KR101653191B1

KR101653191B1 - 의료용 주입장치

Info

Publication number: KR101653191B1
Application number: KR1020160031028A
Authority: KR
Inventors: 김준우
Original assignee: 김준우
Priority date: 2016-03-15
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2016-09-01

Abstract

본 발명은 주입장치에 진동을 발생시켜 교반장치에 의해 주입액을 교반함으로써 세포를 희석해서 낮은 농도로 투여하는 동시에 발생된 진동이 주사 장치까지 전달되는 것을 차단하여 투여 받는 자가 피해를 받지 않도록 하고, 주입액을 일정한 속도 또는 속도를 조절하여 투여할 수 있도록, 가이드튜브에 필터장치가 설치되고, 필터장치는 필터가 설치되는 중공의 하우징과 하우징 벽체에 상기 필터보다 상류측에 형성되어 있는 수위조절포트와 수위조절포트와 결합하여 개폐하는 수위조절덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 주입장치를 제공한다.

Description

의료용 주입장치{Injection device for medical use}

본 발명은 주입장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주입액에 부유된 세포가 침강 또는 부유하지 못해 손실되는 것을 방지하고, 이를 균등하게 교반하여 안전하게 주입하기 위한 의료용 주입장치에 관한 것이다.

액체상태의 주입액을 인체 또는 동물의 혈관을 통해서 주입하기 위해서는 일정한 속도로 주입할 수 있는 주입장치가 사용된다. 여기서, 주입액이란 식염수(또는 인체투여가 가능한 링거액, 영양수액 등), 식염수(링거액, 영양수액 등)에 특정의 약물 또는 기타물질(줄기세포 등을 포함한다)을 섞은 것, 액체상태의 약액, 2종이상의 약을 혼합한 액체상태의 약액, 에멀젼이나 슬러리 형태의 약액 중 어느 하나를 의미한다.

줄기세포는 자가증식과 분화가 가능한 세포를 의미하며 크게 배아줄기세포와 성체 줄기세포로 구분할 수 있다. 이중 성체 줄기세포의 경우에는 우리 몸의 지방조직과 골수 조직 등에 다량 존재하는 것으로 밝혀지고 있다.

현재 병원에서 쉽게 사용 가능한 세포는 지방조직을 채취 한 후 이를 효소처리한 후 얻어지는 간질혈관분획세포(SVF cells, Stromal Vascular Fraction cells), 간질혈관분획세포를 한번 더 정제 한 후 얻을 수 있는 지방유래줄기세포( ADSCs, Adipose derived stem cells), 골수에서 골수액을 추출한 뒤 배양과정을 거쳐서 얻을 수 있는 골수유래 중간엽-줄기세포(BMMSCs, bone marrow derived mesenchymal stem cells) 등으로 구분할 수 있다.

근래에 들어서 줄기세포를 이용한 치료법이 개발되면서, 줄기세포에 대한 관심이 증가 되고 있다. 이에 따라 줄기세포의 추출을 용이하게 하는 장비의 개발이 많이 이루어지고 있다.

줄기세포는 추출과정 또는 추출완료 후, 물과의 비중차로 인해 물 아래로 쉽게 침강(침전)하는 성질이 있다. 또, 플라스틱에 잘 부착되는 부착성이 있으며, 서로 엉겨 붙어 응고될 수 있다.

이러한 줄기세포의 특성 때문에 추출 된 줄기세포를 인체에 투입할 때 상당한 주의를 기울이지 않으면, 투입과정 중에 상당한 세포 손실이 초래될 수가 있어, 결과적으로 치료 효과가 감소 될 수 있다.

또, 줄기세포가 덩어리진 상태 또는 고농도로 투여될 경우 혈관을 막아 혈전증이 발생할 수 있고, 알레르기가 유발될 수도 있다.

또, 에멀전 또는 슬러리 형태의 물질(세포 또는 용액에 용해되지 않은 형태의 물질)을 투입할 때 안전을 위해서 필터링 등의 추가 과정이 필요한데, 이러한 추가 과정 중 조금만 부주의해도 주입되는 목적물질이 쉽게 손상을 받아 효과가 떨어질 가능성이 있다.

이러한 위험성이 있음에도 불구하고, 줄기세포를 주입하기 위한 주입장치의 개발은 미미한 실정이다. 종래의 주입장치를 이용하여 투여하는 경우, 일정한 속도로 속도를 조절하며 투여할 수 있는 장치나 줄기세포를 교반하여 안전한 농도로 투여할 수 있는 장치가 없어 치명적인 의료사고가 발생할 수 있다.

특허문헌 1: 대한민국 등록실용신안 제20-0370275호(2004.12.13공고)

본 발명은 종래기술의 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주입장치에 진동을 발생시키면 요동하는 교반장치에 의해 주입액을 교반함으로써 줄기세포가 적정한 농도를 유지하며 투여되는 동시에 발생된 진동이 주사 장치까지 전달되는 것을 차단하여 투여받는 자가 피해를 입지 않도록 하고, 주입액을 일정한 속도 또는 속도를 조절하며 안전하게 투여할 수 있는 주입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 주입장치는 주입액이 저장되는 컨테이너와 컨테이너에 형성되어 내부로 추가물질을 공급할 수 있는 유입포트와 컨테이너의 하부에 구비되어 내부의 주입액이 배출되는 유출포트와 일측이 유출포트와 연결되어 컨테이너에서 배출된 주입액이 이동하는 유로를 제공하는 가이드튜브와 컨테이너 내부의 공기압을 조절하여 주입액의 공급속도를 조절하는 공기조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 공기조절밸브는, 컨테이너에 형성되어 있는 밸브포트와 밸브포트와 결합하여 개폐하는 밸브포트덮개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 밸브포트는 컨테이너의 벽체에서 외부로 연장되어 형성되고, 컨테이너의 내부와 연통하고, 측벽에는 공기유입구가 형성되어 있고, 밸브덮개는 밸브포트가 연장된 방향으로 왕복운동이 가능하게 밸브포트와 결합하여 공기유입구를 폐쇄하고, 밸브덮개가 밸브포트가 연장된 방향으로 이동할수록 공기유입구의 개방 정도가 높아지는 것을 특징으로 한다.

