KR101466923B1

KR101466923B1 - 재생성 세포 추출장치, 재생성 세포 추출 시스템, 이를 이용한 재생성 세포 추출방법

Info

Publication number: KR101466923B1
Application number: KR1020130005586A
Authority: KR
Inventors: 도병록; 이정규; 김지향; 박승훈; 신백수
Original assignee: 주식회사 휴림바이오셀; 도병록; 이정규
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2014-12-04
Also published as: CN105143432A; WO2014112794A1; CN105143432B; KR20140093821A

Abstract

재생성 세포 추출시스템이 개시된다. 재생성 세포 추출시스템은, 조직을 분리하기 위한 것으로서 외부로부터 회전력을 제공받아 회전되는 재생성 세포 분리장치 및 재생성 세포 분리장치로부터 분리되어 배출된 분리물을 이송받아 2차 원심분리를 통해 재생성 세포를 추출하기 위한 재생성 세포 추출장치로 이루어진다.
특히, 재생성 세포 추출장치는, 분리대상물이 수용되는 수용부가 형성되어 있는 메인 용기와, 메인 용기에 삽입되는 중공형의 출입관을 구비하며,
고리형으로 이루어지며 상호 접촉되어 상대회전되는 제1마찰저감부재와 제2마찰저감부재 및 압축성 실링부재를 이용하여 재생성 세포 분리장치 및 추출장치의 밀폐성과 상대회전을 원활하게 보장하고, 접촉 회전에 따른 열 발생의 문제도 용이하게 해결한다.
또한, 분리대상물로부터 분리된 분리물들 중 상대적으로 무거운 분리물이 수용되도록 재생성 세포 추출장치의 회전축을 중심으로 하여 반경방향을 따라 외측으로 볼록하게 형성된 복수의 돌출수용부가 메인 용기의 외주면에 연속적으로 배치되어, 메인 용기의 외주면은 볼록한 부분과 오목한 부분이 교대로 연속배치되는 파동형으로 형성되는 것에 특징이 있다.

Description

재생성 세포 추출장치, 재생성 세포 추출 시스템, 이를 이용한 재생성 세포 추출방법{Device and System for extracting regenerative cells and Method for extracting regenerative cells using the same}

본 발명은 조직을 분리하여 세포를 추출하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지방조직, 골수, 제대혈 등의 조직을 회전시켜 비중에 따른 분리를 수행하여 줄기세포와 같은 재생성 세포를 추출하기 위한 장치에 관한 것이다.

원심분리기는 물체가 회전할 때 발생하는 원심력을 이용하여 물질을 구성성분별로 분리하는 장치로서, 분리하고자 하는 대상에 따라 매우 다양한 형태가 개발되어 있다.

생명공학 분야에서는 액체와 혼합되어 있는 세포 또는 액체보다 높은 비중과 부착력을 갖는 물질을 비중에 의해 분리하기 위한 목적으로 원심분리기가 사용되고 있다. 예컨대, 혈액을 적혈구, 혈장 등의 구성성분으로 분리하거나, 지방이나 골수로부터 줄기세포를 추출하는데 원심분리기의 사용이 증대되고 있다.

줄기세포를 추출하기 위한 원심분리기는 일반적으로 분리대상물이 수용되는 용기와, 이 용기에 삽입되는 출입관을 구비한다. 용기는 외부로부터 회전력을 공급받아 회전되지만, 출입관은 용기에 삽입된 상태로 회전되지 않는다. 원심분리 과정에서 이물질이 용기 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해서는 용기와 출입관 사이가 밀폐되어야 한다. 그러나 출입관과 용기는 상호 물리적으로 결합되어 있지 않고 상대회전되어야 한다. 결국, 원심분리기에서 출입관과 용기는 상대회전되면서도 이들 사이가 밀폐되어야 한다. 이러한 조건을 만족하기 위하여 밀폐성 베어링 등이 채용되기도 하지만 경제적이지 못하므로 사용이 제한되고 있으며, 이를 대체할 수 있는 효과를 가지면서도 경제성이 높은 부품의 개발은 부족한 실정이다.

또한, 밀폐된 상태에서 상대회전을 하게 되면 회전시에 발생되는 접촉에 의해서 열이 많이 발생하는데 방열이 원활하게 이루어지지 않아 상대회전 부위가 녹아 버리거나 손상되는 것도 원심분리기에서 큰 문제점으로 지적되고 있다.

이에 밀폐성과 상대회전을 모두 만족하면서도, 회전시 접촉에 의해 발생되는 열을 원활히 방출할 수 있으며, 경제성이 만족되는 물리적 구조의 개발이 요청되고 있다.

한편, 줄기세포를 추출하기 위한 원심분리기에서 중요한 요소는 분리된 줄기세포에 다른 구성성분이 얼마나 혼입되어 있는지에 대한 불순물 혼입율과, 분리대상물로부터 얼마나 많은 양의 줄기세포를 추출할 수 있는지에 대한 수율 및 일정 시간 내에 얼마나 많은 양을 추출할 수 있는지에 대한 시간당 처리량이라고 할 수 있다.

기존의 원심분리기는 본체가 원통형으로 형성되는데, 본체를 회전시킨 후 정지시키면 구성성분들이 비중에 따라 층이 져서 분리되었다. 이에 줄기세포가 포함되어 있는 층에 피펫을 삽입하여 줄기세포가 포함된 층만을 선택적으로 펌핑하는 방식으로 줄기세포를 추출하였다. 줄기세포는 상대적으로 무거운 성분이므로 하층에 배치되므로 중간에 배치된 층만을 선택적으로 펌핑하는 것에 비하여 펌핑이 용이함에도 불구하고, 줄기세포층을 선택 펌핑하는 과정에서 다른 층의 성분들이 함께 유입됨으로써 이물질이 많이 혼입되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하고자, 줄기세포가 가장 무거운 성분이라는 점을 이용하여 원심력이 최대가 되는 지점에 줄기세포만이 수용될 수 있는 용기를 형성하여 불순물 혼입율을 낮추려는 시도가 있었으나, 이 경우 줄기세포 추출양이 현격하게 저하되는 문제점이 있었다.

본 출원인의 선행 특허출원에서는 이러한 문제를 해결하고자, 특허출원 제10-2010-0102987호에 개시된 바와 같이, 원심분리기의 본체에 둘레방향을 따라 볼록하게 수용부를 형성함으로써 줄기세포의 추출량을 증대시키고 불순물 혼입량을 저하하려는 시도가 있었으며 만족할만한 성과가 도출되었다. 상기 선행 특허출원에 개시된 원심분리기의 경우 현재 사용되고 있는 줄기세포 원심분리기들 중에서 최대의 줄기세포 추출율 및 최저의 불순물 혼입율을 나타내고 있다.

그러나, 상기 선행 특허출원의 원심분리기는 일정 시간 내에 얼마나 많은 양의 지방조직을 처리하여 줄기세포를 추출할 수 있는지에 대한 시간당 처리량의 측면에서는 상대적으로 약점이 있었다. 물론 다른 종래의 원심분리기에 비해서는 시간당 처리량이 월등하지만, 줄기세포 추출율과 불순물 혼입율의 성과에 비해서 처리량의 측면에서는 약점이 있다는 의미이다.

특히, 원심분리기를 인체와 연결하고, 인체에서 지방조직을 추출한 즉시 원심분리기에서 줄기세포를 분리해낸 후, 분리된 줄기세포를 다시 인체에 주입하는 방식의 시술을 하는 경우에는 일정 시간내에 많은 양을 처리할 수 있는지가 매우 중요하게 작용한다.

처리량을 늘리는 관점에서, 단순히 원심분리기의 사이즈를 크게 하는 것은 경제적이지 못하다. 원심분리기를 회전시키기 위해서는 회전장치를 사용하는데, 회전장치에는 오목하게 원심분리기 본체를 삽입하여 설치할 수 있는 장착부가 마련된다. 즉, 원심분리기의 사이즈를 단순하게 늘린다면 기존의 회전장치, 특히 장착부의 구조를 변경하거나, 회전장치 전체의 구조를 변경해야 하므로 경제성의 측면에서 바람직하지 못하다.

