KR102095267B1 - 중력 기반 정자 분리 장치 및 분리 방법 - Google Patents

중력 기반 정자 분리 장치 및 분리 방법 Download PDF

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    • C12N2509/10—Mechanical dissociation

Abstract

중력 기반 정자 분리 장치 및 분리 방법에 관한 것이며, 중력 기반 정자 분리 장치는, 상단이 유로 입구이고 하단이 유로 출구인 정자분리유로가 중력 방향을 따라 연장 형성되는 수조를 포함하는 정자분리모듈; 및 상기 정자분리유로 내로 정액을 주입하거나 상기 정자분리유로 내의 유체 중 일부를 흡입하도록 구비되는 유체제어기구를 포함하되, 상기 유체제어기구는, 유체를 토출하거나 흡입하는 팁이 상기 유로 입구를 통해 상기 정자분리유로 내에 삽입된 삽입 상태로 배치되는 피펫, 상기 피펫 상단의 버튼에 대한 누름량을 조절 가능하도록 배치되는 버튼 누름 기계장치를 포함하고, 상기 정액은 정자를 포함한 유체를 의미한다.

Description

중력 기반 정자 분리 장치 및 분리 방법{GRAVITY-BASED MOTILE SPERM SORTING DEVICE AND THE SORTING METHOD}
본원은 중력 기반 정자 분리 장치 및 분리 방법에 관한 것이다.
환경의 변화에 따른 정자의 이상으로 남성 불임 인구가 증가하고 있다. 이에 따라, 임신을 원하는 난임 부부의 경우 보조생식술(인공수정, 체외수정 시술 등)의 활용도가 증가하고 있다. 보조생식술을 시행하기 위해서는 정상적인 정자의 선별이 필수적이다. 현재까지는 수작업으로 이를 분류하거나, Swim-Up 방식(유동이 전무한 유체 내에서 자중으로 인한 침전과 정자 개별의 운동성을 이용하는 방식)과 같이 시간을 과다하게 소모하는 방법이 주를 이루고 있다.
한편, 한국공개특허공보 제10-2004-0105735호에는 K자 형태의 마이크로 유로에 층류유동을 발생시키고, 주유동(Main stream)에서 운동성 입자를 이탈시키는 방식을 이용하여 비운동성 정자로부터 운동성 정자를 분류하는 장치가 종래기술로서 개시된 바 있다. 하지만 상기 종래기술의 경우, 정자의 자유로운 운동성을 바탕으로 주유동에서 이탈하는 정자만을 회수하기 때문에, 주유동을 따라서 이동하는 운동성 정자를 분리할 수 없는 한계가 있었다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 운동성(Motility)과 주류성(Rheotaxis) 측면에서 정상적인 정자를 단시간 내에 보다 효율적으로 분리할 수 있는 중력 기반 정자 분리 장치 및 분리 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 중력 기반 정자 분리 장치는, 상단이 유로 입구이고 하단이 유로 출구인 정자분리유로가 중력 방향을 따라 연장 형성되는 수조를 포함하는 정자분리모듈 및 상기 정자분리유로 내로 정액을 주입하거나 상기 정자분리유로 내의 유체 중 일부를 흡입하도록 구비되는 유체제어기구를 포함하되, 상기 유체제어기구는, 유체를 토출하거나 흡입하는 팁이 상기 유로 입구를 통해 상기 정자분리유로 내에 삽입된 삽입 상태로 배치되는 피펫, 상기 피펫 상단의 버튼에 대한 누름량을 조절 가능하도록 배치되는 버튼 누름 기계장치를 포함하고, 상기 정액은 정자를 포함한 유체를 의미한다.
또한, 상기 팁은, 상기 버튼의 누름이 진행될수록 상기 피펫 내부에 수용된 유체를 토출하고, 상기 버튼의 누름 해제가 진행될수록 상기 피펫 내부로 유체를 흡입할 수 있다.
