KR102233146B1 - 중증환자용 수액필터부재 및 이를 포함하는 수액세트 - Google Patents

중증환자용 수액필터부재 및 이를 포함하는 수액세트 Download PDF

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최승욱
이홍운
최석영
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Abstract

중증환자용 수액필터부재 및 이를 포함하는 수액세트가 개시되어 있다.
이 중, 수액필터부재는 하부에 수액배출관을 갖는 상부 개구형의 외부하우징; 상기 외부하우징의 내부에 내장되며, 하부에는 상기 수액배출관과 연통되는 다수의 수액배출구가 마련되고, 상부는 개방된 필터하우징; 상기 필터하우징에 내장되어, 필터하우징의 내부로 유입되는 수액에 포함된 이물질을 여과하는 원기둥 형상의 다공질 세라믹 필터; 상기 필터하우징의 세라믹 필터 하측에 내장되어, 상기 세라믹 필터를 통과하면서 1차 여과된 수액에 포함된 바이러스를 여과할 수 있도록 상기 세라믹 필터에 비해 미세한 기공을 갖는 다수의 다공질 세라믹 볼; 및 상기 외부하우징의 개방된 상부를 덮되, 상측에 수액유입관을 갖는 외부하우징 캡;을 포함하며, 상기 필터하우징은 상부를 형성하는 원통부와, 하부를 형성하며 상기 수액배출구가 마련된 원추부가 일체로 된 구성을 이루며, 상기 원통부 내에는 상기 세라믹 필터가 원통부와 원추부의 경계부에 걸림되도록 내장되고, 상기 원추부 내에는 상기 세라믹 볼이 원추부 내용적에 대해 80~95% 충진되게 내장된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

중증환자용 수액필터부재 및 이를 포함하는 수액세트{Infusion filter element for serious patients and infusion set including same}
본 발명은 중증환자용 수액필터부재 및 이를 포함하는 수액세트에 관련한 것으로, 더 상세하게는 수액에 포함된 미세 이물질과 바이러스를 동시에 여과할 수 있는 2중 필터구조의 중증환자용 수액필터부재 및 이러한 수액필터부재가 적용된 수액세트에 관한 것이다.
치료용 약제를 수액으로 조제하여 정맥 내에 투여하는 것은 일반화 되어 있다. 치료용 의약으로서 항암제나 영양제 등을 이용하는 수액은 필요로 하는 투여량이 많을 뿐만 아니라 복수의 의약을 조합하는 경우는 각 수액을 차례대로 투여해야 하므로 총투여량이 많아지게 된다. 그리고, 수액 투여가 계속됨으로써 혈중 약제 농도의 급격한 상승이 일어나면, 아나팔락시스 쇼크나 부정맥 등의 부작용이 생길 위험성이 높아지기 때문에 의사 및 간호사는 환자 상태를 확인하면서 신중하게 수액의 투여량을 계속해서 조절하는 것이 요구된다.
그러나, 주사에 의해 양을 조절하면서 투여하는 것은 어렵고, 투여 시간 및 투여 횟수가 늘어나면 환자의 육체적 고통이 높아져 부담이 늘어난다. 따라서, 환자의 정맥 내에 수액을 간편하고 연속적으로 투여하기 위한 방법으로 점적 정맥 주사가 널리 채용되고 있다. 점적 정맥 주사에서는, 수액이 봉입된 수액백과, 환자의 혈관에 삽입한 점적바늘을 접속하기 위한 의료기구로서 수액세트가 이용되고 있다.
첨부된 도 1은 일반적인 수액세트의 구성을 나타낸 것으로, 도시된 수액세트(10)는 수액백(1)에 저장되어 있는 수액을 인출해 내는 드립챔버(11)와, 상기 수액이 이동하는 수액튜브(12)와, 상기 수액튜브의 단부에 연결된 주사기(13)와, 상기 수액튜브(12)의 중간 부분에 설치된 유량조절 클램프(14) 및 분기관(15) 등으로 구성된다.
이러한 수액세트는 분기관을 통하여 별도의 약물을 수액백 내의 수액에 혼입하거나, 수액튜브를 통하여 수액과 함께 환자에게 투입되며, 별도의 약물을 환자에게 투여하는 경우에는 약물이 유리 앰플형의 주사제를 통해 투입되는 실정으로 유리 앰플형의 주사제를 투입하는 과정에서 미세한 유리입자들이 수액과 함께 환자에 투여되어 혈관을 타고 돌아다니면서 신체조직을 괴사시키고 정맥염, 심근경색, 뇌졸증 등 2차 질병을 유발하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 제10-2018-0021802호(2018년 2월 23일 출원, 이하 '선행특허'라 함)에 의해 수액세트용 필터유닛을 제시한 바 있다.
상기한 선행특허는 수액튜브 상에 필터유닛을 마련하여, 수액이 인체로 투입되기 전에 수액에 포함된 이물질을 여과할 수 있도록 한 것으로서, 수액의 유량에 대응하는 입도분포와 기공율이 적정하게 형성되어 수액이 원활하게 통과됨은 물론 유리 앰플형의 주사제를 투입하는 과정에서 발생하는 미세한 유리 입자들 및 기타 이물질 등의 여과 효율이 우수하다는 장점이 있다.
