KR20200144468A - Ｃｂｄ를 포함하는 ３ｄ 객체 및 그의 프린팅 운영 시스템 - Google Patents

Ｃｂｄ를 포함하는 ３ｄ 객체 및 그의 프린팅 운영 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CBD를 포함하는 3D 객체의 프린팅 운영 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 3D 프린팅 운영 시스템은, CBD를 포함하는 커피, 주스, 시럽, 소스, 아이스크림, 요구르트, 쵸코렛, 쿠키, 캔디 등의 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등 유동체를 이용한 제품을, 다양한 형상으로 소비자의 기호에 맞게 개성있는 형상으로 프린팅하여 제공하되 법적으로 국가별로 허용된 CBD 함량을 갖도록 정량 제어가 가능하고 검증이 가능한 3D 객체의 프린팅 운영 방식을 제공한다.
본 발명의 3D 프린팅 운영 시스템(500)은, 코로나 바이러스(예, COVID-19)나 각종 전염병의 유행과 같은 유사 시에, 비대면 접촉에서 원격으로 진단과 동시에 CBD와 같은 약물을 전달할 수 있는 텔레포트 개념(teleportation concept)의 약물 전달 방식을 적용함으로써, 틱장애, 수면장애, 소아간질, 각종 질병의 통증완화 등의 어려움을 격고 있는 많은 사용자들에게 유용한 CBD 사용/전달 방법이 될 수 있다.

Description

ＣＢＤ를 포함하는 ３Ｄ 객체 및 그의 프린팅 운영 시스템{3D Printed CBD Inclusive Object and Its Operating System}
본 발명은 3D 프린팅 시스템에 관한 것으로서, 특히, CBD (Cannabidiol, 칸나비디올)를 포함하는 음식 등 유동체를 이용한 제품을 3D 프린팅으로 제공하기 위한 시스템에 관한 것이다.
전세계적 시장에서 대마초에서 환각성분인 THC (Delta - 9 - tetrahydrocannabinol)를 제거한 CBD의 열풍이 불기 시작하였다. CBD는 대마초 식물에 함유 되어있는 칸나비노이드 중 하나로 자연적으로 많은 식물이 가지고 있지만 CBD를 가지고 있는 것은 대마를 포함한 매우 제한된 약초에서만 발견되고 있다. THC는 대마초 식물의 주요 향정 성분을 가지고 있으며, CBD와 THC는 비슷한 화학구조를 가지고 있지만 구조적으로 다른 배열로 되어있어, 결과적으로 THC는 정신 자극을 일으키는 효과를 가지고 있지만, CBD는 그렇지 않는다는 연구가 정설로 받아들여지고 있다. 관련 연구에 따르면 CBD는 염증과 신경 병증성 통증에 좋고, THC는 경련과 경련 관련 통증에 효과가 좋지만, 환각상태에 이르는 부작용도 있으므로, 매우 소량으로 첨가 되어야 하며 관리가 되어야 한다. THC는 복용시 즉각적인 반응을 얻을 수 있고 장기적인 인지 부작용이 있는 위험한 약물이라 평가된다. 그러나, CBD는 THC의 정신 자극과는 반대의 심리적 활동성 부작용을 최소화하기 위해 CBD와 THC의 비율이 다른 변종을 만들고 있다. THC는 CBD와 달리 위험한 약물로 분류되고 있으며, 관리에 대한 대책이 필요하다. 이미 미국의 31개주, 캐나다, 호주, 뉴질랜드, EU 국가에서는 CBD의 의학적인 사용과 더 나아가서 일반인의 THC의 함량이 제거되거나 낮은 수준으로 포함된 제품의 레크리에이션 용도로 담배와 알코올수준으로 CBD를 허용하는 국가가 늘고 있다. 이러한 관심은 흡연과 패치 부분에서 사람들의 관심에 따라 음식분야에 적용으로도 새롭게 시도되고 있다. 2019년 4월 미국 콜로라도 주를 시작으로 국제적 Weed day를 맞이하여 확산되는 추세에 있다.
그러나 음식분야 등에 적용에 있어서 CBD의 함량조절과 그에 대한 사용자의 확인, 개인에 따른 섭취량 방식 등에 대한 많은 개선이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, CBD를 포함하는 커피, 주스, 시럽, 소스, 아이스크림, 요구르트, 쵸코렛, 쿠키, 캔디 등의 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등 유동체를 이용한 제품을, 다양한 형상으로 소비자의 기호에 맞게 개성있는 형상으로 프린팅하여 제공하되 법적으로 국가별로 허용된 CBD 함량을 갖도록 정량 제어가 가능하고 검증이 가능한 3D 프린팅 운영 시스템을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 3D 프린팅 운영 시스템은, 사용자 단말로부터의 요청에 따라 해당 사용자 정보 또는 전문가 처방전 정보에 대한 서비스허용여부를 결정하기 위한 사용자 인증을 수행하는 인증부; 상기 사용자 정보 또는 전문가 처방전 정보를 기초로 산출한 CBD함유량 연관정보를 상기 사용자 단말로 전송하여, 상기 사용자 단말에서 상기 CBD함유량 연관정보가 포함된 작업 데이터를 네트워크를 통해 원격의 3D 프린터로 전송해 유동체를 이용해 해당 CBD 함유량을 갖는 객체를 제작하도록 프린팅을 제어하는 CBD 통보부; 상기 3D 프린터가 상기 객체를 제작하는 동안, 전문가 단말과 상기 사용자 단말 간에 음성이나 텍스트를 포함한 양방향원격 소통정보의 교환을 지원하는 소통 지원부; 및 사용자별 원인 증상에 대응된 상기 3D 프린터로 제작된 CBD 함유 객체의 사용과 효과에 대한 이력을 데이터베이스에 관리하고 통계 요구에 따라 원인 증상별 특정 사용자 또는 사용자들의 CBD 함유 객체의 사용과 효과를 분석하여 통계 정보를 제공하는 인터페이스부를 포함한다.
상기 인증부는, 상기 사용자 인증을 위하여, 상기 요청에 포함된 사용자 확인정보와 상기 사용자 정보 또는 전문가 처방전 정보 사이의 매칭여부를 확인하여 인증하되, 관리기관 서버와 통신으로 추가 인증을 수행할 수 있다.
상기 CBD 통보부는, 상기 CBD함유량 연관정보로서, 해당 객체의 제작을 위한 유동체에서 CBD가 차지하는 무게비, 또는 CBD함유량이 미리 알려진 유동체인 경우 유동체의 부피를 포함하는 정보를 전송할 수 있다.
해당 객체의 제작을 위한 상기 유동체에서 상기 CBD는 0.001 wt%~ 95.0 wt% 포함될 수 있다.
해당 객체의 제작을 위한 상기 유동체에서 THC가 0.0 wt% ~ 10.0 wt% 포함될수 있다.
상기 소통 지원부는, 상기 양방향원격 소통정보로서, 상기 데이터베이스를 참조하여, 사용자의 해당 원인 증상에 대응된 CBD 함유 객체의 사용과 효과에 대한 설명을 추출해 상기 사용자 단말로 제공하고, 상기 전문가 단말과 상기 사용자 단말 간에 사용자의 증상 개선 상태에 대한 질의 응답 정보를 양방향으로 교환하도록 지원할 수 있다.
상기 3D 프린터는, 제어신호에 따라 xy 가동부에 결합한 토출부의 노즐을 통해 재료를 토출시키는 프린터 기구; 상기 사용자 단말을 통해 주문된 상기 작업 데이터에 따라 상기 프린터 기구가 객체를 보온 또는 보냉 기구물이 설치된 베드 상에 제작하도록 상기 제어 신호를 생성하는 제어 장치; 및 상기 객체의 제작 과정에 대한 영상을 획득하기 위한 카메라를 포함하고, 상기 제어 장치는, 네트워크 상의 플랫폼의 상기 CBD 통보부의 중계에 따라 상기 사용자 단말과 연동하여 상기 작업 데이터를 실행하고, 상기 사용자 단말로 상기 객체의 제작 과정에 대한 영상을 실시간 제공하고, 상기 플랫폼의 상기 인터페이스부에서 상기 사용자 단말로 상기 객체의 제작 과정에 대한 분석 정보를 실시간 제공하도록 제어하며, 상기 사용자 단말로부터 수신하는 제어 명령에 따라 상기 토출부의 x축이나 y축 이동, 상기 베드의 z축 이동, 토출 재료의 변경, 및 동작 중지 중 어느 하나 이상을 제어할 수 있다.
상기 제어 장치는 상기 작업 데이터로서의 그림, 디자인, 사진, 문자, 또는 손으로 쓰거나 그려서 입력된 정보에 대한 디지털데이터에 따라, 상기 토출부의 이동을 제어하여 상기 토출부를 통한 CBD 함유 유동체를 상기 베드 상에 토출하거나, 또는 소정의 하부 구조물에 추가적으로 토출해 상기 객체를 제작할 수 있다.
상기 토출부를 통해 CBD 함유 유동체를 공급하기 위한 유동체 공급기를 더 포함하고, 상기 토출부는 PTE(Piston Type Extrusion) 또는 STE(Screw Type Extrusion) 방식으로 노즐을 통해 상기 CBD 함유 유동체를 토출시킬 수 있다.
상기 토출부를 통해 CBD 함유 유동체를 공급하기 위한 유동체 공급기의 재질, 및 상기 유동체 공급기로부터 노즐까지의 유동체 수용수단이 플라스틱으로 이루어져, 상기 CBD 함유 유동체의 이동 경로 상에서의 CBD의 손실을 방지할 수 있다.
상기 3D 프린터에서, 상기 객체의 제작에 사용되는 CBD 함유 유동체는, 초임계 이산화탄소 추출법으로 획득되며 소정의 미셀 또는 역미셀 작용을 위한 동물성 또는 식물성 지방을 포함할 수 있다.
상기 3D 프린터에서, 커피 위에 소정의 두께 이상 거품이 형성되어 있는 상기 커피 상에 CBD 함유 유동체를 이용하여 상기 객체를 제작할 수 있다.
상기 3D 프린터에서, 다른 음식물 위에 CBD 함유 유동체를 이용하여 음식물인 상기 객체를 제작할 수 있다.
