KR102020331B1 - 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터 및 이의 제조방법 - Google Patents

주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필터력이 향상되며, 안전성이 높은 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 주사기기용 주사액 티타늄필터에 있어서, 내측에 중공홀이 형성되는 제1 몸체; 및 상기 제1 몸체의 길이방향으로 연장되되, 상기 중공홀의 일측을 덮도록 마련된 제2 몸체를 포함하며, 상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체는 티타늄분말로 조성되는 것을 특징으로 하는 주사기기용 주사액 티타늄필터를 제공한다.

Description

주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터 및 이의 제조방법{TITANUM FILTER FOR SYRINGE AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필터력이 향상되며, 안전성이 높은 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 감염환자에게 투여할 때 사용하는 주사기는 주사 과정에서 2차 감염이 발생하는 것을 방지하기 위해 주로 일회용 주사기를 사용한다. 이러한 일회용 주사기는 액상의 약액과 분말을 혼합하거나 또는 액상의 약액만을 주입하게 되는데 약액은 주로 보관 및 운송 중에 오염되는 것을 방지하기 위하여 유리나 플라스틱으로 제조된 앰플에 담겨있다.
이처럼 제조된 앰플은 상단 일부를 깨트려서 투입구를 만들거나 고무로 막혀있는 마개에 주사바늘을 삽입하여 앰플 내의 약액을 빨아들이게 한다.
그러나, 이 과정에서, 미세한 유리가루 또는 고무조각 등의 이물질이 약액에 섞여서 주사기로 유입되고 유입된 이물질이 약액과 함께 환자에게 투여되는 문제점이 있었다. 따라서, 이물질이 환자에게 투여되는 것을 방지하기 위해서 주사바늘에 필터를 장착하여 사용하는 것이 바람직하다.
그러나, 이처럼 주사바늘에 필터를 장착한 경우, 필터의 필터력을 높이면 주사기가 약액을 투여하는 속도가 저하되며, 주사기가 약액을 투여하는 속도가 빨라지도록 필터를 제조한 경우, 필터의 필터력이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 신속하게 투여하되, 이물질의 필터링 성능이 저하되지 않도록 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄 필터의 제조방법이 필요하다.
또한 약액의 점도가 높은 경우 주사압력이 높아야 주사액의 주입이 가능한데, 일반 멤브레인 타입 필터의 경우 높은 주사 압력으로 필터기공 크기가 커져서 필터성능이 떨어지는 경우가 있으나, 티타늄필터는 금속간 결합이 이뤄진 상태로 높은 주사압력에도 필터성능이 떨어지지 않는 특징을 갖고 있다. 한편 현장에서는 응급환자 등에 대비하기 위해 미리 주사기에 약액을 주입한 상태로 놔둘 수도 있는데, 이 경우, 필터가 약액과 화학반응을 일으키는 문제가 발생할 수 있다. 또한 링거수액기용 필터의 경우 주사기용 필터와 달리 장시간 사용하기 때문에 필터와 약액간 화학반응을 일으킬 수 있다. 일 예로, 필터가 약액과 반응하여 녹이 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 약액을 주사기에 주입한 상태에서도 필터와 약액 사이에 화학반응이 일어나지 않도록 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 필터력이 향상되며, 안전성이 높은 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 주사기기용 주사액 티타늄필터에 있어서, 내측에 중공홀이 형성되는 제1 몸체; 및 상기 제1 몸체의 길이방향으로 연장되되, 상기 중공홀의 일측을 덮도록 마련된 제2 몸체를 포함하며, 상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체는 티타늄분말로 조성되는 것을 특징으로 하는 주사기기용 주사액 티타늄필터를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 티타늄분말은 불규칙한 각형분말 70 ~ 90%, 구형분말 10 ~ 30%의 비율의 구성비를 갖는다.
