KR20220113696A - 가속화된 조직 용해 - Google Patents
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Abstract
대기압에서 에탄올성 수산화칼륨(KOH) 또는 KOH의 에탄올-물 용액을 사용하여, 인간 및 예를 들어 애완동물과 같은 기타 사체의 화학적 용해를 위한 방법이 설명된다. 산 중화 후, 중성 pH 범위로, 생성된 용액은 비료로 폐기하기 위해 토양에 적용되거나 과산화수소를 사용하여 추가 처리될 수 있다. 에탄올의 사용은 고농도의 KOH에 대해 사체의 용해 시간을 약 2시간으로 줄이는 것으로 밝혀졌다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 11월 5일에 출원된, Richard M. Hyslop 등에 의한 "가속화된 조직 소화(Accelerated Tissue Digestion)"에 대해 미국 특허 가출원 번호 62/931,050에 대한 혜택을 주장하고, 이로써 상기 출원의 전체 내용은 개시하고 교시하는 모든 것에 대해 본 명세서에서 참조로서 구체적으로 포함된다.
조직 용해(tissue dissolution)는, 점점 더, 조직, 단백질, 동물 사체 및 인간 사체의 처리를 위한 소각의 대안으로 사용되어 왔다. 강알칼리 용액을 사용한 조직의 용해는 알칼리성 가수분해(alkaline hydrolysis)라고 알려진다. 생성된 유출물은 위생 하수구로 배출되거나 건조되어 매립지로 운송된다. 용해 처리 후, 사체의 원래 무게의 약 6%가 뼈와 치아로 남아 있다. 최종 뼈는 멸균되어 토양 첨가제로 사용할 수 있는 형태로 용이하게 처리되거나 유족의 지시에 따라 유골함에 넣을 수 있다.
본 발명의 목적에 따라, 본 명세서에 구체화되고 광범위하게 기술된 바와 같이, 본 발명의 시체로부터 조직의 화학적 용해를 위한 방법의 실시양태는: 에탄올 중에, 또는 수산화칼륨, 또는 수산화나트륨, 또는 수산화나트륨 및 수산화칼륨의 혼합물, 물 및 에탄올의 혼합물 중에, 선택된 양의 수산화칼륨, 또는 수산화나트륨, 또는 수산화칼륨과 수산화나트륨의 혼합물을 갖는 알칼리 용액을 제조하는 단계; 조직을 알칼리 용액과 접촉시키는 단계; 조직 및 알칼리 용액을 원하는 온도로 가열하는 단계; 조직의 용해가 완료된 시점을 결정하는 단계; 및 생성된 용액을 질산, 탄산, 또는 질산과 탄산의 혼합물, 또는 다른 산과 선택된 pH로 반응시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 혜택 및 이점은 대기압에서 및 선택한 온도에서 약 2시간 동안 진행되는 에탄올 중에 용해되거나, 또는 에탄올/물 혼합물 중에 용해된 강알칼리를 사용한 사체의 화학적 용해를 위한 방법을 제공하는 것을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에 포함되어 있음.
본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시양태를 예시하고, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도는 100% 에탄올, 50% 에탄올 및 50% 물, 및 100% 물 중 KOH 용액에 대해, 10% KOH(곡선 (a)); 25% KOH(곡선 (b)); 및 40% KOH(곡선 (c))에서 생쥐에 대한 시간 단위의 용해 시간의 그래프이다.
도는 100% 에탄올, 50% 에탄올 및 50% 물, 및 100% 물 중 KOH 용액에 대해, 10% KOH(곡선 (a)); 25% KOH(곡선 (b)); 및 40% KOH(곡선 (c))에서 생쥐에 대한 시간 단위의 용해 시간의 그래프이다.
