KR20220160353A - 비강 스프레이용 액상 조성물 - Google Patents

비강 스프레이용 액상 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액상 조성물에 대한 것이며, 보다 구체적으로는 비강 스프레이용 액상 조성물에 대한 것이다.

Description

비강 스프레이용 액상 조성물{LIQUID TYPE COMPOSITION FOR NASAL SPRAY}
본 발명은 스프레이 조성물에 대한 것이며, 보다 구체적으로는 비강 스프레이용 액상 조성물에 대한 것이다.
일반적으로 코는 기도(氣道)의 입구 역할을 하며 후각기관을 포함하고 있다. 냄새를 맡으며 호흡에 필요한 공기를 공급하고 여과하며, 공급되는 공기를 따뜻하고 습하게 만든다. 또한 공기를 들이마실 때 들어오는 이물질을 제거한다. 코에는 연골벽으로 분리된 2개의 강이 있는데, 바깥쪽으로 나 있는 구멍을 비강이라고 한다. 구개골이 입천장과 비강(鼻腔)의 아랫면을 형성하는데, 입 부분의 구개골을 보통 경구개(硬口蓋)라고 한다. 연구개(軟口蓋)는 코 인두까지 뻗어 있어 음식을 삼킬 때 위쪽에서 누르면 코 인두가 닫히게 되어 음식물이 코 뒤쪽으로 넘어가지 않는다. 비강은 복잡한 구조로 되어 있다. 비강의 앞 부분을 코전정(nosal vestibule)이라 한다. 코전정 뒤로 각 외벽을 따라 보통 앞쪽에서 뒤쪽으로 점차 뻗어 올라가는 3개의 융기가 있다. 위비갑개·중간비갑개·아래비갑개라고 부르는 각 융기는 공기 통로에 튀어나와 있다. 비강에서 후각에 관계된 부분은 위비갑개의 윗부분과 주변이다. 나머지는 호흡을 위한 부분으로, 섬세한 머리카락과 같은 돌기인 섬모(이물질을 거르는 역할을 함)가 있는 습한 점막으로 되어 있다. 막벽에 있는 세포에서 분비되는 점액은 먼지·탄소·검댕·세균 입자를 걸러낸다. 부비동(副鼻洞)은 코 양쪽에 있는 두개골 내에 있다. 후각 영역의 대부분은 점막으로 덮여 있으며 일부만 실제 감각기관인 신경세포로 되어 있다. 신경세포에서 비강으로 뻗어 있는 수상돌기(dendrite)라고 하는 섬유들은 얇은 수분층으로만 덮여 있다. 이 수분은 공기를 통해 냄새 나는 물질로부터 코로 운반된 미세한 입자들을 녹이며, 그 입자들은 후각신경세포를 화학적으로 자극한다.
한편, 위와 같은 비강에는 평소에 라이소자임, 락토페린 등의 항균물질을 분비하여 인체에 해로운 바이러스 혹은 감염원인의 접근을 막는 인체 방어막의 역활을 수행하는데, 산업발달로 인한 공기질의 악화, 건조한 생활환경은 현대인의 비강 자체의 항균기능을 온전하게 발휘하기 어렵게 하고 있다.
또한, 최근에는 코로나 바이러스 등 인체에 유해한 수준을 넘어서는 치명적인 병원균이 등장하고 이로 인한 감염이 유행되고 있다. 공기 중에 이러한 유해하고 치명적인 병원균은 병원체로부터 공기중으로 분사된 침방울, 콧물, 가래에 섞여 사람의 호흡기 점막을 통해서 감염될 수 있는데, 비강은 이와 같은 병원균이 유입되는 주요한 통로로써 비강을 병원균으로부터 보호하는 것이 매우 중요하다.
따라서, 인체에 무해하면서 비강 내로 유입되는 병원균을 빠르게 사멸시켜서 호흡기 감염을 방지할 수 있는 비강 스프레이용 액상 조성물에 대한 개발이 시급하다.
