KR102467263B1 - Artificial blood vessel and the manufacturing method thereof - Google Patents

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KR102467263B1
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여명구
김민성
이찬송
박민정
김성민
정봉수
이진우
손국희
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재단법인 대구경북첨단의료산업진흥재단
가천대학교 산학협력단
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a manufacturing method of an artificial blood vessel comprises the following steps: forming a first blood vessel layer by using an electrospinning unit to surround a cylindrical collector; forming a support layer by using a 3D printing unit to surround the first blood vessel layer; and manufacturing an artificial blood vessel by forming a second blood vessel layer using the electrospinning unit to surround the support layer. An objective of the present invention is to provide an artificial blood vessel which satisfies both biocompatibility and mechanical strength, and a manufacturing method of the artificial blood vessel.

Description

인공 혈관 및 그 제조 방법{Artificial blood vessel and the manufacturing method thereof}Artificial blood vessel and the manufacturing method thereof

본 발명은 인공 혈관 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial blood vessel and a manufacturing method thereof.

인공 혈관에 대한 높은 수요에 대응하여 인공 혈관 제작에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 인공 혈관은 생체적합 및 생분해성 소재로 제작되면서도 적정한 기계적 강도를 가져야 한다. In response to the high demand for artificial blood vessels, research on the production of artificial blood vessels is being actively conducted. Artificial blood vessels must have adequate mechanical strength while being made of biocompatible and biodegradable materials.

인공 혈관을 제조하는 기술로써 3D 프린팅이나 전기 방사 등 여러 기술이 적용되고 있다. 그러나, 3D 프린팅을 통해 제작된 인공 혈관의 경우, 적정한 기계적 강도는 가지나 혈관의 유연성이나 탄성이 떨어지기 때문에 그 적용 범위가 좁다. 그리고, 전기 방사 공정을 통해 제작된 인공 혈관은 생체적합 및 생분해성 소재를 사용하여 제작될 수 있으나, 기계적 강도가 낮아 혈압이나 외부 충격에 의해 파손될 위험성을 가지고 있다.As a technology for manufacturing artificial blood vessels, various technologies such as 3D printing and electrospinning are being applied. However, in the case of artificial blood vessels manufactured through 3D printing, the application range is narrow because the flexibility or elasticity of branches or blood vessels is low with appropriate mechanical strength. In addition, artificial blood vessels manufactured through the electrospinning process may be manufactured using biocompatible and biodegradable materials, but have low mechanical strength and have a risk of being damaged by blood pressure or external shock.

생체 적합성과 기계적 강도를 모두 만족하기 위해 2개 이상의 별도의 장비를 사용하는 방안이 고안되고 있다. 그러나, 2개 이상의 별도의 장비를 사용하는 경우, 인공 혈관 제조 과정에서 인공 혈관이 사람의 손을 통해 옮겨지면서 재현성이 떨어져 동일 제품의 반복 생산이 어렵거나, 혈관이 오염되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 단계마다 별도의 장비를 이용함으로써 장비 별 세팅을 새로 하는 과정에서 인공 혈관의 품질이 저하되는 문제가 발생한다.
(특허문헌 1) 공개특허공보 제10-2020-0075936호(2020.06.29.)In order to satisfy both biocompatibility and mechanical strength, a method of using two or more separate devices is being devised. However, when two or more separate equipments are used, reproducibility is poor as the artificial blood vessels are moved by a person's hand during the artificial blood vessel manufacturing process, making it difficult to repeatedly produce the same product or blood vessels may be contaminated. In addition, since separate equipment is used for each step, the quality of the artificial blood vessel is degraded in the process of newly setting each equipment.
(Patent Document 1) Patent Publication No. 10-2020-0075936 (2020.06.29.)

본 발명의 목적은 생체 적합성과 기계적 강도를 모두 만족하는 인공 혈관 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an artificial blood vessel that satisfies both biocompatibility and mechanical strength and a manufacturing method thereof.