간단히, 본 발명의 실시양태는 대기압에서 원하는 온도로 가열된 에탄올성 수산화칼륨(KOH) 및 KOH의 에탄올-물 용액을 사용하여, 인간 및 예를 들어 반려동물과 같은 다른 사체로부터 조직의 화학적 용해를 위한 방법을 제공한다. 중성 pH 범위로 중화 후, 생성된 용액은 폐기를 위해 토양에 적용될 수 있다. 게다가, 용액은, 예를 들어 지질의 추가적인 분해를 위해, 과산화수소와 같은 산화제를 사용하여 처리되어, 지질의 생물학적 산소 요구량을 처리하기 위한 폐기물 처리 시설의 필요성을 제거할 수 있다. 가열된 용액의 pH를 토양에 적용하기에 적합한 수준으로 낮추기 위한 질산과 같은 산의 사용은 결정질 물질을 생성하며, 이는 일단 냉각되면 용액으로부터 쉽게 분리될 수 있으므로, 폐기물 처리 시설에 대한 생물학적 산소 요구량을 감소시킨다. 따듯한 용해 용액(약 100℉ 내지 185℉)에 질산이 첨가될 때, 용액의 pH가 약 6보다 크게 낮아지고 생성된 용액 온도가 약 80℉ 내지 100℉일 때, 결정질 물질이 형성된다는 것이 밝혀졌다.
이하에서, 용어 "조직(tissue)"은 인간 및 동물의 그 일부 및 전신 뿐만 아니라 의료 폐기물을 포함한다.
탄산으로서의 이산화탄소는 또한 알칼리 가수분해에 대한 현재 관행과 같이 하수 및 폐수 처리 시설에서 폐기를 위해 pH를 낮추는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 2016년 1월 12일에 발행된 Joseph H. Wilson 등의 "조직 소화를 위한 방법 및 장치(Methods And Apparatuses For Digesting Tissue)"에 대한 미국 특허 번호 9,233,405를 참조하라. 에탄올의 사용은, 단지 물과 알칼리를 사용하는 시스템의 경우 18-24시간에 비해, 고농도 KOH의 경우 사체의 용해 시간을 약 2시간으로 줄이는 것으로 밝혀졌다.
실온에서, 약 40g의 KOH가 100ml의 에탄올에 용해되고, 약 121g의 KOH가 100ml의 물에 용해된다. 수산화칼륨은 메탄올 및 프로판올과 같은 다른 저분자량 알코올에도 용해되지만, 에탄올 및 메탄올보다 이소프로판올에 대해 더 낮은 용해도를 갖는다. 알코올은 산-염기 평형에 참여할 수 있다. 에탄올의 경우, 칼륨 에톡사이드(에틸레이트)를 형성한다: KOH + CH3CH2OH → CH3CH2OK + H2O. 또한, 유기 화학에서 친핵체로서, KOH는 무기 및 유기 물질 모두에서 OH-의 공급원으로서 역할을 한다. 수성 KOH는 또한 에스테르를 비누화한다: KOH + RCOOR' → RCOOK + R'OH. 아마이드는, 수성 KOH가 가수분해 반응에 사용될 때, 비누화의 또 다른 예이다.
대안적으로, KOH는 반응이 물에 민감할 때 또는 탈수와 같은 제거형 반응을 수행할 때 에탄올성 KOH(에탄올에 용해된 KOH)와 같은 무수 형태로 사용된다.
본 발명의 실시양태에서, 에탄올은 초기에 트라이글리세라이드 에스테르의 보다 효율적인 염기 가수분해를 위한 보다 균질한 용액을 촉진하는 것으로 고려되었다. 또한, 알코올성 KOH는, 수성 KOH의 치환형 메카니즘과 대조적으로, 제거형 반응 메카니즘을 통해 반응할 수 있기 때문에, 본 발명자들은 사체의 조직 내에서 알코올성 KOH의 미세환경이 에톡사이드에 의한 수소의 제거를 통한 지질의 추가 분해를 초래할 것으로 예상한다.
메탄올은 산화될 때 포름알데하이드와 포름산을 형성하는데, 둘 다 에탄올의 산화 생성물로 형성된 아세트알데하이드와 아세트산보다 폐기하기에 덜 바람직하다. 인화성이 높은 아세톤은 아이소프로판올의 산화로부터 형성될 수 있다.