상기 3D 프린터에서, 음식물 위에 소정의 두께 이상 열전달 차단층이 형성되어 있는 상기 음식물 상에 CBD 함유 유동체를 이용하여 상기 객체를 제작할 수도 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 클라우드 운영 플랫폼에서 3D 프린팅 운영 방법은, 사용자 단말로부터의 요청에 따라 해당 사용자 정보 또는 전문가 처방전 정보에 대한 서비스허용여부를 결정하기 위한 사용자 인증을 수행하는 단계; 상기 사용자 정보 또는 전문가 처방전 정보를 기초로 산출한 CBD함유량 연관정보를 상기 사용자 단말로 전송하여, 상기 사용자 단말에서 상기 CBD함유량 연관정보가 포함된 작업 데이터를 네트워크를 통해 원격의 3D 프린터로 전송해 유동체를 이용해 해당 CBD 함유량을 갖는 객체를 제작하도록 프린팅을 제어하는 단계; 상기 3D 프린터가 상기 객체를 제작하는 동안, 전문가 단말과 상기 사용자 단말 간에 음성이나 텍스트를 포함한 양방향원격 소통정보의 교환을 지원하는 단계; 및 사용자별 원인 증상에 대응된 상기 3D 프린터로 제작된 CBD 함유 객체의 사용과 효과에 대한 이력을 데이터베이스에 관리하고 통계 요구에 따라 원인 증상별 특정 사용자 또는 사용자들의 CBD 함유 객체의 사용과 효과를 분석하여 통계 정보를 제공하는 단계를 포함한다.
상기 CBD를 함유하는 상기 객체는, 음식물, 캔들, 비누, 화장품 또는 오일을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 3D 프린팅 운영 시스템에 따르면, CBD를 포함하는 커피, 주스, 시럽, 소스, 아이스크림, 요구르트, 쵸코렛, 쿠키, 캔디, 프리첼, 파스타 등의 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등 유동체를 이용한 제품을, 다양한 형상으로 소비자의 기호에 맞게 개성있는 형상으로 프린팅하여 제공하되 법적으로 국가별로 허용된 CBD 함량을 갖도록 정량 제어가 가능하고 검증이 가능한 효과가 있다. 예를 들어, 오남용이 될 가능성과 가지고 있는 CBD라는 성분을 음식 등에 넣을 때, 3D 프린터 내에 있는 IoT(Internet of things) 시스템을 사용하여, 사용자 및 관리자가 CBD를 유효하게 정량 사용하는지, 중복복용을 포함해서 CBD를 최대 어느 정도를 사용하는지 등 사용자와 관리자, 가족 등의 정보를 환경에 따라 공유 관리가 가능하며, 패치 또는 스포이드로 일회의 부정확한 양의 흡수 및 복용을 하는 것이 아닌 유동체 등에 정량 첨가하여 노인 또는 소아에게 투입과정에서의 불필요한 오해와 거부감을 완화하며, 그 정확한 사용량 파악이 용이하게 한다. 즉, IoT 시스템과 연동하여 CBD 함유 유동체가 3D 객체의 제작 현장에서 검증될 수 있으며, 특히, 소아 또는 노인과 같은 소외계층 또는 국가간, 지역간 떨어진 원격 위치에서도 CBD가 정량으로 함유되도록 정보 전달과 제어가 가능하고 정부 등의 통제가 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 언제 어디서나 원하는 때에 CBD가 첨가된 음식을 인쇄하여 먹을 수 있으며, 그 정보는 클라우드 서버에 저장이 되어 한번에 섭취해야 하는 양을 의사, 약사, 가족 등 정보 열람에 동의한 사람이 전문가의 추천에 의해 정해진 양을 정확히 조절할 수 있는 방식의 기술을 사용하여 CBD가 오남용될 수 있는 상황을 차단하고, 마약이 아닌 건강 기능 식품의 기능에 집중되는 것이 가능하다. 또한, 프린팅되는 시간동안 장착되어 있는 패널을 통해 반복적으로 섭취하는 음식 등에 대한 정보와 그에 따른 피드백 정보가 제공된다. 의사의 처방으로 하루에 얼마만큼의 양을 섭취할 수 있다고 하여도, 한번에 섭취를 하면 오남용의 위험이 있어, 본 발명에 따라 클라우드 서버를 통해 하루에 섭취할 수 있는 양을 조절하고 관리하여 안전한 건강 CBD 먹거리 문화를 형성할 수 있다. 또한, 다른 사람의 눈을 의식하지 않고 숨기지 않고 평범하게 음식을 섭취할 수 있으며, 자기 자신을 조절하는 데서 오는 정신적인 압박감에서도 해방될 수 있다.
그리고, 본 발명은 이러한 CBD 성분을 포함한 음식 등을 초기 전달, 복용, 사후관리가 필요한 단계, 및 자유로운 확산단계에 이르는 과정에서 그 원인 증상 및 의료 통계 등에 적용하기 위한 데이터를 모으는 분야의 플랫폼으로 적용할 수 있는 유일한 방법이 될 수 있으며, 즉, 최초 관리에 따른 초기진입, 데이터 분석과 이에 대한 전세계의 환경변화, 전면 허용까지의 단계에서 많은 데이터를 모으는 툴, 그리고 주사나 패치에 비해 음식 형태 등으로 섭취함으로 거부감을 줄이며 그 원인 증상 및 의료 통계 등에 적용하기 위한 의미 있는 데이터를 용이하게 획득하여 제공하는 것이 가능하다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 음식물의 3D 프린팅 기법의 일례(예, 커피)이다.
도 2는 음식물의 3D 프린팅 기법의 다른 예(예, 소스)이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 운영 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 운영 시스템의 동작 설명을 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 SLD (Single-line Design) 프린팅 방식의 시간에 따른 유동체 토출양에 대한 예시이다.
도 7은 본 발명의 STE 토출 방식의 SLD(Single-line Design) 프린팅으로 제작한 3D 객체의 예시이다.
도 8은 본 발명의 PTE 토출 방식의 SLD(Single-line Design) 프린팅으로 제작한 3D 객체의 예시이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들을 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. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
먼저, 본 발명의 3D 프린팅 기법을 이용하여 CBD (Cannabidiol, 칸나비디올)를 포함하는 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등 유동체를 이용한 제품을 제조하는 방법의 개요를 설명한다.
CBD (Cannabidiol, 칸나비디올)는, 화학식 C21H30O2으로 표현되며, 분자량은 314.4617 g/mol을 갖는다. CBD는 대마초 식물에서 추출될 수 있으며, THC (Delta - 9 - tetrahydrocannabinol)를 0.3중량% 미만으로 포함할 수 있다. 2016년 본원 발명자인 김남수 교수가 Carl's Jr에 3D 프린팅을 이용한 음식이 가능함을 멤피스 본사에서 선보인데 이후, CBD의 관심은 급증하였고, Carl's Jr사는 CBD가 첨가된 소스와 햄 기반 CBD 오일로 만든 햄버거를 2019년 4월 20일 하루동안 4/20 Weed Day burger를 최초로 CBD를 공개하였다. 그러나 여기에는 CBD의 함량조절과 그에 대한 사용자의 확인, 개인에 따른 섭취량 방식에 대한 많은 개선이 필요한 실정이며, 이를 해결할 수 있는 3D 프린팅 기법은 전혀 적용되지 않았다. 도 1, 도 2와 같이 3D프린팅 기법을 사용하여 커피나 소스 등에 CBD를 첨가하여 뉴멕시코에서 진행하였으며, 뉴멕시코는 그 지역에서 제조되는 CBD를 사용해야 하는 규칙이 있어 그 규칙에 따라 실험적으로 제조하여 성공적으로 프린팅되는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에서 첨가하는 음식 개별에 포함되는 CBD의 최대양과 THC의 함유 여부 이에 따른 그 효과에 관하여, 본 발명에서는 법적으로 국가별로 허용된 CBD 함유물을 사용하여 이를 음식 등을 통해 소비자의 기호에 맞는 정량 제어에 따라 개성있는 형상으로 제공하는 것으로, 그 효과와 성분 및 법적 한계를 넘은 병증적용에 대하여는 본 발명에 포함되지 않는다.
일례로 한국에서는 최근 소아 간질에 효과가 있는 것으로 알려진 CBD를 소아 간질을 앓고 있는 어린이들의 부모님들이 불법적으로 대마를 들여오는 등 많은 사건사고를 불러오고 있다. 2019년 3월 12일부터 국내에서도 처방이 가능해진 치료용 대마액 (Cannabidiol oil)으로 인해 새로운 항경련제 개발을 기대하고 있던 사람과 그 가족에게 희망이 되어주었다. 국내에서는 대마는 세심한 사용량 계산이 필요한 오일(oil)로 분류되었다. 의약품 종류에만 극히 제한되는 것이며, 간질, 류마티스, 불면증, 암, 파킨스 등을 앓고 있는 환자의 가족들이 불법적으로 구입하여 사용하려 했던 CBD 오일, 대마 추출물 등은 지금처럼 수입과 사용을 할 수 없다. 그 이유로는 국내 식약처 관계자는 오남용 가능성을 배제할 수 없으며 과학적 근거 하에 만들어진 의약품만 쓰도록 한 것이라고 한다. 본 발명은 법이 CBD 사용을 허용하는 국가에서 CBD를 포함하는 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등 유동체를 이용한 제품을 제조하는 시스템 및 방법을 제안하고자 한다.
미국에서는 관련주에 따라 활발하게 마약이라는 틀에서 벗어나 의약품, 건강 기능 식품으로 관심을 받으며 급 성장하여 2025년에는 CBD 관련 제품이 20조원의 시장으로 급성장 할 것으로 예상된다.
미국 의회에서는 전국적으로 대마 농업과 판매를 합법화했지만, 식약청은 위에 언급한 것과 같이 판매될 식품에 CBD를 첨가하여 판매하는 것을 연방법에서 현재는 불법으로 규정하고 있다. 하지만, 근시일내에 CBD가 희석된 형태로 주입된 식품의 판매를 허용할 것이라고 발표되었고, 주 및 시의원들은 자체 규칙을 만들고 있는 등, 연방 정부와 주정부가 CBD가 주입된 음식을 결국 허용하는 방향으로 전세계는 빠른 속도로 변화할 것으로 예상한다.
