KR102097686B1 - 회전동결건조 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전동결건조 장치에 관한 것으로, 회전형 동결건조의 물질의 건조상태를 측정하도록, 동결물질이 담겨 있는 수납챔버가 수용된 압력챔버에 진공 환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시키는 동시에 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 동결건조과장 정지영상을 취득하기 위한 영상취득부를 포함하여, 건조되는 물질의 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 효과가 있다.

Description

회전동결건조 장치 및 방법{Rotation freeze-drying apparatus and methods}
본 발명은 회전동결건조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전형 동결건조의 물질의 건조상태를 실시간으로 측정하고, 물질의 온도가 균일하게 유지되도록 하며, 제외대상물질을 손쉽게 수집할 수 있도록 한 회전동결건조 장치에 관한 것이다.
신체의 다양한 부위에 지방 조직 전이는 한 부위로부터 지방 조직의 수확 및 또 다른 부위에 수확된 및 때로는 처리된 조직의 재이식을 포함하는 상대적으로 흔한 미용적, 치료적 및 구조적 시술이다.
지방 조직 전이는 미용적 결함, 예컨대 얼굴 폴드주름(fold), 링클주름(wrinkle), 천연두 흉터 및 디봇(divot)의 수복에 주로 이용되고 있지만, 최근에는 미용적 및/또는 치료적 유방 확대 및 재건(Bircoll and Novack 1987; 및 Dixon 1988), 및 엉덩이 확대(Cardenas-Camarena, Lacouture et al. 1999; de Pedroza 2000; 및 Peren, Gomez et al. 2000)에 이용되었다.
과거에는, 지방 조직 이식편 및 지방 조직 전이 방법이 괴사, 신체에 의한 임플란트 흡수, 감염(Castello, Barros et al. 1999; Valdatta, Thione et al. 2001), 석회화 및 흉터 형성(Huch, Kunzi et al. 1998), 불일치한 생착(Eremia 및 Newman 2000), 내구성 결여, 및 이식된 조직의 신혈관 생성 결여 및 괴사로부터 생기는 다른 문제를 포함해서 어려움 및 부작용에 시달렸다.
지방 조직 전이에서 가장 큰 도전 중 하나는 전이 후 신체에 의한 이식 흡수 및 지방 조직 이식편의 부피 유지이다. 지방 조직이 수확 또는 세척될 때, 수확된 지방 조직의 개개의 조각들 사이의 공간이 액체(예를 들어, 물, 혈액, 투메슨트 용액, 오일)로 채워진다.
이 조직/유체 혼합물이 수용자에게 이식될 때, 액체 부분이 신체에 의해 신속하게 흡수되어 부피 손실이 발생한다. 조직/유체 혼합물로부터 유체의 양을 제거하는 과정은 빈번히 지방 조직 건조 또는 지방 조직 탈수라고 부른다.
또한, 지방 조직 이식편 내의 적혈구, 백혈구 등의 함량도 염증 반응 유발 또는 악화 때문에 이식편 이식 후 유지되는 이식편의 부피에 상당히 영향을 줄 수 있다. 조직 유지의 또 다른 측면은 지방 조직 이식편 내의 지질의 양과 관련이 있다. 지방 조직 이식편에 유리 지질(죽은 또는 손상된 지방세포로부터 방출된 지질을 의미함; 또한, 오일이라고도 부름)의 존재가 실질적 식세포 활성에 의한 염증 반응 유발 또는 악화 및 그 결과로 생기는 이식편 부피 손실을 야기할 수 있다는 것을 이해한다.
또한, 미처리 지방 조직과 지방 유래 재생 세포의 농축된 집단의 혼합이 상기한 바와 같은 지방 조직 이식편 및 지방 조직 전이와 연관된 문제들 중 많은 문제를 극복한다고 알려졌다.
그러나, 지방 유래 줄기 세포(ADSC)를 포함하는 지방유래 재생 세포의 농축된 집단의 단리 및 정제는 보통 일련의 세척, 소화, 여과 및/또는 원심분리 단계를 포함하고, 이것은 생존 세포 수율을 감소시킬 수 있고/있거나, 기계 장비 및 전문 임상의를 요구할 수 있고/있거나, 이식편의 품질, 외관, 수명, 수화 또는 효능에 손상을 줄 수 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 물질에서 수분을 탈리시키면서 물질에서 제외대상물질의 탈수를 행하여 물질 중 수득대상물질을 수득할 수 있는 장치의 필요성이 생기게 되었다.
위와 같은 기능을 수행하는 종래기술은 대한민국 등록특허 제10-1280159호에서 보는 바와 같이, 배기 가능한 진공실과, 상기 배기된 진공실 내에, 원료를 포함한 원료액을 분사하는 분사 기구와, 상기 원료액의 분사에 의해, 동결한 상기 원료를 받는 선반과, 진동에 의해 상기 선반 상의 상기 원료를 상기 선반 상으로 적어도 확산시키는 확산 기구와, 상기 선반 상의 상기 원료를 회수하기 위해, 상기 선반을 경사시키는 경사 기구를 구비하고, 상기 확산 기구는, 상기 선반이 수평 상태에 있을 때 상기 선반을 진동시키는 제1 진동 발생기와, 상기 선반이 경사 상태에 있을 때 상기 선반을 진동시키는 제2 진동 발생기로 구성되어 있다.
