KR20170130500A - 나노섬유를 제조하기 위한 장치 및 방법 및 그의 구성 - Google Patents

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조우코 일리루우시
지르키 헤이나마키
에드워드 하에그스트룀
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Abstract

본 발명은 폴리머 섬유를 제조하기 위한 장치 및 방법, 특히 나노섬유가 펄스화 및/또는 폭발화 초음파를 사용하는 것에 의하여 제조되는 무-노즐 전자방사 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

나노섬유를 제조하기 위한 장치 및 방법 및 그의 구성
본 발명은 섬유를 제조하기 위한 전자방사 장치와 방법 및 그의 구성, 특히 나노섬유가 펄스화 및/또는 폭발화 초음파를 사용하는 것에 의하여 제조되는 무-노즐 전자방사 장치에 관한 것이다.
전자방사는 전위차를 사용하여 미세한, 전형적으로 액체로부터 마이크로 또는 나노 규모의 섬유를 방사한다. 이 방법은 용액으로부터 고체 쓰레드(thread)를 제조하는 데 응집 화학 또는 고온을 요구하지 않는다. 이는 공정이 특히 크고 복잡한 분자를 사용하는 섬유의 제조에 적절하게 만든다. 전자방사는 많은 응용례에 관련된 나노구조를 제조하는 데 사용되어 왔다. 여기에는 섬유 매질, 복합 물질, 보호 피복(protective clothing), 마이크로소자 및 광전자소자, 광결정 및 가요성 광전지가 포함된다. 나노섬유의 생의학적 응용에는 조직 공학 및 스캐폴드의 제조, 상처 드레싱 및 약물 방출 시스템에서의 사용이 포함된다.
표준 전자방사 구성에는 고압 (5 ㎸ 내지 50 ㎸) 직류 전원에 연결되는 방적돌기, 전형적으로 피하주사기, 주사기 펌프 및 접지된 수집기가 포함된다. 폴리머 용액, 졸-겔, 입자화 현탁액 또는 용융물이 주사기 내로 적하되고, 이 애게는 주사기 선단으로부터 일정한 속도로 주사기 펌프에 의해 방출된다.
표준 전자방사는 단점, 특히 주사기 바늘의 폐색의 단점을 갖는다. 또한 소-구경 바늘을 통한 고도로 점성인 폴리머의 방사는 문제가 된다. 게다가, 높은 생산 속도를 달성하기 위하여는, 많은 바늘의 사용이 요구된다.
이러한 문제들을 극복하기 위하여 무바늘 전자방사법 및 장치가 개발되었다. Yarin and Zussman (Polymer, 45, 2004, pp. 2977-2980)는 2-층 시스템을 개시하고 있으며, 여기에서 하부층은 강자성 현탁액이고, 상부층은 폴리머 용액이다. 시스템이 강한 자기장에 적용되는 경우, 층간 계면과 마찬가지로 폴리머 층의 최상부 표면의 자유 표면으로부터 자성 현탁액의 정상 수직 스파이크(steady vertical spike)가 돌출된다. 전기장이 시스템에 적용되는 경우, 자유 표면의 동요가 상방으로 지향되는 분류의 자리가 되고, 통상의 전자방사 공정과 마찬가지로 고화된 나노섬유가 상부 대-전극 상에 침적될 수 있다.
비록 Yarin and Zussman의 방법이 표준 전자방사 기술과 연관되는 문제점들이 일부를 해결하기는 하나, 이는 여전히 몇 가지 단점을 갖는다. 공정을 안정화시키기 위하여, 특정한 형태의 대전극이 요구되었다. 더욱이, 섬유이 형태 또는 크기는 단지 화학적 변형에 의한 방사 용액의 속성 및 전압의 변화 등과 같은 전통적인 전자방사 매개변수를 변화시키는 것에 의하여 변화될 수 있다. 이들은 전형적으로 느린 공정들이다.
JP 2009052171A, JP 2010216049A, CN 203096243U 및 CN 1986913A은 하전된 매질의 표면에 파동을 생성하기 위한 초음파에 의한 폴리머 표면으로부터 섬유를 전자-방사하는 방법을 개시하고 있다. 폴리머에 전압을 적용하는 것에 의하여, 섬유들이 표면 상에 생성된 파동의 마루로부터 방출되었다.
그러나, 적절한 초점화 또는 빔 스티어링을 수반하지 않는 폴리머 표면으로부터의 전자방사는 방출된 섬유에 대한 시공간적 제어를 제공하지 않는 통계학적인 공정이다. JP 2010216049A는 평행사변형 형상의 격납용기의 사용, 초음파 공급원의 수, 주 방향, 주파수 및 진폭을 조정하고 그리고 초음파를 초점 쪽으로 반사시키는 것을 포함하여 초음파의 초점화를 개선하기 위한 여러 가지 방법들을 제안하고 있다. 그러나, 특히 단일 섬유의 제어된 형성 또는 복수의 섬유의 제어된 형성은 여전히 상대적으로 낮은 전기장을 사용하는 도전과제이다.
본 발명은 펄스화되고/되거나 폭발화 초음파를 사용하는 것에 의하여 전자방사가 수행되는 경우 폴리머 섬유의 제어된 형성에 연관되는 문제점들이 해결되거나 적어도 완화될 수 있다는 관측에 기초하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은
- 폴리머 매질을 위한 개방 챔버,
- 개방 챔버 내에 위치되는 전극을 포함하며, 전압을 폴리머 매질에 적용하도록 구성되는 전압 생성 수단,
- 초음파 빔을 생성하도록 구성되고, 초음파 신호 생성 수단 및 초음파 변환기를 포함하는 수단 및
- 개방 챔버와 초음파 변환기 사이의 전기적으로 절연성이지만 음향적으로 전도성인 막
을 포함하는 폴리머 섬유를 제조하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 장치의 초음파 신호 생성 수단은 펄스, 폭발 중이 적어도 하나를 포함하는 신호를 구동하는 초음파 빔을 생성하도록 구성된다.
본 발명의 다른 목적은
- 폴리머 매질을 제공하고,
- 폴리머 매질을 초음파 빔에 적용시키고,
- 폴리머 매질에 전압을 적용하는 것
을 포함하는 전자방사 장치를 사용하는 폴리머 섬유를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 방법에 따르면, 적용은 펄스, 폭발 중이 적어도 하나를 포함하는 초음파 빔을 사용하는 것에 의하여 수행된다.
본 발명의 또 다른 목적은 테일러 원뿔 및/또는 방출된 섬유를 검사하도록 프로그래밍가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 지시를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하는 것이며 여기에서 프로그램은 청구항 제 22 항에 따른 방법에 의해 수득가능한 데이터를 평가하도록 적용된다.
본 발명의 또 다른 목적은 청구항 제 23 항에 따른 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 수집판을 포함하는 전자방사 장치를 사용하여 폴리머 섬유 꾸러미를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이며, 방법은
- 폴리머 매질을 제공하고,
- 폴리머 매질을 펄스 및 폭발 중의 적어도 하나를 포함하는 복수의 초음파 빔에 적용시키고,
- 폴리머 매질에 전압을 적용하고,
- 복수의 폴리머 섬유를 수집판 상의 실질적으로 동일한 위치로 안내하고
- 수집판을 회전시키는 것
을 포함한다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 방법에 의하여 수득가능한 서브스트레이트를 포함하는 폴리머 섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 방법에 의하여 수득가능한 서브스트레이트를 포함하는 폴리머 섬유를 포함하는 스캐폴드를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적들이 첨부된 종속 청구항들에서 기술된다.
본 발명의 별도의 목적 및 이점들과 함께 둘 다 구성 및 운전의 방법에 관하여 본 발명의 예시화 및 비-제한적인 구체예들은 첨부되는 도면과 함께 판독되는 경우 특정한 예시화 구체예의 하기 기술로부터 가장 잘 이해된다.