본 발명의 목적은 재현성이 높아 대량 생산이 가능하며 품질이 높은 인공 혈관 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a high-quality artificial blood vessel that can be mass-produced with high reproducibility and a manufacturing method thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관 제조 방법에 있어서, 원통 형상의 컬렉터를 둘러싸도록 전기 방사부를 이용하여 제1혈관층을 형성하는 단계; 상기 제1혈관층을 둘러싸도록 3D 프린팅부를 이용하여 지지층을 형성하는 단계; 및 상기 지지층을 둘러싸도록 상기 전기 방사부를 이용하여 제2혈관층을 형성하여 인공 혈관을 제조하는 단계를 포함한다.In the artificial blood vessel manufacturing method according to an embodiment of the present invention, forming a first blood vessel layer by using an electrospinning unit to surround a cylindrical collector; Forming a support layer using a 3D printing unit to surround the first blood vessel layer; and manufacturing an artificial blood vessel by forming a second blood vessel layer using the electrospun part to surround the supporting layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관 제조 방법에 있어서, 상기 전기 방사부 및 상기 3D 프린팅부는 동일한 성형 영역을 가지고, 상기 동일한 성형 영역 내에서 상기 인공 혈관이 제조되도록 상기 전기 방사부 및 상기 3D 프린팅부의 출력 좌표를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the artificial blood vessel manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the electrospun part and the 3D printing part have the same molding area, and the electrospinning part and the 3D printing unit have the same molding area so that the artificial blood vessel is manufactured. A step of setting negative output coordinates may be further included.

상기 전기 방사부 및 상기 3D 프린팅부의 출력 좌표를 설정하는 단계는, 상기 전기 방사부 및 상기 3D 프린팅부 간 설치 간격에 기초하여 상기 출력 좌표를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. Setting the output coordinates of the electrospinning unit and the 3D printing unit may include setting the output coordinates based on an installation distance between the electrospinning unit and the 3D printing unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관 제조 방법에 있어서, 상기 컬렉터의 일측 단부는 모터에 고정되어 회전하고, 상기 컬렉터는 상기 컬렉터의 길이방향으로 이동하면서 상기 인공 혈관이 제조되는 것을 특징으로 한다.In the artificial blood vessel manufacturing method according to an embodiment of the present invention, one end of the collector is fixed to a motor to rotate, and the artificial blood vessel is manufactured while the collector moves in a longitudinal direction of the collector.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관에 있어서, 원통 형상의 컬렉터를 둘러싸도록 전기 방사부를 이용하여 형성된 제1혈관층; 상기 제1혈관층을 둘러싸도록 3D 프린팅부를 이용하여 형성된 지지층; 및 상기 지지층을 둘러싸도록 상기 전기 방사부를 이용하여 형성된 제2혈관층을 포함한다.An artificial blood vessel according to an embodiment of the present invention, comprising: a first blood vessel layer formed by using an electrospinning unit to surround a cylindrical collector; a support layer formed using a 3D printing unit to surround the first blood vessel layer; and a second blood vessel layer formed by using the electrospinning part to surround the supporting layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관 제조 방법을 통해 전기방사 공정과 3D 프린팅 공정을 하나의 성형영역에서 교차적으로 진행하여 생체에 적합하면서도 기계적 강도를 향상시킨 인공 혈관을 제작할 수 있다.According to the artificial blood vessel manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the electrospinning process and the 3D printing process are alternately performed in one molding area to produce an artificial blood vessel that is suitable for a living body and has improved mechanical strength.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관 제조의 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관 제조 방법을 흐름도로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관의 제조 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관을 도시한 도면이다.1 is a view showing an appearance of manufacturing an artificial blood vessel according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for manufacturing an artificial blood vessel according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a manufacturing process of an artificial blood vessel according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an artificial blood vessel according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관 제조의 모습을 도시한 도면이다.1 is a view showing an appearance of manufacturing an artificial blood vessel according to an embodiment of the present invention.

도 1은 전기 방사부(1), 3D 프린팅부(2), 컬렉터(3) 및 모터(4)를 도시하고 있다. 1 shows an electrospinning unit 1, a 3D printing unit 2, a collector 3 and a motor 4.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기 방사부(1)와 3D 프린팅부(2)를 이용하여 컬렉터(3)에 인공 혈관을 형성한다. According to one embodiment of the present invention, artificial blood vessels are formed in the collector 3 by using the electrospinning unit 1 and the 3D printing unit 2 .