대한민국 공개특허공보 제2015-0003289호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 인체에 무해하며, 코점막에 머무르거나 비강을 통해 유입되는 바이러스, 세균 등의 병원균을 빠르게 사멸시킬 수 있는 비강 스프레이용 액상조성물을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명은 일산화질소수를 유효성분으로 포함하는 비강 스프레이용 액상 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 일산화질소수는 공기유입부(10)로 외부의 공기를 유입시키는 단계, 유입된 공기를 플러즈마 방전부(20)에서 전계 전자 에너지를 인가시켜 일산화질소, 활성산소 및 활성분자를 포함하는 제1혼합물을 생성시키는 단계, 생성된 제1혼합물을 자기장처리부(30)로 이송시켜서 여기 상태를 유지하도록 자기장을 인가시키는 단계, 자기장이 인가된 제1혼합물을 필터부(40)에 공급해 일산화질소 기체 이외의 물질을 여과시키는 단계, 상기 필터부(40)를 통과한 일산화질소 기체를 수증기 혼합부(50)로 공급시켜서 수증기와 일산화질소 기체가 혼합된 제2혼합물을 생성시키는 단계, 상기 제2혼합물을 마이크로 버블기(60)를 통해 마이크로 버블 형태로 제조하는 단계 및 마이크로 버블 형태인 제2혼합물을 수조(70)로 이송시켜서 정제수에 용해시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
또한, 수증기와 일산화질소 기체 간에 접촉하는 면적을 최대화하고 일산화질소가 수증기에 흡수되는 접촉 시간을 길게 하기 위하여, 상기 일산화질소 기체와 수증기를 동일한 방향으로 회전시키면서 혼합될 수 있다. 이를 위해 상기 수증기 혼합부(50)는 원통으로 된 내통(51)과 상기 내통(51)의 외부에 원통으로 된 외통(52)으로 이루어지고, 상기 내통(51)과 외통(52) 사이로 기체가 유동되는 기체유동로(53)를 형성하며, 상기 필터부(40)를 통과한 일산화질소 기체는 상기 외통(52)과 결합된 일산화질소 공급부(53)를 통해서 상기 기체유동로(53)로 공급되되, 상기 외통(52)의 접선방향과 동일한 방향으로 일산화질소 기체를 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하여 상기 기체유동로(53)를 회전되도록 공급되고, 상기 수증기는 수증기 공급부(55)에서 생성되어 상기 기체유동로(53)로 공급되되, 상기 외통(52)의 접선방향과 동일한 방향으로 수증기를 상기 기체유동로(53)로 공급시켜서 상기 일산화질소 공급부(54)에 의해 공급된 일산화질소 기체의 회전방향과 동일하게 상기 기체유동로(53)를 회전하도록 공급될 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전부(20)는 상기 공기유입부(10)로 유입된 공기가 유동되며 종단면이 좌우로 길게 형성되고 내부가 중공된 장방형으로 된 터널형 공기유동관(21)과, 상기 터널형 공기유동관(21)의 외부 좌우 양쪽에 상기 터널형 공기유동관(21)의 길이 방향으로 길게 설치되는 전극봉 고정판(22)과, 일측이 상기 전극봉 고정판(22)에 각각 고정되며 타측이 상기 터널형 공기유동관(21)의 좌우 양측에서 상기 터널형 공기유동관(21)의 내부 중앙부로 수평하게 타측단부가 서로 근접하도록 설치되는 좌우 한 쌍이 상부 및 하부에 일정거리 이격되어 상하 한 쌍이 되도록 각각 설치되는 일 세트가 상기 전극봉 고정판(22)의 길이방향으로 일정 간격 이격되어 다수 개로 설치되는 전극봉(23)과, 상기 전극봉(23)에 전력을 인가하는 전력공급부(24)를 포함하여 이루어지며,
유입된 공기는 상기 터널형 공기유동관(21)의 유입구 측 전극봉으로부터 터널형 공기유동관의 출구 측 전극봉까지 주파수 대역이 증가하는 패턴을 가지도록 전력이 인가되는 터널형 공기유동관(21)을 통과할 수 있다.
또한, 상기 터널형 공기유동관의 유입구 측 전극봉으로부터 터널형 공기유동관의 출구 측 전극봉까지 주파수 대역이 증가하는 패턴을 가지도록 전력이 인가될 수 있다.
또한, 상기 주파수 대역은 100Hz에서 800Hz까지 증가하는 패턴을 가질 수 있다.
또한, 상기 전극봉은 백금 1 ~ 5 중량%, 코발트 5 ~ 15중량%, 제올라이트를 포함한 세라믹이 잔량으로 포함되어 소결된 것일 수 있다.
또한, 상기 수증기 혼합부(50)에서 공급되는 수증기는 온도는 3 ~ 10℃일 수 있다.
또한, 비강 스프레이용 액상 조성물 내 일산화질소가 0.01 ~ 50ppm의 농도로 함유되도록 일산화질소수를 함유할 수 있다.
또한, 비강 스프레이용 액상 조성물 내 0.9 ~ 1.5중량% 농도로 염화나트륨을 더 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 비강 스프레이용 액상 조성물은 인체에 무해하며, 사용시 불쾌감이 없으면서 코점막에 머무르거나 비강을 통해 유입되는 바이러스, 세균 등의 병원균을 빠르게 사멸시킬 수 있어서 각종 병원균으로부터 유발되는 호흡기 감염 및 병변을 예방할 수 있다. 또한, 장시간 저장하는 경우에도 유효성분이 기화 등을 통해서 소실되는 것을 최소화할 수 있어서 오랜 기간 효능을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 함유되는 일산화질소수를 제조하는 제조장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 함유되는 일산화질소수를 제조하는 제조장치의 플라즈마 방전부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 함유되는 일산화질소수를 제조하는 제조장치의 수증기 혼합부의 내부구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예1에 함유되는 일산화질소수의 일산화질소 농도 대한 공인기관의 시험성적서이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 비강 스프레이용 액상 조성물은 일산화질소수를 유효성분으로 포함한다.
