KR20160020264A - 이동식 전기방사장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동식 전기방사장치에 관한 것으로, 환자의 환부에 약물을 전달하는 이송체, 지혈제 및 상처 드레싱을 수행하는 생명과학분야와 피부 및 뼈 등의 재생 및 피부용 막, 혈관, 뼈/연골 재생용 3차원 지지체에 응용되는 조직공학분야를 포함하는 의료분야와 피부 및 신체의 스킨 클렌징, 스킨 힐링, 스킨 테라피, 피부 마스크 등의 미용분야 및 필터소재가 사용되는 각종 산업분야에 적용이 가능하고, 이동 및 취급이 간편용이하여 다양한 분야에 응용할 수 있는 이동식 전기방사장치를 제공하기 위한 것으로서, 그 기술적 구성은, 고분자 방사용액을 전기방사하는 전기방사장치에 있어서, 고분자 방사용액을 전기방사하는 전기방사 헤드; 및 전기방사 헤드를 제어하는 제어 시스템; 을 포함하여 구성되되, 환자의 환부에 고분자 방사용액을 전기방사하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전기방사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동 및 취급이 간편용이하여 인체에 약물을 전달하는 이송체, 지혈제 및 상처 드레싱을 수행하는 생명과학분야와 피부용 막, 혈관, 뼈/연골 재생용 3차원 지지체에 응용되는 조직공학분야를 포함하는 의료분야와 스킨 클렌징, 스킨 힐링, 스킨 테라피, 피부 마스크 등의 미용분야 및 필터소재의 나노섬유 웹이 요구되는 각종 산업현장 등에 적용이 가능한 이동식 전기방사장치에 관한 것이다.
섬유 산업이 발달함과 더불어 제조된 섬유제품을 IT(Information Technology) 산업에 접목 및 융합하여 적용하기 위한 연구 개발이 증가하고 있으며, 이러한 섬유제품 중 하나가 전기방사장치에 의해 제조되는 나노섬유이다.
이렇게, 전기방사장치에 의해 제조되는 나노섬유의 경우, 기타 섬유제품의 제조를 위한 장비 및 장치에 비하여 매우 간단한 구조로 이루어지고, 고분자 재료에 대한 전기방사가 가능하여 다양한 구조 및 다기능성을 부가할 수 있어 이를 활용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
여기서, 나노섬유(Nano Fiber)란, 지름이 수십에서 수백 나노미터에 불과한 초극세사(超極細絲 : Micro Fiber)를 지칭하는 것으로서, 전기방사에 의한 전기장에 의해 생산된다. 즉, 나노섬유는 원료인 고분자 물질에 고전압의 전기장을 걸어서 원료인 고분자 물질 내부에 전기적인 반발력을 발생시키고, 이로 인해 분자들이 뭉쳐 나노 크기의 실 형태로 갈라짐으로써 나노섬유가 제조 및 생산된다.
이때, 전기장이 강할수록 원료인 고분자 물질이 가늘게 찢어지기 때문에 10 내지 1000㎚의 가늘기를 갖는 나노섬유를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같은, 전기방사장치는 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내의 고분자 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(112)이 다수개 배열설치되는 노즐 블록(111)과 상기 노즐(112)의 하단에 위치하여 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(112)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(113) 및 상기 컬렉터(113)에 고전압을 발생시키는 전압 발생장치(114)를 포함하는 유닛(110, 110')으로 구성된다.
이러한 전기방사장치(100)를 통한 나노섬유의 제조방법은 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크 내의 방사용액이 계량 펌프를 통해 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(112) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 노즐(112)로 공급되는 방사용액은 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(114) 상에 노즐(112)을 통하여 방사, 집속되어 나노섬유 웹이 형성되되, 상기 전기방사장치(100)의 유닛(110, 110')들로 이송되는 장척시트(115) 상에 나노섬유 웹을 제조한다.
이렇게 전기방사에 의하여 제조된 나노섬유 웹은 부직포, 멤브레인 및 브레이드 등의 제품으로 제작되어 농업용, 의류용 및 산업용 등으로 널리 사용되고, 인조 피혁, 인조 스웨이드, 생리대, 의복, 기저귀, 포장재, 잡화용 소재, 각종 필터 소재, 유전자 전달체의 의료용 소재 및 방탄 조끼 등 국방용 소재에 적용되는 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
또한, 전기방사에 의해 제조되는 나노섬유는 부피에 비하여 표면적이 매우 크고, 수십 내지 수백 나노미터의 섬도로 이루어져 있어 투습방수 기능 등의 장점을 갖기 때문에 스마트 의류, 전자기기 등과 같은 IT 산업과 융합한 제품들이 개발되고 있다.