그런데 종래의 기술구성은 다음과 같은 문제점이 있었다.
물질을 분사하면 입자 상태가 되어 동결하기 때문에 건조상태를 실시간으로 확인할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 동결온도 내부에서 제공하기 때문에 균일한 온도를 유지하기 어려운 문제점이 있다.
더불어, 수득물질을 회수하는 장치는 있으나 제외대상물질을 회수하는 장치가 별도로 마련되지 않은 문제점 있다.
대한민국 등록특허 제10-1280159호.(2013년06월24일)
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 회전형 동결건조의 물질의 건조상태를 실시간으로 측정하도록 하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 물질의 온도가 균일하게 유지되도록 하는 데 있다.
더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 제외대상물질을 손쉽게 수집할 수 있도록 하는 데 있다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 회전동결건조장치는 동결물질이 담겨 있는 수납챔버가 수용된 압력챔버에 진공 환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시키는 동시에 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정을 갖되, 상기 수납챔버는 회전에 의해 동결된 물질의 원심력이 집중되는 집수공간을 형성시켜 제외대상물질이 집수공간에 포집될수 있도록 한다.
본 발명의 회전동결건조장치는 동결물질이 담겨 있는 수납챔버가 수용된 압력챔버에 진공 환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시키는 동시에 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 동결건조과장 정지영상을 취득하기 위한 영상취득부를 포함한다.
본 발명의 회전동결건조장치는 동결물질이 담겨 있는 수납챔버가 수용된 압력챔버에 진공 환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시키는 동시에 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 균일한 온도를 제공하기 위한 정온제공부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 집수공간은 배출공이 형성되어 제외대상물질이 수납챔버 외부로 배출된다.
본 발명에 따르면, 상기 집수공간은 상기 수납챔버의 회전 중심에서 외주연으로 반경이 긴 위치에 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 집수공간은 상기 수납챔버의 외주연에 하나 이상 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 집수공간은 상기 수납챔버의 외주연에 하나 이상 형성되고, 상호 대칭되게 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버는 다각형 형상으로 형성되어 각 꼭지점에 집수공간이 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버는 타원형으로 형성되어 회전 중심에서 외주연에 이르는 가장 긴 길이를 갖는 양측에 집수공간이 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버는 원형으로 형성되어 외주연에 집수공간이 돌출되게 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버는 회전 중심에서 외주연에 이르는 가장 긴 길이를 갖는 양측에 집수공간이 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 영상취득부는 카메라와 스트로보 섬광수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 정온제공부는 상기 압력챔버를 외부챔버에 수납하고 압력챔버와 외부챔버 사이에 온도유지부재를 충진하며 상기 외부챔버의 외측에 순환라인 설치하고 상기 순환라인에 온도조절수단을 설치한다.
본 발명에 따르면, 상기 정온제공부는 복사에너지를 발생시킨다.
본 발명에 따르면, 상기 열전소자, 열선 히터, 할로겐램프, LED 중 어느 하나가 적용된다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버는 표면 반사율이 50% 이상인 소재로 적용하여 정온제공부에 발생한 복사에너지의 전도 효율을 향상시키도록 한다.
본 발명에 따르면, 수득 대상물질 또는 제외대상물질의 온도를 측정하기 위해 복사열전도 온도 센서, 적외선 온도 센서, 열화상 카메라 중 하나 이상을 이용하는 측정부와 압력챔버 외부에 온도를 알려주는 표시부가 포함된다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버는 메쉬형태이다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버는 합성수지, 유리 및 금속 중 어느 하나가 적용된다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버의 내부면에 흡수부재를 설치하여 제외대상물질을 흡수하도록 한다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버에 회전력을 전달하는 회전부를 포함하되, 상기 회전부는 수납챔버가 안착되는 로터의 중심부에 직결되어 회전력을 전달하는 모터로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하되, 상기 집수챔버는 회전에 의해 탈수되는 제외대상물질의 이탈을 막도록 외부를 감싸는 격벽이 형성되고 상기 격벽의 하부가 내측으로 연장되고 중앙이 상향으로 만곡되어 수용공간이 형성되어 격벽을 타고 흐르는 유체가 포집되도록 한다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하되, 상기 집수챔버는 회전에 의해 탈수되는 제외대상물질의 이탈을 막도록 외부를 감싸는 격벽이 형성되고 상기 격벽의 상부에 내측으로 경사지게 연장된 가림막이 형성되며 상기 격벽의 하부가 내측으로 연장되고 중앙이 상향으로 만곡되어 수용공간이 형성되어 격벽을 타고 흐르는 유체가 포집되도록 한다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하되, 상기 집수챔버는 회전에 의해 탈수되는 제외대상물질의 이탈을 막도록 외부를 감싸는 격벽이 형성되고 상기 격벽의 상부가 좁아 지도록 만곡된 형상으로 형성되고 상기 격벽의 하부가 내측으로 연장되고 중앙이 상향으로 만곡되어 수용공간이 형성되어 격벽을 타고 흐르는 유체가 포집되도록 한다.
