KR102001001B1 - 원심분리기 및 원심분리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시례는, 내부에 수용된 물질에 원심력이 작용하도록 회전할 수 있는 회전챔버; 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리된 소정의 성분이 저장되는 저장부; 및 저장부와 회전챔버 사이에 배열되며, 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리된 소정의 성분이 저장부에 저장되기 위해 통과하는 필터를 구비하고, 저장부는, 저장부의 바닥에서 회전챔버에 연결되는 상부까지 오르막 경사를 이루는 경사면으로 형성됨으로써 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리되어 저장부에 저장된 소정의 성분이 저장부에서 회전챔버로 회귀하지 않게 하는 회귀방지부를 포함하고, 회귀방지부의 오르막 경사를 이루는 경사면은 회전챔버의 회전에 따른 원심력의 감소에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리되어 저장부에 저장된 소정의 성분보다 작은 크기의 성분을 저장부에서 회전챔버로 회귀하도록 형성되며, 저장부의 상부를 커버하는 저장덮개를 더 구비하고, 저장덮개에는 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리되어 저장부에 저장된 소정의 성분을 외부로 배출하는 배출구가 형성되어 있는 원심분리기이다. 이에 의하여 분리하고자 하는 소정의 성분을 매우 용이하게 분리해 낼 수 있는 효과를 갖는다.

Description

원심분리기 및 원심분리방법 {Centrifuge and centrifuging method}
본 발명은 대용량의 물질을 분리할 수 있는 원심분리기 및 원심분리방법에 관한 것으로서, 상세하게는 원심력과 필터를 이용하여 대용량의 물질로부터 소정의 물질을 분리할 수 있는 원심분리기 및 원심분리방법에 관한 것이다.
원심분리기(centrifuge)는 물체가 회전할 때 발생하는 원심력을 이용하여 물질을 분리하는 장치이다. 원심분리기는 원심분리를 하는 시료의 양, 회전 속도, 로터 등에 따라 여러 가지 형태로 구분할 수 있다. 물질을 분리하기 위한 원심분리기 및 원심분리방법은 산업, 의료 등 다양한 분야에서 사용될 수 있다.
예컨대, 생명공학실험실에서 혈액과 같은 복합적 유체(미세한 고형성분 또는 젤리와 같은 반고형성분을 포함하는 액체로서 고분자 이상의 포괄적 개념; 이하 '유체'라 칭한다)를 포함하는 물질에서 유체를 분리하기 위하여 원심분리기를 사용할 수 있다.
원심분리기에 의해 유체는 용기 내에서 비중에 따라 여러 개의 층으로 적층되는데, 이와 같이 적층된 각 층을 별도로 분리할 필요가 있다. 이를 위하여 다양한 방법을 이용할 수 있는데, 일반적으로 수작업으로 적층된 유체의 각 층을 분리할 경우에는, 상당한 수고가 필요할 뿐만 아니라 분리된 물질들의 순도를 보장할 수 없고, 때로는 분리된 물질의 손실이 발생하는 문제점이 있었다. 다른 방법으로 피펫(pipette)을 이용하여 적층된 유체의 위층을 제거하고 있는데, 제거하고자 하는 액체의 성분 일부가 남아 희석공정을 거쳐야 하는 어려움이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 시도로서, 원통형 회전챔버가 회전함에 따라 비중이 가장 높은 물질이 회전챔버의 외곽에 쌓이면 이를 기계적으로 분리하는 기술이 사용되기도 하였으나 범용으로 사용될 수 있는 기술은 아니다. 즉 이와 같은 분리법은 분리되는 물질의 양이 원통형 회전챔버의 내벽을 모두 덮을 정도로 많아야 가능한 방법이며, 원심분리되어 누적된 층들을 1차원적 두께만으로 구분하는 작업도 용이하지 않은 문제점이 있었다. 특히, 이러한 방법은 극소량의 세포 샘플을 분리해야 하는 경우에는 적합하지 않다.
세포가 원심분리기에 의해 분리된 경우, 분리된 층들을 시각적으로는 구분할 수 있지만 이를 물리적으로 분리하는 작업은 쉽지 않다. 세포 바로 위층의 액체는 대부분 물 성분인데, 용기를 서서히 기울이며 위층의 액체를 분리해 내려고 하면 가장 아래층의 세포도 함께 유동하기 때문에 원심분리에 의해 분리된 세포가 유실될 수 있는 문제가 있다. 원심력이 작용하지 않는 상태에서는 세포들 사이의 응집력 또는 부착력이 물의 성질과 크게 차이가 나지 않기 때문에 위층의 액체만을 분리하는 작업의 약 50% 이상이 실패한다. 분리작업이 성공하는 경우에도 최상층의 일부 세포들이 유실되기가 십상이다. 만일 세포들 사이를 더욱 밀착시키기 위한 목적으로 원심력을 증가시킨다면 세포는 파괴될 수도 있다.
생명공학에 사용되는 원심분리기는 인체 세포를 파괴하지 않고 분리할 수 있어야 하기 때문에 인체 세포가 파괴되지 않을 정도의 원심력을 이용한다. 세포의 원심분리에 허용되는 원심력은 100G가 최대이고 일반적으로는 이보다 낮다. 여기에서 'G'는 중력상수(gravitational constant)를 의미하는 것으로, 통상적으로 원심분리기에서는 원심력이 중력과 같은 힘으로 작용하므로 'G'의 단위를 사용하여 원심력을 표현하기로 한다.
위와 같이 원심분리기를 사용하여 복합적 유체를 포함한 물질에서 유체를 용기 내에 적층된 상태로 분리시키고 적층된 유체 중에서 원하는 성분을 더욱 효율적으로 분리하기 위한 방법 및 수단을 강구할 필요가 있다.
대한민국특허청 등록번호 제10-0680136호 등록특허공보 대한민국특허청 등록번호 제10-0772970호 등록특허공보 대한민국특허청 등록번호 제10-0767448호 등록특허공보 대한민국특허청 등록번호 제10-0772969호 등록특허공보
본 발명자는 복합적 유체를 포함한 물질에서 유체 중의 원하는 성분을 효율적으로 분리하기 위한 다양한 원심분리기 및 원심분리방법에 관한 위와 같은 특허로 등록받았다. 나아가, 본 발명자는 본 발명을 통해, 복합적 유체를 포함한 물질에서 유체 중의 원하는 성분을 더욱 효율적으로 분리하기 위하여, 원심력을 이용하여 물질로부터 유체를 필터로 걸러낸 다음, 필터에 의해 걸러진 유체 중에서 원하는 성분만을 잔류시켜 분리할 수 있는 원심분리기 및 원심분리방법을 제공하고자 한다.
본 발명자는 복합적 유체를 포함한 물질에서 유체 중의 원하는 성분을 효율적으로 분리하기 위한 다양한 원심분리기 및 원심분리방법에 관한 위와 같은 특허로 등록받았다.