동사 "포함하여" 및 "포함시켜"는 미-언급된 특징들의 존재를 배척하지도 요구하지도 않는 개방형 한정(open limitations)들로서 본 문헌에서 사용된다. 첨부된 종속 청구항들에서 언급되는 특징들은 달리 명백하게 언급되지 않는 한 상호 자유롭게 결합가능하다. 더욱이, 이 문헌에 걸쳐서 관사 "a" 또는 "an", 즉 단수형의 사용은 복수형을 배제하지 않는다.
도 1a는 본 발명에 따른 폴리머 섬유를 제조하기 위한 비-제한적인 예시적인 장치를 나타내고 있다.
도 1b는 도 1a에서 묘사된 장치의 블럭을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적인 장치를 사용하는 것에 의하여 음파 생성 폴리머 돌출로부터의 초음파 폭발-유도 섬유 형성의 고속 카메라 사진 (238k FPS에서 획득된 장면)을 나타내고 있다. (A) = 섬유 형성 이전에 생성된 초음파 돌출. (B) = 초음파 폭발 (폭발 지속시간 46 μs)이 돌출의 선단을 충격하는 순간에서의 돌출 선단. (C) = 돌출 선단으로부터의 테일러 원뿔 (폴리머 하전 -20 ㎸)의 형성 및 (D) = 테일러 원뿔로부터 형성된 섬유.
도 3은 여러 설정들을 사용하여 본 발명에 따라 제조된 예시적인 나노섬유들 (A 내지 F) 및 선행기술에 따라 제조된 나노섬유 (G)를 나타내고 있다 (나노섬유의 SEM 영상은 3가지 서로 다른 음향장 세기와 함께 고강도 집속된 초음파를 사용하여 3% PEO 수성 용액으로부터 방사하였다. 초음파 장의 진폭을 변화시키는 것에 의하여 초음파를 공간적으로 변형시켰다. 저진폭 - 260 ㎷ (+ 전력 증폭기에 의한 증폭), 중진폭 - 500 ㎷, 고진폭 - 650 ㎷. 폴리머 표면으로부터 수집기까지의 거리 - 150 ㎜, DC 전압 - 11.3 ㎸. 2.2 ㎒ 반송 주파수 및 150 ㎐ 펄스 반복 주기에서 250 사이클 소리 폭발을 적용하는 것에 의하여 초음파 기둥이 생성되었다).
도 4는 서로 다른 설정을 사용하는 본 발명에 따라 제조된 예시적인 나노섬유의 두께 및 3가지 서로 다른 음향장 세기로 3% PEO 수성 용액으로부터 전통적인 바늘 ES (대조) 및 진폭 변조 초음파 ES로 제조된 샘플 중에서 측정된 선행기술에 따라 제조된 나노섬유이 두께 (㎚, ±표준편차)를 나타내고 있다. 저(low) 1+2 - 260 ㎷ (+ 전력 증폭기로 증폭), 시험 1 + 시험 2; 중(mid) 1+2 - 500 ㎷, 시험 1 + 시험 2; 고(high) 1+2 - 650 ㎷, 시험 1 + 시험 2. 폴리머 표면으로부터 수집기까지의 거리 - 150 ㎜, DC 전압 - 11.3 ㎸. 11.3 ㎸. 2.2 ㎒ 반송 주파수 및 150 ㎐ 펄스 반복 주기에서 250 사이클 소리 폭발을 적용하는 것에 의하여 초음파 기둥이 생성되었다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 폴리머 섬유로부터의 약물 방출 프로파일을 입증하고 있다 (수 중에서의 키토산/폴리에틸렌 옥사이드 나노매트(nanomat)로부터의 피록시캄의 용해. 진폭 변조 초음파 ES에 의해 키토산/폴리에틸렌 옥사이드/피록시캄 용액으로부터 2가지 서로 다른 음향장 세기로 샘플이 제조되었다. USES 샘플 1 - 160 ㎷ (+ 전력 증폭기로 증폭), USES 샘플 2 - 250 ㎷. 폴리머 표면으로부터 수집기까지의 거리 - 340 ㎜, DC 전압 - 21 ㎸. 2.2 ㎒에서 소리 폭발을 적용하는 것에 의하여 초음파 기둥이 생성되었다.
도 6은 전기장 또는 음향 교반을 수반하지 않는 (A), 음향 교반을 수반하는 (B) 그리고 전기장과 음향 교반 둘 다를 수반하는 (C) 폴리머 용액의 영상을 나타내고 있다.
도 7은 제공된 기술로 수득가능한 예시적인 섬유 및 섬유 구성을 나타내고 있다.
도 8은 본 발명의 방법 및 장치를 사용하여 상처 드레싱을 제조하기 위한 예시적인 시스템을 나타내고 있다.
여기에서 정의된 바와 같이, 테일러 원뿔(Taylor cone)은 초음파 및 전기장에 의해 유도된 폴리머 욕(polymer bath)로부터의 원뿔형의 대칭 또는 비대칭 돌출이다.
여기에서 정의된 바와 같이, 나노섬유(nanofiber)는 테일러 원뿔로부터 출현되고 1000 ㎚ 이하의 직경을 갖는 섬유-형 구조이다.
여기에서 정의된 바와 같이, 분사(spraying)는 chda파를 사용하여 나노섬유의 단편(short segment)을 생성하는 것이다.
여기에서 정의된 바와 같이, 전기적 단리 물질(electrically isolating material)는 초음파 변환기와 전자방사기의 전극 사이의 전기적인 단락을 방지하는 물질이다. 전기적 전도성 물질은 바람직하게는 10-8 S/m 이하의 전도성을 갖는다.
여기에서 정의된 바와 같이, 음향적 전도성 물질(acoustically conducting material)는 유의미한 감쇠를 수반함이 없이 채용된 초음파 통로를 허용하는 물질이다. 음향적 전도성 물질은 바람직하게는 10 ㏈/㎝ 이하의 감쇠를 갖는다.
하나의 구체예에 따르면 본 발명은 전자방사 장치에 연관된다. 비-제한적인 예시적인 구체예에 따른 장치를 도 1a 및 1b에 나타내었다. 예시적인 전자방사 장치는
- 폴리머 매질 (110)을 위한 것이며, 측벽 (101a) 및 바람직하게는 폴리머 매질을 인입 통로 (105) 및 인출 통로 (107)를 통하여 개방 챔버에 적용시키고/시키거나 순환시키는 수단 (104)을 포함하는 개방 챔버,
- 초음파 빔 (129)을 생성하도록 구성되고, 초음파 신호 생성 수단 (113) 및 초음파 변환기 (114) 등과 같은 초음파 변환 수단을 포함하는 수단,
- 개방 챔버 내에 위치되는 전극 (108)을 포함하고, 전압을 폴리머 매질에 적용하도록 구성되는 전압 생성 수단 및
- 개방 챔버 및 초음파 변환기 사이의 전기적으로 절연성이지만 음향적으로 전도성인 막
을 포함한다. 전기적 절연 막을 통하여 폴리머 매질에 초음파 빔이 적용되도록 초음파 변환기가 위치된다.
본 발명에 따르면, 장치의 초음파 신호 생성 수단은 적어도 하나의 펄스 또는 폭발을 포함하는 초음파 빔을 생성하도록 구성된다. 연속 파의 존재가 배제되지 않는다. 장치가 작동 중인 경우, 폴리머 매질에 적용되는 초음파 빔은 하나 이상의 폭발, 하나 이상의 펄스 및 연속 초음파 파동을 포함하는 시간 창(time window)을 포함할 수 있다.
초음파 빔은 폴리머 표면 (106)으로부터 폴리머의 돌출 (125)을 생성하도록 구성된다.