그러나, 상기한 선행특허는 수액에 포함된 이물질은 여과할 수 있으나, 박테리아나 병원균 등의 바이러스는 여과하지 못하므로 2차 질병을 유발할 수 있는 문제점을 안고 있다.
문헌 1 : 등록특허공보 제10-1871843호 문헌 2 : 등록특허공보 제10-1497033호
본 발명의 일 목적은 수액에 포함된 미세 이물질 및 바이러스를 여과할 수 있는 2중 필터구조를 가짐에 따라 중증환자도 안전하게 수액을 투여받을 수 있는 중증환자용 수액필터부재를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 2중 필터구조를 가짐에도 적절한 기공설계로 인하여 약액 주입펌프에 의하지 않고도 낮은 압력으로 수액의 연속투입이 가능한 중증환자용 수액필터부재를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 중증환자용 수액필터부재가 적용된 수액세트를 제공함에 있다.
본 발명에 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 일 관점에 따르면, 하부에 수액배출관을 갖는 상부 개구형의 외부하우징; 상기 외부하우징의 내부에 내장되며, 하부에는 상기 수액배출관과 연통되는 다수의 수액배출구가 마련되고, 상부는 개방된 필터하우징; 상기 필터하우징에 내장되어, 필터하우징의 내부로 유입되는 수액에 포함된 이물질을 여과하는 원기둥 형상의 다공질 세라믹 필터; 상기 필터하우징의 세라믹 필터 하측에 내장되어, 상기 세라믹 필터를 통과하면서 1차 여과된 수액에 포함된 바이러스를 여과할 수 있도록 상기 세라믹 필터에 비해 미세한 기공을 갖는 다수의 다공질 세라믹 볼; 및 상기 외부하우징의 개방된 상부를 덮되, 상측에 수액유입관을 갖는 외부하우징 캡;을 포함하며, 상기 필터하우징은 상부를 형성하는 원통부와, 하부를 형성하며 상기 수액배출구가 마련된 원추부가 일체로 된 구성을 이루며, 상기 원통부 내에는 상기 세라믹 필터가 원통부와 원추부의 경계부에 걸림되도록 내장되고, 상기 원추부 내에는 상기 세라믹 볼이 원추부 내용적에 대해 80~95% 충진되게 내장된 것을 더 포함하는 중증환자용 수액필터부재가 제공된다.
바람직하게, 상기 세라믹 필터의 상기 필터하우징 내경에 대한 끼움공차는 ±0.1 ~ 0.3mm이고, 상기 세라믹 필터의 두께는 7 ~ 10mm이며, 기공율은 30 ~ 40%이고, 상기 각 기공의 크기는 90 ~ 110nm(나노미터)로 될 수 있다.
바람직하게, 상기 세라믹 볼의 구경은 1 ~ 2mm이고, 상기 세라믹 볼의 기공율은 50 ~ 60%이며, 상기 각 기공의 크기는 40 ~ 60nm(나노미터)로 될 수 있다.
삭제
바람직하게, 상기 원추부의 수액배출구는 원추부의 외주면을 따라 다수개가 방사상으로 배치되어, 수액이 배출될 때 분산 배출되도록 할 수 있다.
바람직하게, 상기 원추부의 외주면과, 이와 대응되는 상기 외부하우징의 내주면 사이는 이격될 수 있다.
바람직하게, 상기 필터하우징의 상부에 마련되어 상기 수액유입관을 통해 유입되는 수액을 분산시켜주는 수액 분산캡을 더 포함하되, 상기 수액 분산캡은 상기 필터하우징의 상측 내부로 끼움 결합되는 끼움부와, 상기 끼움부의 상측을 형성하며 외주면을 따라 다수의 수액유입구가 방사상으로 형성된 돔형의 수액분산부로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 수액분산부의 외주면과, 이와 대응되는 상기 외부하우징 캡의 내주면 사이는 이격될 수 있다.
바람직하게, 상기 끼움부의 외주면과 이와 대응되는 상기 필터하우징의 상측 내주면에는 상호 교호하게 맞물리는 결합돌기가 마련될 수 있다.
바람직하게, 상기 외부하우징과 외부하우징 캡의 경계부위는 초음파 용접될 수 있다.
바람직하게, 상기 세라믹 필터는 MgO(마그네시아), Al2O3(알루미나), SiO2(실리카) 분말이 균등하게 혼합된 분말원료 30 ~ 80 중량부, 조공제 5 ~ 15 중량부 및 바인더 10 ~ 20 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 성형틀에 장입한 후 가압하여 성형물을 형성하며, 성형물을 건조한 후 소결하여 소결체를 형성하고, 상기 소결체를 진공 열처리하여 제조될 수 있다.
바람직하게, 상기 조공제는 탄소, 활성탄, 소금, 나프탈렌 및 활석으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되고, 상기 바인더는 MAP(mono aluminum phosphate), 폴리비닐부티랄, 폴리비닐알코올 및 폴리비닐아세테이트로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 유기바인더로 될 수 있다.