또한, 티타늄분말은 불규칙한 각형의 분말과 구형의 분말이 적정 비율로 혼합됨으로써, 성형강도를 확보하고 또한 소결후 요구하는 필터력을 확보하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 각형분말 입도 75㎛ 내지 150㎛는 37 내지 67%, 각형분말 입도 0 내지 75㎛는 14 내지 44 %, 구형분말 입도 0 내지 75㎛는 10 내지30 %만큼 혼합되어 티타늄분말을 구성하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 티타늄분말은 전체 티타늄분말 중량에 대하여, wt%로, 산소(O) 0내지 0.4%, 질소(N) 0 내지 0.04%, 수소(H) 0 내지 0.03%, 탄소(C) 0 내지 0.04%, 염소(Cl) 0 내지 0.05% 이하, 철(Fe) 0 내지 0.05%, 규소(Si) 0 내지 0.03% 및 잔부 티타늄(Ti)으로 조성되는 합금분말인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 주사액용 필터의 상기 중공홀의 내경은 1.15mm 내지 1.25mm, 상기 제1 몸체의 두께는 0.71mm 내지 0.72mm, 상기 제2 몸체의 두께는 0.75mm 내지 0.85mm로 형성되고, 링거용 필터의 중공홀 내경은 3.2 ~ 3.6mm, 제 1 몸체의 두께는 0.80~0.82mm, 제 2 몸체의 두께는 0.80~0.82mm로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법에 있어서, a) 티타늄분말과 성형윤활제
를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; b) 상기 혼합물을 성형틀에 장입하고 성형압력을 가해 성형체를 형성하는 단계; c) 형성된 상기 성형체를 탈지하는 단계; 및 d) 탈지된 상기 탈지제품을 진공 소결하여 티타늄필터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계에서, 상기 티타늄분말은 전체 티타늄분말 중량에 대하여, wt%로, 산소(O) 0내지 0.4%, 질소(N) 0 내지 0.04%, 수소(H) 0 내지 0.03%, 탄소(C) 0 내지 0.04%, 염소(Cl) 0 내지 0.05% 이하, 철(Fe) 0 내지 0.05%, 규소(Si) 0 내지 0.03% 및 잔부 티타늄(Ti)으로 조성되는 합금분말인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계에서, 상기 성형윤활제는 상기 티타늄분말의 100중량부에 대하여, 0.3 내지 1.0 중량부 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계에서, 상기 성형체는 진공로에서 진공도 10-2 Torr 이상의 조건에서 300℃ 이상 700℃ 이하의 탈지온도로 20분 내지 60분간 탈지되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계에서, 상기 성형체는 1120℃ 이상 1160℃ 이하의 온도로 30분 내지 60분간 진공 소결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계에서, 상기 성형체는 10-3Torr 이상 10-6 Torr이하의 진공압력 조건 하에서 진공 소결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계 이후에, 상기 티타늄필터를 선별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터
의 제조방법에 따라 제조된 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터는 진공 소결되어 제조되기 때문에 입자간 소결이 이루어져 강도를 확보할 수 있고, 티타늄 자체의 우수한 내식성을 유지할 수 있어서 약액과 반응하여 티타늄필터에 녹이 스는 것을 방지할 수 있다. 즉, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄
필터는 안전하게 사용이 가능하다.
또한, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법에 의해 제조된 티타늄필터를 사용하면 이물질이 환자에게 투여되는 문제를 방지할 수 있고, 신속하게 환자에게 주사를 처방 할 수 있다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 압력, 온도 등 공정 변수를 제어하여 주사기가 앰플 내 약액을 투여하는 속도를 제어하여 이물질에 대한 필터링 성능을 확보하도록 할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법의 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 종단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법에 따라 제조되는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)는 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(13)를 포함한다.
구체적으로, 제1 몸체(11)는 원기둥 형상으로 마련될 수 있으며, 제1 몸체(11)의 내측에는 중공홀(12)이 형성될 수 있다. 이때, 중공홀(12)의 직경은 1.15mm 내지 1.25mm로 형성될 수 있다. 여기서, 제1 몸체(11)의 외형은 일실시예에 한정되지 않는다.
제2 몸체(13)는 제1 몸체(11)의 길이방향으로 연장되되, 상기 중공홀(12)의 일측을 덮도록 마련된다. 그리고, 상기 제2 몸체(13)의 두께는 0.75mm 내지 0.85mm로 형성될 수 있다.
이때, 제2 몸체(13)의 두께는 0.71mm 내지 0.72mm인 것을 특징으로 할 수 있고, 주사기기용 주사액 티타늄필터(10)의 파괴강도는 30kgf 이상을 만족하도록 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 링거용 필터의 중공홀의 내경은 3.2 ~ 3.6mm, 제 1 몸체의 두께는 0.8~0.82mm, 제 2 몸체의 두께는 0.8~0.82mm로 형성될 수 있다.
