KR20160145990A

KR20160145990A - 나노용액 제조 시스템 및 이에 의한 균일한 나노입자 분포를 형성하는 나노용액제조방법

Info

Publication number: KR20160145990A
Application number: KR1020150082447A
Authority: KR
Inventors: 지준호
Original assignee: 주식회사 에코픽쳐스
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2016-12-21

Abstract

본 발명의 나노용액 제조 시스템은 수조통(7)의 액체속에 담겨진 다공성튜브(3)의 내부 공간 내 공기압력에 의해 다공성튜브(3)나 다공성매질(4)로부터 액체상으로 기포(B)가 발생되고, 액체 속에서 부력에 의한 기포(B)의 상승 시 기포(B)에 갇힌 나노입자(A)가 확산(diffusion)되어 액체상으로 분산되며, 액체 표면에 도달한 기포(B)의 소멸로 기포를 형성하던 공기가 대기로 방출됨으로써 생성된 나노입자(A)의 손실 없이 균일한 분포를 갖는 나노용액제조가 이루어지는 특징을 갖는다.

Description

나노용액 제조 시스템 및 이에 의한 균일한 나노입자 분포를 형성하는 나노용액제조방법{Nanoparticles Solution Manufacturing System and Method for producing Homogeneous Distribution Nanoparticles Solution thereby}

본 발명은 나노용액제조에 관한 것으로, 특히 기포가 나노입자의 전달매체로 작용하는 나노용액 제조 시스템 및 이에 의한 균일한 나노입자 분포를 형성하는 나노용액제조방법에 관한 것이다.

최근 각광받고 있는 나노입자는 덩어리 물질에서 나타나지 않은 독특한 물리 화학적 특성을 나타내는 나노미터(10억분의 1미터로 머리카락의 1,000분의 1크기) 수준의 고체상이나 액체상 입자를 의미하며, 나노기술 상용화에 적합한 약 1nm에서 100nm 크기로 이루어진다.

나노기술 상용화에 힘입어 나노입자는 탄소나노튜브나 그래핀 등 같은 탄소물질인 블랙카본이나 탄소섬유보다 좋은 특성의 재료 제조에 접목됨으로써 가속화되는 기술 개발 추세에 접어 들고 있다. 일례로, 은이나 구리 등과 같이 살균특성을 보이는 재료를 나노입자로 응용하거나 이산화티탄이나 산화아연 등과 같이 광촉매 특성의 재료를 나노입자로 응용하도록 효율을 높이는 연구를 예로 들 수 있다. 이중 금 나노입자는 나노바이오 연구, 암진단 연구, 센서소자 등 다양한 분야에 활용되고 있는 상태이다.

더 나아가 나노입자는 환경독성 연구에도 응용되고 있다. 이로 인해 나노입자의 환경독성 연구에서는 균일한 크기의 나노입자 제조 못지않게 일정 체적내 균일한 분포를 형성한 나노입자포함 나노용액 제조의 중요성이 요구됨으로써 균일한 분포의 나노입자 제조 기술 개발로 발전하고 있다.

균일한 분포를 갖는 나노입자 제조의 예로, 분말형태의 나노물질을 물속에 주입하거나 또는 액 상에 현탁된 나노입자를 스포이트(spuit)로 물속에 주입하는 방식이 있다.

국내특허공개공보 10-2014-0098549(2014.08.08)

하지만, 분말 상태나 액상에 현탁된 나노입자로 만들어 준 후 이를 물속으로 투입함으로써 균일한 분포의 나노입자로 제조하는 방식은 물속에 투입된 분말 상태나 액상에 현탁된 나노입자가 물속으로 균일하게 분산되기 어렵다는 근원적인 한계가 있고, 이러한 한계성은 독성 평가의 신뢰성 담보에 적합하지 않게 된다.

특히, 의약품이나 화장품 분야의 독성 평가 중요성은 보다 높은 신뢰성을 담보하는 균일한 분포의 나노입자 제조 기술을 요구하고 있으나 현재 기술로는 나노입자의 액체 내 분산이 효과적으로 이루어지기 어려운 한계를 가질 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 공기 중 생성된 고농도 비응집 나노입자가 기포를 이용해 손실 없이 액상으로 투입되면서 나노입자의 확산(diffusion)을 이용함으로써 나노입자의 액상분포가 균일해지는 나노용액 제조시스템 및 나노용액제조방법의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나노용액제조 시스템은 나노입자생성시료의 가열로 기체 상태로 증발된 나노입자가 발생되고, 공기의 공급으로 상기 나노 입자를 상기 공기와 혼합된 혼합공기로 형성해 주는 나노입자 생성장치; 상기 나노입자 생성장치에서 상기 공기의 흐름으로 상기 혼합공기가 이동되어 유입되고, 상기 혼합공기의 유입유량에 의해 내부 공간의 압력이 상승되는 다공성튜브; 상기 다공성튜브에 형성된 공기압력에 의해 상기 다공성튜브의 다공(pore)으로부터 빠져나온 상기 혼합공기가 기포를 형성하도록 액체가 충진되며, 상기 다공성튜브가 상기 액체에 담겨지고, 상기 액체에서 상승된 상기 기포의 소멸에 의한 상기 공기의 외부배출로 상기 액체가 상기 나노입자를 분산한 나노용액으로 전환되는 수조통; 을 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 액체는 물 또는 점성 용매 또는 액상 약물을 적용한다. 상기 공기는 상기 나노용액의 제조 중 히터로 가열되어 상기 나노입자 생성장치로 공급되고, 상기 다공성튜브로 유입된 상기 혼합공기는 상기 다공성튜브를 가열하는 히터로 온도 상승된다.

상기 다공성튜브는 단방향 밀폐형 수용공간을 형성한 중공 튜브형상을 이루고, 상기 다공(pore)은 수 nm에서 수십 μm 기공 크기 또는 수 nm에서 수백 μm 기공 크기로 이루어져 상기 기포를 발생시키며, 상기 기포는 1nm에서 100nm 크기로 이루어진 상기 나노입자를 가둔다. 상기 다공성튜브는 상기 다공(pore)이 형성된 다공성매질을 구비한다. 상기 다공성튜브는 상기 나노입자 생성장치와 일체로 이루어진다. 상기 다공성튜브는 초음파 또는 압전소자에 의해 진동된다.

상기 수조통에는 상기 액체를 공급하는 공급관과 상기 나노용액을 취출하는 배출관 및 상기 공기의 외부배출통로를 형성하는 공기배출홀이 더 포함되고, 상기 공기배출홀은 상기 배출관의 절곡된 부위로 형성된다.