바람직하게, 상기 세라믹 볼은, 나노기공 실리카, MgO(마그네시아), Al2O3(알루미나), SiO2(실리카) 분말 및 유기첨가제가 혼합된 원료를 건습 분쇄장치에 투입하여 배합함과 함께 분말입자를 볼밀에 의해 분쇄하고, 분말입자가 분쇄된 액상의 원료를 스프레이 건조하며, 건조된 볼형 건조물을 1,250 ~ 1,470℃의 소성로에서 소성하고, 세척 및 건조과정을 통해 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 유량조절기와 주사기 사이 구간의 수액튜브에 연결되는 상기에 기재된 중증환자용 수액필터부재를 포함하는 수액세트가 제공된다.
본 발명은 수액에 포함된 미세 이물질 및 바이러스를 여과할 수 있는 2중 필터구조를 가짐에 따라 중증환자도 안전하게 수액을 투여받을 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 2중 필터구조를 가짐에도 적절한 기공설계로 인하여 약액 주입펌프에 의하지 않고도 낮은 압력으로 수액의 정체없는 연속투입이 가능하다는 장점이 있다. 이와 관련하여, 본 발명은 수액 분산캡의 수액유입구 및 원추부의 수액배출구가 방사상으로 배치됨으로써 수액의 분산흐름을 유도할 수 있어서 수액의 원활 흐름이 가능하게 된다.
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 일반적인 수액세트의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 수액세트의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 수액세트에 적용되는 중증환자용 수액필터부재의 분해사시도
도 4는 도 3의 결합 단면도
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및 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, 부품또는 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 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
한편, 하기의 설명에서 사용된 용어 "전방", "후방", "상부", "하부", "전단" 및 "하단"등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 수액세트의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 수액세트에 적용되는 중증환자용 수액필터부재의 분해사시도이며, 도 4는 도 3의 결합 단면도이다.
위 도면을 참고하면, 본 발명에 따른 중증환자용 수액필터부재(100)는 외부하우징(200), 필터하우징(300), 세라믹 필터(400), 세라믹 볼(500) 및 외부하우징 캡(600)을 포함할 수 있다. 상기한 수액필터부재(100)는 도 2에서와 같이, 수액세트(10)의 유량조절 클램프(14)와 주사기(13) 사이의 수액튜브(12) 상에 설치될 수 있다.
외부하우징(200)은 원통형 구조를 가질 수 있으며, 상부는 개방되고 하부에는 수액튜브(12)가 연결되는 수액배출관(210)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 외부하우징(200)의 하부는 상기 수액배출관(210)으로 수액이 집중되도록 하부로 갈수록 점차적으로 좁아지는 원추형태를 갖는 것이 바람직하다.
필터하우징(300)은 상기 세라믹 필터(400) 및 세라믹 볼(500)을 수용하기 위한 것으로, 상기 외부하우징(200)의 개방된 상부를 통해 외부하우징의 내부에 내장된다.
필터하우징(300)은 상부를 형성하는 원통부(310)와, 하부를 형성하며 수액배출구(321)이 마련된 원추부(320)가 일체로 된 구성을 가질 수 있다. 상기 원통부(310) 내에는 상기 세라믹 필터(400)가 원통부(310)와 원추부(320)의 경계턱(311)에 걸림되도록 내장되고, 상기 원추부(320) 내에는 상기 다수의 세라믹 볼(500)이 충진된다.
여기서, 상기 세라믹 볼(500)은 상기 원추부(320) 내용적 100%에 대하여 80 ~ 95% 충진되는 것이 바람직하다. 이보다 작게 충진되면, 여과 효율이 저하되고, 이보다 많이 충진하면 충진율 대비 여과 효율이 상승되지 않을 뿐만 아니라 수액의 원활 흐름에 방해가 될 수 있기 때문이다.
그리고, 상기 원추부(320)에 형성되는 상기 수액배출구(321)는 원추부(320)의 외주면을 따라 다수개가 방사상으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 수액의 분산흐름을 유도할 수 있어서 수액의 원활 흐름이 가능하게 된다.
또한, 도 4에서 보듯이, 상기 원추부(320)의 외주면과, 이에 대응되는 상기 외부하우징(200)의 내주면 사이는 이격될 수 있다. 원추부(320)의 외주면이 외부하우징(200)의 내주면에 밀착되는 경우에는 수액배출구(321)가 외부하우징(200)의 내주면에 의해 막히게 되므로 수액이 흐를 수 없게 된다.
상기에서 원추부(320)의 외주면이 외부하우징(200)의 내주면과 이격되도록 하기 위해서, 상기 원추부(320)의 외경을 상기 외부하우징(200)의 하부 내경에 비해 작게 구성함으로써 구현할 수 있으며, 이외에도 원추부(320)의 외주면 또는 외부하우징(200)의 내주면에 스페이서 돌기(미도시)를 마련하여 스페이서 돌기의 높이만큼 이격되게 할 수도 있다.
한편, 상기 필터하우징(300)의 개방된 상부에는, 필터하우징(300)의 내부로 유입되는 수액을 분산시켜서 원활한 흐름을 유도하는 수액 분산캡(700)이 마련될 수 있다. 상기 수액 분산캡(700)은 상기 필터하우징(300)의 상측 내부로 끼움 결합되는 끼움부(710)와, 상기 끼움부의 상측을 형성하며 외주면을 따라 다수의 수액유입구(721)가 방사상으로 형성된 돔형의 수액분산부(720)로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 수액분산부(720)의 외주면과, 이와 대응되는 외부하우징 캡(600)의 내주면 사이는 이격될 수 있다. 수액분산부(720)의 외주면이 외부하우징 캡(600)의 내주면에 밀착되는 경우에는 수액유입구(721)가 외부하우징 캡의 내주면에 의해 막히게 되므로 수액이 원활하게 흐를 수 없게 된다.
