KR101732122B1

KR101732122B1 - Organic matter preparing apparatus and method for organic matter preparing

Info

Publication number: KR101732122B1
Application number: KR1020150060091A
Authority: KR
Inventors: 이준석
Original assignee: 이준석
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2017-05-02
Also published as: KR20150143293A

Abstract

본 발명은 유기물 구조체 형성 장치 및 유기물 구조체 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 3D 프린팅을 이용하여 유기물 구조체를 형성하되, 유기물을 포함한 재료의 적층 과정에서 재료가 냉각되어 정확한 형상의 유기물 구조체 형성이 가능한 유기물 구조체 형성 장치 및 그를 통한 유기물 구조체 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic material structure forming apparatus and a method of forming an organic material structure. More particularly, the present invention relates to an organic material structure forming apparatus using 3D printing to form an organic material structure, And a method of forming an organic material structure through the same.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an organic material structure forming apparatus and a method for forming an organic material structure,

본 발명은 유기물 구조체 형성 장치 및 유기물 구조체 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 3D 프린팅을 이용하여 유기물 구조체를 형성하되, 유기물을 포함한 재료의 적층 과정에서 재료가 동결되어 정확한 형상의 유기물 구조체 형성이 가능한 유기물 구조체 형성 장치 및 그를 통한 유기물 구조체 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic material structure forming apparatus and a method of forming an organic material structure, and more particularly, to a method of forming an organic material structure by using 3D printing, And a method of forming an organic material structure through the same.

의학의 발전에 따라서 다양한 형태의 수술 및 시술 등이 행해지고 발전되어 왔다. 특히, 사고 또는 각종 적출 수술 등으로 손상된 신체 부위를 대체하거나 또는 각종 역할 등의 수행을 위해 소정의 기구를 인체에 삽입하는 이식 수술은 다양한 분야에서 행해지고 있다. 일 예로, 인체 내 장기를 대체하는 대체 장기에서 치아를 구성하는 인공 치아에 이르기까지 다양한 분야에서 이식 수술이 이루어지고 있다.Various types of surgery and procedures have been performed and developed according to the development of medicine. Particularly, a transplant operation in which a predetermined mechanism is inserted into a human body to replace a damaged body part due to an accident or various extraction operations or perform various roles is performed in various fields. For example, transplant surgery is being performed in various fields ranging from replacement organs replacing organs in the body to artificial teeth constituting teeth.

이러한 이식 수술에는 인체에 삽입되거나 부착되는 유기체가 다양하게 활용된다. 이러한 유기체는 소정의 공정을 통해 제조되어 수술에 활용되며, 기능 발휘를 위해 적절한 크기, 형상 등을 가질 필요가 있다.Such transplantation operations include various organisms that are inserted or attached to the human body. Such an organism is manufactured through a predetermined process and used for surgery, and it is necessary to have an appropriate size, shape and the like in order to exhibit its function.

한편, 최근에는 원하는 형태의 구조물을 소정의 장치 및 시스템을 사용하여 잉크젯 프린팅 함으로서 구성하는 3D 프린팅 기술이 개발되어 사용되고 있다. 따라서, 이러한 3D 프린팅 기술을 유기물 구조체의 형성에 접목시키는 것은 기술적으로 큰 성과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다. 그러나, 유기물의 경우 수분을 포함하며, 불규칙적이고 다양한 형상을 가져서 일반적인 3D 프린팅 기술을 유기물 구조체 형성에 그대로 적용하기에는 무리가 있다.In recent years, 3D printing technology has been developed and used in which desired structures are formed by ink-jet printing using a predetermined apparatus and system. Therefore, it is expected that such 3D printing technology will be technically possible to be applied to the formation of an organic structure. However, in the case of organic materials, it is difficult to apply general 3D printing technology to the formation of organic structure because it has moisture, irregular and various shapes.

등록특허 10-2012-0128171Patent No. 10-2012-0128171

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 3D 프린팅을 이용하여 유기물 구조체를 형성하되, 유기물의 적층 과정에서 유기물이 동결되어 정확한 형상의 유기물 구조체 형성이 가능한 유기물 구조체 형성 장치 및 유기물 구조체 형성 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.DISCLOSURE Technical Problem The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an organic structure forming apparatus and organic structure forming apparatus capable of forming an organic structure by using 3D printing, The purpose is to provide a method.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치는, 3D 프린팅을 이용하여 3차원 입체적 형상의 유기물 구조체를 형성하는 유기물 구조체 형성 장치로서, 유기물을 포함하는 재료의 토출을 수행하는 토출 장치; 상기 재료의 적층 및 유기물 구조체의 형성이 이루어지는 베이스; 상기 베이스가 내부에 배치되는 챔버; 상기 챔버 내에 충진되어 상기 베이스 및 상기 베이스 상에 적층된 재료가 잠기도록 하는 냉매; 상기 토출 장치 및 베이스의 이동을 수행하는 구동 장치;를 포함하며, 상기 토출 장치는, 상기 재료가 토출되도록 하는 노즐을 포함하고, 상기 재료는 유기물과 수분을 포함하고, 상기 챔버 내의 냉매는, 상기 적층된 재료를 동결시켜서 상기 재료가 동결 적층되어 소정의 형상을 유지하는 유기물 구조체가 형성되도록 하며, 상기 구동 장치는, 상기 재료의 적층에 의해 형성된 유기물 동결 구조체의 상단보다 상기 냉매의 수면이 높은 위치에 있도록 상기 베이스를 상기 챔버 내에서 이동시켜서 상기 유기물 동결 구조체가 상기 냉매 내에 잠겨지도록 한다.An apparatus for forming an organic structure according to an exemplary embodiment of the present invention is an apparatus for forming an organic structure having a three-dimensional shape by using 3D printing, comprising: a discharging device for discharging a material containing an organic material; A base on which the material is stacked and the organic structure is formed; A chamber in which the base is disposed; A coolant filled in the chamber to lock the base and the material stacked on the base; And a driving device for performing the movement of the discharge device and the base, wherein the discharge device includes a nozzle for discharging the material, the material including organic matter and moisture, and the refrigerant in the chamber Wherein the organic material freezing layer is formed by freezing the laminated material so as to form an organic material structure in which the material is frozen and laminated to maintain a predetermined shape and wherein the driving device has a structure in which the surface of the refrigerant is higher than the upper end of the organic material freezing structure formed by stacking the materials The base is moved in the chamber so that the organic freezing structure is submerged in the refrigerant.

바람직하게는, 상기 구동 장치는, 상기 토출 장치를 수평 방향으로 이동시키며, 상기 베이스를 수직 방향으로 이동시킨다.Preferably, the driving device moves the discharging device in a horizontal direction, and moves the base in a vertical direction.

바람직하게는, 상기 베이스는, 상기 재료의 적층에 따라서 이동하여 상기 유기물 구조체의 상단이 일정한 높이에 위치하는 것을 유지하도록 구성된다.Preferably, the base is configured to move along the stack of the material to keep the top of the organic structure at a constant height.

바람직하게는, 상기 노즐의 상기 토출구는 상기 냉매의 수면과 근접하되 소정 거리로 상기 냉매의 수면과 이격되게 위치한다.Preferably, the discharge port of the nozzle is located close to the water surface of the refrigerant, but spaced apart from the water surface of the refrigerant by a predetermined distance.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치는, 3D 프린팅을 이용하여 3차원 입체적 형상의 유기물 구조체를 형성하는 유기물 구조체 형성 장치로서, 유기물을 포함하는 재료의 토출을 수행하는 토출 장치; 상기 재료의 적층 및 유기물 구조체의 형성이 이루어지는 베이스; 상기 베이스가 내부에 배치되는 챔버; 상기 챔버 내에 충진되어 상기 베이스 및 상기 베이스 상에 적층된 재료가 잠기도록 하는 냉매; 상기 토출 장치 및 챔버의 이동을 수행하는 구동 장치; 및 상기 챔버 내에 소정의 냉매를 공급하는 냉매 공급 장치;를 포함하며, 상기 토출 장치는, 상기 재료가 토출되도록 하는 노즐을 포함하고, 상기 재료 내에는, 유기물 및 수분이 포함되고, 상기 챔버 내의 냉매는, 상기 베이스 상에 적층된 재료 내의 수분을 얼려 상기 재료가 동결, 적층되어 소정의 형상을 유지하는 유기물 구조체가 형성되도록 하며, 상기 냉매 공급 장치는, 상기 냉매의 수면의 위치가 상기 재료의 적층에 의해서 형성된 유기물 동결 구조체의 상단보다 높은 위치를 갖도록 상기 냉매를 공급하여 상기 유기물 동결 구조체가 상기 냉매 내에 잠겨지도록 한다.An apparatus for forming an organic structure according to another embodiment of the present invention is an apparatus for forming an organic structure having a three-dimensional shape using 3D printing, comprising: a discharging device for discharging a material containing an organic material; A base on which the material is stacked and the organic structure is formed; A chamber in which the base is disposed; A coolant filled in the chamber to lock the base and the material stacked on the base; A driving device for moving the discharge device and the chamber; And a refrigerant supply device for supplying a predetermined refrigerant into the chamber, wherein the discharge device includes a nozzle for discharging the material, wherein the material contains organic matter and moisture, and the refrigerant in the chamber Wherein the coolant supply device is configured to cool the moisture contained in the material stacked on the base so that the material is frozen and laminated to form an organic material structure that maintains a predetermined shape, So that the organic compound freezing structure is immersed in the refrigerant.