미국의 경우 앞서 설명한 것과 같이 음식과 음료에 사용하는 회사들은 주법과 연방법에 따른 불명확한 규정으로 CBD 시장의 초기단계에 성공적으로 적응하지 못하였으며, 이 부분은 국가간, 지역간, 새로운 분쟁이 될 것으로 예상된다. 이로 인하여 캐나다, 호주, 뉴질랜드, 유럽을 중심으로 발전한 응용에 비해 미국, 일본, 중국, 한국 등은 CBD 성장 속도가 느리게 진행되고 있다. 그러나 궁극적으로 알코올과 담배에 비해 그 중독성과 폭력의존성이 상대적으로 낮은 마리화나와 더 나아가서 여기서 환각을 일으키는 THC를 제거한 CBD의 응용은 합법화하며 새로운 안정제, 근육이완제, 불면증, 진통제 분야의 의학적 분야는 물론 일반인의 강박관념, 스트레스 완화에도 사용하는 분야로 적용될 것으로 예상된다. 본 발명은 이러한 CBD 성분을 포함한 음식 등을 초기 전달, 복용, 사후관리가 필요한 단계, 및 자유로운 확산단계에 이르는 과정에서 그 원인 증상 및 의료 통계 등에 적용하기 위한 데이터를 모으는 분야의 플랫폼으로 적용할 수 있는 유일한 방법이 될 것으로 희망한다.
전세계적으로는 CBD추출물이 점점 대중화가 됨에 따라 캐나다, 호주를 중심으로 20,000 여건이 넘는 임상시험과 연구가 진행되고 여기서의 치료 불안, 외상 후 스트레스 장애, 파킨슨 등 만성 통증을 포함한 질병에 도움이 되고 이러한 연구와 더불어, 현재에는 직접적으로 CBD라는 것을 섭취하거나 패치, 정맥주사, 피부, 각막, 입술 등에 CBD를 투입하는 것과 음식으로 복용하는 새로운 시도가 시작되었다. 결국 이러한 입법적인 요소가 진행되어도 상대적으로 마약이라는 오명과 잘못된 인식을 넘어서기 위해서는 최초 관리에 따른 초기진입, 데이터 분석과 이에 대한 전세계의 환경변화, 전면 허용까지의 단계에서 많은 데이터를 모으는 툴, 그리고 주사나 패치에 비해 음식 형태 등으로 섭취함으로 거부감을 줄이며 의미 있는 데이터를 획득하는 방법으로 본 발명이 상당한 기여를 할 수 있을 것이다.
이와 같이 본 발명에서는 3D 프린터 내에 장착되어 있는 WiFi와 클라우드와의 상호작용으로 개개인의 정보를 권한을 부여받은 사람에 한하여 관리하는 시스템이 설치되어 있고 이는 기 특허 출원된 바이오메디칼쓰리디프린팅㈜의 장비를 사용함으로 허용되지 않는 사람은 접근할 수 없고 암호화된 클라우드 서버에 저장된다. 필요에 따라 모든 것이 CBD에 대해 전면 합법화된다면 이 과정은 생략될 수 있다. 향후 CBD의 일회 투여 한계를 고려한 커스터마이즈된(customized) 성분을 음식섭취 방법을 통하여 소비자가 원하는 시간에 정확한 양과 그 성분에 대한 효과를 검증하며 투여하는 원격의료(telemedicine)의 시스템을 도입하고자 하나, CBD가 약이 아닌 일반 음식의 일부로 대중화되는 방법을 제안한다.
그 일례로 음식성분을 분석하여, 불면증을 치료하기 위한 방법으로는, 디카페인 커피가 들어있는 컵의 상단에 CBD를 포함한 것을 퇴근길에 정량 복용하도록 해당 음식을 만들기 위한 재료 상태에서 개개인이 섭취할 수 있는 CBD의 양을 측정하여 적용하는 단계, 적용된 재료를 3D 프린터(예, 바이오메디칼쓰리디프린팅㈜의 특허보유 3D 프린터 운영 시스템 기술이 적용된 프린터)에서 프린팅이 가능하도록 준비하는 단계, 재료 안에 얼마만큼의 CBD가 들어가 있는지와 어떠한 효과를 기대할 수 있는지 등에 대한 전문가(의사/약사 등), 사용자(환자/가족 등) 간에 소통하는 단계, 소리 또는 자막을 통해 실시간으로 사용자의 상태 등의 결과를 전문가로부터 획득하는 단계 등이 결합되어 결과적으로 CBD의 섭취량에 따라 정량 제어되어 제조된 건강기능성 음식 등을 제조하는 방법을 맞춤형으로 최적화할 수 있다. 이에 따라 최종 수면과정이 어떻게 향상되었는지를 모니터링할 수 있는 방법으로 적용 가능하다.
또한, 이와 같은 CBD를 첨가한 음식은, 주문 진행에 따라 조리 방식이 바뀌며 주문을 진행하였거나 처방에 따라 CBD가 첨가된 음료 또는 음식을 섭취해야 하는 사람 외에는 CBD가 첨가되었는지 알 수 없도록 CBD가 첨가되지 않은 음식과 동일하게 제공될 수 있고, 이러한 특징은 사용자와 공급자의 동의에 의해 실제는 CBD를 첨가하지 않고 비교 실험을 통한 플라시보 이펙트에 의한 약물효과 데이터를 비교 분석하기 위한 용도로도 사용이 가능하다.
본 발명에서는 프린터를 클라우드, 즉, 네트워크 상에서 제어한다. 모든 데이터들이 클라우드 상에서 정리되며 우리가 프린팅 하는데 필요한 디자인, 동영상, 또는 프린팅 데이터들을 클라우드에 모아 저장할 수 있다. 또한 클라우드를 이용할 경우 어느 곳에서든지 자신이 원하는 시간에 프린팅을 시작하고 끝내는 등 무엇보다 프린터의 조건도 조절할 수 있기 때문에, 재료에 따른 조건들도 굳이 가까이 있지 않아도 프린팅을 원격 제어할 수 있다. 다시말하여, 클라우드상에서 음식 프린팅 상태 및 프린터 상태를 카메라, 노즐, 온도센서, 장비가동횟수 등을 기반으로 하여 데이터를 분석하며 최적으로 프린팅된 사례의 조건들을 토대로 보다 퀄리티가 높은 결과물을 생산할 수 있다. 또한 디자인된 프린팅 파일을 개인 핸드폰앱, 웹사이트 등을 통해 이를 클라우드상에서 지정된 프린터로 분배하여 프린팅하도록 관리할 수도 있다.
운영 체계 또는 운영 시스템은, 프린터의 고장 등에 대처하기 위하여, 프린터 장비의 가동 상태나 횟수 또는 클라우드에 모아져 있는 프린팅 사례와 카메라 녹화 등을 기반으로 문제점을 확인하고 해결책 등을 명시해 줄 수도 있다. 따라서 앞에서 언급한 것과 같은 보완점들이 적용된 음식물 3D 프린터가 실제로 사용된다면 더욱 다양한 재료로 정교하며 안전한 3D 구조체를 시간에 제한 없이 어디서든 먹을 수 있는 음식물 3D 프린팅 산업의 활성화가 이루어 질 것이다.
이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 운영 시스템(500)을 설명할 때, 본 발명의 (3D) 프린터(100)가 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등의 객체를 프린팅하는 것을 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술은 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등의 객체 이외에도 산업용 등 전반적인 분야에서의 다양한 종류의 3D, 2.5D, 2D 객체 등을 프린팅하는 데 적용할 수 있음을 미리 밝혀 둔다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 운영 시스템(500)을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 운영 시스템(500)은, 네트워크 상에서 연동 가능한 하나 이상의 3D 프린터(100), 서버 형태의 클라우드 운영 플랫폼(200) 및 다수의 단말기(300)를 포함한다. 단말기(300)는 CBD를 섭취하려는 사용자의 단말 또는 의사/약사 등 전문가의 단말 등을 포함한다.
본 발명에서 3D 프린터(100)는 CBD를 함유한 유동체를 이용해 2D(Dimension), 2.5D 또는 3D 형태의 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등의 객체를 프린팅하여 생성한다. 객체의 제작을 위한 유동체에서 CBD는 0.001 wt%~ 95.0 wt% 포함될 수 있으며, 이때 유동체에서 THC가 0.0 wt% ~ 10.0 wt% 포함된 상태일 수도 있다. 하기하는 바와 같이, 직교 좌표축인, x,y,z축 가동에 의한 경우 3D 프린팅을 의미하고, x,y축 가동에 의한 경우 2D 프린팅을 의미하며, 이미 일부가 완성된 햄버거, 스테이크, 타코, 피자, 케이크, 아이스크림, 커피, 주스, 요구르트, 쵸코렛, 쿠키, 캔디, 프리첼, 파스타 등 객체 등의 상부에 시럽, 소스 등의 CBD를 함유한 유동체를 이용하여 피사체, 문양, 글자, 문장, 로고, 또는 캐리커쳐의 형태에 대한 객체를 추가 실현하는 경우가 2.5D 프린팅에 해당할 수 있다.
여기서, 3D 프린터(100), 클라우드 운영 플랫폼(200) 및 다수의 단말기(300) 간에 연동을 위한 네트워크는, 유선 인터넷 통신이나 WiFi, WiBro 등 무선 인터넷 통신, WCDMA, LTE 등 이동통신 등을 포함하는, 유선 통신 또는 무선 통신을 지원하는 네트워크일 수 있다.
단말기(300)는 스마트폰, 음성/영상 전화 통화가능한 웨어러블 디바이스, 테블릿 PC, 노트북 PC, 등 무선 단말을 포함하며, 이외에도 경우에 따라 데스크탑 PC, 기타 통신 전용 단말기 등 유선 단말을 포함할 수 있다. 단말기(300)는 본 발명의 3D 프린터 운영 관련 서비스를 제공받기 위하여 사물인터넷 (IoT, Internet of Things)이 가능한 어플리케이션을 탑재할 수 있다.
클라우드 운영 플랫폼(200)은 단말기(300)를 통하여 본 발명의 3D 프린터 운영 관련 서비스를 제공받는 사용자들에 대한 가입 정보를 관리하고, 단말기(300)와 3D 프린터(100) 간의 각종 제어나 필요한 정보의 송수신을 중계할 수 있다. 클라우드 운영 플랫폼(200)의 중계에 따라, 사용자들이나 그 가족, 또는 의사, 약사 등 전문가들은 IoT 기능이 탑재된 어플리케이션이 탑재된 단말기(300)를 이용하여 원격에서도 3D 프린터(100)나 베드(10)의 움직임(x, y, 또는 z축 이동 등)을 조작할 수 있으며, 원하는 디자인의 작업 데이터를 전송하여 해당 3D 객체에 대한 프린팅의 제어도 가능하다. 3D 프린터(100)는 단말기(300)로부터 수신하는 제어 명령에 따라 토출부(도 4의 85, 95 참조)의 x축이나 y축 이동, 또는 베드(10)의 z축 이동, 토출 재료(CBD를 함유한 유동체)의 변경, 또는 동작 중지를 제어할 수 있으며, 단말기(300)로 해당 객체의 제작 과정에 대한 영상을 실시간 제공하고, 클라우드 운영 플랫폼(200)에서 단말기(300)로 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등 객체의 제작 과정에 대한 분석 정보를 실시간 제공하도록 제어할 수도 있다.