한편, 최근 들어 전기방사장치를 다양한 분야에 응용하고자 하는 기술이 제안되고 있으나, 개별 장치의 크기 및 무게가 상당함과 동시에 다수개의 유닛형태로 구성되어 장치를 설치 및 운용하기 위한 별도의 공간이 요구되고, 장치가 고정설치된 상태에서 전기방사를 수행하기 때문에 인체에 약물을 전달하는 이송체, 지혈제 및 상처 드레싱을 수행하는 생명과학분야와 피부용 막, 혈관, 뼈/연골 재생용 3차원 지지체에 응용되는 조직공학분야를 포함하는 의료분야 및 스킨 클렌징, 스킨 힐링, 스킨 테라피, 피부 마스크 등의 미용분야 등에 전기방사를 적용하기가 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, 일반적인 전기방사장치는 이동 및 취급이 어려워 나노섬유 웹이 요구되는 각종 산업현장에서의 적용이 어렵다는 문제점이 있었다. 즉, 전기방사장치의 크기 및 무게가 상당하여 이동 및 취급이 어렵기 때문에 각종 산업현장의 공조관련시설에 직접 전기방사하여 나노섬유 웹을 필터소재로 적용하기 어렵다는 문제점이 있었다.
이로 인해, 생명과학분야, 조직공학분야, 의료분야, 미용분야 및 산업분야 등 각종 분야에 사용이 용이함과 동시에 이동 및 취급이 간편한 전기방사장치가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 환자의 환부에 약물을 전달하는 이송체, 지혈제 및 상처 드레싱을 수행하는 생명과학분야와 피부 및 뼈 등의 재생 및 피부용 막, 혈관, 뼈/연골 재생용 3차원 지지체에 응용되는 조직공학분야를 포함하는 의료분야와 피부 및 신체의 스킨 클렌징, 스킨 힐링, 스킨 테라피, 피부 마스크 등의 미용분야 및 필터소재가 사용되는 각종 산업분야에 적용이 가능한 이동식 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 단백질, PAA(Poly Aspartic Acid), PLLA(Poly L-Lactic Acid), PGA(Poly Glycolic Acid), PLGA 등을 포함하는 생체적합성 고분자재료와 셀룰로스(Cellulose), 콜라겐(Collagen), 젤라틴, 개질 키틴질, 키토산(Chitosan), DNA(Deoxyribonucleic Acid) 등을 포함하는 천연 거대 생체고분자재료 및 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile ; PAN), 산화폴리에틸렌(polyethylene oxide ; PEO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene phthalate ; PET), 폴리우레탄(polyurethane ; PU), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride ; PVDF), 폴리비닐피로리돈(polyvinylpyrrolidone ; PVP), 폴리아크릴아마이드(poly acrylamide ; PAA) 등을 포함하는 고분자 방사용액이 적용됨과 동시에 이동 및 취급이 간편용이하여 다양한 분야에 응용할 수 있는 이동식 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 고분자 방사용액을 전기방사하는 전기방사장치에 있어서, 고분자 방사용액을 전기방사하는 전기방사 헤드; 및 전기방사 헤드를 제어하는 제어 시스템; 을 포함하여 구성되되, 환자의 환부에 고분자 방사용액을 전기방사하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 전기방사 헤드는 제어 시스템에서 고분자 방사용액이 공급되는 노즐블록과, 노즐블록에 적어도 하나 이상의 다수개로 배열설치되되, 분리가능하게 결합되는 핀 형태로 이루어져 노즐블록으로 공급되는 고분자 방사용액을 방사하는 노즐을 포함하여 구성된다.
그리고, 제어 시스템은 전기방사 헤드에 제어가능하게 연결되는 제어부와, 전기방사 헤드에 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 전원장치 및 전기방사 헤드에 공급관으로 연결되되, 그 내부에 충진된 고분자 방사용액을 전기방사 헤드에 공급하기 위한 방사용액 공급장치를 포함하여 구성된다.