Ca(OH)2 또는 Ba(OH)2와 같은 염기는 불량한 물과 알코올 용해도를 갖는다. NaOH 및 NaOH와 KOH의 혼합물이 사용될 수 있지만, NaOH를 사용할 때 용해 생성물에 나트륨이 존재하면 좋은 비료로 간주되지 않는다. 그러나 중화된 용해 용액이 바다에 폐기되는 것으로 의도되는 경우, 예를 들어 NaOH 단독 또는 KOH와 혼합이 KOH에 대한 좋은 대체제가 될 수 있다. 추가로, (NaCl 함유) 염수 및/또는 깨끗한 해수는, 해당 폐기가 예상되는 경우, 용해 과정을 위해, KOH 및 NaOH 용액, 및 NaOH와 KOH의 혼합물을 함유하는 용액을 준비하는데 사용할 수 있다.
모든 조직이 소화되고 뼈 및/또는 치아만 남을 때 용해가 완료된 것으로 간주된다. 이것은 시각적으로 뼈에 조직이 없는 것으로 관찰될 때, 또는 유사한 사체의 조직이 용해 또는 소화된 이전 경험의 반응 시간을 기반으로 결정될 수 있다. 용해 시간은 초기 체중, 사용된 화학 물질의 양과 농도, 및 용해 과정에서 사체와 화학 물질의 온도에 따라 다르다. 뼈는 KOH와의 추가 반응에 의해 용해될 수 있다.
유족의 요청에 따라, 뼈는 용해 용액에서 분리되어, 장례를 위해 유족에게 제공될 수 있다. 기타 협의로, 고인으로부터 뼈, 결정질 물질 및/또는 액체 유출물이 반환될 수 있다. 사체 조직의 용해가 완료된 후, 뼈가 더 부드러워지는 것이 관찰되었다.
이제 본 발명의 현재 실시양태에 대해 상세하게 참조할 것이며, 그 예는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 도면은 본 발명의 특정 실시양태를 설명하기 위해 제공된 것이며 본 발명을 이에 제한하려는 의도가 아님을 이해할 것이다. 이제 도면으로 돌아가서, 100중량% 에탄올, 50중량% 에탄올 및 50중량% 물, 및 100중량% 물 중 KOH 용액에 대한, 10중량% KOH(곡선 (a)); 25중량% KOH(곡선 (b)); 및 40중량% KOH(곡선 (c))에서 생쥐에 대한 수정된 용해 시간이 시간 단위로 그래프로 예시되어 있다.
표 1은 KOH를 사용하는 생쥐의 용해 시간에 대해 도면에서 사용된 데이터를 제공한다. 모든 실험의 온도는 155℉에서 170℉ 사이였다.
| 실시예 | 시간(h) | 생쥐(g) | KOH(g) | H20(g) | EtOH(g) | % KOH | 수정된 시간(h) |
| 1 | 2.15 | 25 | 6.25 | 0.00 | 25.0 | 25 | 2.15 |
| 2 | 5.25 | 31.88 | 7.92 | 31.68 | 0.00 | 25 | 8.65 |
| 3 | 2.30 | 33 | 8.25 | 16.50 | 16.50 | 25 | 3.04 |
| 4 | 2.37 | 35.3 | 14.12 | 17.65 | 17.65 | 40 | 2.37 |
| 5 | 1.82 | 35.55 | 14.22 | 0.00 | 35.55 | 40 | 1.83 |
| 6 | 4.57 | 37.81 | 15.04 | 37.61 | 0.00 | 40 | 4.87 |
| 7 | 6.55 | 41.85 | 4.19 | 41.85 | 0.00 | 10 | 6.55 |
| 8 | 3.62 | 44.46 | 4.45 | 22.23 | 22.23 | 10 | 3.85 |
| 9 | 2.68 | 45.85 | 4.59 | 0.00 | 45.85 | 10 | 2.94 |
도와 표에서 알 수 있듯이, 생쥐 사체의 용해 시간은 물, 에탄올, 물과 에탄올 혼합물의 용액에 있는 KOH 농도, 및 KOH 용액에 있는 에탄올의 양에 따라 다르다. 예를 들어, KOH/물 용액에 에탄올이 없는 경우 40중량% KOH 용액의 용해 시간은 10중량% KOH 용액의 용해 시간보다 1.37배 빠른 반면, 100% 에탄올, 10중량% KOH 용액은 에탄올이 없는 10중량% KOH 용액보다 2.23배 빠르다. 수정된 시간(시간)이 포함된 열의 항목은 생쥐의 상이한 무게에 대해 조정되지 않았지만 표와 도 모두에서 그램으로 사용된 KOH의 생성된 상이한 양에 대해 수정되었다. 예를 들어, 실시예 9의 용해 시간 2.88시간에 4.59/4.19를 곱하면 2.94시간이 된다.