바람직하게는, 상기 구동 장치는, 상기 토출 장치를 수평 방향으로 이동시키며, 상기 챔버를 수직 방향으로 이동시키는 구성을 갖는다.Preferably, the driving device has a configuration for moving the discharging device in a horizontal direction, and moving the chamber in a vertical direction.

바람직하게는, 상기 챔버는, 상기 냉매의 충진에 따라서 이동하여 상기 냉매의 수면 및 상기 베이스에 적층된 상기 유기물 구조체의 상단이 일정한 높이에 위치하는 것을 유지하도록 구성된다.Preferably, the chamber is configured to move according to the filling of the refrigerant to maintain the water surface of the refrigerant and the upper end of the organic material structure stacked on the base to be located at a constant height.

바람직하게는, 상기 노즐의 상기 토출구는 상기 냉매의 수면과 근접한 소정 거리 이격되게 위치한다.Preferably, the discharge port of the nozzle is located a predetermined distance away from the surface of the refrigerant.

본 발명의 일 실시예에 의한 유기물 구조체 형성 방법은, 3D 프린팅 장치를 사용하여 3차원 입체적 형상의 유기물 구조체를 형성하는 유기물 구조체 형성 방법으로서, (a) 베이스가 배치된 챔버 내에 소정의 냉매를 공급하여 상기 베이스가 냉매 내에 잠기고 상기 냉매가 소정의 수위를 가지도록 하는 단계; (b) 수분과 유기물을 포함하는 재료를 토출 장치의 노즐을 통하여 상기 냉매에 투입하면서 상기 노즐을 수평 이동시켜서 상기 냉매에 투입되어 동결된 재료가 상기 베이스 상에 제1 목표 형상을 가지며 적층되도록 하는 단계; (c) 상기 베이스를 구동장치에 의해 수직방향으로 이동시키는 단계; (d) 수분과 유기물을 포함하는 재료를 토출 장치의 노즐을 통하여 상기 냉매에 투입하면서 상기 노즐을 수평 이동시켜서 상기 냉매에 투입되어 동결된 재료가 상기 (b) 단계에서 적층되어 동결된 재료 위에 제2 목표 형상을 가지며 적층되도록 하는 단계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of forming an organic structure having three-dimensional cubic shape using a 3D printing apparatus, the method comprising: (a) supplying a predetermined coolant into a chamber in which a base is disposed; So that the base is submerged in the refrigerant and the refrigerant has a predetermined water level; (b) a step of horizontally moving the nozzle while injecting a material including moisture and organic matter into the coolant through a nozzle of a discharge device, and causing the frozen material to be deposited on the base with a first target shape step; (c) moving the base in a vertical direction by a drive device; (d) injecting a material including moisture and organic matter into the coolant through a nozzle of a discharge device, horizontally moving the nozzle, and injecting the coolant into the coolant so that the frozen material is stacked in the step (b) So as to have two target shapes and to be stacked.

바람직하게는, 상기 (c) 단계의 베이스의 수직방향 이동은, 상기 적층된 재료의 상단보다 상기 냉매의 수면이 높은 위치에 있도록 이루어진다.Advantageously, the vertical movement of the base of step (c) is such that the surface of the refrigerant is at a higher elevation than the top of the stacked material.

바람직하게는, 상기 (c) 단계의 베이스의 수직방향 이동 거리는, 상기 (d) 단계에서 적층되는 재료의 두께와 같다.Preferably, the vertical movement distance of the base of step (c) is equal to the thickness of the material deposited in step (d).

바람직하게는, 상기 노즐의 토출구는 상기 냉매의 수면 상에 위치하되 상기 냉매의 수면과 근접하며 상기 냉매의 수면과 소정 거리 이격된다.Preferably, the discharge port of the nozzle is located on the water surface of the refrigerant, and is close to the water surface of the refrigerant and is spaced apart from the water surface of the refrigerant by a predetermined distance.

본 발명의 일 실시예에 의한 유기물 구조체 형성 방법은, 3D 프린팅 장치를 사용하여 3차원 입체적 형상의 유기물 구조체를 형성하는 유기물 구조체 형성 방법으로서, (a) 베이스가 배치된 챔버 내에 소정의 냉매를 공급하여 상기 베이스가 상기 냉매 내에 잠기고 상기 냉매가 소정의 수위를 가지도록 하는 단계; (b) 수분과 유기물을 포함하는 재료를 토출 장치의 노즐을 통하여 상기 냉매에 투입하면서 상기 노즐을 수평 이동시켜서 상기 냉매에 투입되어 동결된 재료가 상기 베이스 상에 제1 목표 형상을 가지며 적층되도록 하는 단계; (c) 상기 챔버를 구동장치에 의해 수직방향으로 이동시키는 단계; (d) 상기 냉매를 추가적으로 공급하여 상기 적층된 재료의 상단보다 상기 냉매의 수면이 높은 위치에 있도록 하는 단계; (e) 수분과 유기물을 포함하는 재료를 토출 장치의 노즐을 통하여 상기 냉매에 투입하면서 상기 노즐을 수평 이동시켜서 상기 냉매에 투입되어 동결된 재료가 상기 (b) 단계에서 동결된 재료 위에 제2 목표 형상을 가지며 적층되도록 하는 단계; 를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of forming an organic structure having three-dimensional cubic shape using a 3D printing apparatus, the method comprising: (a) supplying a predetermined coolant into a chamber in which a base is disposed; So that the base is submerged in the refrigerant and the refrigerant has a predetermined water level; (b) a step of horizontally moving the nozzle while injecting a material including moisture and organic matter into the coolant through a nozzle of a discharge device, and causing the frozen material to be deposited on the base with a first target shape step; (c) moving the chamber vertically by a drive device; (d) additionally supplying the refrigerant so that the surface of the refrigerant is higher than the upper end of the stacked material; (e) injecting a material containing water and an organic material into the coolant through a nozzle of a discharge device while horizontally moving the nozzle, and injecting the coolant into the coolant, and moving the frozen material to a second target Shaped and stacked; .

바람직하게는, 상기 (c) 단계에서 챔버의 수직방향 이동 거리는, 상기 (e) 단계에서 적층되는 재료의 두께와 같다.Preferably, the vertical movement distance of the chamber in the step (c) is equal to the thickness of the material stacked in the step (e).

바람직하게는, 상기 (d) 단계에서 상기 냉매의 추가적인 공급에 의한 상기 냉매의 깊이 변화량은, 상기 (e) 단계에서 적층되는 재료의 두께와 같다.Preferably, the depth variation amount of the refrigerant by the additional supply of the refrigerant in the step (d) is equal to the thickness of the material stacked in the step (e).

바람직하게는, 상기 동결 유기물 구조체의 동결 건조 과정이 수행되는 단계;를 더 포함하여, 상기 동결 유기물 구조체의 수분을 제거하여 고형화 시킨다.Preferably, the lyophilizing process of the frozen organic structure is performed to remove moisture from the frozen organic structure to solidify the frozen organic structure.

본 발명에 따른 유기물 구조체 형성 장치는, 냉매가 챔버 내에 담겨져 재료의 적층 과정에서 동결이 수행되면서 유기물 구조체가 형성되도록 함으로써, 유기물이 적층된 위치와 형태를 유지하도록 하여 유기물 구조체의 형성이 용이하게 이루어질 수 있다.In the organic material structure forming apparatus according to the present invention, the organic material structure is formed while the coolant is contained in the chamber so that the organic material structure is formed while the freezing is performed in the process of stacking the materials, .