전압 생성 수단은 전압을 돌출 (125)에 적용시켜 돌출로부터 테일러 원뿔 (118)이 형성되도록 그리고 폴리머 섬유 (119)가 테일러 원뿔의 선단으로부터 방출되도록 구성된다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적인 장치에 의해 생성된 폴리머 매질의 초음파 생성 폴리머 돌출로부터의 초음파 폭발-유도 섬유 형성을 입증하고 있다 (고속 카메라 사진: 238k FPS에서 획득된 장면). 도면에서, 도면 범례 (A)는 특정한 섬유 형성 이전에 생성된 초음파 돌출을 나타내고 (즉 그 안에 나타난 돌출은 선행하여 초점된 초음파 피폭의 결과임), 도면 범례 (B)는 초음파 폭발 (폭발 지속시간 46 μs)이 돌출의 선단을 충격하는 순간에서의 돌출 선단을 나타내고 있고, 도면 범례 (C)는 돌출 선단으로부터의 테일러 원뿔 (폴리머 하전 -20 ㎸)의 형성을 나타내고 있고, 도면 범례 (D)는 테일러 원뿔로부터 형성된 섬유를 나타내고 있다. 대조적으로, 전적으로 연속 초음파를 사용하는 것에 의하여, 도 2에서 나타낸 실험에서 사용된 하전은 상대적으로 낮은 전압 -20 ㎸ 및 수집기로부터 초음파-유도 돌출까지의 유사한 거리에 대하여 섬유 형성을 개시할 수 없다. 차례로 보다 높은 하전의 사용은 생성된 섬유 매트릭스를 저하시키는 격렬한 폴리머 튀김(splash)을 생성하는 것에 의하여 섬유 형성의 제어에 한계가 있다.
막 (103)의 주요 기능은 폴리머 매질과 초음파 변환기를 분리하는 것이다. 막은 실질적으로 전기적으로 절연되어 전기적 파괴, 예를 들어 단락을 방지하여야 한다. 예시적인 막은 Mylar membrane, 즉 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름이다.
바람직한 구체예에 따르면 장치는 막과 초음파 변환기 사이에 위치되는 전기적 절연성이지만 음향적으로 전도성인 물질 (109)로 채워진 밀봉 챔버 (102)를 포함한다. 밀봉 챔버 (102) 내의 물질은 실질적으로 전기적으로 절연되어 전기적 파괴, 예를 들어 단락을 방지하여야 한다. 게다가, 물질은 음향적 전도성 (낮은 초음파 흡수 및 산란)이어야 한다. 밀봉 챔버와 폴리머를 분리하는 막이 편평하고 두꺼운 경우, 전기적 절연이고 음향적 전도성 물질 중에서의 소리의 속도는 폴리머 매질의 속도에 근접하여 초음파 빔을 방산(defocusing)시키는 것을 피하도록 하여야 한다. 달리, 막은 초음파 변환기 집속에 대하여 동심원적으로 만곡되어야 한다. 후자의 경우에 있어서, 폴리머와 변환기 사이의 물질 중에서의 소리의 속도는 폴리머 중에서의 속도와 유사하여야 할 필요는 없다. 여러 수성 폴리머에 근접하는 소리의 속도를 갖는 적절한 전기적 절연 및 음향적 전도성 물질의 예는 광유(mineral oil)이다. 적절한 물질의 다른 예는 고체 에폭시 폴리머이다. 다음으로, 밀봉은 물질이 이동하는 것을 방지하고 공기 방울이 물질 내에서 형성되는 것을 방지한다.
밀봉 챔버가 제공되는 경우, 밀봉 챔버 중의 물질과 막을 통하여 초음파 빔이 적용되도록 구성된다.
하나의 구체예에 따르면 장치는 밀봉 챔버 (102) 중의 물질 (109)을 순환시키고/시키거나 교환하도록 구성되는 수단 (127)을 포함한다. 예시적인 수단에는 2개 이상의 튜브 펌프를 포함한다. 이러한 구체예의 잇점은 물질이 액체인 경우, 필요한 경우, 예를 들어 폴리머 매질의 특성들이 변화되는 경우 쉽게 교환될 수 있다는 것이다. 수단 (127)은 또한 물질을 가열 및/또는 냉각시키기 위한 수단을 포함할 수 있다.
단일 섬유 특성 (제어된 직경, 위상, 길이, 다공성 및 형태)을 제어하기 위하여, 엄격한 기하학적 집속 및 시공간적으로 제어된 (안정적이거나 동적인) 초음파 빔 (예를 들어 단일 주파수, 혼합 주파수, 고도/중등-조파 생성, 폭발 또는 연속 파)이 적용될 수 있다. 빔은 폴리머 매질에 도달되고 바람직하게는 적어도 하나의 음향 방사력, 음향 기류, 공동화 또는 폴리머의 물리화학적 변성(예를 들어 표면 장력, 폴리머 매질 중의 폴리머 상태, 점도, 형태학적 상태, 온도, 밀도 및 압력)에 의하여 돌출을 생성할 것이 요구된다. 빔의 엄격한 집중은 상당히 낮은 전기장 즉 δ 1 ㎸/㎝에서 테일러 원뿔 및 섬유 방출을 생성하는 데 요구되는 좁고 (선단 직경 <1㎜) 높은 (높이 >2 ㎜) 돌출을 생성하는 데 바람직하다. 전기장 δ 1 ㎸/㎝에서의 섬유 방출을 개시하는 데 100 내지 300 ㎐의 낮은 반복 주파수를 갖는 폭발 초음파 빔이 바람직하다.
바람직하게는, 장치는 전기적으로 접지되거나 하전된 수집판 (111) 및 보다 바람직하게는 또한 직교의 x, y 및 z 방향 내에서 수집판을 이동하도록 구성되는 수집판 조작 수단 (115)을 포함한다. 예시적인 운동은 이동 및 회전이다.
수집기는 임의의 접지되거나 하전된 수집기일 수 있다. 수집기 형상은 원반 또는 판과는 다를 수 있고, 예를 들어 원뿔형 또는 쐐기형일 수 있다. 이는 또한 액츄에이터 등과 같은 수집기 조작 수단 (115)에 의하여 하나 또는 여러 개의 축을 따르거나/주위를 따라 고정, 이동, 보빙(bobbing), 워빙(wobbing) 또는 회전할 수 있고, 예를 들어 방추체(spindle) 또는 실패(bobbin)일 수 있다. 수집기 이동은 초음파 여기와 동기화될 수 있다. 수집기 표면은 음향파, 예를 들어 표면파, 막파(membrane wave), 공명에 의해 변조될 수 있다.
초음파 생성 수단은 폴리머 매질의 상부 표면 내로의 돌출을 야기하고 따라서 직류 장(DC field)과 함께 테일러 원뿔 (118)을 형성하도록 구성된다. 초음파 생성 수단은 하나 이상의 능동 변환기 요소 (114) 및 하나 이상의 신호 생성기 (113) 및 선택적으로 또한 위상 제어기(phase controller)를 포함한다. 바람직한 구체예에 따르면, 초음파 생성 수단은 바람직하게는 독립적인 코딩된 신호, 즉 그의 순시 진폭(instantaneous amplitude), 위상 및 주파수가 변환기 (114)에 의하여 구동되는 소정의 방법으로 일시적으로 변화되는 신호를 생성하도록 구성되는 신호 생성기 (113)를 포함한다. 멀티플렉서(multiplexer)를 사용하여 동일한 기술적 효과가 수득될 수 있어 단지 하나의 신호 생성기가 요구되도록 할 수 있다. 다른 구체예에 따르면 초음파 생성 수단은 변환기에 의하여 바람직하게는 변환기로의 전력 전송을 최소화하는 것과 마찬가지로 구동 신호의 왜곡을 방지하는 임피던스 정합 회로 (117)를 통하여 구동되는 전자 신호를 증폭하도록 구성되는 전력 증폭기 (116)를 포함한다. 전력 증폭기 (116) 및 임피던스 정합 회로 (117)는 도면들에 나타내지 않았다.