상기 나노입자생성시료의 가열온도, 상기 공기의 공급유량, 상기 액체의 충진, 상기 기포의 생성 속도, 상기 기포의 생성효율, 상기 나노용액의 추출은 컨트롤러로 제어되고; 상기 컨트롤러는 전원을 공급하는 전원공급장치, 상기 공기를 공급하는 공기공급장치, 상기 액체를 공급하는 액체공급장치, 상기 나노용액을 저장하는 나노용액수거장치, 초음파 진동이나 압전소자 진동을 발생하는 진동생성장치, 상기 공기의 온도를 검출하는 공기온도센서, 상기 공기를 가열하는 공기가열히터, 상기 다공성튜브의 온도를 검출하는 튜브온도센서, 상기 다공성튜브를 가열하는 튜브가열히터와 제어회로를 구성한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나노용액제조 방법은 (A) 컨트롤러의 제어로 가동 중인 나노입자 생성장치에 구비된 나노입자생성시료에서 나노 입자가 생성되고, (B) 상기 컨트롤러의 제어로 상기 나노입자 생성장치로 공급된 공기와 혼합된 상기 나노 입자가 상기 다공성튜브의 내부공간으로 전달되어 혼합공기를 형성하며, (C) 상기 혼합공기의 유량 증가로 상기 공기압력이 상승되고, (D) 상기 공기압력의 상승 시 상기 혼합공기가 상기 다공성튜브의 다공을 통해 상기 액체상으로 빠져나가면서 기포가 생성되며, 상기 액체 속에서 부력에 의한 상기 기포의 상승 시 상기 기포에 갇힌 나노입자가 확산되어 상기 액체상으로 분산되며, 상기 액체가 나노용액으로 전환되도록 상기 액체 표면에 도달한 상기 기포의 소멸로 상기 기포를 형성한 공기가 대기로 방출되고, (E) 상기 컨트롤러의 제어에 의한 펌프 가동으로 상기 나노용액이 펌핑되어 상기 수조통에서 배출되며, (F) 농도분석기를 이용해 배출된 나노용액의 나노입자농도 분석이 이루어지고, (G) 상기 나노입자농도 분석 결과가 상기 컨트롤러에 제공되며, (H) 상기 컨트롤러는 상기 나노입자농도 분석 결과로 상기 나노입자를 생성하는 나노입자 생성장치의 가동조건 변경 여부를 판단하고, (I) 상기 가동조건 변경판단 시 상기 액체를 물과 점성 액체로 구분하고, (J) 상기 액체가 점성 액체이면, 다공성튜브의 내부 공간 온도를 높인 후 상기 다공성튜브로 공급되는 공기의 공급유량증가로 상기 다공성튜브내 공기압력을 높인 다음, 상기 다공성튜브에 진동을 가해줌으로써 나노기포생성효율을 향상하거나, (K) 상기 액체가 물이면, 상기 다공성튜브로 공급되는 공기의 공급유량증가로 상기 다공성튜브내 공기압력을 높인 다음, 상기 다공성튜브에 진동을 가해줌으로써 나노기포생성효율을 향상하는 것을 특징으로 한다.

상기 공기압력은 상기 공기의 공급유량으로 조절되고, 상기 공기압력의 최소 상승값은 상기 다공성튜브의 다공 크기에 따라 변화된다.

이러한 본 발명은 나노입자가 기포 형태로 액체 속에 전달되는 방식으로 균일한 나노입자 분포의 나노용액을 제조함으로써 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 시간당 대용량의 나노입자를 생성하면서도 소형화가 이루어진 나노입자 생성장치와 결합됨으로써 시스템을 초소형으로 구성할 수 있다. 둘째, 응집되지 않는 단일 나노입자를 고농도로 액체 내에 전달하여 액체 내 분산된 나노입자 농도를 고농도로부터 중농도까지 쉽게 제어할 수 있다. 셋째, 미세한 마이크로미터 크기의 기포는 액체 내에 균일하게 섞이므로, 기포가 액체 내에 섞이는 과정에서 기포에 포함된 나노입자들이 확산에 의해 액체 내로 균일하게 분산시킬 수 있는 효과가 있다. 넷째, 제약 분야의 액상의 약물에 기포를 직접 형성함으로써 독성입증을 위한 나노입자를 분산시켜 잘 섞인 효과적인 약물을 제조 생산할 수 있다. 다섯째, 물을 이용해 나노용액이 제조됨으로써 나노입자 전달을 위한 액상 물질 선정의 어려움이 없다.

도 1은 본 발명에 따른 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 시스템의 구성도이며, 도 2와 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 나노용액제조 시스템중 나노입자 생성장치의 변형예이고, 도 5는 본 발명에 따른 나노용액제조 시스템중 기포발생장치의 변형예이며, 도 6은 본 발명에 따른 나노입자제조 시스템에 의해 제조된 나노입자가 균일한 분포를 형성하는 나노용액의 제조방법 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 나노입자제조 시스템의 운전 상태이며, 도 8은 본 발명에 따른 나노입자제조 시스템의 기포 발생 상태이고, 도 9는 본 발명에 따른 나노입자제조 시스템이 나노용액농도조절을 구현하면서 균일한 분포를 형성하는 나노용액 제조 상태이며, 도10은 본 발명에 따른 나노입자제조 시스템의 나노입자제조 시 나노기포생성효율조절을 위한 구체적인 예이고, 도 11은 본 발명에 따른 나노입자제조 시스템이 나노기포생성효율조절을 구현하면서 균일한 분포를 형성하는 나노용액 제조 상태이며, 도 12는 본 발명에 따른 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 시스템이 보다 소형으로 구성됨을 나타낸 예시도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 시스템의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 나노용액제조 시스템은 약 1nm에서 100nm 크기로 이루어진 고농도 비응집 나노입자를 공기 중 생성하는 나노입자 생성장치(1), 나노입자를 액체상으로 손실 없이 효과적으로 전달하는 기포가 생성되는 기포발생장치(2), 나노입자가 고르게 분포된 나노용액을 제조하는 나노용액제조장치(6)로 구성된다.

구체적으로, 상기 나노입자 생성장치(1)는 어댑터(5)를 이용해 기포발생장치(2)와 연결되고, 외주면에 숫 나사를 형성함으로써 어댑터(5)의 암나사와 나사 체결될 수 있다. 하지만, 나노입자 생성장치(1)는 그 끝단에 기포발생장치(2)를 일체로 연장함으로써 어댑터(5)가 적용되지 않을 수 있다. 또한, 상기 나노입자 생성장치(1)는 받침대(10)로 지지되며, 상기 받침대(10)는 나노입자 생성장치(1)와 함께 나노용액제조장치(6)를 지지하여 준다.