또한, 클라우드 운영 플랫폼(200)은 네트워크 상의 다수의 3D 프린터(100)에서 프린팅되어 제작되는, 3D 객체에 대한 정보, 예를 들어, 각 프린터에 대한 프린팅 가동 횟수, 작업데이터와 프린팅 사례(예, 디자인, 소재 등 포함), 객체의 제작 과정에 대한 영상, 자주묻는 질문과 해결책, 또는 소비자의 선호도에 대한 정보 등을 데이터베이스(250)에 관리하고, 데이터베이스(250)의 정보를 단말기(300)로 제공하여 객체의 프린팅 주문 시에 참조하게 할 수도 있다. 예를 들어, 다수의 3D 프린터(100)에서의 3D 객체에 대한 정보들의 축적된 정보를 기초로 프린팅되어 제작되는 3D 객체에 대한 디자인, 소재 등의 데이터를 분석하고 소비자의 선호도를 파악할 수 있으며, 해당 도식화된 정보를 단말기(300)에 제공할 수 있다. 또한, 이와 같은 축적된 정보를 기초로 클라우드 운영 플랫폼(200)은 향후 전략적인 서비스 매출과 회사의 운영, 3D 프린터 하우징 장치(100) 등 장비의 안전상태 등에 대한 빅데이터를 분석하여, 현장에서 바로 광고 회사와의 광고 계약 등에 적용 가능한 의미있는 분석 결과를 제공할 수도 있다.
3D 프린터(100) 주변에서 직접 작업 데이터를 입력하여 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등 객체가 프린팅되도록 할 수도 있지만, 단말기(300)에서 전송된 3D 작업 데이터로서, 그림, 디자인, 사진, 문자, 또는 손으로 쓰거나 그려서 입력된 정보에 대한 디지털데이터에 따라 3D 프린터(100) 토출부의 이동을 제어하여, 해당 피사체, 문양, 글자, 문장, 로고, 또는 캐리커쳐의 형태에 대한 해당 객체가 프린팅되도록 할 수 있다. 이때, 객체의 프린팅 제작 동안에 3D 프린터(100)의 제어 장치(120)는 하우징(150) 내부(예를 들어, 토출부의 노즐 주변 등)에 설치된 카메라를 통해 획득한 해당 객체의 제작 과정에 대한 영상을 단말기(300)로 실시간 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 네트워크 상의 클라우드 운영 플랫폼(200)을 운영하여 IoT를 지원함으로써 모바일 기능을 이용해 단말기(300)에서 멀리 떨어져 있어도 원격 조정 및 프린팅이 가능할 뿐만 아니라, 3D 프린터 등의 장비 및 소비자의 상황을 현장에서 직접 분석하고 대응할 수 있도록 할 수 있다. 또한 인터넷 등 네트워크 상에서 단말기(300)를 통해 영상 등으로 미리 선주문하거나, 주문된 제품들이 프린터에서 프린팅되고 자동으로 보관되며, 키패드나 단말에서 비밀번호 등에 의해 자동 결제후 이를 점원의 도움없이 직접 픽업하는 시스템이 가능하게 할 수도 있다. 또한, 본 발명에서는 이와 같은 운영 시스템(500)에서 운영되는 3D 프린터(100)를 이용하여, xy 가동부(111)나 이에 장탈착 가능한 xy가동부(111)에 결합된 피스톤 토출 가동부(112)의 유동체 토출부(85, 95)에 의해 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등 객체를 프린팅함으로써 객체를 획득하는 정밀도를 향상시킬 수 있고 보온 보냉이 가능하며, 3D 프린터(100)로부터 객체를 용이하게 분리할 수 있도록 하였다. 예를 들어, 유동체 토출부(85, 95)의 단부에 노즐이 리듀서(reducer)를 통해 접속되어 있으며, 3D 프린터(100)의 제어 장치(120)는 피스톤 펌프 가동부(112)의 피스톤에 의한 유동체의 토출을 제어해 목표무게 대비 ±0.5% 정밀도를 갖도록 반복적인 균일성으로 객체의 제작을 제어할 수 있다.
특히, 도 3과 같이, 본 발명의 클라우드 운영 플랫폼(200)은 인증부(210), CBD 통보부(220), 소통 지원부(230), 인터페이스부(240), 데이터베이스(250)를 포함할 수 있다.
이하 도 4의 흐름도를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 운영 플랫폼(200)을 포함한 3D 프린팅 운영 시스템(500)의 동작을 설명한다.
먼저, 사용자 단말(300)은 본 발명의 3D 프린터 운영 관련 서비스를 제공받기 위하여 사물인터넷 (IoT)이 가능한 어플리케이션을 탑재할 수 있다. 사용자는 사용자 단말(300)에서 어플리케이션을 실행하여 어플리케이션 화면(예, 메뉴, 아이콘 등)을 통하여 건강 관련 기능성 객체, 예를 들어, 신경안정, 근육이완, 불면증, 진통, 간질, 류마티스, 암, 파킨스 등에 도움을 주거나 치료하기 위한 객체로서, CBD를 함유하는 유동체를 포함하는 햄버거, 스테이크, 타코, 피자, 케이크, 아이스크림, 커피, 주스, 요구르트, 쵸코렛, 쿠키, 캔디, 프리첼, 파스타, 시럽, 소스 등 음식물이나 캔들(예, CBD를 함유하는 에센셜 오일을 이용하여 제작되는 향초), 비누, 화장품, 오일 등의 객체를 선택할 수 있다(S110).
사용자는 사용자 단말(300)의 어플리케이션 화면을 통하여 이와 같은 건강 관련 기능성 객체를 선택한 후, 메뉴, 아이콘 등을 통하여 CBD함유량 연관정보에 대한 요청을 입력하여 클라우드 운영 플랫폼(200)으로 전송되도록 한다(S120).
클라우드 운영 플랫폼(200)에서, 인증부(210)는 사용자 단말(300)로부터의 요청(예, 아이디, 패스워드, 연락처 등 사용자 확인 정보가 포함됨)에 따라 데이터베이스(250)를 참조해 해당 사용자 정보(예, 아이디, 패스워드, 연락처, 원인증상 등) 또는 전문가 처방전 정보(예, 의사/약사 등 전문가의 처방전 이미지, 또는 텍스트 정보 등)에 대한 서비스허용여부를 결정하기 위한 사용자 인증을 수행한다. 예를 들어, 인증부(210)는 상기 사용자 인증을 위하여, 사용자 단말(300)로부터의 요청에 포함된 사용자 확인정보(예, 아이디, 패스워드, 연락처 등)와 데이터베이스(250)의 사용자 정보(예, 아이디, 패스워드, 연락처, 원인증상 등) 또는 전문가 처방전 정보(예, 의사/약사 등 전문가의 처방전 이미지, 또는 텍스트 정보 등) 사이의 소정의 매칭 여부를 확인하여 인증함으로써, 인증에 성공하면 CBD를 함유하는 유동체에 의한 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등 3D 객체의 제작 서비스를 이용하도록 허용할 수 있다. 경우에 따라, 상기 사용자 인증을 위하여, 인증부(210)는 관리기관 서버와 통신으로 추가 인증을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 관리기관은 CBD 사용량을 통제하는 정부, 정부산하기관, 정부의 인가를 받은 사립기관 등 외부 기관일 수 있고 인증을 위한 서버를 운영할 수 있으며, 인증부(210)는 공인인증서 등 소정의 인증서를 이용하여 관리기관 서버에서의 인증을 통과할 수 있다.
이와 같은 상기 사용자 인증이 이루어진 후, 클라우드 운영 플랫폼(200)에서, CBD 통보부(220)는 사용자 정보(예, 아이디, 패스워드, 연락처, 원인증상 등) 또는 전문가 처방전 정보(예, 의사/약사 등 전문가의 처방전 이미지, 또는 텍스트 정보 등)를 기초로 산출한 CBD함유량 연관정보를 사용자 단말(300)로 전송하여, 사용자 단말(300)에서 상기 CBD함유량 연관정보가 포함된 작업 데이터를 네트워크를 통해 원격의 3D 프린터(100)로 전송하도록 제어한다(S130). 이에 따라 3D 프린터(100)는 CBD를 함유하는 유동체를 이용해 해당 CBD 함유량을 갖는 객체를 제작하게 된다(S140). 여기서, 상기 CBD함유량 연관정보로서, 해당 객체의 제작을 위한 유동체에서 CBD가 차지하는 무게비(wt%), 또는 CBD함유량이 미리 알려진 유동체인 경우 유동체의 부피 등을 포함하는 정보일 수 있다.
3D 프린터(100)가 CBD함유량 연관정보가 포함된 작업 데이터에 따라 CBD를 함유하는 유동체를 이용하여, 햄버거, 스테이크, 타코, 피자, 케이크, 아이스크림, 커피, 주스, 요구르트, 쵸코렛, 쿠키, 캔디, 프리첼, 파스타 등을 제작 또는 그 위에 시럽, 소스 등을 장식하여 음식물을 제작하거나, 또는 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등의 객체를 제작하는 동안, 소통 지원부(230)는 3D 프린터(100)로부터의 카메라 영상 정보 등을 기초로 전문가 단말과 사용자 단말에 해당 객체의 제작 과정을 화면에 표시하도록 데이터를 제공하며, 전문가 단말(300)과 사용자 단말(300) 간에 음성이나 텍스트를 포함한 양방향원격 소통정보의 교환을 지원할 수 있다(S150). 소통 지원부(230)는, 상기 양방향원격 소통정보로서, 데이터베이스(250)를 참조하여, 사용자의 해당 원인 증상(예, 신경안정, 근육이완, 불면증, 진통, 간질, 류마티스, 암, 파킨스 등)에 대응된 CBD 함유 객체의 사용과 효과에 대한 설명(예, 홍보물, 처방전, 주의사항 등을 설명)을 추출해 사용자 단말(300)로 제공하고, 전문가 단말과 사용자 단말 간에 사용자의 증상 개선 상태에 대한 질의 응답 정보를 양방향으로 교환하여 모니터링하도록 지원할 수 있다.
인터페이스부(240)는 사용자별 원인 증상에 대응된 3D 프린터(100)로 제작된 CBD 함유 객체의 사용과 효과에 대한 이력을 데이터베이스(250)에 관리하여 데이터를 누적해 나간다(S160).