아울러, 상기 냉매는, 상기 재료가 적층되어 형성된 유기물 동결 구조체의 끝단 이상의 수위를 갖도록 충진되어 유기물 동결 구조체의 변질, 오염 등이 방지되며 순도 높고 완성도가 높은 유기물 구조체가 형성될 수 있다.In addition, the refrigerant may be packed so as to have a water level equal to or higher than the end of the organic freezing structure formed by stacking the materials, thereby preventing deterioration, contamination, and the like of the organic freezing structure, and an organic structure having high purity and high completeness.

또한, 상기 냉매의 수면과 상기 토출 장치의 노즐, 상기 유기물 동결 구조체의 상단은 서로 인접하여 정밀한 형상의 유기물 구조체가 형성될 수 있다.Further, the water surface of the coolant, the nozzles of the discharge device, and the upper end of the organic freeze structure may be adjacent to each other to form a precise organic structure.

도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치의 구조 및 동작을 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치의 구조 및 동작을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a structure of an organic material structure forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view showing an operation of an apparatus for forming an organic structure according to a first embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating an operation of the apparatus for forming an organic structure according to the first embodiment of the present invention.
4 is a view showing the structure and operation of an apparatus for forming an organic structure according to a second embodiment of the present invention.
5 is a view showing the structure and operation of an apparatus for forming an organic structure according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치(1)의 구조를 도시한 도면이고, 도 2 내지 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치(1)의 동작을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view showing a structure of an organic material structure forming apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 3 show the operation of the organic material structure forming apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention Fig.

본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치(1)는, 3D 프린팅을 이용하여 유기물 구조체를 형성하는 유기물 구조체 형성 장치(1)로서, 토출 장치(100); 베이스(200); 챔버(300); 구동 장치(500);를 포함하며, 상기 챔버(300) 내에는 소정의 냉매(400)가 충진된다.An apparatus 1 for forming an organic structure according to a first embodiment of the present invention is an apparatus 1 for forming an organic structure using 3D printing, comprising: a discharging apparatus 100; A base 200; A chamber 300; And a driving device 500. The chamber 300 is filled with a predetermined refrigerant 400. [

토출 장치(100)는 유기물을 포함하는 재료의 토출을 수행하도록 구비된다. 이에 따라서, 토출 장치(100)는 상기 재료가 충진되는 소정의 충진부(110) 및 소정의 토출구(122)를 갖는 소정의 노즐(120)을 포함할 수 있다. 상기 노즐(120)은 상기 재료를 소정의 압력으로 토출할 수 있고, 토출압 및 토출구(122)의 크기 등은 한정하지 않는다. 한편, 상기 재료는 유기물을 포함하며, 상기 재료에 포함되는 물질에는, 일 예로 소정의 단백질, 생물학적 요소를 포함하는 ECM 등이 있을 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 또한, 상기 재료는 수분을 포함할 수 있다.The ejection apparatus 100 is provided to perform ejection of a material containing an organic matter. Accordingly, the discharging device 100 may include a predetermined filling portion 110 through which the material is filled, and a predetermined nozzle 120 having a predetermined discharging opening 122. The nozzle 120 can discharge the material at a predetermined pressure, and the discharge pressure and the size of the discharge port 122 are not limited. Meanwhile, the material includes an organic material, and the material included in the material may include, for example, ECM including a predetermined protein and a biological element, but is not limited thereto. In addition, the material may contain moisture.

상기 베이스(200)는 상기 토출된 재료가 적층되도록 마련된다. 이에 따라서 상기 베이스(200) 상에는 소정의 유기물 구조체가 형성되게 된다. 상기 베이스(200)는 상기 재료에 의해서 구성되는 유기물 구조체의 형성을 위한 소정의 기저부로서, 완성된 유기물 구조체로부터 이탈되어 제거될 수도 있으나, 이에 한정하지 아니하며, 완성된 유기물 구조체의 베이스를 형성할 수도 있다. 아울러, 베이스(200)의 재질은 유기물 구조체의 형성을 위해 적절한 재질을 가질 수 있고, 그 종류는 한정하지 아니한다.The base 200 is provided so that the discharged materials are stacked. Accordingly, a predetermined organic material structure is formed on the base 200. The base 200 may be removed from the finished organic structure, but not limited thereto, to form the base of the completed organic structure. have. In addition, the material of the base 200 may have a suitable material for forming the organic material structure, and the kind thereof is not limited.

상기 챔버(300)는 소정의 공간을 가져서, 내부에 상기 베이스(200)가 놓이도록 마련된다. 이에 따라서, 유기물 구조체의 형성은 상기 챔버(300) 내에서 이루어지게 된다. 상기 챔버(300)는, 바람직하게는 외부의 환경에 대해 내부의 공정 및 유기물 구조체의 형성이 영향받지 않도록 외부의 열, 공기 유동 등을 차단하는 구조를 가질 수 있다.The chamber 300 has a predetermined space so that the base 200 is placed therein. Accordingly, the formation of the organic material structure takes place in the chamber 300. The chamber 300 may have a structure that cuts off external heat, air flow, and the like, so that internal processes and formation of the organic structure are not affected by the external environment.

상기 챔버(300) 내에는 냉매(400)가 충진된다. 상기 냉매(400) 내에 상기 베이스(200) 및 상기 베이스(200) 상에 적층된 재료가 잠기며, 따라서 상기 토출 장치(100)의 노즐(120)을 통해 토출되어 적층된 재료가 동결 되도록 한다. 냉매(400)의 재료는 한정하지 아니하며, 상기 유기물을 포함하는 재료의 동결을 수행할 수 있는 냉매(400)면 어느 것이든 적용될 수 있다. 한편, 일 예에 따르면 상기 재료에는 유기물 및 수분이 포함되며, 상기 챔버(300) 내의 냉매(400)는, 상기 재료 내의 수분을 냉각시켜 동결되도록 하여, 상기 베이스(200) 상에서 소정의 형상을 유지하는 유기물 구조체가 형성되도록 할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 재료의 동결이라 함은 재료 내에 포함된 수분의 동결을 뜻하는 것으로 이해될 수도 있다.The chamber 300 is filled with the refrigerant 400. The materials stacked on the base 200 and the base 200 are submerged in the refrigerant 400 and are discharged through the nozzles 120 of the discharging device 100 so that the stacked materials are frozen. The material of the refrigerant 400 is not limited, and any material of the refrigerant 400 capable of freezing the material containing the organic material may be used. According to an exemplary embodiment, the material includes organic matter and moisture, and the refrigerant 400 in the chamber 300 is cooled to cool the moisture in the material to maintain a predetermined shape on the base 200 To form an organic material structure. Thus, as used herein, the term " freezing " of a material may be understood as meaning freezing of moisture contained in the material.

상기 냉매(400)는, 상기 재료가 적층되어 형성된 유기물 동결 구조체의 상단 이상의 수위를 갖도록 충진된다. 즉, 상기 냉매(400)의 수위는 상기 재료의 적층에 의해 형성된 유기물 동결 구조체보다 높다. 따라서, 상기 유기물 동결 구조체가 전체적으로 냉매(400)에 잠겨지도록 충진되어, 상기 유기물 동결 구조체와 외부 환경의 접촉을 차단한다. 이에 의해서, 유기물 동결 구조체의 변질, 오염 등이 방지되며 순도 높고 완성도가 높은 유기물 구조체가 형성될 수 있다. 또한, 적층된 재료 및 유기물 구조체의 전체적인 냉각 및 동결이 효과적으로 달성되어 3차원 입체적 형상의 유기물 구조체가 용이하게 형성될 수 있다.The refrigerant 400 is filled to have a water level equal to or higher than the upper end of the organic freeze structure formed by stacking the materials. That is, the level of the refrigerant 400 is higher than that of the organic freezing structure formed by stacking the materials. Accordingly, the organic freeze structure is filled so as to be totally immersed in the coolant 400, thereby blocking the contact between the organic freeze structure and the external environment. Thus, deterioration, contamination, and the like of the organic freeze structure can be prevented, and an organic structure having high purity and high completeness can be formed. In addition, the overall cooling and freezing of the stacked material and the organic structure can be effectively achieved, so that the organic structure of the three-dimensional shape can be easily formed.