나아가, 본 발명자는 본 발명을 통해, 복합적 유체를 포함한 물질에서 유체 중의 원하는 성분을 더욱 효율적으로 분리하기 위하여, 원심력을 이용하여 물질로부터 유체를 필터로 걸러낸 다음, 필터에 의해 걸러진 유체 중에서 원하는 성분만을 잔류시켜 분리할 수 있는 원심분리기 및 원심분리방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시례는, 내부에 수용된 물질에 원심력이 작용하도록 회전할 수 있는 회전챔버; 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리된 소정의 성분이 저장되는 저장부; 및 저장부와 회전챔버 사이에 배열되며, 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리된 소정의 성분이 저장부에 저장되기 위해 통과하는 필터를 구비하고, 저장부는, 저장부의 바닥에서 회전챔버에 연결되는 상부까지 오르막 경사를 이루는 경사면으로 형성됨으로써 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리되어 저장부에 저장된 소정의 성분이 저장부에서 회전챔버로 회귀하지 않게 하는 회귀방지부를 포함하고, 회귀방지부의 오르막 경사를 이루는 경사면은 회전챔버의 회전에 따른 원심력의 감소에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리되어 저장부에 저장된 소정의 성분보다 작은 크기의 성분을 저장부에서 회전챔버로 회귀하도록 형성되며, 저장부의 상부를 커버하는 저장덮개를 더 구비하고, 저장덮개에는 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리되어 저장부에 저장된 소정의 성분을 외부로 배출하는 배출구가 형성되어 있는 원심분리기이다.
본 실시례에 있어서, 회전챔버의 수직단면은 상측에서 하측으로 갈수록 좁아지고 회전챔버의 수평단면의 면적은 회전챔버의 상측에서 하측으로 갈수록 작아질 수 있다.
본 실시례에 있어서, 저장부는 회전챔버의 회전중심축을 기준으로 대칭이 되는 위치에 배열되는 복수의 저장요소들을 포함할 수 있다.
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본 실시례에 있어서, 필터는 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리된 소정의 성분보다 큰 크기의 성분은 통과시키지 않을 수 있다.
본 실시례에 있어서, 필터는 메쉬의 크기가 1μm 내지 2000μm로 조절되어 있을 수 있다.
본 실시례에 있어서, 필터는 메쉬의 크기가 10μm 내지 1000μm로 조절되어 있을 수 있다.
본 실시례에 있어서, 회전챔버의 상부를 커버하는 덮개를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시례는, (1) 원심분리의 대상이 되는 물질에 원심력이 작용하도록 원심분리의 대상이 되는 물질을 수용하는 회전챔버를 회전시키는 단계; (2) 회전챔버의 회전에 따른 원심력을 증가시켜 회전챔버에 수용된 물질을 필터에 통과시킴으로써 회전챔버에 수용된 물질에서 소정의 성분과 그보다 작은 크기의 성분을 분리하여 저장부에 저장하는 단계; (3) 저장부의 바닥에서 회전챔버에 연결되는 상부까지 오르막 경사를 이루는 경사면으로 형성되는 회귀방지부에 의해 회전챔버의 회전에 따른 원심력을 감소시켜 저장부에 저장된 소정의 성분은 잔존시키고 저장부에 저장된 소정의 성분보다 작은 크기의 성분은 중력에 의하여 회전챔버로 회귀시키는 단계; 및 (4) 저장부에 잔존하는 소정의 성분을 외부로 배출하는 단계를 포함하고, (4) 단계는 저장부의 상부를 커버하는 저장덮개에 형성된 배출구를 통해 저장부에 잔존하는 소정의 성분을 외부로 배출하는 원심분리방법이다.
본 실시례에 있어서, (2) 단계의 필터는 회전챔버에 수용된 물질 중에서 분리하고자 하는 소정의 성분보다 큰 크기의 성분을 통과시키지 않을 수 있다.
본 실시례에 있어서, (3) 단계의 저장부에 저장된 소정의 성분은 중력에 의하여 회전챔버로 회귀하는 것을 차단할 수 있다.
본 실시례에 있어서, (4) 단계의 저장부에 잔존하는 소정의 성분은 저장부의 상부를 커버하는 저장덮개에 형성된 배출구에 연결된 배출관을 통해 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 원심분리기 및 원심분리방법은, 물질 중에서 소정의 성분을 원심력에 의해 필터를 통과시켜 분리하고, 분리된 소정의 성분이 그 원심력보다 작은 원심력이 작용하더라도 필터를 역으로 통과하지 않도록 함으로써, 물질 중에서 소정의 성분을 용이하게 분리하고, 분리된 소정의 성분과 함께 포함된 더 작은 크기의 성분은 원심력을 줄여서 필터를 역으로 통과시켜 제거하고, 분리된 소정의 성분은 원심력이 줄어들더라도 필터를 역으로 통과하지 않도록 하여, 소정의 성분을 매우 용이하게 분리해 낼 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 회전챔버의 정지시에 그 내부에 원심분리의 대상이 되는 물질이 수용된 상태를 개략적으로 나타내는 원심분리기의 수직단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 이루어진 단면을 개략적으로 나타내는 원심분리기의 수직단면도이다.
도 3 내지 도 6은 도 1의 원심분리기의 제1 저장본체의 수평단면을 다양하게 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 7은 회전챔버의 회전시에 그 내부에 원심분리의 대상이 되는 물질이 저장부로 이동한 상태를 개략적으로 나타내는 원심분리기의 수직단면도이다.
도 8은 회전챔버의 회전 후 정지시에 그 내부에 원심분리의 대상이 되는 물질이 저장부에서 회전챔버로 회귀하는 상태를 개략적으로 나타내는 원심분리기의 수직단면도이다.
도 9은 회전챔버의 회전 후 정지시에 원심분리의 대상이 되는 물질에서 분리하고자 하는 소정의 성분이 저장부에 잔존하는 상태를 개략적으로 나타내는 원심분리기의 수직단면도이다.
도 10은 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리하고자 하는 소정의 성분을 분리하는 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시례에 기초하여 설명한다. 이러한 실시례는 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 이해할 수 있도록 하기 위하여 예시적으로 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 이하의 실시례에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시례 1)
본 실시례는, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 원심분리기(100)로서 회전챔버(110), 제1 저장부(121)와 제2 저장부(122) 및 제1 필터(131)와 제2 필터(132)를 구비한다.