인터페이스부(240)는 전문가 단말과 사용자 단말 등을 통한 통계 요구에 따라 원인 증상별 특정 사용자 또는 사용자들의 CBD 함유 객체의 사용과 효과를 분석하여 통계 정보를 제공할 수도 있다(S170). 예를 들어, 원인 증상별로 각 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등의 객체에 함유된 CBD 함유량에 따라 섭취횟수(예, 하루 3번 섭취시 5일, 10일, 한달 등)에 대한 효과(예, 상, 중, 하 등) 등의 통계 정보를 제공할 수 있다. 통계 정보는 막대그래프 등으로 그래피컬하게 표시되도록 제공될 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)에 대하여 도 5를 참조하여 좀 더 자세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)는, 제어장치(120), 하나 이상의 유동체 공급기(160, 170), 프린터 기구(110), 위생막(130), 보온 또는 보냉 기구물(135), 카메라(136)을 포함한다. 지지대(115)에 의해 하우징(150) 상부측에 설치된 프린터 기구(110)는, 결합부재(90)를 통해 장탈착 가능한 토출부(95)를 포함하는 xy 가동부(111), 및 결합부재(80)를 통해 장탈착 가능한 토출부(85)를 포함하는 피스톤 펌프 가동부(112)를 포함한다. 또한, 3D 프린터(100)는 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등 객체를 그 위에 형성하기 위한 하우징(150) 밑면 측에 z축 구동부(70)와 함께 장탈착 가능한 베드(10)를 포함하고, 베드(10)는 액츄에이터와 같은 z축 구동부(70)에 의해 z축 방향으로 가동되는 z축 가동부에 해당한다. xy 가동부(111)와 피스톤 펌프 가동부(112)는 장탈착이 가능하므로 프린팅 대상 객체의 형성을 위한 재료의 종류나 성질에 따라 어느 하나 이상을 선택적으로 장착하여 사용할 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 하우징(150)의 일측 벽에는 개폐가 가능한 도어가 구비될 수 있으며, 프린팅 동안 도어를 닫고, 프린팅 완료 시 객체를 꺼내기 위하여 도어를 열 수 있다. 이러한 도어는 제어장치(120)에 의해 자동 제어가 가능할 수 있다.
유동체 공급기(160, 170)는 익스트루더, 피스톤 프린터, 츄로스 익스트루더, 또는 모노 펌프 등 CBD를 함유하는 유동체 재료의 가압 장치로서, 유동체 공급기(160, 170)는 PTE(Piston Type Extrusion) 또는 STE(Screw Type Extrusion) 형태로 단부 노즐을 통해 유동체가 토출되도록 할 수 있다. 유동체 공급기(160, 170)는 하우징(150) 내부의 상부측에 적절히 설치될 수도 있고, 도면과 같이 빌딩의 천장측에 적절히 설치될 수도 있다.
유동체 공급기(160, 170)의 가압된 유동체 토출 부위인 노즐 단부들은 서로 독립적으로 각각의 결합부재(171)를 통해 각각의 토출부(95)에 연결된 관(파이프, 호스, 튜브 등)(172)과 연결될 수도 있다. 도면과 같이, 유동체 공급기(160, 170)의 노즐 단부들은 하나의 관에서 합해져 하나의 결합부재(171)를 통해 하나의 토출부(95)에 연결된 관(파이프, 호스, 튜브 등)(172)과 연결될 수도 있다. 결합부재(171)와 결합부재(90) 사이의 관(172)은, xy 가동부(111)의 x, y 축 이동 제어에 따라 토출부(95) 또는 피스톤 펌프 가동부(112)의 토출부(85)가 x, y 축 이동됨에 따라, 자유롭게 움직일 수 있도록 플렉서블(flexible) 형태의 관으로 이루어질 수 있다.
제어장치(120)의 x, y 축 이동 제어에 따라 토출부(95) 또는 피스톤 펌프 가동부(112)의 토출부(85)가 x, y 축 이동(전후좌우 방향)될 수 있으며, 제어장치(120)의 z축 이동 제어에 따라 z축 구동부(70)에 의해 베드(10)가 z축 방향으로 가동될 수 있다.
3D 프린터(100)의 x/y축 이동 제어, 베드(10)의 z축 이동 제어에 따라 프린팅 동작 중에, 유동체 공급기(160, 170)의 압력에 의해 가압된 유동체가 공급되고 토출부(95)의 단부 노즐을 통해 베드(10) 상에 유동체를 토출시키며, 피스톤 펌프 가동부(112)의 토출부(85)는 PTE(Piston Type Extrusion) 방식으로 실린더 용기에 담긴 유동체에 압력을 가하는 피스톤의 움직임에 의해 노즐을 통해 유동체를 베드(10) 상에 토출할 수 있으며, 또는 토출부(85)는 STE(Screw Type Extrusion) 형태로 용기에 담긴 유동체의 배출을 위한 스크류의 회전에 의해 노즐을 통해 유동체를 베드(10) 상에 토출할 수도 있게 된다.
또한, 각 토출부(85, 95)의 단부에 상기 노즐이 리듀서를 통해 접속될 수 있고, 노즐의 끝은 각이 진 팁, 각이 없는 팁 등 다양한 팁 형태로 결합될 수 있다. 이에 따라, 제어 장치(120)는 상기 피스톤 펌프 가동부(112)의 피스톤에 의한 유동체의 토출을 제어해 목표무게 대비 ±0.5% 정밀도를 갖도록 반복적인 균일성으로 객체의 제작을 제어할 수 있다.
베드(10) 상에 이미 일부가 완성된 객체 등이 놓여있는 경우에, 또는 베드(10) 없이도 종이 등 다른 기판이나 이미 일부가 완성된 객체 등이 해당 위치에 놓여 있는 경우에, 해당 구조물(CBD를 함유하거나 함유하지 않은 하부 구조물) 상부에 액체 기타 유동체(식재료, 및 식재료 아닌 모든 유동성 있는 재료를 포함함)로 이루어진 위와 같은 유동체를 토출하여 프린팅할 수도 있다. 프린팅 동안, z축 구동부(70)에 의해 베드(10)가 높은 위치에서 낮은 위치로 내려가면서, 또는 상하로 움직이면서 높낮이가 조절되어 다층 레이어로 이루어진 3D의 객체를 얻을 수 있다. 또한, 베드(10)가 탈착되거나, 베드(10)가 z축 가동되지 않는 경우에는, 객체의 다층 레이어 대신 베드(10) 또는 그 위의 이미 일부가 완성된 객체 등의 위에(또는 종이 등 소정의 기판 위에) 하나의 레이어가 토출되어 형성되는 2D, 또는 2.5D의 객체를 프린팅하는 것이 가능하다.
제어장치(120)는 이와 같은 유동체 공급기(160, 170), 프린터 기구(110) 등 3D 프린터(100)의 전반적인 제어를 담당하며, CBD함유량 연관정보가 포함된 작업 데이터에 따라 프린터 기구(110)가 객체를 보온 또는 보냉 기구물(25)이 설치된 베드(10) 상에 제작하도록 제어 신호를 생성할 수 있다. 이와 같은 제어장치(120)의 제어신호에 따라 xy 가동부(111)에 결합한 토출부(95) 또는 xy 가동부(111)에 장착한 피스톤 펌프 가동부(112)에 결합한 토출부(85) 중 어느 하나 이상의 노즐을 통해 유동체를 토출시킬 수 있게 된다.
베드(10)는 두개의 기판(11, 12) 사이에 보온 또는 보냉 기구물(25)이 장착된 형태일 수 있다. 기구물(25)은 액화질소, 드라이아이스, 또는 펠티어 냉판 등을 이용하여 프린팅되는 객체의 보냉을 유지시켜 형태가 일그러지지 않고 유지될 필요가 있는 경우 등에 적용할 수 있다. 또는, 기구물(25)은 소정의 온도(예, 100도)까지 발열이 가능한 발열판으로 이루어져, 프린팅되는 객체의 보온을 유지시켜 식지 않게 하는데 적용할 수 있다.
이외에도 하기하는 바와 같이, 위생막(130)의 하부측에도 보온 또는 보냉 기구물(135)이 포함될 수도 있다. 또한, 보온 또는 보냉 기구물(135)은 토출부들(85, 95) 주위에 배치될 수도 있다. 보온 또는 보냉 기구물(135)은 오븐, 냉동고 등일 수 있다.
이와 같은 보온 또는 보냉 기구물들(25, 135)은 제어장치(120)의 제어에 따라 온도 조절이 가능하며, 특히, 이에 따라 토출부들(85, 95)의 온도 조절을 통해 토출되는 유동체의 점도 조절이 가능하여, 고점도로부터 저점도까지 범위가 넓은 점도 범위의 유동성 유동체가 토출부들(85, 95)을 통해 토출되어 프린팅되도록 할 수 있다.
위생막(130)은 xy 가동부(111)에 결합한 토출부(95) 및 피스톤 펌프 가동부(112)에 결합한 토출부(85)의 옆면으로부터 하우징(150)의 벽까지 소정의 경사(예, 하우징쪽으로 내려가는 경사)를 갖도록 하우징 상하의 공간을 전체적으로 분리하도록 플렉서블 재질로 이루어진다. 위생막(130)은 토출부들(85, 95)의 x, 또는 y축 이동에 따라 부드럽게 접혔다 펴지거나 탄성이 있는, 자바라, 종이필터 등의 형태일 수 있으며 또는 고무 등의 재질로 이루어질 수 있고, 다른 형태의 모드 분리벽이나 분리막 형태가 가능하다.
