KR20170005880A - 일산화질소 물의 생성 및 그 응용 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일산화질소 물의 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 상기 일산화질소 물로 상처를 치유하고 동식물 세포를 활성화 하는 것이며, 따라서 동식물 세포에 유해한 물질이 포함되지 않은 물을 산소분자밀도가 최소가 되도록 처리하고, 기포발생장치를 이용하여 고농도 일산화질소 기체를 처리된 물에 섞어 일산화질소 물을 제조하고 상기 제조된 물을 냉각장치를 통하여 냉각수를 만들고 또한 상기 일산화질소 물을 냉동장치를 통하여 일산화질소 얼음을 제조하는 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

일산화질소 물의 생성 및 그 응용 {Generation of Nitrogen Monoxide Water and its Applications}
본 발명은 일산화질소 물의 생성 및 그 응용에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일산화질소 물을 생산하여 상처표면을 세척하고 상처 표면에 붙어있거나 기생하는 미생물을 살균함과 동시에 상처 부위를 재생시키며 이 물을 여러 동식물 세포 활성화에 이용하는 것에 관한 것이다.
일산화질소 (NO)가 살아있는 세포 속에서 신호분자로서의 역할을 한다는 것을 발견한 R. F. Furchgott, L. J. Ignarro, 와 F. Murad가 1998년에 노벨상을 받은 이후에 일산화질소에 대한 관심이 학계에 급속히 퍼져 현재에는 동식물에서 일산화질소의 이로운 점이 많이 발견되었다.
특히 일산화질소는 세포를 활성화 하는 능력이 있어 정기적으로 상처 부위에 적용하여 상처를 치료 하며 상처 난 부위를 빨리 재생시키고 복원함에 많은 도움을 얻을 수 있다. 예를 들어 일산화질소에 접하면 실핏줄이 확장되어 혈액순환이 잘되고 세포증식이 활발해지며 단백질 증식이 잘 되었다. 그래서 상처부위에 대식세포가 많이 증가하고 섬유아 세포가 빨리 증식하여 상처치유를 돕게 된다. 이러한 맥락에서 일산화질소를 적절히 발생하고 제어할 수 있는 기술이 절실히 필요하다.
현재 세포연구에서 가장 많이 사용되고 있는 일산화질소 발생방법은 대기압 플라즈마 제트, Dielectric Barrier Discharge (DBD) 플라즈마 등이 있으나, 안정적으로 일산화질소 기체를 제공하기 위하여 2014년 6월20일에 등록한 대한민국 특허 제10-1412861은 본 발명자중 엄환섭과 나영호에 의하여 제안된 것으로 전자파 플라즈마를 이용한 일산화질소 발생방법에 관한 것이다. 그러나 이렇게 발생한 일산화질소는 기체로서 상처 부위에 적용해야 되는데, 피부상처와 같이 기체가 쉽게 접근할 수 있는 경우는 일산화질소 기체를 사용할 수 있으나, 인체내부에 발생한 상처에는 일산화질소 기체를 적용하기가 쉽지 않다.
이러한 문제점들을 해결할 수 있는 일산화질소물의 제조와 이 물을 상처치유에 적용하는 연구가 필요하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 일산화질소 물을 효과적으로 제조하기 위한 수단을 제공하고 이렇게 만든 물을 상처치유나 여러 동식물 세포 활성화에 이용하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산소가 들어있지 않은 물에 일산화질소를 혼합하여 일산화질소 물을 생산하고 이 물을 적절한 장치를 이용하여 상처부위에 제공함으로써 상처가 빨리 치유될 수 있도록 하며, 또는 이 물을 적절한 장치를 이용하여 동물이나 식물 세페에 적용하여 세포를 활성화한다. 또는 이 물을 냉각 및 냉동하여 일산화질소가 물속에 지속되도록 하여 필요한 시점에 상온으로 데워 사용한다.