한편, 제어부는 제어 시스템 및 전기방사 헤드를 조작하기 위한 키패드와 제어 시스템 및 전기방사 헤드의 작동, 동작 상태를 디스플레이하는 디스플레이부가 구비되는 컨트롤 패널을 더 포함하는 구성으로 이루어진다.
이때, 전원장치를 통하여 공급되는 전압을 증폭하여 전기방사 헤드에 인가하기 위한 증폭기가 더 구비된다.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 단백질, PAA(Poly Aspartic Acid), PLLA(Poly L-Lactic Acid), PGA(Poly Glycolic Acid), PLGA 등을 포함하는 생체적합성 고분자재료와 셀룰로스(Cellulose), 콜라겐(Collagen), 젤라틴, 개질 키틴질, 키토산(Chitosan), DNA(Deoxyribonucleic Acid) 등을 포함하는 천연 거대 생체고분자재료 및 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile ; PAN), 산화폴리에틸렌(polyethylene oxide ; PEO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene phthalate ; PET), 폴리우레탄(polyurethane ; PU), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride ; PVDF), 폴리비닐피로리돈(polyvinylpyrrolidone ; PVP), 폴리아크릴아마이드(poly acrylamide ; PAA) 등을 포함하는 고분자 방사용액을 전기방사함으로써 생명과학분야, 조직공학분야를 포함하는 의료분야 및 미용분야 등 다양한 분야에 적용 및 응용이 가능하고, 전기방사에 의해 넓은 표면적으로 갖음으로써 약물의 활성화를 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 세포 외 기질(ECM : Extracellular Matrix)로 활용할 수 있으며, 환부에 전기방사 시 환부의 오염 및 감염을 경감시키고, 염증 및 2차 감염을 방지할 수 있으며, 휴대 후 이동 및 취급이 가능하여 기존의 필터소재로 사용되는 고분자 방사용액의 전기 방사 시 각종 산업현장 등에 적용 및 사용할 수 있으며, 전체 장비의 이동이 간편함과 동시에 사용 및 취급이 간편용이하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치의 전기방사 헤드를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치의 전기방사 헤드를 개략적으로 나타내는 측면도,
도 5는 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치의 전기방사 헤드를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치의 전기방사 헤드를 개략적으로 나타내는 측면도,
도 5는 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시한 것이며, 그 기술적인 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
도 2는 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치의 전기방사 헤드를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치의 전기방사 헤드를 개략적으로 나타내는 측면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치(1)는 제어 시스템(Control System : 10) 및 전기방사 헤드(Electrospinning Head : 30)를 포함하여 구성된다.
상기 제어 시스템(10)은 제어부(미도시)와 전원장치(Power Supply : 12)와 거치부(13) 및 방사용액 공급장치(15)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 제어부는 제어 시스템(10) 및 전기방사 헤드(30)에 제어가능하게 연결되되, 상기 제어 시스템(10) 및 전기방사 헤드(30)의 동작 및 작동을 제어한다.
이를 위하여 상기 제어부는 제어 시스템(10) 및 전기방사 헤드(30)를 조작하기 위한 키패드(11a)와 제어 시스템(10) 및 전기방사 헤드(30)의 작동, 동작 상태를 디스플레이하는 디스플레이부(11b)가 구비되는 컨트롤 패널(11)을 포함하여 구성된다.
상기 전원장치(12)는 외부에서 공급되는 전원을 전기방사 헤드(30)에 공급하기 위한 것으로서, 후술하는 전기방사 헤드(30)의 노즐(33)에 전압을 발생시킨다.
상기 거치부(13)는 전기방사 헤드(30)를 안착 및 거치시키기 위한 것으로서, 상기 전기방사 헤드(30)의 형상에 대응되게 형성된다.