인공 혈관은 대표적으로 내막과 외막으로 이루어지고 내막과 외막 사이를 지지하는 중막으로 이루어질 수 있다. 인공 혈관은 삽입된 위치에 존재하는 수많은 종류의 세포가 자랄 수 있는 환경, 즉 생체 적합한 환경을 만들어줄 수 있어야 한다. 세포가 성장할 수 있는 세포 외기질의 경우 세포들이 잘 고착되어 성장할 수 있도록 나노 사이즈로 이루어지고 콜라겐이나 엘라스틴과 같은 친수성 파이버로 구성된다.An artificial blood vessel typically consists of an intima and an adventitia, and may be composed of a middle membrane supporting between the intima and the adventitia. Artificial blood vessels should be able to create an environment in which numerous types of cells existing in the inserted position can grow, that is, a biocompatible environment. In the case of an extracellular matrix in which cells can grow, it is made of a nano size so that cells can be well adhered and grown, and is composed of hydrophilic fibers such as collagen or elastin.

인공 혈관 또한 이러한 환경을 조성할 수 있도록 전기 방사부(1)를 이용하여 전기적으로 하전된 고분자 용액의 젯(jet)을 통해 나노 사이즈 파이버 혹은 마이크로 사이즈의 파이버를 제조할 수 있다. 전기 방사부(1)를 이용하여 혈관층을 형성하는 경우, 친수성 물질을 이용하지 않더라도 파이버들을 방사하여 세포가 닿을 수 있는 표면적을 넓힐 수 있으므로, 인공 혈관의 생체 적합성을 부여할 수 있다.Artificial blood vessels may also manufacture nano-sized fibers or micro-sized fibers through a jet of an electrically charged polymer solution using the electrospinning unit 1 to create such an environment. When the blood vessel layer is formed using the electrospinning unit 1, since fibers can be spun without using a hydrophilic material to increase the surface area that cells can reach, biocompatibility of artificial blood vessels can be imparted.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기 방사부(1)를 이용하여 생성된 복수의 혈관층을 지지하도록 3D 프린팅부(2)를 이용하여 지지층을 형성할 수 있다. 이때, 도 1은 열가소성 수지를 이용하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식을 이용한 3D 프린팅부(2)를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to one embodiment of the present invention, the support layer may be formed using the 3D printing unit 2 to support the plurality of blood vessel layers created using the electrospinning unit 1 . At this time, although FIG. 1 shows a 3D printing unit 2 using a fused deposition modeling (FDM) method using a thermoplastic resin, it is not limited thereto.

인공 혈관이 형성되는 베이스로써 컬렉터(3)는 봉 형태로 이루어지며, 혈관이 제조되는 동안 그 형상을 유지하도록 중심을 지지하는 역할을 한다. 그리고, 컬렉터(3)의 두께에 기초하여 인공 혈관의 두께가 정해지는 바, 제조하고자 하는 인공 혈관의 두께에 따라 적합한 컬렉터(3)를 선택하여 이용할 수 있다. 선택된 컬렉터(3)에 따라, 모터(4)의 회전속도, 전기 방사부(1) 노즐의 이동 속도, 노즐과 컬렉터(3)의 거리, 전기방사 용액의 유속, 전압 등의 매개변수를 설정할 수 있다. As a base on which artificial blood vessels are formed, the collector 3 is formed in the form of a rod and serves to support the center so as to maintain its shape while the blood vessels are manufactured. Since the thickness of the artificial blood vessel is determined based on the thickness of the collector 3, a suitable collector 3 may be selected and used according to the thickness of the artificial blood vessel to be manufactured. Depending on the selected collector 3, parameters such as the rotational speed of the motor 4, the movement speed of the nozzle of the electrospinning unit 1, the distance between the nozzle and the collector 3, the flow rate of the electrospinning solution, and the voltage can be set. have.