회전챔버(110)는 내부에 물질(10)을 수용할 수 있고 수용된 물질(10)에 원심력이 작용하도록 회전함으로써 내부에 수용된 물질(10)을 그 성분별로 분리할 수 있는 것이다. 회전챔버(110) 내부에 수용되어 원심분리 대상이 되는 물질(10)은 혈액과 같은 복합적 유체일 수 있다. 이러한 복합적 유체는 일반적으로 분리하고자 하는 소정의 성분 이외에 다양한 다른 성분을 포함하고 있다. 예컨대, 회전챔버(110) 내부에 수용되어 원심분리 대상이 되는 물질(10)은 분리하고자 하는 성분(11)을 포함하고 있음은 물론 분리하고자 하는 성분(11)보다 더 큰 평균 반경을 갖는 입자로 이루어진 고상(solid phase)의 성분(12)과 분리하고자 하는 성분(11)보다 더 작은 평균 반경을 갖는 입자로 이루어진 고상 또는 액상(liquid phase)의 성분(13)을 포함할 수 있다.
회전챔버(110)는 내부에 물질(10)을 수용하고 수용된 물질(10)에 원심력이 작용하도록 회전함으로써 내부에 수용된 물질(10)을 그 성분별로 분리할 수 있도록 하는 것이다. 회전챔버(110)는 그 내부에 수용된 물질(10)이 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 원심력을 가장 크게 받는 성분부터 원심력을 가장 작게 받는 성분까지 순차적으로 이동하게 함으로써 물질(10)을 그 성분별로 분리하는 것이다. 이를 위하여 회전챔버(110)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 회전챔버(110)는, 예시적으로 도 1에 개념적으로 나타나 있는 바와 같이, 수직안내부(111)와 수평안내부(113)(114)를 구비할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 회전챔버(110)는 다른 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 또한, 회전챔버(110)는, 도 1에는 나타나 있지 않지만, 수용된 물질(10)에 원심력이 작용하도록 회전챔버(110)를 회전시키는 구동장치를 더 구비할 수 있다. 그밖에 회전챔버(110)는 수용부(111)의 상측을 덮는 덮개(112)를 더 포함할 수 있다.
회전챔버(110)는 내부에 수용된 물질(10)이 이동할 때의 표면저항을 최소화하기 위하여 내측 표면을 테프론과 같은 불소수지로 코팅되도록 할 수 있다. 따라서 회전챔버(110) 내에 수용된 물질(10)이 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 내측 표면을 원활하게 이동할 수 있게 된다.
수직안내부(111)는 원심분리의 대상이 되는 물질(10)을 수용하고 수용된 물질(10)이 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의해 저장부(121)(122)로 이동하도록 안내하는 역할을 한다. 이를 위하여 수직안내부(111)는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 수직안내부(111)는 그 수직단면이 상측에서 하측으로 갈수록 좁아지는 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 수직안내부(111)는, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 그 수직단면이 역삼각형을 이루도록 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 수직안내부(111)는 그 수직단면이 역삼각형의 빗변이 내부 또는 외부를 향하여 볼록 또는 오목하게 굽어져 있는 형상을 이루거나 또는 그 수직단면이 역사다리꼴의 형상을 이루도록 형성될 수도 있다.
수직안내부(111)는 그 수평단면이 원형을 이루도록 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 수직안내부(111)는 그 수평단면이 다른 다양한 형상을 이루도록 형성될 수도 있다. 또한, 수직안내부(111)는 상측에서 하측으로 갈수록 그 수평단면의 면적이 작아지도록 형성될 수 있다. 예컨대, 수직안내부(111)는 그 수평단면이 원형을 이루고 상측에서 하측으로 갈수록 점차 작아지는 면적을 갖는 역원뿔 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 이에 의하여 회전챔버(110)의 고속 회전에 따른 원심력의 불균형으로 인해 회전챔버(110)가 요동하는 것을 대폭 방지할 수 있게 된다.
회전챔버(110)가 정지되어 있는 경우에는, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)은 물질(10) 자체에 작용하는 중력에 의하여 수직안내부(111)의 하측 중심에 배열되게 된다.
수평안내부(113)(114)는 수직안내부(111)로부터 유입되는 물질을 외부 쪽으로 안내하는 것이다. 이를 위하여 수평안내부(113)(114)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이 수평안내부(113)(114)는 수직안내부(111)의 상부 가장자리 중 어느 한 부분으로부터 외부 쪽으로 연장되는 제1 수평안내부(113)와 이에 대칭을 이루는 수직안내부(111)의 상부 가장자리의 다른 한 부분으로부터 외부 쪽으로 연장되는 제2 수평안내부(114)로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 수평안내부(113)(114)는 수직안내부(111)의 상부 가장자리 전체로부터 외부 쪽으로 연장될 수도 있다. 이러한 수평안내부(113)(114)는 수직안내부(111)에 분리할 수 없도록 결합할 수도 있으며 수직안내부(111)에 분리할 수 있도록 결합할 수도 있다. 수평안내부(113)(114)가 외부 쪽으로 어느 정도 연장되는 것이 바람직한 것인지는 원심분리 대상이 되는 물질, 분리하고자 하는 성분, 회전챔버(110)의 회전속도 등 다양한 요소를 고려하여 적절하게 정할 수 있다.
제1 수평안내부(113)는, 예시적으로 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 수직안내부(111)의 상부 가장자리의 어느 한 부분으로부터 외부 쪽으로 연장되어 제1 저장부(121)에 연결되도록 이루어질 수 있다. 이에 의하여 수직안내부(111)에 의해 안내되는 물질(10)이 수직안내부(111)의 상부 가장자리 전체가 아닌 제1 수평안내부(113)에 연결되는 제1 저장부(121)로 안내되어 집중됨으로써 분리효율을 향상시킬 수 있다.
제1 수평안내부(113)는 수직안내부(111)로부터 유입되는 물질(10)을 제1 저장부(121) 쪽으로 원활하게 안내하도록 하기 위한 형상으로 이루어질 수 있다. 이를 위하여 제1 수평안내부(113)는 수직안내부(111)에 연결되어 수직안내부(111)로부터 유입되는 물질(10)이 통과하는 부분에서 제1 저장부(121)에 연결되어 제1 저장부(121)로 배출되는 물질(10)이 통과하는 부분으로 갈수록 횡단면적이 좁아지도록 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 수평안내부(113)는, 예시적으로 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 그 수평단면은 외부로 볼록하도록 배열된 한 쌍의 원호가 서로 마주보면서 위치하고 이러한 한 쌍의 원호 사이의 간격은 수직안내부(111)에 연결되는 부분에서 제1 저장부(121)에 연결되는 부분으로 갈수록 좁아지도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 수평안내부(113)는, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 그 수직단면이 수평선으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 제1 수평안내부(113)는 다른 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1 수평안내부(113)는 그 수직단면이 수직안내부(111)에 연결되는 부분에서 제1 저장부(121)에 연결되는 부분으로 갈수록 오르막 경사를 이루도록 형성됨으로써 수직안내부(111)로부터 유입되는 물질(10)을 제1 저장부(121) 쪽으로 원활하게 안내하여 집중되도록 할 수 있다.