상기 방사용액 공급장치(15)는 전기방사 헤드(30)에 고분자 방사용액을 공급하기 위한 것으로서, 단백질, PAA(Poly Aspartic Acid), PLLA(Poly L-Lactic Acid), PGA(Poly Glycolic Acid), PLGA(생분해성고분자) 등의 생체적합성고분자재료를 포함하는 고분자 방사용액 충진되거나, 셀룰로스(Cellulose), 콜라겐(Collagen), 젤라틴, 개질 키틴질, 키토산(Chitosan), DNA(Deoxyribonucleic Acid) 등의 천연거대생체고분자재료를 포함하는 고분자 방사용액이 충진 및 저장된다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 방사용액 공급장치(15)에 단백질, PAA(Poly Aspartic Acid), PLLA(Poly L-Lactic Acid), PGA(Poly Glycolic Acid), PLGA(생분해성고분자) 등의 생체적합성고분자재료를 포함하는 고분자 방사용액 충진되거나, 셀룰로스(Cellulose), 콜라겐(Collagen), 젤라틴, 개질 키틴질, 키토산(Chitosan), DNA(Deoxyribonucleic Acid) 등의 천연거대생체고분자재료를 포함하는 고분자 방사용액이 충진 및 저장되어 있으나, 상기 고분자 방사용액이 적용되는 적용분야에 적합하도록 다양하게 변경실시가능하다.
상기한 바와 같이, 그 내부에 고분자 방사용액이 충진 및 저장되는 방사용액 공급장치(15)는 저장된 고분자 방사용액을 전기방사 헤드(30)로 공급한다.
이를 위하여 상기 제어 시스템(10)에는 방사용액 공급장치(15)에 충진 및 저장된 고분자 방사용액을 전기방사 헤드(30)로 공급하기 위한 펌프(미도시)가 구비된다.
여기서, 상기 방사용액 공급장치(15)는 하나 이상의 고분자 방사용액을 저장하기 위하여 하나 이상의 저장탱크(15a, 15b)가 구비되는 것이 바람직하나, 상기 저장탱크(15a, 15b)의 갯수는 이에 한정하지 아니한다.
한편, 상기 제어 시스템(10)에는 상기 방사용액 공급장치(15)에 충진 및 저장된 고분자 방사용액을 전기방사 헤드(30)에 정량 공급하기 위한 계량펌프(미도시)가 더 구비되는 것이 바람직하며, 제어 시스템(10) 및 전기방사 헤드(30)의 각종 상태를 감지하기 위한 센서(미도시)가 더 구비되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
상기 전기방사 헤드(30)는 상기 제어 시스템(10)에 플랙시블한 재질의 케이블 또는 튜브 등의 연결부재(도번 미도시)로 연결되되, 노즐블록(31)과 노즐(33)을 포함하여 구성된다.
상기 노즐블록(31)은 상기 방사용액 공급장치(15)에 충진 및 저장된 단백질, PAA(Poly Aspartic Acid), PLLA(Poly L-Lactic Acid), PGA(Poly Glycolic Acid), PLGA(생분해성고분자) 등의 생체적합성고분자재료를 포함하는 고분자 방사용액 또는 셀룰로스(Cellulose), 콜라겐(Collagen), 젤라틴, 개질 키틴질, 키토산(Chitosan), DNA(Deoxyribonucleic Acid) 등의 천연거대생체고분자재료를 포함하는 고분자 방사용액 중 어느 하나 이상의 고분자 방사용액이 공급된다.
여기서, 상기 방사용액 공급장치(15)에 충진 및 저장된 고분자 방사용액을 노즐블록(31)에 공급하기 위하여 상기 노즐블록(31)은 방사용액 공급장치(15)와 공급관(미도시)으로 연결되되, 상기 공급관은 플랙시블한 재질의 케이블 또는 튜브 등의 연결부재 내에 구비된다.
상기 노즐(33)은 핀 형태로 이루어지되, 노즐블록(31)으로 공급된 단백질, PAA(Poly Aspartic Acid), PLLA(Poly L-Lactic Acid), PGA(Poly Glycolic Acid), PLGA(생분해성고분자) 등의 생체적합성고분자재료를 포함하는 고분자 방사용액 또는 셀룰로스(Cellulose), 콜라겐(Collagen), 젤라틴, 개질 키틴질, 키토산(Chitosan), DNA(Deoxyribonucleic Acid) 등의 천연거대생체고분자재료를 포함하는 고분자 방사용액 중 어느 하나 이상의 고분자 방사용액을 환자의 환부에 전기방사를 하기 위한 것으로서, 상기 노즐블록(31)에 분리가능하게 결합되되, 적어도 하나 이상의 다수개로 배열된다.