컬렉터(3)의 일측 단부는 모터(4)에 고정되고, 모터(4)는 제어부(5)(미도시)의 구동에 따라 인공 혈관의 제조 과정 중에서 컬렉터(3)를 회전시키거나 길이방향으로 이동시킬 수 있다.One end of the collector 3 is fixed to the motor 4, and the motor 4 rotates the collector 3 in the longitudinal direction during the manufacturing process of the artificial blood vessel according to the driving of the controller 5 (not shown). can be moved

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기 방사부(1)와 3D 프린팅부(2)는 동일한 성형 영역(10)을 가지고, 제어부(5)는 전기 방사부(1)와 3D 프린팅부(2)가 동일한 성형 영역(10) 내에서 혈관층과 지지층을 형성하는 동작을 수행하도록 제어한다. 이에 대하여 구체적인 내용은 도 2에서 자세히 서술한다.According to one embodiment of the present invention, the electrospinning unit 1 and the 3D printing unit 2 have the same molding area 10, and the control unit 5 controls the electrospinning unit 1 and the 3D printing unit 2 controls to perform an operation of forming a blood vessel layer and a support layer within the same molding area 10 . Details about this will be described in detail in FIG. 2 .

인공 혈관은 복수의 층으로 이루어져 각 층에 따라 요구되는 물성이 다른 바, 이를 만족하도록 복수의 장비를 이용하여 제조될 수 있다. 다만, 앞서 서술한 바와 같이 복수의 장비를 통해 인공 혈관을 제조하기 위해 컬렉터(3)를 이용하고자 하는 장비로 반복적으로 이동하는 것은 인공 혈관의 오염, 품질저하, 공정의 번거로움 등의 다양한 문제가 발생한다. The artificial blood vessel is composed of a plurality of layers and has different physical properties required for each layer, so it may be manufactured using a plurality of equipment to satisfy these requirements. However, as described above, repeatedly moving the collector 3 to the equipment to be used to manufacture artificial blood vessels through a plurality of equipment causes various problems such as contamination of artificial blood vessels, deterioration in quality, and complexity of the process. Occurs.

이하에서는, 이를 해결하기 위해 전기 방사부(1)와 3D 프린팅부(2)를 함께 제어하여 하나의 공정으로 수행하는 인공 혈관의 제조방법에 대해서 구체적으로 서술한다.Hereinafter, in order to solve this problem, a method of manufacturing an artificial blood vessel performed in one process by controlling the electrospinning unit 1 and the 3D printing unit 2 together will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관 제조 방법을 통해 전기방사 공정과 3D 프린팅 공정을 하나의 성형영역에서 교차적으로 진행하여 생체에 적합하면서도 기계적 강도를 향상시킨 인공 혈관을 제작할 수 있다.According to the artificial blood vessel manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the electrospinning process and the 3D printing process are alternately performed in one molding area to produce an artificial blood vessel that is suitable for a living body and has improved mechanical strength.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관 제조 방법을 흐름도로 도시한 도면이다.2 is a flowchart illustrating a method for manufacturing an artificial blood vessel according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 원통 형상의 컬렉터(3)를 둘러싸도록 전기 방사부(1)를 이용하여 제1혈관층을 형성할 수 있다(S210). According to one embodiment of the present invention, the first blood vessel layer may be formed by using the electrospinning unit 1 to surround the cylindrical collector 3 (S210).

이 때, 제어부(5)는 전기 방사부(1)를 이용하여 제1혈관층을 형성할 성형 영역(10)을 설정하고, 설정된 성형 영역(10) 내에서 제1혈관층을 형성하도록 전기 방사부(1)를 제어한다. 이 때, 성형 영역(10)은 좌표값으로 정해질 수 있다. 이때, 제어부(5)는 출력 좌표에 관한 데이터나 전기 방사부(1)를 구동시키기 위한 노즐 속도 등에 관한 데이터 등 각종 데이터를 외부로부터 수신하거나, 기 저장된 값을 이용할 수 있다. 혹은 제어부(5)는 출력 좌표 등 필요한 데이터를 산출할 수 있는 기초 데이터, 예를 들어 센서를 통한 컬렉터의 위치를 감지할 수 있는 데이터 등을 수신하여, 성형 영역(10)을 설정할 수 있다.At this time, the control unit 5 sets a shaping area 10 to form the first blood vessel layer using the electrospinning unit 1, and conducts electric radiation to form the first vascular layer within the set shaping area 10. Control the master (1). At this time, the molding area 10 may be determined by coordinate values. At this time, the control unit 5 may receive various data such as data on output coordinates or data on nozzle speed for driving the electrospinning unit 1 from the outside or may use a pre-stored value. Alternatively, the controller 5 may set the molding area 10 by receiving basic data capable of calculating necessary data such as output coordinates, for example, data capable of detecting the position of the collector through a sensor.

