KR101452866B1 - 백혈구 제거필터용 밀봉재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백혈구 제거필터용 밀봉재, 좀 더 자세하게는 혈액유입구와 혈액배출구가 일측과 타측에 각각 형성된 케이스와, 상기 케이스의 내측에 설치되되 혈액유입구와 혈액배출구 사이에 설치되고 그 테두리가 상기 케이스의 테두리에 면접하는 필터와, 상기 케이스 및 필터의 테두리에 면접되도록 필터의 상하면에 설치되는 밀봉재로 구성된 백혈구 제거필터에 사용되는 것으로서, 특히 혈액유입구와 혈액배출구가 일측과 타측에 각각 형성된 케이스와, 상기 케이스의 내측에 설치되되 혈액유입구와 혈액배출구 사이에 설치되고 그 테두리가 상기 케이스의 테두리에 면접하는 밀봉재로 구성된 백혈구 제거용필터에 관한 것으로서, 상기 밀봉재는 전기방사에 의하여 제조되고 그 평균직경이 100~2000nm임과 아울러 공극 평균직경이 0.5~3μm인 복수의 나노섬유사가 부직포 형태로 제조되므로, 필터와 케이스 사이의 부정합면을 통하여 혈액이 누설되는 것을 방지함으로써 혈액유입구로 유입된 모든 혈액이 필터를 거쳐 혈액유출구로 배출될 수 있도록 하는 효과가 있다.

혈액, 백혈구, 필터, 나노섬유, 부직포, 전기방사

Description

백혈구 제거필터용 밀봉재{Sealing pad for leucocyte elimination}

본 발명은 백혈구 제거필터용 밀봉재에 관한 것으로서, 특히 케이스와 필터 사이의 부정합면을 통하여 혈액이 누설되는 것을 차단할 수 있는 백혈구 제거필터용 밀봉재에 관한 것이다.

혈액 제제에 혼입되어 있는 백혈구는 비용혈 발열성 수혈 부작용, 백혈구 항체 형성으로 인한 수혈 불응화 등의 여러 가지 부작용을 일으킬 수 있다. 특히, 혈소판 농축액을 계속적으로 투여받는 경우에는 그에 함유된 백혈구의 조직 적합성 항원에 의해 동종 면역이 일어날 수도 있으므로, 혈소판 제제로부터 가능한 한 백혈구를 제거함으로써 이러한 수혈 부작용을 감소시킬 수 있을 것이다.

이러한 이유로 혈액 제제로부터 백혈구를 제거하고 있는데 현재 사용되는 백혈구 제거방법은 크게 구별하여 원심 분리기를 이용하여 혈구 성분의 비중차로 백혈구를 분리 제거하는 원심 분리법과, 부직포 등의 섬유 집합체나 연속 기공을 갖는 다공 구조체등을 포함하는 필터를 이용하여 백혈구를 점착 또는 흡착에 의해 제 거하는 필터법의 2종이 있다. 이중, 백혈구를 점착 또는 흡착에 의해 제거하는 필터법은 일회용 필터를 사용하므로 감염의 우려가 없을 뿐만 아니라 중력에 의하여 여과가 이루어지므로 조작이 간편하고, 또한 비용이 저렴한 등의 이점을 갖기 때문에, 현재 가장 많이 보급되어 있다.

상기 부직포 등의 섬유 집합체나 연속 기공을 갖는 다공 구조체 등의 필터를 사용에 의한 백혈구 제거필터는 그 구조가 혈액유입구와 혈액배출구가 일측과 타측에 형성된 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되되 혈액이 통과될 수 있도록 혈액유입구와 혈액배출구 사이에 설치되는 필터를 포함하여 구성된다.

그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 백혈구 제거필터는 혈액유입구를 통하여 케이스 내부로 유입된 혈액이 모두 필터를 거치지 않고 그 일부가 케이스와 필터 사이의 부정합면, 즉 케이스와 필터 사이의 이격된 틈을 통하여 바로 혈액배출구를 거쳐 외부로 배출되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 필터와 케이스 사이에 나노섬유사로 이루어진 얇은 부직포 형태의 밀봉재를 설치하여 필터와 케이스 사이의 부정합면을 통하여 혈액이 누설되는 것을 방지함으로써 혈액유입구로 유입된 모든 혈액이 필터를 거쳐 혈액유출구로 배출될 수 있도록 하는 백혈구 제거필터용 밀봉재를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 백혈구 제거필터용 밀봉재는 혈액유입구와 혈액배출구가 일측과 타측에 각각 형성된 케이스와, 상기 케이스의 내측에 설치되되 혈액유입구와 혈액배출구 사이에 설치되고 그 테두리가 상기 케이스의 테두리에 면접하는 필터와, 상기 케이스 및 필터의 테두리에 면접되도록 필터의 상하면에 설치되는 밀봉재로 구성된 백혈구 제거필터에 사용되는 것으로서, 상기 밀봉재는 전기방사에 의하여 제조되고 그 평균직경이 100~2000nm임과 아울러 공극 평균직경이 0.5~3μm인 복수의 나노섬유사가 부직포 형태로 제조된다.