또, 공기조절밸브는, 컨테이너에 형성되어 있는 밸브포트와 일측이 밸브포트와 연결되고, 타측이 하향되도록 휘어져 연장된 만곡튜브, 만곡튜브와 연결되고 공기유입구가 형성되어 있는 밸브챔버, 밸브챔버와 결합하여 공기유입구를 개폐하는 밸브챔버덮개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 밸브포트는 컨테이너의 벽체에서 외부로 연장되어 형성되고, 컨테이너의 내부와 연통하는 관형태이고, 밸브챔버는 상부가 만곡튜브의 타측과 연결되고, 하부 측벽에는 공기유입구가 형성되어 있고, 밸브챔버덮개는 밸브챔버의 상부에서 하부방향으로 왕복운동이 가능하게 밸브챔버와 결합하여 상기 공기유입구를 덮어 폐쇄하고, 밸브챔버덮개가 밸브챔버의 상부에서 하부방향으로 이동할수록 공기유입구의 개방 정도가 높아지는 것을 특징으로 한다.

또, 공기유입구에는 필터가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 가이드튜브의 일부분에는 여러 개의 주름이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 주름이 형성된 부분의 재질은 탄성인 것을 특징으로 한다.

또, 가이드튜브에는 유로를 폐쇄하는 진동감지마개가 수용되어 있는 팽창부가 형성되어 있고, 상기 컨테이너에 진동이 발생되면, 진동감지마개가 요동하며 유로를 개방하는 것을 특징으로 한다.

또, 팽창부와 진동감지마개는 구형인 것을 특징으로 한다.

또, 진동감지마개의 하부의 무게는 상부의 무게보다 더 큰 것을 특징으로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 주입장치는 주입액이 저장되는 컨테이너와 컨테이너에 형성되어 내부로 추가물질을 공급할 수 있는 유입포트와 컨테이너 내부에 위치하고, 상기 컨테이너에 진동이 발생되면 요동하여 주입액을 교반하는 교반수단과 컨테이너의 하부에 구비되어 내부의 주입액이 배출되는 유출포트와 일측이 상기 유출포트와 연결되어 상기 컨테이너에서 배출된 주입액이 이동하는 유로를 제공하는 가이드튜브를 포함하고, 컨테이너 하부는 유출포트를 향해 주입액이 유도되도록 경사부를 가지는 것을 특징으로 하고,

또, 교반수단은 컨테이너의 상측 벽체에 걸려 있는 제 1 교반체와 제 1 교반체의 하부에 걸려 있는 제 2 교반체를 포함하고, 제 1 교반체는 하부가 상부보다 더 무겁고, 제 2 교반체는 상부가 하부보다 더 무거운 것을 특징으로 한다.

또, 제 1 교반체와 상기 제 2 교반체는 스틱의 상부와 하부에 환형의 고리가 형성되어 있는 형태이고, 제 1 교반체의 상부고리는 컨테이너의 상측 벽체에 걸리고, 제 2 교반체의 상부고리는 제 1 교반체의 하부고리에 걸리고, 제 1 교반체의 하부고리는 상부고리보다 더 크고, 제 2 교반체의 상부고리는 하부고리보다 더 큰 것을 특징으로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 주입장치는 주입액이 저장되는 컨테이너와 컨테이너의 하부에 구비되어 내부의 주입액이 배출되는 유출포트와 일측이 유출포트와 연결되어 컨테이너에서 배출된 주입액이 이동하는 유로를 제공하는 가이드튜브와 가이드튜브에 설치되고, 주입액을 여과하는 필터장치를 포함하고,

필터장치는, 내부에 필터가 설치되는 중공의 하우징와 하우징 벽체에 필터보다 상류측에 형성되어 있는 수위조절포트와 수위조절포트와 결합하여 개폐하는 수위조절덮개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 주입액이 저장되는 컨테이너와 컨테이너의 하부에 구비되어 내부의 주입액이 배출되는 유출포트와 일측이 유출포트와 연결되어 상기 컨테이너에서 배출된 주입액이 이동하는 유로를 제공하는 가이드튜브와 가이드튜브에 설치되고, 주입액을 여과하는 필터장치를 포함하고,

필터장치는, 내부에 필터가 설치되는 중공의 하우징과 하우징 벽체에 상기 필터보다 상류측에 형성되어 있는 수위조절포트와 일측이 수위조절포트와 연결되고, 타측이 하향되도록 휘어져 연장된 만곡튜브 만곡튜브의 타측과 연결되고, 주입액배출구가 형성되어 있는 수위조절챔버와 수위조절챔버와 결합하여 상기 주입액배출구를 개폐하는 수위조절챔버덮개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 수위조절챔버는 상부가 만곡튜브의 타측과 연결되고, 하부 측벽에는 공기유입구가 형성되어 있고, 수위조절챔버덮개는 수위조절챔버의 상부에서 하부방향으로 왕복운동이 가능하게 수위조절챔버와 결합하여, 주입액배출구를 덮어 폐쇄하고,

수위조절챔버덮개가 수위조절챔버의 상부에서 하부방향으로 이동할수록 주입액배출구의 개방 정도가 높아지는 것을 특징으로 한다.