본 발명에 따르면, 상기 수납챔버 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하되, 상기 집수챔버는 로터에 연결되어 회전할 수 있도록 하며 가림막을 통해 원심점에서 액체가 외부로 비산되지 않도록 한다.
본 발명의 회전동결건조방법은 동결물질을 진공환경에 노출시켜 물질에서 수분을 승화시키는 과정과, 동시에 동결물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리시키는 과정과, 분리된 제외대상물질을 포집하는 과정으로 이루어진다.
본 발명의 회전동결건조방법은 동결물질을 진공환경에 노출시켜 물질에서 수분을 승화시키는 과정과, 동시에 동결물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리시키는 과정과, 수득 대상 물질의 온도를 측정하여 외부 온도와 비교 하는 방식으로 건조 정도를 측정하는 과정으로 이루어진다.
본 발명의 회전동결건조방법은 동결물질을 진공환경에 노출시켜 물질에서 수분을 승화시키는 과정과, 동시에 동결물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리시키는 과정과, 물질의 동결건조과정 영상을 취득하여 건조 정도를 측정하는 과정으로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 동결물질의 수분을 승화시키는 과정시, 정온제공부를 통해 동결물질에 균일한 온도를 제공하기 위한 과정을 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 동결물질은 유기물, 생체소재, 지방, 지방소재, ECM , 무기물, 배양액 중 어느 하나를 선택하여 적용하거나, 또는 하나 이상의 물질을 조합하여 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 수득대상물질에 감마선을 조사 또는 소독을 위해 밀폐 포장하는 과정을 더 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 의한 회전동결건조 장치 및 방법은 회전형 동결건조의 물질의 건조상태를 측정하도록, 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 동결건조과장 정지영상을 취득하기 위한 영상취득부 또는 센서를 포함하여, 건조되는 물질의 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 회전동결건조 장치 및 방법은 물질의 온도가 균일하게 유지되도록, 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 정온제공부를 통해, 건조시간을 단축시키는 효과가 있다.
더불어, 본 발명의 회전동결건조 장치 및 방법은 제외대상물질을 손쉽게 수집할 수 있도록, 수납챔버 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하여, 장치의 유지관리 및 내구성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명인 회전동결건조 장치의 제1실시예를 나타낸 확대 단면도.
도 2는 본 발명인 회전동결건조 장치의 제2실시예를 나타낸 확대 단면도.
도 3은 본 발명인 회전동결건조 장치의 제3실시예를 나타낸 확대 단면도.
도 4는 본 발명인 회전동결건조 장치의 집수챕버의 다양한 실시예를 나타낸 확대 단면도.
도 5는 본 발명인 회전동결건조 장치의 수납챕버의 다양한 실시예를 나타낸 단면도.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 본 발명인 회전동결건조 장치의 제1실시예를 나타낸 확대 단면도이고, 도 2는 본 발명인 회전동결건조 장치의 제2실시예를 나타낸 확대 단면도이며, 도 3은 본 발명인 회전동결건조 장치의 제3실시예를 나타낸 확대 단면도이고, 도 4는 본 발명인 회전동결건조 장치의 집수챕버의 다양한 실시예를 나타낸 확대 단면도이며, 도 5는 본 발명인 회전동결건조 장치의 수납챕버의 다양한 실시예를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 동결건조 방법은 아래와 같다.
동결 온도와 진공 상태를 갖춘 환경을 통해 물질에서 수분을 탈리시키면서 물질 중 수득대상물질과 제외대상물질을 분리하여 동결 건조된 수득대상물질을 수득할 수 있도록 한다.
예를 들어, 물질이 생체에서 취득한 지방일 경우 지방에서 수분과 프리오일을 탈리 및 탈수시켜 동결건조된 지방이 줄기세포를 수득할 수 있도록 한다.
여기서, 물질은 유기물, 생체소재, 지방, 지방소재, ECM , 무기물, 배양액 중 어느 하나를 선택하여 적용하거나, 또는 하나 이상의 물질을 조합하여 적용할 수 있다.
즉, 동결건조 방법은 크게 3가지 실시예가 있다.
첫 번째 실시예는 물질을 드라이아이스와 접촉시켜 물질이 동결 온도를 갖도록 하면서 진공 환경에 노출시켜 드라이아이스의 승화 및 진공에 의해 물질에서 수분을 탈리시키는 과정과, 동시에 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질에서 수득대상물질과 제외대상물질로 구분하여 분리시킨다.