여기서, 상기 밀봉재는 그 두께가 10~50μm이고, 밀봉재를 구성하는 나노섬유사는 아크릴계 고분자, 폴리비닐알코올계 고분자, 젤라틴계 고분자, 셀룰로오스계 고분자 중에서 선택된 고흡수성 고분자 수지로 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 백혈구 제거필터용 밀봉재는 나노섬유사를 이용하여 부직포 형태로 제조되므로 혈액이 백혈구 제거필터에 유입될 때 혈액의 수분을 신속히 흡수하여 팽창됨으로써 부피가 증가되고 이로 인하여 케이스와 필터사이의 부정합면을 밀폐하므로 케이스와 필터 사이로 혈액이 누설되는 것을 차단할 수 있는 이점이 있다. 따라서 혈액유입구를 통하여 케이스 내부로 유입된 모든 혈액은 필터를 거쳐 혈액배출구 쪽으로 배출시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 밀봉재가 아크릴계 고분자, 폴리비닐알코올계 고분자, 젤라틴계 고분자 또는 셀룰로오스계 고분자와 같은 고흡수성 수지로 이루어진다 하더라도 전기방사 방법을 사용하여 그 형태가 매우 얇은 부직포 형태로 제조되므로, 수분을 흡수하여 부피가 증가되어도 케이스와 필터에 과도한 압력이 부가되어 이것들이 파손되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 의한 백혈구 제거필터용 밀봉재의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 백혈구 제거필터에 본 발명에 의한 밀봉재가 설치된 모습을 보인 분해사시도이고, 도 2는 백혈구 제거필터에 본 발명에 의한 밀봉재가 설치된 모습을 보인 단면도이다.

본 발명에 의한 백혈구 제거필터용 밀봉재(30)는 케이스(10)와, 상기 케이 스(10)의 내부에 설치되는 필터(20)로 구성되는 백혈구 제거필터에 사용되는 것이다.

상기 케이스(10)는 혈액유입구(11a)와 혈액배출구(12a)가 일측과 타측에 각각 형성된다. 좀 더 자세히 설명하면, 상기 케이스(10)는 혈액유입구(11a)가 구비된 상부케이스(11)와, 상기 상부케이스(11)의 하측에 설치되고 혈액배출구(12a)가 구비된 하부케이스(11)로 구성된다. 상기 상부케이스(11)와 하부케이스(11)는 테두리 부분이 서로 맞끼움 형태로 결합된다. 이 상부케이스(11)와 하부케이스(11)의 테두리 부분에 상기 필터(20)의 테두리 부분이 면접된다.

상기 필터(20)는 주변 테두리가 상기 상부케이스(11)와 하부케이스(11)의 테두리와 면접되고 상부케이스(11)의 개방된 하면과 하부케이스의 개방된 상면을 모두 밀폐시킬 수 있는 형태로 구성된다. 즉, 상기 필터(20)는 상부케이스(11)와 하부케이스(11)에 의하여 형성된 케이스(10) 내부공간을 상하 2단으로 빈틈없이 구획한다. 이때, 상기 필터(20)는 혈액유입구(11a)와 혈액배출구(12a) 사이에 설치되어 혈액유입구(11a)를 통하여 케이스(10) 내부로 유입된 혈액이 반드시 필터(20)를 거쳐 혈액배출구(12a) 쪽으로 흘러갈 수 있도록 구성한다.

본 발명에 의한 상기 밀봉재(30)는 상기 케이스(10) 및 필터(20)의 테두리에 면접되도록 필터(20)의 상하면에 설치된다. 좀 더 자세히 설명하면, 상기 밀봉재(30)는 링형태로 구성되어 상기 필터(20)의 상면과 하면에 각각 설치되므로, 결국 밀봉재(30)는 상부케이스(11)의 내측 테두리와 하부케이스(11)의 내측 테두리에 면접됨과 동시에 필터(20)의 테두리에 면접된다.

이러한 본 발명에 의한 밀봉재(30)는 전기방사법에 의하여 제조되고 복수의 나노섬유사가 부직포 형태로 제조되어 이루어진다. 이렇게 밀봉재(30)는 전기방사에 의하여 매우 가는 나노섬유의 집합체로 이루어지므로 그 두께와 나노섬유사 사이에 형성되는 공극의 크기를 용이하게 조절할 수 있다.