또한, 상기 버튼은 상기 버튼 누름 기계장치의 누름 압력이 해제되면 상향으로 탄성 회복되도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 버튼 누름 기계장치는, 상기 버튼의 상측에 배치되는 캠을 갖는 캠기구 및 상기 캠에 회전 구동력을 제공하는 모터를 포함하고, 상기 모터는 상기 캠을 단방향 회전시키도록 제어될 수 있다.
또한, 상기 캠에 형성된 노우즈는, 단방향 회전이 진행될수록 상기 버튼에 대한 누름량이 증가되도록 형성되는 누름 진행면 및 단방향 회전이 진행될수록 상기 버튼에 대한 누름량이 감소되도록 형성되는 누름 해제면을 가질 수 있다.
또한, 상기 누름 진행면은, 둘레 방향 중 단방향의 반대방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 증가되는 경사면이고, 상기 누름 해제면은, 상기 누름 진행면의 단방향 반대방향 끝단과 연결되고, 둘레 방향 중 단방향 반대방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 감소되는 경사면일 수 있다.
또한, 상기 피펫은, 상기 모터의 제어에 따라, 상기 버튼이 상기 누름 진행면의 단방향 반대방향 끝단으로부터 단방향으로 미리 설정된 각도만큼 이격된 위치의 누름 진행면에 접촉되는 정액 주입 완료 상태 및 상기 정액 주입 완료 상태에서 상기 캠이 단방향으로 추가 회전되면 기초원 부분 또는 상기 누름 해제면에 접촉되는 정자 흡입 상태 중 어느 하나의 상태에 놓일 수 있다.
또한, 상기 버튼 누름 기계장치는, 상기 버튼의 상측에 배치되는 캠을 갖는 캠기구 및 상기 캠에 회전 구동력을 제공하는 모터를 포함하고, 상기 모터는 상기 캠을 양방향 회전시키도록 제어될 수 있다.
또한, 상기 캠에 형성된 노우즈는, 상기 캠에 대하여 양방향 중 일방향 회전이 진행될수록 상기 버튼에 대한 누름량이 증가되도록 형성되는 누름 진행면을 가지고, 상기 누름 진행면에 의하면, 상기 캠에 대하여 양방향 중 상기 일방향과 반대되는 타방향 회전이 진행되면 상기 버튼에 대한 누름량이 감소될 수 있다.
또한, 상기 수조는 상기 유로 입구의 레벨보다 미리 설정된 레벨만큼 높은 레벨까지 분리용 용액을 수용 가능하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 미리 설정된 레벨은, 정자 분리를 진행하는 기설정된 시간 동안 정액이 주입된 분리용 용액의 일부가 상기 유로 출구를 통해 배출되더라도, 분리용 용액의 상면 레벨이 상기 유로 입구보다 높게 유지되도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 정자분리모듈은, 상기 유로 출구의 출구 면적을 조절하여 상기 정자분리유로 내의 중력 방향 유속을 제어하는 유동제어부를 포함할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제2 측면에 따른 중력 기반 정자 분리 방법은, 본원의 제1 측면에 따른 중력 기반 정자 분리 장치를 이용한 정자 분리 방법으로서, (a) 상기 수조에 분리용 용액을 충진한 상태에서 상기 버튼 누름 기계장치를 통해 상기 버튼을 누름으로써 정액이 수용된 상기 피펫으로부터 상기 정자분리유로 내로 정액을 주입하는 단계, (b) 정액이 주입된 분리용 용액을 상기 유로 출구를 통해 중력에 따라 미리 설정된 유량으로 배출하여 상기 정자분리유로 내에 중력 기반 유속을 형성하면서, 상기 버튼이 눌러진 상태를 기설정된 시간 동안 유지하는 단계, 및 (c) 상기 기설정된 시간이 경과되면, 상기 버튼 누름 기계장치를 통해 상기 버튼의 누름을 적어도 일부 해제함으로써 상기 피펫이 상기 정자분리유로 내의 분리용 용액 중 일부를 흡입하는 단계를 포함한다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 중력 방향을 따라 연장 형성된 정자분리유로를 통한 유체의 흐름을 이용하여 정자를 분리함으로써, 정상적인 정자의 선별을 위한 장치 및 과정을 종래 대비 간소화하면서도 상대적으로 운동성(Motility)이 우수하고 높은 주류성(Rheotaxis)을 갖는 정상적인 정자를 단시간 내에 보다 효율적으로 분리할 수 있는 효과(분리 효율 제고 효과)가 있다.