제2 수평안내부(114)는, 예시적으로 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 수직안내부(111)의 상부 가장자리 중에서 제1 수평안내부(113)와 대칭이 되는 부분으로부터 외부 쪽으로 연장되어 제2 저장부(122)에 연결되도록 이루어질 수 있다. 이에 의하여 수직안내부(111)에 의해 안내되는 물질(10)이 수직안내부(111)의 상부 가장자리 전체가 아닌 제2 수평안내부(114)에 연결되는 제2 저장부(122)로 안내되어 집중됨으로써 분리효율을 향상시킬 수 있다.
제2 수평안내부(114)는 수직안내부(111)로부터 유입되는 물질(10)을 제2 저장부(122) 쪽으로 원활하게 안내하도록 하기 위한 형상으로 이루어질 수 있다. 이를 위하여 제2 수평안내부(114)는 수직안내부(111)에 연결되어 수직안내부(111)로부터 유입되는 물질(10)이 통과하는 부분에서 제2 저장부(122)에 연결되어 제2 저장부(122)로 배출되는 물질(10)이 통과하는 부분으로 갈수록 횡단면적이 좁아지도록 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 수평안내부(114)는, 예시적으로 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 그 수평단면은 외부로 볼록하도록 배열된 한 쌍의 원호가 서로 마주보면서 위치하고 이러한 한 쌍의 원호 사이의 간격은 수직안내부(111)에 연결되는 부분에서 제2 저장부(122)에 연결되는 부분으로 갈수록 좁아지도록 형성될 수 있다. 또한, 제2 수평안내부(114)는, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 그 수직단면이 수평선으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 제2 수평안내부(114)는 다른 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2 수평안내부(114)는 그 수직단면이 수직안내부(111)에 연결되는 부분에서 제2 저장부(122)에 연결되는 부분으로 갈수록 오르막 경사를 이루도록 형성됨으로써 수직안내부(111)로부터 유입되는 물질(10)을 제2 저장부(122) 쪽으로 원활하게 안내하여 집중되도록 할 수 있다.
덮개(112)는 수직안내부(111)의 상부를 커버하는 것이다. 이를 위하여 덮개(112)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이 덮개(112)는 수직안내부(111)의 상부에 대응하도록 연장되는 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 덮개(112)는 수직안내부(111)에 분리할 수 있도록 또는 분리할 수 없도록 결합할 수 있다. 또한 덮개(112)에는 수직안내부(111)에 수용되는 물질(10)을 주입하기 위한 주입구(112a)가 추가될 수 있다.
덮개(112)는 제1 수평안내부(131)의 상부를 커버하는 부분(115)과 제2 수평안내부(132)의 상부를 커버하는 부분(116)을 더 포함할 수 있다. 덮개(112)는 제1 수평안내부(131)의 상부를 커버하는 부분(115)과 제2 수평안내부(132)의 상부를 커버하는 부분(116)은 각각 제1 수평안내부(131)의 상부와 제2 수평안내부(132)의 상부에 대응하도록 연장되는 형상으로 이루어질 수 있다.
저장부(121)(122)는 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리된 소정의 성분(11)을 저장하는 것이다. 이를 위하여 저장부(121)(122)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이 저장부(121)(122)는 제1 저장부(121)와 제2 저장부(122)로 이루어질 수 있다. 저장부(121)(122)에는 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11) 이외에 이러한 소정의 성분(11)보다 더 작은 크기를 갖는 성분(13)도 저장될 수 있다. 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11) 이외에 이러한 소정의 성분(11)보다 더 작은 크기를 갖는 성분(13)도 후술하는 필터(131)(132)를 통과하여 저장부(121)(122)에 저장될 수 있기 때문이다.
제1 저장부(121)는 제1 수평안내부(113)에 연결되어 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리되고 수직안내부(111)를 거쳐 제1 수평안내부(113)에 의해 안내되는 소정의 성분(11)을 저장하는 것이다. 이를 위하여 제1 저장부(121)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 예시적으로 도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같이 제1 저장부(121)는 제1 저장본체(123)를 구비하며 제1 저장덮개(124)를 더 구비할 수 있다.
제1 저장본체(123)는 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리되고 수직안내부(111)를 거쳐 제1 수평안내부(113)에 의해 안내되는 소정의 성분(11)을 저장하는 것이다. 이를 위하여 제1 저장본체(123)는 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리된 소정의 성분(11)이 저장될 수 있는 오목한 형상으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 예시적으로 도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같이 제1 저장본체(123)는 그 수직단면이 상측에서 하측으로 갈수록 좁아지는 형상이고 그 수평단면이 원형의 형상으로 이루어짐으로써 전체적으로 역원뿔 형상일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 제1 저장본체(123)는 다른 다양한 구성으로 이루어질 수도 있다. 제1 저장본체(123)의 수평단면의 다른 다양한 형상이 도 3 내지 도 6에 예시적으로 나타나 있다.
제1 저장본체(123)는 적어도 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리된 소정의 성분(11)이 회전챔버(110)가 정지된 후 저장될 수 있는 정도의 크기를 갖는 것이 바람직하다.
제1 저장본체(123)는 적어도 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리된 소정의 성분(11)과 이러한 소정의 성분(11)보다 작은 크기를 갖는 성분(13)이 회전챔버(110)가 정지된 후 함께 저장될 수 있는 정도보다 작은 크기를 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력이 소정의 수준보다 작게 되는 시점부터 작용하지 않게 되는 시점까지, 소정의 성분(11)보다 작은 크기의 성분(13)이 제1 저장본체(123)로부터 이탈하여 회전챔버(110) 내부로 쉽게 회귀할 수 있게 됨으로써, 분리된 소정의 성분(11)의 분리효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.
제1 저장본체(123)는 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리되어 저장된 소정의 성분(11)이 제1 저장본체(123)에서 회전챔버(110)로 회귀하지 않게 하는 제1 회귀방지부(123a)를 포함하는 것이 바람직하다. 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리되어 제1 저장본체(123)에 저장된 소정의 성분(11)은, 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력이 작아지거나 작용하지 않게 되면, 원심력보다 중력이 더 크게 작용하게 되어 제1 저장본체(123)에서 이탈하여 회전챔버(110)로 회귀하려고 한다. 이 경우 제1 회귀방지부(123a)에 의하여 제1 저장본체(123)에 저장된 소정의 성분(11)이 회전챔버(110)로 회귀하는 것을 방지할 수 있게 됨으로써 분리효율을 향상시킬 수 있게 된다. 이러한 제1 회귀방지부(123a)는, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 제1 저장본체(123)의 중심과 같은 바닥 부분에서 제1 수평안내부(113)에 연결되는 부분까지 오르막 경사를 이루는 경사면으로 형성될 수 있다. 제1 회귀방지부(123a)를 형성하는 경사면의 경사진 정도나 길이, 형상 등은 제1 저장본체(123)에 저장된 소정의 성분(11)의 종류 및 특성 등에 의하여 적절하게 조절할 수 있다.