또, 주입액배출구 또는 수위조절챔버에는 필터가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 진동을 주면 주입액이 교반되어 세포가 일정한 농도를 유지할 수 있는 동시에 발생한 진동이 가이드튜브의 주름에 의해 감쇄되어 주사 장치까지 전달되지 않는다.

또, 공기조절밸브를 구비하여 주입액을 일정한 속도 또는 속도를 조절하며 주입할 수 있다.

또, 진동반응마개에 의해 진동에 의한 교반이 일어나지 않는 경우에는 주입을 자동으로 차단할 수 있고, 필터에 의해 덩어리 물질이 걸러지기 때문에 안전한 주입이 가능하다.

또, 컨테이너 하부가 경사져 있고, 필터장치의 필터 인근에서도 줄기세포가 부유상태를 유지하기 때문에 줄기세포의 침강에 의한 응고를 저지할 수 있다.

또, 필터에 의해 정화된 공기를 주입 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 주입장치를 나타낸 도면이다.
도 2, 3, 4는 본 발명에 따른 공기조절밸브를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 교반장치의 작동상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 진동감지마개의 작동상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 가이드튜브의 주름부의 작동하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 8, 9, 10, 11은 본 발명에 따른 수위조절장치를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1에서 도면부호 100은 본 발명의 실시형태에 따른 주입장치(100)의 사시도이다.

주입장치(100)는 유입포트(104)와 공기조절밸브(106)와 유출포트(122)와 내부 주입액을 교반하는 교반수단(114)이 설치되어 있는 컨테이너(102)와 유출포트(122)와 연결되어 주입액이 이동하는 유로를 제공하고, 진동감지마개(128)가 수용되는 팽창부(126)와 진동이 전달되는 것을 방지하는 주름부(130)가 형성되어 있는 가이드튜브(124)를 포함하고, 필터장치 (132)와 주사장치 (144)를 포함한다.

컨테이너(102)에는 주입액이 저장되고, 유리 또는 플라스틱 등으로 제작될 수 있다. 특히, 컨테이너(102)는 공지의 파우치가 아니라 병과 같은 형태를 가지는 것에 의해서 내부 공간의 부피가 일정하게 유지될 수 있다.

컨테이너(102)의 하부의 경사부(120)는 유출포트(122)가 컨테이너(102)의 최하측이 되도록 깔때기 형태로 배치되어 유출포트(122)를 향해 주입액이 유도되도록 한다. 따라서 주입액 중 침강성질이 있는 목적물질(줄기세포 등)이 잔존하지 않고, 유출포트(120)를 통해 완전히 배출된다.

컨테이너(102)의 상측 벽체에는 걸림고리(112)가 설치되어 있다. 컨테이너(102)는 걸림고리(112)에 의해 걸이대(미도시)에 매달려 설치된다.

걸림고리(112)는 후크형태로 걸이대와 견련한다. 따라서 컨테이너(102)의 상측 끝단은 자유단으로 외력(사용자가 흔들거나 진동장치에 의해 발생)에 의해 컨테이너(102)에 진동이 부하될 때, 진자운동, 세차운동 등을 하며 요동할 수 있다.

유입포트(104)는 컨테이너(102)의 상측 벽체에 형성될 수 있다. 바람직하게는 유입포트(104)를 둘러싸는 중공의 보호벽체가 형성될 있다.

사용자는 유입포트(104) 대신 보호벽체를 파지하여 주입액을 공급하는 튜브를 유입포트(104)에 끼임 결합할 수 있다. 따라서 사용자의 접촉에 의해 오염물질 등이 유입포트(104)를 통해 컨테이너(102) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

공기조절밸브(106)는 컨테이너(102)의 상측 벽체에 설치되어 컨테이너(102) 내부의 공기압력을 조절한다. 공기조절밸브(106)는 콕밸브와 같은 공지의 기술을 사용할 수 있다.

공기조절밸브(106)의 제 1 실시형태는 밸브포트(108)와 밸브포트(108)에 결합되어 공기유입구를 폐쇄하는 밸브포트덮개(110)를 포함하여 이루어진다.

도 2는 공기조절밸브(106)의 제 1 실시형태의 수직단면을 도시하였다.

밸브포트(108)는 컨테이너(102)의 상측 벽체에서 상측으로 연장되어 형성되어 있다. 상부는 폐쇄되어 있고, 하부는 개구되어 이를 통해 컨테이너(102)의 내부와 연통한다.

상측측벽에는 슬릿형태의 공기유입구가 형성되어 있고, 밸브포트덮개 (110)와 결합하기 위하여 나사가 형성되어 있다.

공기유입구에는 외부의 오염물질이 유입되는 것을 차단할 수 있는 극미세필터 또는 헤파필터가 설치 될 수 있다. 극미세필터의 경우 0.1-0.2 마이크로미터 또는 그 이하의 작은 그물코를 가지고 있어, 공기 중에 부유하는 아주 작은 물질이나 세균, 바이러스 들의 침입을 억제 또는 포집하여 공기로 인한 오염 가능성을 최소화 할 수 있다. 따라서 오염된 환경에서 주입이 이루어 진다하더라도, 필터에서 이물질(세균, 바이러스 포함)을 제거 할 수 있으므로 안전한 주입이 가능해 진다.

밸브포트덮개(110)는 상측이 폐쇄되고, 하측이 개방된 통형태로, 상측 내부 측벽에는 나사가 형성되어 있다. 밸브포트덮개(110)는 밸브포트(108)와 나합하여 결합한다.