특정한 구체예에 따르면 본 발명에 따른 장치는 폴리머 매질을 돌출시키고 그에 따라 폴리머 매질의 상부 표면 상에 복수의 돌출들을 형성하도록 구성되는 복수의 초음파 생성 수단 및 개방 챔버 내에 위치되는 전극, 폴리머 매질의 돌출들의 선단에 전압을 인가하도록 구성되어 전압 생성 수단의 보조로 복수의 테일러 원뿔이 형성되도록 하고, 복수의 폴리머 섬유가 테일러 원뿔의 선단으로부터 방출되도록 하는 전압 생성 수단을 포함한다. 이 구체예에 따르면 장치는 복수의 폴리머 섬유를 실질적으로 회전가능한 수집판 상의 동일한 위치로 안내하도록 구성되는 수단을 더 포함한다.
하나의 구체예에 따르면 신호 생성 수단은 변환기 전압을 조정하고, 변환기 펄스/폭발 지속시간을 조정하고, 변환기 펄스 반복 주파수를 조정하고, 변환기 주파수 성분을 조정하고, 변환기 신호 음향 선형도/비-선형도를 조정하고/하거나 변환기 신호 특성을 조정하도록 구성되는 수단을 포함한다. 예시적인 신호 특성은 사인형(sine), 거치형(sawtooth), 사각형, 편타손상형(whiplash), 코딩된 신호, 잡음이다.
하나의 구체예에 따르면 방사는 단음(tone burst) 또는 연속 신호 또는 코딩된 신호 또는 k㎐ 내지 T㎐, 바람직하게는 대략 ㎒ 그리고 가장 바람직하게는 약 2 ㎒의 주파수를 수반하는 코딩된 신호를 사용하여 수행된다. 진폭은 수 Pa 내지 GPa, 보다 바람직하게는 수백의 kPa 내지 수 MPa의 범위일 수 있다. 선호적으로 진폭 변조는 0.01 내지 100000 ㎐ 펄스 반복 주파수 (PRF: pulse repetition frequency), 가장 바람직하게는 100 내지 300 ㎐를 수반하는 10 내지 500 사이클 사인파 단음이다. PRF는 얼마나 용이하게 방사 사건이 개시하는 지에 대한 영향을 갖는다. 100 내지 300 ㎐의 PRF 및 1 내지 5 ㎜의 분수 높이(fountain height)가 방사를 개시하는 데 바람직하다. 방사가 개시된 후 연속파가 적용될 수 있다.
하나의 구체에에 따르면 장치는 내부로부터 테일러 원뿔 선단에 근접하는 점의 저주파 변조를 허용하는 방법으로서 음향 매개변수 여기, 즉 음향 혼합 주파수를 위한 수단을 더 포함하거나 진폭 변조에 의한다.
하나의 구체예에 따르면 장치는 폴리머 섬유를 수집판 (111) 쪽으로 안내하도록 구성되는 AC/DC 생성 수단 (120b)을 더 포함한다. 예시적인 DC 생성 수단은 직선의 도체 등과 같은 AC/DC 전극이다.
다른 구체예에 따르면 본 발명에 따른 장치는 바람직하게는 촛점에서 형성된 분수 (126)의 정상에서 테일러 원뿔의 선단을 외적으로 조정하도록 구성되는 자성, 전기장, 음향 및/또는 광학 수단을 더 포함한다. 테일러 원뿔은 대칭이거나 비대칭일 수 있다.
바람직한 구체예에 따르면 밀봉 챔버 (102), 개방 챔버 (101), 막 (103), 수집기 (111) 및 선택적인 수집판 조작 수단 (115) 및 AC/DC 생성 수단 (120b)를 포함하여 모든 종치의 모든 기능상 특징들은 인공기후실(climate chamber) (112) 내부에 위치된다. 이는 장치를 사용하여 제조되는 폴리머 섬유의 물리화학적 특정의 제어 및 조절을 단순화한다.
하나의 구체예에 따르면 본 발명에 따른 장치는 온도, RH, pH 및 분위기를 제어하도록 구성되는 수단 (123)을 포함하여 폴리머 매질, 밀봉 챔버의 물질 및 개방 챔버 상의 분위기의 소정의 특성을 조절하도록 한다. 다른 구체예에 따르면 장치는 폴리머 매질 및/또는 밀봉 챔버 중의 물질로부터 기포를 제거하도록 구성되는 수단을 더 포함한다.
다른 구체예에 따르면 본 발명에 따른 장치는 테일러 원뿔 (118) 및/또는 폴리머 섬유 (119)를 영상화하도록 구성되는 영상화되어야 하는 샘플까지의 광학/음향 경로 (124)를 수반하는 영상화 수단 (120)을 포함한다.
바람직한 구체예에 따르면, 영상화 수단은 테일러 원뿔의 그리고 방출된 섬유의 적어도 일부의 단일 또는 일련의 영상들을 취하도록 구성된다. 다른 구체예에 따르면 장치는 예를 들어 거울 또는 프리즘 및 하나의 영상화 센서를 사용하는 것에 의하여 테일러 원뿔 및 방출된 섬유의 3D 영상을 생성하는 것을 허용하도록 서로 다른 시점(point of view)을 갖는 복수의 영상화 수단을 포함한다. 이는 비대칭 진동 모드 및 테일러 원뿔 중의 미세 와류의 향상된 제어를 허용한다. 하나의 구체예에 따르면, 반사 표면 및 빔 스플리터를 포함하는 영상화 수단을 사용하는 것에 의하여 다중-각 시야(multi-angle view)가 수득된다. 다른 구체예에 따르면 영상화 수단은 영상을 선명하게 하고 폴리머 섬유 중의 내부 응력장을 결정하도록 구성되는 편광자(polarizer)를 포함한다.
영상화 (단일 영상 및 일련의 영상들)는 테일러 원뿔에 대한 정보를 수득하는 것을 가능하게 하는 임의의 적절한 기술로 실행될 수 있다. 예들에는 광학 현미경, 형광 현미경, UV 영상, 라만 분광분석, 간섭측정(interferometry), 회절 및 동적 광산란(dynamic light scattering)을 포함하나 이들로 제한되는 것은 아니다. 영상화 기술은 공지되어 있고, 적절한 영상화 장치는 상용적으로 획득가능하거나 상대적으로 간단한 방법으로 현재의 요구에 대하여 주문제작될 수 있다. 유사하게 현재의 요구에 대하여 주문제작될 수 있는 영상 캡쳐 및 분석 소프트웨어가 존재한다. 영상화는 직접-, 역광- 또는 자가-조명에 기초할 수 있다. 영상화 장치로부터 수득되는 영상들은 분석 유닛, 예를 들어 컴퓨터에 저장되고, 여기에서 이들은 적절한 소프트웨어 및 알고리즘을 사용하여 분석되어 테일러 원뿔 및 방출되는 섬유의 특성들을 결정할 수 있다. 기록된 방사의 유래가 서로 다를 수 있기 때문에 분석은 영상화 기술에 의존적이다. 광학 현미경의 경우, 각 영상들은 제조 공정의 서로 다른 단계들에서의 테일러 원뿔 또는 방출되는 섬유의 하나의 현미경사진 또는 한 세트의 현미경사진들을 포함한다. 하나의 구체예에 있어서, 영상 처리는 테일러 원뿔의 돌출 및 나노섬유, 나노섬유 다발(nanofibers braids)의 크기를 결정하는 것을 포함한다. 처리는 예를 들어 연속적인 영상들로부터의 단면 표면적에 기초한다. 처리는 또한 연속적인 영상들로부터 돌출에 기초하는 튀김의 존재를 결정하고 연속적인 영상들에 기초하는 테일러 원뿔 상의 표면파의 존재를 결정하는 것을 허용한다.