상기 일산화질소수는 코점막에 존재하거나, 비강을 통해서 유입되어 코 점막에 안착하는 병원균을 사멸시키는 기능을 담당한다. 상기 일산화질소수는 공지된 방법을 통해 제조된 것의 경우 제한 없이 사용할 수 있다. 공지된 방법에는 진한 질산을 비스무트, 구리, 납, 수은 등으로 환원시켜 만드는 방법, 질소와 산소의 혼합 기체를 고온에서 반응시키는 방법, 암모니아를 백금 촉매와 산소의 존재하에 가열시켜 얻는 방법, 일산화질소 기체를 강제로 물에 버블링 시키는 등의 방법을 통해 용해시키는 방법 등이 있는데, 이러한 방법들로는 일산화질소수의 제조가 용이하지 않거나, 제조과정에서 인체에 적용시키기 어려운 성분을 내포하는 등 다양한 문제점을 가지고 있다. 또한, 수득된 일산화질소수에 일산화질소 이외에 이산화질소, 삼산화질소, 오존 등 코점막 등 인체에 유해할 수 있는 성분이 함유될 수 있어서 비강 스프레이 용도로 부적절할 수 있다. 또한, 후술하듯이 비강 스프레이용 액상 조성물의 경우 고농도로 일산화질소를 함유하는 것이 바람직할 수 있는데, 이들 공지된 방법으로는 고농도의 일산화질소수를 제조하기 어려울 수 있다. 또한, 공지된 방법으로 제조된 일산화질소수의 경우 코 점막에 가해져도 점막 표면에 도포되면서, 또는 도포된 직후에 일산화질소가 기화되어 소실되는 것이 대부분이어서 충분한 병원균에 대한 사멸효과를 발현하지 못하는 문제가 있다. 나아가 제조 직후에는 소정의 농도 이상으로 일산화질소가 함유되도록 일산화질소수가 제조되는 경우에도 일정 시간 경과 후 일산화질소가 빠르게 감소해 목적하는 병원균의 사멸 성능을 충분히 발휘하기 어렵거나 사멸 성능이 존재하지 않을 수 있다.
이에 바람직하게는 일산화질소수는 후술하는 소정의 일산화질소수 제조장치를 이용한 제조방법으로 제조된 것일 수 있으며, 이를 통해서 고농도로 일산화질소가 용해된 일산화질소수를 수득할 수 있는 한편, 코 점막에 유해한 다른 성분을 포함하지 않음에 따라서 별도의 처리 없이 제조된 일산화질소수를 바로 비강 스프레이용 액상 조성물 제조에 투입시킬 수 있는 이점이 있다. 구체적으로 상기 일산화질소수 제조장치는 질소와 산소의 혼합기체, 일 예로 공기를 플라스마를 이용하여 반응시켜 일산화질소를 얻도록 하고 발생된 일산화질소의 수율을 높게 하면서 수득된 일산화질소를 고농도로 정제수에 저장할 수 있게 구성된 장치이다.
이와 같은 제조장치를 이용한 제조방법을 살펴보면, 상기 일산화질소수는 공기유입부(10)로 외부의 공기를 유입시키는 단계, 유입된 공기를 플러즈마 방전부(20)에서 전계 전자 에너지를 인가시켜 일산화질소, 활성산소 및 활성분자를 포함하는 제1혼합물을 생성시키는 단계, 생성된 제1혼합물을 자기장처리부(30)로 이송시켜서 여기 상태를 유지하도록 자기장을 인가시키는 단계, 자기장이 인가된 제1혼합물을 필터부(40)에 공급해 일산화질소 기체 이외의 물질을 여과시키는 단계, 상기 필터부(40)를 통과한 일산화질소 기체를 수증기 혼합부(50)로 공급시켜서 수증기와 일산화질소 기체가 혼합된 제2혼합물을 생성시키는 단계, 상기 제2혼합물을 마이크로 버블기(60)를 통해 마이크로 버블 형태로 제조하는 단계, 및 마이크로 버블 형태인 제2혼합물을 수조(70)로 이송시켜서 정제수에 용해시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 유효성분인 일산화질소수를 제조할 수 있는 일산화질소수 제조장치는 크게 공기유입부(10); 플라즈마 방전부(20); 자기장 처리부(30); 필터부(40); 수증기 혼합부(50); 마이크로 버블기(60); 수조(70);를 포함하여 이루어진다.
상기 공기유입부(10)는, 외부의 공기가 유입되며 유입된 공기는 플라즈마 방전부(20)로 유동되게 된다. 또한, 상기 공기유입부(10)에는 정화필터가 구비되어 정화된 공기가 유입되도록 할 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전부(20)는, 유입된 외부 공기에 전계 전자 에너지를 인가하여 일산화질소 기체, 활성산소 및 활성 분자를 생성하는 역할을 한다.
이때, 상기 플라즈마 방전부(20)는, 공기가 유동되는 터널형 공기유동관(21)에 전극봉(23)을 구비한 구조일 수 있고, 보다 구체적으로 여러 세트의 전극봉(23)이 공기유동관 내 배치된 구소일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 전극봉(23) 세트가 공기유동관(21) 내 상하 및 좌우로 4개가 한 세트가 되어 각 세트들이 각각 일정거리 이격되어 일렬로 설치되도록 함으로써 일산화질소 기체의 발생효율을 높일 수 있다.
이를 위하여, 상기 플라즈마 방전부(20)는 터널형 공기유동관(21)과, 전극봉 고정판(22)과, 전극봉(23)과, 전력공급부(24)로 이루어질 수 있다.
상기 터널형 공기유동관(21)은, 상기 공기유입부(10)로 유입된 공기가 유동되며 종단면이 좌우로 길게 형성되고 내부가 중공된 장방형의 구조를 갖는다. 또한, 상기 터널형 공기유동관(21)은 전극봉(23)에서의 방전에 의해 발생하는 고온 플라즈마의 외부 유출방지와 외부로의 대전을 방지하도록 하기 위하여 석영관으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극봉 고정판(22)은, 상기 터널형 공기유동관(21)의 외부 좌우 양쪽에 상기 터널형 공기유동관(21)의 길이방향으로 길게 설치된다.
또한, 상기 전극봉(23)은, 상기 전극봉 고정판(22)의 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 설치되고, 일측이 상기 전극봉 고정판(22)에 각각 고정되며, 타측이 상기 터널형 공기유동관(21)의 좌우 양측에서 상기 터널형 공기유동관(21)의 내부 중앙부위로 수평 설치되되 타측단부가 근접하도록 설치되고, 상부 및 하부에 일정거리 이격되어 상하로 각각 설치되며, 상하 좌우 두 쌍이 한 세트로 이루어진다.