위생막(130)은 상부의 기계적 작동이 이루어지는 부분에서 발생하는 유해물질, 먼지나 불순물이 객체로 떨어지는 것을 방지하며, 음식물 분진이나 음식물 찌거기 등이 날려 기계 부위에 붙어 있다가 나중에 객체로 떨어지는 것을 방지하여, 위생 문제가 없는 깨끗한 객체를 제공할 수 있게 한다. 위생막(130)은 토출부들(85, 95)로부터 하우징(150)의 옆벽까지 내려가는 경사를 이루므로, 위에서 떨어지는 유해물질, 먼지나 불순물 또는 음식물 찌거기 등이 위생막(130) 가장자리로 자연스럽게 모아져 분리 배출이 용이하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)는, 프린터 기구(110)를 이용한 객체의 제작 과정에 대한 영상을 획득하기 위한 카메라(136)를 더 포함할 수 있다. 카메라(136)는 위생막(130)하부, 예를 들어, 토출부(85, 95)의 노즐 주변 등에 설치될 수 있으며, 객체의 프린팅 제작 동안에 3D 프린터(100)의 제어 장치(120)는 이와 같이 설치된 카메라(136)를 통해 획득한 해당 객체의 제작 과정에 대한 영상(예, 동영상, 정지영상 등) 정보를 단말기들(300) 또는 클라우드 운영 플랫폼(200)으로 실시간 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서 제어 장치(120)는 네트워크 상의 클라우드 운영 플랫폼(200)의 CBD 통보부(220)의 중계에 따라 단말기(300)와 연동하여, 단말기(300)를 통해 주문된 작업 데이터(예, 그림, 디자인, 사진, 문자, 또는 손으로 쓰거나 그려서 입력된 정보 등)를 실행할 수 있다. 단말기(300)는 탑재된 탑재된 어플리케이션을 이용하여 사용자가 입력하는 그림, 디자인, 사진, 문자, 또는 손으로 쓰거나 그려서 입력된 정보 등을 처리하여 해다 디지털데이터를 제어 장치(120)로 전송할 수 있다. 제어 장치(120)는 수신한 해당 작업 데이터에 대한 객체를 제작하기 위하여, 3D 프린터(100)의 x/y축 이동 제어, 베드(10)의 z축 이동 제어를 수행한다. x, y, z축 이동 제어에 따라 프린팅 동작 중에, 유동체 공급기(160, 170)의 압력에 의해 가압된 유동체가 공급되고 토출부(95)의 단부 노즐을 통해 베드(10) 상에 유동체를 토출시키며, 피스톤 펌프 가동부(112)에 결합된 토출부(85)는 실린더 용기에 담긴 유동체에 압력을 가하는 피스톤의 움직임에 의해 노즐을 통해 유동체를 베드(10) 상에 토출할 수 있게 된다. 이미 일부가 완성된 객체 등이 놓여있는 경우에는, 해당 음식물 등 하부 구조물 상부에 액체 또는 유동성 있는 재료로 이루어진 위와 같은 유동체를 토출하여 프린팅할 수도 있다. 객체의 제작 과정은 설탕물과 같은 유동체를 이용하여 코팅하는 마무리 과정을 포함할 수 있다.
또한, 피스톤 펌프 가동부(112)는 제어 장치(120)의 제어에 따라 실린더 용기에 담긴 고체 상태 재료를 가열하는 전열기구물을 포함할 수도 있다. 이때, 초콜릿, 설탕이나 치즈같이 상온 등에서 고체 상태인 재료를 상기 전열기구물에 의해 녹임으로써, 피스톤 펌프 가동부(112)의 토출부(85)가 위와 같은 위생막(130) 하부에서 노즐을 통해 녹인 재료를 베드(10) 상에 토출하도록 할 수 있다. 이때, 위생막(130) 하부에서 베드(10)의 보냉 기구물(25) 또는 위생막(130) 하부에 설치된 보냉 기구물(135)을 이용하여 토출된 재료를 냉각시켜 고체화하면서 해당 객체를 형성할 수도 있다.
제어 장치(120)는 이와 같은 전반적인 프린팅 서비스를 제공하기 위하여, 반도체 프로세서와 같은 하드웨어, 응용 프로그램과 같은 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다.
이와 같이 주문된 작업 데이터를 실행하는 제어 장치(120)는 전문가/사용자단말기(300)로 상기 카메라(136)에서 획득된 객체의 제작 과정에 대한 영상을 실시간으로 제공할 수 있다. 또한, 이와 같은 프린팅 동작 중에, 제어 장치(120)는, 플랫폼(200)의 인터페이스부(240)에서 단말기(300)로 해당 객체의 제작 과정에 대한 분석 정보를 실시간 제공하도록 제어할 수 있다.
제어장치(120)는, 객체의 제작 과정에 대한 영상, 상기 x,y,z축 가동을 구동하는 액츄에이터(또는 모터) 정보(예, 동작 상태, 속도 등), 하우징(150) 내에 설치된 하나 이상의 온도 센서 정보(예, 동작 상태, 온도 등), 프린팅 가동 횟수, 또는 객체의 제작 환경 정보(예, 유동체 토출 경로, 유동체의 토출 속도, 토출 두께 등) 중 하나 이상을 포함하는 정보를 클라우드 운영 플랫폼(200)으로 전송할 수 있으며, 클라우드 운영 플랫폼(200)의 인터페이스부(240)는 이를 참조하여, 토출부(85, 95)의 x/y축 이동 속도, 또는 z축으로의 베드(10) 이동 속도, 토출부(85, 95)의 토출 압력, 객체의 두께, 또는 온도를 포함하는 상기 분석 정보를 단말기(300)로 제공하여, 단말기(300)에서 제어 명령의 생성에 참조하도록 제어할 수 있다.
이에 따라 사용자는 객체의 제작 과정에 대한 영상, 분석 정보 등을 확인하여 프린팅의 진행 상태를 확인하고 제작 과정의 수정이나 유동체의 변경, 또는 동작 중지 등이 필요하면, 단말기(300)를 통해 필요한 제어 명령을 전송할 수 있다. 제어 장치(120)는, 단말기(300)로부터 수신하는 제어 명령에 따라 토출부(85, 95)의 x축이나 y축 이동, 또는 베드(10)의 z축 이동, 토출 재료의 변경, 또는 동작 중지 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 토출 재료의 변경은 토출부들(85, 95) 중 선택적으로 동작시키거나, 복수의 유동체 공급기(160, 170) 중 동작될 기기를 선택하여 이루어질 수 있다.
위에서도 기술한 바와 같이, 클라우드 운영 플랫폼(200)은 네트워크 상의 다수의 3D 프린터(100)에서 프린팅되어 제작되는, 3D 객체에 대한 정보, 예를 들어, 각 프린터에 대한 프린팅 가동 횟수, 작업데이터와 프린팅 사례(예, 디자인, 소재 등 포함), 객체의 제작 과정에 대한 영상, 자주묻는 질문과 해결책, 또는 소비자의 선호도에 대한 정보 등을 데이터베이스(250)에 관리하고, 데이터베이스(250)의 정보를 단말기(300)로 제공하여 객체의 프린팅 주문 시에 참조하게 할 수도 있다. 소비자의 선호도 또는 취향은 네트워크 상의 다수의 프린터들 중 소정의 객체를 프린팅하는 어느 하나 이상에 대한 프린터에 대한 것일 수도 있고, 이에 따라 클라우드 운영 플랫폼(200)은 선호된 프린터들에 대한 정보를 단말기(300)로 제공하여 객체의 프린팅 주문 시에 사용자가 지정하는 프린터에서 프린팅 제작이 이루어지도록 할 수도 있다. 예를 들어, 다수의 3D 프린터(100)에서의 3D 객체에 대한 정보들의 축적된 정보를 기초로 프린팅되어 제작되는 3D 객체에 대한 디자인, 소재 등의 데이터를 분석하고 소비자의 선호도를 파악할 수 있으며, 해당 도식화된 정보를 단말기(300)에 제공할 수 있다. 또한, 이와 같은 축적된 정보를 기초로 클라우드 운영 플랫폼(200)은 향후 전략적인 서비스 매출과 회사의 운영, 3D 프린터 하우징 장치(100) 등 장비의 안전상태 등에 대한 빅데이터를 분석하여, 현장에서 바로 광고 회사와의 광고 계약 등에 적용 가능한 의미있는 분석 결과를 제공할 수도 있다.
한편, 제어 장치(120)는, 위와 같은 작업 데이터로서의 그림, 디자인, 사진, 문자, 또는 손으로 쓰거나 그려서 입력된 정보에 대한 디지털데이터에 따라 상기 토출부(85, 95)의 이동을 제어하여, 베드(10) 상에 또는 베드(10) 위의 종이 등의 위에 해당 피사체, 문양, 글자, 문장, 로고, 또는 캐리커쳐의 형태에 대한 객체를 실현하며, 특히, SLD (Single-line Design) 방식에 따라 토출부(85, 95)를 통한 유동체의 연속적인 프린팅으로 끊김 없는 연속된 유동체의 선으로 이루어진 객체의 제작을 실현할 수 있다. 토출부(85, 95)를 통해 토출되는 유동체는, 햄버거, 스테이크, 타코, 피자, 케이크, 아이스크림, 커피, 주스, 요구르트, 쵸코렛, 쿠키, 캔디, 프리첼, 파스타 등을 제작하기 위한 액체나 기타 유동성 있는 재료 또는 그에 의해 제작된 하부 구조물 상에 장식하기 위한 시럽, 소스 등의 음식물 유동체, 또는 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등의 공업용이나 가정용 객체를 제작하기 위한 유동체 등 다양한 유동성이 있는 재료일 수 있다. 재료의 신선도를 유지하고 프린팅 시간을 절약하기 위해 추가 진공 포장이나 다른 처리를 적용하지 않는 것이 바람직하다.
위와 같은 SLD (Single-line Design) 프린팅 방식은 프린팅 시간을 줄이고 재료가 공기와 반응하는 시간을 줄일 수 있게 한다. 이와 같은 플랫폼 중계 방식의 비대면 접촉 프린팅 기술을 사용하여 12,000 Pa·s의 점도로 제어해 특히 CBD를 함유하는 식품의 신선도를 조정하면서 프린팅이 가능하다. 소량의 식품 성분을 정확하게 제어하는 효율적인 유동체 공급기(160, 170)/토출부(85)의 PTE 방식에 SLD를 적용하면 온도 및 화학 반응에 민감한 CBD를 신속하게 프린팅하는 데 효과적일 수 있다. 고점도 식품 재료에 SLD 기술을 사용하는 경우, 토출부(85, 95) 노즐(헤드)은 겹치는 공간과 같은 이유로 프린팅 중에 끊어지지 않는 연속적인 선을 만들어 최종 CBD의 양을 제어하는데 가장 중요한 요소 중 하나이다. SLD는 고점도 재료에서의 CBD 함유량의 정확성과 인쇄 효율성을 향상시키고 예술적 가치를 보존하기 위해 적용된다. 유동성 식품을 사용하는 경우, 끊김 없는 단일 라인을 통해 식품 자체를 발현할 수 있는 우수한 물질을 형성함으로써 CBD 함유량의 정확한 양을 제어할 수 있다. 재료에 가해지는 PTE/STE 방식의 토출부(85, 95) 압력과 이동 속도를 조정하여 짧은 시간에 최적의 배출 조건으로 SLD 디자인의 모양이 프린팅될 수 있도록 하였다.