이에 기존의 회전장치의 규격을 그대로 유지하면서도 원심분리기의 처리량을 향상시킬 수 있는 개선이 요구된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상대회전과 밀폐성이 보장되면서도 회전시 접촉에 따라 발생되는 열을 원활하게 방출할 수 있고, 경제적으로 제조가능한 재생성 세포 추출 장치 및 시스템과 이를 이용한 재생성 세포 추출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명에서는 기존의 회전장치의 구성과 규격을 그대로 유지하면서도 시간당 지방조직을 처리할 수 있는 양이 증대되도록 구조가 개선된 재생성 세포 추출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 재생성 세포 추출장치는, 외부로부터 회전력을 제공받아 회전되며, 분리대상물이 수용되는 수용부가 형성되어 있는 메인 용기; 일단부는 상기 메인 용기의 내부에 배치되고 타단부는 상기 메인 용기의 외부에 배치되도록 상기 메인 용기에 형성된 관통공에 삽입되며, 상기 메인 용기와 상대회전되는 중공형의 출입관; 고리형으로 이루어져 상기 출입관을 감싸도록 설치되는 제1마찰저감부재; 상기 메인 용기와 함께 회전되는 것으로서, 상기 제1마찰저감부재와 대응되게 고리형으로 이루어져 상기 관통공을 감싸도록 설치되어 상기 제1마찰저감부재와 밀착되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면을 따라 배치되며 상기 몸체부의 회전면에 대하여 경사지게 설치되는 복수의 날개부를 구비하는 제2마찰저감부재; 및 상기 메인 용기의 관통공 내주면과 상기 출입관의 외주면 사이의 틈새를 밀폐하도록 상기 메인 용기와 출입관 사이에 설치되는 실링부재;를 구비하는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 실링부재는 압축성 고무 소재로 상기 메인 용기에 설치되어 상기 메인 용기와 함께 회전되며, 상기 제2마찰저감부재는 상기 실링부재에 결합되어 상기 메인 용기와 함께 회전된다. 특히, 상기 제1마찰저감부재는 세라믹 소재로 이루어지며, 상기 제2마찰저감부재는 카본 소재로 이루어져 제1마찰저감부재와 제2마찰저감부재가 상호 밀착된 상태에서 상대회전되더라도 열이 적게 발생된다. 무엇보다도, 제2마찰저감부재가 회전하면 상기 복수의 날개부는 공기의 급격한 흐름(바람)을 형성하여 제1마찰저감부재와 제2마찰저감부재에서 발생된 열을 용이하게 방출할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 재생성 세포 추출장치는, 상기 분리대상물로부터 분리된 분리물들 중 상대적으로 무거운 분리물이 수용되도록 상기 메인 용기의 회전축을 중심으로 하여 반경방향을 따라 외측으로 볼록하게 형성된 복수의 돌출수용부가 상기 메인 용기의 외주면에 연속적으로 배치되어, 상기 메인 용기의 외주면은 볼록한 부분과 오목한 부분이 교대로 연속배치되는 파동형으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 메인 용기는 상기 수용부 및 돌출수용부가 형성되는 본체부와, 상기 본체부의 상단에 결합하여 상기 수용부를 밀폐시키는 덮개부를 포함하여 이루어지며, 상기 돌출수용부의 하단부에는 상기 메인 용기 수용부의 하단부와 상기 돌출수용부 사이를 차단하는 차단부재가 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 재생성 세포 추출시스템은, 조직(tissue)을 분리하기 위한 것으로서, 외부로부터 회전력을 제공받아 회전되며 조직이 수용되는 공간부가 형성되어 있는 서브 용기와, 일단부는 상기 서브 용기의 내부에 배치되고 타단부는 상기 서브 용기의 외부에 배치되도록 상기 서브 용기에 형성된 관통공에 삽입되는 중공형의 출입관과, 상기 출입관과 연결되어 흡인력을 제공하는 펌프를 구비하는 재생성 세포 분리장치; 및 상기 재생성 세포 분리장치로부터 분리되어 상기 출입관을 통해 배출된 분리물을 이송받아 2차 원심분리를 통해 재생성 세포를 추출하기 위한 것으로서, 상기한 바와 같은 재생성 세포 추출장치;를 구비하는 것에 특징이 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 서브 용기의 내부에는 상기 조직을 분리하는 과정에서 형성되는 일정 크기 이상의 덩어리가 상기 용기의 하단부로 내려오는 것을 방지하도록 상기 용기의 공간부에 설치되는 스크린부재를 구비한다.

상기 스크린부재는 상기 서브 용기의 중앙부로부터 외측을 향해 형성되는 복수의 걸림부재를 구비하되, 상기 복수의 걸림부재는 원주방향을 따라 상호 이격되게 배치되며, 상기 서브 용기의 상측 중앙부로부터 상기 용기의 하측 외곽부를 향해 휘어지도록 가요성 소재로 이루어진다.

또한 상기 재생성 세포 분리장치는 재생성 세포 추출장치와 마찬가지로, 고리형으로 이루어져 상기 출입관을 감싸도록 설치되는 제1마찰저감부재와, 상기 서브 용기와 함께 회전되는 것으로서, 상기 제1마찰저감부재와 대응되게 고리형으로 이루어져 상기 관통공을 감싸도록 설치되어 상기 제1마찰저감부재와 밀착되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면을 따라 배치되며 상기 몸체부의 회전면에 대하여 경사지게 설치되는 복수의 날개부를 구비하는 제2마찰저감부재 및 상기 서브 용기의 관통공 내주면과 상기 출입관의 외주면 사이의 틈새를 밀폐하도록 상기 서브 용기와 출입관 사이에 설치되는 실링부재를 더 구비한다.

한편, 본 발명에 따른 재생성 세포 추출방법은, 상기한 구성의 지방성 세포 추출시스템을 이용하여 조직으로부터 재생성 세포를 추출하기 위한 방법으로서, 상기 재생성 세포 분리장치에 상기 지방 조직과 세척액을 투입하여 상기 지방 조직을 세척하는 단계; 상기 지방 조직을 세척 후 상기 재생성 세포 분리장치로부터 혈액, 체액을 포함하는 무거운 성분을 튜브를 통해 연속적으로 배출하되 노란색의 지방 조직이 배출되면 포토 센서를 이용하여 노란색을 감지하여 배출을 중지시키는 단계; 상기 재생성 세포 분리장치에 콜라게나제를 투입한 상태에서 상기 재생성 세포 분리장치를 회전시켜 상기 지방 조직을 분해하는 단계; 상기 지방 조직으로부터 분리되어 상기 재생성 세포 분리장치의 하부에 가라앉은 재생성 세포를 포함하는 수용액을 상기 튜브를 통해 상기 재생성 세포 분리장치로부터 배출시켜 상기 재생성 세포 추출장치로 이송시키되, 상기 포토 센서에서 노란색의 성숙 지방세포가 감지되면 배출을 중지시키는 단계; 상기 재생성 세포 추출장치를 회전시켜 상기 재생성 세포를 포함하는 수용액을 원심분리되게 함으로써, 상기 재생성 세포는 상기 재생성 세포 추출장치의 메인 용기 내주면에 부착되게 하며 나머지 가벼운 성분은 메인 용기의 하부에 수용되게 하는 단계; 및 상기 재생성 세포 추출장치로부터 상기 나머지 가벼운 성분을 먼저 배출시킨 후, 세척액을 상기 메인 용기에 투입하고 회전시킴으로써 상기 재생성 세포를 상기 메인 용기의 내주면으로부터 분리하여 상기 메인 용기의 하부로 떨어지게 한 후 상기 재생성 세포 추출장치로부터 배출 및 회수하는 단계;를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 재생성 세포 추출장치 및 추출시스템에서는 상대회전과 밀폐성이 보장되면서도 열 방출이 원활하여 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 경제적으로 제조가능하다는 이점이 있다.

특히, 제2마찰저감부재에 형성된 날개부가 회전함에 따라 공기의 흐름을 형성하여 제1마찰저감부재와 제2마찰저감부재의 회전 접촉에 의해 발생된 열을 용이하게 배출할 수 있다는 이점이 있다. 그리고, 상호 접촉되는 제1마찰저감부재 및 제2마찰저감부재는 예컨대 세라믹과 카본을 소재로 하여 마찰개수가 낮으므로 열 발생 자체가 저하된다는 이점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 재생성 세포 추출시스템은 분리장치와 추출장치의 2개의 유닛으로 구성되어 2차의 분리과정을 통해 재생성 세포를 추출한다. 재생성 세포 추출시스템의 분리장치에는 스크린부재가 장착되어 콜라겐과 같은 거대 조직을 필터링할 수 있어 지방조직의 분리효율 및 수율이 향상된다는 이점이 있다.