이 때, 제1혈관층은 컬렉터(3)의 길이방향으로 형성되는 바, 제어부(5)는 성형 영역(10) 내의 일 영역(11)에서 전기 방사부(1)에 의해 제1혈관층이 형성되도록 모터(4)를 구동시켜 컬렉터(3)를 회전 및 이동하도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(5)는 전기 방사부(1)로부터 파이버들이 방사되는 위치에 일 영역(11)이 위치하도록 컬렉터(3)를 이동시킬 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제어부(5)는 전기 방사부(1)로부터 파이버들이 일 영역(11)을 향해 방사되도록 전기 방사부(1)를 이동시킬 수 있으며, 어느 하나에 한정되지 않는다.At this time, the first blood vessel layer is formed in the longitudinal direction of the collector 3, and the controller 5 controls the formation of the first blood vessel layer by the electrospinning unit 1 in one area 11 within the molding area 10. The collector 3 may be controlled to rotate and move by driving the motor 4 so as to be formed. That is, the control unit 5 may move the collector 3 so that the area 11 is located at a position where the fibers are spun from the electrospinning unit 1 . However, it is not limited thereto, and the control unit 5 may move the electrospinning unit 1 so that the fibers are radiated from the electrospinning unit 1 toward one region 11, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1혈관층을 둘러싸도록 3D 프린팅부를 이용하여 지지층을 형성할 수 있다(S220).According to one embodiment of the present invention, a support layer may be formed by using a 3D printing unit to surround the first blood vessel layer (S220).

전기 방사부(1)에 의해 형성된 혈관층들은 방사된 파이버들로 구성되어 있는 바, 그 형상을 유지하기 위해서는 혈관층 사이를 지지하는 지지층이 필요하다. Since the blood vessel layers formed by the electrospinning unit 1 are composed of spun fibers, a support layer supporting between the blood vessel layers is required to maintain the shape.

3D 프린팅부(2)에 의해 형성된 3D 프린팅 패턴은 사용자가 원하는 형상으로 디자인이 가능하며, 프린팅 패턴에 따라서 기계적인 강도를 조절할 수 있고, 인공 혈관의 구조, 길이, 직경의 제어가 가능한 바, 인공 혈관이 삽입되는 위치에 존재하는 세포나 조직이 잘 자라는 환경을 제공할 수 있다.The 3D printing pattern formed by the 3D printing unit 2 can be designed in a shape desired by the user, the mechanical strength can be adjusted according to the printing pattern, and the structure, length, and diameter of the artificial blood vessel can be controlled. It is possible to provide an environment in which cells or tissues existing at a location where a blood vessel is inserted can grow well.