상기한 바와 같이, 상기 노즐(33)이 노즐블록(31)에 분리가능하게 결합됨으로써 이상 및 고장 발생 시 특정 노즐(33)만을 분리한 후 새로운 노즐(33)로 교체가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 노즐블록(31)에 적어도 하나 이상의 노즐(33)이 분리가능하게 결합되어 있으나, 상기 노즐블록(31) 내에 길이방향으로 다수개의 노즐(33)이 구비되는 노즐관체(미도시)가 다수개 구비되거나, 다수개의 노즐(33)이 구비되는 노즐관체가 다수개 구비되어 노즐블록 형태로 구비되는 것도 가능하나, 이에 한정하지 아니한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 노즐(33)이 노즐블록(31)에 규칙적으로 다수개 배열되어 있으나, 상기 노즐(33)이 노즐블록(31)에 불규칙적으로 다수개 배열되는 것도 가능하며, 상기 노즐(33)이 노즐블록(31)의 일정 위치에만 배열되는 것도 가능하고, 상기 노즐(33)이 노즐블록(31)의 일정 위치에 다수개의 군으로 배열되는 것도 가능하며, 상기 노즐(33)의 갯수, 위치 및 배열은 이에 한정하지 아니하고, 다양하게 변경실시가능하다.
한편, 상기 노즐(33)은 제어 시스템(10)의 전원장치(12)에 전기적으로 연결되고, 상기 전원장장치에서 공급되는 전압이 노즐(33)을 통하여 환자의 환부 상에 발생되고, 전압이 발생되는 환자의 환부 상에 고분자 방사용액이 전기방사된다.
이를 위하여 상기 전원장치(12)에서 노즐(33)로 전압을 공급하기 위하여 상기 노즐(33)은 전원장치(12)에 케이블(미도시) 등에 의해 전기적으로 연결되되, 상기 전원장치(12)와 노즐(33)을 전기적으로 연결하는 케이블은 상기 연결부재 내에 구비되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
상기 전기방사 헤드(30)에는 제어 시스템(10)의 전원장치(12)에서 노즐(33)로 공급되는 전압을 고전압으로 증폭하기 위한 증폭기(미도시)가 구비된다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전원장치(12)에서 공급되는 전압이 증폭기를 통하여 고전압으로 증폭된 후 노즐(33)을 통하여 환자의 환부 상에 고전압이 발생되고, 노즐(33)을 통하여 전기방사되는 고분자 방사용액이 환자의 환부, 얼굴 또는 피부에 집적된다.
한편, 상기 전기방사 헤드(30)에 온/오프 스위치(35)가 구비되어 상기 전기방사 헤드(30)의 동작 및 작동을 제어하도록 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 제어 시스템(10)의 제어부에 구비되는 키패드(11a)를 통하여 상기 전기방사 헤드(30)의 동작 및 작동을 제어하도록 이루어지는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사 헤드(30)를 환자의 환부에 위치시킨 후 상기 환부에 단백질, PAA(Poly Aspartic Acid), PLLA(Poly L-Lactic Acid), PGA(Poly Glycolic Acid), PLGA(생분해성고분자) 등을 포함하는 생체적합성고분자재료 및 셀룰로스(Cellulose), 콜라겐(Collagen), 젤라틴, 개질 키틴질, 키토산(Chitosan), DNA(Deoxyribonucleic Acid) 등을 포함하는 천연거대생체고분자재료 등의 고분자 방사용액을 전기방사하여 의료분야에 적용되는 것을 예시하고 있으나, 상기 방사용액 공급장치(15)에 충진 및 저장되는 고분자 방사용액을 달리하고, 상기 전기방사 헤드(30)로 환자의 얼굴 및 피부 등에 전기방사하여 스킨 클렌징, 스킨 힐링, 스킨 테라피, 피부 마스크 등의 미용분야에 적용되는 것도 바람직하며, 이에 한정하지 아니한다.
또한, 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치(1)의 방사용액 공급장치(15)에 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile ; PAN), 산화폴리에틸렌(polyethylene oxide ; PEO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene phthalate ; PET), 폴리우레탄(polyurethane ; PU), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride ; PVDF), 폴리비닐피로리돈(polyvinylpyrrolidone ; PVP), 폴리아크릴아마이드(poly acrylamide ; PAA) 등을 포함하는 고분자 방사용액을 충진 및 저장한 후 각종 산업현장의 요구되는 장소 및 위치에 나노섬유 웹을 전기방사하여 필터소재로 사용하는 것도 가능하다.