한편, 바람직하게는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 냉매(400)의 수면과 상기 노즐(120)의 토출구(122)의 위치는 서로 근접하되 소정 거리 이격될 수 있다. 즉, 상기 노즐(120)은 상기 냉매(400) 내에 잠기지 않게 위치할 수 있다. 따라서 냉매(400)에 의해 노즐(120) 내의 재료가 동결되어 노즐(120)이 막히는 것이 방지될 수 있다. 1, the water surface of the coolant 400 and the position of the discharge port 122 of the nozzle 120 may be spaced apart from each other by a predetermined distance. That is, the nozzle 120 may be positioned so as not to be immersed in the refrigerant 400. Therefore, the material in the nozzle 120 can be frozen by the refrigerant 400 and the nozzle 120 can be prevented from being clogged.

상기 구동 장치(500)는 모터 등을 포함할 수 있으며, 상기 토출 장치(100), 및 베이스(200)의 이동을 수행할 수 있도록 마련된다. 여기서 토출 장치(100)의 이동은 토출 장치(100) 전체의 위치 이동 외에 상기 노즐(120) 등 일 부분의 위치 이동을 포함하는 개념이다. 한편, 상기 구동 장치(500)의 동작의 제어를 위해 소정의 제어부 및 상기 제어부에 신호를 입력하는 소정의 입력부 등이 더 구비될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.The driving device 500 may include a motor or the like and is provided to perform the movement of the discharging device 100 and the base 200. Here, the movement of the ejection apparatus 100 is a concept including a movement of a part of the ejection apparatus 100, such as the nozzle 120, in addition to the movement of the entire ejection apparatus 100. The controller 500 may further include a predetermined control unit and a predetermined input unit for inputting a signal to the control unit, but the present invention is not limited thereto.

한편, 상기 구동 장치(500)는, 상기 토출 장치(100)를 수평 방향으로 이동시키고, 상기 베이스(200), 및 챔버(300)를 상기 수평 방향에 대해 수직인 수직 방향으로 이동시키게 구성될 수 있다.The driving device 500 may be configured to move the discharging device 100 in a horizontal direction and to move the base 200 and the chamber 300 in a vertical direction perpendicular to the horizontal direction have.

즉, 예컨대 상기 토출 장치(100)가 소정의 평면 상에서 이동하면, 상기 베이스(200)는 상기 토출 장치(100)가 이동하는 평면에 대해 법선을 형성하는 수직 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 상기 토출 장치(100)의 이동이 X-Y 평면 상에서 이루어진다고 볼 때, 상기 베이스(200)의 이동은 상기 X-Y 평면에 대해 수직인 Z 축 상에서 이루어진다고 할 수 있다. 물론, 이러한 X, Y, Z 축은 직교 좌표계를 형성하는 3 개의 축이며, 그 명칭은 배향 등에 따라서 달라질 수 있다. 한편, 상기 베이스(200)가 형성하는 평면은 상기 X-Y 축이 형성하는 평면과 평행할 수 있다. 상기 토출 장치(100), 베이스(200), 및 챔버(300)의 이동은 상기 구동 장치(500)에 의해 이루어질 수 있다. 상기 구동 장치(500)는 하나 또는 그 이상일 수 있으며 하나의 구동 장치(500)가 상기 상기 토출 장치(100), 베이스(200), 및 챔버(300)의 이동을 모두 수행하거나, 또는 각각의 구동 장치(500)가 상기 토출 장치(100), 베이스(200), 및 챔버(300)의 이동을 각각 수행할 수도 있다.That is, for example, when the discharging apparatus 100 moves on a predetermined plane, the base 200 can move in a vertical direction forming a normal to the plane on which the discharging apparatus 100 moves. In this case, when the movement of the ejection apparatus 100 is performed on the X-Y plane, the movement of the base 200 may be performed on the Z axis perpendicular to the X-Y plane. Of course, these X, Y, and Z axes are three axes forming an orthogonal coordinate system, and their names may vary depending on the orientation and the like. The plane formed by the base 200 may be parallel to the plane formed by the X-Y axis. The movement of the ejection apparatus 100, the base 200, and the chamber 300 may be performed by the driving apparatus 500. The driving device 500 may be one or more and one driving device 500 performs both the movement of the discharging device 100, the base 200, and the chamber 300, The apparatus 500 may perform the movement of the ejection apparatus 100, the base 200, and the chamber 300, respectively.

상기와 같이 토출 장치(100), 베이스(200) 및 챔버(300)가 이동함에 따라서, 재료의 토출이 베이스(200) 상의 특정 위치에 이루어질 수 있다. 즉, 베이스(200)가 형성하는 평면과 토출 장치(100)의 이동 방향이 평행하므로, 상기 토출 장치(100)는 상기 베이스(200) 상의 임의의 위치로 이동하여 상기 재료를 토출할 수 있다. 이에 따라서, 원하는 형태의 3 차원 입체 형상을 갖는 유기물 구조체가 베이스(200) 형성될 수 있다. As the discharge device 100, the base 200 and the chamber 300 move as described above, the discharge of the material can be made at a specific position on the base 200. That is, since the plane formed by the base 200 is parallel to the moving direction of the discharging device 100, the discharging device 100 can move to an arbitrary position on the base 200 to discharge the material. Accordingly, the base 200 can be formed of an organic structure having a desired three-dimensional shape.

이하에서는 상기 구동 장치(500)에 의한 상기 베이스(200)의 동작에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the base 200 by the driving unit 500 will be described in more detail.

상기 토출 장치(100)에 의해서 재료가 토출되어 상기 베이스(200) 상에 적층되며, 이에 따라서 유기물 동결 구조체가 형성된다. 이때, 재료의 적층에 의해서 재료가 점차 높이 쌓여 상기 유기물 동결 구조체가 높아지면, 상기 베이스(200)가 이동하게 된다. 이때, 베이스(200)의 이동은 상기 유기물 동결 구조체가 냉매(400) 내에 전체적으로 잠겨져 위치하도록 하며 유기물 동결 구조체의 상단이 냉매(400)의 수면과 인접하게 위치하는 것을 유지하도록 하는 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 도 2 및 도 3 의 화살표 A 와 같이, 상기 베이스(200)가 하강하는 형태로 이동하게 된다. 일 예로, 냉매(400)가 소정의 수위를 유지하는 상태에서, 상기 유기물 동결 구조체의 형성에 따라서 상기 베이스(200)가 차츰 하강함으로써, 상기 재료가 쌓여 유기물 동결 구조체의 높이가 높아짐에도 불구하고 상기 유기물 동결 구조체가 전체적으로 냉매(400) 내에 위치하며, 유기물 동결 구조체의 상단은 냉매(400)의 수면과 인접한 위치를 유지할 수 있게 된다.The material is discharged by the discharge device 100 and stacked on the base 200, thereby forming an organic freeze structure. At this time, when the material is gradually increased by stacking the materials and the organic freezing structure is increased, the base 200 is moved. At this time, the movement of the base 200 may be such that the organic freezing structure is entirely submerged in the refrigerant 400 and the upper end of the organic freezing structure is positioned adjacent to the water surface of the refrigerant 400 . That is, as shown by arrow A in FIGS. 2 and 3, the base 200 moves downward. For example, in a state where the refrigerant 400 is maintained at a predetermined water level, the base 200 is gradually lowered in accordance with the formation of the organic freeze structure, so that the height of the organic freeze structure increases, The freezing structure of the organic material is entirely located in the refrigerant 400 and the upper end of the freezing structure of the organic material can maintain the position adjacent to the surface of the refrigerant 400. [

이때, 상기 베이스(200)의 하강 속도, 하강 범위는 상기 유기물 동결 구조체의 적층 높이 및 속도와 대응하여 이루어질 수 있다. 즉, 재료의 토출에 의해서 유기물 동결 구조체가 추가적으로 높아지는 높이와 상기 베이스(200)의 이동에 의한 상기 베이스(200)의 하강 거리는 서로 대응될 수 있다. 여기서, 대응이라 함은 반드시 일치하는 경우에 한정하지 아니하며 비교적 유사한 범위를 포함한다. 구체적으로는 베이스(200)가 하강하는 속도와 변위는 상기 유기물 구조체가 적층되어 두꺼워지는 속도와 변위에 서로 대응될 수 있다.At this time, the falling speed and the falling range of the base 200 may correspond to the stacking height and speed of the organic freeze structure. That is, the height at which the organic material freezing structure is further increased by the discharge of the material and the descending distance of the base 200 due to the movement of the base 200 may correspond to each other. Here, the term " correspondence " is not necessarily limited to a case of matching, and includes a relatively similar range. Specifically, the speed and displacement at which the base 200 descends can correspond to the speed and displacement at which the organic material structures are stacked and thickened.