즉, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 정자의 특수한 성질인 주류성을 이용함으로써 운동성 정자(정상적인 정자)의 선별 과정을 간소화하고 분리효율을 제고할 수 있고, 이에 따라 기존에 소모되던 부가적인 시술비를 절약함으로써 보조생식술에 지출되는 비용을 감소시킬 수 있으며, 매우 중요한 사회적 이슈인 출산율 저하와 인구 감소 문제에 있어, 남성 불임으로 인한 불임 인구의 부담을 최소화할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 중력 방향 유체 흐름을 형성하는 정자분리유로, 피펫, 캠기구 등의 유기적 구성 조합의 최적화를 통해, 정자분리유로를 지속적으로 관찰할 필요 없이, 보조생식술 전 정액 샘플을 희석시킨 뒤 장치에 삽입하여 수 분 내로 정상적인 정자만을 분리할 수 있는 효과(처리량[단위:입자갯수/시간] 제고 효과)가 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 모터의 단방향 회전 구동과 연동하는 캠기구에 의해 동작되는 피펫을 통해 정액의 주입과 흡입을 가능하게 함으로써, 장치의 복잡도를 현저히 낮출 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 유동제어부를 활용하여 유로 출구의 면적을 조절하므로, 인간과 여타 포유류의 정자 상태(속력 등)에 대응하여 정자분리유로 내 정액의 유속을 제어함으로써, 단시간(수 분, 예를 들어 5분) 내에 팁 인근에 운동성 정자를 제외한 입자를 가라앉힐 수 있고, 원하는 레벨(운동성, 주류성 등) 이상의 정자를 분리할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 정자분리유로는 중력 방향으로 마이크로사이즈 보다 큰 메소사이즈 유로로 형성되어 대용량 분리가 가능할 수 있다(처리량[단위:입자갯수/시간] 제고 효과).
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치의 사시도이다.
도 2a는 본원의 제 1 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치의 누름 진행 전 상태(예를 들면, 피펫의 버튼이 캠의 기초원 둘레에 접촉한 상태)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 본원의 제 1 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치에서 피펫의 버튼이 누름 진행면의 단방향 반대방향 끝단으로부터 단방향으로 미리 설정된 각도만큼 이격된 위치에서 누름 진행면에 접촉된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2c는 본원의 제 1 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치가 도 2b 상태에서 캠이 단방향으로 추가 회전하면서 피펫의 버튼이 누름 해제면을 지나 탄성 회복되는 상태로 변환되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 본원의 제 2 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치의 누름 진행 전 상태(예를 들면, 피펫의 버튼이 캠의 기초원 둘레에 접촉한 상태)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 본원의 제 2 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치에서 피펫의 버튼이 누름 진행면의 캠에 대하여 양방향 중 타방향 끝단으로부터 일방향으로 미리 설정된 각도만큼 이격된 위치에서 누름 진행면에 접촉된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3c는 본원의 제 2 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치가 도 3b 상태에서 캠에 대하여 양방향 중 일방향과 반대되는 타방향으로 회전하면서 피펫의 버튼이 누름 진행면을 역방향(일방향)으로 지나 탄성 회복되는 상태로 변환되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 본원의 제 3 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치의 누름 진행 전 상태(예를 들면, 피펫의 버튼이 캠의 기초원 둘레에 접촉한 상태)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 본원의 제 3 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치에서 피펫의 버튼이 누름 진행면의 단방향 반대방향 끝단으로부터 단방향으로 미리 설정된 각도만큼 이격된 위치에서 누름 진행면에 접촉된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4c는 본원의 제 3 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치에서 누름 진행면의 단방향 반대방향 끝단과 버튼이 접촉한 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4d는 본원의 제 3 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치가 도 2c의 상태에서 캠이 단방향으로 추가 회전하면서 피펫의 버튼이 누름 해제면을 지나 탄성 회복되는 상태로 변환되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 방법의 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 방향이나 위치와 관련된 용어(상측, 상단부, 상단, 상부, 하측, 하단부, 하단, 하부, 수직 방향, 수평 방향)는 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설명한 것이다. 예를 들면, 도 2a를 기준으로 12시 방향이 상측일 수 있고, 6시 방향이 하측일 수 있다. 또한, 도 2a를 기준으로 12시-6시 방향이 중력 방향 또는 수직 방향일 수 있고, 3시-9시 방향이 수평 방향일 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치의 사시도이다.