예를 들면, 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치(1)를 현장 작업자가 휴대하고 지하철 및 각종 공사현장 등에 설치되는 환풍구로 이동한 후 환풍구 등에 나노섬유 웹을 직접 전기방사하여 필터소재로 사용함과 동시에 필터효율을 향상시키는 등 전기방사가 요구되는 각종 산업현장에 적용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 각종 산업현장에서 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치(1)의 적용 시 상기 방사용액 공급장치(15)에 충진 및 저장되는 고분자 방사용액이 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile ; PAN), 산화폴리에틸렌(polyethylene oxide ; PEO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene phthalate ; PET), 폴리우레탄(polyurethane ; PU), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride ; PVDF), 폴리비닐피로리돈(polyvinylpyrrolidone ; PVP), 생분해성 고분자(PLGA), PGA, 폴리아크릴아마이드(poly acrylamide ; PAA), 셀룰로스(Cellulose), 젤라틴, 키토산 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 이루어질 경우, 상기 고분자 방사용액의 용질로, 실록산기 단독 또는 실록산기와 모노메타크릴레이트, 비닐, 하이드라이드, 디스테아레이트, 비스(1,2-하이드록시), 메톡시, 에톡시레이트, 프로폭시레이트, 디글리시딜 에테르, 모노글리시딜 에테르, 모노하이드록시알킬, 비스하이드록시알킬, 클로린 및 비스((아미노에틸-아미노프로필)디메톡시실릴)에테르 중에서 선택된 결합기가 포함된 고분자를 사용할 수 있으며, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오르프로필렌 공중합체, 혹은 이들의 복합 조성물, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 메타아라미드, 폴리에틸렌클로로트리플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐리덴클로라이드-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리아크릴아미드 등으로 구성되는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 이루어지는 것이 바람직하고, 용매로는 페놀, 포름산, 황산, m-크레솔, 티플루오르아세트앤하이드라이드/다이클로로메테인, 물, N-메틸모폴린N-옥시드, 클로로폼, 테트라히드로푸란과 지방족 케톤 군으로서, 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤, 지방족 수산기 군으로서, m-부틸알콜, 이소부틸알콜, 이소프로필알콜, 메틸알콜, 에탄올, 지방족 화합물 군으로서, 헥산, 테트라클로로에틸렌, 아세톤, 글리콜 군으로서, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 할로겐 화합물 군으로서, 트리클로로에틸렌, 다이클로로메테인, 방향족 화합물 군으로서, 톨루엔, 자일렌, 지방족 고리 화합물 군으로서, 사이클로헥사논, 시클로헥산과 에스테르 군으로서, n-부틸초산염, 초산에틸, 지방족에테르 군으로서, 부틸셀로살브, 아세트산2-에톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 아미드 군으로서. 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치(1)를 각종 산업현장에 적용 시 휴대 및 이동이 용이하도록 상기 제어 시스템(10) 및 전기방사 헤드(30)에 손잡이(미도시) 또는 어깨 거치부 등이 별도로 구비되는 것이 바람직하며, 현장 작업자가 손잡이 또는 어깨 거치부를 파지 및 장착한 후 작업현장 또는 산업현장에서 상기 이동식 전기방사장치(1)를 용이하게 휴대 및 이동시키도록 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
이하, 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치의 동작과정을 도 5를 참조하여 설명한다.
먼저, 상기 이동식 전기방사장치(1)를 환자의 환부에 위치시킨 후 동작시킨다. 즉, 상기 이동식 전기방사장치(1)를 환자의 환부에 위치시킨 후 제어 시스템(10)의 제어부 또는 온/오프 스위치(35) 조작 및 제어하여 전기방사 헤드(30)를 작동 및 동작시킨다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치(1)의 전기방사 헤드(30)를 환자의 환부에 위치시킨 후 제어부의 컨트롤 패널(11)에 구비되는 키패드(11a)를 조작하거나, 전기방사 헤드(30)의 온/오프 스위치(35)를 조작 및 제어하여 환자의 환부에 고분자 방사용액을 전기방사한다.