두 번째 실시예는 물질과 드라이아이스를 분쇄 혼합하여 물질과 배양액이 동결 온도를 갖도록 하면서 진공 환경에 노출시켜 드라이아이스의 승화 및 진공에 의해 물질에서 수분을 탈리시키는 과정과, 동시에 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 구분하여 분리시킨다.
세 번째 실시예는 물질과 배양액을 혼합 후 드라이아이스와 접촉시켜 물질과 배양액이 동결 온도를 갖도록 하면서 진공 환경에 노출시켜 드라이아이스의 승화 및 진공에 의해 물질에서 수분을 탈리시키는 과정과, 동시에 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질에서 수득대상물질과 제외대상물질로 구분하여 분리시킨다.
상기와 같은 실시예는 물질을 드라이아이스와 접촉시키거나, 또는 물질을 드라이아이스와 분쇄 혼합하거나, 또는 물질과 배양액을 혼합후 드라이아이스와 접촉시킨다.
상기 물질은 드라이아이스를 통해 동결 온도를 갖는다.
그리고, 물질을 진공 환경에 노출시키면, 드라이아이스의 승화 현상을 통해 물질에서 수분을 탈리시킨다.
아울러, 물질을 회전시키면 탈수 과정을 통해 물질에서 수득대상물질과 제외대상물질을 분리시키고, 상기 제외대상물질을 별도로 포집한다.
구체적으로는, 물질, 드라이아이스를 접촉시키거나, 분쇄하여 혼합시켜 물질이 자체적으로 동결 온도를 갖도록 한다.
여기서, 물질의 분쇄는 통상의 분쇄기를 통해 물질의 입자를 미립화시킨다.
여기서, 물질을 분쇄하는 이유는 상기 드라이아이스의 분쇄된 입자가 물질과의 접촉 표면적이 증대되므로 드라이아이스의 승화 현상을 촉진시켜 물질의 효과적인 동결 온도를 갖도록 한다.
여기서, 드라이아이스는 기체 이산화탄소를 압축하여 만든 고체 이산화탄소로써 동결 온도를 부여하는 기능 이외에도 후술 될 물질에서 추출한 수득대상물질이 드라이아이스의 승화에 의해 발현되는 이산화탄소를 통해 배양의 환경을 조성할 수 있다.
상기와 같이, 동결 온도를 갖는 물질을 삼중점 이하로 압력을 낮춘 공간에 두면 물질이 함유한 수분이 기체 상태로 승화시켜 건조된다.
즉, 진공압 조건에서 동결 온도를 갖는 물질이 함유한 수분이 승화되면서 수분을 탈리시킨다.
동결건조는 물질의 수분을 승화, 제거하기 위한 것으로, 열적 성질과 진공의 증기압을 이용하여 승화와 결빙 등의 삼상의 교점(phase diagram of water)에 의한 삼차원적인 건조방법이다.
이러한 동결건조는 생화학적인 성질의 개선을 통해 물질의 체적당의 함수율이 낮추는 기능을 갖는다.
상기의 동결건조 과정과 동시에 물질을 회전시켜 탈수과정을 갖는다.
탈수과정은 물질에서 추출되는 수득대상물질과 제외대상물질를 구분시킨 다음 제외대상물질을 별도로 포집 및 제거할 수 있다.
탈수과정은 물질을 회전시켜 발생하는 원심력을 이용하여 물질에서 수득대상물질과 제외대상물질을 분리한다.
결국, 물질에서 수분이 탈리되어 동결건조 상태를 갖는 수득대상물질를 고형화 상태로 얻을 수 있어 수득대상물질의 부폐 방지, 유통기한 및 보관성을 향상시키는 효과가 있다.
그리고, 고형화시킨 수득대상물질은 감마선을 조사할 수도 있다.
이는, 수득대상물질의 타가 이식과정에서 이식 거부반응을 최소화할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 저준위 감마선 조사를 통해 수득대상물질의 분화, 증식 제어를 행할 수 있다.
먼저, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 회전동결건조 장치는 3가지 실시예로 이루어진다.
첫 번째로는 동결물질이 담겨 있는 수납챔버 100가 수용된 압력챔버에 진공 환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시키는 동시에 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정을 갖는다.
이때, 상기 수납챔버 100는 회전에 의해 동결된 물질의 원심력이 집중되는 집수공간 122을 형성시켜 제외대상물질이 집수공간에 포집될수 있도록 한다.
두 번째로는 동결물질이 담겨 있는 수납챔버 100가 수용된 압력챔버에 진공 환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시키는 동시에 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 동결건조과장 정지영상을 취득하기 위한 영상취득부를 포함한다.
세 번째로는 동결물질이 담겨 있는 수납챔버 100가 수용된 압력챔버에 진공 환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시키는 동시에 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 균일한 온도를 제공하기 위한 정온제공부를 포함한다.