상기 전극봉(23)은 통상적인 플라즈마 방전에 이용되는 전극봉의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 다만, 전극봉의 재질에 따라서 수득되는 일산화질소수의 농도, 또는 목적하지 않은 다른 오존과 같은 기체의 생성량에 현격한 차이가 있을 수 있으며, 이에 바람직하게는 백금 1 ~ 5중량%, 코발트 5 ~ 15중량% 및 잔량의 세라믹 성분으로 이루어진 소결전극봉을 사용하는 것이 좋다. 만일 통상적으로 많이 사용되는 백금, 텅스텐, 은, 코발트를 함유해 소결된 전극봉을 사용 시 오전 발생이 현격히 증가하고, 일산화질소의 생성이 미미할 수 있다. 여기서 상기 세라믹은 제올라이트, 뮬라이트, 캐버자이트, 벤토나이트 및 모오데나이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유할 수 있고, 바람직하게는 제올라이트를 포함할 수 있다. 만일 제올라이트를 포함하지 않고 다른 종류의 세라믹으로만 구성시킬 경우 일산화질소의 생성량이 적거나 및/또는 일산화질소 이외에 오존 등의 부산물을 발생시킬 우려가 있다. 한편, 상기 세라믹은 제올라이트를 적어도 60중량%로 함유할 수 있다.
또한, 상기 전력공급부(24)는, 상기 전극봉(23)에 전력을 인가한다. 이때, 상기 전극봉(23)에 상기 전력공급부(24)를 통해서 고전압 고주파수의 전력을 공급함으로써 대전하여 방전하면 순간적인 고온의 플라즈마가 발생되게 되고, 이렇게 발생한 플라즈마를 통하여 외부공기에 존재하는 N2와 O2의 공유결합이 분해되게 되고, 일산화질소 기체가 생성되게 된다. 여기서 인가되는 고전압은 일 예로 10 ~ 100kV일 수 있다.
한편, 인가되는 전력의 주파수의 대역에 따라서 발생하는 일산화질소 기체의 생성량이 달라질 수 있다. 이에 따라서, 일산화질소 기체의 생성량에 따라 주파수를 가변하여 작동시키는 방식을 채택할 수 있으나, 일산화질소 기체의 생성량을 실시간 측정할 수 있는 계측 장치가 없을 뿐만 아니라 이를 채택하더라도 장치의 구조가 매우 복잡해질 우려가 있다. 또한, 높은 주파수와 전압에 의해 목적하지 않는 오존이 생성되거나 수득된 일산화질소수의 농도가 낮아지는 등의 여러 문제가 발생할 소지가 있다. 이에 따라서 상기 일산화질소 제조장치는 공기의 유동방향으로 점차적으로 높은 주파수의 전력이 공급되도록 하는 다단 주파수 고정 방식을 채택하는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 상기 전력공급부(24)는 상기 터널형 공기유동관(21)의 유입방향에 위치한 상기 전극봉(23)으로부터 출구방향에 위치한 상기 전극봉(23)으로 점차적으로 높은 주파수의 전력이 공급되도록 전력을 인가하는 것이 바람직하다. 일 예로, 인가되는 전력의 주파수는 터널형 공기유동관(21)의 유입방향에 위치한 전극봉에서 출구방향에 위치한 전극봉까지 100Hz에서 800Hz까지 점차 높은 주파수의 전력이 공급되도록 할 수 있다.
이와 같이, 상기 전력공급부(24)가 상기 터널형 공기유동관(21)의 유입방향에 위치한 전극봉(23)으로부터 출구방향에 위치한 전극봉(23)으로 점차적으로 높은 주파수의 전력이 공급되도록 하게 되면, 목적하지 않는 기체의 생성은 감소시키면서 일산화질소 기체 발생을 효율적으로 할 수 있게 되며, 일산화질소 기체의 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 플라즈마 방전부(20)를 통해 생성되는 일산화질소 기체의 수율을 보다 향상시키기 위하여 유입되는 공기는 5℃ 이하로 냉각된 것일 수 있고, 5℃ 이하로 냉각된 밀도(1.2mmHg이상)가 높은 공기를 플라즈마 방전부(20)를 통과시켜 플라스마 방전이 되도록 하면 공기 중에 있는 N2, O2의 공유 결합이 분해되고 NO의 생성효율을 보다 개선시킬 수 있는 이점이 있다. 이를 위해서 상기 공기유입부(10)와 상기 플라즈마 방전부(20) 사이에는 유입된 공기를 냉각시키는 제 1 냉각부(90)가 구비될 수 있다.
플라즈마 방전부(20)를 통해 수득된 일산화질소 기체를 함유하는 제1혼합물은 자기장 처리부(30)로 공급된다. 상기 자기장 처리부(30)는 상기 플라즈마 방전부(20)에서 이송된 일산화질소 기체, 활성산소 및 활성 분자를 포함하는 제1혼합물에 자기장을 인가하여 여기 상태를 유지하도록 함으로써 수득된 일산화질소 기체가 이산화질소 등의 목적하지 않은 물질로 전환되는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 수득된 일산화질소 기체는 NO-, NO+와 같은 불안정한 상태를 가짐에 따라서 쉽게 NO2로 전환될 수 있는데, 자기장 처리부(30)에서 인가되는 자기장은 일산화질소 기체의 여기 상태를 유지시켜서 일산화질소 기체가 목적하지 않는 다른 물질로 전환되는 것을 방지한다.