도 2내지 도 4는 상기 나노입자 생성장치(1)의 구성 예시를 나타낸다. 도시된 바와 같이 상기 나노입자 생성장치(1)는 본체(100), 전기 절연체(110), 열방출창(120), 국부가열장치(210), 단열튜브(200), 제1,2입구(300,400), 혼합공기균일분배부(310), 희석공기균일분배부(410)를 포함하고, 본체(100)의 길이(L3)를 기준으로 국부가열장치(210)의 길이(L1)는 단열튜브(200)의 길이(L2)와 같거나 짧으며 열방출창(120)도 축방향 길이(L4)로 형성된다. 또한, 상기 나노입자 생성장치(1)는 정전분무발생장치나 스파크방전 나노입자 발생장치 등을 더 포함한다. 이와 같이 예시된 나노입자 생성장치(1)의 구성요소들은 본 출원인의 한국특허출원 10-2014-0038761(2014년4월1일) 및 국제특허출원 PCT/KR2015/002912(2015년3월25일)와 동일하므로 구성요소의 상세한 설명 및 작동은 생략한다. 그러므로, 본 실시예의 나노입자제조시스템은 나노입자 생성장치(1)에서 생성된 나노입자의 유동과 희석 기체의 유동이 단열재 튜브의 끝단에서 서로 만나 섞이게 되고, 섞여 희석된 나노입자를 포함한 기체(또는 혼합 공기)가 기포발생장치(2)로 전달된다.

구체적으로, 상기 기포발생장치(2)는 다공성튜브(3)와 다공성매질(4)(porous media)로 구성된다. 상기 다공성튜브(3)는 어댑터(5)와 결합됨으로써 나노입자 생성장치(1)의 끝단에서 이어진다. 하지만, 상기 기포발생장치(2)는 나노입자 생성장치(1)의 끝단에서 다공성튜브(3)가 일체로 연장됨으로써 어댑터(5)가 적용되지 않을 수 있다. 상기 다공성튜브(3)는 단방향 밀폐형 수용공간을 형성한 중공 튜브형상을 이루고, 어댑터(5)가 체결되는 부위에 외주면으로 숫나사를 형성함으로써 어댑터(5)의 암나사와 나사 체결될 수 있다. 상기 다공성매질(4)은 극히 미세한 홀이 형성된 극미세기공(4-1)을 형성함으로써 나노입자가 갇힌 기포를 생성한다. 특히, 상기 다공성매질(4)은 다공성튜브(3)에 직접 형성되나 별도 부재로 제조된 후 다공성튜브(3)에 끼워져 고정되거나 연결되어 고정되는 방식으로 결합될 수 있다.

여기서, 다공성(porous)은 고체가 내부 또는 표면에 작은 빈틈을 많이 가진 상태이고, 다공성물질은 내부에 빈 공간(pore)을 갖는 물질로 물질공동 크기에 따라 미세다공성, 메조다공성 물질로 구분된다. 그러므로, 상기 다공성튜브(3)나 상기 다공성매질(4)은 다공성물질의 특성을 이용함으로써 극미세기공(4-1)은 약 1nm에서 100nm 크기로 이루어진 고농도 비응집 나노입자에 맞춰 수 nm에서 수십 μm 기공 크기 또는 수 nm에서 수백 μm 기공 크기로 이루어진다.

구체적으로, 상기 어댑터(5)는 축홀의 내주면에 암나사를 형성한 너트 구조로 이루어지고, 시일(seal)이나 패킹(packing)과 함께 구성됨으로써 나노용액제조장치(6)의 수조통(7)으로 삽입된 나노입자 생성장치(1)나 기포발생장치(2)의 부위에 대한 기밀을 형성한다. 하지만, 상기 어댑터(5)는 기포발생장치(2)가 나노입자 생성장치(1)와 일체로 이루어질 경우 단순한 시일(seal)이나 패킹(packing)의 구조로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 나노용액제조장치(6)는 수조통(7)과 공급관(8) 및 배출관(9)으로 구성된다.

상기 수조통(7)은 바닥면을 고정한 받침대(10)를 이용해 수직하게 세워지고, 내부공간에 채워진 액체의 수위를 육안으로 확인할 수 있는 투명 재질로 이루어지며, 내부 공간으로 기포발생장치(2)를 수용한다. 특히, 상기 기포발생장치(2)는 수조통(7)의 횡방향으로 배열됨으로써 다공성튜브(3)와 다공성매질(4)이 액상속에 완전히 담겨진다. 이러한 상태에서 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)은 수 nm에서 수십 μm 기공 크기 또는 수 nm에서 수백 μm 기공 크기의 극미세기공(4-1)으로 인해 공기는 외부로 내보내고 반면 액체는 내부로 유입되지 못하게 됨으로써 다공성튜브(3)의 내부에 충진된 기체(또는 혼합공기)의 압력은 기체(또는 혼합공기)가 액상속으로 빠져나가는 미세한 기포를 형성한다.

상기 공급관(8)은 액체를 수조통(7)으로 공급하는 통로이며, 다공성튜브(3)의 설치위치보다 아래쪽에 위치되도록 수조통(7)의 바닥면보다 위쪽에서 측면으로 위치된다. 상기 공급관(8)은 직선구조를 이루며, 호스나 강관으로 구성될 수 있다. 상기 배출관(9)은 수조통(7)에서 제조된 나노용액을 수조통(7)의 외부로 배출함과 동시에 기포를 형성하던 공기가 외부로 배출되는 통로로 작용하며, 다공성튜브(3)의 설치위치보다 위쪽에 위치되도록 수조통(7)의 상면으로 위치된다. 특히, 상기 배출관(9)은 절곡부위에 상기 공기배출홀(9-1)이 천공된 90도 꺾인 구조를 이룸으로써 수조통(7)에서 발생된 기포가 액체의 표면에 도달 후 대기압의 작용으로 터질 때 나오는 공기를 신속하게 외부로 배출될 수 있도록 한다.

본 실시예에서 상기 액체는 점성이 있는 잉크 또는 물을 용매로 사용하나 필요에 따라 제약 분야의 액상의 약물과 같이 다양한 종류의 액체를 사용할 수 있다.

구체적으로, 상기 받침대(10)는 편평한 플레이트 형상을 이루고, 나노입자 생성장치(1)의 무게를 지탱해 수평 상태로 유지하도록 지지브래킷과 함께 수조통(7)이 수직하게 세워지도록 수조통(7)의 바닥면과 결합되는 결합브래킷을 구비한다.