측정된 가장 짧은 용해 시간은 1.63시간으로 100% 에탄올에 녹인 40% KOH 용액에서 발생하였다.
100% H2O, 50% H2O 및 50% 에탄올, 100% 에탄올에 10%, 25% 및 40중량%의 KOH를 포함하는 용액을 준비하였으며, 사체(생쥐)의 중량(g)과 동일한 용매 중량을 갖는다. 모든 실험은 입이 넓은 유리병에서 수행되었다. 약간의 교반(agitation)(병 또는 용기의 흔들기(shaking) 또는 뒤흔들기(rocking)) 또는 젓기(stirring)가 사용되었다. 용액의 뒤흔들기와 결합된 초음파 처리 또는 초음파 처리가 사용될 수도 있다. 온도는 약 1시간 동안 용기 외부에 있는 적어도 하나의 가열 요소를 사용하여 실온으로부터 원하는 온도로 상승되었으나, 원하는 경우 온도는 더 빠르게 증가될 수 있다. 온도는 200℉ 이하로 유지되었다. 사체는 완전히 혼합된 알칼리 용액, 또는 원하는 부피의 H2O에 이어서, 적절한 중량의 KOH가 추가된 에탄올(또는 에탄올에 이어서 H2O)의 첨가가 따르고; 즉, 준비되는 그대로인 알칼리성 용액과 접촉하게 놓일 수 있다. 사체는 반드시 용액으로 덮여 있지는 않았다. 용해 과정은 주변 조건에 개방되었고, 위에서 언급한 바와 같이, 육안 관찰에서 용액에 뼈만 남아 있는 것으로 판단되었을 때 반응이 종료되었다. 사용된 유리 용기를 실제로 밀봉하지 않고 가열된 용액을 함유하는 병을 덮는 것은 알코올의 증발이 적어도 부분적으로 방지되기 때문에 도움이 되는 것으로 결정되었다.
용해가 완료된 후 용액은 짙은 색을 띠고, 점성이 없었으며, 암모니아 냄새가 났다. 조직이 반응한 후, 중화 전이나 후에, 뼈는 필터 바구니에 수집될 수 있다. 치아와 마찬가지로 임플란트도 수집될 수 있다.
용해 후, 용액은 87% HNO3 용액으로 가온하면서 중화되었다(pH ~ 7). pH는 pH 미터를 사용하여 측정되었다. HCl 및 H2SO4와 같은 다른 무기산은 좋은 비료가 아니기에 사용되지 않았으나, 사용될 수는 있다. 인산은 용해 혼합물을 중화하는 데 매우 느린 것으로 밝혀졌다. 용액이 폐수 시설에서 추가 처리될 경우, 이산화탄소가 사용되어 용액을 허용 가능한 수준, 전형적으로 최대 pH 10.5로, 중화할 수 있다.
전술한 바와 같이, 중화는 용액이 아직 따뜻할 때 수행되었다. 냉각 후 용액이 중화되면, 지방 표면층을 갖는 고점도 용액이 생성되었다. 그러나 따뜻한 용액이 중화되고 pH가 약 6보다 높게 유지되면, 결정질 물질이 여과될 수 있는 수성 용액이 생성물이다.
과산화수소(H2O2(30%))가 반응 종료 후 용해 용액에 첨가되었고, 용액은 pH 단위로 중화되었다. 장쇄 지방산을 표백 분열하기 위해(bleach cleave) 첨가된 H2O2의 부피는 사체의 중량의 대략 70~100%이었다. 생성된 용액은 토양 비료로 직접 사용될 수 있다. 중화 전에 용해 과산화수소도 용액에 첨가될 수 있다.
