KR20160015418A

KR20160015418A - 의료용 나노섬유시트 제조장치

Info

Publication number: KR20160015418A
Application number: KR1020140096993A
Authority: KR
Inventors: 김원일; 홍경식; 박재진; 권중기
Original assignee: 주식회사 원바이오젠
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-02-15

Abstract

본 발명은 인체에 안전하고 상처부위의 항균작용과 유착을 막아주는 기능이 있는 생분해성 천연 고분자인 키토산을 주재료로 하고 여기에 PLGA와 소량의 친수성 고분자(PEO)를 도입하여 전기방사법으로 부직포 형태의 나노섬유시트를 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 나노섬유 제조를 위한 방사용액이 주입된 복수의 주사기형 디스펜서(11)가 종횡으로 일정간격을 이루도록 배치된 디스펜서부(10)와; 상기 디스펜서부(10)의 하부에 설치되어 분사되는 나노섬유를 운반하는 이송부(20)와; 상기 디스펜서부(10)에 양전압을 인가하고, 상기 이송부(20)에 음전압을 인가하는 전압인가수단(30);을 포함하여 이루어지며, 상기 디스펜서부(10)는 니들(12; 노즐)이 부착된 복수의 주사기형 디스펜서(11)가 디스펜서 고정대(13)에 종횡으로 균일한 간격을 유지하도록 장착되고, 그 상부에 상기 디스펜서(11)의 피스톤(11a)을 각각 가압하기 위한 누름구(13)가 종횡으로 배치된 가압기(14)가 설치되며, 상기 가압기(14)는 서보모터(15)에 의해 하강하여 주사기형 디스펜서(11)의 피스톤(11a)을 눌러서 방사용액을 니들(12)을 통해 방사할 수 있도록 되어 있다.

Description

의료용 나노섬유시트 제조장치 {Device for manufacturing medical nano fiber sheet}

본 발명은 의료용 나노섬유시트 제조장치에 관한 것으로, 인체에 안전하고 상처부위의 항균작용과 유착을 막아주는 기능이 있는 생분해성 천연 고분자인 키토산을 주재료로 하고 여기에 PLGA와 소량의 친수성 고분자(PEO)를 도입하여 전기방사법으로 부직포 형태의 나노섬유시트를 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.

수 ~ 수백 nm의 직경을 가지는 나노섬유는 종래의 극세사와 비교하여 단위 부피당 표면적이 높고, 다양한 표면 특성, 구조를 가지는 특성이 있어서 전기·전자 및 환경·생명 등 첨단 산업의 필수 소재로 환경 산업용 여과재, 전기·전자 산업용 소재, 의료용 생체재료 등으로 그 사용 범위가 넓어지고 있는 추세이다.

이러한 나노섬유를 제조하는 제조 방사법에는 플래시 방사법, 전기(정전) 방사법, 멜트 브로운 방사법으로 구분할 수 있는데, 이는 특허문헌 1의 한국등록특허 제0514572호 및 특허문헌 2의 한국등록특허 제0453670호 등에 개시되어 있다.

또, 상기 멜트브로운 방사법과 전기 방사법을 유기적으로 결합하거나, 상기 플래시 방사법과 전기 방사법을 유기적으로 결합하여 나노미터 스케일의 나노섬유를 높은 생산성 및 수율로 대량 제조할 수 있음이 알려져 있다.

그러나 이러한 기술로 나노섬유를 제조하는 방법은 절연방법의 구현이 쉽지 않고, 채택할 수 있는 수지의 제한이 따르는 등의 단점을 안고 있다.

한편, 특허문헌 3의 한국공개특허 제10-2011-0066615호에는 본 발명과 관련된 유착방지막 용도의 키토산 함유 나노섬유시트의 제조장치가 개시되어 있는데, 이는 생분해성 천연 고분자인 키토산을 주재로 하고 여기에 PLGA와 소량의 친수성 고분자(PEO)를 도입하여 전기방사법으로 부직포 형태의 나노섬유시트를 제조하는 방법으로, 0~40kV의 전압공급이 가능한 직류 고전압 발생장치와, 평판 형태 또는 회전드럼형태의 집전판, 주사기 펌프 등을 포함하여 이루어져 있으며, 주사기 펌프와 용액토출장치가 긴 피스톤으로 연결되어 챔버 외부에서 밀어주도록 되어 있어 고전압 하에서 발생하는 기계의 오작동 및 인체에 대한 위험을 줄일 수 있도록 되어 있다.

그러나 특허문헌 3의 제조장치는 소량의 나노섬유시트를 실험적으로 생산하는 것은 가능하나 나노섬유시트를 상업적으로 양산하는 용도로는 부적합한 한계가 있다.