나사를 쪼이면, 밸브포트덮개(110)는 하측으로 이동하고, 나사를 풀면 상측으로 이동한다. 따라서 밸브포트덮개(110)는 밸브포트(108)가 컨테이너(102)에서 연장되어 형성된 방향으로 왕복운동이 가능하게 밸브포트(108)와 결합한다.

나사를 최대로 쪼여 밸브포트덮개(110)가 하사점에 이르면, 측벽이 밸브포트(108)의 공기유입구를 덮어 폐쇄한다. 공기유입구가 폐쇄되면, 컨테이너(102) 내부의 공기압이 낮아지고, 컨테이너(102)내부로 공기가 유입되지 않으면서, 후술하는 유출포트(122)의 유출구 직경이 유출이 일어나지 않을 만큼 작은 경우, 주입이 차단될 수 있다.(주사기를 주사바늘이 아래로 향하게 직립시켜도 실린더 내부의 압력을 증가시키지 않으면 주입액이 유출되지 않는 원리와 같다.)

만약, 유출포트(122)의 개구 직경이 컨테이너(102)내부로 공기가 유입되지 않더라도 유출이 일어날 만큼 큰 경우, 적은양의 주입액이 주입될 수 있다. 이 경우, 공지의 커넥터를 이용하여, 유출구의 직경을 작게 하여 주입을 차단할 수 있다.

나사를 풀러 밸브덮개(110)가 상사점으로 이동할수록 밸브포트(108)의 공기유입구의 개방 정도는 증가한다. 따라서 컨테이너(102) 내부의 공기압이 높아져 주입량이 증가하게 된다.

따라서 공기조절밸브(106)를 통해, 주입액을 일정한 속도로 주입하거나 미세하게 속도를 변경하여 주입할 수 있고, 필요시 주입을 차단할 수 있다.

이하, 도 3, 4를 참조하여 공기조절밸브(106)의 제 2 실시형태를 설명한다. 도 3은 공기조절밸브의 제 2 실시형태의 수직 단면도이고, 도 4는 응급상황에서 주입을 차단하기 위해 사용자가 파지하여 제 1 만곡튜브(146)를 압착한 공기조절밸브의 제 2 실시형태의 수직 단면도이다.

제 2 실시형태에 따른 공기조절밸브(106)는 밸브포트(108)와 제 1 만곡튜브(146)와 밸브챔버(148)와 밸브챔버덮개(150)를 포함한다.

밸브포트(108)는 관형태로, 컨테이너(102)의 상측 벽체에서 상측으로 연장되어 형성된다. 하부는 컨테이너(102)의 내부와 연통하고, 상부는 후술하는 제 1 만곡튜브(146)와 연통한다.

제 1 만곡튜브(146)는 일측 단부가 밸브포트(108)와 끼임결합되어 연통되고, 타측 단부는 후술하는 밸브챔버(148)와 끼임결합되어 연통한다. 고무와 같은 탄성재질로 만들어지고, 타측 단부가 하향되도록 위로 볼록하게 만곡된 아치형태이다.

밸브챔버(148)는 중공의 원통 형태로 상부에는 연결관이 형성되어 있어 제 1 만곡튜브(146)의 타측 단부와 끼임결합하여 연통한다.

하단부는 폐쇄되어 있고, 하부 측벽에는 슬릿형태의 공기유입구와 밸브챔버덮개(150)와 결합하기 위한 나사가 형성되어 있다. 공기유입구에는 외부의 오염물질이 유입되는 것을 차단할 수 있는 필터가 설치될 수 있다. 필터의 역할과 기능은 상술한 내용과 동일하다.

밸브챔버덮개(150)는 타측이 폐쇄되고, 일측이 개방된 통형태로, 타측 내부 측벽에는 밸브챔버(148)와 결합하기 위한 나사가 형성되어 있다. 따라서 밸브챔버덮개(150)는 밸브챔버(148)와 나합한다.

밸브챔버덮개(150)는 나사를 쪼이면, 밸브챔버(148)의 상부방향으로 이동하고, 나사를 풀면, 밸브챔버(148)의 하부방향으로 이동한다. 따라서 밸브챔버덮개(150)는 밸브챔버(148)의 상부에서 하부방향으로 왕복운동이 가능하게 밸브챔버(148)와 결합한다.

나사를 최대로 쪼이면, 밸브챔버덮개(150)의 측벽이 밸브챔버(148)의 공기유입구를 덮어 폐쇄한다. 이 경우, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 유출포트(122)의 유출구 크기에 따라 주입이 차단될 수도 있고, 미량의 주입액이 주입될 수도 있다.

나사를 풀러 밸브챔버덮개(150)가 밸브챔버(148)의 하부방향으로 이동할수록 밸브챔버(148)의 공기유입구는 차차 개방되어, 컨테이너(102) 내부의 공기압은 점점 높아지고, 주입량은 점점 증가하게 된다.

제 1 실시형태와의 차이점은 제 1 만곡튜브(146)에 의해 주입량을 조절할 수 있는 밸브챔버(148)와 밸브챔버덮개(150)가 아래로 향하게 연장되어 형성된다는 점이다.

주입장치(100)는 보통 환자의 심부보다 높은 곳에 매달려 있으므로 제 1 실시형태와 같이 공기조절밸브가 컨테이너(102) 상부벽체에 형성되어 있는 경우 조작이 어렵게 된다.

하지만 제 2 실시형태와 같이 밸브챔버(148)와 밸브챔버덮개(150)가 아래로 향하여 형성되어 있는 경우, 사용자의 신장 등과 관계없이 누구나 쉽게 조작할 수 있다.

또, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 손가락으로 제 1 만곡튜브(146)를 접어 공기유로를 폐쇄하여 컨테이너(102)내부로의 공기 유입을 완전히 차단할 수 있다.

교반이 잘 이루어지지 않아 주입액의 줄기세포 농도가 높거나, 줄기세포가 응고된 경우 사용자는 이를 확인하는 즉시, 주입을 중단하여야 하나 밸브챔버덮개(150)의 나사를 쪼여 공기유입구를 폐쇄하는 데에는 많은 시간이 소요된다.

이러한 응급상황에서 사용자는 제 1 만곡튜브(146)를 접어 접힘부위에서 제 1 만곡튜브(146)의 내벽이 맞닿게 하여 공기유로를 폐쇄할 수 있다. 공기유로가 폐쇄되면, 컨테이너(102)내부로의 공기의 유입이 차단되기 때문에 주입 또한 차단된다.

교반수단(114)은 컨테이너(102)의 내부에 설치되며, 컨테이너(102)의 상측벽체에 걸려 매달린 제 1 교반체(116)와 제 1 교반체(116)의 하부에 걸려 매달려 있는 제 2 교반체(118)를 포함한다.

제 1 교반체(116)는 스틱의 상부와 하부에 환형태의 고리가 형성되어 있는 형태이고, 하부고리의 직경은 상부고리의 직경보다 더 크다. 제 1 교반체(116)는 단일재질로 만들어 지므로 제 1 교반체(116)의 하부는 상부보다 더 무겁게 된다.

제 1 교반체(116)의 상부고리는 컨테이너(102)의 상측 벽체에 형성되어 있는 후크에 걸려 있다. 따라서 제 1 교반체(116)의 상단은 자유단이고, 제 1 교반체(116)는 여러 방향으로 운동이 가능하다.

제 2 교반체(118)는 스틱의 상부와 하부에 환형태의 고리가 형성되어 있는 형태이고, 상부고리의 직경은 하부고리의 직경보다 더 크다. 제 2 교반체(118)는 단일재질로 만들어 지므로 제 2 교반체(118)의 상부는 하부보다 더 무겁다.

제 2 교반체(118)의 상부고리는 제 1 교반체(116)의 하부고리에 걸려 있다. 따라서 제 2 교반체(118)의 상단은 자유단이고 제 2 교반체(118)는 여러 방향으로 운동이 가능하다.

도 5는 컨테이너(102)에 진동이 발생했을 때, 제 1, 2교반체(116, 118)가 운동하는 모습을 나타낸 도면이다.

컨테이너(102)에 외력(사용자가 흔들거나 진동장치에 의해 발생)이 가해졌을 때, 컨테이너(102)에는 진동이 발생하게 된다. 이러한 진동은 이와 일체로 연결되어 있는 제 1, 2 교반체(116, 118)에 전달되어 제 1, 2 교반체를 요동시킨다.

이러한 교반체의 운동에 의해, 주입액 내의 줄기세포 등의 응고를 막고, 적정한 농도로 주입할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따른 제 1 교반체(116)는 하부에 무게중심이 있어 안정적인 반면, 제 2 교반체(118)는 상부에 무게중심이 있어 불안정적이다.

따라서, 컨테이너(102)에 진동이 발생하면, 도 5에서 나타내는 바와 같이, 안정적인 제 1 교반체(116)는 높이의 변화가 없어 수평방향이 주가되는 진자운동과 세차운동을 하며 요동한다.

이에 반해, 불안정적인 제 2 교반체(118)는 수평방향으로 요동하는 동시에 위아래로도 요동하며, 불규칙적인 진자운동과 세차운동을 하게 된다. 이러한 현상은 안정적인 제 1 교반체(116)의 하부고리에 걸려있고, 무게가 큰 제 2 교반체(118)의 상부에서는 뚜렷하지 않으나, 불안정적인 하부로 갈수록 극명하게 나타난다.

따라서 제 2 교반체(118)의 하부고리는 가장 불규칙적인 진자운동과 세차운동을 하게 된다.

줄기세포는 컨테이너(102) 내에서 침강하려는 성질이 강하고, 컨테이너(102)의 유출포트(122) 인근 내벽에 흡착, 응고될 수 있다. 따라서 컨테이너(102)의 하부로 갈수록 줄기세포의 농도는 증가하고, 특히 유출포트(122)인근 내벽에서 응고현상이 많이 발생한다.

본 발명의 교반수단(114)에서 제 1 교반체(116)의 하부고리와 제 2 교반체(118)의 상부고리는 수평방향이 주가되는 진자운동과 세차운동을 안정적으로 하기 때문에 컨테이너(102) 중간부에 방향성이 있는 대류현상을 발생시킬 수 있다.

이러한 대류현상에 의해서 주입액 전반부에 거쳐 교반이 일어나게 된다.

이에 반해, 제 2 교반체(118)의 하부고리는 수평, 수직방향으로 불규칙하게 진자운동과 세차운동을 하기 때문에 방향성이 있는 대류현상이 일어나진 않는다. 즉, 컨테이너(102) 하부에서는 주입액 전반부에 영향을 미치는 교반이 일어나진 않는다.

하지만 컨테이너(102) 하부의 주입액을 집중적으로 휘저으며, 국부적인 부분에서 만큼은 제 1 교반체(116)의 하부고리와 제 2 교반체(118)의 상부고리보다 더 뛰어난 교반성능을 보인다.