이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치(1000)를 설명의 편의상 본 중력 기반 정자 분리 장치(1000)라 하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 중력 기반 정자 분리 장치(1000)는 정자분리모듈(100) 및 유체제어기구(200)를 포함한다.
정자분리모듈(100)은 상단이 유로 입구(111)이고 하단이 유로 출구(112)인 정자분리유로(110)가 중력 방향을 따라 연장 형성되는 수조(120)를 포함한다.
중력 기반 정자 분리 장치(1000)는 정자분리유로(110) 내부로 후술할 피펫(230)의 팁(231)을 삽입하여 샘플(정액)을 주입하도록 설계될 수 있다. 예시적으로 도 1을 참조하면, 피펫(230)의 팁(231)은 정자분리유로(110) 상단의 유로 입구(111)를 통해 정자분리유로(110) 내부로 삽입될 수 있다. 또한, 수조(120) 내에는 정자분리유로(110)가 형성되는데, 이러한 정자분리유로(110)의 형성 방식은 다양할 수 있다. 예를 들어 도 1을 참조하면, 정자분리유로(110)는 정자분리유로(110)를 형성한 별도의 블록 또는 부재를 수조(120) 내에 배치하는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 본원에서 정자분리유로(110) 내부로 주입되는 '정액'이라 함은, 정자를 포함한 유체를 의미한다. 다시 말해, 본원에서 '정액'은 사전적 의미의 정액만을 지칭하는 것이 아니라, 정자를 포함한 유체를 포괄적으로 지칭하는 넓은 개념으로 이해된다. 예시적으로, 본원에서 정자분리유로(110) 내부로 주입되는 정액은 사람이나 동물로부터 추출한 정액을 정자영양유체에 소정의 비율(예를 들면 정액:정자영양유체=1:2)로 희석시킨 것일 수 있다.
또한, 정자분리유로(110)가 형성된 수조(120) 내에는 중력 방향으로의 유체의 흐름을 형성하기 위한 분리용 용액이 충진될 수 있으며, 이러한 분리용 용액이 충진된 상태에서 피펫(230)의 팁(231)을 통해 정액이 주입되거나, 일부 정자, 정액 등을 포함하는 분리용 용액이 추출될 수 있다. 예시적으로, 사람용의 분리용 용액은 Human Tubal Fluid with 0.4 human serum albumin일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 포유류용의 분리용 용액은 DBPS일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
수조(120)는 유로 입구(111)의 레벨(121)보다 미리 설정된 레벨만큼 높은 레벨(높이)까지 분리용 용액을 수용 가능하도록 형성될 수 있다. 미리 설정된 레벨은 정자 분리를 진행하는 기설정된 시간 동안 정액이 주입된 분리용 용액의 일부가 유로 출구(112)를 통해 배출되더라도, 분리용 용액의 상면 레벨이 유로 입구(111)의 레벨(121)보다 높게 유지되도록 설정될 수 있다.