하나의 구체예에 따르면 그때까지 수득된 데이터에 기초하여 영상화가 진행됨에 따라 테일러 원뿔 및 방출된 섬유의 소정의 특성들의 산정(computation)이 실시간으로 수행된다. 그 결과는 시작에서 대략 근사일 수 있고 보다 많은 데이터가 획득가능하게 됨에 따라 보다 더 정확해질 수 있다 (예를 들어 베이지언 필터링(Bayesian filtering)). 데이터 분석은 또한 반복적일 수 있고 영상 데이터로부터 위상학적 및 형태학적 정보에 대한 3D 재구성이 이루어질 수 있다. 다른 구체예에 따르면, 테일러 원뿔 및 섬유 특성의 산정은 단지 제조 공정이 사전정의된 지점에 도달된 후에 수행되고, 그 후 가공이 종결되거나 지속된다. 다른 구체예에 따르면, 소정의 테일러 원뿔 또는 섬유 특성의 산정이 원뿔 및 섬유의 미래 상태를 예측하여 공정의 예측 제어 (예를 들어, 섬유 또는 섬유 다발을 보다 고른 품질 또는 보다 고른 품질의 섬유 구조물을 제조하기 위한 확률적 제어)를 허용하도록 하는 예측 방법으로 실행된다. 이러한 접근법은 또한 섬유 구조물을 보다 엄격한 사양으로 만드는 데 사용될 수 있다.
제조되는 폴리머 섬유의 피드백 제어를 위하여, 장치는 스트로보스코프 또는 고-프레임률 카메라 등과 같은 광학 수단을 더 포함한다. 다른 구체예에 따르면 장치는 하기: 자유 폴리머 표면의 수준, 테일러 원뿔의 형태, 방출 벡터(ejection vector), 방출 벡터의 포인팅 안정성(pointing stability), 폴리머 튀김의 존재, 섬유 두께 및 섬유 또는 섬유 다발 중의 물질 경사 및 방사의 부재 중의 하나 이상을 제어하도록 구성되는 소프트웨어 및 펌웨어를 더 포함한다. 피드백 제어는 내용-기반 영상 회수(content-based image retrieval) 및 유사성 비교(similarity comparison)에 대한 영상 데이터베이스를 사용하거나 하지 않을 수 있다.
하나의 구체예에 따르면, 영상화 수단은 테일러 원뿔 및 방출된 섬유의 적어도 일부의 단일 영상 또는 일련의 영상들을 취하도록 구성된다. 다른 구체예에 따르면 장치는 테일러 원뿔 및 방출된 섬유 또는 섬유 다발의 3D 영상을 생성하는 것을 허용하도록 서로 다른 시점을 갖는 복수의 영상화 수단을 포함한다. 이는 비대칭 진동 모드 및 테일러 원뿔 중의 미세 와류의 향상된 제어를 허용한다. 하나의 구체예에 따르면, 반사 표면 및 빔 스플리터를 포함하는 영상화 수단을 사용하는 것에 의하여 다중-각 시야가 수득된다. 다른 구체예에 따르면 영상화 수단은 영상을 선명하게 하고 폴리머 섬유 중의 내부 응력장을 결정하도록 구성되는 편광자를 포함한다.
다른 구체예에 따르면 본 발명은 전자방사 장치를 사용하여 폴리머 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다. 방법에 적절한 예시적인 장치는
- 측벽 (101a)을 포함하는 개방 챔버 (101)
- 초음파 빔 생성 수단,
- 개방 챔버 내에 위치되는 전극을 포함하는 전압 생성 수단 및
- 개방 챔버와 밀봉 챔버 사이의 전기적으로 절연성이지만 음향적으로 전도성인 막 (103)
을 포함하고, 방법은:
- 개방 챔버 (101)에 폴리머 매질을 제공하고,
- 전기적 절연 막을 통하여 폴리머 매질을 초음파 빔에 적용시키고,
- 폴리머 매질에 전압을 적용하는
단계를 포함한다.
바람직한 구체예에 따르면, 방법은 또한 폴리머 섬유를 수집하는 것을 포함한다.
방법에 따르면, 초음파 빔은 피크, 폭발 중의 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 방법에 따르면, 초음파 폭발 또는 펄스는 개방 챔버 내에 위치되는 폴리머 매질의 상부 표면 상에 돌출을 생성한다. 초음파 폭발 또는 펄스가 강하여 돌출의 선단이 개방 챔버의 벽들의 상부 모서리 상에 위치되는 것이 바람직하다. 이는 DC-전기장에 대한 벽의 영향을 감소시키는 것에 의하여 돌출의 선단과 표적 간의 안정한 전기장을 보증한다.
본 발명의 방법에 따르면, 개방 챔버 내 그리고 폴리머 매질 내에 위치되는 전극을 사용하는 것에 의하여 전압이 폴리머 매질에 적용된다. 전압은 바람직하게는 5 ㎸ 내지 50 ㎸이다. 이는 테일러 원뿔 및 그에 따른 테일러 원뿔의 선단으로부터의 폴리머 섬유의 방출을 형성한다. 방법에 따르면 방출되는 폴리머 섬유는 편평하거나, 원뿔형이거나 임의의 다른 기하학적 형상인 접지되거나 하전된 수집기 상으로 수집된다. 수집기는 당해 기술분야에서 공지되어 있다.
초음파의 사용은 무 방사, 방사 및 분사 모드들 간을 신속한 간헐적인 방법으로 전환하는 것을 허용한다. 하나의 실행에 있어서, 복수, 바람직하게는 16개의 영역들 내로 매립되는 집중된 압전 세라믹 변환기를 채용하는 것에 의하여 위상 제어 집중 초음파를 허용하는 것으로 특징지워진다. 원형 위상 배열 구조물을 사용하여, 테일러 원뿔의 선단 각도 및 대칭을 동적으로 조정할 수 있고 와류가 원뿔 내로 도입되어 섬유를 나선으로 압출하도록 할 수 있다.
바람직한 구체예에 따르면 테일러 원뿔, 특히 테일러 원뿔의 선단 및/또는 폴리머 매질의 상부 표면의 층류부(laminar part)가 외부 조절기에 의하여 조절되어 방출되는 폴리머 섬유의 형상 및/또는 형태가 필요에 따라 제어되고 조정되도록 한다. 예시적인 조정은 자력, 전기장, 음향, 온도 및 광학적 조정이다.
다른 구체예에 따르면 본 발명에 따른 방법은 테일러 원뿔의 선단으로부터 방출되는 폴리머 섬유를 외부 DC 전기장에 의하여 안내하고 섬유를 접지되거나 하전된 수집기 상에 수집하는 것을 더 포함한다.
다른 구체예에 따르면 본 상세한 설명은 전자방사 장치를 사용하여 폴리머 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이며, 방법에 대하여 적절한 예시적인 장치는
- 개방 챔버 (101),
- 초음파 빔 생성 수단,
- 개방 챔버 내에 위치되는 전극을 포함하는 전압 생성 수단 및
- 개방 챔버와 밀봉 챔버 사이의 전기적으로 절연성이지만 음향적으로 전도성인 막 (103) 및
- 수집판 (111)
을 포함하고,
방법은:
- 개방 챔버에 폴리머 매질을 제공하고,
- 펄스, 폭발 중의 적어도 하나를 포함하는 복수의 초음파 빔을 폴리머 매질에 적용시켜 폴리머 매질의 표면 상에 복수의 돌출들이 형성되도록 하고,
- 폴리머 매질에 전압을 적용하여 복수의 테일러 원뿔들이 돌출들 상에 형성되고 폴리머 섬유가 테일러 원뿔의 선단으로부터 방출되도록 하고,
- 복수의 폴리머 섬유를 수집판 상의 실질적으로 동일한 위치로 안내하고
- 수집판을 회전시켜 복수의 폴리머 섬유를 포함하는 다발을 형성시키는
단계를 포함한다.
바람직한 구체예에 따르면 폴리매 매질은 액체이다. 다른 바람직한 구체예에 따르면 폴리머 매질은 2 이상의 폴리머, 하나 이상의 용매 및/또는 화학물질 또는 생물학적 실체(biological entity) 등과 같은 하나 이상의 서브스트레이트를 포함한다. 용매는 폴리머 매질을 덜 끈적하게 만들고, 하나 이상의 서브스트레이트가 폴리머 수집 구조물 내로 포집되도록 하는 것을 돕는다. 예시적인 서브스트레이트는 약물 분자, 전구약물 분자, 약물 후보 분자, 나노입자, 금 나노입자 등과 같은 금 입자, 세포, 바이러스, 비스포스포네이트(bisphosphonate), 스테로이드, 프로테오글리칸, 콜라겐 및 성장인자이다. 다른 구체예에 따르면, 서브스트레이트는 약물 분자, 금 입자, 바이러스 및 세포로부터 선택된다.