제1 회귀방지부(123a)는 제1 저장본체(123)에 저장된 소정의 성분(11)의 회전챔버(110)로의 회귀를 방지하는 효과를 높이는 것이 바람직하나, 이 경우 제1 저장본체(123)에 소정의 성분(11)과 함께 저장된 그보다 작은 성분(13)의 회전챔버(110)로의 회귀를 억제하는 효과도 함께 높아져서 바람직하지 않게 된다. 따라서 제1 회귀방지부(123a)는 제1 저장본체(123)에 저장된 소정의 성분(11)의 회전챔버(110)로의 회귀를 방지하는 효과는 높이면서 제1 저장본체(123)에 소정의 성분(11)과 함께 저장된 그보다 작은 성분(13)의 회전챔버(110)로의 회귀를 억제하는 효과는 낮추도록 그 크기나 형상 등을 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.
회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력이 작용하게 되면, 예시적으로 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 회전챔버(110)에 수용된 물질(10) 중에서 제1 필터(131)를 통과하지 못한 성분(12)은 제1 저장본체(123)으로 이동하지 못하여 회전챔버(110)에 남게 되고, 분리하고자 하는 소정의 성분(11)은 제1 필터(131)를 통과하여 제1 저장본체(123)로 이동하게 된다. 그러나 이 경우 분리대상은 아니지만 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 비중 또는 크기가 더 작은 성분(13)도 제1 필터(131)를 통과하여 제1 저장본체(123)로 이동하게 된다.
회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력이 소정의 수준보다 작아지거나 작용하지 않게 되면, 예시적으로 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 제1 저장본체(123)로 이동한 분리하고자 하는 소정의 성분(11)은 하층에 배열되고 소정의 성분(11)보다 비중이나 크기가 더 작은 성분(13)은 상층에 배열될 수 있다. 이 경우 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 비중이 작거나 크기가 작은 성분(13)은 제1 회귀방지부(123a)에 의해 방해를 받지 않고 회귀하여 제1 필터(131)를 통과하여 회전챔버(110)로 쉽게 회귀할 수 있게 되는 반면에, 분리하고자 하는 소정의 성분(11)은 제1 회귀방지부(123a)에 의해 방해를 받아 회귀하지 못하게 되어 제1 필터(131)까지 이르지 못함으로써 회전챔버(110)로 회귀할 수 없게 된다. 결과적으로 제1 저장본체(123)에 잔류하게 되는 물질 중에는 분리하고자 하는 소정의 성분(11)의 비율이 높아져 분리효율이 대폭 향상될 수 있게 된다.
제1 저장덮개(124)는 제1 저장본체(123)의 상부를 커버하는 것이다. 이를 위하여 제1 저장덮개(124)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이 제1 저장덮개(124)는 제1 저장본체(123)의 상부에 대응하도록 연장되는 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 제1 저장덮개(124)는 제1 저장본체(123)에 분리할 수 있도록 또는 분리할 수 없도록 결합할 수 있다.
제1 저장덮개(124)에는 제1 저장본체(123)에 저장된 분리하고자 하는 소정의 성분(11)을 배출하기 위한 제1 배출구(124a)가 추가될 수 있다. 이 제1 배출구(124a)에 호스와 같은 연결관을 연결하여 저장된 분리하고자 하는 소정의 성분(11)을 용이하게 오염되지 않은 상태에서 외부로 배출시킬 수 있다. 이때 별도로 펌프나 저장탱크가 필요하지 않게 되므로 장치의 구조를 단순화시킬 수 있게 된다.
제1 저장덮개(124)는 제1 수평안내부(131)의 상부를 커버하는 부분(115)과 분리할 수 있도록 또는 분리할 수 없도록 결합할 수 있다.
제2 저장부(122)는 제2 수평안내부(114)에 연결되어 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리되고 수직안내부(111)를 거쳐 제2 수평안내부(114)에 의해 안내되는 소정의 성분(11)을 저장하는 것이다. 이를 위하여 제2 저장부(122)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 예시적으로 도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같이 제2 저장부(122)는 제2 저장본체(125)를 구비하며 제2 저장덮개(126)를 더 구비할 수 있다.
제2 저장본체(125)는 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리되고 수직안내부(111)를 거쳐 제2 수평안내부(114)에 의해 안내되는 소정의 성분(11)을 저장하는 것이다. 이를 위하여 제2 저장본체(125)는 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리된 소정의 성분(11)이 저장될 수 있는 오목한 형상으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 예시적으로 도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같이 제2 저장본체(125)는 그 수직단면이 상측에서 하측으로 갈수록 좁아지는 형상이고 그 수평단면이 원형의 형상으로 이루어짐으로써 전체적으로 역원뿔 형상일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 제2 저장본체(125)는 다른 다양한 구성으로 이루어질 수도 있다. 제2 저장본체(125)의 수평단면의 다른 다양한 형상이 도 3 내지 도 6에 예시적으로 나타나 있는 제1 저장본체(123)의 수평단면의 다른 다양한 형상과 유사한 형상으로 이루어질 수 있다.
제2 저장본체(125)는 적어도 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리된 소정의 성분(11)이 회전챔버(110)가 정지된 후 저장될 수 있는 정도의 크기를 갖는 것이 바람직하다.
제2 저장본체(125)는 적어도 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리된 소정의 성분(11)과 이러한 소정의 성분(11)보다 작은 크기를 갖는 성분(13)이 회전챔버(110)가 정지된 후 함께 저장될 수 있는 정도보다 작은 크기를 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력이 소정의 수준보다 작게 되는 시점부터 작용하지 않게 되는 시점까지, 소정의 성분(11)보다 작은 크기의 성분(13)이 제2 저장본체(125)로부터 이탈하여 회전챔버(110) 내부로 쉽게 회귀할 수 있게 됨으로써, 분리된 소정의 성분(11)의 분리효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.
제2 저장본체(125)는 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리되어 저장된 소정의 성분(11)이 제2 저장본체(123)에서 회전챔버(110)로 회귀하지 않게 하는 제2 회귀방지부(125a)를 포함하는 것이 바람직하다. 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리되어 제2 저장본체(125)에 저장된 소정의 성분(11)은, 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력이 작아지거나 작용하지 않게 되면, 원심력보다 중력이 더 크게 작용하게 되어 제2 저장본체(125)에서 이탈하여 회전챔버(110)로 회귀하려고 한다. 이 경우 제2 회귀방지부(125a)에 의하여 제2 저장본체(123)에 저장된 소정의 성분(11)이 회전챔버(110)로 회귀하는 것을 방지할 수 있게 됨으로써 분리효율을 향상시킬 수 있게 된다. 이러한 제2 회귀방지부(125a)는, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 제2 저장본체(125)의 중심과 같은 바닥 부분에서 제2 수평안내부(114)에 연결되는 부분까지 오르막 경사를 이루는 경사면으로 형성될 수 있다. 제2 회귀방지부(125a)를 형성하는 경사면의 경사진 정도나 길이, 형상 등은 제2 저장본체(125)에 저장된 소정의 성분(11)의 종류 및 특성 등에 의하여 적절하게 조절할 수 있다.