상기에서 수액분산부(720)의 외주면이 외부하우징 캡(600)의 내주면과 이격되도록 하기 위해서, 상기 수액분산부(720)의 외경을 상기 외부하우징 캡(600)의 내경에 비해 작게 구성함으로써 구현할 수 있으며, 이외에도 수액분산부(720)의 외주면 또는 외부하우징 캡(600)의 내주면에 스페이서 돌기(미도시)를 마련하여 스페이서 돌기의 높이만큼 이격되게 할 수도 있다.
그리고, 상기 수액 분산캡(700)의 끼움부(710) 외주면과 이와 대응되는 상기 필터하우징(300)의 상측 내주면에는 상호 교호하게 맞물리는 결합돌기(101)가 마련될 수 있다. 따라서, 상기 수액 분산캡(700)과 필터하우징(300) 간의 결합력을 강화할 수 있게 된다.
세라믹 필터(400)는 수액에 포함된 이물질을 여과하기 위하여 다공질의 원기둥 형상을 이루고 있다.
세라믹 필터(400)는 상기 필터하우징(300)의 원통부(310) 내에 삽입되는데, 상기 필터하우징(300)의 원통부(310) 내경에 대한 끼움공차는 ±0.1 ~ 0.3mm 범위에서 이루어지는게 바람직하다. 세라믹 필터(400)의 외경이 필터하우징(300)의 원통부(310) 내경보다 지나치게 크면 원통부(310) 내에 압입할 때 어려움이 있을 뿐만 아니라 끼움 과정에서 파손될 수 있고, 반대로 원통부(310) 내경보다 지나치게 작으면 세라믹 필터(400)의 외주면과 원통부(310) 내주면과의 사이에 틈새가 발생하여 여과효율을 떨어뜨리게 된다.
세라믹 필터(400)의 구체적인 스펙은 두께가 7 ~ 10mm이고, 기공율은 30 ~ 40%이며, 각 기공의 크기는 90 ~ 110nm(나노미터)로 될 수 있다. 이러한 세라믹 필터(400)의 스펙은 수액의 흐름성과 여과성을 모두 만족하기 위한 필수조건이다.
세라믹 필터(400)는 MgO(마그네시아), Al2O3(알루미나), SiO2(실리카) 분말이 균등하게 혼합된 분말원료 30 ~ 80 중량부, 조공제 5 ~ 15 중량부 및 바인더 10 ~ 20 중량부를 혼합하여 이루어질 수 있다.
상기한 세라믹 필터(400)는 다음과 같이 제조될 수 있다.
1 단계로, MgO(마그네시아), Al2O3(알루미나), SiO2(실리카) 분말이 균등하게 혼합된 분말원료 30 ~ 80 중량부, 조공제 5 ~ 15 중량부 및 바인더 10 ~ 20 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조한다.
여기서, 상기 분말원료 30 ~ 80 중량부에는 탄화규소, 카올린(kaolin), 티타니아 및 규조토로 이루어진 군으로부터 1종 이상이 더 포함될 수 있다.
상기 분말원료는 비균일한 입도를 가질 수도 있고 또는 균일한 입도를 가질 수도 있으나, 공통적으로 평균입도가 50 내지 100㎛로 되고, 기공의 크기는 3 ~ 5㎛로 되는 것이 바람직하다. 이는 증류수를 10 ~ 30 방울 떨어뜨렸을 때, (1±0.1)㎖ 또는 (1±0.1)g이 통과될 수 있는 구성으로서, 여과 효율뿐만 아니라 수액의 통과율을 감안한 수치적 한정이다.
또한, 상기한 평균입도를 가질 경우 세라믹 필터(400)의 기계적 강도를 향상시키는 효과도 가져온다.
또한, 상기 분말원료는 30 ~ 80 중량부가 포함되는데, 그 함량이 상기 범위 이내인 경우에는 세라믹 필터의 물리적 강도 및 형상을 유지할 수 있으며, 소결시 뒤틀림 및 균열을 방지하고 내마모성을 증대시킬 수 있다. 아울러, 분말원료는 내식성, 내산성 및 내화학성을 기본적으로 가지고 있으므로 수액이나 약액의 이물질 여과필터로서 적합한 소재이다.
상기 세라믹 필터(400)의 혼합물 중 하나인 상기 조공제는 소결 후 세라믹 필터의 기공을 형성하는 작용을 한다.
상기 조공제는 탄소, 활성탄, 소금, 나프탈렌 또는 활석 등이 사용될 수 있다. 상기 조공제는 다양한 입도를 가지는 성분을 가질 수 있으며, 특히 50 ~ 100㎛의 입도인 것이 바람직하다. 상기 조공제의 입도가 상기 범위 이내일 경우에는 적절한 크기의 기공 형성 및 기계적 강도를 얻을 수 있다.
상기 조공제는 소결과정에서 연소되어 없어져 기공을 형성하며, 그 함량은5 ~ 15 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 함량이 위 범위 이내인 경우에는 소결시 완전 연소되어 기공을 효과적으로 형성할 수 있다.