특히, 재생성 세포 추출장치는 기존의 회전장치의 구성과 규격을 그대로 유지하면서도 지방조직 또는 재생성 세포를 포함하는 수용액을 시간당 처리할 수 있는 양 증대되는 이점이 있으며, 줄기세포가 부착될 수 있는 면적이 증대하여 줄기세포의 수율이 향상되는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 재생성 세포 추출방법은 불순물이 혼입되지 않은 상태의 순수한 재생성 세포만을 추출할 수 있는 능력이 증대되며, 지방조직으로부터 최대한 많은 양의 재생성 세포를 추출할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생성 세포 추출시스템에 채용된 재생성 세포 분리장치의 개략적 분리사시도이다.
도 2는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선 개략적 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 개략적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 재생성 세포 추출장치의 개략적 분리사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 재생성 세포 추출장치가 결합된 상태의 개략적 사시도이다.
도 6은 도 4의 a-a선 개략적 단면도이다.
도 7은 재생성 세포 추출장치에서 모음부재와 가이드부재를 이용하여 분리물을 수집 및 배출하는 과정을 설명하기 위한 개략적 횡단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 재생성 세포 추출시스템에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 재생성 세포 추출시스템은 재생성 세포 분리장치와 재생성 세포 추출장치를 포함한다. 재생성 세포 분리장치와 재생성 세포 추출장치는 펌프 및 튜브들에 의하여 상호 연결된다. 또한, 재생성 세포 분리장치 및 재생성 세포 추출장치는 회전 지그에 설치되어 기설정된 속도로 회전되면서 원심 분리의 기능을 수행한다.

우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 재생성 세포 분리장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생성 세포 추출시스템에 채용된 재생성 세포 분리장치의 개략적 분리사시도이며, 도 2는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선 개략적 단면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 개략적 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 재생성 세포 추출장치(100)는 지방조직(fat tissue)등과 같은 재생성 세포를 포함하고 있는 조직을 회전시켜 비중에 따라 분리하기 위한 것으로서, 서브 용기(10)와 출입관(90)을 구비한다.

서브 용기(10)는 지방조직을 회전시켜 분리하기 위한 것으로서 서브 용기(10)는 볼(11,bowl)과 볼(11)의 상부에 결합되는 캡(12)을 구비한다. 볼(11)과 캡(12)이 결합되면, 그 내부에는 지방조직이 수용될 수 있는 공간부(13)가 형성된다.

볼(11)의 몸통부는 하측으로 갈수록 직경이 점차 작아지게 형성되거나 일정하게 형성된다. 그러나 볼(11)의 하부는 하측으로 갈수록 직경이 급격하게 감소하는 형상으로 이루어지며, 볼(11)의 최하단부에는 오목하게 홈부(14)가 형성된다.

캡(12)의 중앙부에는 관통공(15)이 형성되며, 관통공(15)의 외주로부터 상측으로 돌출되도록 돌출벽부(16)가 형성된다.

또한 볼(11)의 하부의 내측벽에는 교반날개(17)가 형성된다. 이 교반날개(17)는 판형으로 형성되며, 내측벽으로부터 공간부(13)를 향하여 돌출되게 형성된다. 이 교반날개(17)는 서브 용기(10)의 회전중심을 기준으로 90°각도 간격으로 4개가 대칭되게 배치된다. 물론 교반날개(17)는 한 개만 있을 수도 있으며, 반드시 대칭되지 않아도 되지만, 대칭적으로 배칭되는 것이 바람직하다. 교반날개(17)는 서브 용기(10)의 회전에 따라 함께 회전되면서, 지방조직이 원활하게 교반되도록 하는 역할을 수행한다.

출입관(90)은 서브 용기(10)의 내측으로 물질을 이송하거나 역으로 서브 용기(10)로부터 물질을 배출하기 위한 것으로서, 본 실시예에서 중심관(30)과 보조관(40)을 구비한다.

중심관(30)은 서브 용기(10)의 공간부(13)로 세척액, 효소 등을 이송하거나, 서브 용기(10) 내의 물질을 외부로 배출시키는 유로로서 기능한다. 중심관(30)은 중공형으로 형성되어 서브 용기(10)의 관통공(15)을 통해 서브 용기(10)에 삽입된다. 중심관(30)의 하단부는 서브 용기(10)의 바닥과 근접된 상태로 서브 용기(10)의 홈부(14)에 배치되며, 중심관(30)의 상단부는 서브 용기(10)의 상부에 배치된다.

또한 본 실시예에서 보조관(40)은 중심관(30)과 독립된 경로로 서브 용기(10)의 내부와 외부를 상호 연통시킨다. 특히, 보조관(40)은 서브 용기(10) 내로 공기가 유출입되는 통로로 기능한다. 따라서 보조관(40)은 서브 용기(10)의 하단부까지 삽입될 필요가 없으며, 서브 용기(10)의 상단부까지만 삽입될 수도 있다.

중심관(30)과 보조관(40)은 별도로 형성될 수도 있지만 본 실시예에서는 일체로 형성되어 있다. 즉, 중심관(30)은 상하방향으로 길게 배치되며 상부는 꺽어져서 형성되어 있고, 보조관(40)은 중심관(30)보다 큰 직경으로 형성되어 중심관(30)을 감싸며 배치된다. 보조관(40)의 상부는 중심관(30)이 꺽어진 방향과 반대방향으로 꺽어져서 형성된다. 보조관(40)의 내부, 보다 정확하게는 보조관(40)의 내주면과 중심관(30)의 외주면 사이의 공간이 공기가 유동될 수 있는 유로(45)를 형성한다. 그러나, 유로(45)가 반드시 공기의 유출입 용도로만 사용되는 것은 아니며, 필요에 따라 혈액오염물 등의 물질 등을 배출하거나 세척액 등을 주입할 수 있는 등 다양한 물질의 유출입로로 사용될 수도 있다.

그리고 중심관(30)의 상단에는 삽입구(35)가 형성되며, 삽입구(35)에는 마개(36)가 나사결합된다. 마개(36)를 제거하면 주사기 바늘(미도시)이 삽입구(35)를 통해 중심관(30)의 내측으로 삽입되어, 서브 용기(10)의 홈부(14)에 놓여진 액상 물질을 흡입할 수 있다. 주사기 바늘을 사용하지 않는 경우에는 마개(36)로 삽입구(35)를 폐쇄시켜 서브 용기(10) 내부의 공간부(13)가 오염되는 것을 방지한다. 또한 이 삽입구(35)에는 주사기 바늘 이외에도 관이 삽입되어 서브 용기(10) 내부와 물질을 교환할 수 있다.

그리고, 보조관(40)의 하측에는 차폐부재(47)가 중심관(30)에 끼워져 결합된다. 지방조직에 대한 분리를 위하여 서브 용기(10)가 회전하면, 혈액이나 세척액 등의 액상 물질이 서브 용기(10)의 상부로 급격하게 상승될 수 있으며, 이 물질들이 보조관(40)의 내부 또는 보조관(40)과 서브 용기(10)의 관통공(15)의 내주면 사이로 인입될 수 있다. 이에 차폐부재(47)로 관통공(15)과 보조관(40)을 감싸서 혈액오염물 등이 보조관(40) 등으로 인입되는 것을 방지한다. 다만, 보조관(40)은 공간부(13)와 통해 있어야 하므로, 여기서 감싼다고 하는 것은 완전히 밀폐시킨다는 것은 아니며 상부에는 공간부(13)와 통할 수 있도록 간극이 형성된다.

또한, 중심관(30)의 외주면에는 스파이럴 형상의 보조 교반날개(미도시)들이 형성되어, 서브 용기(10)의 하측의 교반날개(17)와 함께 지방조직을 교반할 수 있다.

한편, 서브 용기(10)는 출입관(90)에 대하여 상대회전 되어야 한다. 예컨대, 본 실시예와 같이 보조관(40)이 중심관(30)을 감싸서 이중관 형태로 이루어진 출입관(90)의 경우라면, 보조관(40)과 서브 용기(10) 사이가 실링되어 서브 용기(10)의 공간부(13)는 밀폐되어야 한다.

본 실시예에서는 압축성 실링부재(50)와 제1마찰저감부재(61) 및 제2마찰저감부재(65)를 채용하여, 서브 용기(10)와 출입관(90)이 상대회전되면서도 공간부(13)가 밀폐되도록 한다. 즉, 본 발명에서 채용된 실링부재(50)는 출입관(90)과 서브 용기(10) 사이에 개재되어 서브 용기(10) 내부의 공간을 밀폐시킨다.

본 실시예에서 실링부재(50)는 고리형으로 형성되어 캡(12)의 돌출벽부(16)에 끼워지며, 보조관(40)의 외주면에 형성된 플랜지부(48)와 캡(12) 사이에 개재된다. 실링부재(50)는 탄성적으로 압축가능한 고무 소재로 이루어져, 보조관(40)의 플랜지부(48)와 캡(12) 사이에서 압착되면 관통공(15)과 보조관(40) 사이의 틈새는 완전히 실링가능하다.