또한, 상기 자기장 처리부(30)를 통과한 일산화질소 기체, 활성산소 및 활성 분자를 포함하는 제1혼합물은 필터부(40)로 공급되며, 필터부(40)를 통해서 일산화질소 기체 외의 물질이 여과되게 된다. 상기 필터부(40)는 오존(O3) 제거필터부, 제1 흡착필터 및 질소산화물(NOX) 제거필터부로 이루어지며, 상기 오존 제거필터부는 산화구리(CuO), 이산화망간(MnO2), 산화은(Ag2O), 산화코발트(Co2O3) 및 카본으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 촉매 물질이 다공성 담체 또는 여과지에 함침된 것을 사용되며, 일 예로 Hopcalyte로 상용화된 촉매를 사용할 수 있다. 또한, 상기 제1 흡착필터는 Co, Ni, Cu, Fe, Mn, Cr, Ti, Zn, Pb, Mo, V 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 산화촉매가 함유된 것이 사용될 수 있고, 상기 질소산화물(NOX) 제거필터부는 제올라이트(Zeolite), 산화세륨(CeO) 및 염화리튬(LiCl) 중 어느 하나 이상이 다공성 담체 또는 여과지에 함침된 것이 사용될 수 있다.
다음으로 상기 필터부(40)를 통과한 일산화질소 기체는 수증기 혼합부(50)로 이동되어 수증기와 일산화질소 기체가 혼합되게 된다.
상술한 것과 같이 상기 플라즈마 방전부(20)에 의해 생성된 일산화질소 기체는 매우 불안정한 상태이므로 매우 짧은 시간(수초 이내)에 공기중에 존재하는 산소 등과 결합하여 NO2 등으로 재결합할 수 있으며, 이로 인해서 생산된 일산화질소 기체의 양이 감소하는 문제가 있고, 종국적으로 수득되는 일산화질소수의 일산화질소 농도를 현격히 감소시키는 문제가 있다.
그러나 짧은 시간으로 상기 필터부(40)를 통과한 일산화질소 기체는 상기 수증기 혼합부(50)에서 수증기와 일산화질소 기체가 혼합되는 공정을 거치면서 일산화질소 기체가 산소와 재결합되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 일산화질소 기체가 수증기에 고농도로 흡수되게 되며, 이를 통해 후술하는 수조(70)에 담긴 정제수에 일산화질소 기체를 단독으로 용해시킬 때에 대비해 일산화질소 기체가 흡수된 수증기를 보다 용이하게 용해시킬 수 있어서 고농도의 일산화질소수를 생성할 수 있는 이점이 있다.
이때, 상기 수증기 혼합부(50)에서 공급되는 수증기는 온도가 3 ~ 10℃일 수 있는데, 온도가 3 ~ 10℃인 수증기와 일산화질소 기체를 혼합 시 높은 농도의 일산화질소수를 제조 가능하다. 만일 이와 같은 온도 범위를 벗어나는 수증기를 사용 시 목적하는 수준의 고농도의 일산화질소수를 수득하기 어려울 수 있다. 상기 수증기는 일 예로 압전소자를 이용해 수득된 것일 수 있는데, 압전소자를 이용해 수득된 수증기는 안개와 같이 물입자가 매우 미세화됨에 따라서 일산화질소 기체의 흡수량을 보다 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 수증기는 바람직하게는 산소를 포함하고 있지 않으며, 보다 바람직하게는 산소를 포함하고 있지 않은 정제수를 압전소자를 이용해 수증기화 된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 수증기 혼합부(50)에서 혼합되는 수증기와 일산화질소 기체는 수증기와 일산화질소 기체 간에 접촉하는 면적을 최대화하고 일산화질소가 수증기에 흡수되는 접촉 시간을 길게 하여 고농도의 일산화질소수를 생성할 수 있도록 하기 위하여 수증기와 일산화질소 기체를 회전시키면서 혼합시킬 수 있다.
이를 위하여 상기 수증기 혼합부(50)는, 원통으로 된 내통(51)과 외통(52)이 구비되도록 하고, 내통(51)과 외통(52) 사이에 기체유동로(53)가 형성되도록 하며, 상기 기체유동로(53)를 회전되도록 일산화질소를 공급하는 공급하는 일산화질소 공급부(54)와, 상기 기체유동로(53)를 회전하도록 수증기를 공급하는 수증기 공급부(55)로 이루어지도록 한다.
상기 수증기 혼합부(50)는, 원통으로 된 내통(51)과 상기 내통(51)의 외부에 원통으로 된 외통(52)으로 이루어지고, 상기 내통(51)과 외통(52) 사이로 기체가 유동되는 기체유동로(53)를 형성한다.
또한, 상기 일산화질소 공급부(54)는, 상기 외통(52)과 결합되어 상기 기체유동로(53)로 상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소를 공급되도록 하되, 상기 외통(52)의 접선방향과 동일한 방향으로 일산화질소를 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하여 상기 기체유동로(53)를 회전되도록 공급하도록 하는 역할을 한다.
또한, 상기 수증기 공급부(55)는 상술한 것과 같이 압전소자를 이용한 것으로, 구체적으로 압전소자에 전기를 가해 진동판을 진동시켜서 발생된 진동으로 물을 잘게 부수어 수증기가 발생하게 되는 것으로 일반적인 초음파 가습기의 원리와 동일한 원리를 이용해 설계된 것일 수 있다. 상기 압전소자는 압전 소자의 중앙에 물을 공급할 수 있는 구멍이 형성 되어 있는 제품을 사용하여 일산화질소 기체가 통과하는 기체유동로(53)에 부착하여 공기의 혼합이 없는 순수한 수증기만을 공급하도록 한다.