이에 따라서 유기물 동결 구조체가 상기 냉매(400) 내에 위치하되 유기물 동결 구조체의 상단이 상기 냉매(400)의 수면(T)에 비해 과도하게 아래에 위치하지 않고 수면(T) 근방에 상기 유기물 동결 구조체의 상단이 위치하며, 상기 위치에 재료가 공급될 수 있다. The freezing structure of the organic material is located in the refrigerant 400 and the upper end of the freezing structure of the organic material is not located excessively below the water surface T of the refrigerant 400, The top is located, and the material can be fed to the location.

만약, 유기물 구조체가 냉매(400) 내에 깊은 위치에 형성될 경우, 재료가 냉매에 의해 방해를 받아 정확한 위치에 적층되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라서, 재료의 적층이 이루어지는 유기물 동결 구조체의 상단이 냉매(400)의 수면(T) 아래쪽 근방에 위치하고 노즐(120)은 수면(T)의 윗쪽 근방에 위치한다. 따라서, 냉매(400)에 의해 재료가 분산되거나 퍼지는 것과 같은 현상이 방지되며 정확한 위치에 재료의 적층이 이루어질 수 있다. 따라서 정밀한 형상을 갖는 3차원 입체적 형상의 유기물 구조체가 형성될 수 있다.If the organic material structure is formed deep within the refrigerant 400, the material may be obstructed by the refrigerant and may not be stacked at the correct position. However, according to the present invention, the upper end of the organic freeze structure in which the material is laminated is positioned near the water surface T of the refrigerant 400, and the nozzle 120 is located in the vicinity of the upper side of the water surface T. Therefore, the phenomenon that the material is dispersed or spread by the refrigerant 400 is prevented, and the material can be stacked at the correct position. Therefore, a three-dimensional three-dimensional organic structure having a precise shape can be formed.

본 발명에 따른 유기물 구조체 형성 장치(1)는, 적층된 재료가 냉매(400)에 의해서 동결됨으로써, 유기물 구조체 형성이 용이하게 이루어진다. 즉, 액상의 재료를 토출하되, 동결된 고체 형태로 적층됨으로써 적층된 유기물이 위치와 형태를 유지하도록 하여 소정의 형상을 갖는 3차원 입체적 형상의 유기물 구조체의 형성이 용이하게 이루어질 수 있다.In the organic material structure forming apparatus 1 according to the present invention, the deposited material is frozen by the coolant 400, thereby facilitating the formation of the organic material structure. That is, a liquid material is discharged and laminated in the form of a frozen solid, so that the deposited organic material is maintained in position and shape, so that a three-dimensional three-dimensional organic material structure having a predetermined shape can be easily formed.

또한, 상기 설명한 바와 같이, 재료의 적층이 이루어지는 유기물 동결 구조체의 상단이 냉매(400)의 수면(T) 아래쪽 근방에 위치하고 노즐(120)은 수면(T)의 윗쪽 근방에 위치하여, 정확한 위치에 재료의 적층이 이루어질 수 있다. 따라서 정밀한 형상을 갖는 3차원 입체적 형상의 유기물 구조체가 형성될 수 있다.
As described above, the upper end of the organic freeze structure in which the materials are stacked is located in the vicinity of the lower side of the water surface T of the refrigerant 400, the nozzle 120 is located in the upper side of the water surface T, Material can be stacked. Therefore, a three-dimensional three-dimensional organic structure having a precise shape can be formed.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 방법은 상기 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치를 사용하여 이루어질 수 있다.Hereinafter, a method of forming an organic structure according to a first embodiment of the present invention will be described. The method for forming an organic structure according to the first embodiment of the present invention may be performed using the apparatus for forming an organic structure according to the first embodiment of the present invention described above.

본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 방법은, 3D 프린팅 장치를 사용하여 3차원 입체적 형상의 유기물 구조체를 형성하는 유기물 구조체 형성 방법으로서, (a) 베이스(200)가 배치된 챔버(300) 내에 냉매(400)를 공급하여 상기 베이스(200)가 냉매(400) 내에 잠기고 냉매(400)가 소정의 수위를 가지도록 하는 단계; (b) 수분과 유기물을 포함하는 재료를 토출 장치(100)의 노즐(120)을 통하여 냉매(400)에 투입하면서 상기 노즐(120)을 수평 이동시켜서 상기 냉매(400)에 투입되어 동결된 재료가 상기 베이스(200) 상에 제1 목표 형상을 가지며 적층되도록 하는 단계; (c) 상기 베이스(200)를 구동 장치(500)에 의해 수직방향으로 이동시키는 단계; (d) 수분과 유기물을 포함하는 재료를 토출 장치(100)의 노즐(120)을 통하여 냉매(400)에 투입하면서 상기 노즐(120)을 수평 이동시켜서 상기 냉매(400)에 투입되어 동결된 재료가 상기 (b) 단계에서 동결된 재료 위에 제2 목표 형상을 가지며 적층되도록 하는 단계;를 포함한다.The method for forming an organic structure according to the first embodiment of the present invention is a method for forming an organic structure of a three-dimensional three-dimensional shape using a 3D printing apparatus, comprising the steps of: (a) Supplying the refrigerant 400 into the refrigerant 400 so that the base 200 is submerged in the refrigerant 400 and the refrigerant 400 has a predetermined water level; (b) The nozzle 120 is moved horizontally while a material containing moisture and organic matter is injected into the refrigerant 400 through the nozzle 120 of the discharge device 100, and the refrigerant is introduced into the refrigerant 400, So as to have a first target shape on the base (200); (c) moving the base 200 in a vertical direction by a driving device 500; (d) The nozzle 120 is moved horizontally while a material including moisture and organic matter is injected into the refrigerant 400 through the nozzle 120 of the discharge device 100, and the refrigerant is introduced into the refrigerant 400, So as to have a second target shape stacked on the frozen material in step (b).

즉, 상기 설명한 바와 같이, 베이스(200) 상에 소정의 재료를 토출하고, 토출된 재료가 상기 챔버(300)내의 냉매(400)를 통해 동결되어 상기 베이스(200) 상에 적층되며, 상기 구동 장치(500)를 통해 상기 토출 장치(100) 및 상기 베이스(200)의 이동이 이루어질 수 있다. That is, as described above, a predetermined material is discharged onto the base 200, the discharged material is frozen through the refrigerant 400 in the chamber 300 and stacked on the base 200, The movement of the ejection apparatus 100 and the base 200 can be performed through the apparatus 500.

(b) 단계에서는 베이스(200) 상에 재료를 적층시키되, (b) 단계에서 적층된 재료가 소정의 제1 목표 형상을 이루도록 한다. 제1 목표 형상이란 (b) 단계 내에서 상기 베이스(200)상에 적층시켜서 형성하고자 목표하는 재료의 목표 형상을 의미한다. 이를 위해서, 상기 구동 장치(500)는 상기 토출 장치(100)를 수평방향으로 이동시킨다. In step (b), the material is stacked on the base 200, and in step (b), the laminated material has a predetermined first target shape. The first target shape means a target shape of a target material to be laminated on the base 200 in step (b). To this end, the driving device 500 moves the discharging device 100 in the horizontal direction.

이어서, (c) 단계와 같이 베이스(200)를 이동시키고, (d) 단계와 같이 재료를 재차 적층시킨다. (d) 단계에서 재료의 적층은 상기 (b) 단계에서 적층된 재료 상에 이루어짐은 자명하다. 아울러, (d) 단계에서 적층된 재료는 소정의 제2 목표 형상을 이루도록 한다. 제2 목표 형상이란 (d) 단계 내에서 적층시켜서 형성하고자 목표하는 재료의 목표 형상을 의미한다.Subsequently, the base 200 is moved as in step (c), and the material is stacked again as in step (d). it is apparent that the lamination of the material in the step (d) is performed on the laminated material in the step (b). In addition, the material stacked in step (d) has a predetermined second target shape. The second target shape means a target shape of a target material to be laminated and formed in the step (d).

따라서, 수직방향으로 동일한 높이에서 제1 목표 형상을 갖고 적층이 이루어지도록 한 후, 상기 베이스(200)를 수직방향으로 이동시키고, 이어서 상기 적층된 재료 상에 제2 목표 형상을 갖고 새로이 재료가 적층되도록 한다. 이에 따라서, 재료가 순차적으로 층층이 적층되며, 이러한 과정을 반복함으로써 최종적으로 목적하는 소정의 형상을 갖는 3차원 형상의 유기물 구조체가 형성되도록 할 수 있다.Therefore, after the base 200 is moved in the vertical direction after the stacking is performed with the first target shape at the same height in the vertical direction, a new target shape is formed on the stacked material, . Accordingly, the layers of the material are sequentially stacked. By repeating this process, a three-dimensional organic structure having a desired desired shape can be finally formed.