그러나 서브 용기(10)와 함께 실링부재(50)가 회전되면, 고무 소재의 실링부재(50)는 마찰계수가 높아 플랜지부(48)와의 사이의 마찰에 의하여 원활한 회전이 이루어지지 않을 뿐만 아니라 높은 마찰열이 발생한다. 이에 본 발명에서는 제1마찰저감부재(61)와 제2마찰저감부재(65)를 이용하여 열 발생을 최소화시키고, 발생된 열을 신속하게 방출할 수 있도록 구조를 개선하였다.

우선, 제1마찰저감부재(61)는 고리형으로 형성되어 보조관(40)에 끼워지며, 플랜지부(48)의 하면에 고정된다. 그리고 제2마찰저감부재(65)는 제1마찰저감부재(61)와 마찬가지로 몸체부(66)와 복수의 날개부(67)로 이루어지는데, 몸체부(66)는 제1마찰저감부재(61)에 대응되도록 고리형으로 형성되어 관통공(15)을 감싸며 배치된다. 물리적으로는 실링부재(50)의 상측에 결합된다. 몸체부(66)의 상면은 제1마찰저감부재(61)의 하면과 면접촉되어 상호 밀착된다. 제2마찰저감부재(65)의 몸체부(66)와 제1마찰저감부재(61)는 상호 밀착된 상태에서 상대회전된다. 날개부(67)는 몸체부(66)의 외주면으로부터 반경방향을 따라 돌출 형성되며, 몸체부(66)의 둘레 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개 배치된다. 또한 날개부(67)는 몸체부(66)의 회전면(일반적으로 수평면)에 대하여 경사지게 배치된다. 이에 따라, 제2마찰저감부재(65)가 회전시 날개부(67)는 팬(pan) 역할을 수행하여 공기의 급격한 흐름(즉, 바람)을 형성한다. 날개부(67)의 경사방향과 제2마찰저감부재(65)의 회전방향에 따라 바람은 상향 또는 하향으로 형성된다. 이에 제1마찰저감부재(61)와 제2마찰저감부재(65)가 상호 접촉된 상태로 회전하면서 발생되는 열은 날개부(67)가 만들어낸 바람에 의하여 신속하게 배출될 수 있다.

또한, 제1마찰저감부재(61)와 제2마찰저감부재(65)는 마찰개수가 낮은 세라믹 또는 카본 소재로 이루어지며 마찰면이 평평하게 가공되므로 마찰열 자체의 발생이 저감되고, 이들 소재는 열전달율이 높아 방열에서도 이점이 있다.

상기한 바와 같은 구성에서, 보조관(40)의 플랜지부(48)와 서브 용기(10)는 상호 접근되는 방향으로 가압되는데, 고무 소재의 실링부재(50)는 압축되어 관통공(15)과 보조관(40) 사이의 틈새가 폐쇄되며, 제1마찰저감부재(61)와 제2마찰저감부재(65)도 상호 밀착되어 서브 용기(10)가 밀폐될 수 있다. 또한, 서브 용기(10)가 회전하면 제1마찰저감부재(61)와 제2마찰저감부재(65) 사이에 상대회전이 일어나지만, 제1마찰저감부재(61) 및 제2마찰저감부재(65)는 마찰열의 발생이 적고, 열전달이 빠를 뿐만 아니라, 날개부(67)가 공기의 급격한 흐름을 형성함으로써 원활하게 열이 배출될 수 있다. 이에 본 발명과 같은 원심분리기에서 중요한 요소인 밀폐성과 원활한 상대회전이 함께 보장되며, 접촉 회전에 따른 열발생에 따른 원심분리기의 손상이나 내구성 저하에도 대처할 수 있다. 또한, 기존에 밀폐성 베어링이나 리테이너링을 사용하던 것에 비하여 매우 경제적인 제조가 가능하다는 이점이 있다.

지금까지 회전구조를 설명하면서, 제1마찰저감부재는 출입관(90)에 설치되어 고정되고, 제2마찰저감부재(65)는 실링부재(50)의 상부에 결합된 상태로 서브 용기(10)에 설치된 것으로 설명하였으나, 이러한 구성은 실시예에 따라 변경될 수도 있다. 예컨대, 실링부재가 보조관(40)의 플랜지부(48) 하측에 설치되고, 실링부재의 하면에 제1마찰저감부재가 부착되며, 제2마찰저감부재는 서브 용기(10)의 상부에 결합될 수도 있다. 이러한 구성에서는 앞에서와 달리 실링부재는 회전하지 않지만, 앞에서와 동일한 효과를 얻을 수 있을 것이다. 즉, 압축성 실링부재와, 상호 밀착되는 제1마찰저감부재 및 제2마찰저감부재에 의하여 서브 용기의 밀폐성이 보장되며, 제1마찰저감부재와 제2마찰저감부재의 소재 및 날개부의 구성에 의하여 방열성이 보장될 수 있으면 된다.

한편, 상기 중심관(30)은 연결튜브(미도시)에 의하여 펌프(미도시)와 연결되어, 중심관(30)을 통해 서브 용기(10)로 효소, 세척액 등의 물질을 제공하거나, 서브 용기(10)로부터 지방세포나 폐액 등을 외부로 배출시킨다. 본 실시예에서는 세척액 등의 물질을 서브 용기(10)로 유입 및 유출시켜야 하므로 펌프는 양방향으로 흡인력을 제공해야 한다. 이에 펌프는 양방향으로 회전되면서 흡인력을 제공하는 페리스테틱 펌프(peristaltic pump)를 사용한다.

상기한 구성의 재생성 세포 분리장치(100)에서 지방조직과 세척액을 투입한 후 서브 용기(10)를 회전시켜 지방조직을 세척하거나, 지방조직을 분해하기 위하여 콜라게나제 효소를 투입한 후 서브 용기(10)를 회전시키면, 지방조직으로부터 콜라겐이 분리된다. 이렇게 배출된 콜라겐들은 상호 뭉치면서 큰 덩어리를 형성할 수 있으며, 콜라겐 덩어리가 서브 용기(10)의 홈부(14) 등으로 유입되면 중심관(30) 또는 보조관(40)을 폐쇄시킬 수 있다.

이에 본 발명에서는 콜라겐 덩어리가 중심관(30) 또는 보조관(40)을 폐쇄하는 것을 방지하고자 스크린부재(70)를 구비한다.

본 실시예에서 스크린부재(70)는 지지부재(71)와 복수의 걸림부재(72)를구비한다. 지지부재(71)는 고리형으로 형성되어 중심관(30) 및 차폐부재(47)를 감싸며 배치되며, 캡(12)의 밑면에 결합된다. 복수의 걸림부재(72)는 지지부재(71)의 하단부로부터 하방으로 연장형성되며 서브 용기(10)의 외측으로 휘어져서 서브 용기(10)의 바닥면 또는 내측면에 접촉되어 지지된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 걸림부재(72)들을 위에서 바라보게 되면 이 걸림부재(72)들은 서브 용기(10)의 중앙부로부터 외측을 향해 형성되며, 원주방향(보다 구체적으로는 중심관의 둘레방향)을 따라 상호 이격되어 배치됨으로써 전체적으로는 방사형으로 배치된다.

복수의 걸림부재(72) 사이의 간격은 대략 1~5mm의 범위로 형성되는데, 이는 콜라겐 덩어리가 걸림부재(72) 사이를 통해 배출되지 않도록 하기 위함이다. 다만, 위 간격은 조직의 종류 등에 따라 다양하게 가변될 수 있다.

또한, 복수의 걸림부재(72)들 중 복수의 교반날개(17)와 대응되는 위치에 배치되는 걸림부재(72)의 하단부에는 슬릿(73)이 형성된다. 이 슬릿(73)에는 판상의 교반날개(17)가 끼워져 결합된다. 걸림부재(72)는 상하방향으로 휘어질 수 있도록 가요성있는 소재로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 재생성 세포 추출장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 재생성 세포 추출장치의 개략적 분리사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 재생성 세포 추출장치가 결합된 상태의 개략적 사시도이고, 도 6은 도 4의 a-a선 개략적 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 재생성 세포 추출장치(200)는 재생성 세포 분리장치(100)로부터 일차적으로 원심분리되어 줄기세포를 포함하고 있는 수용액을 전달받아, 이 수용액으로부터 줄기세포를 추출하기 위한 것이다. 다만, 상기 재생성 세포 분리장치(100)와 함께 사용되지 않고 단독으로 사용되는 경우에는 지방조직으로부터 직접 줄기세포를 추출하는데 사용될 수 있다.

상기한 기능을 수행하는 재생성 세포 추출장치(200)는 메인 용기(210), 출입관(290)을 구비한다.