또한, 상기 수증기 공급부(55)는, 수증기를 발생시켜 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하되, 상기 외통(52)의 접선방향과 동일한 방향으로 수증기를 상기 기체유동로(53)로 공급되도록 하며 상기 일산화질소 공급부(54)에 의해 공급된 일산화질소의 회전방향과 동일하게 상기 기체유동로(53)를 회전하도록 수증기를 공급하는 역할을 한다.
이와 같이 본 발명은, 일산화질소(NO) 환경하에서 수증기를 회전시켜 일산화질소(NO)와 수증기가 접촉하는 면적을 최대화하여 일산화질소가 수증기에 흡수되는 접촉 시간을 길게 하여 고농도의 일산화질소수를 생성할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 필터부(40)를 통과한 일산화질소 기체는 일 예로 3 ~ 7℃ 수준으로 냉각하여 수증기 혼합부(50)에 공급될 수 있으며, 냉각된 일산화질소 기체를 수증기 혼합부(50)에 공급하게 되면 일산화질소 기체의 밀도가 높아져 보다 많은 양의 일산화질소 기체를 수증기에 혼합할 수 있게 되어 고농도의 일산화질소수의 생산이 가능하게 된다. 이를 위하여 상기 필터부(40)와 상기 수증기 혼합부(50) 사이에 위치하여 상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소 기체의 밀도를 높이도록 상기 필터부(40)에 의해 통과된 일산화질소 기체를 냉각시키는 제 2 냉각부(100)를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수증기 혼합부(50)에 의해 혼합된 수증기와 일산화질소 기체의 제2혼합물은 마이크로 버블기(60)에 의해 버블화 될 수 있다. 상기 마이크로 버블기(60)는, 상기 수증기 혼합부(50)에 의해 혼합된 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물을 버블 형태로 발생시키는 역할을 한다. 상기 마이크로 버블기(60)에 의해 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물이 미세 버블화 될 경우 후술하는 수조(70)에 담긴 정제수에 상기 혼합물의 미세 버블이 쉽게 용해될 수 있어서 보다 고농도의 일산화질소수의 생성이 가능하게 된다. 상기 마이크로 버블기(60)는 통상적으로 상용화된 마이크로 버블기 또는 마이크로 버블장치를 이용할 수 있으며 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 수조(70)는, 상기 마이크로 버블기(60)에 의해 수증기와 일산화질소 기체의 혼합물의 버블이 하부로 공급되며 상기 버블이 정제수에 용해되도록 하는 역할을 한다.
또한, 상기 일산화질소 제조장치는 상기 마이크로 버블기(60)로부터 상기 수조(70)로 공급되는 버블공급관(61)에 연결되어 정제수를 공급되도록 함으로써 상기 마이크로 버블기(60)로부터 상기 수조(70)로 공급되는 수증기와 일산화질소의 기체혼합물의 버블이 정제수에 용해되도록 보조하는 정제수 공급부(80)가 더 구비된 것이 바람직하다. 이때, 정제수 공급부(80)에 의해 공급되는 물은 정수필터를 거쳐 정화된 물을 공급하도록 한다.
이와 같이 정제수 공급부(80)에 의해 버블공급관(61)으로 정제수를 공급함으로써 수증기와 일산화질소의 기체혼합물의 버블이 정제수에 용해되도록 보조하게 되면 일산화질소 기체혼합물의 용해도를 높게 할 수 있게 된다. 여기서 상기 정제수는 양이온교환수지 및 음이온교환수지를 모두 거친 것으로써, 용존산소량이 1ppm 이하, 보다 바람직하게는 0.5ppm이하, 보다 더 바람직하게는 0.1ppm이하, 더욱 바람직하게는 0ppm일 수 있으며, 산소가 용해되어 있을 경우 수증기에 용해된 일산화질소가 이산화질소로 변환됨에 따라서 일산화질소수의 일산화질소 농도가 저하될 우려가 있다.
한편, 미설명부호 110은 플라즈마 방전부(20)를 통해 생성된 기체를 가열하여 자기장 처리부(30)에 의해 여기 상태를 유지하도록 보조하기 위해 가열하는 히터임을 밝혀둔다.
상술한 제조방법으로부터 생산되는 일산화질소수는 비강 스프레이용 액상 조성물 내 일산화질소가 0.01 ~ 50ppm 농도로 함유되도록 구비될 수 있다. 만일 일산화질소가 0.01ppm 미만으로 구현될 경우 목적하는 병원균에 대한 사멸효과가 미미할 수 있다. 또한, 만일 50ppm을 초과하는 농도로 함유될 경우 일산화질소수의 제조비용이 증가하는 등 제조가 용이하지 않을 수 있다. 또한, 상기 일산화질소수에는 오존이 0.01ppm 이하, 0.005ppm 이하, 0.001ppm 이하, 0.0001ppm 이하, 보다 바람직하게는 0ppm 일수 있다.