이때, 상기 제어 시스템(10)의 방사용액 공급장치(15)에서 전기방사 헤드(30)로 고분자 방사용액을 공급하되, 상기 방사용액 공급장치(15)의 각 저장탱크(15a, 15b) 내에 충진 및 저장되는 단백질, PAA(Poly Aspartic Acid), PLLA(Poly L-Lactic Acid), PGA(Poly Glycolic Acid), PLGA(생분해성고분자) 등을 포함하는 생체적합성고분자재료 또는 셀룰로스(Cellulose), 콜라겐(Collagen), 젤라틴, 개질 키틴질, 키토산(Chitosan), DNA(Deoxyribonucleic Acid) 등을 포함하는 천연거대생체고분자재료 등의 고분자 방사용액을 전기방사 헤드(30)로 공급한다.
여기서, 상기 제어 시스템(10)의 방사용액 공급장치(15)에서 전기방사 헤드(30)로 공급되는 고분자 방사용액은 상기 전기방사 헤드(30)의 노즐블록(31)으로 공급되고, 상기 노즐블록(31)으로 공급된 고분자 방사용액은 노즐(33)을 통하여 분사되어 전기방사된다.
상기한 바와 같이, 상기 전기방사 헤드(30)에서 고분자 방사용액의 전기방사 시 전원장치(12)에서 노즐(33)로 전원이 공급되어 환자의 환부에 전기방사를 수행한다.
이때, 상기 전원장치(12)에서 노즐(33)로 전원의 인가 시 환자의 신체가 일반적인 전기방사장치에 구비되는 컬렉터의 역할을 수행함으로써 전기방사 헤드(30)의 노즐(33)에서 환자의 신체에 고분자 방사용액이 전기방사된다.
즉, 상기 이동식 전기방사장치(1)의 전원장치(12)의 정극 또는 부극이 노즐(33)에 접속되고, 환자의 환부가 부극 또는 정극이 됨으로써 환자의 환부에 고분자 방사용액이 전기방사되어 집속된다.
이렇게 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치(1)에 의해 환자의 환부에 단백질, PAA(Poly Aspartic Acid), PLLA(Poly L-Lactic Acid), PGA(Poly Glycolic Acid), PLGA(생분해성고분자) 등을 포함하는 생체적합성고분자재료 또는 셀룰로스(Cellulose), 콜라겐(Collagen), 젤라틴, 개질 키틴질, 키토산(Chitosan), DNA(Deoxyribonucleic Acid) 등을 포함하는 천연거대생체고분자재료 등의 고분자 방사용액을 전기방사함으로써 통증 및 환부를 통한 2차 감염을 방지할 수 있다.
여기서, 환자의 환부에 전기방사되는 고분자 방사용액의 전기방사량은 제어 시스템(10)의 제어부에 의해 제어가능하게 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 방사용액 공급장치(15)에서 전기방사 헤드(30)로 공급되는 고분자 방사용액량 또한 제어부에 의해 제어가능하게 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어 시스템(10)에 저장부, 타이머 등이 내장되어 환자들의 상태, 치료내용, 전기방사량 등이 저장되도록 이루어지거나, 타이머를 통하여 특정 시간동안 환자의 환부에 전기방사를 수행하도록 이루어지는 것도 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 본 발명에서는 상기 이동식 전기방사장치(1)가 환자의 환부에 전기방사하는 일 실시예를 나타내고 있으나, 상기 이동식 전기방사장치(1)에 천연 또는 합성 바이오 소재를 적용하여 장기 재생을 위한 조직 지지체 등의 지지체를 전기방사에 의해 제조하는 것도 바람직하다.
이때, 지지체의 물성을 요구하는 대로 조절하거나, 세포 생존 능력을 지속함으로써 면적 대비 부피의 비율이 매우 높고, 기공률이 적당하며, 원하는 크기, 짜임새 및 모양을 적합하게 재단할 수 있으며, 필요한 물성과 가능에 부합되도록 지지체의 조성과 제조를 조절할 수 있다.
또한, 제조 후 지지체의 구조 및 형상을 달리하여 상처 부위 및 환부에서 세포 환경을 생체 조직과 대응되게 모방시킬 수 있는 등 조직공학 지지체에 적용할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치(1)의 전기방사에 의해 의해 약물, 단백질 및 DNA 등의 생물활성 분자를 전달하는 등 유전자 전달매체의 역할을 수행하거나, 환부에 염증을 줄이고, 감염을 예방하며, 오염 및 감염으로 인한 유착방지 역할을 수행하도록 약용물질을 고분자 방사용액에 혼합한 후 환부에 전기방사하여 유착방지 차단막의 역할을 수행할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치(1)를 통하여 인체에 약물을 전달하는 이송체, 지혈제 및 상처 드레싱을 수행하는 생명과학분야와 피부용 막, 혈관, 뼈/연골 재생용 3차원 지지체에 응용되는 조직공학분야를 포함하는 의료분야에 전기방사를 적용함으로써 기존에 고정된 상태 및 큰 무게 및 부피를 갖으며, 전기방사에 의해 나노섬유 웹을 제조하는 전기방사장치가 광범위하고 다양한 분야에서 적용이 가능하다.