한편, 상기 구동 장치(500)를 통해 상기 토출 장치(100) 및 상기 베이스(200)를 이동시키는 단계는 상기 설명한 바와 같다. 즉, 먼저 수분과 유기물을 포함하는 재료를 토출 장치(100)의 노즐(120)을 통하여 냉매(400)에 투입하여 동결시킴과 동시에 베이스(200)에 대한 적층이 이루어지도록 하면서 수평이동을 한다. 따라서 베이스(200) 상에 적층된 재료가 소정의 목적 형상을 갖도록 한다. 목적하는 형상으로 적층이 완료되면 상기 베이스(200)를 구동장치(500)에 의해 수직방향으로 이동시킨다. 이때, (c) 단계에서 이루어지는 베이스(200)의 수직방향 이동 거리는 (c) 단계 이후 수행되는 상기 (d) 단계에서 적층시키고자 하는 재료의 두께와 같을 수 있다. 이어서 추가적으로 상기 재료를 냉매(400)에 투입하여 동결시킴과 동시에 상기 단계에서 동결된 재료 위에 새로운 동결된 재료를 적층시키되, 상기 베이스(200)의 수직방향 이동은, 상기 적층된 재료의 상단보다 상기 냉매(400)의 수면이 높은 위치에 있도록 이루어진다. Meanwhile, the steps of moving the discharging device 100 and the base 200 through the driving device 500 are as described above. That is, first, the material including moisture and organic matter is injected into the refrigerant 400 through the nozzle 120 of the discharging device 100 and is frozen, and at the same time, the horizontal movement is performed while stacking the base 200. Thus, the material stacked on the base 200 has a predetermined target shape. When the stacking is completed in the desired shape, the base 200 is moved in the vertical direction by the driving device 500. In this case, the vertical movement distance of the base 200 in the step (c) may be equal to the thickness of the material to be laminated in the step (d) performed after the step (c). And then the frozen material is stacked on the frozen material in the step of stacking the frozen material, wherein the movement of the base (200) in the vertical direction is carried out by moving the frozen material above the top of the stacked material So that the water surface of the refrigerant 400 is at a high position.

즉, 상기 유기물 구조체가 높아지는 높이만큼 상기 베이스(200)가 하강함으로써, 상기 유기물 동결 구조체의 상단보다 상기 냉매(400)의 수면(T)의 위치가 높은 위치를 유지하며, 재료의 적층이 이루어지는 유기물 구조체의 상단 부분이 냉매(400)의 수면(T)과 인접하게 위치할 수 있다. That is, since the base 200 is lowered by a height at which the organic material structure is higher, the position of the water surface T of the coolant 400 is maintained at a higher position than the upper end of the organic material freezing structure, The upper portion of the structure may be positioned adjacent to the water surface T of the refrigerant 400. [

아울러, 별도의 단계를 거쳐 상기 유기물에 포함된 수분이 건조될 수 있다. 이러한 과정을 거쳐 형성된 유기체 구조물은 내부의 수분이 이탈하여 상기 수분이 이탈된 자리에 공극이 형성되어 소정의 스펀지와 같은 구조를 가질 수 있게 된다. 이러한 구조를 가짐에 따라서 인체 조직의 침투가 용이하게 된다. 즉, 예컨대 세포, 혈관 등이 이러한 유기물 구조체로 형성된 이식물 내에 침투하기 용이하며 인체 조직 내에 이식하는 것이 더욱 용이하게 이루어지고 인체에 미치는 영향이 감소할 수 있다. 상기 수분의 건조 및 이탈은 상기 냉매(400)에 의한 동결 과정과 동시에 수행되거나 또는 별도로 수행될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 즉, 냉매(400)에 의한 동결 및 적층이 수행된 후 감압 등의 소정의 처리를 통해 상기 수분의 건조가 이루어질 수도 있으며, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
In addition, the moisture contained in the organic material may be dried through a separate step. The organic structure formed through such a process may have a structure similar to that of a predetermined sponge due to the formation of voids in the place where the moisture is released due to the release of water inside. With such a structure, penetration of the human tissue becomes easy. That is, for example, cells, blood vessels and the like are easily permeated into grafts formed of such organic material structures, and it is easier to implant grafts into human tissues and the influence on the human body can be reduced. The drying and disconnection of the moisture may be performed simultaneously with or simultaneously with the freezing process by the refrigerant 400, but is not limited thereto. That is, after the freezing and laminating by the coolant 400 is performed, the moisture may be dried through a predetermined process such as a reduced pressure, and the present invention is not limited thereto.

상기 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치 및 유기물 구조체 형성 방법에서는 냉매(400)의 수위가 일정하게 유지되고, 재료의 적층에 따라서 베이스(200)가 이동함으로써, 유기물 구조체의 상단이 냉매(400)의 수면 근방에 위치하도록 하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 이하에서 설명하는 제2 실시 형태에 의하면 재료의 적층에 따라서 냉매(400)가 충진됨으로써 유기물 구조체가 냉매(400) 내에 잠겨져 위치할 수도 있다. 이러한 실시 형태는 아래의 제2 실시 형태에 관한 설명을 참조한다.
In the apparatus for forming an organic structure and the method for forming an organic structure according to the first embodiment of the present invention described above, the liquid level of the coolant 400 is kept constant and the base 200 moves according to the stacking of the materials, Is located near the water surface of the refrigerant 400, the present invention is not limited thereto. That is, according to the second embodiment described below, the organic material structure may be placed in the coolant 400 by being filled with the coolant 400 according to the stacking of the materials. This embodiment refers to the description of the second embodiment below.

이하에서는 도 5, 6 을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치(1)를 설명한다. 상기 토출 장치(100), 베이스(200), 챔버(300), 구동 장치(500)의 구성에 관한 설명은 전체적으로 상술한 형태와 중복되므로 생략하며, 여기서는 주요한 차이점인 냉매 공급 장치(600)에 의한 냉매(400)의 공급, 및 상기 구동 장치(500)에 의한 상기 베이스(200) 및 챔버(300)의 동작에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus 1 for forming an organic structure according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The description of the configurations of the discharge device 100, the base 200, the chamber 300, and the driving device 500 is omitted because it is entirely the same as the above-described configuration. Here, the refrigerant supply device 600, The supply of the refrigerant 400 and the operation of the base 200 and the chamber 300 by the driving device 500 will be described in detail.

먼저, 냉매 공급 장치(600)에 대해 설명한다. 냉매 공급 장치(600)는 상기 챔버(300) 내에 냉매를 공급하는 장치로서, 소정의 배관 등을 통해 챔버(300)에 연결될 수 있다. 또한, 소정의 펌프 등을 통해 챔버(300) 내에 냉매를 공급할 수 있다. First, the refrigerant supply device 600 will be described. The refrigerant supply device 600 is a device for supplying the refrigerant into the chamber 300 and may be connected to the chamber 300 through a predetermined pipe or the like. In addition, the refrigerant can be supplied into the chamber 300 through a predetermined pump or the like.

상기 토출 장치(100)에 의해 재료가 토출되고, 재료가 점차 높이 쌓여 상기 유기물 동결 구조체의 높이가 높아지면, 상기 냉매(400) 공급 장치에 의해서 챔버(300) 내에 냉매(400)가 추가적으로 공급되게 된다. 즉, 상기 재료가 적층되어 유기물 구조체의 높이가 점차 높아짐에 따라서, 상기 냉매(400)가 추가적으로 상기 챔버(300) 내에 공급되어, 상기 유기물 구조체의 상단이 외부로 노출되는 일 없이 유기물 구조체가 전체적으로 냉매(400) 내에 위치하게 되어 유기물 구조체와 외부 환경 사이의 접촉을 차단하게 된다.The refrigerant 400 is further supplied into the chamber 300 by the refrigerant supply device 400 when the material is discharged by the discharge device 100 and the material is gradually accumulated to heighten the height of the organic freezing structure do. That is, as the materials are stacked and the height of the organic structure gradually increases, the refrigerant 400 is further supplied into the chamber 300, so that the organic structure is entirely cooled without being exposed to the outside, (400) to block contact between the organic structure and the external environment.