본 기술에 대한 대상이 될 수 있는 생물학적으로 활성인 물질에는 진통제, 길항제, 항-염증제, 구충제, 항협심증제, 부정맥치료제, 항생제 (페니실린을 포함), 항콜레스테롤제, 항응혈제, 항경련제, 항우울제, 당뇨병약, 항간질약, 항고나도트로핀제(antigonadotropins), 항히스타민제, 항고혈압제, 항무스카린제(antimuscarinic agents), 항마이코박테리아제(antimycobacterial agents), 항신생물제(antineoplastic agents), 항정신병제(antipsychotic agents), 면역억제제, 항갑상선제(antithyroid agents), 항바이러스제, 항진균제, 항불안진정제(anxiolytic sedatives: 최면제 및 신경이완제), 수렴제, 베타-아드레날린 차단제(beta-adrenoceptor blocking agents), 혈액 제제 및 대체제, 항암제, 심근수축제(cardiacinotropic agents), 조영제, 코르티코스테로이드(corticosterioids), 기침억제제 (거담제 및 점액용해제), 이뇨제, 도파민보충제 (항파킨슨제), 지혈제, 면역억제제 및 면역활성제, 지질조절제(lipid regulating agents), 근이완제, 부교감신경양작용제(parasympathomimetics), 부갑상샘 칼시토닌 및 바이포스포네이트(parathyroid calcitonin and biphosphonates), 프로스타글란딘, 방사성의약품, 성호르몬(스테로이드를 포함), 항-알러지약(anti-allergic agents), 자극제 및 식욕부진제(stimulants and anorexics), 교감신경흥분약(sympathomimetics), 갑상선제, 혈관확장제(vasidilators), 신경차단제, 항콜린 및 콜린자극제(anticholinergic and cholinomimetic agents), 항무스카린 및 무스카린제(antimuscarinic and muscarinic agents), 비타민 및 크산틴(xanthines)이 포함된다.
본 기술에 적절한 예시적인 약제는 엔타카폰(entacapone), 에소메프라졸(esomeprazole), 아토르바스타틴(atorvastatin), 라베프라졸(rabeprazole), 피록시캄 및 올란자핀(olanzapine)이다. 예시적인 약제는 피록시캄 (4-하이드록시-2-메틸-N-(2-피리디닐)-2H-1,2-벤조티아진-3-카르복스아미드 1,1-다이옥사이드)이다.
본 발명에 따라 제조된 섬유는 전형적으로 직경이 5 내지 1000 ㎚, 바람직하게는 약 100 ㎚이다. 나노섬유 다발은 보다 더 크다. 본 발명의 방법에 의하여 수득가능한 예시적인 섬유를 도 7에 나타내었다. 제조된 섬유는 서브스트레이트로서 동일하거나 서로 다른 나노입자를 포함할 수 있다.
본 상세한 설명의 방법에 따라 제조된 폴리머 섬유는 고체이거나 봉입물(inclusion)을 포함할 수 있다. 섬유는 균질할 수 있거나 경사 및/또는 프랙탈(fractal) 구조를 포함할 수 있다. 살아 있는 세포 등과 같은 생물학적 물질이 폴리머 섬유 내로 내포되는 경우, 폴리머는 세포가 폴리머 섬유 내에서 생존할 수 있도록 선택된다. 다른 구체예에 따르면 폴리머 섬유는 섬유가 요구된 바와 같이 세포의 특성을 변화시키도록 선택된다. 폴리머는 또한 생물학적으로 재흡수가능하도록 선택될 수 있다.
다른 구체예에 따르면 방법은 테일러 원뿔 및/또는 방출된 섬유 또는 섬유 다발의 하나 이상의 영상을 취하고 영상을 저장 및/또는 분석하는 것을 더 포함한다. 영상을 저장하는 것은 특히 품질 관리 및 제조후 검증가능성(postproduction verifiability)이 요구되는 약제학적 응용에서 유용하다. 게다가, 분석은 수집된 구조물 중의 잠재적인 구조적인 결함의 검출 및 폴리머 섬유 형성 동안 제조 매개변수의 온라인 조정을 허용한다.
도 3은 본 상세한 설명의 방법 및 장치에 따라 폴리머 매질로서 3% 폴리에틸렌옥사이드 (PEO) 수용액 및 높은 (650 ㎷, 신호 생성기 (113)에 의해 생성되고 계속해서 전력 증폭기 (116)로 증폭됨), 중등 (500 ㎷) 및 낮은 (260 ㎷) 초음파 증폭을 사용하여 제조된 예시적인 나노섬유 (A 내지 F)를 나타내고 있다. 섬유 (G)는 종래 기술에 따른 바늘 방사 장치(needle spinning instrument)를 사용하여 제조되었다.
도 3a 내지 3f에서 명백한 바와 같이, 섬유 형상이 초음파 진폭의 함수로서 조정될 수 있다. 열(column)들은 방법의 재현성을 입증하는 2개의 평행한 실험을 나타내고 있다. 이는 특히 의료용 및 제약학적 응용을 위한 섬유가 제조되는 경우에 유리하다. 섬유의 평균 두께를 도 3에 나타내었다. 그 결과들은 섬유 위상이 초음파 장의 진폭을 변화시키는 것에 의하여 변경되었다는 것을 입증하고 있다.
도 3의 결과들로 나타난 바와 같이, 구동 전압에 의하여 초음파 컬럼 (125) 높이를 변화시키는 것에 의하여, 제조된 섬유의 특성, 예를 들어 평균 두께 또는 두께 편차를 변형할 수 있다. 변환기 (114)를 가로지르는 전압은 큰 정밀도 (㎲ 내지 ㎳)로 시간의 함수로서 제어 (122)될 수 있다. 따라서, 섬유 특성이 높은 해상도로 섬유를 따라 변형될 수 있다. 이를 외부 조작 (115, 120b)과 결합하여, 제조된 섬유 구조물 (128)을 시간과 공간 내에서 3D 프린팅에 상응하나 마이크로 규모로 제어할 수 있다. 더욱이, 질량 없는 "노즐" 크기는 시간으로 제어될 수 있고, 이는 노즐-유래 3D 프린팅 접근법으로는 가능하지 않다.
도 4는 서로 다른 초음파 설정을 사용하여 본 발명에 따라 제조된 예시적인 나노섬유의 두께 및 선행 기술에 따라 제조된 나노섬유의 두께를 나타내고 있다. 평균값은 도 3에 제공된 섬유 샘플의 평균 두께를 나타내고 표준편차는 개개 분포를 나타낸다. 그 결과는 평균 두께값이 서로 다른 음향장 세기로 변형될 수 있어 섬유 위상의 비-화학적 변형을 입증하고 있다는 것을 나타내고 있다. 두께 분포는 도 3에 나타낸 섬유의 위상적 불균질성을 반영하고 있다.
폴리머 매질의 상부 표면의 예시적인 영상을 도 6a 내지 6c에 나타내었다. 도 6a는 폴리머 매질이 초음파에도 전기장에도 적용되지 않은 상황을 나타내고 있다. 도 6b는 폴리머 매질이 초음파에 적용되고 그에 따라 돌출이 형성된 상황을 나타내고 있다. 도 6c에 있어서, 폴리머 매질이 초음파 및 전기장에 적용된다. 나타난 바와 같이, 테일러 원뿔이 형성되고 폴리머 섬유가 테일러 원뿔의 선단으로부터 방출되었다(음향 분수).