토출부(85, 95)를 통해 토출되는 유동체는, 예를 들어, 고점도 식품 재료가 바람직하게는 5 ~ 50N의 힘 범위에서 토출될 수 있으며, [수학식1]과 같이 HP(Hagen-Poiseuille) 방정식에 따른 토출 흐름이 이루어지도록 제어해 요변성 식품(thixotropic foods)의 3D 프린팅으로 제작된 객체를 제공할 수 있게 된다. 여기서, qw는 질량 유량(mass flow rate)(g/s), r은 노즐의 내부 반경(m), ΔP는 압력 강하 (Pa), ρ는 식품 재료 밀도 (g/cm3), μ는 동적 유체 점도 (Pa·s) 및 L는 노즐 길이(m).
[수학식1]
Figure pat00001
도 6은 본 발명의 SLD (Single-line Design) 프린팅 방식의 시간에 따른 유동체 토출양에 대한 예시이다. 도 6에서, A) Choco-Pudding을 이용한 로고(Cafe Box Delight 로고)의 프린팅, B) 다진 쇠고기를 이용한 상징물(UT Austin emblem)의 프린팅, C) 케첩(ketchup)을 이용한 레인(rain)의 프린팅, D) CBD 주입 케첩을 사용한 펠리칸 프린팅을 보여준다.
도 7은 본 발명의 STE 토출 방식의 SLD(Single-line Design) 프린팅으로 제작한 3D 객체의 예시이다. 도 7에서, A) 3D 초롤렛 칩, B) 3D 초코 푸딩, C) 3D 아이스크림, D) 2D 요거트, E) 2D 요거트, F) 쿠키 도우(Cookie-dough), G) 쿠키 도우(Cookie-dough), G) 쿠키 도우(Cookie-dough), H) 쿠키 도우(Cookie-dough), I) 피자 도우, J) 피자 도우, K) 피자 도우, L) 쿠키 도우(Cookie-dough)에 대한 프린팅을 보여준다. 여기서, 다른 모양 같은 이름은 헤드 스피드를 달리한 경우이다.
도 8은 본 발명의 PTE 토출 방식의 SLD(Single-line Design) 프린팅으로 제작한 3D 객체의 예시이다. 도 8에서, M) 식빵 위에 치킨함유 소스로 프린팅한 꽃 문양, N) 식빵 위에 소고기 함유 소스로 프린팅한 동물 문양, O) 식빵 위에 소고기 함유 소스와 아보카도 함유 소스로 프린팅한 가로줄/세로줄 문양, P) 밀가루빵 위에 치즈, 치킨, 마오네즈로 장식을 프린팅한 햄버거에 대한 프린팅을 보여준다.
이와 같이, 본 발명의 3D 프린팅 운영 시스템(500)은, 코로나 바이러스(예, COVID-19)나 각종 전염병의 유행과 같은 유사 시에, 비대면 접촉에서 원격으로 진단과 동시에 CBD와 같은 약물을 전달(서버의 중계에 의한 3D 객체의 전달)할 수 있는 텔레포트 개념(teleportation concept)의 약물 전달 방식을 적용하였다.
위에서도 기술한 바와 같이, 클라우드 운영 플랫폼(200)에서, CBD 통보부(220)는 사용자 정보(예, 아이디, 패스워드, 연락처, 원인증상 등) 또는 전문가 처방전 정보(예, 의사/약사 등 전문가의 처방전 이미지, 또는 텍스트 정보 등)를 기초로 산출한 CBD함유량 연관정보를 사용자 단말(300)로 전송하여, 사용자 단말(300)에서 상기 CBD함유량 연관정보가 포함된 작업 데이터를 네트워크를 통해 원격의 3D 프린터(100)로 전송하도록 제어한다(S130). 이에 따라 3D 프린터(100)는 CBD를 함유하는 유동체를 이용해 CBD함유량 연관정보에 따른 해당 CBD 함유량을 갖는 객체를 제작하게 된다(S140). 여기서, 상기 CBD함유량 연관정보로서, 해당 객체의 제작을 위한 유동체에서 CBD가 차지하는 무게비(wt%), 또는 CBD함유량이 미리 알려진 유동체인 경우 유동체의 부피 등을 포함하는 정보일 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 3D 프린팅 운영 시스템(500)에서의 CBD 함유 3D 객체의 텔레포트 전달을 통한, CBD의 체내 흡수율을 높이기　위하여, 토출부(85, 95)를 통해 토출되는 CBD 함유 유동체는, 적절한 양의 동물성 지방 또는 식물성 지방을 포함하도록 하여 미셀 또는 역미셀(micelles or inverse micelles) 작용이 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같은 적절한 양의 동물성 지방 또는 식물성 지방은 CBD에 대한 미셀 또는 역미셀 작용으로 친유성 및 친수성 부분을 생성하는 과정이 이루어져 위장에서의 위산 공격으로부터 원활하게 방어가 이루어지게 하며 이에 따라 CBD의 체내 흡수율을 4배에서 최대 14배까지 증가시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 토출부(85, 95)를 통해 토출되는 유동체는 CBD를 함유하므로 유동체에 포함된 CBD가 용기에 흡착되어 그 양이 변할 수 있으므로, 유동체가 유동체 공급기(160, 170)/토출부(85)로부터 노즐을 통해 토출되기까지의 유동체 이동 경로 상에 있는 모든 유동체 수용수단들(유동체 공급기(160, 170), 토출부(85), 토출부(95), 토출부(95)에 연결된 관(파이프, 호스, 튜브 등)(172), 노즐 등)은 CBD를 흡착하지 않는 플라스틱으로 이루어져 CBD 손실을 방지하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 초임계(Supercritical) 이산화탄소(CO2) 추출법을 이용하여 적절한 양의 동물성 지방 또는 식물성 지방이 포함된 상기 CBD 함유 유동체가 준비될 수 있다. 일예로서, 육류, 소고기, 돼지고기, 채소 등 음식 재료에 물, 에탄올, 아세톤, 지방유, 글리세린 등의 보조용매(co-solvent)가 사용되는, 초임계 이산화탄소 추출법으로 동물성 또는 식물성 지방의 양을 제어하여, 미셀 또는 역미셀 작용이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, CBD는 온도가 상승함에 따라 공기에 의한 산화, 분해 및 진행이 빠른 것으로 보고되고 있다. 따라서, 이와 같이 CBD 함유 음식물을 전달할 경우, 공기중 산화에 민감하며, 특히 온도가 높을 수록 CBD의 파괴가 빨리 일어난다. 예를 들어, 커피 위에 상기 CBD 함유 유동체를 이용한 그림 등 모양의 객체를 프린팅할 경우, 거품의 두께가 소정의 두께 이상으로 두꺼워 열전달이 잘 되지 않토록　하면, 체내 CBD 흡수율을 증가시킬 수 있다. 즉, 커피를 포함하는 소정의 온도 이상(예, 50℃ 이상)의 음식물 위에 상기 CBD 함유 유동체를 이용한 객체의 프린팅 전에 상기 음식물을 이용한 거품(예, 커피 내리기 드립핑을 이용하여 소정의 두께 이상으로 거품을 형성)이나 다른 음식물을 이용한 열전달 차단층(예, 따뜻한피자 위에 CBD 함유 유동체인 케첩을 프린팅 하기 전에 열전달 차단층으로서 양파, 양배추 등의 샐러드를 소정의 두께 이상으로 뿌림)을 먼저 형성한 후, 프린팅이 이루어지도록 할 수 있다.
더불어, 위와 같이 음식물을 직접 다른 음식물 위에 상온에서 CBD 함유 유동체를 이용한 객체를 프린팅함으로써, CBD 손실이나 파괴를 줄일 수 있으며, 빠른 시간내에 프린팅하여 산화시간을 줄일수 있다. CBD 함유 유동체를 이용한 객체가 음료수 캔 등에 포장되는 경우 표면 흡착에 의한 CBD손실이 많이 발생할 수 있으므로, 이와 같은 다른 음식물 위에 직접 CBD 함유 유동체를 이용한 객체를 프린팅하여 CBD 손실이나 파괴를 줄일 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 3D 프린팅 운영 시스템(500)은, 코로나 바이러스(예, COVID-19)나 각종 전염병의 유행과 같은 유사 시에, 비대면 접촉에서 원격으로 진단과 동시에 CBD와 같은 약물을 전달(서버의 중계에 의한 3D 객체의 전달)할 수 있는 텔레포트 개념(teleportation concept)의 약물 전달 방식을 적용함으로써, 임상 시험 중임은 별론으로 하고, 틱장애, 수면장애, 소아간질, 각종 질병의 통증완화 등의 어려움을 격고 있는 많은 사용자들에게 유용한 CBD 사용/전달 방법이 될 수 있다. 본 발명의 3D 프린팅 운영 시스템(500)은, 일반음식 이외에도, 커피, 샐러드, 케익, 아이스크림은 물론, 맥주, 와인, 막걸리 등 사용자의 기호에 따라 다양한 음식에 CBD 함유 객체의 형상을 제작 가능하고 원격 프린팅 방법으로 CBD 함유 음식물 등을 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 3D 프린팅 운영 시스템(500)에 따르면, CBD를 포함하는 커피, 주스, 시럽, 소스, 아이스크림, 요구르트, 쵸코렛, 쿠키, 캔디, 프리첼, 파스타 등의 음식물이나 캔들(향초), 비누, 화장품, 오일 등 유동체를 이용한 제품을, 다양한 형상으로 소비자의 기호에 맞게 개성있는 형상으로 프린팅하여 제공하되 법적으로 국가별로 허용된 CBD 함량을 갖도록 정량 제어가 가능하고 검증이 가능한 효과가 있다. 예를 들어, 오남용이 될 가능성과 가지고 있는 CBD라는 성분을 음식 등에 넣을 때, 3D 프린터 내에 있는 IoT(Internet of things) 시스템을 사용하여, 사용자 및 관리자가 CBD를 유효하게 정량 사용하는지, 중복복용을 포함해서 CBD를 최대 어느 정도를 사용하는지 등 사용자와 관리자, 가족 등의 정보를 환경에 따라 공유 관리가 가능하며, 패치 또는 스포이드로 일회의 부정확한 양의 흡수 및 복용을 하는 것이 아닌 유동체 등에 정량 첨가하여 노인 또는 소아에게 투입과정에서의 불필요한 오해와 거부감을 완화하며, 그 정확한 사용량 파악이 용이하게 한다. 즉, IoT 시스템과 연동하여 CBD 함유 유동체가 3D 객체의 제작 현장에서 검증될 수 있으며, 특히, 소아 또는 노인과 같은 소외계층 또는 국가간, 지역간 떨어진 원격 위치에서도 CBD가 정량으로 함유되도록 정보 전달과 제어가 가능하고 정부 등의 통제가 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 언제 어디서나 원하는 때에 CBD가 첨가된 음식을 인쇄하여 먹을 수 있으며, 그 정보는 클라우드 서버에 저장이 되어 한번에 섭취해야 하는 양을 의사, 약사, 가족 등 정보 열람에 동의한 사람이 전문가의 추천에 의해 정해진 양을 정확히 조절할 수 있는 방식의 기술을 사용하여 CBD가 오남용될 수 있는 상황을 차단하고, 마약이 아닌 건강 기능 식품의 기능에 집중되는 것이 가능하다. 또한, 프린팅되는 시간동안 장착되어 있는 패널을 통해 반복적으로 섭취하는 음식 등에 대한 정보와 그에 따른 피드백 정보가 제공된다. 의사의 처방으로 하루에 얼마만큼의 양을 섭취할 수 있다고 하여도, 한번에 섭취를 하면 오남용의 위험이 있어, 본 발명에 따라 클라우드 서버를 통해 하루에 섭취할 수 있는 양을 조절하고 관리하여 안전한 건강 CBD 먹거리 문화를 형성할 수 있다. 또한, 다른 사람의 눈을 의식하지 않고 숨기지 않고 평범하게 음식을 섭취할 수 있으며, 자기 자신을 조절하는 데서 오는 정신적인 압박감에서도 해방될 수 있다.