단, 상기 주사기기용 주사액 티타늄필터(10)의 중공홀(12), 제1 몸체(11), 제2 몸체(13)의 치수는 이에 한정되지 않으며 변경 가능하다.
상기 주사기기용 주사액 티타늄필터(10)의 형상은 사각 기둥이나 판 형태로 마련되는 것도 가능하다.
상기와 같은 형상으로 마련된 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)는 약액을 환자에게 투여할 때, 약액에 포함된 이물질을 필터링 가능한 속도로 투여하도록 할 수 있다.
특히, 본 발명의 일실시예에 따르면 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)는 10cc용량의 약액을 기준으로 일반적인 주사 압력에 의해 통상적으로 당업에서 사용되는 주사기가 약액을 투여할 때, 4초 내지 25초가 소요되도록 할 수 있다. 주사기가 약액을 투여할 때, 4초 보다 빠르게 투여할 경우 약액에 포함된 이물질이 모두 필터링 되지 않을 수 있다.
반면에, 25초 보다 느리게 투여할 경우, 약액을 처방하는데 소요되는 시간이 지나치게 길어져 효율적이지 못하다. 따라서, 주사기가 10cc 용량의 약액을 투여하는 것을 기준으로 할 때, 4초 내지 25초가 소요되도록 하는 것이 바람직하다.
주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)의 약액 투여 속도는 상기 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)의 표면적을 변화시켜 조절 가능하다. 구체적으로, 상기 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)의 표면적을 늘려서 약액 투여 속도를 증가시킬 수도 있고, 상기 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)의 표면적을 감소시켜 약액 투여 속도를 감소시킬 수도 있다.
또한, 제1 몸체(11) 및 제2 몸체(12)는 티타늄분말로 조성될 수 있다. 구체적으로, 상기 티타늄분말은 전체 티타늄분말 중량에 대하여, wt%로, 산소(O) 0내지 0.4%, 질소(N) 0 내지 0.04%, 수소(H) 0 내지 0.03%, 탄소(C) 0 내지 0.04%, 염소(Cl) 0 내지 0.05% 이하, 철(Fe) 0 내지 0.05%, 규소(Si) 0 내지 0.03% 및 잔부 티타늄(Ti)으로 조성되는 합금분말일 수 있다.
산소는 0.40wt%을 초과할 경우, 소결 결합이 이루어 지지 않을 수 있다. 따라서, 산소는 0 내지 0.40wt%로 제한됨이 바람직하다.
질소는 그 함량이 0.04wt%를 초과하게 되면 강도가 커지나 취성이 발생할 수 있다.
탄소는 0.04wt%를 초과하는 경우 내식성이 저하되는 문제가 발생할 수 있어 최소화하는 것이 바람직하다.
철은 0.05wt% 미만으로 관리하며, 초과할 경우 내식성이 나빠지므로 최소화하는 것이 좋다.
규소는 0.03wt% 미만으로 관리하며 초과 할 경우 분말 입자의 강도가 증가하여 성형강도를 약하게 하므로 최소화 하는 것이 좋다.
첨언하면, 티타늄분말은 불규칙한 형상을 주로하고 여기에 구형 미세분말을 첨가하여 기공형성에 도움을 준다. 불규칙한 형상의 분말은 크기가 작은 것과 큰것을 적정한 비율로 조합하여 성형시 균일한 밀도형성을 위한 분말의 유동성, 성형후의 적합한 성형 강도를 얻을수 있으며, 구형 분말은 유동성을 좋게하며 작은 구형분을 사용하므로 작은 기공확보가 용이하다.
구체적으로, 상기 티타늄분말은 불규칙한 각형분말 70 ~ 90%, 구형분말 10 ~ 30%의 구성비를 갖는다.
보다 상세하게는, 티타늄분말은 불규칙한 각형의 분말과 구형의 분말이 적정 비율로 혼합됨으로써, 성형강도를 확보하고 또한 소결후 요구하는 필터력을 확보하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 각형분말 입도 75㎛ 내지 150㎛는 37 내지 67%, 각형분말 입도 0 내지 75㎛는 14 내지 44 %, 구형분말 입도 0 내지 75㎛는 10 내지30 %만큼 혼합되어 티타늄분말을 구성하도록 마련될 수 있다.