상기 비강 스프레이용 액상조성물은 일산화질소수 이외에 염화나트륨을 더 함유할 수 있으며, 상기 염화나트륨은 비강 스프레이용 액상조성물 내 0.85 ~ 0.95중량% 농도를 유지함으로써 비강 스프레이용 액상 조성물이 비강에 투입 시 사용자에게 불쾌감을 최소화하면서 본 발명의 목적을 달성하기에 보다 유리할 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예1>
도 1 내지 도 4에 도시된 일산화질소수 제조장치를 이용해 일산화질소수를 제조했다. 구체적으로 공기를 제1냉각부를 통해서 5℃로 냉각시킨 뒤, 플라즈마 방전부로 투입시켰다. 이때, 플라즈마 방전부에서 전극봉은 백금 3중량% 코발트 10 중량%, 제올라이트가 잔량으로 함유된 소결 전극봉을 사용하였고, 전극봉에는 전압을 50kV로 인가하되, 주파수를 터널형 공기유동관의 유입방향에 위치한 전극봉에서 출구방향에 위치한 전극봉까지 100Hz에서 800Hz까지 점차 높은 주파수의 전력을 공급시켰다. 전력의 공급으로 방전시켜서 발생한 가스를 자기장 처리부를 통과시킨 뒤, 오존 제거필터부, 제1 흡착필터 및 질소산화물 제거필터부로 이루어진 필터부를 통과시켜서 일산화질소 기체 외의 기체를 여과시켰다. 이후, 제2냉각부를 통해서 일산화질소 기체를 다시 5℃로 냉각시켰으며, 냉각된 일산화질소 기체를 원통으로 된 내통과 외통을 구비하고, 내통과 외통 사이에 기체유동로가 형성된 수증기 혼합부의 기체유동로로 일산화질소공급부를 통하여 투입시켰고, 이와 함께 상기 기체유동로로 5℃인 수증기를 투입시켰다. 이때 상기 수증기는 압전소자를 통해 용존산소가 0ppm인 정제수를 이용해 수증기를 발생시키되, 공기가 혼합되지 않도록 기체유동로에 배치시킨 수증기 공급부를 통해서 발생 및 투입시켰고, 발생된 수증기를 외통의 접선방향과 동일한 방향으로 기체유동로로 공급시키되, 일산화질소 공급부에 의해 공급된 일산화질소의 회전방향과 동일하게 수증기가 상기 기체유동로를 회전하도록 공급시켰다.
이후 수증기와 일산화질소 기체가 혼합된 혼합물을 수조로 이송하는 과정에서 마이크로 버블기를 통과시켜서 상기 혼합물을 마이크로 버블화 시켰으며, 마이크로 버블화된 혼합물을 버블공급관(61)을 통해서 수조로 공급했으며, 이때, 정제수는 양이온교환수지와 음이온교환수지를 모두 통과한 용존산소가 0ppm인 정제수를 이용해 정제수 공급부를 통해서 버블공급관으로 정제수를 투입시켜서 정제수에 마이크로 버블이 용해된 상태로 수조에서 수집되도록 하여 일산화질소수를 제조했다. 제조된 일산화질소수를 한국세라믹기술원에 산화질소 함유량을 시험의뢰하여 얻은 일산화질소수의 일산화질소 농도는 13.3ppm이었다.
이후 제조된 일산화질소수에 염화나트륨을 최종 농도가 0.9중량%가 되도록 용해시켜서 비강 스프레이용 액상 조성물을 제조했다.
<실시예 2>
실시예1과 동일하게 실시하여 비강 스프레이용 액상 조성물을 제조하되, 플라즈마 방전부의 전극봉에 인가되는 전력의 주파수를 300Hz로 고정시켜서 최종 일산화질소수를 수집했고, 제조된 일산화질소수에는 시험의뢰 평가결과 일산화질소 농도가 1.02ppm 이었으며, 수득된 일산화질소수를 이용해 비강 스프레이용 액상 조성물을 제조했다.
<실시예 3>
실시예1과 동일하게 실시하여 비강 스프레이용 액상 조성물을 제조하되, 플라즈마 방전부의 전극봉에 인가되는 전력의 주파수를 100Hz로 고정시켜서 시험의뢰 평가결과 일산화질소 농도가 0.53ppm인 일산화질소수를 제조했고, 최종 비강 스프레이용 액상 조성물로 제조했다.
<실시예 4>
실시예1과 동일하게 실시하여 비강 스프레이용 액상 조성물을 제조하되, 플라즈마 방전부의 전극봉에 인가되는 전력의 주파수를 800Hz로 고정시켜서 시험의뢰 평가결과 일산화질소 농도가 1.05ppm인 일산화질소수를 제조했고, 최종 비강 스프레이용 액상 조성물로 제조했다.
<실시예 5>
실시예1과 동일하게 실시하여 비강 스프레이용 액상 조성물을 제조하되, 플라즈마 방전부의 전극봉에 인가되는 전력의 주파수를 터널형 공기유동관의 유입방향에 위치한 전극봉에서 출구방향에 위치한 전극봉까지 800Hz에서 100Hz까지 점차 낮도록 변경해 전력을 공급시켰다. 제조된 일산화질소수는 시험의뢰 평가결과 일산화질소 농도가 2.20ppm이었고, 이를 이용해서 최종 비강 스프레이용 액상 조성물로 제조했다.
<실시예 6>
실시예1과 동일하게 실시하여 비강 스프레이용 액상 조성물을 제조하되, 오존제거필터부를 생략하여 일산화질소수를 제조하였고, 이를 이용해서 최종 비강 스프레이용 액상 조성물로 제조했다.
<실시예 7 ~ 9>
실시예6과 동일하게 실시하여 비강 스프레이용 액상 조성물을 제조하되, 플라즈마 방전부의 전극봉 재질을 백금, 코발트 10중량% 및 잔량의 제올라이트, 또는, 백금 3중량% 및 잔량의 제올라이트로만 이루어진 것으로 변경해 최종 비강 스프레이용 액상 조성물로 제조했다.