메인 용기(210)는 본체부(211)와 덮개(212)를 구비하여, 그 내부에 지방조직 또는 줄기세포를 포함하는 수용액 등 분리대상물이 수용되는 수용부(213)가 형성된다. 본체부(211)의 하부는 상측에서 하측으로 갈수록 점차 좁아지게 형성되거나 일정한 직경으로 형성되며, 특히 수용부(213)의 최하단부에는 오목하게 홈부(214)가 형성된다.

덮개(210)의 상면 중앙에는 상면과 하면 사이를 관통하는 관통공(215)이 형성되며, 관통공(215)의 외주로부터 상방향으로 돌출되게 환형의 돌출벽부(216)가 형성된다.

또한 메인 용기(210)의 외측에는 볼록하게 돌출수용부(217)가 형성된다. 즉, 돌출수용부(217)는 메인 용기(210)의 회전중심축을 중심으로 반경방향을 따라 메인 용기(210)의 외측으로 볼록하며, 메인 용기(210)의 높이방향을 따라 길게 형성된다. 여기서 길게 형성된다는 것은 돌출수용부(217)의 하단부와 상단부가 각각 수용부(213)의 하부와 상부에 배치되도록 길게 연장된다는 것을 의미한다.

또한 돌출수용부(217)는 메인 용기(210)의 외벽을 따라 연속적으로 배치된다. 따라서, 메인 용기(210)의 외주면은 볼록한 부분(돌출수용부)과 오목한 부분이 교대로 연속적으로 배치되므로 전체적으로 파동형으로 형성된다.

또한 메인 용기(210)의 회전에 영향을 미치지 않도록, 돌출수용부(217)는 메인 용기(210)에 대칭되게 배치되어야 하며, 본 실시예에서는 메인 용기(210)의 회전중심축(c)을 기준으로 45°각도 간격으로 대칭되게 8군데 배치된다.

메인 용기(210)가 회전되면 분리대상물은 중량별로 분리되면서, 무거운 성분은 메인 용기(210) 내에서 외측에 배치되고 가벼운 성분은 내측에 배치된다. 돌출수용부(217)는 메인 용기(210)의 회전중심을 기준으로 최외곽에 배치되어 있으므로, 가장 무거운 성분의 분리물이 돌출수용부(217)에 수용된다. 지방조직으로부터 분리된 줄기세포는 다른 성분들에 비하여 무거우므로 원심분리시 돌출수용부(217)에 수용된다.

본 발명에서 상기한 바와 같이, 돌출수용부(217)를 메인 용기(210)의 외주면에 연속적으로 배치한 이유는 시간당 처리량을 증대시키기 위함이다. 본 출원인에 의한 선행특허에서는 메인 용기에 4군데에만 대칭되게 돌출수용부를 형성하였는 바, 시간당 처리량이 작았다. 본 발명에서는 메인 용기의 중심으로부터 돌출수용부의 정점까지의 거리는 선행특허와 동일하지만, 즉 메인 용기의 최외곽부까지의 직경은 동일하지만, 돌출수용부(217)를 연속적으로 배치하여 메인 용기를 파동형으로 형성함으로써 메인 용기(210) 내에 수용할 수 있는 수용액의 양을 훨씬 증대시켰다.

기존의 원심분리기의 경우 15cc를 채워서 처리하였다면, 본 발명에 따른 원심분리기는 80cc를 채워서 처리할 수 있다. 뿐만 아니라, 줄기세포가 부착될 수 있는 돌출수용부(217)의 면적 역시 2배 이상으로 증대되면서 줄기세포의 추출율도 함께 증대되는 이점이 있다.

이는 단순하게 돌출수용부(217)의 개수를 늘렸다기보다는, 동일한 회전지그를 사용하여 처리할 수 있는 수용액의 양과 줄기세포 추출율을 최대화시켰다는 공정 효율의 측면으로 파악되어야 한다. 특히, 인체에서 분리된 조직을 처리 대상물로 하므로 동일한 시간 내에 얼마나 많은 양의 대상물을 처리하고, 그로부터 얼마나 많은 타겟물질(줄기세포)을 추출할 수 있는지는 의료 시술의 측면에서는 매우 중요한 문제라고 할 수 있다. 또한 본 발명에서는 회전지그를 그대로 사용하여 설비를 보충하거나 변경하지 않는 수준에서, 원심분리기 메인 용기의 구조를 변경함으로써 최대의 경제적 효과가 발휘되도록 하였다.

한편, 돌출수용부(217)의 하단부는 차단부재(240)에 의하여 가로 막혀 있다. 차단부재(240)는 원심분리의 초기인 회전속도를 증대시키는 과정과, 원심분리의 종료기인 회전속도를 줄여 정지시키는 과정에서 줄기세포가 유실되는 것을 방지하는 역할을 한다.

원심분리에 의하여 돌출수용부(217)에는 줄기세포가 수용되어야 하는데, 돌출수용부(217)의 하단부가 메인 용기의 하단부와 상호 연통되어 있으면, 원심분리 초기에 회전속도를 증대시키는 과정에서 분리대상물이 메인 용기(210)의 하단부로부터 돌출수용부로 올라오게 된다. 더욱이 수용액이 치고 올라오면서 돌출수용부(217)에 부착되어 있는 줄기세포가 유실될 수도 있다. 즉 차단부재(240)는 돌출수용부(217)에 기부착된 줄기세포가 안정적으로 수용될 수 있게 하여 줄기세포의 유실을 방지하기 위한 것이다. 다만, 차단부재(240)에는 상면과 하면 사이를 관통하는 구멍(미도시)이 형성되어 있어 수용부(213)의 하부로부터 원심력을 받아 메인 용기의 내벽을 따라 올라오는 줄기세포들이 통과될 수 있다. 즉, 급격하게 분리대상물이 돌출수용부로 치고 올라오는 것은 방지하지만 원심력을 받아 하부로부터 상부로 밀려 올라오는 소량의 줄기세포들은 돌출수용부 내부로 유입될 수 있도록 한 것이다.

그리고, 차단부재(240)는 원심분리의 종료 과정에서 돌출수용부(217)에 부착되어 있던 줄기세포를 보존하는 역할도 한다. 즉, 원심분리가 끝난 후 메인 용기를 감속시키는 과정에서 원심력이 떨어지면 돌출수용부(217)에 부착되었던 줄기세포들이 중력의 영향을 더 크게 받게 되는데, 이에 따라 일부의 줄기세포들은 돌출수용부(217)의 내벽을 따라 아래로 흘러내려 가게 된다. 차단부재(240)는 원심분리가 끝난 후 메인 용기를 정지시키는 과정에서 줄기세포가 돌출수용부(217)로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할도 수행한다.

출입관(290)은 제1배출관(220)과 제2배출관(230)을 구비한다. 제1배출관(220)과 제2배출관(230)은 모두 메인 용기(210)의 수용부(213)와 메인 용기(210)의 외부를 상호 연통시키기 위한 것으로서, 제1배출관(220)과 제2배출관(230)은 상호 독립된 경로를 형성한다. 제1배출관(220)과 제2배출관(230)은 메인 용기(210)와 동축적으로 배치되는데, 제1배출관(220)은 길게 형성되어 그 하단부가 메인 용기(210)의 하단부, 보다 정확하게는 홈부(214)에 배치되지만, 제2배출관(230)은 짧게 형성되어 그 하단부가 메인 용기(210)의 상단부에 배치된다는 점에서 차이가 난다.

제1배출관(220)과 제2배출관(230)을 통해 유동되는 물질은 사용형태에 따라 변경될 수 있지만, 본 실시예에서 제1배출관(220)을 통해서는 재생성 세포 분리장치(100)로부터 분리된 줄기세포를 포함하는 수용액 및 세척액 등이 유입될 수 있으며, 메인 용기(210)로부터 추출된 줄기세포나, 세척액 등이 배출될 수도 있다. 또한, 제2배출관을 통해서는 공기가 유출입될 수 있으며, 사용 후의 세척액 등이 배출될 수도 있다.

재생성 세포 추출장치(200)의 출입관(290)의 구성은 앞에서 설명한 재생성 세포 분리장치(100)의 출입관(90)과 그 구성이 완전히 동일하다. 즉, 재생성 세포 추출장치(200)의 제1배출관(220)과 제2배출관(230)의 구체적 구성은 각각 재생성 세포 분리장치(100)에서의 중심관(30)과 보조관(40)과 완전히 동일하다. 그리고 제2배출관(230)의 내주면과 제1배출관(220)의 외주면 사이의 공간이 공기, 세척액 등의 유체가 유동될 수 있는 유로(235)를 형성하는 점도 동일하다. 삽입공(237), 캡(236)의 구성도 재생성 세포 분리장치의 삽입구(35) 및 마개(36)와 동일하다. 이에 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 메인 용기(210)는 출입관(290)에 대하여 상대회전 되어야 하며, 출입관(290)과 메인 용기(210) 사이는 실링되어 메인 용기(210)의 수용부(213)는 밀폐되어야 한다.