이러한 교반수단(114)은 컨테이너(102)의 하부로 갈수록 줄기세포의 농도는 증가하고, 특히 유출포트(122) 인근 내벽에서 응고현상이 많이 발생하고, 유출포트(122)를 향하도록 경사부(120)가 형성되어 있어 내부공간이 아래로 갈수록 작아지는 본 발명의 주입장치(100)에 적합하다.

상술한 구성을 가지는 교반수단(114)에 의해 주입액이 교반되어 줄기세포가 침전되어 고농도로 투여되거나 서로 엉켜 덩어리진 상태로 투여되는 위험을 방지할 수 있다.

유출포트(122)는 컨테이너(102) 하부에 형성되고, 가이드튜브(130)와 끼임결합하여 연통한다. 컨테이너(102) 내부의 주입액은 이를 통하여 가이드튜브(130)로 이동한다.

가이드튜브(124)는 주입액이 이동하는 유로로 최상류측은 상술한 유출포트(122)와 연통하고, 하류로 갈수록 팽창부(126)와 주름부(130)와 필터장치(132)와 주사장치(144)가 차례로 형성 또는 설치되어 있다. 주사장치는 공지의 장치로 이하, 자세한 설명은 생략한다.

팽창부(126)는 중공의 구형으로, 상측과 하측에는 개구부가 형성되어 있어 주입액이 이동하는 유로는 연속된다.

진동감지마개(128)는 구형으로 팽창부(126)의 내부공간에 위치하고, 중력에 의해 팽창부(126)의 하측 개구부를 폐쇄한다. 진동감지마개(128)의 하부는 상부보다 더 무겁다.

컨테이너(102)에 외력이 가해져 진동이 발생하면 유출포트(122)를 통해 팽창부(126)까지 진동이 전달되고, 내부의 진동감지마개(128)는 요동하며, 반복적으로 유로를 개폐하게 된다.

도 6을 참조하여 좀 더 자세하게 설명하면, 평상시에는 진동감지마개(128)의 직경이 가이드튜브(124)의 단면의 직경보다 커 팽창부(126)의 하측 개구부에 밀착하여 유로를 폐쇄하고, 주입을 차단한다.

하지만 컨테이너(102)에 외력이 가해져 진동이 발생하면, 요동하기 때문에 팽창부(126)의 하측 개구부와 이격되어 유로를 개통시킨다.

하부의 중량이 더 무거우므로 요동 중 진동감지마개(128)는 전복되지 않고, 주로 진자운동이나 세차운동 형태로 요동하기 때문에 이격된 공간은 시간이 지남에 따라 일정하게 줄어들어 주입량이 급격히 변동되는 것을 방지한다.

진동감지마개(128)에 의하면, 컨테이너(102)에 진동이 발생하는 경우에만 주입이 진행되므로, 교반수단(114)에 의해 적정하게 교반된 주입액만이 주입될 수 있다.

또, 공기조절밸브(106)와 진동감지마개(128)는 후술하는 바와 같이, 서로 상호 작용하여 주입액의 주입량과 주입 여부를 제어할 수 있다.

주입을 시작하기 위해서는 공기조절밸브(106)를 개방하여 컨테이너(102) 내부의 압력을 높이고, 외력(사람이 흔들거나, 공지의 진동장치에 의해 발생)을 부하하여 가이드튜브(124)의 유로를 개방하는 이중동작이 필요하다.

주입을 중단하기 위해서는 공기조절밸브(106)를 닫아 컨테이너(102) 내부의 압력을 낮추거나, 외력(사람이 흔들거나, 공지의 진동장치에 의해 발생)이 부하되는 것을 중단하여 팽창부 (126)를 차폐하는 선택적 동작만으로 충분하다.

상술한 바를 종합하면, 본 발명에 따른 주입장치(100)는 이중동작을 모두 수행하여야만 주입을 시작할 수 있어 안전하다. 즉, 실수로 공기조절밸브(106)가 개방되었더라도 컨테이너(102)에 진동이 발생하지 않으면, 주입이 이루어지지 않아 교반이 이루어지지 않은 주입액이 주입될 수 없다. 이와 반대로 교반이 이루어졌더라도 줄기세포의 농도가 높은 경우, 공기조절밸브(106)가 차단되어 있으면 주입은 차단된다.

반면 주입 중 줄기세포의 농도가 너무 높거나 응고된 경우, 공기조절밸브(106)를 닫거나 진동을 멈추는 것 중 하나의 동작만을 선택적으로 수행하는 것만으로도 주입을 차단할 수 있기 때문에 응급상황에 즉각적으로 대비할 수 있다.

나아가 상기 공기조절밸브(106)의 개폐 정도와 외력(사람이 흔들거나, 공지의 진동장치에 의해 발생)에 의한 진동감지마개(128)의 흔들림의 정도를 각각 조절하여 주입량을 조절할 수 있기 때문에 이중 조절 장치의 역할도 수행한다.

주름부(130)는 가이드튜브(124)의 팽창부(126)의 하류에 위치한다. 가이드튜브(124)의 일부분으로서 길이방향으로 여러 개의 주름이 형성되어 있는 형태이고, 탄성재질이다.

주입액을 교반하기 위해서는 컨테이너(102)를 요동하여 진동을 발생시켜야 한다. 이러한 진동에 의해 발생하는 운동에너지는 가이드튜브(124)를 따라 주사바늘까지 전달되어 주사바늘이 주입 받는 자에게 꽂혀있는 상태에서 요동(진동)하게 만든다. 이는 주입과정에서 주입 받는 자에게 불쾌감을 줄 수 있으며, 가벼운 찰과상부터 치명적인 의료사고를 발생시킬 수 있는 위험성까지 모두 내포함은 자명하다.