상기한 것처럼 밀봉재(30)는 복수개의 나노섬유사가 부직포 형태로 제조되는데, 이때 나노섬유사의 평균 직경은 100~2000nm로 이루어지고, 복수개의 나노섬유사 사이사이에 형성되는 공극의 평균직경은 0.5~3μm로 형성된다. 이렇게 나노섬유사를 가늘게 형성시키고 미세한 공극을 형성시키는 이유는 나노섬유사의 표면적을 최대한 넓혀 혈액 내에 포함된 수분의 흡수속도를 극대화하고 수분을 흡수하였을 때 공극을 최대한 빨리 폐쇄되도록 하여 케이스(10)와 필터(20) 사이에 이격된 틈이 발생되지 않도록 함으로써, 케이스(10) 내부로 유입된 모든 혈액이 필터(20)를 거쳐 혈액배출구(12a)로 가도록 하기 위함이다.

그리고, 상기 밀봉재(30)는 그 두께를 10~50μm가 되도록 형성시킨다. 만약 밀봉재(30)의 두께가 10μm 미만으로 너무 얇은 경우에는 백혈구 제거율이 현저히 떨어지고, 50μm를 초과하여 너무 두꺼운 경우에는 밀봉재(30)가 혈액 속의 수분을 흡수하면서 그 부피가 팽창되어 케이스(10)와 필터(20)에 압력을 가하게 되고 이로 인하여 케이스(10) 및 필터(20)의 파손을 유발하게 된다.

한편, 상기 밀봉재(30)를 구성하는 나노섬유사는 그 구성재질이 고흡수성 고분자 수지로 이루어진다. 이러한 고흡수성 고분자 수지 중에서도 아크릴계 고분자, 폴리비닐알코올계 고분자, 젤라틴계 고분자, 셀룰로오스계 고분자 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다. 만약 아크릴계 고분자를 사용하여 밀봉재(30)를 제조하고자 할 때는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 중에서 선택된 하나 이상의 고분자로 구성한다. 이렇게 하여 제조된 밀봉재(30)는 ASTM F2149-01/E2564-07 측정법으로 측정한 백혈구 제거율이 90%이상이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 백혈구 제거필터용 밀봉재를 상기한 여러 가지 조건 내에서 제조하여 그 조건에 해당되지 않는 범위로 제조된 백혈구 제거필터용 밀봉재의 비교예와 그 성능을 대비하여 보았다. 이때 백혈구 제거필터용 밀봉재를 제조함에 있어서, 그 장치는 통상적인 전기방사장치를 사용하였으며, 전기방사의 공정 조건 즉, 폴리머 용액의 토출량, 인가전압, 전극의 방향, 콜렉터와 노즐간의 거리, 노즐의 형태, 콜렉터의 운동속도, 온도 및 습도 등에 대해서는 특별한 제한을 두지 않고 실시하였다.

실시예 1

고분자량의 폴리아크릴아미드를 메틸렌클로라이드에 15wt% 용해한 용액을 통상의 전기방사 장치를 이용하여 나노섬유로 이루어진 밀봉재를 제조하였다. 방사 당시의 온도와 습도는 각각 25℃, 45%RH였으며, 인가전압은 12Kv, 전기방사 노즐은 통상의 바늘형태의 것으로 18게이지의 것을 사용하였다. 균일한 두께의 밀봉재를 제조하기 위하여 방사 노즐의 위치와 콜렉터의 위치를 수시로 조정하였다. 이러한 조건으로 제조된 밀봉재의 두께는 20㎛였다. 이렇게 제조된 밀봉재를 필터의 상면 과 하면에 설치한 뒤 상부케이스와 하부케이스를 조립하여 백혈구 제거필터를 완성하였다.

실시예 2

실시예 1과 같은 방법으로 밀봉재를 제조하되, 전기방사에 사용된 고분자는 폴리아크릴산이다.

실시예 3

실시예 1과 같은 방법으로 밀봉재를 제조하되, 폴리메타크릴산을 고분자 물질로 사용하여 전기방사하였다.

실시예 4

실시예 1과 같은 방법으로 밀봉재를 제조하되, 전기방사에 사용된 고분자는 아크릴산과 메타크릴산의 공중합체이다.

실시예 5

실시예 1과 같은 방법으로 밀봉재를 제조하되, 전기방사에 사용된 고분자는 아크릴산과 아크릴아미드의 공중합체이다.

비교예 1

일반적인 백혈구 제거필터를 제작하되, 밀봉재를 사용하지 않았다.