본 발명에 따를 경우 산소가 들어있지 않은 물에 일산화질소를 섞기 때문에 물속에 들어있는 일산화질소가 이산화질소로 쉽게 변질할 수 없어 일산화질소 물을 오래 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따를 경우 일산화질소 물을 냉각 및 냉동함으로써 일산화질소의 특성을 오랫동안 유지하며, 필요할 때에 상온으로 데워 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따를 경우 일산화질소 기체를 적용하기 어려운 신체 부위에 일산화질소 물을 여러 장치를 사용하여 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화질소 물 발생과 이의 냉각 및 냉동에 관한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 NO 무산소 혼합기(50)에 들어있는 물속의 일산화질소 밀도를 고농도 일산화질소기체가 통과하는 시간으로 측정한 도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화질소 물 발생과 이의 냉각 및 냉동에 관한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화질소 발생 장치는 물공급부(10), 고농도 NO 공급부(20), 무산소 물(30), NO 기포발생기(40), 무산소 NO 혼합기(50), NO물 저장탱크 (60), 냉각 및 냉동장치(70)를 포함한다.
물공급부(10)은 물속에 포함된 모든 물질이 확인된 물을 공급하는 부위로서 살아있는 세포에 독성이 있는 물질이 포함되지 않도록 만든 물을 공급 함을 특징으로 한다.
고농도 NO 공급부(20)는 일산화질소 (NO)가 고농도로 포함된 기체를 제공하는 장치로서 대기압 플라즈마 제트, Dielectric Barrier Discharge (DBD) 플라즈마 또는 전자파 플라즈마를 이용하여 일산화질소를 생산할 수도 있으며 또는 공장에서 생성된 일산화질소 탱크를 이용하여 고농도 일산화질소를 공급받는 장치를 포함한다.
무산소 물 (30)은 물공급부(10)에서 이송된 물 속에 산소가 최소한도로 포함되도록 처리된 물을 의미한다.
NO 기포발생기(40)는 고농도 NO 공급부(20)에서 이송되는 기체를 물속에서 작은 기포가 되도록 하는 장치를 포함한다.
무산소 NO 혼합기(50)은 무산소 물(30) 속에 NO 기포발생기(40)을 삽입하여 고농도 NO 공급부(20)에서 이송되는 기체를 물속에서 작은 기포로 만들어 일산화질소가 가장 효율적으로 물속에 섞이도록 하는 것을 포함한다.
NO물 저장탱크(60)은 무산소 NO 혼합기(50)에서 생성된 일산화질소 물을 저장하는 것을 포함한다.
NO물 저장탱크(60)에 저장되어 있는 일산화질소 물 일부를 냉각 및 냉동장치(70)를 지나도록 한다. 생성된 일산화질소 물을 냉각장치를 지나도록 하여 온도를 급강하 함으로서 일산화질소 냉각수를 생성한다. 예를 들어, 주변의 온도가 25℃인 경우, 냉각장치를 이용하여 일산화질소 물의 온도를 20℃ 이하로 냉각시킨다. 이와 같이, 일산화질소 물의 온도를 주위의 온도보다 낮게 냉각시키면, 일산화질소 감소 시간상수가 증가하여 일산화질소 농도를 오랜 시간 유지할 수 있게 된다.
즉, 일산화질소 분자는 물 속의 산소분자에 의하여 파괴되는데, 온도가 내려가면 일산화질소 물 내의 산소분자 및 일산화질소 분자의 운동이 둔화되어, NO 분자가 산소분자를 만날 기회가 줄어들고, 그로 인해 일산화질소 분자가 파괴되는 기회가 줄어들게 되는데, 이는 일산화질소 감소 시간상수가 늘어남을 의미한다.
또한, 생성된 일산화질소 물을 냉동장치를 통과시키어 일산화질소 얼음을 생성할 수 있다. 즉, 냉동장치를 이용하여 일산화질소 물을 0℃ 이하의 온도로 냉동시켜 일산화질소 얼음을 생성할 수 있다.
이와 같이, 일산화질소 물을 냉각시키거나 냉동시켜 사용하는 경우, 일산화질소 물을 사용해야 하는 장소가 먼 거리라 하더라도 일산화질소 물의 일산화질소 농도를 유지한 상태에서 운반할 수 있게 된다.
NO물 저장탱크(60)에 저장되어 있는 일산화질소 물을 적절한 장치를 통해서 상처에 전달하여 상처치유에 이용한다. 상기 적절한 장치는 상처부위의 조건에 적합한 장치를 의미한다. 예컨대, 일산화질소 물을 피부상처에 살포 (Spray)해 주기도 하고, 상기 물을 주사기 또는 가는 관을 이용하여 인체 내부의 상처에 전달하기도 한다.