바람직한 구체예에 따르면 약물 분자 등과 같은 서브스트레이트가 폴리머 섬유 내로 내포된다. 이는 본 상세한 설명의 방법에서 약물 분자 등과 같은 서브스트레이트를 포함하는 폴리머 매질을 사용하는 것에 의하여 수행된다.
하나의 구체예에 따르면, 피록시캄을 포함하는 키토산/PEO 섬유가 본 상세한 설명의 방법 및 장치를 사용하여 제조되었다. 여러 직경의 키토산/PEO 섬유로부터의 물 매질 중에서의 피록시캄 용해도를 도 5에 나타내었다.
섬유로부터의 물질의 방출 프로파일은 예를 들어 섬유 내로의 나노버블(nanobubble) 또는 광흡수 나노입자 (예를 들어 금 또는 광제어 유기 분자)의 매립 및 외부 교반, 예를 들어 소리 또는 광을 적용하는 것에 의하여 변화될 수 있다. 이러한 방출은 원하는 위치에서의 제어된 방출을 위한 환경, 예를 들어 pH, 효소 및 온동 의하여 촉발될 수 있다.
본 발명의 장치 및 방법은 상처 드레싱 및 반창고를 제조하는 데 적절하다. 바람직한 구체예에 따르면, 상처 드레싱 (또는 반창고)은 바람직하게는 상처 치료를 향상시키는 약물을 포함한다. 예시적인 시스템을 도 8에 나타내었다. 따라서, 소정의 약물 분자 (701)를 포함하는 폴리머 매질이 본 발명에 따른 장치의 개방 챔버 내에 제공된다. 계속해서 초음파 빔 (705)가 폴리머 매질의 표면 상에 돌출을 생성하는 것을 허용하고, 폴리머 매질에 전압을 적용하는 것에 의하여, 테일러 원뿔 (706)이 돌출로부터 형성되고, 폴리머 섬유 구조물 (702)이 테일러 원뿔의 선단으로부터 방출된다. 구조물은 상처(703)로 안내되어 상처 드레싱 (704)을 형성한다.
장치는 휴대용일 수 있고, 병원에서 상두대(bedside)에서 또는 가정에서 또는 현장에서 환자에 의해서, 예를 들어 모두 약물을 수반하거나 수반하지 않는 홈메이드 상처 드레싱(home-made wound dress), 반창고 또는 깁스로 사용될 수 있다.
다른 구체예에 따르면 본 발명은 프로그램가능한 프로세서를 제어하여 테일러 원뿔 및/또는 방출된 섬유를 검사하기 위한 컴퓨터 실행 지시들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이며 여기에서 프로그램은 본 발명에 따른 방법에 의하여 수득가능한 데이터를 평가하도록 적용된다. 컴퓨터 프로그램 제품은 각각이 적절한 소프트웨어를 수반하는 프로그래머블 프로세서 회로, 전용 하드웨어 프로세서, 예를 들어 응용 주문형 집적 회로 "ASIC" 또는 설정가능 하드웨어 프로세서(configurable hardware processor), 예를 들어 필드 프로그래머블 게이트 어레이 "FPGA"일 수 있는 하나 이상의 회로로 실행될 수 있다.
다른 구체예에 따르면, 본 발명은
- 서브스트레이트를 포함하는 폴리머 매질을 제공하고,
- 적어도 펄스 또는 폭발을 포함하는 초음파 빔을 폴리머 매질에 적용시키고
- 전압을 폴리머 매질에 적용하는 것
을 포함하는 본 발명의 전자방사 장치를 사용하는 방법에 의하여 수득가능한, 서브스트레이트를 포함하는 폴리머 섬유에 관한 것이다.
서브스트레이트는 바람직하게는 약물 분자, 무기 입자, 바이러스, 세포 및 생물학적으로 활성인 분자로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 예시적으로 무기 입자는 금 입자이다.
다른 구체예에 따르면, 서브스트레이트는 약물 분자, 전구약물 분자, 약물 후보 분자, 나노입자, 금 나노입자 등과 같은 금 입자, 세포, 바이러스, 비스포스포네이트, 스테로이드, 프로테오글리칸, 콜라겐 및 성장 인자로부터 선택된다.
특정한 구체예에 따르면 생물학적으로 활성인 분자는 단백질, 펩티드, 핵산, 올리고사카라이드, 폴리사카라이드, 지질, 호르몬, 성장 인자, 항체로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
특정한 구체예에 따르면, 펩티드는 2 내지 300개의 아미노산을 포함하고, 여기에서 아미노산은 자연적으로 발생하는 아미노산 및/또는 비-자연적으로 발생하는 아미노산이다.
특정한 구체예에 따르면, 항체는 키메라, 인간화되거나 완전 인간 항체 및/또는 이들의 항원-결합 단편이다.
여전히 다른 구체예에 따르면, 본 발명은 본 발명의 방법에 의하여 수득가능한, 서브스트레이트를 포함하는 폴리머 섬유를 포함하는 스캐폴드에 관한 것이다.
상기 주어진 본 상세한 설명에서 제공되는 비-제한적인 특정한 실시예들은 첨부된 특허청구범위의 관점 및/또는 적용가능성을 제헌하는 것으로 이해되어서는 안된다.

Claims (27)

  1. - 폴리머 매질 (110)을 위한 개방 챔버 (101),
    - 개방 챔버 내에 위치되는 전극 (108)을 포함하며, 전압을 폴리머 매질에 적용하도록 구성되는 전압 생성 수단,
    - 신호 생성 수단 (113) 및 초음파 변환기 (114)를 포함하는 초음파 빔 생성 수단,
    - 개방 챔버와 초음파 변환기 사이의 전기적으로 절연성이지만 음향적으로 전도성인 막 (103)
    을 포함하며,
    신호 생성 수단이 초음파 빔 구동 신호를 생성하고, 신호가 펄스, 폭발 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 섬유(119)를 제조하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 여기에서 신호 생성 수단 (113)이: 변환기 전압, 변환기 펄스/폭발 지속시간, 변환기 펄스 반복 주파수, 변환기 주파수 성분, 변환기 신호 음향 선형도/비-선형도 및 변환기 신호 특성 중의 하나 이상을 변형하도록 구성되는 수단 (116, 117)을 더 포함하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 여기에서 장치가 막 (103)과 초음파 변환기 (114) 사이에 전기적으로 절연성이지만 음향적으로 전도성인 물질 (109)을 포함하는 밀봉 챔버 (102)를 포함하는 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 여기에서 장치는 밀봉 챔버 (102) 내의 물질 (109)를 순환시키고/시키거나 교환하도록 구성되는 수단 (127)을 포함하는 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 여기에서 물질 (109)이 오일, 특히 광유 및 고체 에폭시 폴리머로부터 선택되는 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 여기에서 막 (103)이 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 장치가
    - 폴리머 섬유를 수집하도록 구성되는 전기적으로 접지되거나 하전된 수집판 (111) 및
    - 바람직하게는 직교의 x, y 및 z 방향을 따라 수집판을 이동하도록 구성되는 수집판 조작 수단 (115)
    을 더 포함하는 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 장치는:
    - AC/DC 장을 생성하고 폴리머 섬유를 수집판 쪽으로 안내하도록 구성되는 수단 (120b)
    을 더 포함하는 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 장치는
    - 테일러 원뿔 (125)의 선단 및/또는 테일러 원뿔을 이탈하는 폴리머 섬유의 층류부를 조정하도록 구성되는 수단 (121)
    을 더 포함하는 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서, 장치가 테일러 원뿔 및/또는 방출된 폴리머 섬유 (119)로부터 하나 이상의 영상을 취하도록 구성되는 수단 (120)을 더 포함하는 장치.