그리고, 본 발명은 이러한 CBD 성분을 포함한 음식 등을 초기 전달, 복용, 사후관리가 필요한 단계, 및 자유로운 확산단계에 이르는 과정에서 그 원인 증상 및 의료 통계 등에 적용하기 위한 데이터를 모으는 분야의 플랫폼으로 적용할 수 있는 유일한 방법이 될 수 있으며, 즉, 최초 관리에 따른 초기진입, 데이터 분석과 이에 대한 전세계의 환경변화, 전면 허용까지의 단계에서 많은 데이터를 모으는 툴, 그리고 주사나 패치에 비해 음식 형태 등으로 섭취함으로 거부감을 줄이며 그 원인 증상 및 의료 통계 등에 적용하기 위한 의미 있는 데이터를 용이하게 획득하여 제공하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 운영 플랫폼(200)은, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 위와 같은 기능들을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 갖는 컴퓨팅 시스템으로 구현될 수 있다. 이와 같은 컴퓨팅 시스템은 버스를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서, 메모리, 사용자 인터페이스 입력 장치, 사용자 인터페이스 출력 장치, 스토리지, 및 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다. 프로세서는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리 및/또는 스토리지에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리 및 스토리지는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 위와 같은 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리 및/또는 스토리지)에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
또한, 이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 운영 시스템(500), 클라우드 운영 플랫폼(200) 등의 입출력 데이터 처리에 사용되는 기능은 컴퓨터 등 장치로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 판독 가능한 코드로서 구현하는 것이 가능하며, 이와 같은 기록 매체와 컴퓨터 등 장치의 결합으로 기능 수행에 필요한 데이터나 정보를 입력하거나 출력하고 디스플레이하도록 구현할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치, 하드 디스크, 이동형 저장장치 등의 저장 매체를 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크(예, 인터넷, 이동통신 네트워크 등)로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장된 형태가 가능하며 네트워크를 통해 실행될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
3D 프린터(100)
클라우드 운영 플랫폼(200)
단말기(300)
인증부(210)
CBD 통보부(220)
소통 지원부(230)
인터페이스부(240)
데이터베이스(250)

Claims (16)

  1. 사용자 단말로부터의 요청에 따라 해당 사용자 정보 또는 전문가 처방전 정보에 대한 서비스허용여부를 결정하기 위한 사용자 인증을 수행하는 인증부;
    상기 사용자 정보 또는 전문가 처방전 정보를 기초로 산출한 CBD함유량 연관정보를 상기 사용자 단말로 전송하여, 상기 사용자 단말에서 상기 CBD함유량 연관정보가 포함된 작업 데이터를 네트워크를 통해 원격의 3D 프린터로 전송해 유동체를 이용해 해당 CBD 함유량을 갖는 객체를 제작하도록 프린팅을 제어하는 CBD 통보부;
    상기 3D 프린터가 상기 객체를 제작하는 동안, 전문가 단말과 상기 사용자 단말 간에 음성이나 텍스트를 포함한 양방향원격 소통정보의 교환을 지원하는 소통 지원부; 및
    사용자별 원인 증상에 대응된 상기 3D 프린터로 제작된 CBD 함유 객체의 사용과 효과에 대한 이력을 데이터베이스에 관리하고 통계 요구에 따라 원인 증상별 특정 사용자 또는 사용자들의 CBD 함유 객체의 사용과 효과를 분석하여 통계 정보를 제공하는 인터페이스부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인증부는, 상기 사용자 인증을 위하여, 상기 요청에 포함된 사용자 확인정보와 상기 사용자 정보 또는 전문가 처방전 정보 사이의 매칭여부를 확인하여 인증하되, 관리기관 서버와 통신으로 추가 인증을 수행하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 CBD 통보부는, 상기 CBD함유량 연관정보로서, 해당 객체의 제작을 위한 유동체에서 CBD가 차지하는 무게비, 또는 CBD함유량이 미리 알려진 유동체인 경우 유동체의 부피를 포함하는 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    해당 객체의 제작을 위한 상기 유동체에서 상기 CBD는 0.001 wt%~ 95.0 wt% 포함된 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    해당 객체의 제작을 위한 상기 유동체에서 THC가 0.0 wt% ~ 10.0 wt% 포함된 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소통 지원부는, 상기 양방향원격 소통정보로서, 상기 데이터베이스를 참조하여, 사용자의 해당 원인 증상에 대응된 CBD 함유 객체의 사용과 효과에 대한 설명을 추출해 상기 사용자 단말로 제공하고, 상기 전문가 단말과 상기 사용자 단말 간에 사용자의 증상 개선 상태에 대한 질의 응답 정보를 양방향으로 교환하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 3D 프린터는,
    제어신호에 따라 xy 가동부에 결합한 토출부의 노즐을 통해 재료를 토출시키는 프린터 기구;
    상기 사용자 단말을 통해 주문된 상기 작업 데이터에 따라 상기 프린터 기구가 객체를 보온 또는 보냉 기구물이 설치된 베드 상에 제작하도록 상기 제어 신호를 생성하는 제어 장치; 및
    상기 객체의 제작 과정에 대한 영상을 획득하기 위한 카메라를 포함하고,
    상기 제어 장치는, 네트워크 상의 플랫폼의 상기 CBD 통보부의 중계에 따라 상기 사용자 단말과 연동하여 상기 작업 데이터를 실행하고, 상기 사용자 단말로 상기 객체의 제작 과정에 대한 영상을 실시간 제공하고, 상기 플랫폼의 상기 인터페이스부에서 상기 사용자 단말로 상기 객체의 제작 과정에 대한 분석 정보를 실시간 제공하도록 제어하며, 상기 사용자 단말로부터 수신하는 제어 명령에 따라 상기 토출부의 x축이나 y축 이동, 상기 베드의 z축 이동, 토출 재료의 변경, 및 동작 중지 중 어느 하나 이상을 제어하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 작업 데이터로서의 그림, 디자인, 사진, 문자, 또는 손으로 쓰거나 그려서 입력된 정보에 대한 디지털데이터에 따라, 상기 토출부의 이동을 제어하여 상기 토출부를 통한 CBD 함유 유동체를 상기 베드 상에 토출하거나, 또는 소정의 하부 구조물에 추가적으로 토출해 상기 객체를 제작하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 토출부를 통해 CBD 함유 유동체를 공급하기 위한 유동체 공급기를 더 포함하고, 상기 토출부는 PTE(Piston Type Extrusion) 또는 STE(Screw Type Extrusion) 방식으로 노즐을 통해 상기 CBD 함유 유동체를 토출시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 토출부를 통해 CBD 함유 유동체를 공급하기 위한 유동체 공급기의 재질, 및 상기 유동체 공급기로부터 노즐까지의 유동체 수용수단이 플라스틱으로 이루어져, 상기 CBD 함유 유동체의 이동 경로 상에서의 CBD의 손실을 방지하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 3D 프린터에서, 상기 객체의 제작에 사용되는 CBD 함유 유동체는, 초임계 이산화탄소 추출법으로 획득되며 소정의 미셀 또는 역미셀 작용을 위한 동물성 또는 식물성 지방을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 3D 프린터에서, 커피 위에 소정의 두께 이상 거품이 형성되어 있는 상기 커피 상에 CBD 함유 유동체를 이용하여 상기 객체를 제작하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 3D 프린터에서, 다른 음식물 위에 CBD 함유 유동체를 이용하여 음식물인 상기 객체를 제작하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 3D 프린터에서, 음식물 위에 소정의 두께 이상 열전달 차단층이 형성되어 있는 상기 음식물 상에 CBD 함유 유동체를 이용하여 상기 객체를 제작하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 시스템.
  15. 클라우드 운영 플랫폼에서 3D 프린팅 운영 방법에 있어서,
    사용자 단말로부터의 요청에 따라 해당 사용자 정보 또는 전문가 처방전 정보에 대한 서비스허용여부를 결정하기 위한 사용자 인증을 수행하는 단계;
    상기 사용자 정보 또는 전문가 처방전 정보를 기초로 산출한 CBD함유량 연관정보를 상기 사용자 단말로 전송하여, 상기 사용자 단말에서 상기 CBD함유량 연관정보가 포함된 작업 데이터를 네트워크를 통해 원격의 3D 프린터로 전송해 유동체를 이용해 해당 CBD 함유량을 갖는 객체를 제작하도록 프린팅을 제어하는 단계;
    상기 3D 프린터가 상기 객체를 제작하는 동안, 전문가 단말과 상기 사용자 단말 간에 음성이나 텍스트를 포함한 양방향원격 소통정보의 교환을 지원하는 단계; 및
    사용자별 원인 증상에 대응된 상기 3D 프린터로 제작된 CBD 함유 객체의 사용과 효과에 대한 이력을 데이터베이스에 관리하고 통계 요구에 따라 원인 증상별 특정 사용자 또는 사용자들의 CBD 함유 객체의 사용과 효과를 분석하여 통계 정보를 제공하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 CBD를 함유하는 상기 객체는, 음식물, 캔들, 비누, 화장품 또는 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 운영 방법.
KR1020200062177A 2019-06-18 2020-05-25 Ｃｂｄ를 포함하는 ３ｄ 객체 및 그의 프린팅 운영 시스템 KR102478632B1 (ko)

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