상기의 회전동결건조 장치 10의 구체적인 구성을 살펴보면 아래와 같다.
즉, 회전동결장치는 수납챔버 100, 압력챔버 200, 영상취득부 300를 포함한다.
이때, 수납챔버 100에는 수득대상물질과 제외대상물질이 혼합된 동결물질 1이 담겨진다. 이러한, 수납챔버 100는 상부가 개구된 일반 용기의 사용도 가능하나 메쉬형태가 바람직하다.
상기 집수공간 122은 상기 수납챔버의 회전 중심에서 외주연으로 반경이 긴 위치에 형성된다.
즉, 상기 수납챔버 100는 다각형 형상으로 형성되어 각 꼭지점에 집수공간 122이 형성된다.
또는, 상기 수납챔버 100는 타원형으로 형성되어 회전 중심에서 외주연에 이르는 가장 긴 길이를 갖는 양측에 집수공간 122이 형성될 수 있다.
또는, 상기 수납챔버 100는 원형으로 형성되어 외주연에 집수공간 122이 돌출되게 형성된다.
결국, 상기 수납챔버 100는 단면이 상기와 같이 다양한 형태의 도형으로 형성될 수 있으며, 상기 수납챔버 100의 중심에서 반경이 긴 위치에 집수공간을 위치시킨다.
이는, 수납챔버 100의 회전을 통해 동결물질이 회전하면서 수득대상물질과 제외대상물질로 원심분리될 때 상기 수납챔버 100 회전 중심에서 외주연에 이르는 가장 긴 길이를 갖는 양측에 형성되어 원심력이 높은 집수공간 122으로 제외대상물질이 포집될 수 있도록 한다.
그리고, 수납챔버 100은 상기 집수공간 122은 배출공 123이 형성되어 제외대상물질이 수납챔버 외부로 배출된다.
또한, 상기 집수공간 122은 상기 수납챔버 100의 외주연에 하나 이상 형성되며, 특히, 집수공간들이 상호 대칭되게 형성된다.
더불어, 수납챔버 100의 내부면에 흡수부재 121를 설치하여 제외대상물질을 흡수하도록 할 수도 있다.
나아가, 동결물질 1이 담겨 있는 수납챔버 100가 수용된 압력챔버 200에 진공 환경을 제공한다. 이때, 압력챔버 200의 상부에 커버 210가 설치된다. 특히, 압력챔버 200의 일측면에 진공라인 251이 연결되고 상기 진공라인 251에 콜트트랩 253을 설치하며 진공라인 251 끝단에는 제1펌프 255를 설치한다. 이처럼, 동결물질 1에 진공환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시킨다.
또한, 동결물질 1에 회전력을 전달하는 회전부 500를 포함한다. 이러한, 회전부 500는 수납챔버 100가 안착되는 로터 510의 중심부에 직결되어 회전력을 전달하는 모터 520로 이루어진다.
그리고 수납챔버 100 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버 600를 더 포함한다.
이러한, 집수챔버 600는 도 4에 도시한 바와 같이, 다양한 형상의 적용이 가능하다. 먼저, 도 4의 (a)와 같이 집수챔버 600는 회전에 의해 탈수되는 제외대상물질의 이탈을 막도록 외부를 감싸는 격벽 610이 형성되고 상기 격벽 610의 하부가 내측으로 연장되고 중앙이 상향으로 만곡되어 수용공간 630이 형성되어 격벽 610을 타고 흐르는 유체가 포집되도록 한다.
더불어, 도 4의 (b)와 같이 집수챔버 600는 회전에 의해 탈수되는 제외대상물질의 이탈을 막도록 외부를 감싸는 격벽 610이 형성되고 상기 격벽 610의 상부에 내측으로 경사지게 연장된 가림막 620이 형성되며 상기 격벽 610의 하부가 내측으로 연장되고 중앙이 상향으로 만곡되어 수용공간 630이 형성되어 격벽 610을 타고 흐르는 유체가 포집되도록 한다.
나아가, 도 4의 (c)와 같이 집수챔버 600는 회전에 의해 탈수되는 제외대상물질의 이탈을 막도록 외부를 감싸는 격벽 610이 형성되고 상기 격벽 610의 상부가 좁아 지도록 만곡된 형상으로 형성되고 상기 격벽 610의 하부가 내측으로 연장되고 중앙이 상향으로 만곡되어 수용공간 630이 형성되어 격벽 610을 타고 흐르는 유체가 포집되도록 한다.
또한, 집수챔버 600는 도 2에 도시한 바와 같이, 로터 510에 연결되어 회전할 수 있도록 하며 가림막 620을 통해 원심점에서 액체가 외부로 비산되지 않도록 한 것을 더 포함한다.
그리고 집수챔버 600의 일측에 흡입라인 651을 설치하고 상기 흡입라인 651에는 드레인바틀 653을 설치하며 흡입라인 651의 끝단에는 제2펌프 655를 설치하여 제외대상물질을 외부로 배출할 수 있다.