하지만 본 발명의 실시형태에서는 가이드튜브(124)의 일부분에 주름부(130)가 형성되어 있음으로, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 주름부(130)가 만곡 되기 때문에, 상류측의 진동이 주름부(130)의 하류로 전달되는 것을 차단할 수 있다.

필터장치(132)는 주입액에서 덩어리 물질을 거르고, 아울러 세포 손상 없이 필터링 과정을 진행하기 위한 것으로, 주름부(130)보다 하방에 설치된다.

도 8은 필터장치(132)의 제 1 실시형태를 나타낸 도면이고, 도 9는 수위조절덮개(142)를 개방하였을 때의 필터장치(132)의 제 1 실시형태를 나타낸 도면이다.

제 1 실시형태에 따른 필터장치(132)는 상류측 가이드튜브(124)와 끼임결합하여 연통되는 상부관과 하류측 가이드튜브(124)와 끼임결합하여 연통되는 하부관이 형성되어 있고, 내부에 필터(136)가 구비된 하우징(134)과 하우징의 최상부 벽체에 형성되어 있는 수위조절포트(140)와 수위조절포트(140)와 결합된 수위조절덮개(142)를 포함할 수 있다.

하우징(134)에서 주입액은 상부에서 하부로 흐르고, 중간에 설치된 필터(136)에 의해 상류측 주입액은 여과되어 하류로 이동한다.

필터(136)는 공지의 백필터(bag-filter)형태이고, 치밀막구조로 체걸음 효과에 의해서 주입액의 덩어리 물질은 거르고, 줄기세포 등의 주입물질(목적물질)은 투과시킨다.

수위조절포트(140)는 하우징(134)의 벽체에 필터(136)보다 상류측에 위치하도록 형성될 수 있고, 더 바람직하게는 하우징(134)의 최상류측 벽체에 형성될 수 있다.

수위조절덮개(142)는 수위조절포트(140)와 개폐가 가능하도록 결합한다. 수위조절장치(134)의 제 1 실시형태에서는 수위조절덮개(142)가 탈부착되어 수위조절포트(140)를 개폐한다.

주입액이 유출포트(122)에서 하우징(134)으로 이동하면, 유로의 직경이 급격히 커지기 때문에 도 8에서 도시하는 바와 같이, 물방울 형태로 떨어져 하우징(134) 내부의 수위가 낮아지고, 주입액의 이격공간이 생기게 된다.

수위조절포트(140)를 개방하면, 도 9에서 도시한 바와 같이, 주입액이 하우징(134)내부의 하부에서 상부로 점진적으로 채워지며, 하우징(134)내부가 가득 차면, 수위조절포트(140)을 통해 외부로 분출되며, 이러한 현상을 통해 하우징(134)의 내부가 가득 찼다는 것을 알 수 있게 된다.

이격공간의 공기가 외부로 빠져나가 이격공간의 압력이 낮아져, 이격공간으로의 주입액의 이동속도가 증가하기 때문이다.

수위조절부(138)을 이용하여 하우징(134)의 내부를 채우는 이유는 필터링 과정에서 목적물질(세포 등) 의 손상을 최소화 하면서 안정적인 주입이 이루어지게 하기 위해서다.

즉, 하우징(134)을 채우지 않는 상태에서 목적물질을 주입하는 경우, 필터(136)에 걸려 세포 등의 목적물질의 손상이 일어날 가능성 크기 때문이다.

또한, 하우징(134)을 채운 상태에서 주입이 이루어지게 되면, 세포(목적물질)가 필터망을 손상 없이 통과하는 형태, 즉, 안정되고 효과적인 “침강성 여과”가 가능하게 된다.

따라서 필터(136) 상부까지 주입액이 차올라야 하고, 이를 위해서는 수위조절포트(140)가 필터(136)보다 상류측에 위치하여야 한다.

나아가 하우징(134)을 최상측까지 가득 채우고 주입을 유도하면, 외력에 의해 컨테이너(102)는 요동한다 하더라도, 하우징(134) 내부는 흔들리지 않는 상태가 되어 안정적인 여과가 가능하다.

따라서 더 바람직하게는 하우징(134)을 가득 채우도록 주입액이 차올라야 하고, 이를 위해서는 수위조절포트(140)가 하우징(134)의 최상류측에 위치하여야 한다.

도 10은 필터장치(132)의 제 2 실시형태를 나타낸 도면이고, 도 11은 응급상황에서 수위조절포트(140)를 손가락으로 눌러 폐쇄한 필터장치(132)의 제 2 실시형태를 나타낸 도면이다.

제 1 실시형태와 비교하여 제 2 만곡튜브(151)와 수위조절챔버(152)와 수위조절덮개(154)로 구성된 차이점이 있고, 나머지 기술적 특징은 동일하다. 이하, 동일한 기술적 특징에 대한 설명은 생략한다.

제 2 만곡튜브(151) 는 일측 단부가 수위조절포트(140)와 끼임결합되어 연통되고, 타측 단부는 수위조절챔버(152)와 끼임 결합되어 연통한다. 고무와 같은 탄성재질로 만들어지고, 타측 단부가 하향되도록 위로 볼록하게 만곡된 아치형태이다.

수위조절챔버(152)는 중공의 원통 형태로 상부에는 연결관이 형성되어 있어 제 2 만곡튜브(150)의 타측 단부와 끼임결합하여 연통한다.

하부는 폐쇄되어 있고, 하부 측벽에는 슬릿형태의 주입액배출구와 수위조절챔버덮개(154)와 결합하기 위한 나사가 형성되어 있다.