본 발명에서는 압축성 실링부재(250), 제1마찰저감부재(261) 및 제2마찰저감부재(265)를 이용하여 밀폐성, 상대회전, 발열의 문제를 모두 해결한다. 그리고 이러한 구성은 앞에서 설명한 재생성 세포 분리장치(100)에서와 완전히 동일하므로, 설명의 명료성과 중복을 피하기 위하여 간단하게만 설명한다.

즉, 압축성 실링부재(250)는 고리형으로 메인 용기(210) 상부의 돌출벽부(216)에 끼워져 설치되며, 압축성 실링부재(250)의 상부에는 고리형의 제2마찰저감부재(265)가 결합된다. 그리고 출입관(구체적으로는 제2배출관)에는 플랜지부(248)가 형성되며, 고리형의 제1마찰저감부재(261)는 제2배출관(240)을 감싸며 플랜지부(248)에 부착된다. 제1마찰저감부재(261)의 하면과 제2마찰저감부재(265)의 몸체부(266) 상면은 상호 면접촉되어 밀착된 상태로 상대회전된다. 제2마찰저감부재(265)의 날개부(267)는 바람을 형성하여 제1마찰저감부재와 제2마찰저감부재 사이의 회전 접촉에 따른 열이 용이하게 방출되게 한다. 이러한 구성은 앞에서 설명한 재생성 세포 분리장치의 실링부재(50), 제1마찰저감부재(61) 및 제2마찰저감부재(65)와 완전히 동일하다. 이에 따라, 밀폐성과 상대회전의 보장 및 열발생에 따른 방열의 문제도 완전히 해결될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 원심분리를 위해 메인 용기(210)가 회전하는 동안에 줄기세포 이외의 세척액 등을 제2배출관(230)을 통해 재생성 세포 추출장치(100)의 외부로 배출할 수 있는 구조를 제공한다. 즉, 본 실시예에서는 메인 용기(210)의 회전을 정지시키고 메인 용기(210)의 하부로부터 제1배출관(220)을 통해 세척액 등을 배출시킬 수도 있지만, 메인 용기(210)가 회전하는 동안에도 후술할 모음부재(270) 및 가이드부재(280)에 의하여 세척액 등을 외부로 배출시킬 수도 있다.

모음부재(270)는 제1배출관(220)에 끼워져 설치되며, 후술할 가이드부재(280)에 의하여 가이드된 분리물을 일시적으로 수용할 수 있도록 오목하게 수집부(271)가 형성된다. 본 실시예에서는 모음부재(270)는 오목한 원반 형상으로 형성된다. 모음부재(270)는 메인 용기(210)의 상부에 배치되며, 보다 정확하게는 제2배출관(230)의 하단부에 밀접하게 배치된다. 또한 모음부재(270)의 직경은, 모음부재(270)의 외주면이 메인 용기(210)의 내주면(오목한 부분을 연결한 면)과 근접될 수 있는 크기로 설정된다.

가이드부재(280)는 모음부재(270) 상에 배치되어 메인 용기(210)의 내부에서 원심분리된 상태로 회전되고 있는 분리물을 모음부재(270)의 수집부로 유도하기 위한 것이다. 본 실시예에서 가이드부재(280)는 모음부재(270)의 상면으로부터 상부로 돌출되게 형성되며, 모음부재(270) 상에 90°각도 간격으로 대칭되게 4개 배치된다. 또한 복수의 가이드부재(280)는 모음부재(270)의 외주면으로부터 중심쪽으로 형성되되 곡선으로 휘어지게 배치된다. 이에 따라, 모음부재(270) 상에 배치된 복수의 가이드부재(280)는 전체적으로 회오리 형상으로 형성된다.

물론 이 가이드부재(280)가 반드시 곡선으로 휘어지게 배치되어야 하는 것은 아니며, 직선 형태일 수도 있으며, 모음부재(270)의 반경 전체에 걸쳐 형성되지 않고 분리물과 접촉되는 부분에 짧은 절편으로 형성될 수도 있는 등 다양한 형태로 가능하다. 또한, 가이드부재의 개수도 하나에서 복수 개로 다양하게 선택될 수 있다.

메인 용기(210)에 수용된 분리대상물은 메인 용기(210)가 회전됨에 따라 원심력에 의하여 외측으로 밀리면서 함께 회전되는데, 앞에서도 설명한 바와 같이, 무거운 성분인 줄기세포 등은 돌출수용부(217)에 수용되며, 세척액 등의 가벼운 성분은 메인 용기(210)의 내주면에 밀착된 상태를 유지한다. 메인 용기가 회전되기 시작하면 분리대상물은 함께 회전되면서 메인 용기(210)의 하부로부터 상부로 수위를 높이게 되는데, 도 7에 도시된 바와 같이, 모음부재(270)의 상부까지 수위가 높아진 분리물은 가이드부재(280)와 접촉 및 간섭되면서 가이드부재(280)를 따라 모음부재(270)의 중앙측으로 가이드된다. 펌프로부터 제2배출관(230)에 흡인력이 인가되면, 모음부재(270)의 중앙부로 가이드된 분리물은 이 흡인력에 의하여 제2배출관(230)을 통해 외부로 배출되는 구조이다.

또한, 모음부재(270)의 중앙부에는 복수의 유통홀(272)이 형성되는데, 이 유통홀(272)은 모음부재(270)에 가해지는 압력을 저하시키고 급격하게 많은 양의 분리물이 유입될 때 분리물의 오버플로우되는 것을 방지한다.

한편, 본 실시예에 따른 재생성 세포 추출장치(200)는 흡입장치를 구비한다. 본 실시예에서는 제1펌프(미도시)와 제2펌프(미도시)를 구비한다. 제1펌프는 연결튜브에 의하여 제1배출관(220)에 연결되어, 제2펌프(292)도 연결튜브에 의하여 제2배출관(230)과 연결되어, 각각 제1배출관(220) 및 제2배출관(230)을 통해 유체를 유출입시킨다.

본 실시예에서는 제1배출관 및 제2배출관을 통해 각각 유체를 유입 및 배출시켜야 하므로 펌프로는 양방향으로 흡인력을 제공하는 페리스테틱 펌프를 사용한다.

한편, 재생성 세포 분리장치(100)의 중심관(30)과 연결된 연결튜브에는 포토센서(미도시)가 설치된다. 이 포토센서는 연결튜브를 따라 흐르는 유체의 색체를 감지할 수 있으며, 특히 재생성 세포 분리장치(100)로부터 중심관(30)을 통해 노란색의 지방조직 지방세포가 배출되면, 노란색을 감지하여 지방세포 또는 지방조직이 배출되고 있다는 신호를 후술할 콘트롤러(미도시)로 송출한다.

그리고, 재생성 세포 분리장치(100)의 중심관(30)과 연결된 연결튜브에는 덩어리 상태의 콜라겐과 같은 거대 조직을 필터링할 수 있는 다중 필터가 설치될 수 있다.

또한, 재생성 세포 추출장치(200)의 제1배출관(220)과 연결된 연결튜브 및 제2배출관(230)과 연결된 연결튜브에는 이 연결튜브들을 통해 공기의 유동을 감지하는 센서가 설치되며, 특히 재생성 세포 추출장치(200)로부터 제1배출관(220) 및 제2배출관(230)을 통해 공기가 배출되는 것을 감지하여 신호를 콘트롤러로 송출한다.

한편, 본 재생성 세포 추출시스템에는 재생성 세포 분리장치(100)와 재생성 세포 추출장치(200), 회전지그(미도시) 및 각종 밸브 등의 구성요소의 동작을 제어하는 콘트롤러(미도시)가 마련되며, 이 콘트롤러에 의하여 모든 동작이 제어된다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 재생성 세포 추출시스템을 이용하여 재생성 세포를 추출하기 위한 방법을 설명한다.

앞에서 설명한 바와 같이, 재생성 세포 분리장치(100)과 재생성 세포 추출장치(200)는 복수의 연결튜브들에 의하여 상호 연결되어 있으며, 연결튜브들은 또한 세척액이 보관된 저장백, 효소가 보관된 저장백, 세척된 지방조직이 저장되는 저장백, 사용 후의 폐약이 수용되는 저장백 및 줄기세포가 저장되는 저장백 등의 다양한 저장백들과 연결된다. 저장백은 상기한 것들 이외에도 지방세포가 저장되는 저장백이나 추출된 줄기세포를 냉동보관하기 위한 저장백 들 다양한 저장백과 연결될 수 있다.