그리고, 이처럼 불규칙한 형상으로 만들어진 티타늄분말은 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)가 0.005mm 크기의 이물질을 90% 이상 걸러내는 필터력을 갖고, 이와 동시에 주사기가 약액 10CC을 투여하는데 소요되는 시간이 25초 이하가 되도록 적정한 입도를 갖게 할 수 있다.
한편, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)의 제조과정에서 티타늄분말에는 성형윤활제가 첨가될 수 있다. 상기 성형윤활제는 티타늄분말의 100중량부에 대하여, 0.3 내지 1.0중량부 포함될 수 있다.
상기 성형윤활제의 일실시예로서 Kenolube를 적용할 수 있으나, 성형윤활제의 종류는 이에 한정되지 않으며, 스테아린산 아연, 아미드왁스(Amide wax)를 적용할 수도 있다. 이러한 성형윤활제는 성형시 금형 내 티타늄분말이 압축되면서 금형면과 마찰이 발생하게 되고, 이때 발열 및 금형면에 스크래치가 발생할 수 있는데, 이를 방지하기 위해 사용될 수 있는 것이다.
그러나 성형윤활제의 첨가량이 1.0wt%를 초과하는 경우 압축성이 떨어지고 소결시 번아웃(Burn-out)이 되면서 성형체에 결함으로 나타날 수 있고, 최종 반제품인 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)의 표면에 성형윤활제가 산화물로 잔존하게 될 수 있다. 반면에, 성형윤활제가 0.3wt%미만으로 사용하는 경우 금형면에 발열 및 스크래치를 유발 시킬 수 있어 사용하기에 부적합할 수 있다. 따라서, 성형윤활제는 티타늄분말의 100중량부에 대하여, 0.3 내지 1.0 중량부가 포함되도록 제한됨이 바람직하다.
그리고, 첨가된 상기 성형윤활제는 탈지 공정에서 모두 제거된 상태일 수 있다.
이처럼, 티타늄분말로 조성된 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄
필터(10)는 약액에 포함된 이물질을 필터링할 수 있도록 다공성으로 이루어진다. 그리고, 전술한 바와 같이, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)는 약액을 환자에게 투여할 때, 약액에 포함된 이물질을 필터링 하면서도 신속하게 주사를 처방하도록 할 수 있다.
이하, 상술한 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)를 제조하는 방법을 하기 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법의 순서도이다.
도 3을 더 참조하면, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법은 티타늄분말과 성형윤활제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(S21)를 포함한다. 구체적으로, 티타늄분말과 성형윤활제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(S21)에서 티타늄분말과 성형윤활제에 대한 설명은 상술한 바와 동일함으로 생략한다. 상술한 바와 같이 마련된 티타늄분말과 성형윤활제는 믹서장치에 장입되어 혼합될 수 있으며, 이때, 혼합시간은 20분 내지 40분일 수 있다.
주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법은 티타늄분말과 성형윤활제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(S21) 이후에, 혼합물을 성형틀에 장입하고 성형압력을 가해 성형체를 형성하는 단계(S22)를 실시할 수 있다.
구체적으로, 혼합물을 성형틀에 장입하고 성형압력을 가해 성형체를 형성하는 단계(S22)는, 티타늄분말과 성형윤활제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(S21)에서 형성된 혼합물을 성형틀에 장입한 후에 성형압력을 가해 성형체를 형성하는 공정이다.
이때, 성형압력은 2 Ton/cm2 이상 6 Ton/cm2 이하의 압력일 수 있다. 압력이 2 Ton/cm2 미만일 경우, 기설정된 형태의 성형체가 형성되지 않을 수 있고, 압축밀도도 감소하여 최종 제품인 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)의 기공의 크기가 커져 필터링 성능이 저하될 수 있다. 반면에, 압력이 6 Ton/cm2을 초과할 경우, 성형체의 밀도가 높아져 기공률이 저하됨으로 인해 주사기의 약액 투여 시간이 길어지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 성형압력은 2 Ton/cm2 이상 6 Ton/cm2 이하로 제한됨이 바람직하다. 또한, 혼합물을 성형틀에 장입하고 성형압력을 가해 성형체를 형성하는 단계(S22)에서는, 성형체에 묻은 분말을 확인하고, 에어를 분사하여 이를 제거하는 공정을 더 실시할 수도 있다.
