되며,
    상기 외벽의 내측면에는 흡음재가 부착되어 내부에서 발생되는 소음을 외부로 유출되지 않도록 하는 방음케이스가 더 형성되는 것을 특징으로 하는, 골 이식재 제조 장치.
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