이에 더해, 상기 나노용액제조 시스템은 전원공급장치(1000-1), 공기공급장치(1000-2), 액체공급장치(1000-3), 나노용액수거장치(1000-4), 진동생성장치(1000-5), 공기온도센서(1000-8A)와 연계된 공기가열히터(1000-7A), 튜브온도센서(1000-8B)와 연계된 튜브가열히터(1000-7B), 이들 장치들을 제어하면서 나노입자 생성이나 기포 생성이나 나노용액제조 등의 제어조건 설정이 가능한 컨트롤러(1000)를 더 포함한다.

상기 컨트롤러(1000)는 제어조건설정 및 작동 신호 출력 등을 위한 프로그램을 탑재한 컴퓨터나 스마트 단말기일 수 있다. 또한, 상기 컨트롤러(1000)는 공기온도센서(1000-8A)의 검출값으로 나노입자 생성장치(1)에 공급되는 공기의 온도를 상승제어하고, 튜브온도센서(1000-8B)의 검출값으로 기포발생장치(2)의 온도를 상승제어하며, 이러한 온도 상승제어로 기포발생속도를 증가시키도록 제어한다. 더불어, 상기 컨트롤러(1000)가 탑재한 프로그램은 물, 점성이 있는 잉크, 액상 약물 과 같은 용매등 이 갖는 물리적 화학적 성질이나 특성을 데이터로 축적한 DB와 연계되고, 나노기포생성을 위해 사용된 용매의 종류에 따라 공기공급장치(1000-2)와 액체공급장치(1000-3), 나노용액수거장치(1000-4), 진동생성장치(1000-5), 공기가열히터(1000-7A) 및 튜브가열히터(1000-7B) 등에 적용되는 제어 값을 각각 달리하도록 구성된다. 이 경우, 상기 DB는 용매의 물리적 화학적 성질이나 특성을 기존 분류 데이터로 적용하여 구축된다.

상기 전원공급장치(1000-1)는 나노입자 생성장치(1)의 국부가열장치(210)로 전원을 공급하고, 일반 가정용 전원이나 배터리일 수 있다. 상기 공기공급장치(1000-2)는 나노입자 생성장치(1)의 제1,2입구(300,400)로 공기를 공급하고, 펌프로 구성될 수 있다. 상기 액체공급장치(1000-3)는 공급관(8)을 통해 수조통(7)으로 액체를 공급하고, 펌프로 구성될 수 있다. 상기 나노용액수거장치(1000-4)는 배출관(9)을 통해 수조통(7)에서 나노용액을 배출하고, 펌프로 구성될 수 있다.

특히, 상기 진동생성장치(1000-5)와 상기 공기가열히터(1000-7A) 및 상기 튜브가열히터(1000-7B)는 마이크로 기포 생성을 더욱 촉진해주는 부가적인 수단으로 작용한다. 일례로, 상기 공기가열히터(1000-7A)는 공기공급장치(1000-2)로 공기가 공급되는 유입구나 공기가 나가는 배출구 부위로 설치되거나 공기공급장치(1000-2)의 내부에 설치되고, 컨트롤러(1000)의 제어로 ON/OFF되는 열선을 적용할 수 있다. 또한, 상기 공기가열히터(1000-7A)는 공기공급장치(1000-2)에서 공기가 배출되는 부위로 설치되어 검출된 온도를 컨트롤러(1000)로 제공하는 공기온도센서(1000-8A)와 연계된다. 이 경우, 마이크로 기포 생성 시 공기온도센서(1000-8A)의 온도 값에 근거한 컨트롤러(1000)의 온도 상승 제어와 공기가열히터(1000-7A)의 열로 가열된 고온공기가 마이크로 기포 생성에 필요한 압력에 더해지는 시너지효과를 형성해줌으로써 동일한 압력하에서 마이크로 기포 생성이 더욱 촉진될 수 있다.

그러므로, 상기 공기가열히터(1000-7A)는 열선을 이용해 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 내부로 공급되는 혼합공기의 온도를 높여줌으로써 다공성매질(4)에서 기포의 생성을 촉진하고, 이러한 기포생성효율증가로 나노 용액의 생산량이 보다 향상될 수 있다.

한편, 상기 진동생성장치(1000-5)와 상기 튜브가열히터(1000-7B)의 마이크로 기포 생성 촉진 작용은 도 5를 통해 예시된다.

도시된 바와 같이, 상기 진동생성장치(1000-5)는 기포발생장치(2)와 함께 구성되고, 전원공급장치(1000-1)와 연계되어 전원을 공급받는다. 일례로, 상기 진동생성장치(1000-5)는 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 외주면이나 내부공간으로 설치된 초음파 발생기일 수 있다. 이 경우, 마이크로 기포 생성 시 컨트롤러(1000)의 초음파 세기 제어와 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 초음파 진동이 마이크로 기포 생성에 필요한 압력에 더해지는 시너지효과를 형성해줌으로써 동일한 압력하에서 마이크로 기포 생성이 더욱 촉진될 수 있다. 다른 예로, 상기 진동생성장치(1000-5)는 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 외주면이나 내부공간으로 설치된 압전소자 진동 발생기일 수 있다. 이 경우, 마이크로 기포 생성 시 컨트롤러(1000)의 압전소자 전기제어(piezoelectric control)와 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 압전소자 진동이 마이크로 기포 생성에 필요한 압력에 더해지는 시너지효과를 형성해줌으로써 동일한 압력하에서 마이크로 기포 생성이 더욱 촉진될 수 있다.

그러므로, 상기 진동생성장치(1000-5)는 초음파 또는 압전소자를 이용해 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)에 진동을 가해줌으로써 다공성매질(4)에서 기포의 생성을 촉진하고, 이러한 기포생성효율증가로 나노 용액의 생산량이 보다 향상될 수 있다.

도시된 바와 같이, 상기 튜브가열히터(1000-7B)는 기포발생장치(2)와 함께 구성되고, 전원공급장치(1000-1)와 연계되어 전원을 공급받는다. 일례로, 상기 진동생성장치(1000-5)는 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 외주면이나 내부공간으로 설치되고, 컨트롤러(1000)의 제어로 ON/OFF되는 열선을 적용한다. 또한, 상기 튜브가열히터(1000-7B)는 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 온도를 검출해 컨트롤러(1000)로 제공하는 튜브온도센서(1000-8B)와 연계된다. 이 경우, 마이크로 기포 생성 시 튜브온도센서(1000-8B)의 온도 값에 근거한 컨트롤러(1000)의 온도 상승 제어와 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 상승된 온도가 마이크로 기포 생성에 필요한 압력에 더해지는 시너지효과를 형성해줌으로써 동일한 압력하에서 마이크로 기포 생성이 더욱 촉진될 수 있다.