상기 세라믹 필터(400)의 혼합물 중 하나인 상기 바인더는 프리트(frit), 또는 탄산바륨(BaCO3)의 무기바인더 또는 MAP(Mono aluminium phosphate), 폴리비닐부티랄, 폴리비닐알코올, 또는 폴리비닐아세테이트 등의 유기바인더를 사용할 수 있다.
상기 바인더는 10 ~ 20 중량부가 포함되는 것이 바람직하며, 함량이 위 범위 이내인 경우에는 분말원료의 응집력을 높일 수 있다.
2 단계로, 1 단계에서 제조된 혼합물을 성형틀에 장입하고 성형압력을 가해 성형체를 형성한다.
구체적으로, 2 단계는 혼합물을 성형틀에 장입한 후에 프레스 압력을 가해 성형체를 형성하는 단계이다. 이때, 프레스 압력은 6ton/cm2 이상 8ton/cm2 이하로 할 수 있다. 프레스 압력이 6ton/cm2 미만일 경우, 성형체가 형성되지 않을 수 있을 뿐만 아니라 압축밀도도 감소하여 최종 제품인 세라믹 필터(400)의 기공의 크기가 커져 여과능력이 저하될 수 있다. 반면에, 프레스압력이 8ton/cm2를 초과할 경우, 성형체의 밀도가 높아져 기공률이 저하됨으로 인해 수액이 원활하게 통과되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 프레스 압력은 6 ~ 8ton/cm2의 범위로 제한됨이 바람직하다.
3 단계로, 상기 2 단계에서 제조한 성형체를 건조한다.
이때, 건조는 안전한 소결과 소결 준비과정 및 소결과정 중에 발생할 수 있는 성형물의 형상 변형을 방지하는 작용을 한다. 건조는 자연건조, 열풍건조, 일광건조, 또는 응달건조 등의 방법을 이용할 수 있으며, 특히 건조시간의 단축 및 성형체의 변형방지와 크랙이 발생하지 않도록 적외선 건조를 실시하는 것이 바람직하다.
4 단계로, 성형체를 구성하는 입자들간의 결합력을 향상시키기 위해 성형체에 열을 가해 입자들끼리 충분히 결합시킨다.
특히, 성형체는 분해 암모니아, 수소, 수소와 질소의 혼합 가스 중 어느 하나의 가스 분위기에서 1100℃ 이상 1200℃ 이하의 온도로 25분 내지 45분간 소결할 수 있다. 소결온도가 1100℃ 미만인 경우에는 소결온도가 너무 낮아 소결이 제대로 이루어지지 않을 수 있으며, 1200℃가 초과되는 경우, 원하는 여과능력과 유속을 얻을 수 없으며, 또한 치수의 정밀도가 떨어져 세라믹 필터(400)와 수액세트와의 조립성능이 저하될 수 있다. 그리고, 소결시간이 20분 미만인 경우 소결이 충분히 일어나지 않아 여과능력이 저하되며, 45분을 초과하는 경우 강도가 증가하지만 소결변형으로 치수 정밀도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 위 단계에서, 성형체를 1100℃ 이상 1200℃ 이하의 온도로 25분 내지 45분간 소결하기 전에 성형체에 대한 예열을 수행하고, 소결을 실시한 이후에 소결체에 대해 소결로 내에서 냉각을 수행하는 공정을 추가로 진행할 수 있다. 특히, 다수의 성형체를 하나의 트레이에 넣고 트레이를 예열존, 히팅존 및 냉각존을 갖는 연속로를 통과하도록 상기 연속로에 트레이를 장입할 수 있다. 그리고 트레이는 400℃이상 900℃ 이하의 온도의 예열존을 통과하며 예열이 이루어질 수 있으며, 예열존을 통과한 트레이는 상술한 바와 같이, 1100℃ 이상 1200℃ 이하의 온도의 히팅존에서 25분 내지 45분간 성형체가 소결되도록 할 수 있는 속도로 연속로에 장입될 수 있다.
그리고, 히팅이 완료된 소결체는 워터자켓(water jacket)을 통과하며, 소결로 내에서 냉각될 수 있다. 이때, 소결체는 수냉 방식으로 냉각이 이루어질 수 있다. 단, 소결체의 냉각 방식은 일실시예의 수냉 방식으로 한정되는 것은 아니다.
5 단계로, 소결체를 진공 열처리하여 세라믹 필터를 형성한다.
구체적으로 소결체는 1100℃ 이상 1200℃ 이하로 진공 열처리될 수 있다. 소결체가 1100℃ 미만으로 진공 열처리될 경우, 세라믹 필터(400)의 강도가 저하될 수 있고, 소재의 밀도도 저하되어 기공의 크기가 증가하여 이물질에 대한 필터링 성능이 저하될 수 있다. 반면에, 소결체가 1200℃를 초과하여 진공 열처리될 경우, 세라믹 필터(400)의 형상이 변형될 수 있으며, 특히, 기공률의 저하로 인해 유속이 느려져 실용성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 소결체는 1100℃ 이상 1200℃ 이하로 진공 열처리되도록 제어되는 것이 바람직하다. 그리고, 진공 열처리된 소결체는 2 내지 30℃/sec의 속도로 15분 내지 40분간 가스 냉각시켜 세라믹 필터(400)를 형성하도록 할 수 있다. 이때, 진공열처리된 소결체는 질소(N2) 가스를 이용하여 냉각되는 것일 수 있다.