피펫(230)의 팁(231)을 통해 정액(샘플)이 정자분리유로(110)로 주입되면 정자분리유로(110) 내의 주입된 정액을 포함하는 분리용 용액은 중력 방향 유체 흐름을 형성하며 정자분리유로(110)의 하측으로 이동하여 유로 출구(112)를 통하여 배출될 수 있다. 그런데, 운동성과 주류성을 갖는 정액 내의 정자 중 상대적으로 높은 운동성과 주류성을 갖는 정자일수록 중력 방향 유체 흐름을 거스르는 중력 반대 방향으로 이동하고자 할 것이므로, 정해진 시간(기설정된 시간) 이후에 피펫(230)을 통해 상대적으로 높은 운동성과 주류성을 가져 건강할 확률이 높은 정상적인 정자를 분리용 용액으로부터 분리할 수 있다. 이때, 정자를 포함하는 분리용 용액이 피펫(230)으로 흡입될 수 있도록 피펫(230)의 팁(231)이 분리용 용액에 접촉되는 상태(잠겨 있는 상태)를 상기 정해진 시간 이후까지 유지하기 위해서는, 분리용 용액의 상면 레벨은 유로 입구(111)(유로 입구 레벨(121))보다 높게 유지되도록 설정될 수 있다. 즉, 수조(120)는 정자 분리를 진행하는 기설정된 시간 동안 정자분리유로(110)의 유로 출구(112)를 통해 분리용 용액이 배출되는 배출 유량을 고려하여, 상기 기설정된 시간 이후에도 분리용 용액이 유로 입구(111)의 레벨(121)보다 높은 레벨을 유지한 상태로 채워져 있을 수 있도록, 정자분리유로(110)의 유로 입구(111)의 레벨(121)보다 충분히 높게 구비됨이 바람직하다. 예시적으로 도 1을 참조하면, 수조(120)는 그 최상단 레벨이 유로 입구(111)의 레벨(121)보다 충분히 높게 구비될 수 있다.
정자분리유로(110)는 중력 방향으로 갈수록 유로 단면적이 넓어지는 변단면 구간(113)을 포함할 수 있다.
변단면 구간(113)에서 중력 방향과 반대 방향으로 갈수록 유로 단면적이 좁아지므로, 유로 출구(112)를 통한 분리용 용액의 배출 유량이 일정하다고 가정하였을 때 정자분리유로(110) 내의 유속은 중력 방향과 반대 방향으로 갈수록 점차 빨라질 수 있다. 이에 따라, 분리용 용액에 포함된 정자들 중 상대적으로 운동성 및 주류성이 우수한 정자일수록 점점 더 빨라지는 유속을 거슬러 정자분리유로(110)의 상측에 근접하게 이동할 수 있다. 즉, 정자분리유로(110)가 중력 반대 방향으로 갈수록 유속이 빨라지는 변단면 구간(113)을 포함함으로써, 운동성 정자를 보다 효과적으로 분리할 수 있다. 예시적으로 도 1을 참조하면, 피펫(230)은 팁(231)의 하단(끝단)이 변단면 구간(113) 내에 위치하거나, 변단면 구간(113)보다 상측에 위치하도록 배치될 수 있다.
정자분리유로(110)는 마이크로사이즈의 유로보다 큰 메소사이즈 유로로 형성될 수 있다. 일반적으로, 마이크로(Micro)사이즈는 2mm 이하일 수 있고, 메소(Meso)사이즈는 2mm 보다 크고 50mm 미만일 수 있으며, 매크로(Macro)사이즈는 50mm이상일 수 있다. 즉, 정자분리유로(100)가 마이크로사이즈의 유로보다 큰 메소사이즈 유로로 형성되어 운동성 정자의 대용량 분리가 가능할 수 있다. 또한, 수조(120)는 이러한 메소사이즈의 정자분리유로(110)를 수용할 수 있는 적정한 사이즈로 구비될 수 있다. 한편, 정자분리유로(110)는 추출된 정액의 양 등을 고려하였을 때, 매크로사이즈보다는 작은 메소사이즈로 형성됨이 바람직할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
정자분리모듈(100)은 유로 출구(112)의 출구 면적을 조절하여 정자분리유로(110) 내의 중력 방향 유속(유량)을 제어하는 유동제어부(130)를 포함할 수 있다.