결국, 본 발명의 회전동결건조 장치 10는 제외대상물질을 손쉽게 수집할 수 있도록, 수납챔버 100 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버 600를 더 포함하여, 장치의 유지관리 및 내구성이 향상된다.
한편, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 동결물질 1의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 동결건조과장 정지영상을 취득하기 위한 영상취득부 300를 포함한다.
이러한, 영상취득부 300는 카메라 310와 스트로보 섬광수단 320을 포함한다. 나아가, 수득 대상 또는 분리 대상의 온도를 측정하기 위해 복사열전도 온도 센서, 적외선 온도 센서, 열화상 카메라 중 하나 이상을 이용하는 측정부와 압력챔버 200 외부에 온도를 알려주는 표시부 270가 포함된다.
결국, 본 발명의 일실시 예에 의한 회전동결건조 장치 10는 회전형 동결건조의 물질의 건조상태를 측정하도록, 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 동결건조과장 정지영상을 취득하기 위한 영상취득부 300 또는 센서를 포함하여, 건조되는 물질의 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.
한편, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 동결물질 1이 담겨 있는 수납챔버 100가 수용된 압력챔버 200에 진공 환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시키는 동시에 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 균일한 온도를 제공하기 위한 정온제공부 400를 포함한다.
상기 정온제공부는 복사에너지를 발생시키는 장치로써, 본 발명에서는 상기 열전소자, 열선 히터, 할로겐램프, LED 중 어느 하나가 적용된다.
이외, 정온제공부는 복사에너지를 발현시키는 장치는 모두 적용될 수 있다.
이를 통해, 상기 수납챔버는 표면 반사율이 50% 이상인 소재로 적용하여 정온제공부에 발생한 복사에너지의 전도 효율을 향상시키도록 한다.
또한, 상기 수납챔버는 합성수지, 유리 및 금속 중 어느 하나가 적용된다.
복사에너지를 발현시키는 이유는, 빛의 경로를 통해 열이 전이되도록 함으로서, 열의 고른 분포 및 보다 넓은 면적으로 정온을 제공할 수 있기 때문이다.
이러한, 정온제공부 400는 상기 압력챔버 200를 외부챔버 410에 수납하고 압력챔버 200와 외부챔버 410 사이에 온도유지부재 420를 충진하며 상기 외부챔버 410의 외측에 순환라인 430 설치하고 상기 순환라인 430에 온도조절수단 440을 설치한다.
특히, 상기 온도유지부재 420는 상기 압력챔버 200와 외부챔버 410 사이에 자켓형 유체 수용부, 열전소자, 열선 히터, 유체 이송 호스, 냉매기화기 중 하나 이상을 설치한다.
더불어, 상기 냉매기화기는 드라이아이스를 사용하고 외부챔버 410 상부에 덮개 450를 구비하고 외부챔버 내측에 단열재 460를 구비한다.
결국, 본 발명의 회전동결건조 장치 10는 물질의 온도가 균일하게 유지되도록, 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 정온제공부 400를 통해, 건조시간을 단축시킨다.
본 발명에 따른 회전동결건조 방법을 살펴보면 다음과 같다.
제1실시예는, 동결물질 1을 진공환경에 노출시켜 물질에서 수분을 승화시키는 과정과, 동시에 동결물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리시키는 과정과, 분리된 제외대상물질을 포집하는 과정으로 이루어진다.
제2실시예는 동결물질 1을 진공환경에 노출시켜 물질에서 수분을 승화시키는 과정과, 동시에 동결물질 1의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리시키는 과정과, 수득 대상 물질의 온도를 측정하여 외부 온도와 비교 하는 방식으로 건조 정도를 측정하는 과정으로 이루어진다.
한편, 동결물질 1을 진공환경에 노출시켜 물질에서 수분을 승화시키는 과정과, 동시에 동결물질 1의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리시키는 과정과, 물질의 동결건조과정 영상을 취득하여 건조 정도를 측정하는 과정으로 이루어진다.
이때, 동결물질 1의 수분을 승화시키는 과정시, 정온제공부 400를 통해 동결물질 1에 균일한 온도를 제공하기 위한 과정을 더 포함한다.
나아가, 상기 동결물질 1은 유기물, 생체소재, 지방, 지방소재, ECM , 무기물, 배양액 중 어느 하나를 선택하여 적용하거나, 또는 하나 이상의 물질을 조합하여 적용될 수 있다.