그러므로, 상기 튜브가열히터(1000-7B)는 열선을 이용해 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 온도를 높여줌으로써 다공성매질(4)에서 기포의 생성을 촉진하고, 이러한 기포생성효율증가로 나노 용액의 생산량이 보다 향상될 수 있다.

한편, 도 6은 본 실시예에 따른 나노입자 제조 시스템에 의해 제조된 나노입자가 균일한 분포를 형성하는 나노용액의 제조방법 순서도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 나노용액 제조방법은 컨트롤러(1000)의 제어로 나노입자 생성장치(1)에서 생성된 약 1nm에서 100nm 크기의 나노입자가 기포발생장치(2)의 다공성튜브(3)나 다공성매질(4)을 통해 생성된 수 nm에서 수십 μm 기공 크기 또는 수 nm에서 수백 μm 기공 크기의 기포에 갇혀 수조통(7)의 액체상으로 전달되고, 액체상으로 전달된 기포에서 일어나는 나노입자의 확산으로 나노입자가 액체상으로 빠져나감으로써 나노입자가 균일하게 분포한 나노용액을 제조할 수 있다.

이하, 나노용액 제조방법을 도 7내지 9를 참조로 상세히 설명하며, 액체는 제약 분야의 액상의 약물일 수 있으나 점성이 있는 잉크와 물을 용매로 사용한 예로 설명한다.

S10은 컨트롤러에 나노입자 생성조건 및 기포생성조건을 설정하는 단계이다. 이러한 과정은 도 7을 통해 예시된다. 작업자는 나노입자 농도, 나노입자 크기, 기포 생성속도, 사용 물 또는 점성용매의 용량 등을 위한 데이터를 컨트롤러(1000)에 입력하거나 또는 해당 로직(프로그램)을 선택함으로써 나노입자 생성조건 및 기포생성조건 등이 설정될 수 있다.

이를 통해 나노입자 생성장치(1)에서 생성되는 나노입자 크기를 약 1nm에서 100nm 의 크기 조절함과 더불어 나노입자 농도를 조절할 수 있으며, 나노입자 기포발생장치(2)의 다공성매질(4)에서 생성되는 수 nm에서 수십 μm 기공 크기 또는 수 nm에서 수백 μm 기공 크기의 기포생성속도를 조절할 수 있다. 일례로, 나노입자 농도 조절은 제1입구(300) 또는 제2입구(400)를 통해 단열튜브(200)와 본체(100) 사이로 유입된 희석 기체의 유량을 변화시켜 이루어지고, 나노입자 크기 조절은 기체화된 시료의 응축 시간에 관여되므로 단열튜브(200)의 길이를 길게 하거나 짧게 조절해 이루어진다. 기포생성속도조절은 제1입구(300) 또는 제2입구(400)를 통해 단열튜브(200)와 본체(100) 사이로 유입된 희석 기체의 유량을 변화시켜줌으로써 기포발생장치(2)의 다공성튜브(3)의 내부 압력을 조절해 이루어진다. 이러한 설정을 위해 나노입자 생성장치(1)와 기포발생장치(2)의 사양 변경이 이루어질 수 있다. 특히, 상기 나노입자 생성장치(1)의 작동은 본 출원인의 한국특허출원 10-2014-0038761(2014년4월1일) 및 국제특허출원 PCT/KR2015/002912(2015년3월25일)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 특히, 기포를 생성하기 위한 공기압력의 최소 상승값은 다공성튜브(3)나 다공성매질(4)의 다공 크기(pore size)에 따라 변화된다.

S20은 컨트롤러에 의해 나노용액제조 시스템이 가동되는 단계이다.

이러한 과정은 도 7을 통해 예시된다. 컨트롤러(1000)의 전원 ON 신호 a가 전원공급장치(1000-1)를 작동시킴으로써 국부가열장치(210)에 전원이 공급되고, 공기 공급 ON 신호 b가 공기공급장치(1000-2)를 작동시킴으로써 공기 또는 기체가 제1,2입구(300,400)로 공급된다. 이때, 상기 공기공급장치(1000-2)에서 공급되는 공기 또는 기체는 컨트롤러(1000)의 제어조건에 따라 제1입구(300) 또는 제2입구(400)에 개별적으로 흐르거나 제1,2입구(300,400)에 동시에 흐를 수 있다. 또한, 컨트롤러(1000)의 물 공급 ON신호 c가 액체공급장치(1000-3)를 작동시킴으로써 물이 공급관(8)을 통해 수조통(7)으로 공급된다. 이때, 물 공급은 설정된 수조통 수위 또는 펌프 가동 시간 후 자동 중단된다. 특히, 수조통(7)에 채워진 물은 대기압하에 놓인 표면을 형성하는 레벨로 유지된다.

S30은 나노용액생성이 자동으로 이루어지는 단계이다.

이러한 과정은 도 8을 통해 예시된다. 나노입자 생성장치(1)에서 생성된 나노입자의 유동과 희석 공기의 유동이 섞여 희석된 나노입자를 포함한 공기가 나노입자 생성장치(1)의 끝단에서 기포발생장치(2)의 다공성튜브(3)로 유입된다. 그러면, 다공성튜브(3)의 내부 공간은 채워지는 나노입자 혼합 공기의 양에 따라 내부 압력 Pa의 상승을 가져오고, 상승된 압력 Pa는 나노입자 혼합 공기를 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 극미세기공(4-1)으로 밀어냄으로써 수조통(7)의 물속에서는 극미세기공(4-1)에 의한 기포가 생성된다. 이때, 나노입자의 크기는 약 1nm에서 100nm이므로 수 nm에서 수십 μm 기공 크기 또는 수 nm에서 수백 μm 기공 크기의 기포 속에 포함됨으로써 나노입자는 자연스럽게 다공성튜브(3)또는 다공성매질(4)의 내부 공간에서 수조통의 물속으로 빠져나오게 된다.

이어, 물속(C)에서 발생된 기포(B)는 부력에 의해 중력을 거슬러 수조통(7)의 위쪽으로 상승되고, 기포(B)에 갇힌 나노입자(A)는 확산현상을 일으킴으로써 기포(B)의 위쪽 상승과정 중 기포(B)의 내부에서 물속(C)으로 빠져 나가게 된다. 그러면, 나노입자(A)는 물속(C)에 분포되는 반면 공기는 수면위로 나와 대기압하에서 터진 기포에서 나와 배출관(9)의 공기배출홀(9-1)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 다수의 기포(B)가 물속에 고르게 분산됨으로써 물속(C)에 분포된 나노입자(A)도 물속(C)에 고르게 분산된다. 그 결과, 수조통(7)에 담긴 물은 나노 입자가 균일한 분포를 형성하는 나노용액으로 전환된다. 특히, 기포(B)가 부력에 의해 중력을 거슬러 상승됨은 생성된 기포의 크기가 수 nm에서 수 μm 수준으로 기포(B)가 물 위로 상승할 수 있는 부력은 작게 받기 때문에, 기포가 부력에 의해 물의 표면으로 천천히 상승할 수 있음에 기인된다.