제2 회귀방지부(125a)는 제2 저장본체(125)에 저장된 소정의 성분(11)의 회전챔버(110)로의 회귀를 방지하는 효과를 높이는 것이 바람직하나, 이 경우 제2 저장본체(125)에 소정의 성분(11)과 함께 저장된 그보다 작은 성분(13)의 회전챔버(110)로의 회귀를 억제하는 효과도 함께 높아져서 바람직하지 않게 된다. 따라서 제2 회귀방지부(125a)는 제2 저장본체(125)에 저장된 소정의 성분(11)의 회전챔버(110)로의 회귀를 방지하는 효과는 높이면서 제2 저장본체(125)에 소정의 성분(11)과 함께 저장된 그보다 작은 성분(13)의 회전챔버(110)로의 회귀를 억제하는 효과는 낮추도록 그 크기나 형상 등을 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.
회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력이 작용하게 되면, 예시적으로 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 회전챔버(110)에 수용된 물질(10) 중에서 제2 필터(132)를 통과하지 못한 성분(12)은 제2 저장본체(125)로 이동하지 못하여 회전챔버(110)에 남게 되고, 분리하고자 하는 소정의 성분(11)은 제2 필터(132)를 통과하여 제2 저장본체(125)로 이동하게 된다. 그러나 이 경우 분리대상은 아니지만 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 비중 또는 크기가 더 작은 성분(13)도 제2 필터(132)를 통과하여 제2 저장본체(125)로 이동하게 된다.
회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력이 소정의 수준보다 작아지거나 작용하지 않게 되면, 예시적으로 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 제2 저장본체(125)로 이동한 분리하고자 하는 소정의 성분(11)은 하층에 배열되고 소정의 성분(11)보다 비중이나 크기가 더 작은 성분(13)은 상층에 배열될 수 있다. 이 경우 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 비중이 작거나 크기가 작은 성분(13)은 제2 회귀방지부(125a)에 의해 방해를 받지 않고 회귀하여 제2 필터(132)를 통과하여 회전챔버(110)로 쉽게 회귀할 수 있게 되는 반면에, 분리하고자 하는 소정의 성분(11)은 제2 회귀방지부(125a)에 의해 방해를 받아 회귀하지 못하게 되어 제2 필터(131)까지 이르지 못함으로써 회전챔버(110)로 회귀할 수 없게 된다. 결과적으로 제2 저장본체(123)에 잔류하게 되는 물질 중에는 분리하고자 하는 소정의 성분(11)의 비율이 높아져 분리효율이 대폭 향상될 수 있게 된다.
제2 저장덮개(126)는 제2 저장본체(125)의 상부를 커버하는 것이다. 이를 위하여 제2 저장덮개(126)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이 제2 저장덮개(126)는 제2 저장본체(125)의 상부에 대응하도록 연장되는 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 제2 저장덮개(126)는 제2 저장본체(125)에 분리할 수 있도록 또는 분리할 수 없도록 결합할 수 있다.
제2 저장덮개(126)에는 제2 저장본체(125)에 저장된 분리하고자 하는 소정의 성분(11)을 배출하기 위한 제2 배출구(126a)가 추가될 수 있다. 이 제2 배출구(126a)에 호스와 같은 연결관을 연결하여 저장된 소정의 성분(11)을 용이하게 오염되지 않은 상태에서 외부로 배출시킬 수 있다. 이때 별도로 펌프나 저장탱크가 필요하지 않게 되므로 장치의 구조를 단순화시킬 수 있게 된다.
제2 저장덮개(126)는 제2 수평안내부(132)의 상부를 커버하는 부분(115) 과 분리할 수 있도록 또는 분리할 수 없도록 결합할 수 있다.
필터(131)(132)는 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리된 소정의 성분(11)이 통과되는 것이다. 이를 위하여 필터(131)(132)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 필터(131)(132)는 제1 필터(131)와 제2 필터(132)를 구비할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 필터(131)(132)는 하나의 필터 또는 세 개 이상의 필터로 이루어질 수도 있다.
제1 필터(131)는 회전챔버(110)와 제1 저장부(121) 사이에 배열될 수 있다. 예컨대, 제1 필터(131)는, 예시적으로 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 회전챔버(110)의 수직안내부(111)와 제1 저장부(121) 사이의 제1 수평안내부(113) 상에 배열될 수 있다. 이에 의하여 제1 필터(131)는 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)이 제1 저장부(121) 쪽으로 전부 이동하지 않고 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 비중 또는 크기가 큰 성분(12)을 걸러낼 수 있게 된다. 다만, 이에 한정되지 않고 제1 필터(131)는 회전챔버(110)와 제1 저장부(121) 사이에서 임의의 위치에 배열될 수 있다.
제1 필터(131)는 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11) 또는 그보다 더 작은 크기나 비중의 성분(13)은 통과시키고 소정의 성분(11)보다 더 큰 크기나 비중의 성분(12)은 통과시키지 않는다. 예컨대, 제1 필터(131)는 회전챔버(110) 내부에 수용되어 원심분리 대상이 되는 물질(10)에 포함된 혈구(blood corpuscle), 혈장, 유리지방(free oil) 및 줄기세포 기타 불순물과 같이 분리하고자 하는 소정의 성분(11) 및 그보다 작은 크기 또는 비중의 성분(13)은 통과시키지만, 구형에 가까운 고체 등과 같이 상대적으로 큰 크기나 비중의 성분(12)은 통과시키지 않는다.
제1 필터(131)는 메쉬(mesh)의 크기가 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11)에 따라 소정의 범위로 조절할 수 있다. 예컨대, 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11)이 줄기세포일 경우에는 일반적으로 제1 필터(131)의 메쉬 크기를 1μm 내지 2000μm로 조절할 수 있다. 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11)이 줄기세포일 경우 10G 이상의 원심력이 작용할 때에는 제1 필터(131)의 메쉬 크기를 10μm 내지 1000μm로 조절하는 것이 바람직하다. 이와 같이 제1 필터(131)의 메쉬 크기를 조절함으로써 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 더 큰 크기나 비중의 성분(12)을 걸러낼 수 있게 된다.
제1 필터(131)는 그 횡단면의 면적을 원심분리속도나 원심분리수율 등에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 예컨대, 원심분리속도를 높이기 위해 제1 필터(131)의 횡단면의 면적을 크게 할 수도 있고 원심분리수율을 높이기 위해 제1 필터(131)의 횡단면의 면적을 작게 할 수도 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 제1 필터(131)의 횡단면의 면적은 다양하게 조절될 수 있다.