이러한 진공 방식의 열처리는 산소나, 이산화탄소, 일산화탄소 등 불순물을 함유한 가스의 성분이 적기 때문에 소결체에 산화, 침탄 등과 같은 표면 반응이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 세라믹 필터(400)를 제조하는 과정에서 사용한 성형윤활제의 잔재 등과 같은 표면의 오염물을 열분해나 환원반응을 통하여 제거할 수도 있다. 즉, 진공 열처리를 적용한 세라믹 필터(400)는 소재의 화학 성분이 변형되는 것을 방지하고, 깨끗한 표면을 유지하도록 할 수 있다. 그리고, 세라믹 필터(400)는 진공 열처리를 진행한 이후에도 표면이 깨끗하게 유지되기 때문에 진공 열처리 이후에 후가공을 할 필요가 없어 경제적이다.
세라믹 볼(500)은 상기 필터하우징(300)의 세라믹 필터(400) 하측에 내장되어, 상기 세라믹 필터를 통과하면서 1차 여과된 수액에 포함된 바이러스를 여과하기 위한 것으로, 상기 세라믹 필터(400)에 비해 미세한 기공을 갖는다.
구체적으로, 세라믹 볼(500)은 다공질로서, 그 구경이 1 ~ 2mm이고, 기공율은 50 ~ 60%이며, 각 기공의 크기는 40 ~ 60nm(나노미터)로 되는 것이 바람직하다. 이는 1 ~ 5㎛인 박테리아는 물론 전자현미경으로 관찰되는 40 ~ 90nm 크기의 바이러스를 모두 여과할 수 있어서 특히 면역력에 취약한 중증환자용 필터로서 적합하다.
이러한 세라믹 볼(500)은 나노기공 실리카, MgO(마그네시아), Al2O3(알루미나), SiO2(실리카) 분말 및 유기첨가제가 혼합된 원료를 건습 분쇄장치에 투입하여 배합함과 함께 분말입자를 볼밀에 의해 분쇄하고, 분말입자가 분쇄된 액상의 원료를 스프레이 건조하며, 건조된 볼형 건조물을 1,250 ~ 1,470℃의 소성로에서 소성하고, 세척 및 건조과정을 통해 제조될 수 있다.
외부하우징 캡(600)은 상기 외부하우징(200)의 개방된 상부를 덮는 것으로, 상측에 수액유입관(610)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 외부하우징(200)과 외부하우징 캡(600)은 임의 분리를 방지하기 위하여 그 경계부위를 초음파 용접에 의해 결합할 수 있다.
한편, 상기 외부하우징(200)의 표면에는 감염이나 오염방지를 위하여 오염방지필름이 접착제에 의해 부착될 수 있다.
여기서, 접착제 조성물은 열가소성 수지 40~80 중량부, 점착부여수지 5~40 중량부, 송진 1~5 중량부, 가소제 1~10 중량부, 충전재 1~10 중량부 및 산화방지제 0.1~1중량부를 포함한다. 상기 접착제 조성물은 열용융 접착제 조성물로서, 일반적으로 이형제와 부식방지필름 사이에 접착된 상태로 제조되어, 피접착물인 외부하우징()에 접착시 이형제를 제거한 후 프레스 작업을 수행하여 하우징의 표면에 부착할 수 있다. 이하, 각 성분을 자세히 살펴본다.
상기 열가소성 수지는 조성물의 주성분으로서, 접착력과 응집력 등을 조절하는 기능을 한다. 비닐기 또는 수산화기를 포함하는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 에틸렌-아크릴산 공중합체 및 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.
상기 열가소성 수지의 함량은 전체 조성물 대비 40~80 중량부인 것이 바람직하다. 함량이 40 중량부 미만이면 용융 점도가 높아지고 용융 흐름 지수는 낮아져 작업성이 매우 떨어지게 되며, 함량이 80 중량부를 초과하면 원단에 바로 적용되기에 충분한 접착력을 발휘하기 어렵다.
상기 점착부여수지는 저분자량 수지로, 용융 점도를 낮추어 작업성을 향상시키며, 접착 초기 젖음성과 접착제의 피착재 표면에서의 접착력을 향상시키고, 고화시간 등의 조절을 가능하게 한다.
상기 점착부여수지는 그 종류가 크게 제한되지 않으나, 석유 수지인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 점착부여수지는 지방족 탄화수소 수지, 지환족 탄화수소 수지, 방향족 탄화수소 수지, 방향족에 의해 개질된 지방족 탄화수소 수지, 및 하이드로겐화 탄화수소 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 구성될 수 있다.