특히, S30의 나노용액생성은 도 5에 예시된 초음파생성장치(1000-5)를 이용해 이루어질 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(1000)는 초음파생성장치(1000-5)를 작동시키고, 초음파생성장치(1000-5)는 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)에 진동을 가해줌으로써 다공성매질(4)에서 발생되는 기포의 생성 속도가 촉진될 수 있다.

한편, S40내지 S90은 나노용액제조의 도중 나노용액의 조건을 변화시킬 수 있음으로써 나노용액이 보다 다양하게 제조될 수 있음을 예시하는 단계이다.

S40은 나노용액 생성 도중 기포 생성 속도의 조절여부를 판단하는 단계이다, 이는, 작업자가 수조통(7)의 기포 생성 속도를 관찰하고, 이를 통해 기포 생성 속도를 늦추거나 촉진할 수 있다. 이를 위해, 작업자는 S41과 같이 공기공급속도 조절을 수행할 수 있으며, 이는 작업자가 컨트롤러(1000)에서 공기공급장치(1000-2)로 출력되는 공기 공급 ON 신호b의 크기(예, 펌프 구동 듀티(Duty)를 변경함으로써 구현될 수 있다.

S50은 나노용액수거가 이루어지는 단계이고, S60은 수조통 수위를 보충하는 단계이다.

이러한 과정은 도 9를 통해 예시된다. 컨트롤러(1000)의 나노용액배출 ON 신호 d가 나노용액수거장치(1000-4)를 작동시킴으로써 수조통(7)의 나노용액이 배출관(9)을 통해 수조통(7)의 외부로 배출된다. 이러한 과정에서 수조통(7)의 공기는 배출관(9)의 공기배출홀(9-1)을 통해 대기로 방출된다. 또한, 컨트롤러(1000)의 물 공급 ON신호 c가 액체공급장치(1000-3)를 작동시킴으로써 물이 공급관(8)을 통해 수조통(7)으로 공급된다. 이 경우, 물 공급 ON신호 c는 나노용액배출 ON 신호 d가 중단된 후 출력된다.

S70은 나노용액제조 시스템의 작동상태 모니터링단계이다. 이러한 모니터링은 컨트롤러(1000)에 의한 전원공급장치(1000-1), 공기공급장치(1000-2), 액체공급장치(1000-3), 나노용액수거장치(1000-4) 등의 가동 상태 검출이나 또는 작업자에 의한 확인으로 이루어질 수 있다.

S80은 제조된 나노용액의 농도나 기포생성효율의 조절 여부를 판단하는 단계이고, S80-1은 필요조치가 이루어지는 단계이다.

특히, S80-1의 필요조치단계는 나노용액농도조절과 나노기포생성효율조절로 구분된다.

구체적으로, 상기 나노용액농도조절의 과정은 도 9를 통해 예시되며, 그 과정은 자동농도조절방식이나 수동농도조절방식으로 구현된다. 자동농도조절방식은 컨트롤러(1000)에서 농도분석기(100-6)의 나노농도분석수치를 읽어 들이고, 읽어 들인 나노농도분석수치와 설정된 나노농도수치와 비교한 후 설정된 나노농도수치에 맞춰 공기공급장치(1000-2)의 작동 상태를 조절해 이루어진다. 반면, 수동농도조절방식은 농도분석기(100-6)의 나노농도분석수치를 확인한 작업자에 의해 컨트롤러(1000)에 설정된 나노농도수치를 변경하고, 나노농도 설정 변경에 맞춰 컨트롤러(1000)가 공기공급장치(1000-2)의 작동 상태를 조절해 이루어진다.

S90은 나노용액의 제조 공정이 시스템의 중단으로 종료됨을 나타낸다.

한편, 상기 나노기포생성효율조절은 도 10의 나노기포생성효율조절단계로 구분되며, 각 단계는 도 11의 나노입자제조 시스템 작동상태로 구현된다.

구체적으로, S81은 사용된 용매가 물 또는 점성 액체인지 여부를 체크하는 단계이고, 이를 통해 사용된 용매 종류에 따라 나노기포생성의 효율을 최적화할 수 있다.

S81의 체크결과로 점성 액체이면, 컨트롤러(1000)는 S82와 같이 다공성튜브(3)로 공급되는 공기의 온도를 상승시켜야 할지 또는 S83와 같이 다공성튜브(3)의 온도를 상승시켜야 할지 판단한다.

도 11에 예시된 바와 같이, 공기 온도 상승이 필요할 경우 컨트롤러(1000)는 공기온도센서(1000-8A)의 온도 값에 근거해 공기가열히터(1000-7A)로 작동신호 f를 보내줌으로써 공기가열히터(1000-7A)가 작동상태로 되고, 공기가열히터(1000-7A)의 작동으로 공급공급장치(1000-2)에서 나노입자 생성장치(1)로 공급되는 공기는 상대적으로 고온 상태로 공급됨으로써 다공성튜브(3)의 내부에 형성된 압력에 열이 더해지는 시너지효과로 동일한 압력하에서 마이크로 기포 생성을 더욱 촉진할 수 있다.

또한, 다공성튜브(3)의 온도 상승이 필요할 경우 컨트롤러(1000)는 튜브온도센서(1000-8B)의 온도 값에 근거해 튜브가열히터(1000-7B)로 작동신호 g를 보내줌으로써 튜브가열히터(1000-7B)가 작동상태로 되고, 튜브가열히터(1000-7B)의 작동으로 다공성튜브(3)의 표면온도는 상대적으로 고온으로 올라감으로써 다공성튜브(3)의 내부에 형성된 압력에 열이 더해지는 시너지효과로 동일한 압력하에서 마이크로 기포 생성을 더욱 촉진할 수 있다.

반면, S81의 체크결과로 물이거나 또는 S82의 공기온도상승 후 또는 S83의 다공성튜브온도 상승 후이면, S84로 진입함으로써 다공성튜브(3)의 내부 압력을 상승시킬지 여부를 체크한다.

S84의 체크결과로 내부 압력 상승 불필요 시 S30으로 진입하는 반면 내부 압력 상승 필요 시 S85로 진입함으로써 초음파 진동 여부가 다시 체크된다.