비교예 2

실시예 1과 같은 방법으로 백혈구 제거필터를 제조하되, 밀봉재의 두께가 8㎛이다.

비교예 3

실시예 1과 같은 방법으로 백혈구 제거필터를 제조하되, 밀봉재의 두께가 60㎛이다.

실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 3의 백혈구 제거필터에 대한 평가 결과는 다음과 같다.

[표]

구분	백혈구제거율	케이스 손상여부
실시예1	98	×
실시예2	99	×
실시예3	99	×
실시예4	99	×
실시예5	98	×
비교예1	85	×
비교예2	91	×
비교예3	85	○

백혈구제거율 평가방법은 ASTM F2149-01/E2564-07을 사용하였고, 케이스 손상여부 평가방법은 백혈구제거율 평가 후 필터유닛에 고압의 공기를 공급할 수 있는 호스를 연결한 후 수조 속에 담그고 공기를 공급, 1시간 이내에 공기방울이 수 조 내의 필터 유닛으로부터 발생하는 지를 육안 검사하는 방법을 채택하였다.

한편, 부직포의 섬유 평균 직경 및 공극 평균 크기는 다음과 같은 방법으로 측정할 수 있다.

부직포를 구성하는 나노섬유의 평균 직경은 부직포의 임의의 5곳에 대하여 주사전자현미경을 사용하여 5,000배로 확대, 섬유의 직경을 직접 측정하고, 한 곳의 현미경 관찰에 대해 각 20개소의 직경을 측정하고 평균하여 얻을 수 있다.

그리고, 부직포의 공극의 평균 크기는 ASTM F316-03(Standard Test Methods for Pore Size Characteristics of Membrane Filters by Bubble Point and Mean Flow Pore Test)에 의거하여 측정한다.

그리고, 부직포의 두께는 부직포를 잘라 절단면을 만들고 그 절단면에 대해 백금 코팅을 실시한 다음 주사전자현미경을 사용하여 1,500배로 확대하여 측정하는데, 절단면 중 최소 5곳 이상의 곳을 측정하여 그 평균값을 구한다.

상기한 [표]에서 알 수 있듯이 백혈구 제거율이 실시예 1 내지 5는 98 내지 99인 반면에 비교예 1 내지 3은 85 내지 91로서, 본 발명에 의한 밀봉재를 사용하였을 경우에는 혈액이 케이스와 필터의 이격된 틈으로 누설되지 않고 거의 모든 혈액이 필터를 통과하여 백혈구 제거율이 높음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명에 의한 밀봉재를 사용하였을 경우 백혈구 제거율은 높은 반면에 오히려 케이스는 손상되지 않았음을 알 수 있다.

도 1은 백혈구 제거필터에 본 발명에 의한 밀봉재가 설치된 모습을 보인 분해사시도.

도 2는 백혈구 제거필터에 본 발명에 의한 밀봉재가 설치된 모습을 보인 단면도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10: 케이스 11: 상부케이스

11a: 혈액유입구 12: 하부케이스

12a: 혈액배출구 20: 필터

30: 밀봉재

Claims (6)

1. 혈액유입구와 혈액배출구가 일측과 타측에 각각 형성된 케이스와, 상기 케이스의 내측에 설치되되 혈액유입구와 혈액배출구 사이에 설치되고 그 테두리가 상기 케이스의 테두리에 면접하는 필터와, 상기 케이스 및 필터의 테두리에 면접되도록 필터의 상하면에 설치되는 밀봉재로 구성된 백혈구 제거필터에 있어서,

   상기 밀봉재는 전기방사에 의하여 제조되고 그 평균직경이 100~2000nm인 복수의 나노섬유사가 부직포 형태로 제조된 것을 특징으로 하는 백혈구 제거필터용 밀봉재.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 밀봉재는 복수의 나노섬유사 사이에 형성되는 공극의 평균직경이 0.5~3μm인 것을 특징으로 하는 백혈구 제거필터용 밀봉재.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 밀봉재는 그 두께가 10~50μm인 것을 특징으로 하는 백혈구 제거필터용 밀봉재.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 밀봉재를 구성하는 나노섬유사는 고흡수성 고분자 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 백혈구 제거필터용 밀봉재.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 고흡수성 고분자 수지는 아크릴계 고분자, 폴리비닐알코올계 고분자, 젤라틴계 고분자, 셀룰로오스계 고분자 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 백혈구 제거필터용 밀봉재.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 아크릴계 고분자는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 중에서 선택된 하나 이상의 고분자로 구성된 것을 특징으로 하는 백혈구 제거필터용 밀봉재.

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