우선 분리대상이 되는 지방조직을 중심관(30)을 통해 재생성 세포 분리장치(100) 내부로 유입시킨다. 예컨대, 주사기를 통해 인체로부터 지방조직을 선추출한 후, 다시 지방조직을 분리장치(100)로 유입시킬 수도 있다. 그러나 이송과정에서의 오염을 방지하기 위해서는, 인체에 직접 주사기 바늘을 꼽고 주사기 주사기와 연결된 튜브 등을 중심관(30)에 연결한 상태에서, 펌프를 이용하여 서브 용기(10)의 내부를 음압분위기로 형성하면 지방조직 인체로부터 직접 서브 용기(10) 내부로 유입될 수 있다.

상기한 바와 같이, 지방조직이 서브 용기(10)로 유입되면, 밸브를 열고 펌프를 작동시켜 세척액을 재생성 세포 분리장치(100)로 이송한다. 회전지그를 작동시켜 재생성 세포 분리장치(100)에 대한 회전 및 정지를 반복한다. 이렇게 회전 및 정지를 일정 주기로 반복하면 지방조직과 세척액이 상호 교반되면서 원심분리되며, 혈액 유래 오염물과 함께 유입된 지방조직은 세척된다.

서브 용기(10)를 정지시킨 상태에서 대략 1분 정도 정치시키면, 서브 용기(10)의 하부에는 세척액, 혈액, 체액 등의 무거운 성분들이 배치되고, 이들 상부에 세척된 지방조직이 배치되고, 오일 성분은 최상층에 배치된다.

다시 펌프를 작동시켜 중심관(30)을 통해 서브 용기(10)의 하부에 있는 혈액, 세척액 등을 배출시킨다. 세척액 등이 모두 배출되면 노란색을 띠는 지방조직이 중심관(30)을 통해 배출되는데, 연결튜브에 설치되어 있는 포토센서는 지방조직의 색채를 감지하여 콘트롤러에 신호를 송출한다. 콘트롤러에서는 펌프의 동작을 중단시키고, 상기한 과정을 3~4회 정도 반복하면서 지방조직이 완전히 세척될 수 있도록 한다.

상기한 바와 같이, 인체로부터 추출된 지방조직으로부터 혈액 오염물, 체액 및 오일 성분들을 분리해내고 지방조직이 완전히 세척된 후, 필요하다면 세척된 지방조직을 세척된 지방조직의 일부를 저장백으로 이송시켜 보관할 수 있다.

이후, 펌프를 작동시키면서 밸브를 열어 효소 저장백으로부터 콜라게나제를 중심관(30)을 통해 재생성 세포 분리장치(100)로 이송한다. 콜라게나제가 서브 용기(10)에 유입되면, 펌프의 작동을 중지시키고 서브 용기(10)를 대략 30분 정도 회전 및 교반시킨다. 이 때 회전지그 등 회전수단을 통해 서브 용기(10)의 온도를 37℃ 정도로 유지한다. 콜라게나제는 지방조직을 분해하며, 분해된 성분들은 서브 용기(10)의 회전으로 원심분리된다. 서브 용기(10)의 회전을 정지시키고 1분 정도 정치시키면, 지방유래 줄기세포를 포함하는 수용액은 상대적으로 무거운 성분이므로 서브 용기(10)의 하부에 배치되며, 그 위에 성숙 지방세포(matured fat cell)와 오일성분이 놓여진다.

펌프를 다시 작동시켜 중심관(30)을 통해 줄기세포가 포함된 수용액을 재생성 세포 추출장치(200)로 이송한다. 이송시에는 펌프와 제2펌프가 함께 작동한다. 그리고 포토센서에서 다시 노란색이 감지되면, 줄기세포가 포함된 수용액은 모두 배출된 후 지방세포가 배출되는 것이므로 펌프들의 작동을 중지시킨다. 그리고, 필요한 경우 성숙 지방세포를 별도의 저장백에 보관할 수 있다.

상기한 바와 같이 줄기세포를 포함한 수용액이 모두 재생성 세포 추출장치(200)의 메인 용기(210)로 유입되면, 줄기세포를 추출하는 과정을 수행하는데, 모음부재(270)와 가이드부재(280)를 사용할 수도 있고 사용하지 않을 수도 있다.

우선 모음부재(270)와 가이드부재(280)를 사용하지 않는 경우, 모든 밸브를 닫고, 펌프들도 작동을 중지시킨 상태에서, 메인 용기(210)를 대략 5분 정도 회전시킨 후 자연 감속시킨다. 줄기세포를 포함한 수용액은 이 과정에서 원심분리되는데, 상대적으로 무거운 줄기세포는 원심력에 의하여 가압되어 수용돌출부(217)의 내벽에 부착되고, 체액, 세척액, 효소 등은 메인 용기(210)의 하부에 수용된다. 중요한 사항은 메인 용기(210)의 회전을 중지시킬 때 인위적으로 감속시키지 말고 자연감속 시키는 것이다. 인위적으로 회전에 브레이크를 걸면 수용돌출부(217)의 내벽에 부착되어 있던 줄기세포들이 메인 용기(210) 하부로 떨어질 수 있기 때문이다.

원심분리가 완료되면 제1펌프를 가동시켜 제1배출관(220)을 통해 체액 등의 수용액을 폐액 저장백으로 이송한다. 제1배출관(220)에 연결된 연결튜브에 설치된 센서에서 공기가 감지되면, 수용액이 모두 배출된 것이므로 제1펌프의 작동을 중지하고 다음 단계로 넘어간다.

한편, 모음부재(270)와 가이드부재(280)를 사용하는 경우에는, 메인 용기(210)의 회전과 함께 제2펌프를 작동시켜 제2배출관(230)을 통해 흡인력을 제공한다. 메인 용기(210)가 회전되면서 줄기세포가 포함된 수용액도 함께 회전되고, 줄기세포는 돌출수용부(217)의 내벽에 부착된다. 줄기세포를 제외한 나머지 수용액은 회전되면서 계속 수위를 높이게 된다. 수용액이 모음부재(270)의 상부까지 이동되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 회전되는 수용액이 가이드부재(280)와 간섭되면서, 가이드부재(280)를 따라 모음부재(270)의 중심쪽으로 유도된다. 모음부재(270)의 중앙부 상측에는 제2배출관(230)이 배치되므로, 제2펌프(292)의 흡인력에 의하여 수요액은 제1배출관(220)과 제2배출관(230) 사이의 유로(235)를 통해 외부로 배출되어, 폐액 저장백으로 이송된다. 이 때에도 제2배출관(230)과 연결된 연결튜브에 설치된 센서에서 공기가 감지되면 수용액이 모두 배출된 것으로 판단하여 펌프의 작동을 중지한다. 이후 메인 용기(210)를 자연감속하여 정지시키면 메인 용기(210) 내부에는 줄기세포만이 돌출수용부(217)의 내벽에 부착된 상태로 존재한다. 일부 수용액이 배출되지 않고 메인 용기(210)의 하부에 잔존하는 경우에는 제1펌프를 가동하여 제1배출관을 통해 폐액 저장백으로 이송하면 된다.

상기한 바와 같이, 줄기세포를 포함한 수용액에 대한 원심분리가 완료된 후, 돌출수용부(217)의 내벽에 부착된 줄기세포를 세척하기 위해서, 미량의 세척액을 메인 용기(210)로 투입하고, 메인 용기에 대한 회전과 정지를 5회 정도 반복한 후, 재차 원심분리를 하며 메인 용기(210)를 감속시킨다. 이렇게 회전과 정지를 반복하면서 메인 용기를 가속 및 감속시키면, 돌출수용부(217)의 내벽에 부착되어 있던 줄기세포들이 메인 용기(210)의 하부로 떨어지게 된다. 그리고 상기한 줄기세포 추출과정을 수 회 반복하여 수행하면 최종적으로 얻어지는 줄기세포에 이물질이 최소한으로 포함되게 할 수 있다.

마지막으로 메인 용기(210)의 하부에 존재하는 줄기세포를 제1배출관(220)을 통해 줄기세포 저장백으로 이송함으로써 줄기세포 추출과정이 완료된다.

상기한 전 과정은 본 발명에 따른 재생성 세포 추출시스템에 의하여 자동으로 수행되므로 정확하고 효율적일 뿐만 아니라, 전체 시스템이 밀폐된 조건에서 이루어지므로 오염의 문제점도 발생하지 않는다.