S85의 체크결과로 초음파 진동이 필요할 경우 컨트롤러(1000)는 진동생성장치(1000-5)로 초음파 작동신호 h를 보내줌으로써 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)이 초음파 진동되고, 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 초음파 진동은 다공성튜브(3)의 내부에 형성된 압력과 열에 초음파 진동이 더해지는 시너지효과로 동일한 압력하에서 마이크로 기포 생성율을 더욱 촉진할 수 있다.

반면, S85의 체크결과로 초음파 진동 불필요 시 S86으로 진입함으로써 압전소자 진동 상태로 전환된다. 그러면, 컨트롤러(1000)는 압전소자 전기제어 (Piezoelectric control)로 진동생성장치(1000-5)에 압전소자 작동신호 i를 보내줌으로써 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)이 압전 진동되고, 다공성튜브(3) 또는 다공성매질(4)의 압전 진동은 다공성튜브(3)의 내부에 형성된 압력과 열에 압전 진동이 더해지는 시너지효과로 동일한 압력하에서 마이크로 기포 생성율을 더욱 촉진할 수 있다.

한편, 본 발명의 나노용액제조 시스템은 그 일부 구성요소의 레이아웃 변화만으로 시스템 사이즈 축소가 가능한 장점을 구현한다.

도 12는 하부추출타입 수조통(7)의 레이아웃으로 사이즈 축소된 나노용액제조 시스템의 예를 나타낸다. 상기 하부추출타입 수조통(7)은 수조통(7)의 상부로 액체공급장치(1000-3)를 위치시키고 하부로 나노용액수거장치(1000-4)를 위치시켜준 경우이다. 그러므로, 도 1내지 11을 통해 기술된 나노용액제조 시스템은 수조통(7)의 하부로 액체공급장치(1000-3)를 위치시키고 상부로 나노용액수거장치(1000-4)를 위치시켜준 경우이므로 상부추출타입 수조통(7)으로 정의된다.

따라서, 상기 하부추출타입 수조통(7)은 상부추출타입 수조통(7)의 수조통 높이(H)를 1로 할 때와 대비해 수조통 높이(H)가 약 1/2 크기로 줄어 들 수 있다. 이와 같이 수조통 높이(H)를 약 1/2 크기로 줄어들더라도 나노용액의 제조 성능 및 효율 저하를 가져오지 않는데, 이는 실제로 액체의 유동이 중력 반대방향으로 진행되기 때문에 마이크로 액적(도 8의 기포(B))이 부력에 의해 상승하는 시간을 늘릴 수가 있음에 기인된다.

특히, 상기 하부추출타입 수조통(7)을 적용한 나노용액제조 시스템은 상기 상부추출타입 수조통(7)을 적용한 나노용액제조 시스템과 대비해 단지 극히 일부 구성요소 및 제어단계의 차이 만 있다는 장점도 구현된다. 일례로, 상기 하부추출타입 수조통(7)을 적용한 나노용액제조 시스템은 컨트롤러(1000)로 제어되는 관로 개폐용 밸브(1000-4B)를 더 포함하고, 상기 밸브(1000-4B)는 나노입자용액 수거장치(1000-4)와 수조통(7)을 연결하는 나노용액추출관(1000-4A)에 적용되며, 상기 컨트롤러(1000)는 상기 밸브(1000-4B)의 온/오프(On/OFF) 또는 PWM DUTY용 제어신호(d-1)를 더 생성하고, S50의 나노용액수거단계(도 6 참조)는 밸브(1000-4B)의 개폐를 위해 상기 제어신호(d-1)를 더 포함한다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 나노용액 제조 시스템은 수조통(7)의 액체속에 담겨진 다공성튜브(3)의 내부 공간 내 공기압력에 의해 다공성튜브(3)나 다공성매질(4)로부터 액체상으로 기포(B)가 발생되고, 액체 속에서 부력에 의한 기포(B)의 상승 시 기포(B)에 갇힌 나노입자(A)가 확산(diffusion)되어 액체상으로 분산되며, 액체 표면에 도달한 기포(B)의 소멸로 기포를 형성하던 공기가 대기로 방출됨으로써 생성된 나노입자(A)의 손실 없이 균일한 분포를 갖는 나노용액제조가 이루어진다.

1 : 나노입자 생성장치 2 : 기포발생장치
3 : 다공성튜브 4 : 다공성매질
4-1 : 극미세기공 5 : 어댑터
6 : 나노용액제조장치 7 : 수조통
8 : 공급관 9 : 배출관
9-1 : 공기배출홀 10 : 받침대
100: 본체 110: 전기 절연체
120: 열방출창 200: 단열튜브
210: 국부가열장치 300: 제1입구
310: 혼합공기균일분배부 400: 제2입구
410: 희석공기균일분배부
1000 : 컨트롤러 1000-1 : 전원공급장치
1000-2 : 공기공급장치 1000-3 : 액체공급장치
1000-4 : 나노용액수거장치
1000-4A : 나노용액추출관
1000-4B : 밸브
1000-5 : 진동생성장치 1000-6 : 농도분석기
1000-7A : 공기가열히터 1000-7B : 튜브가열히터
1000-8A : 공기온도센서 1000-8B : 튜브온도센서