제2 필터(132)는 회전챔버(110)와 제2 저장부(122) 사이에 배열될 수 있다. 예컨대, 제2 필터(132)는, 예시적으로 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 회전챔버(110)의 수직안내부(111)와 제2 저장부(122) 사이의 제2 수평안내부(114) 상에 배열될 수 있다. 이에 의하여 제2 필터(132)는 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)이 제2 저장부(122) 쪽으로 전부 이동하지 않고 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 비중 또는 크기가 큰 성분(12)을 걸러낼 수 있게 된다. 다만, 이에 한정되지 않고 제2 필터(132)는 회전챔버(110)와 제2 저장부(122) 사이에서 임의의 위치에 배열될 수 있다.
제2 필터(132)는 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11) 또는 그보다 더 작은 크기나 비중의 성분(13)은 통과시키고 소정의 성분(11)보다 더 큰 크기나 비중의 성분(12)은 통과시키지 않는다. 예컨대, 제2 필터(132)는 회전챔버(110) 내부에 수용되어 원심분리 대상이 되는 물질(10)에 포함된 혈구(blood corpuscle), 혈장, 유리지방(free oil) 및 줄기세포 기타 불순물과 같이 분리하고자 하는 소정의 성분(11) 및 그보다 작은 크기 또는 비중의 성분(13)은 통과시키지만, 구형에 가까운 고체 등과 같이 상대적으로 큰 크기나 비중의 성분(12)은 통과시키지 않는다.
제2 필터(132)는 메쉬(mesh)의 크기가 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11)에 따라 소정의 범위로 조절할 수 있다. 예컨대, 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11)이 줄기세포일 경우에는 일반적으로 제2 필터(132)의 메쉬 크기를 1μm 내지 2000μm로 조절할 수 있다. 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11)이 줄기세포일 경우 10G 이상의 원심력이 작용할 때에는 제2 필터(132)의 메쉬 크기를 10μm 내지 1000μm로 조절하는 것이 바람직하다. 이와 같이 제2 필터(132)의 메쉬 크기를 조절함으로써 회전챔버(110) 내부에 수용된 물질(10)에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 더 큰 크기나 비중의 성분(12)을 걸러낼 수 있게 된다.
제2 필터(132)는 그 횡단면의 면적을 원심분리속도나 원심분리수율 등에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 예컨대, 원심분리속도를 높이기 위해 제2 필터(132)의 횡단면의 면적을 크게 할 수도 있고 원심분리수율을 높이기 위해 제2 필터(132)의 횡단면의 면적을 작게 할 수도 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 제2 필터(132)의 횡단면의 면적은 다양하게 조절될 수 있다.
본 실시례의 원심분리기의 작용에 대하여 설명한다.
회전챔버(110)의 덮개(112)의 주입구(112a)를 통해 원심분리의 대상이 되는 물질(10)이 회전챔버(110)의 내부로 주입되면, 회전챔버(110)가 회전되지 전에는, 예시적으로 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 원심분리의 대상이 되는 물질(10)은 회전챔버(110)의 중심 하측에 배열된다.
회전챔버(110)가 회전하기 시작하면, 회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력에 의하여 회전챔버(110) 내부에 수용된 원심분리의 대상이 되는 물질(10)은 회전챔버(110)의 수직안내부(111)의 내측 표면을 따라 하측에서 상측으로 이동하기 시작한다.
회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력이 증가하여 소정의 수준에 도달하게 되면, 회전챔버(110) 내부에 수용된 원심분리의 대상이 되는 물질(10)은, 예시적으로 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 회전챔버(110)의 수직안내부(111)와 제1 및 제2 수평안내부(113)(114)에 의해 안내되어 제1 및 제2 필터(131)(132)를 통과하여 제1 및 제2 저장부(121)(122)에 저장된다. 이때 회전챔버(110) 내부에 수용된 원심분리의 대상이 되는 물질(10) 중에서 분리하고자 하는 소정의 성분(11)과 그보다 더 작은 크기나 비중의 성분(13)은 제1 및 제2 필터(131)(132)를 통과하여 제1 및 제2 저장부(121)(122)로 이동되지만, 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 더 큰 크기나 비중의 성분(12)은 제1 및 제2 필터(131)(132)를 통과하지 못하여 제1 및 제2 저장부(121)(122)로 이동되지 못한다. 이 경우 분리하고자 하는 소정의 성분(11)과 그보다 더 작은 크기나 비중의 성분(13)은 제1 및 제2 저장부(121)(122)의 저장용량보다 큰 함량일 때에는 그 성분(13)의 일부만이 제1 및 제2 저장부(121)(122)로 이동하게 된다. 이때 분리하고자 하는 소정의 성분(11)은 제1 및 제2 저장부(121)(122)의 하층에 배열되고 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 작은 크기나 비붕의 성분(13)은 제1 및 제2 저장부(121)(122)의 상층에 배열된다.
회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력을 소정의 수준보다 작은 수준으로 감소시키게 되면, 제1 및 제2 저장부(121)(122)로 이동된 분리하고자 하는 소정의 성분(11)과 그보다 더 작은 크기나 비중의 성분(13)은 중력의 영향이 더 커지게 된다. 따라서 예시적으로 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 제1 및 제2 저장부(121)(122)의 상층에 배열된 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 더 작은 크기나 비중의 성분(13)은 제1 및 제2 저장부(121)(122)에서 회전챔버(110)로 회귀하게 된다. 이 경우 분리하고자 하는 소정의 성분(11)보다 더 작은 크기나 비중의 성분(13)은 제1 및 제2 저장부(121)(122)의 상층에 배열되어 있기 때문에 제1 및 제2 회귀방지부(123a)(125a)에 의하여 방해를 받지 않고 원활하게 회전챔버(110)로 회귀하게 된다. 그러나, 제1 및 제2 저장부(121)(122)의 하층에 배열된 분리하고자 하는 소정의 성분(11)은 원심력보다 중력의 영향을 더 크게 받게 되더라도 제1 및 제2 회귀방지부(123a)(125a)에 의하여 회전챔버(110)로 회귀하는 것이 방지되고 제1 및 제2 저장부(121)(122)에 그대로 잔류하게 된다.
회전챔버(110)의 회전에 따른 원심력이 작용하지 않게 되면, 제1 및 제2 저장부(121)(122)에는, 예시적으로 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 분리하고자 하는 소정의 성분(11)은 남고 그 소정의 성분(11)보다 작은 크기나 비중의 성분(13)은 남지 않게 된다. 이후 제1 및 제2 저장부(121)(122)에 남은 분리하고자 하는 소정의 성분(11)은 제1 및 제2 배출구(124a)(126a)를 통해 외부로 배출하게 된다. 또는 제1 및 제2 저장부(121)(122)에 남은 분리하고자 하는 소정의 성분(11)을 외부로 배출하기 전에, 회전챔버(110)에 원심분리의 대상이 되는 물질(10)을 추가로 주입하여 원심분리과정을 반복함으로써, 제1 및 제2 저장부(121)(122)에 남은 분리하고자 하는 소정의 성분(11)의 함량을 높일 수도 있다.