S210에서 전술한 바와 같이, 전기 방사부(1)에 의해 형성된 제1혈관층과 동일한 성형 영역(10) 내에서 인공 혈관이 제조되도록 전기 방사부(1) 및 3D 프린팅부(2)의 출력 좌표를 설정할 수 있다. 보다 구체적으로, 전기 방사부(1) 및 3D 프린팅부(2)의 출력 좌표는, 전기 방사부(1) 및 3D 프린팅부(2) 간 설치 간격에 기초하여 출력 좌표를 설정할 수 있다. 예를 들어, 전기 방사부(1)의 파이버를 방사하는 노즐의 위치와 3D 프린팅부(2)의 노즐의 위치가 수평방향으로 30cm의 간격을 가지는 경우, 전기 방사부(1)의 출력 좌표보다 3D 프린팅부의 출력 좌표가 30cm 이동하는 것으로 설정할 수 있다. 따라서, 전기 방사부(1)가 파이버를 방사하는 출력 좌표를 기준 좌표로 두고, 3D 프린팅부(2)와 전기 방사부(1) 간의 설치 위치의 차이에 따라 3D 프린팅부(2)가 출력하는 좌표를 설정할 수 있다.As described above in S210, the output coordinates of the electrospinning unit 1 and the 3D printing unit 2 so that artificial blood vessels are manufactured in the same molding area 10 as the first blood vessel layer formed by the electrospinning unit 1 can be set. More specifically, the output coordinates of the electrospinning unit 1 and the 3D printing unit 2 may be set based on the installation interval between the electrospinning unit 1 and the 3D printing unit 2 . For example, when the position of the nozzle for spinning the fiber of the electrospinning unit 1 and the position of the nozzle of the 3D printing unit 2 have an interval of 30 cm in the horizontal direction, the output coordinates of the electrospinning unit 1 The output coordinates of the 3D printing unit can be set to move 30 cm. Therefore, the electrospinning unit 1 sets the output coordinates for emitting fibers as reference coordinates, and the 3D printing unit 2 outputs according to the difference in the installation position between the 3D printing unit 2 and the electrospinning unit 1 Coordinates can be set.

또한, 제1혈관층의 혈관층의 두께에 따라 3D 프린팅부(2)가 형성할 지지층의 직경이 달라지므로, 이를 고려하여 출력 좌표를 설정한다.In addition, since the diameter of the support layer to be formed by the 3D printing unit 2 varies depending on the thickness of the blood vessel layer of the first blood vessel layer, the output coordinates are set in consideration of this.

이 때, 제어부(5)는 출력 좌표를 계산 및 설정하는 동작 및 전기 방사부(1), 3D 프린팅부(2), 컬렉터(3)의 위치를 조정하는 동작을 수행할 수 있다. At this time, the control unit 5 may perform an operation of calculating and setting output coordinates and an operation of adjusting the positions of the electrospinning unit 1, the 3D printing unit 2, and the collector 3.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 3D 프린팅을 통해 기계적 강도를 다양하게 조절 가능하며 섬유로만 이루어진 인공 혈관 보다 형상 유지가 잘 이루어지는 바, 이식수술을 할 때 제어하기 쉽다. According to one embodiment of the present invention, mechanical strength can be adjusted in various ways through 3D printing, and the shape is better maintained than artificial blood vessels made of fibers, so it is easy to control during transplantation surgery.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 단일 제어부의 제어 동작을 통해 서로 다른 공정이 연속적으로 수행될 수 있는 바, 인공 혈관의 품질을 개선하면서 제조 공정이 간단하게 이루어질 수 있다. According to one embodiment of the present invention, since different processes can be continuously performed through a control operation of a single control unit, the manufacturing process can be performed simply while improving the quality of the artificial blood vessel.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 지지층을 둘러싸도록 전기 방사부(1)를 이용하여 제2혈관층을 형성하여 인공 혈관을 제조할 수 있다(S230).According to one embodiment of the present invention, artificial blood vessels may be manufactured by forming a second blood vessel layer using the electrospinning unit 1 to surround the supporting layer (S230).

본 단계에서는 앞서 S220에서 서술한 바와 같이, 제어부(5)에 의해 설정된 전기 방사부(1)의 출력 좌표에 따라 제2혈관층을 형성할 수 있다.In this step, as described above in S220, the second blood vessel layer may be formed according to the output coordinates of the electrospinning unit 1 set by the control unit 5.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관 제조 방법을 통해 전기방사 공정과 3D 프린팅 공정을 하나의 성형영역에서 교차적으로 진행하여 생체에 적합하면서도 기계적 강도를 향상시킨 인공 혈관을 제작할 수 있다.According to the artificial blood vessel manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the electrospinning process and the 3D printing process are alternately performed in one molding area to produce an artificial blood vessel that is suitable for a living body and has improved mechanical strength.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관의 제조 과정을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 혈관을 도시한 도면이다.3 is a view showing a manufacturing process of an artificial blood vessel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view showing an artificial blood vessel according to an embodiment of the present invention.