Claims

나노입자생성시료의 가열로 기체 상태로 증발된 나노입자가 발생되고, 공기의 공급으로 상기 나노 입자를 상기 공기와 혼합된 혼합공기로 형성해 주는 나노입자 생성장치;
상기 나노입자 생성장치에서 상기 공기의 흐름으로 상기 혼합공기가 이동되어 유입되고, 상기 혼합공기의 유입유량에 의해 내부 공간의 압력이 상승되는 다공성튜브;
상기 다공성튜브에 형성된 공기압력에 의해 상기 다공성튜브의 다공(pore)으로부터 빠져나온 상기 혼합공기가 기포를 형성하도록 액체가 충진되며, 상기 다공성튜브가 상기 액체에 담겨지고, 상기 액체에서 상승된 상기 기포의 소멸에 의한 상기 공기의 외부배출로 상기 액체가 상기 나노입자를 분산한 나노용액으로 전환되는 수조통;
을 포함한 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 액체는 물 또는 점성 용매 또는 액상 약물인 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 공기는 상기 나노용액의 제조 중 히터로 가열되어 상기 나노입자 생성장치로 공급되는 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 다공성튜브로 유입된 상기 혼합공기는 상기 다공성튜브를 가열하는 히터로 온도 상승되는 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 다공성튜브는 단방향 밀폐형 수용공간을 형성한 중공 튜브형상을 이루고, 상기 다공(pore)은 수 nm에서 수십 μm 기공 크기 또는 수 nm에서 수백 μm 기공 크기로 이루어져 상기 기포를 발생시키며, 상기 기포는 1nm에서 100nm 크기로 이루어진 상기 나노입자를 가두는 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 5에 있어서, 상기 다공성튜브는 상기 다공(pore)이 형성된 다공성매질을 구비한 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 5에 있어서, 상기 다공성튜브는 상기 나노입자 생성장치와 일체로 이루어진 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 다공성튜브는 초음파에 의해 진동되는 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 다공성튜브는 압전소자에 의해 진동되는 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 수조통에는 상기 액체를 공급하는 공급관과 상기 나노용액을 취출하는 배출관 및 상기 공기의 외부배출통로를 형성하는 공기배출홀이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 10에 있어서, 상기 공기배출홀은 상기 배출관의 절곡된 부위로 형성된 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 나노입자생성시료의 가열온도, 상기 공기의 공급유량, 상기 액체의 충진, 상기 기포의 생성 속도, 상기 기포의 생성효율, 상기 나노용액의 추출은 컨트롤러로 제어되고;
상기 컨트롤러는 전원을 공급하는 전원공급장치, 상기 공기를 공급하는 공기공급장치, 상기 액체를 공급하는 액체공급장치, 상기 나노용액을 저장하는 나노용액수거장치, 초음파 진동이나 압전소자 진동을 발생하는 진동생성장치, 상기 공기의 온도를 검출하는 공기온도센서, 상기 공기를 가열하는 공기가열히터, 상기 다공성튜브의 온도를 검출하는 튜브온도센서, 상기 다공성튜브를 가열하는 튜브가열히터와 제어회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 12에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 액체의 물리, 화학적 데이터 DB와 연계된 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
청구항 12에 있어서, 상기 액체공급장치는 상기 수조통의 상부로 위치되고, 상기 나노용액수거장치는 상기 수조통의 하부로 위치되며, 상기 나노용액수거장치와 상기 수조통은 나노용액추출관으로 연결되고, 상기 나노용액추출관은 상기 컨트롤러로 개폐되는 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 나노용액 제조 시스템.
수조통의 액체속에 담겨진 다공성튜브의 내부 공간 내 공기압력에 의해 상기 다공성튜브로부터 상기 액체상으로 기포가 발생되고, 상기 액체 속에서 부력에 의한 상기 기포의 상승 시 상기 기포에 갇힌 나노입자가 확산되어 상기 액체상으로 분산되며, 상기 액체가 나노용액으로 전환되도록 상기 액체 표면에 도달한 상기 기포의 소멸로 상기 기포를 형성한 공기가 대기로 방출되는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 15에 있어서, 상기 액체는 물 또는 점성 용매 또는 액상 약물인 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 15에 있어서, 상기 다공성튜브에는 초음파 진동이나 압전소자 진동이 가해지고, 상기 초음파 진동이나 상기 압전소자 진동은 상기 다공성튜브의 상기 기포의 발생을 촉진시키는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 15에 있어서, 상기 나노용액의 제조 중 상기 다공성튜브의 내부 공간 내 공기나 상기 다공성튜브는 히터로 가열되고, 상기 히터의 가열에 의한 온도 상승은 상기 다공성튜브의 상기 기포의 발생을 촉진시키는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 15에 있어서, 상기 다공성튜브에는 다공성매질이 더 포함되고, 상기 다공성매질은 상기 기포를 발생시키는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 15에 있어서, 상기 기포의 발생은, (A) 컨트롤러의 제어로 가동 중인 나노입자 생성장치에 구비된 나노입자생성시료에서 상기 나노 입자가 생성되고, (B) 상기 컨트롤러의 제어로 상기 나노입자 생성장치로 공급된 공기와 혼합된 상기 나노 입자가 상기 다공성튜브의 내부공간으로 전달되어 혼합공기를 형성하며, (C) 상기 혼합공기의 유량 증가로 상기 공기압력이 상승되고, (D) 상기 공기압력의 상승 시 상기 혼합공기가 상기 다공성튜브의 다공을 통해 상기 액체상으로 빠져나가면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 20에 있어서, 상기 공기압력은 상기 공기의 공급유량으로 조절되고, 상기 공기압력의 최소 상승값은 상기 다공성튜브의 다공 크기에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 15에 있어서, 상기 나노용액은 컨트롤러의 제어에 의한 펌프 가동으로 펌핑되어 상기 수조통에서 배출되는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 22에 있어서, 상기 나노용액의 배출은 상기 수조통의 하부에서 이루어지고, 상기 컨트롤러는 상기 펌프의 가동 전 상기 수조통의 하부에 구비된 밸브를 열어주는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 15에 있어서, 상기 나노용액이 제조되면, (E) 컨트롤러의 제어에 의한 펌프 가동으로 상기 나노용액이 펌핑되어 상기 수조통에서 배출되고, (F) 농도분석기를 이용해 배출된 나노용액의 나노입자농도 분석이 이루어지며, (G) 상기 나노입자농도 분석 결과가 상기 컨트롤러에 제공되고, (H) 상기 컨트롤러는 상기 나노입자농도 분석 결과로 상기 나노입자를 생성하는 나노입자 생성장치의 가동조건 변경 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 24에 있어서, 상기 가동조건 변경은 나노기포생성효율조절을 포함하고, 상기 나노기포생성효율조절은 (I) 상기 액체를 물과 점성 액체로 구분하고, (J) 상기 액체가 점성 액체이면, 다공성튜브의 내부 공간 온도를 높인 후 상기 다공성튜브로 공급되는 공기의 공급유량증가로 상기 다공성튜브내 공기압력을 높인 다음, 상기 다공성튜브에 진동을 가해주는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 25에 있어서, 상기 다공성튜브의 내부 공간 온도 상승은 상기 다공성튜브로 공급되는 공기를 가열하거나 상기 다공성튜브를 가열해 이루어지고, 상기 다공성튜브의 진동은 초음파 진동이나 압전소자 진동으로 가해지는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 24에 있어서, 상기 가동조건 변경은 나노기포생성효율조절을 포함하고, 상기 나노기포생성효율조절은 (K) 상기 액체를 물과 점성 액체로 구분하고, (L) 상기 액체가 물이면, 상기 다공성튜브로 공급되는 공기의 공급유량증가로 상기 다공성튜브내 공기압력을 높인 다음, 상기 다공성튜브에 진동을 가해주는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.
청구항 27에 있어서, 상기 다공성튜브의 진동은 초음파 진동이나 압전소자 진동으로 가해지는 것을 특징으로 하는 균일한 분포를 형성하는 나노용액제조 방법.