이때, 상기 냉매 공급 장치(600)에 의한 냉매(400)의 공급량과, 상기 유기물 동결 구조체의 높이의 변화량은 서로 대응될 수 있다. 즉, 냉매(400)가 깊이가 깊어지는 속도와 변위는 유기물 동결 구조체의 높이가 높아지는 속도와 변위에 서로 대응될 수 있다. 여기서, 대응이라 함은 반드시 일치하는 경우에 한정하지 아니하며 소정의 오차 범위 내에서 유사한 것을 포함한다. 예컨대, 유기물 동결 구조체의 높이가 일정량만큼 높아지면 해당하는 높이만큼 냉매(400)의 깊이가 깊어질 수 있다.At this time, the supply amount of the refrigerant 400 by the refrigerant supply device 600 and the change amount of the height of the organic freeze structure may correspond to each other. That is, the speed and displacement at which the depth of the refrigerant 400 deepens can correspond to the speed and displacement at which the height of the freezing structure of the organic material increases. Here, the correspondence is not necessarily limited to the case where they coincide with each other and includes similar things within a predetermined error range. For example, if the height of the organic freeze structure is increased by a certain amount, the depth of the refrigerant 400 can be increased by a corresponding height.

이에 따라서 유기물 동결 구조체가 상기 냉매(400) 내에 전체적으로 위치하되 유기물 동결 구조체의 상단이 상기 냉매(400)의 수면(T)에 비해 과도하게 깊은 곳에 위치하지 않고 냉매(400)의 수면(T) 근방에 위치할 수 있다. The freezing structure of the organic material is located entirely within the refrigerant 400 and the upper end of the freezing structure of the organic material is not located at an excessively deep position with respect to the water surface T of the refrigerant 400, Lt; / RTI >

이어서 구동 장치(500)에 의한 상기 베이스(200) 및 챔버(300)의 동작에 대해서 설명한다.Next, the operation of the base 200 and the chamber 300 by the driving device 500 will be described.

상기 베이스(200) 및 챔버(300)는, 상기 냉매(400)의 충진에 따라서 이동하여 상기 냉매(400)의 수면(T)과 노즐(120)이 일정한 위치를 유지하도록 할 수 있다. 즉, 도 5, 6 의 화살표 B 와 같이 베이스(200) 및 챔버(300)가 동시에 이동할 수 있다. 여기서, 베이스(200)는 챔버(300)에 위치 고정되며, 챔버(300)의 이동에 따라서 베이스(200)가 함께 이동할 수 있다. 즉, 구동 장치(500)가 챔버(300)를 이동시킴에 따라서, 챔버(300)에 고정된 베이스(200)가 함께 이동할 수 있다.The base 200 and the chamber 300 may move according to the filling of the refrigerant 400 so that the water surface T of the refrigerant 400 and the nozzle 120 maintain a predetermined position. That is, the base 200 and the chamber 300 can move simultaneously as shown by the arrows B in FIGS. Here, the base 200 is fixed to the chamber 300, and the base 200 can move together with the movement of the chamber 300. That is, as the driving device 500 moves the chamber 300, the base 200 fixed to the chamber 300 can move together.

즉, 상기 냉매(400)가 추가적으로 공급될 경우, 추가적인 공급에 따라서, 챔버(300) 내의 냉매(400)의 깊이 자체는 증가되나, 증가된 냉매(400)의 깊이만큼 상기 챔버(300) 및 베이스(200)가 하강함으로써, 상기 냉매(400)의 수면(T)과 노즐(120)의 높이는 일정한 위치를 유지할 수 있다. 일 예로, 상기 유기물 구조체가 높아지는 높이만큼 상기 챔버(300) 및 베이스(200)가 하강하며, 동시에 냉매(400)가 충진되어 상기 유기물 동결 구조체의 상단보다 상기 냉매(400)의 수면(T)의 위치가 높은 위치를 유지하되 수면(T)과 노즐(120)의 위치는 일정한 높이를 유지하도록 할 수 있다.That is, when the refrigerant 400 is additionally supplied, the depth of the refrigerant 400 in the chamber 300 is increased according to the additional supply, The water surface T of the refrigerant 400 and the height of the nozzle 120 can be kept constant. For example, the chamber 300 and the base 200 are lowered by a height at which the organic material structure increases, and at the same time, the refrigerant 400 is filled, and the temperature of the surface T of the refrigerant 400 is lower than the upper end of the organic material freezing structure. The position of the water surface T and the nozzle 120 can be maintained at a constant height.

상기와 같이 베이스(200) 및 챔버(300)가 하강하여 냉매(400)의 깊이가 깊어짐에도 냉매(400)의 수면(T)의 위치는 일정한 높이를 유지함으로써, 상기 노즐(120)과 냉매(400)의 수면(T) 사이의 거리가 일정하게 유지될 수 있다. 즉, 본 실시 형태와 같이 냉매(400)의 수면(T)의 위치가 일정하게 유지되고 노즐(120) 또한 일정한 높이를 유지하여 노즐(120)이 상하 방향으로 이동할 필요가 없게 되고, 냉매가 충진됨에도 불구하고 노즐(120)이 냉매(400)의 외부에 위치할 수 있다.The position of the water surface T of the refrigerant 400 is maintained at a constant height even if the depth of the refrigerant 400 is increased and the base 200 and the chamber 300 are lowered, 400 can be kept constant. That is, as in the present embodiment, the position of the water surface T of the refrigerant 400 is kept constant and the nozzle 120 maintains a constant height, so that it is not necessary for the nozzle 120 to move up and down, The nozzle 120 may be located outside of the refrigerant 400. In this case,

이에 따른 효과는 상기 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치와 상통한다. 즉, 적층된 재료가 냉매(400)에 의해서 동결됨으로써, 유기물 구조체 형성이 용이하게 이루어지며, 재료의 적층이 이루어지는 유기물 동결 구조체의 상단이 냉매(400)의 수면(T) 아래쪽 근방에 위치하고 노즐(120)은 수면(T)의 윗쪽 근방에 위치하여, 정확한 위치에 재료의 적층이 이루어질 수 있다.
The effect of which is similar to that of the organic material structure forming apparatus according to the first embodiment. That is, the laminated material is frozen by the refrigerant 400 to easily form the organic material structure, and the upper end of the organic material freezing structure in which the material is laminated is positioned near the water surface T of the refrigerant 400, 120 are located near the upper side of the water surface T, so that the material can be stacked at the correct position.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 방법에 대해 설명한다. 이하의 유기물 구조체 형성 방법은 상기 설명한 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치를 사용하여 이루어질 수 있다.Hereinafter, a method of forming an organic structure according to a second embodiment of the present invention will be described. The following method of forming an organic structure can be performed using the apparatus for forming an organic structure according to the second embodiment of the present invention described above.

본 발명의 제2 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 방법은, 3D 프린팅 장치를 사용하여 3차원 입체적 형상의 유기물 구조체를 형성하는 유기물 구조체 형성 방법으로서, (a) 베이스(200)가 배치된 챔버(300) 내에 소정의 냉매(400)를 공급하여 상기 베이스(200)가 냉매(400) 내에 잠기고 냉매(400)가 소정의 수위를 가지도록 하는 단계; (b) 수분과 유기물을 포함하는 재료를 토출 장치(100)의 노즐(120)을 통하여 냉매(400)에 투입하면서 상기 노즐(120)을 수평 이동시켜서 상기 냉매(400)에 투입되어 동결된 재료가 상기 베이스(200) 상에 제1 목표 형상을 가지며 적층되도록 하는 단계; (c) 상기 챔버(300)를 구동 장치(500)에 의해 수직방향으로 이동시키는 단계; (d) 상기 냉매(400)를 상기 챔버(300) 내에 추가적으로 공급하여 상기 적층된 재료의 상단보다 상기 냉매(400)의 수면이 높은 위치에 있도록 하는 단계; (e) 수분과 유기물을 포함하는 재료를 토출 장치(100)의 노즐(120)을 통하여 냉매(400)에 투입하면서 상기 노즐(120)을 수평 이동시켜서 상기 냉매(400)에 투입되어 동결된 재료가 상기 (b) 단계에서 동결된 재료 위에 제2 목표 형상을 가지며 적층되도록 하는 단계;를 포함한다.The method for forming an organic structure according to a second embodiment of the present invention is a method for forming an organic structure having a three-dimensional shape using a 3D printing apparatus, comprising the steps of: (a) Supplying a predetermined refrigerant 400 into the refrigerant 400 so that the refrigerant 400 has a predetermined water level; (b) The nozzle 120 is moved horizontally while a material containing moisture and organic matter is injected into the refrigerant 400 through the nozzle 120 of the discharge device 100, and the refrigerant is introduced into the refrigerant 400, So as to have a first target shape on the base (200); (c) moving the chamber 300 in a vertical direction by a driving device 500; (d) additionally supplying the refrigerant (400) into the chamber (300) so that the surface of the refrigerant (400) is higher than the upper end of the stacked material; (e) The nozzle 120 is horizontally moved while a material containing moisture and organic matter is injected into the refrigerant 400 through the nozzle 120 of the discharge device 100, and the refrigerant is introduced into the refrigerant 400, So as to have a second target shape stacked on the frozen material in step (b).