한국등록특허 제0514572호(2004.10.11. 등록) 발명의 명칭: 초극세 단섬유의 제조방법 한국등록특허 제0453670호(2005.09.06. 등록) 발명의 명칭: 초극세 단섬유의 제조방법 한국공개특허 제10-2011-0066615호(2011.06.17. 공개) 발명의 명칭: 유착방지막 용도의 키토산 함유 나노섬유시트 및 그 제조방법

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인체에 안전하고 상처부위의 항균작용과 유착을 막아주는 기능이 있는 생분해성 천연 고분자인 키토산을 주재료로 하고 여기에 PLGA와 소량의 친수성 고분자(PEO)를 도입하여 전기방사법으로 부직포 형태의 나노섬유시트를 양산할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 나노섬유 제조를 위한 방사용액이 주입된 복수의 주사기형 디스펜서가 종횡으로 일정간격을 이루도록 배치된 디스펜서부와; 상기 디스펜서부의 하부에 설치되어 분사되는 나노섬유를 운반하는 이송부와; 상기 디스펜서부에 양전압을 인가하고, 상기 이송부에 음전압을 인가하는 전압인가수단; 을 포함하여 이루어지며, 상기 디스펜서부는 니들(노즐)이 부착된 복수의 주사기형 디스펜서가 디스펜서 고정대에 종횡으로 균일한 간격을 유지하도록 장착되고, 그 상부에 상기 디스펜서의 피스톤을 각각 가압하기 위한 누름구가 종횡으로 배치된 가압기가 설치되며, 상기 가압기는 서보모터에 의해 하강하여 주사기형 디스펜서의 피스톤을 눌러서 방사용액을 니들을 통해 방사할 수 있도록 된 의료용 나노섬유시트 제조장치를 제공한다.

본 발명은 복수의 주사기형 디스펜서가 종횡으로 배치된 디스펜서부에는 양전압을 인가하고, 무한궤도 상태로 회전하는 이송부의 콜렉터에는 음전압을 인가한 상태에서 전기방사가 이루어지게 되므로 나노섬유가 콜렉터 위에 콜렉터 위에 쌓이게 되면서 나노섬유시트가 만들어지게 되며, 이송부의 컨베이어 벨트는 소정의 속도로 이송되게 되므로 균일한 밀도와 두께를 갖는 의료용 나노섬유시트를 연속으로 양산할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 의료용 나노섬유시트 제조장치의 정면도,
도 2는 본 발명에 의한 의료용 나노섬유시트 제조장치의 측면도,
도 3은 본 발명에 의한 의료용 나노섬유시트 제조장치의 디스펜서부를 확대 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시 예에 의한 의료용 나노섬유시트 제조장치가 도시되어 있는데, 본 실시 예에서는 나노섬유 제조를 위한 방사용액이 주입된 복수의 주사기형 디스펜서(11)가 종횡으로 일정간격을 이루도록 배치된 디스펜서부(10)와;

상기 디스펜서부(10)의 하부에 설치되어 분사되는 나노섬유를 운반하는 이송부(20)와;

상기 디스펜서부(10)에 양전압을 인가하고, 상기 이송부(20)에 음전압을 인가하는 전압인가수단(30);을 포함하여 이루어져 있다.

본 실시 예에서, 상기 디스펜서부(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 니들(12; 노즐)이 부착된 복수의 주사기형 디스펜서(11)가 디스펜서 고정대(13)에 종횡으로 균일한 간격을 유지하도록 장착되고, 그 상부에 상기 디스펜서(11)의 피스톤(11a)을 각각 가압하기 위한 누름구(13)가 종횡으로 배치된 가압기(14)가 설치되어 있으며, 이 가압기(14)는 서보모터(15)에 의해 하강하여 주사기형 디스펜서(11)의 피스톤(11a)을 눌러서 방사용액을 니들(12)을 통해 방사할 수 있도록 되어 있다.

본 실시 예에서, 상기 디스펜서부(10)는 이송부(20)와의 간격을 조정할 수 있도록 되어 있는데, 이는 조절핸들(16)을 회동시키는 것에 의해 디스펜서 고정대(13)를 비롯한 디스펜서부 전체를 승강시켜 방사에 적정한 높이를 유지할 수 있도록 하게 되는바, 이러한 디스펜서부의 높이조절 메커니즘은 본 발명이 속한 기술분야에서 주지하는 사항이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 실시 예에서, 상기 주사기형 디스펜서(11)에 주입되는 방사용액은 생분해성 천연 고분자인 키토산을 주재료로 하고 여기에 PLGA와 소량의 친수성 고분자(PEO)를 혼합한 것으로, 각각의 디스펜서에 동일한 볼륨을 맞추어 주입하고 작업자가 조작 패널을 이용해서 디스펜서의 최종 볼륨을 맞추어 준 후 방사하게 된다.