혼합물을 성형틀에 장입하고 성형압력을 가해 성형체를 형성하는 단계(S22)에서 형성된 성형체의 밀도는 2.5 g/cm3 내지 4.0 g/cm3 일 수 있다.
주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법은 혼합물을 성형틀에 장입하고 성형압력을 가해 성형체를 형성하는 단계(S22) 이후에, 형성된 상기 성형체를 탈지하는 단계(S23)를 실시할 수 있다.
형성된 상기 성형체를 탈지하는 단계(S23)에서, 상기 성형체는 300℃ 이상 700℃ 이하의 온도로 20분 내지 60분간 진공 가열 탈지될 수 있다. 형성된 상기 성형체를 탈지하는 단계(S23)에서, 상기 성형체에 포함된 상기 성형윤활제는 모두 태워져 제거될 수 있다.
상기 성형체의 탈지 온도가 300℃ 미만일 경우, 상기 성형윤활제가 제거되지 않을 수 있다. 또한, 상기 성형체의 탈지 온도가 700℃를 초과할 경우 와 탈지시간이 긴 경우 탈지에 필요한 에너지 이상이 소요되어 에너지가 낭비될 수 있다.
또한, 상기 성형체의 가열 시간이 20분 미만일 경우, 충분한 가열이 이루어지지 않아, 성형윤활제가 모두 제거되지 않을 수 있다. 그리고, 상기 성형체의 가열 시간은 60분이면 충분히 상기 성형윤활제가 모두 제거될 수 있다. 따라서, 상기 성형체의 가열 시간이 60분을 초과하면 필요 이상의 에너지가 낭비될 수 있다.
따라서, 상기 성형체는 진공소결로에서 300℃ 이상 700℃ 이하의 온도로 20분 내지 60분간 탈지됨이 바람직하다.
형성된 상기 성형체를 탈지하는 단계(S23) 이후에는, 탈지된 상기 성형체를 진공 소결하여 티타늄필터를 형성하는 단계(S24)가 실시될 수 있다.
탈지된 상기 성형체를 진공 소결하여 티타늄필터를 형성하는 단계(S24)는 탈지제품을 구성하는 입자들간의 결합력을 향상시키기 위해 탈지제품에 열을 가해 입자들끼리 충분히 결합시키는 공정이다. 특히, 탈지제품은 진공 조건 하에서 1120℃ 이상 1160℃ 이하의 온도로 30분 내지 60분간 소결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
소결온도가 1100℃ 미만인 경우에는 소결온도가 너무 낮아 소결이 제대로 이루어지지 않아 강도가 저하될 수 있다. 그리고, 상기 소결온도가 1120℃ 미만일 경우, 소재의 밀도가 저하되고, 기공의 크기가 커서 이물질에 대한 필터링 성능이 저하될 수 있으며, 또한 내식성이 저하되어 부식의 가능성이 있다.
반면에, 성형체가 1160℃를 초과하여 진공 열처리될 경우, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)의 형상이 변형될 수 있으며, 특히, 기공률의 저하로 인해 유속이 느려져 실용성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 즉, 성형체가 1160℃를 초과하여 진공 열처리될 경우, 원하는 필터력과 유속을 얻을 수 없으며, 또한 치수의 정밀도가 떨어져 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)와 주사기의 조립성능이 저하될 수 있다. 그리고, 소결시간이 30분 미만인 경우 소결이 충분히 일어나지 않아 필터력이 저하되며, 60분을 초과하는 경우 강도가 증가하지만 소결 변형으로 치수 정밀도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 소결체는 10-3Torr이상 10-6 Torr이하의 진공압력 조건 하에서 진공 소결될 수 있다.
이때, 이러한 진공 방식의 열처리는 산소나, 이산화탄소, 일산화탄소 등 불순물을 함유한 가스의 성분이 적기 때문에 성형체에 산화, 침탄 등과 같은 표면 반응이 발생하는 것을 방지하고, 분말입자표면의 산화피막을 환원시키고 입자간 소결 결합을 시킬수 있다. 또한, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)를 제조하는 과정에서 사용한 성형윤활제의 잔재 등과 같은 표면의 오염물을 열분해나 환원반응을 통하여 제거할 수도 있다. 즉, 진공 열처리를 적용한 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)는 소재의 화학 성분이 변형되는 것을 방지하고, 깨끗한 표면을 유지하도록 할 수 있다. 그리고, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)는 진공 열처리를 진행한 이후에도 표면이 깨끗하게 유지되기 때문에 진공 열처리 이후에 후가공을 할 필요가 없어 경제적이다.