여기서, 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치(1)를 병, 의원 등의 의료기관이 아닌 가정에 설치하여 거동이 불편한 환자의 치료목적 등 개인용 의료분야에 활용하는 것도 가능하고, 이때 상기 이동식 전기방사장치(1)를 환자 본인, 간병인 또는 가족 등이 조작 및 제어하여 환자의 환부를 치료하는 것도 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 이동식 전기방사장치(1)를 이동식으로 사용하는 것에 한정하고 있으나, 스킨 클렌징, 스킨 힐링, 스킨 테라피, 피부 마스크 등의 미용분야에 활용하는 것도 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
또한, 상기 방사용액 공급장치(15)에 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile ; PAN), 산화폴리에틸렌(polyethylene oxide ; PEO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene phthalate ; PET), 폴리우레탄(polyurethane ; PU), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride ; PVDF), 폴리비닐피로리돈(polyvinylpyrrolidone ; PVP), 폴리아크릴아마이드(poly acrylamide ; PAA) 등을 포함하되, 일반적인 필터소재로 사용되는 고분자 방사용액을 충진 및 저장한 후 산업현장 또는 공사현장에서 현장 작업자가 이동식 전기방사장치(1)를 휴대한 후 이동하면서 전기방사가 요구되는 장소 및 위치에 나노섬유 웹을 직접 전기방사하여 필터소재로 사용함과 동시에 필터효율을 향상시키는 등 본 발명에 의한 이동식 전기방사장치(1)를 각종 산업현장에 적용 및 활용하는 것도 바람직하다.
이상, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
1 : 이동식 전기방사장치,
10 : 제어 시스템,
11 : 컨트롤 패널, 11a : 키패드,
11b : 디스플레이부, 12 : 전원장치,
13 : 거치부, 15 : 방사용액 공급장치,
15a, 15b : 저장탱크, 30 : 전기방사 헤드,
31 : 노즐블록, 33 : 노즐,
35 : 온/오프 스위치.
11 : 컨트롤 패널, 11a : 키패드,
11b : 디스플레이부, 12 : 전원장치,
13 : 거치부, 15 : 방사용액 공급장치,
15a, 15b : 저장탱크, 30 : 전기방사 헤드,
31 : 노즐블록, 33 : 노즐,
35 : 온/오프 스위치.
Claims (5)
- 고분자 방사용액을 전기방사하는 전기방사장치에 있어서,
고분자 방사용액을 전기방사하는 전기방사 헤드; 및
상기 전기방사 헤드를 제어하는 제어 시스템;
을 포함하여 구성되되, 환자의 환부에 고분자 방사용액을 전기방사하는 것을 특징으로 하는 이동식 전기방사장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전기방사 헤드는 제어 시스템에서 고분자 방사용액이 공급되는 노즐블록과, 상기 노즐블록에 적어도 하나 이상의 다수개로 배열설치되되, 분리가능하게 결합되는 핀 형태로 이루어져 노즐블록으로 공급되는 고분자 방사용액을 방사하는 노즐을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동식 전기방사장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제어 시스템은 전기방사 헤드에 제어가능하게 연결되는 제어부와, 상기 전기방사 헤드에 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 전원장치 및 상기 전기방사 헤드에 공급관으로 연결되되, 그 내부에 충진된 고분자 방사용액을 전기방사 헤드에 공급하기 위한 방사용액 공급장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동식 전기방사장치.
- 청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 제어 시스템 및 전기방사 헤드를 조작하기 위한 키패드와 상기 제어 시스템 및 전기방사 헤드의 작동, 동작 상태를 디스플레이하는 디스플레이부가 구비되는 컨트롤 패널을 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동식 전기방사장치.
- 청구항 3에 있어서,
상기 전원장치를 통하여 공급되는 전압을 증폭하여 전기방사 헤드에 인가하기 위한 증폭기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이동식 전기방사장치.
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