본 발명의 상기 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었으며, 총망라하거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하려는 의도가 아니며, 상기 교시에서 명백히 많은 수정 및 변형이 가능하다. 실시양태는 본 발명의 원리와 그 실제 적용을 가장 잘 설명하기 위해 선택되고 설명되어, 이에 의해 당업자가 다양한 실시양태에서 그리고 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 수정으로 본 발명을 가장 잘 활용할 수 있게 한다. 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 것으로 의도된다.
Claims (25)
- 에탄올 중 또는 수산화칼륨, 물 및 에탄올의 혼합물 중에, 선택된 양의 수산화칼륨을 갖는 에탄올성 수산화칼륨 용액을 제조하는 단계;
사체를 에탄올성 수산화칼륨 용액과 접촉시키는 단계;
사체 및 에탄올성 수산화칼륨 용액을 원하는 온도로 가열하는 단계; 및
상기 사체의 용해가 완료된 시점을 결정하여 pH를 갖는 용해 용액을 형성하는 단계
를 포함하는 사체의 화학적 용해를 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
용해 용액을 질산과 반응시켜 용해 용액의 pH보다 낮은 pH를 갖는 용액을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
용해 용액의 pH가 약 5 내지 약 11인 방법. - 제 2 항에 있어서,
용해 용액으로부터 결정질 물질을 분리하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
용해 용액을 토양에 적용하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
pH-낮춰진 용액을 과산화수소와 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
용해 용액의 pH를 약 7로 만들고, 생성된 용액을 비료로 토양에 적용하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
용해 용액을 탄산과 반응시켜 용해 용액의 pH보다 낮은 pH를 갖는 용액을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
용해 용액의 pH가 약 5 내지 약 11인 방법. - 제 9 항에 있어서,
pH-낮춰진 용해 용액을 과산화수소와 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
용해 용액의 pH를 약 7로 만들고, 생성된 용액을 비료로 토양에 적용하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
용해 용액을 과산화수소와 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 사체와 에탄올성 수산화칼륨 용액의 접촉을 개선하기 위해 용액을 초음파 처리하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 사체 및 에탄올성 수산화칼륨 용액을 용기에 넣고, 상기 사체와 에탄올성 수산화칼륨 용액의 접촉을 개선하기 위해 용기를 뒤흔드는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 사체와 용액의 접촉을 개선하기 위해 용기 내의 용액을 초음파 처리하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 14 항에 있어서,
용기를 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 용기를 가열하는 단계는 용기 외부의 적어도 하나의 히터를 사용하여 달성되는 것인 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 사체의 용해가 완료된 시점을 결정하는 단계는 육안 관찰에 의해 수행되는 것인 방법. - 제 1 항에 있어서,
에탄올 중의 수산화칼륨 또는 에탄올/물 혼합물 중의 수산화칼륨의 선택된 양의 용액을 사용하여 상기 사체의 용해가 완료된 이후의 추가 반응에 의해 상기 사체에 존재하는 뼈를 용해시키는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 에탄올 중 또는 알칼리 수산화물, 물 및 에탄올의 혼합물 중에서 선택된 양의 알칼리 수산화물을 갖는 에탄올성 수산화물 용액을 제조하는 단계;
사체를 알칼리 수산화물 용액과 접촉시키는 단계;
사체 및 알칼리 수산화물 용액을 원하는 온도로 가열하는 단계; 및
상기 사체의 용해가 완료된 시점을 결정하여 pH를 갖는 용해 용액을 형성하는 단계
를 포함하는 사체의 화학적 용해를 위한 방법. - 제 20 항에 있어서,
알칼리 수산화물이 수산화칼륨, 수산화나트륨, 및 수산화칼륨과 수산화나트륨의 혼합물로부터 선택되는 것인 방법. - 제 21 항에 있어서,
알칼리 수산화물이 수산화나트륨을 포함하고, 물이 염수 또는 해수를 포함하는 것인 방법. - 제 20 항에 있어서,
용해 용액을 질산 또는 염산과 반응시켜 용해 용액의 pH보다 낮은 pH를 갖는 용액을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 23 항에 있어서,
용해 용액의 pH가 약 5 내지 약 11인 방법. - 제 23 항에 있어서,
용해 용액을 바다에 폐기하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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