탈지된 상기 성형체를 진공 소결하여 티타늄필터를 형성하는 단계(S24)에서는 성형체에 대해 소결로 내에서 냉각을 수행하는 공정을 추가로 진행할 수 있다. 소결이 완료된 소결체는 워터자켓(water jacket)을 이용한 소결로 내에서 냉각 될 수 있다. 그리고 이때, 소결체는 수냉 방식으로 냉각이 이루어질 수 있다. 단, 성형체의 냉각 방식은 일실시예의 수냉 방식으로 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 진공열처리된 소결체는 불확성가스(Ar 등) 를 이용하여 냉각되는 것일 수 있다.
한편, 일반적으로 약액이 환자의 몸에 투여될 때, 적어도 90% 이상의 이물질이 필터링 되는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같은 방법으로 제조된 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)는 기공의 크기가 균일하고, 제2 몸체(13)의 두께가 최적화되어 설계되었기 때문에 약액에 포함된 이물질을 90%이상 필터링 할 수 있다.
그리고 특히, 전술한 제조방법에 의해 형성된 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)는 2.5g/cm3 이상 4.0g/cm3 이하의 밀도를 갖도록 진공열처리되는 것을 특징으로 할 수 있다.
만약, 진공 열처리가 완료된 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)의 밀도가 2.5g/cm3 미만일 경우, 기공률이 증가하여 약액의 투여 시간은 감소하나, 필터력이 저하될 수 있다.
반대로, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)의 밀도가 4.0g/cm3를 초과할 경우, 필터력은 상승하나, 약액의 투여 시간이 지나치게 증가하여 효율적이지 못하다.
따라서, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)의 밀도가 2.5g/cm3 이상 4.0g/cm3 이하일 경우, 약액이 투여되는 시간이 4초 내지 25초를 만족하며, 약액에 포함된 이물질을 90%이상 필터링 할 수 있어 가장 적합하다.
이하, 탈지된 상기 성형체를 진공 소결하여 티타늄필터를 형성하는 단계(S24)에 대한 구체적인 실험예를 설명하도록 한다.
<실시예1>
실시예1은 전체 티타늄분말 중량에 대하여, wt%로, 산소(O) 0.4, 질소(N) 0.04, 수소(H) 0.03, 탄소(C) 0.04, 염소(Cl) 0.05, 철(Fe) 0.05, 규소(Si) 0.03 및 잔부 티타늄(Ti)으로 조성된 티타늄분말과 상기 티타늄분말의 100 중량부에 대하여 0.8% 중량부의 성형윤활제를 25분간 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물에 3.4 Ton/cm2의 성형압력을 가해 성형체를 형성하였다. 그리고, 상기 성형체를 10-2Torr의 진공로 분위기에서 온도 450에서40 분간 탈지하고, 다시, 상기 탈지제품에 대하여 진공도 10-4Torr의 분위기에서 온도 1120℃로 60분간 진공 소결하여 티타늄필터를 제조하였다.
<실시예2>
실시예 2는 진공 소결 온도를 1160℃ 로 제어하고, 나머지 공정 변수는 상기 실시예1과 동일하게 제어하여 티타늄필터를 제조하였다.
<비교예1>
비교예 1은 진공 소결 온도를 1100℃로 제어하고, 나머지 공정 변수는 상기 실시예1과 동일하게 제어하여 티타늄필터를 제조하였다.
<비교예2>
비교예 2는 진공 소결 온도를 1200℃로 제어하고, 나머지 공정 변수는 상기 실시예1과 동일하게 제어하여 티타늄필터를 제조하였다.
<실험예>
주사기에 티타늄필터를 장착한 이후에 10cc의 약액을 일반적인 주사 압력으로 투여하는데 소요되는 소요시간 및 이물질의 필터력을 측정했다. 이때, 상기 필터력은 앰플 내 약액에 포함된 이물질 대비 티타늄필터를 통과하여 배출된 약액에 포함된 이물질을 비교하고, 이물질의 감소율을 백분율로 나타낸 것이다.