도 3은 앞서 도 1 및 도 2에서 설명한 인공 혈관의 제조 방법에 따라 제조 모습(310 내지 360)을 순서대로 나열하고 있다. 이에 기초하여 제조된 인공 혈관(400)은 도 4를 참조하여 설명한다.FIG. 3 sequentially lists manufacturing aspects 310 to 360 according to the manufacturing method of the artificial blood vessel described above with reference to FIGS. 1 and 2 . An artificial blood vessel 400 manufactured based on this will be described with reference to FIG. 4 .

320 및 330은 전기 방사부(1)에 의해 컬렉터(3)의 표면에 제1혈관층(410)이 형성되는 모습을 도시한다. 제1혈관층(410)은 혈관의 내막의 역할을 하는 층으로써, 마이크로 파이버 방사체로 형성될 수 있다. 제어부(5)는 앞서 서술한 바와 같이 모터(4)의 회전속도, 전기 방사부(1) 노즐의 이동 속도, 노즐과 컬렉터(3)의 거리, 전기방사 용액의 유속, 전압 등을 조절하여 제1혈관층(410)을 형성할 수 있다.320 and 330 show how the first blood vessel layer 410 is formed on the surface of the collector 3 by the electrospinning part 1 . The first blood vessel layer 410 is a layer serving as an intima of blood vessels and may be formed of a microfiber radiator. As described above, the control unit 5 adjusts the rotational speed of the motor 4, the moving speed of the nozzle of the electrospinning unit 1, the distance between the nozzle and the collector 3, the flow rate of the electrospinning solution, the voltage, etc. One blood vessel layer 410 may be formed.

340 및 350은 3D 프린팅부(2)에 의해 제1혈관층(410) 위에 지지층(420)이 형성되는 모습을 도시한다. 3D 프린팅을 통해 지지층(420)을 형성함으로써, 인공 혈관(400)의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 340 and 350 show how the support layer 420 is formed on the first blood vessel layer 410 by the 3D printing unit 2 . By forming the support layer 420 through 3D printing, mechanical strength of the artificial blood vessel 400 may be improved.

마지막으로 360은 전기 방사부(1)에 의해 지지층(420) 위에 제2혈관층(430)이 형성되는 모습을 도시한다. 제2혈관층(430)은 혈관의 외막의 역할을 하는 층으로써, 나노 파이버 방사체로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 혈관층의 두께나 직경, 파이버의 크기 등은 인공 혈관이 삽입되는 체내의 조건에 기초하여 다르게 설계될 수 있고, 3개의 층 이상으로 제조될 수 있다. Finally, 360 shows a state in which the second blood vessel layer 430 is formed on the support layer 420 by the electrospinning unit 1 . The second blood vessel layer 430 is a layer serving as an outer membrane of a blood vessel and may be formed of a nanofiber emitter. However, it is not limited thereto, and the thickness or diameter of the blood vessel layer, the size of the fiber, etc. may be designed differently based on the condition of the body in which the artificial blood vessel is inserted, and may be manufactured with three or more layers.

상기와 같이 제조된 인공 혈관(400)의 경우 보다 기계적 강도가 향상되어 외부 충격 및 혈압을 견딜 수 있으며, 서로 다른 방식의 층 형성이 하나의 단일 공정 과정에서 이루어지는 바 인공 혈관의 생산성 및 품질이 향상된다.In the case of the artificial blood vessel 400 manufactured as described above, the mechanical strength is improved to withstand external shock and blood pressure, and the productivity and quality of the artificial blood vessel are improved because different layers are formed in one single process. do.