본 발명의 제2 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 방법에 의하면, 유기물 구조체의 형성에 따라서 냉매(400)가 추가적으로 공급되며, 챔버(300)가 이동할 수 있다. 이때, 베이스(200)는 챔버(300)와 함께 이동할 수 있다. 이에 관한 설명은 상기 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 장치에 관한 설명과 상통한다. 또한, 동결 건조 과정을 포함할 수 있음은 상기 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 구조체 형성 방법에 관한 설명과 같다. 아울러, 여기서 제1 목표 형상이란 (b) 단계 내에서 상기 베이스(200)상에 적층시켜서 형성하고자 목표하는 재료의 목표 형상을 의미하며, 제2 목표 형상이란 (e) 단계 내에서 적층시켜서 형성하고자 목표하는 재료의 목표 형상을 의미한다.According to the method of forming an organic structure according to the second embodiment of the present invention, the coolant 400 is additionally supplied according to the formation of the organic structure, and the chamber 300 can be moved. At this time, the base 200 can move together with the chamber 300. This description is related to the description of the apparatus for forming an organic structure according to the second embodiment of the present invention. The method of forming an organic structure according to the first embodiment of the present invention is the same as that of the method of forming an organic structure according to the present invention. Here, the first target shape means a target shape of a target material to be laminated and formed on the base 200 in the step (b), and the second target shape means a desired shape of the material to be laminated in step (e) Means the target shape of the target material.

상기 (c) 단계에서 챔버(300)의 수직 방향 이동 거리는 (e) 단계에서 적층시키고자 하는 재료의 두께와 같을 수 있다. 아울러, 상기 (d) 단계에서 추가적으로 공급되어 깊어지는 상기 냉매(400)의 깊이 변화량 또한 상기 (e) 단계에서 적층시키고자 하는 재료의 두께와 같을 수 있다The vertical movement distance of the chamber 300 in the step (c) may be the same as the thickness of the material to be stacked in the step (e). In addition, the depth variation amount of the refrigerant 400, which is further supplied and deepened in the step (d), may be the same as the thickness of the material to be laminated in the step (e)

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

1: 유기물 구조체 형성 장치
100: 토출 장치
110: 충진부
120: 노즐
200: 베이스
300: 챔버
400: 냉매
500: 구동 장치
600: 냉매 공급 장치1: Organic structure forming apparatus
100: Discharging device
110:
120: nozzle
200: Base
300: chamber
400: Refrigerant
500: Driving device
600: Refrigerant supply device

Claims

1. An organic material structure forming apparatus for forming an organic material structure having a three-dimensional shape by using 3D printing,
A discharging device for discharging a material containing water and organic matter;
A base on which the materials are stacked to form an organic structure;
A chamber in which the base is disposed;
A coolant filled in the chamber to lock the base and the material stacked on the base;
And a driving device for performing the movement of the ejection device and the base,
The above-
And a nozzle for discharging the material,
The refrigerant in the chamber,
Freezing structure for holding a material stacked on the base to form a frozen structure for holding an organic material,
Wherein the driving device moves the discharging device on a horizontal plane parallel to the base and moves the base on a vertical axis perpendicular to the horizontal plane,
The driving device moves the base in the chamber so that the surface of the refrigerant is higher than the upper end of the organic freeze structure formed on the base by stacking the materials so that the organic freeze structure is immersed in the refrigerant Wherein the upper end of the organic material structure is positioned at a predetermined height adjacent to the surface of the coolant so that the stack height of the material and the lowering distance of the base correspond to each other,
The discharge port of the nozzle is located above the water surface of the refrigerant and is adjacent to the water surface of the refrigerant and is located at a predetermined distance from the surface of the refrigerant,
Wherein dispersion of the material is prevented and the material is stacked at an accurate position.

delete

An apparatus for forming an organic material structure using 3D printing, the apparatus comprising:
A discharging device for discharging a material containing water and organic matter;
A base on which the materials are stacked to form an organic structure;
A chamber in which the base is disposed;
A coolant filled in the chamber to lock the base and the material stacked on the base;
A driving device for performing the movement of the discharging device, the base and the chamber; And
And a coolant supply device for supplying the coolant into the chamber,
The above-
And a nozzle for discharging the material,
The refrigerant in the chamber,
Freezing the material stacked on the base so that the material is frozen and laminated to form an organic freezing structure that maintains a predetermined shape,
The refrigerant supply device includes:
The refrigerant is supplied so that the position of the water surface of the refrigerant is higher than the upper end of the organic material freezing structure formed by the lamination of the materials so that the organic material freezing structure is submerged in the refrigerant,
The upper end of the organic material structure is maintained at a predetermined height adjacent to the water surface of the coolant so that the amount of change in the stack height of the material corresponds to the change in the level of the coolant,
The driving device includes:
The ejection device is moved on a horizontal plane parallel to the base,
Moving the base and the chamber on a vertical axis perpendicular to the horizontal plane,
The discharge port of the nozzle is located above the water surface of the coolant so as to correspond to the vertical movement distance of the chamber and the base so that the change amount of the coolant is adjacent to the surface of the coolant,
Wherein dispersion of the material is prevented and the material is stacked at an accurate position.

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A method of forming an organic material structure having a three-dimensional three-dimensional shape using a 3D printing apparatus,
(a) supplying a predetermined refrigerant into the chamber in which the base is disposed, so that the base is submerged in the refrigerant and the refrigerant has a predetermined water level;
(b) a step of horizontally moving the nozzle on a horizontal plane parallel to the base while injecting a material containing moisture and organic matter into the coolant through a nozzle of a discharge device, and then the frozen material is introduced into the coolant, So as to have a target shape and to be stacked;
(c) moving the base in a vertical direction perpendicular to the horizontal plane by a driving device;
(d) injecting a material containing moisture and organic matter into the refrigerant through a nozzle of a discharge device, horizontally moving the nozzle on a horizontal plane parallel to the base, and injecting the frozen material into the refrigerant, And stacking and laminating the second frosted material with a second target shape,
Wherein the discharge port of the nozzle is located above the water surface of the refrigerant and is spaced apart from the water surface of the refrigerant by a predetermined distance,
The vertical movement of the base of step (c)
Wherein the upper surface of the organic material structure is adjacent to the surface of the coolant so that the height of the coolant is higher than the upper end of the material stacked on the base, Wherein the material is kept at a constant height so that dispersion of the material is prevented and the material is laminated at the correct position.

delete

A method of forming an organic material structure having a three-dimensional three-dimensional shape using a 3D printing apparatus,
(a) supplying a predetermined refrigerant into a chamber in which a base is disposed, so that the base is immersed in the refrigerant and the refrigerant has a predetermined water level;
(b) a step of horizontally moving the nozzle on a horizontal plane parallel to the base while injecting a material containing moisture and organic matter into the coolant through a nozzle of a discharge device, and then the frozen material is introduced into the coolant, So as to have a target shape and to be stacked;
(c) moving the chamber and the base in a vertical direction perpendicular to the horizontal plane by a drive device;
(d) additionally supplying the refrigerant so that the surface of the refrigerant is higher than the upper end of the material stacked on the base;
(e) injecting a material including moisture and organic matter into the coolant through a nozzle of a discharge device, horizontally moving the nozzle on the horizontal plane, and injecting the coolant into the coolant so that the frozen material is melted on the frozen material in the step (b) Causing a second target shape to be laminated; / RTI >
The additional supply of the refrigerant in the step (d)
The upper end of the organic material structure is maintained at a predetermined height adjacent to the water surface of the coolant so that the amount of change in the stack height of the material corresponds to the change in the level of the coolant,
The vertical movement of the chamber in the step (c)
The discharge port of the nozzle is located above the water surface of the refrigerant and is located adjacent to the water surface of the refrigerant and is maintained at a constant height, Wherein dispersion of the material is prevented and the material is laminated at the correct location.

delete

The method according to claim 8 or 12,
After the materials are laminated to form an organic freeze structure,
(f) performing a lyophilization process on the organic freeze structure to remove moisture from the organic freeze structure to solidify the organic freeze structure.