  11. - 폴리머 매질을 제공하고,
    - 폴리머 매질을 초음파 빔에 적용시키고
    - 전압을 폴리머 매질에 적용시키는 것을 포함하고, 초음파 빔이 펄스, 폭발 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방사 장치를 사용하여 폴리머 섬유를 제조하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 여기에서 전압이 δ 1 ㎸/㎝이고, 초음파 빔이 복수의 폭발을 포함하고, 여기에서 폭발 반복 주파수가 100 내지 300 ㎐인 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 방법이 폴리머 섬유를 전기적으로 접지되거나 하전된 수집판 상으로 수집하는 것을 더 포함하는 방법.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 방법이 폴리머 섬유를 피부, 바람직하게는 상처난 피부 상으로 수집하는 것을 더 포함하는 방법.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중의 어느 한 항에 있어서, 방법은 초음파 빔을 테일러 원뿔로 집중시키고, 초음파 빔의 진폭, 주파수 및/또는 펄스 반복 주파수를 변화시키는 것을 더 포함하는 방법.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중의 어느 한 항에 있어서, 방법이 외부 AC/DC 장에 의하여 폴리머 섬유를 안내하는 것을 더 포함하는 방법.
  17. 제 11 항 내지 제 16 항 중의 어느 한 항에 있어서, 방법은 테일러 원뿔의 선단 및/또는 테일러 원뿔을 이탈하는 폴리머 섬유의 층류부를 조정하는 것을 더 포함하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 여기에서 조정이 자성 조정, 전기장 조정, 음향 조정, 열 조정 및 광학 조정으로부터 선택되는 방법.
  19. - 폴리머 매질을 제공하고,
    - 폴리머 매질을 복수의 초음파 빔에 적용시키고,
    - 전압을 폴리머 매질에 적용시키고,
    - 복수의 폴리머 섬유를 수집판 상의 실질적으로 동일한 위치로 안내하고,
    - 수집판을 회전시키는 것을 포함하고, 여기에서 초음파 빔이 펄스, 폭발 중의 적어도 하나늘 포함함
    을 특징으로 하는 수집판을 포함하는 전자방사 장치를 사용하여 폴리머 섬유 다발을 생성하기 위한 방법.
  20. 제 11 항 내지 제 19 항 중의 어느 한 항에 있어서, 폴리머 매질이 용매 및/또는 서브스트레이트를 더 포함하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 여기에서 서브스트레이트가 약물 분자, 전구약물 분자, 약물 후보 분자, 나노입자, 금 입자, 바이러스 및 세포로부터 선택되는 방법.
  22. 제 11 항 내지 제 21 항 중의 어느 한 항에 있어서, 방법이 테일러 원뿔 및/또는 방출된 폴리머 섬유를 영상화하고, 영상화의 결과를 저장 매체 내에 저장하고/하거나 영상화의 결과에 기초하여 방법을 제어하는 것을 더 포함하는 방법.
  23. 테일러 원뿔 및/또는 방출된 폴리머 섬유를 검사하도록 프로그래밍가능한 프로세서를 제어하기 위한 컴퓨터 실행가능한 지시를 포함하고 여기에서 프로그램이 제 22 항에 따른 방법에 의해 수득가능한 데이터를 평가하도록 적용되는 컴퓨터 프로그램 제품.
  24. 청구항 제 23 항에 따른 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  25. 제 20 항 또는 제 21 항에 따른 방법에 의하여 수득가능한 폴리머 섬유.
  26. 제 25 항에 있어서, 여기에서 서브스트레이트가 약물 분자, 무기 입자, 바이러스, 세포 및 생물학적으로 활성인 분자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 폴리머 섬유.
  27. 제 25 항 또는 제 26 항에 따른 폴리머 섬유를 포함하는 스캐폴드.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220054901A (ko) * 2019-10-28 2022-05-03 카오카부시키가이샤 섬유 퇴적체의 제조 방법, 막의 제조 방법 및 막의 부착 방법
KR20220065041A (ko) * 2019-10-28 2022-05-19 카오카부시키가이샤 섬유 퇴적체의 제조 방법, 막의 제조 방법 및 막의 부착 방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE539992C2 (en) * 2015-09-28 2018-02-20 Cellevate Ab Method and arrangement for electrospinning of nanofibers
US10870928B2 (en) * 2017-01-17 2020-12-22 Ian McClure Multi-phase, variable frequency electrospinner system
KR102514042B1 (ko) 2018-08-01 2023-03-24 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 이의 제조 방법
CN110205685A (zh) * 2019-05-23 2019-09-06 东华大学 纺丝自调节静电纺丝装置及其使用方法
US20220298685A1 (en) * 2019-08-30 2022-09-22 President And Fellows Of Harvard College Manipulating and assembling micro- and nanoscale objects with capillary forces
CN110714228B (zh) * 2019-10-31 2021-04-02 东华大学 一种规模化静电纺丝用耐高电压均匀供液装置
CN112144177A (zh) * 2020-09-27 2020-12-29 中国科学院过程工程研究所 一种聚四氟乙烯纳米纤维膜及其制备工艺
CN114134580B (zh) * 2021-11-24 2023-03-21 青岛科技大学 一种静电纺丝超细纤维集束***、方法
WO2024003446A1 (en) 2022-06-27 2024-01-04 Helsingin Yliopisto Method for producing oleogels and oleogels obtainable by the method

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002241222A1 (en) * 2001-03-20 2002-10-03 Nicast Ltd. Portable electrospinning device
GB2422951B (en) * 2005-02-07 2010-07-28 Microsaic Systems Ltd Integrated analytical device
CN100516321C (zh) 2006-10-27 2009-07-22 东华大学 一种纳米纤维的振动静电纺丝装置
JP2009052171A (ja) * 2007-08-27 2009-03-12 Unitika Ltd 微細繊維集合体の製造方法及びその製造装置
DE102007040762A1 (de) * 2007-08-29 2009-03-05 Bayer Materialscience Ag Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden Nanostrukturen mittels Elektrospinnen
US9096845B2 (en) * 2007-08-29 2015-08-04 Technion Research & Development Foundation Limited Encapsulation of bacteria and viruses in electrospun fibers
US8206326B2 (en) * 2008-03-04 2012-06-26 Sound Surgical Technologies, Llc Combination ultrasound-phototherapy transducer
JP5134483B2 (ja) * 2008-10-03 2013-01-30 パナソニック株式会社 ナノファイバ製造装置、ナノファイバ製造方法
JP2010216049A (ja) * 2009-03-19 2010-09-30 Japan Vilene Co Ltd 繊維集合体の製造方法及び製造装置
JP2010229563A (ja) * 2009-03-25 2010-10-14 Teijin Ltd 粒子−高分子繊維状複合体の製造方法
JP5221437B2 (ja) * 2009-04-03 2013-06-26 パナソニック株式会社 ナノファイバ製造装置
US10085829B2 (en) * 2011-01-14 2018-10-02 Neograft Technologies, Inc. Apparatus for creating graft devices
US10081794B2 (en) * 2011-04-13 2018-09-25 New Jersey Institute Of Technology System and method for electrospun biodegradable scaffold for bone repair
JP2012224958A (ja) * 2011-04-20 2012-11-15 Nippon Nozzle Co Ltd 微細繊維製造方法及び微細繊維製造装置
CN202099422U (zh) * 2011-06-08 2012-01-04 东华大学 一种超声波振荡静电纺丝喷头
EP2676702A1 (en) * 2012-06-21 2013-12-25 Koninklijke Philips N.V. Improved high intensity focused ultrasound targeting
CN203096243U (zh) 2012-11-16 2013-07-31 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种超声波辅助的静电纺丝纳米纤维制备装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220054901A (ko) * 2019-10-28 2022-05-03 카오카부시키가이샤 섬유 퇴적체의 제조 방법, 막의 제조 방법 및 막의 부착 방법
KR20220065041A (ko) * 2019-10-28 2022-05-19 카오카부시키가이샤 섬유 퇴적체의 제조 방법, 막의 제조 방법 및 막의 부착 방법
US11732383B2 (en) 2019-10-28 2023-08-22 Kao Corporation Method for manufacturing fiber deposition body, method for manufacturing film, and method for attaching film
US11773512B2 (en) 2019-10-28 2023-10-03 Kao Corporation Fiber deposit production method, membrane production method, and membrane adhesion method

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