NO물 저장탱크(60)에 저장되어 있는 일산화질소 물을 적절한 장치를 통해서 동식물 세포에 전달하여 동식물 세포를 활성화 한다.
이하에서는 NO물 저장탱크(60)에 저장되어 있는 일산화질소 물속의 일산화질소가 산소와 반응하여 그 농도가 감소하는 것을 설명한다.
일산화질소가 산소에 의하여 산화되는 반응은 O2 + NO + NO → NO2 + NO2 로서 상온에서 반응상수는 α = 2×10-38 cm6/molescules2/s 이다. 이 반응에 의하여 일산화질소가 이산화질소로 변한다. 그래서 단위시간당 일산화질소 밀도 nNO의 감소식은
Figure pat00001
로 주어지며 여기서 nO2는 산소분자의 밀도이며 단위는 molecule/cm3 이다.
일산화질소의 초기 농도를 n0라면, 식 (1)의 해는
Figure pat00002
로 주어진다. 여기서 t는 시간을 나타내며 단위는 초 (Second)이다. 물소에 산소를 완전히 제거할 수는 없지만, 식 (2)에서 보는 것처럼, 분명한 것은 산소분자의 밀도 nO2가 최소일 때에 일산화질소의 밀도가 서서히 감소하는 것이다. 예를 들어, 일산화질소의 초기 농도가 n0 = 1018 molecule/cm3 이라하고, 산소농도가 nO2 = 1018 molecule/cm3 이면, 일산화질소 농도가 반으로 감소하는데 걸리는 시간은 50초인데, 산소농도가 nO2 = 1016 molecule/cm3 이면 일산화질소 농도가 반으로 감소하는데 걸리는 시간은 5000초가 된다. 그래서 물속에 산소량이 최소가 되도록 하는 것은 일산화질소 물을 생산하고 저장함에 있어 대단히 중요하다.
<실시예 1>
한 실시예로서 전자파 플라즈마를 이용하여 일산화질소를 대량생산하는 장치를 고농도 NO 공급부(20)로 이용하였다. 전자파 플라즈마에서 합성되는 일산화질소 기체 일부를 기체방울로 만들어 0.2 리터의 증류수에 통과시켜 무산소NO 혼합기(50)을 만들고 물속에 녹아 들어가는 일산화질소의 농도를 물에 섞는 시간으로 측정하였다. 도 2는 무산소NO 혼합기(50)에 들어있는 물속의 일산화질소 밀도를 고농도 일산화질소기체가 통과하는 시간으로 측정한 것이다. 약 50분 기체를 물속에 통과했을 때, 물속에 일산화질소 밀도가 40 μM이 되는 것을 관찰하였다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 물공급부
20: 고농도 NO 공급부
30: 무산소물
40: NO 기포발생기
50: 무산소 NO 혼합기
60: NO물 저장탱크
70: 냉각 및 냉동장치
NO: 일산화질소
DBD: 유전체 장벽 방전
O2: 산소분자
NO2: 이산화질소
α: 일산화μ질소 산화 반응상수
nNO: 일산화질소의 밀도
nO2: 산소분자의 밀도
n0: 일산화질소의 초기밀도
t: 시간
μM: micro mole

Claims (3)

  1. 동식물 세포를 활성화 하기 위하여 살포되고 적용되는 일산화질소 물의 제조방법에 있어서
    (A)물을 공급하는 단계;
    (B)공급된 물속에 포함된 산소분자밀도를 저하시킴으로써 상기 물을 처리하는 단계;
    (C)일산화질소 공급부를 통하여 일산화질소기체를 공급하는 단계;
    (D)기포발생장치를 이용하여 상기 일산화질소기체를 물속에서 기포로 만드는 단계; 및
    (E)일산화질소 물 생성장치를 이용하여 상기 기포를 처리된 상기 물에 삽입하여 일산화질소 기체를 물에 섞는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 일산화질소 물 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (E) 단계 이후에,
    냉동 장치를 사용하여 상기 일산화질소 물을 냉동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일산화질소 물 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동식물 세포를 활성화 함에 대하여 상기 일산화질소 물을 상기 동식물 세포에 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일산화질소 물 제조방법.
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CN112452220A (zh) * 2019-09-09 2021-03-09 Mak股份有限公司 一氧化氮水制备装置

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