구분 소결온도
(℃)		 소요시간
(sec)		 필터력
(%)		 내식성
실시예1 1120 4 95 적격
실시예2 1160 25 98 적격
비교예1 1100 3 76 부적격
비교예2 1200 45 99 적격
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 본 발명인 실시예1은 주사기가 약액을 투여하는데 4초가 소요되었고, 이때의 이물질에 대한 필터력은 95%이다. 그리고, 실시예2는 주사기가 약액을 투여하는데 25초가 소요되었고, 이때의 이물질에 대한 필터력은 98%이다. 즉, 진공 열처리 온도가 증가하면서 이물질에 대한 필터력이 증가하며, 약액을 투여하는데 소요되는 시간이 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예1 및 실시예2는 내식성이 기준을 만족하여 적격한 것을 볼 수 있다.
그러나, 비교예1은 주사기가 약액을 투여할 때, 소요되는 시간이 3초라는 점에서 실시예1 및 실시예2에 비해 약액 투여 속도가 빠르나 필터력은 76%에 불과해 실시예1 및 실시예2에 비해 필터력이 저하되는 문제점이 있고, 내식성이 기준을 만족하지 못해 부적격하다. 또한, 비교예2는 필터력이 99%로 실시예2와 유사한 필터력을 갖고, 내식성도 만족하지만 약액을 투여하는 시간이 45초가 소요되어 약액 투여 속도가 현저하게 느려지는 문제점이 있다. 즉, 진공 열처리 공정시, 1160℃ 온도가 넘어가면 필터력의 증가폭은 적어지는 반면, 기공의 크기가 과소해져 주사기가 약액을 투여하기 위해 소요되는 시간은 크게 늘어나는 것을 알 수 있다. 따라서, 탈지된 상기 탈지제품을 진공 소결하여 티타늄필터를 형성하는 단계(S24)에서, 주사기기용 주사액 티타늄필터(10)의 필터력이 90% 이상이 되되, 주사기가 약액을 투여하는 시간이 최소화되도록 성형체를 1120℃ 이상 1160℃ 이하의 온도로 진공 열처리시키는 것이 바람직하다.
탈지된 상기 탈지제품을 진공 소결하여 티타늄필터를 형성하는 단계(S24) 이후에는, 상기 티타늄필터를 선별하는 단계(S25)가 실시될 수 있다.
상기 티타늄필터를 선별하는 단계(S25)에서는, 변색, 반점, 크랙(crack) 등의 불량이 발생한 티타늄필터를 자동 또는 육안으로 판별하여 불량이 발생하지 않은 티타늄필터를 선별할 수 있다.
전술한 바와 같이 마련된 주사기기용 주사액 티타늄필터(10)는 산성의 약액과 반응하지 않기 때문에 변색 및 변성되지 않을 수 있다.
또한, 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법에 따라 제조된 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터(10)는 진공 소결되어 제조되기 때문에 약액과 반응하여 녹이 스는 것을 방지할 수 있다. 즉, 주사기기용 주사액 및 링거수액기용 티타늄 필터(10)는 안전하게 사용이 가능하다.
또한, 약액의 점도가 높은 경우 주사압력이 높아야 주사액의 주입이 가능한데 일반필터의 경우 수지계통재료의 망식으로 이루어진 멤브레인 타입의 필터로 이루어져 있다. 이러한 멤브레인 타입의 필터는 높은 주사압력으로 주사액을 주입할 때, 필터기공 크기가 커져서 필터력이 떨어지는 경우가 있다. 그러나, 본 발명에 따른 주사기기용 주사액 및 링거수액기용 티타늄 필터(10)는 입자간 소결 결합으로 형성된 금속으로 주사압력에 의해 필터 기공의 변화가 전혀 없는 특징을 갖고 있어 주사압력에 의해 필터성능이 떨어지지 않는 특징을 갖고 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터
11: 제1 몸체
12: 중공홀
13: 제2 몸체

Claims (9)

  1. 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터에 있어서,
    내측에 중공홀이 형성되는 제1 몸체; 및
    상기 제1 몸체의 길이방향으로 연장되되, 상기 중공홀의 일측을 덮도록 마련된 제2 몸체를 포함하며,
    상기 제1 몸체 및 상기 제2 몸체는 티타늄분말로 조성되며,
    상기 티타늄분말은 불규칙한 각형분말 70 ~ 90%, 구형분말 10 ~ 30%의 구성비를 갖도록 마련되고,
    상기 각형분말 입도 75㎛ 내지 150㎛는 37 내지 67%, 상기 각형분말 입도 0 내지 75㎛는 14 내지 44 %, 상기 구형분말 입도 0 내지 75㎛는 10 내지 30 %만큼 혼합되어 상기 티타늄분말을 구성하도록 마련되고,