무엇보다도 재생성 세포 분리장치(100)에서 1차 원심분리를 수행하여 줄기세포를 포함한 농축액을 형성하고, 재생성 세포 추출장치(200)에서는 농축액에 대해서 2차 원심분리를 수행함으로써, 추출작업이 효율적이고 추출 수율이 향상된다는 장점이 있다.

지금까지 본 발명이 지방조직을 분리하는 것으로 설명 및 도시하였으나, 본 발명에 따른 재생성 세포 추출장치 및 재생성 세포 추출시스템은 지방조직은 물론 다른 조직들을 잘게 분쇄한 후 이들 조직을 분리하거나, 이들로부터 줄기세포를 추출할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다.

따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐만 아니라, 이 특허 청구 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 ... 재생성 세포 분리장치 200 ...재생성 세포 추출장치
210 ... 메인 용기 211 ... 본체부
212 ... 덮개 213 ... 수용부
217 ... 돌출수용부

Claims

외부로부터 회전력을 제공받아 회전되며, 분리대상물이 수용되는 수용부가 형성되어 있는 메인 용기;
일단부는 상기 메인 용기의 내부에 배치되고 타단부는 상기 메인 용기의 외부에 배치되도록 상기 메인 용기에 형성된 관통공에 삽입되며, 상기 메인 용기와 상대회전되는 중공형의 출입관;
고리형으로 이루어져 상기 출입관을 감싸도록 설치되는 제1마찰저감부재;
상기 메인 용기와 함께 회전되는 것으로서, 상기 제1마찰저감부재와 대응되게 고리형으로 이루어져 상기 관통공을 감싸도록 설치되어 상기 제1마찰저감부재와 밀착되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면을 따라 배치되며 상기 몸체부의 회전면에 대하여 경사지게 설치되는 복수의 날개부를 구비하는 제2마찰저감부재; 및
상기 메인 용기의 관통공 내주면과 상기 출입관의 외주면 사이의 틈새를 밀폐하도록 상기 메인 용기와 출입관 사이에 설치되는 실링부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 재생성 세포 추출장치.
제1항에 있어서,
상기 실링부재는 압축성 고무 소재로 상기 메인 용기에 설치되어 상기 메인 용기와 함께 회전되며,
상기 제2마찰저감부재는 상기 실링부재에 결합되어 상기 메인 용기와 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 재생성 세포 추출장치.
제1항에 있어서,
상기 제1마찰저감부재는 세라믹 소재로 이루어지며,
상기 제2마찰저감부재는 카본 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 재생성 세포 추출장치.
제1항에 있어서,
상기 분리대상물로부터 분리된 분리물들 중 상대적으로 무거운 분리물이 수용되도록 상기 메인 용기의 회전축을 중심으로 하여 반경방향을 따라 외측으로 볼록하게 형성된 복수의 돌출수용부가 상기 메인 용기의 외주면에 연속적으로 배치되어, 상기 메인 용기의 외주면은 볼록한 부분과 오목한 부분이 교대로 연속배치되는 파동형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 재생성 세포 추출장치.
제4항에 있어서,
상기 메인 용기는 상기 수용부 및 상기 돌출수용부가 형성되는 본체부와, 상기 본체부의 상단에 결합하여 상기 수용부를 밀폐시키는 덮개부를 포함하여 이루어지며,
상기 돌출수용부의 하단부에는 상기 메인 용기 수용부의 하단부와 상기 돌출수용부 사이를 차단하는 차단부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 재생성 세포 추출장치.
제5항에 있어서,
상기 차단부재에는 상기 메인 용기 수용부의 하단부와 상기 돌출수용부를 연통시키는 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 재생성 세포 추출장치.
조직(tissue)을 분리하기 위한 것으로서, 외부로부터 회전력을 제공받아 회전되며 조직이 수용되는 공간부가 형성되어 있는 서브 용기와, 일단부는 상기 서브 용기의 내부에 배치되고 타단부는 상기 서브 용기의 외부에 배치되도록 상기 서브 용기에 형성된 관통공에 삽입되는 중공형의 출입관과, 상기 출입관과 연결되어 흡인력을 제공하는 펌프를 구비하는 재생성 세포 분리장치; 및
상기 재생성 세포 분리장치로부터 분리되어 상기 출입관을 통해 배출된 분리물을 이송받아 2차 원심분리를 통해 재생성 세포를 추출하기 위한 것으로서, 상기 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 재생성 세포 추출장치;를 구비하는 것을 특징으로 하는 재생성 세포 추출시스템.
제7항에 있어서,
상기 서브 용기의 내부에는 상기 조직을 분리하는 과정에서 형성되는 일정 크기 이상의 덩어리가 상기 용기의 하단부로 내려오는 것을 방지하도록 상기 용기의 공간부에 설치되는 스크린부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 재생성 세포 추출시스템.
제8항에 있어서,
상기 스크린부재는 상기 서브 용기의 중앙부로부터 외측을 향해 형성되는 복수의 걸림부재를 구비하되,
상기 복수의 걸림부재는 원주방향을 따라 상호 이격되게 배치되며, 상기 서브 용기의 상측 중앙부로부터 상기 용기의 하측 외곽부를 향해 휘어지도록 가요성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 재생성 세포 추출시스템.
제7항에 있어서,
상기 재생성 세포 분리장치는,
고리형으로 이루어져 상기 출입관을 감싸도록 설치되는 제1마찰저감부재와,
상기 서브 용기와 함께 회전되는 것으로서, 상기 제1마찰저감부재와 대응되게 고리형으로 이루어져 상기 관통공을 감싸도록 설치되어 상기 제1마찰저감부재와 밀착되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면을 따라 배치되며 상기 몸체부의 회전면에 대하여 경사지게 설치되는 복수의 날개부를 구비하는 제2마찰저감부재 및
상기 서브 용기의 관통공 내주면과 상기 출입관의 외주면 사이의 틈새를 밀폐하도록 상기 서브 용기와 출입관 사이에 설치되는 실링부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 재생성 세포 추출시스템.
지방 조직(fat tissue)을 분리하기 위한 것으로서, 외부로부터 회전력을 제공받아 회전되며 조직이 수용되는 공간부가 형성되어 있는 서브 용기와, 일단부가 상기 서브 용기의 하측에 배치되도록 상기 서브 용기에 삽입되는 중공형의 출입관과, 상기 출입관과 연결되어 흡인력을 제공하는 펌프를 구비하는 재생성 세포 분리장치와,
상기 재생성 세포 분리장치로부터 분리되어 상기 출입관을 통해 배출된 분리물을 이송받아 2차 원심분리를 통해 재생성 세포를 추출하기 위한 것으로서, 상기 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 재생성 세포 추출장치를 구비하는 지방성 세포 추출시스템을 이용하여, 조직으로부터 재생성 세포를 추출하기 위한 방법으로서,
상기 재생성 세포 분리장치에 상기 지방 조직과 세척액을 투입하여 상기 지방 조직을 세척하는 단계;
상기 지방 조직을 세척 후 상기 재생성 세포 분리장치로부터 혈액, 체액을 포함하는 무거운 성분을 튜브를 통해 연속적으로 배출하되 노란색의 지방 조직이 배출되면 포토 센서를 이용하여 노란색을 감지하여 배출을 중지시키는 단계;
상기 재생성 세포 분리장치에 콜라게나제를 투입한 상태에서 상기 재생성 세포 분리장치를 회전시켜 상기 지방 조직을 분해하는 단계;
상기 지방 조직으로부터 분리되어 상기 재생성 세포 분리장치의 하부에 가라앉은 재생성 세포를 포함하는 수용액을 상기 튜브를 통해 상기 재생성 세포 분리장치로부터 배출시켜 상기 재생성 세포 추출장치로 이송시키되, 상기 포토 센서에서 노란색의 성숙 지방세포가 감지되면 배출을 중지시키는 단계;
상기 재생성 세포 추출장치를 회전시켜 상기 재생성 세포를 포함하는 수용액을 원심분리되게 함으로써, 상기 재생성 세포는 상기 재생성 세포 추출장치의 메인 용기 내주면에 부착되게 하며 나머지 가벼운 성분은 메인 용기의 하부에 수용되게 하는 단계; 및
상기 재생성 세포 추출장치로부터 상기 나머지 가벼운 성분을 먼저 배출시킨 후, 세척액을 상기 메인 용기에 투입하고 회전시킴으로써 상기 재생성 세포를 상기 메인 용기의 내주면으로부터 분리하여 상기 메인 용기의 하부로 떨어지게 한 후 상기 재생성 세포 추출장치로부터 배출 및 회수하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 재생성 세포 추출방법.