더불어, 상기 수득대상물질에 감마선을 조사 또는 소독을 위해 밀폐 포장하는 과정을 더 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 약, 실질적으로 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 동결물질 10 : 회전동결건조 장치
100 : 수납챔버 121 : 흡수부재
122 : 집수공간 123 : 배출공
124 : 수로 200 : 압력챔버
210 : 커버 300 : 영상취득부
310 : 카메라 320 : 섬광수단
400 : 정온제공부 410 : 외부챔버
420 : 온도유지부재 430 : 순환라인
440 : 온도조절수단 450 : 덮개
460 : 단열재 500 : 회전부
510 : 로터 520 : 모터
600 : 집수챔버 610 : 격벽
620 : 가림막 630 : 수용공간

Claims (31)

  1. 동결물질이 담겨 있는 수납챔버가 수용된 압력챔버에 진공 환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시키는 동시에 상기 수납챔버에 회전력을 전달하는 회전부를 포함하되, 상기 회전부는 수납챔버가 안착되는 로터의 중심부에 직결되어 회전력을 전달하는 모터로 이루어져, 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정을 갖되,
    상기 수납챔버는 회전에 의해 동결된 물질의 원심력이 집중되는 집수공간을 형성시켜 제외대상물질이 집수공간에 포집될수 있도록,
    상기 수납챔버 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하되,
    상기 집수챔버는,
    회전에 의해 탈수되는 제외대상물질의 이탈을 막도록 외부를 감싸는 격벽이 형성되고 상기 격벽의 하부가 내측으로 연장되고 중앙이 상향으로 만곡되어 수용공간이 형성되어 격벽을 타고 흐르는 유체가 포집되도록 하며,
    상기 집수챔버의 일측에 흡입라인을 설치하고 상기 흡입라인에는 드레인바틀을 설치하며 흡입라인의 끝단에는 제2펌프를 설치하여 제외대상물질을 외부로 배출할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  2. 동결물질이 담겨 있는 수납챔버가 수용된 압력챔버에 진공 환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시키는 동시에 상기 수납챔버에 회전력을 전달하는 회전부를 포함하되, 상기 회전부는 수납챔버가 안착되는 로터의 중심부에 직결되어 회전력을 전달하는 모터로 이루어져, 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 동결건조과장 정지영상을 취득하기 위한 영상취득부를 포함하고,
    상기 수납챔버 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하되,
    상기 집수챔버는,
    회전에 의해 탈수되는 제외대상물질의 이탈을 막도록 외부를 감싸는 격벽이 형성되고 상기 격벽의 하부가 내측으로 연장되고 중앙이 상향으로 만곡되어 수용공간이 형성되어 격벽을 타고 흐르는 유체가 포집되도록 하며,
    상기 집수챔버의 일측에 흡입라인을 설치하고 상기 흡입라인에는 드레인바틀을 설치하며 흡입라인의 끝단에는 제2펌프를 설치하여 제외대상물질을 외부로 배출할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  3. 동결물질이 담겨 있는 수납챔버가 수용된 압력챔버에 진공 환경을 제공하여 동결된 물질에서 수분을 승화시키는 동시에 상기 수납챔버에 회전력을 전달하는 회전부를 포함하되, 상기 회전부는 수납챔버가 안착되는 로터의 중심부에 직결되어 회전력을 전달하는 모터로 이루어져, 물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리하는 과정에서 균일한 온도를 제공하기 위한 정온제공부를 포함하고,
    상기 수납챔버 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하되,
    상기 집수챔버는,
    회전에 의해 탈수되는 제외대상물질의 이탈을 막도록 외부를 감싸는 격벽이 형성되고 상기 격벽의 하부가 내측으로 연장되고 중앙이 상향으로 만곡되어 수용공간이 형성되어 격벽을 타고 흐르는 유체가 포집되도록 하며,
    상기 집수챔버의 일측에 흡입라인을 설치하고 상기 흡입라인에는 드레인바틀을 설치하며 흡입라인의 끝단에는 제2펌프를 설치하여 제외대상물질을 외부로 배출할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 집수공간은 배출공이 형성되어 제외대상물질이 수납챔버 외부로 배출됨을 특징으로 하는 회전동결건조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 집수공간은,
    상기 수납챔버의 회전 중심에서 외주연으로 반경이 긴 위치에 형성됨을 특징으로 하는 회전동결건조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 집수공간은,
    상기 수납챔버의 외주연에 하나 이상 형성됨을 특징으로 하는 회전동결건조장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 집수공간은,
    상기 수납챔버의 외주연에 둘 이상 형성되고, 상호 대칭되게 형성됨을 특징으로 하는 회전동결건조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수납챔버는 다각형 형상으로 형성되어 각 꼭지점에 집수공간이 형성됨을 특징으로 하는 회전동결건조장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수납챔버는 타원형으로 형성되어 회전 중심에서 외주연에 이르는 가장 긴 길이를 갖는 양측에 집수공간이 형성됨을 특징으로 하는 회전동결건조장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수납챔버는 원형으로 형성되어 외주연에 집수공간이 돌출되게 형성됨을 특징으로 하는 회전 동결건조장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수납챔버는 회전 중심에서 외주연에 이르는 가장 긴 길이를 갖는 양측에 집수공간이 형성됨을 특징으로 하는 회전동결건조장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 영상취득부는 카메라와 스트로보 섬광수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 정온제공부는,
    상기 압력챔버를 외부챔버에 수납하고 압력챔버와 외부챔버 사이에 온도유지부재를 충진하며 상기 외부챔버의 외측에 순환라인 설치하고 상기 순환라인에 온도조절수단을 설치한 것을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 정온제공부는 복사에너지를 발생시키는 것을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  15. 제3항에 있어서,
    상기 정온제공부는,
    열전소자, 열선 히터, 할로겐램프, LED 중 어느 하나가 적용됨을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  16. 제3항에 있어서,
    상기 수납챔버는 표면 반사율이 50% 이상인 소재로 적용하여 정온제공부에 발생한 복사에너지의 전도 효율을 향상시키도록 하는 것을 특징으로 하는 회전동결건조장치.