    상기 구형분말은 유동성을 향상시키고 기공 확보를 용이하게 하며, 상기 각형분말은 입도 크기가 75㎛ 내지 150㎛인 것과 입도 크기가 0 내지 75㎛인 것으로 구분하여 조합함으로써 성형 강도를 향상시키고, 분말의 유동성을 더욱 향상시키도록 마련되며,
    상기 티타늄필터는 2.5g/cm3 이상 4.0g/cm3 가 되도록 진공 열처리됨으로써, 4초 내지 25초 이내에 약액에 포함된 이물질을 90% 이상 필터링하도록 마련된 것을 특징으로 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 티타늄분말은 전체 티타늄분말 중량에 대하여, wt%로, 산소(O) 0내지 0.4%, 질소(N) 0 내지 0.04%, 수소(H) 0 내지 0.03%, 탄소(C) 0 내지 0.04%, 염소(Cl) 0 내지 0.05% 이하, 철(Fe) 0 내지 0.05%, 규소(Si) 0 내지 0.03% 및 잔부 티타늄(Ti)으로 조성되는 합금분말인 것을 특징으로 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터.
  3. 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법에 있어서,
    a) 티타늄분말과 성형윤활제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
    b) 상기 혼합물을 성형틀에 장입하고 성형압력을 가해 성형체를 형성하는 단계;
    c) 형성된 상기 성형체를 진공로에서 진공 탈지하는 단계; 및
    d) 상기 진공 탈지된 탈지제품을 진공 소결하여 티타늄필터를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 a) 단계에서,
    상기 티타늄분말은 불규칙한 각형분말 70 ~ 90%, 구형분말 10 ~ 30%의 구성비를 갖도록 마련되고,
    상기 각형분말 입도 75㎛ 내지 150㎛는 37 내지 67%, 상기 각형분말 입도 0 내지 75㎛는 14 내지 44 %, 상기 구형분말 입도 0 내지 75㎛는 10 내지 30 %만큼 혼합되어 상기 티타늄분말을 구성하도록 마련되고,
    상기 구형분말은 유동성을 향상시키고 기공 확보를 용이하게 하며, 상기 각형분말은 입도 크기가 75㎛ 내지 150㎛인 것과 입도 크기가 0 내지 75㎛인 것으로 구분하여 조합함으로써 성형 강도를 향상시키고, 분말의 유동성을 더욱 향상시키도록 마련되며,
    상기 d) 단계에서, 상기 티타늄필터는 2.5g/cm3 이상 4.0g/cm3 가 되도록 진공 열처리됨으로써, 4초 내지 25초 이내에 약액에 포함된 이물질을 90% 이상 필터링하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서,
    상기 티타늄분말은 전체 티타늄분말 중량에 대하여, wt%로, 산소(O) 0내지 0.4%, 질소(N) 0 내지 0.04%, 수소(H) 0 내지 0.03%, 탄소(C) 0 내지 0.04%, 염소(Cl) 0 내지 0.05% 이하, 철(Fe) 0 내지 0.05%, 규소(Si) 0 내지 0.03% 및 잔부 티타늄(Ti)으로 조성되는 합금분말인 것을 특징으로 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서,
    상기 성형윤활제는 상기 티타늄분말의 100중량부에 대하여, 0.3 내지 1.0 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 c) 단계에서,
    상기 성형체는, 진공로에서 진공도 10-2torr 이상의 조건으로, 300℃ 이상 700℃ 이하의 온도로 20분 내지 60분간 진공분위기에서 탈지되는 것을 특징으로 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 성형체는 1120℃ 이상 1160℃ 이하의 온도로 30분 내지 60분간 진공 소결 되는 것을 특징으로 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 탈지제품은 10-3Torr이상 10-6 Torr이하의 진공압력 조건 하에서 진공 소결되는 것을 특징으로 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    상기 티타늄필터를 선별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주사기기용 및 링거수액기용 주사액 티타늄필터의 제조방법.
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