이와 같은 상태에서 상기 서보모터(15)를 조작하면 복수의 디스펜서(11)에 동일한 힘이 가해져 방사용액이 니들(12)을 통해 나오게 되는데, 디스펜서의 유속은 설정값에 따라 다양하게 제어할 수 있다.

본 실시 예에서, 상기 주사기형 디스펜서(11)의 니들(12) 사이의 간격은 종횡으로 6cm이내가 되도록 할 경우 고화현상이 잘 일어남을 알 수 있었으며, 이러한 니들 사이의 간격은 디스펜서 고정대(13)의 디스펜서 장착부를 설계할 때 고려하여야 한다.

본 실시 예에서, 상기 이송부(20)는 스테인리스 메시로 이루어진 컨베이어 벨트(21)와, 상기 컨베이어 벨트의 양단을 지지하면서 컨베이어 벨트(21)를 구동시키기 위한 구동 드럼(22,23) 및 구동 모터(24,25)를 포함하여 이루어져 있으며, 상기 컨베이어 벨트(21)위에 부직포 또는 포일(foil)과 같은 콜렉터(도시 안 됨)를 부착한다.

상기 디스펜서부(10)와 이송부(20)에는 전압인가수단(30)에서 각각 양전압(약 40kV)과 음전압(-5kV)을 가하고, 이와 같이 전하가 걸린 상태에서 디스펜서부(10)에서 방사용액(고분자 용액)이 나노섬유화되어 전기방사가 이루어지게 되며, 나노섬유는 이송부(20)의 콜렉터 위에 쌓이게 되면서 나노섬유시트가 만들어지게 되는데, 이송부(20)의 컨베이어 벨트(22)는 소정의 속도로 이송되게 되므로 균일한밀도와 두께의 나노섬유시트를 연속으로 제조할 수 있게 되는 것이다.

한편, 전기방사가 끝나면 이송부의 콜렉터에서 나노시트섬유를 박리하여 필요한 크기와 형태로 절단하여 포장함으로써 의료용(유착방지용) 나노섬유시트를 제조할 수 있게 되는 것이다.

도면 중 부호 40은 상기 디스펜서부(10)와 이송부(20) 및 전압인가수단(30) 부분을 외부로부터 차폐하기 위한 커버이고, 부호 50은 조작패널이며, 부호 60은 배기 후드이다.

10 : 디스펜서부
11 : 디스펜서
11a : 피스톤
12 : 니들
13 : 누름구
14 : 가압기
15 : 서보모터
16 : 조절핸들
20 : 이송부
21 : 컨베이어 벨트
22,23 : 구동 드럼
24,25 : 구동 모터
30 : 전압인가수단
40 : 커버
50 : 조작패널
60 : 배기후드

Claims

나노섬유 제조를 위한 방사용액이 주입된 복수의 주사기형 디스펜서(11)가 종횡으로 일정간격을 이루도록 배치된 디스펜서부(10)와; 상기 디스펜서부(10)의 하부에 설치되어 분사되는 나노섬유를 운반하는 이송부(20)와; 상기 디스펜서부(10)에 양전압을 인가하고, 상기 이송부(20)에 음전압을 인가하는 전압인가수단(30);을 포함하여 이루어지며, 상기 디스펜서부(10)는 니들(12; 노즐)이 부착된 복수의 주사기형 디스펜서(11)가 디스펜서 고정대(13)에 종횡으로 균일한 간격을 유지하도록 장착되고, 그 상부에 상기 디스펜서(11)의 피스톤(11a)을 각각 가압하기 위한 누름구(13)가 종횡으로 배치된 가압기(14)가 설치되며, 상기 가압기(14)는 서보모터(15)에 의해 하강하여 주사기형 디스펜서(11)의 피스톤(11a)을 눌러서 방사용액을 니들(12)을 통해 방사할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 의료용 나노섬유시트 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 디스펜서부(10)는 조절핸들(16)을 회동시키는 것에 의해 이송부(20)와의 간격을 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 의료용 나노섬유시트 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이송부(20)는 스테인리스 메시로 이루어진 컨베이어 벨트(21)와, 상기 컨베이어 벨트의 양단을 지지하면서 컨베이어 벨트(21)를 구동시키기 위한 구동 드럼(22,23) 및 구동 모터(24,25)를 포함하여 이루어지고, 상기 컨베이어 벨트(21) 위에 콜렉터가 부착된 것을 특징으로 하는 의료용 나노섬유시트 제조장치.