1: 전기 방사부
2: 3D 프린팅부
3: 컬렉터
4: 모터
5: 제어부1: electrospinning part
2: 3D printing unit
3: collector
4: motor
5: control unit

Claims (5)

인공 혈관 제조 방법에 있어서,
제어부가 원통 형상의 컬렉터를 둘러싸도록 제1혈관층을 형성할 성형 영역 및 전기 방사부의 제1출력 좌표를 설정하는 단계;
상기 제어부가 상기 성형 영역 및 상기 제1출력 좌표에 기초하여 상기 전기 방사부를 제어하여 제1혈관층을 형성하는 단계;
상기 제어부가 상기 제1혈관층의 두께에 기초하여 3D 프린팅부의 제2출력 좌표를 설정하는 단계;
상기 제어부가 상기 제2출력 좌표에 기초하여 상기 제1혈관층을 둘러싸도록 상기 3D 프린팅부를 제어하여 지지층을 형성하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 지지층의 두께에 기초하여 상기 전기 방사부의 제3출력 좌표를 설정하는 단계;
상기 제어부가 상기 제3출력 좌표에 기초하여 상기 지지층을 둘러싸도록 상기 전기 방사부를 제어하여 제2혈관층을 형성하여 인공 혈관을 제조하는 단계를 포함하는 인공 혈관 제조 방법.In the artificial blood vessel manufacturing method,
setting, by a controller, first output coordinates of an electrospinning unit and a molding region where a first blood vessel layer is to be formed so as to surround the cylindrical collector;
forming, by the control unit, a first blood vessel layer by controlling the electrospinning unit based on the molding area and the first output coordinates;
Setting, by the control unit, second output coordinates of the 3D printing unit based on the thickness of the first blood vessel layer;
Forming a support layer by controlling the 3D printing unit so that the controller surrounds the first blood vessel layer based on the second output coordinates; and
setting, by the control unit, third output coordinates of the electrospinning unit based on the thickness of the supporting layer;
and manufacturing an artificial blood vessel by forming a second blood vessel layer by the control unit controlling the electrospinning unit to surround the support layer based on the third output coordinates. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전기 방사부 및 상기 3D 프린팅부의 출력 좌표를 설정하는 단계는,
상기 전기 방사부 및 상기 3D 프린팅부 간 설치 간격에 기초하여 상기 출력 좌표를 설정하는 단계를 포함하는 인공 혈관 제조 방법.According to claim 1,
Setting the output coordinates of the electrospinning unit and the 3D printing unit,
Artificial blood vessel manufacturing method comprising the step of setting the output coordinates based on the installation distance between the electrospinning unit and the 3D printing unit. 제1항에 있어서,
상기 컬렉터의 일측 단부는 모터에 고정되어 회전하고, 상기 컬렉터는 상기 컬렉터의 길이방향으로 이동하면서 상기 인공 혈관이 제조되는 것을 특징으로 하는 인공 혈관 제조 방법.According to claim 1,
The artificial blood vessel manufacturing method of claim 1 , wherein one end of the collector is fixed to a motor and rotates, and the artificial blood vessel is manufactured while the collector moves in a longitudinal direction of the collector. 인공 혈관에 있어서,
원통 형상의 컬렉터를 둘러싸도록 제어부에 의해 설정된 성형 영역 및 제1출력 좌표에 기초하여 상기 제어부에 의해 제어되는 전기 방사부를 통해 형성된 제1혈관층;
상기 제1혈관층의 두께에 따라 상기 제어부에 의해 설정된 제2출력 좌표에 기초하여 상기 제1혈관층을 둘러싸도록 상기 제어부에 의해 제어되는 3D 프린팅부를 통해 형성된 지지층; 및
상기 지지층의 두께에 따라 상기 제어부에 의해 설정된 제3출력 좌표에 기초하여 상기 지지층을 둘러싸도록 상기 제어부에 의해 제어되는 상기 전기 방사부를 통해 형성된 제2혈관층을 포함하는 인공 혈관.In artificial blood vessels,
a first blood vessel layer formed through an electrospinning unit controlled by the controller based on a molding area set by the controller and first output coordinates to surround the cylindrical collector;
a support layer formed through the 3D printing unit controlled by the controller to surround the first blood vessel layer based on the second output coordinates set by the controller according to the thickness of the first blood vessel layer; and
An artificial blood vessel comprising a second blood vessel layer formed through the electrospinning unit controlled by the controller to surround the support layer based on the third output coordinates set by the controller according to the thickness of the support layer.
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