제1 및 제2 저장부(121)(122)에 남은 분리하고자 하는 소정의 성분(11)을 외부로 배출한 후에는 위 과정을 반복하게 된다.
(실시례 2)
본 실시례는, 예시적으로 도 10에 나타나 있는 바와 같이, 원심분리방법(200)으로서, 원심분리의 대상이 되는 물질에 원심력이 작용하도록 원심분리의 대상이 되는 물질을 수용하는 회전챔버를 회전시키는 단계(210)를 포함한다. 원심분리의 대상이 되는 물질을 회전챔버에 주입할 때에는, 회전챔버의 주입구에 구비된 덮개를 개방하고 물질을 주입하거나, 주입구에 연결된 주입관을 이용하여 물질을 주입할 수 있다.
이후, 회전챔버의 회전에 따른 원심력을 증가시켜 회전챔버에 수용된 물질을 필터에 통과시킴으로써 회전챔버에 수용된 물질에서 소정의 성분과 그보다 작은 크기의 성분을 분리하여 저장부에 저장하는 단계(220)를 진행한다.
회전챔버의 회전에 따른 원심력이 작용하면, 회전챔버에 수용된 물질은, 회전챔버의 경사진 내측 표면을 따라 하측에서 상측으로 이동하여 상측 외부 쪽에 마련된 필터를 통과하여 저장부에 도달하게 된다. 이때 소정의 성분보다 큰 크기의 성분은 필터를 통과하지 못하게 된다. 저장부의 상층에는 소정의 성분이 배열되고 저장부의 하층에는 소정의 성분보다 작은 크기의 성분이 배열된다.
그 다음, 회전챔버의 회전에 따른 원심력을 감소시켜 저장부에 저장된 소정의 성분은 잔존시키고 저장부에 저장된 소정의 성분보다 작은 크기의 성분은 중력에 의하여 회전챔버로 회귀시키는 단계(230)를 진행한다. 여기서, 저장부에 저장된 소정의 성분은 중력에 의하여 회전챔버로 회귀하는 것이 차단된다. 이를 위하여 저장부에 소정의 성분이 중력에 의하여 회전챔버로 회귀하는 경로를 차단하는 회귀방지부가 형성될 수 있다. 결과적으로 저장부에는 소정의 성분은 잔존하고 소정의 성분보다 작은 크기의 성분은 잔존하지 않게 된다.
이후, 저장부에 잔존하는 소정의 성분을 외부로 배출하는 단계(240)를 진행한다. 이러한 배출은 저장부에 형성된 배출구에 연결된 호스를 통해 이루어질 수 있다.
본 발명은 대용량의 물질을 분리할 수 있는 원심분리기 및 원심분리방법에 이용할 수 있다.
100: 원심분리기
110: 회전챔버
111: 수직안내부
112: 덮개
113: 제1 수평안내부
114: 제2 수평안내부
121: 제1 저장부
122: 제2 저장부
123: 제1 저장본체
124: 제1 저장덮개
125: 제2 저장본체
126: 제2 저장덮개
131: 제1 필터
132: 제2 필터
200: 원심분리방법

Claims (13)

  1. 내부에 수용된 물질에 원심력이 작용하도록 회전할 수 있는 회전챔버;
    회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리된 소정의 성분이 저장되는 저장부; 및
    저장부와 회전챔버 사이에 배열되며, 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리된 소정의 성분이 저장부에 저장되기 위해 통과하는 필터를 구비하고,
    저장부는, 저장부의 바닥에서 회전챔버에 연결되는 상부까지 오르막 경사를 이루는 경사면으로 형성됨으로써 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리되어 저장부에 저장된 소정의 성분이 저장부에서 회전챔버로 회귀하지 않게 하는 회귀방지부를 포함하고,
    회귀방지부의 오르막 경사를 이루는 경사면은 회전챔버의 회전에 따른 원심력의 감소에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리되어 저장부에 저장된 소정의 성분보다 작은 크기의 성분을 저장부에서 회전챔버로 회귀하도록 형성되며,
    저장부의 상부를 커버하는 저장덮개를 더 구비하고,
    저장덮개에는 회전챔버의 회전에 따른 원심력에 의해 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리되어 저장부에 저장된 소정의 성분을 외부로 배출하는 배출구가 형성되어 있는 원심분리기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    회전챔버의 수직단면은 상측에서 하측으로 갈수록 좁아지고 회전챔버의 수평단면의 면적은 회전챔버의 상측에서 하측으로 갈수록 작아지는 원심분리기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    저장부는 회전챔버의 회전중심축을 기준으로 대칭이 되는 위치에 배열되는 복수의 저장요소들을 포함하는 원심분리기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    필터는 회전챔버 내부에 수용된 물질에서 분리된 소정의 성분보다 큰 크기의 성분은 통과시키지 않는 원심분리기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    필터는 메쉬의 크기가 1μm 내지 2000μm로 조절되어 있는 원심분리기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    필터는 메쉬의 크기가 10μm 내지 1000μm로 조절되어 있는 원심분리기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    회전챔버의 상부를 커버하는 덮개를 더 구비하는 원심분리기.
  10. (1) 원심분리의 대상이 되는 물질에 원심력이 작용하도록 원심분리의 대상이 되는 물질을 수용하는 회전챔버를 회전시키는 단계;
    (2) 회전챔버의 회전에 따른 원심력을 증가시켜 회전챔버에 수용된 물질을 필터에 통과시킴으로써 회전챔버에 수용된 물질에서 소정의 성분과 그보다 작은 크기의 성분을 분리하여 저장부에 저장하는 단계;
    (3) 저장부의 바닥에서 회전챔버에 연결되는 상부까지 오르막 경사를 이루는 경사면으로 형성되는 회귀방지부에 의해 회전챔버의 회전에 따른 원심력을 감소시켜 저장부에 저장된 소정의 성분은 잔존시키고 저장부에 저장된 소정의 성분보다 작은 크기의 성분은 중력에 의하여 회전챔버로 회귀시키는 단계; 및
    (4) 저장부에 잔존하는 소정의 성분을 외부로 배출하는 단계를 포함하고,
    (4) 단계는 저장부의 상부를 커버하는 저장덮개에 형성된 배출구를 통해 저장부에 잔존하는 소정의 성분을 외부로 배출하는 원심분리방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    (2) 단계의 필터는 회전챔버에 수용된 물질 중에서 분리하고자 하는 소정의 성분보다 큰 크기의 성분을 통과시키지 않는 원심분리방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    (3) 단계의 저장부에 저장된 소정의 성분은 중력에 의하여 회전챔버로 회귀하는 것을 차단하는 원심분리방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    (4) 단계의 저장부에 잔존하는 소정의 성분은 저장부의 상부를 커버하는 저장덮개에 형성된 배출구에 연결된 배출관을 통해 외부로 배출되는 원심분리방법.
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