상기 지방족 탄화수소 수지는 상업적인 제품으로 코오롱유화사의 Hikorez A-1100, Hikorez A-1100S, Hikorez C-1100, Hikorez R-1100, Hikorez R-1100S 등이 있다. 또한, 지환족 탄화수소 수지로는 디사이클로펜타디엔(DCPD)을 단량체로 포함하는 탄화수소 수지 등이 있고, 방향족 탄화수소 수지는 상업적으로 코오롱유화사의 Hikotack P-110S, Hikotack P-120, Hikotack P-120HS, Hikotack P-120S, Hikotack P-140, Hikotack P-140M, Hikotack P-150, Hikotack P-160, Hikotack P-90, Hikotack P-90S, Hirenol PL-1000, Hirenol PL-400 등이 있다. 또한, 방향족에 의해 개질된 지방족 탄화수소 수지는 상업적으로 코오롱유화사의 Hikorez T-1080, Hikorez T-1100 등이 있다. 또한, 하이드로겐화 탄화수소 수지는 하이드로겐화 지방족 탄화수소 수지, 하이드로겐화 방향족 탄화수소 수지 등으로 세분화될 수 있으며, 상업적으로 코오롱유화사의 Sukorez D-300, Sukorez D-390, Sukorez SU-100, Sukorez SU-110, Sukorez SU-120, Sukorez SU-130, Sukorez SU-90 등이 있다.
상기 점착부여수지는 바람직하게는 단량체의 탄소 수가 4~10인 탄화수소 수지이며, 구체적으로 C5 지방족 수지, C9 방향족 수지, C5/C9 지방족/방향족 공중합 수지 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 점착부여수지는 보다 바람직하게 단량체로 디사이클로펜타디엔을 포함하는 하이드로겐화 탄화수소 수지인 것을 특징으로 하는데, 상업적으로 코오롱유화사(한국)의 Sukorez D-300, Sukorez D-390, Sukorez SU-100, Sukorez SU-110, Sukorez SU-120, SukorezSU-130, Sukorez SU-90 등이 있다.
한편, 상기 접착제 조성물은 오염을 최소화 하기 위하여, 앞서 설명한 다양한 석유수지에 생분해성 저자극 수지를 함께 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 생분해성 저자극 수지는 생분해성 폴리머에 폴리머의 단량체를 용융혼합하여 제조할 수 있으며, 상기 생분해성 폴리머로는 폴리락트산이 사용되는 것이 바람직하다.
상기 폴리락트산은 유산의 축중합 도는 락티드의 개환중합에 의해 합성되는 폴리에스터로서 폴리아미드와 폴리에틸렌테레프탈레이트의 중간 정도의 물성을 갖고 있으며, 주로 감자와 옥수수로부터 얻어지는 천연 식물성 당 성분을 원료로 하므로 생분해도가 높지만 일반적으로 경도가 높고, 탄성이 낮으며, 내구성이 떨어지는 특성이 있다.
상기 생분해성 폴리머에는 동일한 폴리머 단량체를 용융 혼합하게 되는데, 이때 상기 생분해성 폴리머는 단량체와 결합되면서 쇄절단이 부분적으로 발생되어 전체적으로 수평균분자량이 떨어진다. 상기 수평균분자량이 떨어지면서 점착제로 사용할 수 있는 물성을 나타내며 가공성이 높아지게 된다.
상기 폴리락트산 100 중량부에 대해, 상기 락트산 단량체는 20 내지 30 중량부를 혼합할 수 있다. 상기 단량체가 20중량부 미만으로 혼합되면, 수평균분자량이 높고 딱딱하여 점착제로 사용되기 어려우며, 상기 단량체가 40 중량부를 초과하면 표면에 마이그레이션이 발생하여 역시 점착제로 사용하기 어려울 수 있다.
상기 점착부여수지의 함량은 전체 조성물 대비 5~40 중량부인 것이 바람직하다. 함량이 5 중량부 미만이면 점착부여 수지 첨가에 따른 용융 점도 저하 효과가 미비하고 그에 따른 용융 흐름 지수의 증가가 크지 않아 작업성이 만족할 만한 수준에 도달하지 못할 염려가 있고, 함량이 30 중량부를 초과하면 점착부여수지의 초과에 따른 용융흐름지수 증가율이 크지 않아 경제성이 떨어지고 상대적으로 열가소성 폴리머의 함량이 줄어들어 조성물의 전체적인 물성을 저하시킬 염려가 있다.
상기 송진은 접착제 조성물의 전체적인 접착력을 개선시키는 역할을 하며 인체에 무해하며 천연방부제 역할을 한다. 상기 송진의 함량은 전체 조성물 대비 1~5 중량부인 것이 바람직하다. 함량이 1 중량부 미만이면 접착력 개선 효과를 얻기 어려우며, 함량이 5 중량부를 초과하면 가공시에 점착력이 증대되어 제품으로의 가공이 어려워지는 문제점이 있다.
상기 가소제는 고분자에 유연성 및 접착성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 본 발명에 따른 가소제의 종류는 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 솔비톨, 에틸렌글리콜, 글리세린, 글리세린디아세테이트, 및 펜타에리쓰리톨로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 구성될 수 있다.
상기 가소제의 함량은 전체 조성물 대비 1~10 중량부인 것이 바람직하다. 함량이 1 중량부 미만이면 가소제의 첨가에 따른 효과가 미비하고, 함량이 10 중량부를 초과하면 가소제의 과다 사용에 의해 경제성이 떨어질 수 있으며, 접착제의 전체적인 물성을 저하시킬 염려가 있다.
상기 충전재는 조성물의 보강 및 흐름성을 조절하기 위해 사용된다. 충전재의 종류는 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 탄산칼슘, 점토, 벤토나이트, 또는 칼슘스테아레이트 등이 사용될 수 있다.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.