필요시 하우징(134)내의 수위 조절이 다시 필요한 경우, 정화된 공기의 재주입을 위해서 주입액배출구 또는 수위조절챔버(152)의 내부에 필터(미도시)가 설치될 수 있다.

또, 극미세필터가 사용될 수 있으며, 수위조절과정 중 일시적으로 주입액의 일부에 포함된 목적물질이 외부로 배출되는 것을 차단할 수 있다.

수위조절챔버덮개(154)는 타측이 폐쇄되고, 일측이 개방된 통형태로, 타측 내부 측벽에는 수위조절챔버(152)와 결합하기 위한 나사가 형성되어 있다. 따라서 수위조절챔버덮개(154)는 수위조절챔버(152)와 나합한다.

수위조절챔버덮개(154)는 나사를 쪼이면, 수위조절챔버챔버(152)의 상부방향으로 이동하고, 나사를 풀면, 수위조절챔버챔버(152)의 하부방향으로 이동한다. 따라서 수위조절챔버덮개(154)는 수위조절챔버(152)의 상부에서 하부방향으로 왕복운동이 가능하게 결합한다.

나사를 최대로 쪼이면, 수위조절챔버덮개(154)의 측벽이 수위조절챔버(152)의 주입액배출구를 덮어 폐쇄한다.

나사를 풀러 수위조절챔버덮개(154)가 수위조절챔버(152)의 하부방향으로 이동할수록 수위조절챔버(152)의 주입액배출구는 차차 개방되어, 배출량은 점점 증가하게 된다.

제 1 실시형태와의 차이점은 제 2 만곡튜브(151)에 아래로 향하게 연장되어 형성되고, 배출량을 조절할 수 있다는 점이다.

제 1 실시형태에서는 수위조절포트(140)에 직접 수위조절덮개(142)가 결합된 경우, 수위조절시 여과되지 않은 주입액이 외부로 배출된다. 여과되지 않은 주입액은 오염물질을 포함하고 있으므로 외부환경이 오염될 수 있어 바람직하지 않다.

하지만 제 2 실시형태에서는 수위조절포트(140)가 개방되더라도 배출되는 여과액이 제 2 만곡튜브(151)에 머무르므로 외부로 배출되지 않는다. 또, 배출량을 조절할 수 있으므로 주입액이 수위조절에 필요한 양 이상으로 배출되는 것을 방지할 수 있고, 제 2 만곡튜브(151)이 하향만곡되 있으므로 사용자의 신장 등에 상관없이 손쉽게 배출량을 조절할 수 있다.

또, 도 11에서와 같이 제 2 만곡튜브(151)를 사용자의 손가락으로 접어 접힘부위의 내벽을 서로 맞닿게 하여 주입액이 제 2 만곡튜브(151)을 넘쳐흐르는 즉시, 수위조절포트(140)를 폐쇄하여 추가 배출을 방지할 수 있다.

이미 제 2 만곡뷰트(151)에 차있던 주입액은 수위조절챔버(152)로 이동하기 때문에 외부로 배출되지 않고, 설사 수위조절챔버(152)의 주입액배출구를 통하여 외부로 배출되더라도 필터(이 경우는 오염 방지 기능, 오염방지필터 기능)가 설치되어 있기 때문에 목적물질 (세포 등)의 외부 배출을 방지하며, 아울러 외부 오염도 방지할 수 있다. 또한, 필요시 하우징(134)내의 수위 조절이 다시 필요한 경우, 필터를 통해 정화된 공기를 하우징(134) 내부로 재주입이 가능하게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 주입장치 102 : 컨테이너
104 : 유입포트 106 : 공기조절밸브
108 : 밸브포트 110 : 밸브포트덮개
112 : 걸림고리 114 : 교반수단
116 : 제 1교반체 118 : 제 2 교반체
120 : 경사부 122 : 유출포트
124 : 가이드튜브 126 : 팽창부
128 : 진동감지마개 130 : 주름부
132 : 필터장치 134 : 하우징
136 : 필터 140 : 수위조절포트
142 : 수위조절덮개 144 : 주사장치
146 : 제 1 만곡튜브 148 : 밸브챔버
150 : 밸브챔버덮개 151 : 제 2 만곡튜브
152 : 수위조절챔버 154 : 수위조절챔버덮개

Claims

주입액이 저장되는 컨테이너;
상기 컨테이너의 하부에 구비되어 내부의 주입액이 배출되는 유출포트;
일측이 상기 유출포트와 연결되어 상기 컨테이너에서 배출된 주입액이 이동하는 유로를 제공하는 가이드튜브; 및
상기 가이드튜브에 설치되고, 주입액을 여과하는 필터장치를 포함하고,

상기 필터장치는
내부에 필터가 설치되는 중공의 하우징;
상기 하우징 벽체에 상기 필터보다 상류측에 형성되어 있는 수위조절포트; 및
상기 수위조절포트와 결합하여 개폐하는 수위조절덮개를 포함하며,

상기 가이드튜브에는 유로를 폐쇄하는 진동감지마개가 수용되어 있는 팽창부가 형성되어 있고,
상기 컨테이너에 진동이 발생 되면 상기 진동감지마개가 요동하며 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 주입장치.
제 1 항에 있어서,
상기 팽창부와 상기 진동감지마개는 구형인 것을 특징으로 하는 주입장치.
제 1 항에 있어서,
상기 진동감지마개의 하부의 무게는 상부의 무게보다 더 큰 것을 특징으로 하는 주입장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가이드튜브의 일부분에는 여러 개의 주름이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주입장치.
제 4 항에 있어서,
상기 주름이 형성된 부분의 재질은 탄성인 것을 특징으로 하는 주입장치.