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    수득 대상물질 또는 제외대상물질의 온도를 측정하기 위해 복사열전도 온도 센서, 적외선 온도 센서, 열화상 카메라 중 하나 이상을 이용하는 측정부와 압력챔버 외부에 온도를 알려주는 표시부가 포함된 회전동결건조 장치.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수납챔버는 메쉬형태인 것을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수납챔버는 합성수지, 유리 및 금속 중 어느 하나가 적용됨을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  20. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수납챔버의 내부면에 흡수부재를 설치하여 제외대상물질을 흡수하도록 한 것을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수납챔버 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하되,
    상기 집수챔버는,
    회전에 의해 탈수되는 제외대상물질의 이탈을 막도록 외부를 감싸는 격벽이 형성되고 상기 격벽의 상부에 내측으로 경사지게 연장된 가림막이 형성되며 상기 격벽의 하부가 내측으로 연장되고 중앙이 상향으로 만곡되어 수용공간이 형성되어 격벽을 타고 흐르는 유체가 포집되도록 한 것을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  24. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수납챔버 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하되,
    상기 집수챔버는,
    회전에 의해 탈수되는 제외대상물질의 이탈을 막도록 외부를 감싸는 격벽이 형성되고 상기 격벽의 상부가 좁아 지도록 만곡된 형상으로 형성되고 상기 격벽의 하부가 내측으로 연장되고 중앙이 상향으로 만곡되어 수용공간이 형성되어 격벽을 타고 흐르는 유체가 포집되도록 한 것을 특징으로 하는 회전동결건조 장치.
  25. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수납챔버 외부에 설치되어 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하되,
    상기 집수챔버는 로터에 연결되어 회전할 수 있도록 하며 가림막을 통해 원심점에서 액체가 외부로 비산되지 않도록 한 것을 더 포함하는 회전동결건조 장치.
  26. 동결물질을 진공환경에 노출시켜 물질에서 수분을 승화시키는 과정과,
    동시에 상기 동결물질에 회전력을 전달하는 회전부를 포함하되, 상기 회전부는 동결물질이 안착되는 로터의 중심부에 직결되어 회전력을 전달하는 모터로 이루어져, 동결물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하여 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리시키는 과정과,
    분리된 제외대상물질을 포집하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 회전동결건조방법.
  27. 동결물질을 진공환경에 노출시켜 물질에서 수분을 승화시키는 과정과,
    동시에 상기 동결물질에 회전력을 전달하는 회전부를 포함하되, 상기 회전부는 동결물질이 안착되는 로터의 중심부에 직결되어 회전력을 전달하는 모터로 이루어져, 동결물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하여 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리시키는 과정과,
    수득 대상 물질의 온도를 측정하여 외부 온도와 비교 하는 방식으로 건조 정도를 측정하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 회전동결건조 방법.
  28. 동결물질을 진공환경에 노출시켜 물질에서 수분을 승화시키는 과정과,
    동시에 상기 동결물질에 회전력을 전달하는 회전부를 포함하되, 상기 회전부는 동결물질이 안착되는 로터의 중심부에 직결되어 회전력을 전달하는 모터로 이루어져, 동결물질의 회전에 의한 탈수 과정을 통해 분리되면서 비산되는 제외대상물질을 포집하는 집수챔버를 더 포함하여 물질을 수득대상물질과 제외대상물질로 분리시키는 과정과,
    물질의 동결건조과정 영상을 취득하여 건조 정도를 측정하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 회전동결건조 방법.
  29. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    동결물질의 수분을 승화시키는 과정시,
    정온제공부를 통해 동결물질에 균일한 온도를 제공하기 위한 과정을 더 포함하는 회전동결건조 방법.
  30. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동결물질은 유기물, 생체소재, 지방, 지방소재, ECM , 무기물, 배양액 중 어느 하나를 선택하여 적용하거나, 또는 하나 이상의 물질을 조합하여 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 회전동결건조 방법.
  31. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수득대상물질에 감마선을 조사 또는 소독을 위해 밀폐 포장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전동결건조 방법.
KR1020170129178A 2016-10-05 2017-10-10 회전동결건조 장치 및 방법 KR102097686B1 (ko)

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