100 : 수액필터부재 200 : 외부하우징
300 : 필터하우징 400 : 세라믹 필터
500 : 세라믹 볼 600 : 외부하우징 캡
700 : 수액 분산캡

Claims (14)

  1. 하부에 수액배출관을 갖는 상부 개구형의 외부하우징;
    상기 외부하우징의 내부에 내장되며, 하부에는 상기 수액배출관과 연통되는 다수의 수액배출구가 마련되고, 상부는 개방된 필터하우징;
    상기 필터하우징에 내장되어, 필터하우징의 내부로 유입되는 수액에 포함된 이물질을 여과하는 원기둥 형상의 다공질 세라믹 필터;
    상기 필터하우징의 세라믹 필터 하측에 내장되어, 상기 세라믹 필터를 통과하면서 1차 여과된 수액에 포함된 바이러스를 여과할 수 있도록 상기 세라믹 필터에 비해 미세한 기공을 갖는 다수의 다공질 세라믹 볼; 및
    상기 외부하우징의 개방된 상부를 덮되, 상측에 수액유입관을 갖는 외부하우징 캡;을 포함하며,
    상기 필터하우징은 상부를 형성하는 원통부와, 하부를 형성하며 상기 수액배출구가 마련된 원추부가 일체로 된 구성을 이루며, 상기 원통부 내에는 상기 세라믹 필터가 원통부와 원추부의 경계부에 걸림되도록 내장되고, 상기 원추부 내에는 상기 세라믹 볼이 원추부 내용적에 대해 80~95% 충진되게 내장된 것을 더 포함하는 중증환자용 수액필터부재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 세라믹 필터의 상기 필터하우징 내경에 대한 끼움공차는 ±0.1 ~ 0.3mm이고,
    상기 세라믹 필터의 두께는 7 ~ 10mm이며, 기공율은 30 ~ 40%이고, 상기 각 기공의 크기는 90 ~ 110nm(나노미터)인 것을 특징으로 하는 중증환자용 수액필터부재.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 세라믹 볼의 구경은 1 ~ 2mm이고,
    상기 세라믹 볼의 기공율은 50 ~ 60%이며, 상기 각 기공의 크기는 40 ~ 60nm(나노미터)인 것을 특징으로 하는 중증환자용 수액필터부재.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 원추부의 수액배출구는 원추부의 외주면을 따라 다수개가 방사상으로 배치되어, 수액이 분산 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 중증환자용 수액필터부재.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 원추부의 외주면과, 이와 대응되는 상기 외부하우징의 내주면 사이는 이격된 것을 특징으로 하는 중증환자용 수액필터부재.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터하우징의 상부에 마련되어 상기 수액유입관을 통해 유입되는 수액을 분산시켜주는 수액 분산캡을 더 포함하되,
    상기 수액 분산캡은 상기 필터하우징의 상측 내부로 끼움 결합되는 끼움부와, 상기 끼움부의 상측을 형성하며 외주면을 따라 다수의 수액유입구가 방사상으로 형성된 돔형의 수액분산부로 구성된 것을 특징으로 하는 중증환자용 수액필터부재.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 수액분산부의 외주면과, 이와 대응되는 상기 외부하우징 캡의 내주면 사이는 이격된 것을 특징으로 하는 중증환자용 수액필터부재.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 끼움부의 외주면과 이와 대응되는 상기 필터하우징의 상측 내주면에는 상호 교호하게 맞물리는 결합돌기가 마련된 것을 특징으로 하는 중증환자용 수액필터부재.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부하우징과 외부하우징 캡의 경계부위는 초음파 용접된 것을 특징으로 하는 중증환자용 수액필터부재.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 세라믹 필터는,
    MgO(마그네시아), Al2O3(알루미나), SiO2(실리카) 분말이 균등하게 혼합된 분말원료 30 ~ 80 중량부, 조공제 5 ~ 15 중량부 및 바인더 10 ~ 20 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 성형틀에 장입한 후 가압하여 성형물을 형성하며, 성형물을 건조한 후 소결하여 소결체를 형성하고, 상기 소결체를 진공 열처리하여 제조되는 것을 특징으로 하는 중증환자용 수액필터부재.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 조공제는 탄소, 활성탄, 소금, 나프탈렌 및 활석으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되고,
    상기 바인더는 MAP(mono aluminum phosphate), 폴리비닐부티랄, 폴리비닐알코올 및 폴리비닐아세테이트로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 유기바인더인 것을 특징으로 하는 중증환자용 수액필터부재.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 세라믹 볼은,
    나노기공 실리카, MgO(마그네시아), Al2O3(알루미나), SiO2(실리카) 분말 및 유기첨가제가 혼합된 원료를 건습 분쇄장치에 투입하여 배합함과 함께 분말입자를 볼밀에 의해 분쇄하고, 분말입자가 분쇄된 액상의 원료를 스프레이 건조하며, 건조된 볼형 건조물을 1,250 ~ 1,470℃의 소성로에서 소성하고, 세척 및 건조과정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 중증환자용 수액필터부재.
  14. 유량조절기와 주사기 사이 구간의 수액튜브에 연결되는 상기 청구항 1 내지 3, 청구항 5 내지 13 중, 어느 한 항에 기재된 중증환자용 수액필터부재를 포함하는 수액세트.
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