<실험예1>
실시예 6 내지 실시예 9에 따른 비강 스프레이용 액상 조성물의 제조과정에서 수득된 일산화질소수 내 일산화질소 농도와 오존의 농도를 측정해 하기 표 1에 나타내었다.
여기서, 여기서 일산화질소수 내 일산화질소의 농도는 NO Plus Detection Kit(iNtRON Biotechnology사)를 이용해 제조사 프로토콜을 통해 일산화질소 농도를 측정했으며, 오존은 용존오존 측정기(Sinsche technology사의 T-CP40)를 이용해 측정했다.
실시예6 실시예7 실시예8 실시예9
플라즈마
방전부
전극봉		 백금3중량%+
코발트10중량%+
잔량의 제올라이트를
소결시킨 소결전극		 백금 코발트5중량%+
잔량의 제올라이트를
소결시킨 소결전극		 백금3중량%+
잔량의 제올라이트를
소결시킨 소결전극
오존제거부 없음 없음 없음 없음
일산화질소수
내 일산화질소
농도(ppm)		 10.7 0.02 0.08 0.03
일산화질소수
내 오존농도
(ppm)		 0 2.8 2.0 1.8
표 1을 통해 확인할 수 있듯이,
실시예6에 따른 일산화질소수 제조장치를 이용한 다른 실시예에 대비해 오존제거부가 없었음에도 불구하고 발생한 오존이 없으면서도 고농도로 일산화질소를 함유한 일산화질소수를 생성하고 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 일산화질소수를 유효성분으로 포함하는 비강 스프레이용 액상 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일산화질소수는
    공기유입부(10)로 외부의 공기를 유입시키는 단계;
    유입된 공기를 플러즈마 방전부(20)에서 전계 전자 에너지를 인가시켜 일산화질소, 활성산소 및 활성분자를 포함하는 제1혼합물을 생성시키는 단계;
    생성된 제1혼합물을 자기장처리부(30)로 이송시켜서 여기 상태를 유지하도록 자기장을 인가시키는 단계;
    자기장이 인가된 제1혼합물을 필터부(40)에 공급해 일산화질소 기체 이외의 물질을 여과시키는 단계;
    상기 필터부(40)를 통과한 일산화질소 기체를 수증기 혼합부(50)로 공급시켜서 수증기와 일산화질소 기체가 혼합된 제2혼합물을 생성시키는 단계;
    상기 제2혼합물을 마이크로 버블기(60)를 통해 마이크로 버블 형태로 제조하는 단계; 및
    마이크로 버블 형태인 제2혼합물을 수조(70)로 이송시켜서 정제수에 용해시키는 단계;를 포함하여 제조되는 비강 스프레이용 액상 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    수증기와 일산화질소 기체 간에 접촉하는 면적을 최대화하고 일산화질소가 수증기에 흡수되는 접촉 시간을 길게 하기 위하여, 상기 일산화질소 기체와 수증기를 동일한 방향으로 회전시키면서 혼합시키는 것을 특징으로 하는 비강 스프레이용 액상 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 방전부(20)는,
    상기 공기유입부(10)로 유입된 공기가 유동되며 종단면이 좌우로 길게 형성되고 내부가 중공된 장방형으로 된 터널형 공기유동관(21)과,
    상기 터널형 공기유동관(21)의 외부 좌우 양쪽에 상기 터널형 공기유동관(21)의 길이 방향으로 길게 설치되는 전극봉 고정판(22)과,
    일측이 상기 전극봉 고정판(22)에 각각 고정되며 타측이 상기 터널형 공기유동관(21)의 좌우 양측에서 상기 터널형 공기유동관(21)의 내부 중앙부로 수평하게 타측단부가 서로 근접하도록 설치되는 좌우 한 쌍이 상부 및 하부에 일정거리 이격되어 상하 한 쌍이 되도록 각각 설치되는 일 세트가 상기 전극봉 고정판(22)의 길이방향으로 일정 간격 이격되어 다수 개로 설치되는 전극봉(23)과,
    상기 전극봉(23)에 전력을 인가하는 전력공급부(24)를 포함하여 이루어지며,
    유입된 공기는 상기 터널형 공기유동관(21)의 유입구 측 전극봉으로부터 터널형 공기유동관의 출구 측 전극봉까지 주파수 대역이 증가하는 패턴을 가지도록 전력이 인가되는 터널형 공기유동관(21)을 통과하는 것을 특징으로 하는 비강 스프레이용 액상 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주파수 대역은 100Hz에서 800Hz까지 증가하는 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 비강 스프레이용 액상 조성물.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전극봉은 백금 1 ~ 5 중량%, 코발트 5 ~ 15중량%, 제올라이트를 포함한 세라믹이 잔량으로 포함되어 소결된 것인 비강 스프레이용 액상 조성물.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 수증기 혼합부(50)에서 공급되는 수증기는 온도는 3 ~ 10℃인 비강 스프레이용 액상 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    비강 스프레이용 액상 조성물 내 일산화질소가 0.01 ~ 50ppm의 농도로 함유되도록 일산화질소수를 함유하는 것을 특징으로 하는 비강 스프레이용 액상 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    비강 스프레이용 액상 조성물 내 0.9 ~ 1.5중량% 농도로 염화나트륨을 더 함유하는 비강 스프레이용 액상 조성물.
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