불임 환자의 정자 상태에 따라 선별하고자 하는 정자의 레벨이 상이할 수 있다. 예를 들어, 운동성이 상당히 낮은 정자들이 대부분인 불임 환자의 경우, 운동성이 다소 떨어지는 정자를 선별하여야 할 수도 있고, 상대적으로 운동성이 높은 정자를 일부 가지고 있는 불임 환자의 경우에는 상대적으로 운동성이 높은 정자를 선별함이 바람직할 수 있다. 본원에 의하면, 유동제어부(130)에 의해 정자분리유로(110)의 배출 유량 및 유속을 제어함으로써, 불임 환자의 정자 상태에 맞추어 달리 설정될 수 있는 선별기준(속력)에 따라 원하는 레벨 이상의 정자를 분리하는 것이 가능하다.
또한, 인간과 여타 포유류 정자의 속력이 모두 상이하기 때문에, 유동제어부(130)에 의해 유속을 조절함으로써 다양한 개체군의 정자 선별을 원하는 선별기준에 따라 자유롭게 진행할 수 있다.
예시적으로 도 1을 참조하면, 유동제어부(130)는 유로 출구(112)와 통하도록 연결되는 튜브 유닛(131) 및 나사 결합량에 따라 튜브 유닛(131)의 둘레면을 가압하는 가압량이 조절되도록 구비되는 가압 유닛(132)을 포함할 수 있다. 가압 유닛(132)은 링거에서 튜브 내부의 유체 통과 면적을 조절하여 링거액의 주입량을 제어하는 장치와 유사한 형태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 가압 유닛(132)을 통해 튜브 유닛(132)의 둘레면을 덜 가압하거나 가압하지 않도록 하여 유로 출구(112)의 출구 면적을 보다 넓힘으로써, 정자분리유로(110)의 유속을 빠르게 제어할 수 있다.
다른 예로, 유동제어부(130)는 튜브 유닛(131)의 둘레면에 통공이 형성되고, 이러한 통공을 통해 면적 조절 유닛(132)이 가변적으로 삽입되는 형태로 구비될 수 있다. 이 경우, 면적 조절 유닛(132)이 튜브 유닛(131) 내부로 삽입되는 정도에 따라 튜브 유닛(131)의 통과 단면적이 변경될 수 있다. 예시적으로, 면적 조절 유닛(132)은 통공의 내주면과 나사 결합되는 형태로 구비될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
한편, 유체제어기구(200)는 정자분리유로(110) 내로 정액을 주입하거나 정자분리유로(110) 내의 유체(예를 들면 정자를 포함하는 분리용 용액) 중 일부를 흡입하도록 구비되는 구성이다.
이러한 유체제어기구(200)는 피펫(230) 및 버튼 누름 기계장치를 포함한다. 또한, 버튼 누름 기계장치는 캠기구(220) 및 모터(210)를 포함할 수 있다.
피펫(230)은 유체를 토출하거나 흡입하는 팁(231)이 유로 입구(111)를 통해 정자분리유로(110) 내에 삽입된 삽입 상태로 배치되는 구성이다. 피펫(230)의 상단에는 버튼(232)이 구비된다. 팁(210)은 버튼(232)의 누름이 진행될수록 피펫(230) 내부에 수용된 유체를 토출하고, 버튼(2320)의 누름 해제가 진행될수록 피펫(230) 내부로 유체를 흡입할 수 있다. 버튼(232)은 버튼 누름 기계장치의(예를 들면 후술할 캠(222)의 접촉에 의한) 누름 압력이 해제되면 상향으로 탄성 회복되도록 구비될 수 있다.
도 1을 참조하면, 이러한 피펫(230)은 통상적으로 사용되는 상용 피펫과 동일 또는 유사할 수 있다. 예시적으로, 버튼(232)이 소정 이상 눌러지면, 피펫(230) 내부에 수용된 유체(예를 들면 정액)가 팁(231)을 통해 외부(정자분리유로(110))로 배출(주입)될 수 있다. 반대로, 버튼(232)의 누름이 소정 이상 해제되면, 팁(231)을 통해 외부(정자분리유로(110))의 유체(예를 들면 정자를 포함한 분리용 용액)이 피펫(230)의 내부로 흡입될 수 있다.
유체제어기구(200)는 피펫(230)이 삽입 상태를 유지하도록 고정하는 홀더(240)를 포함할 수 있다. 이러한 홀더(240)는 피펫(230)이 정자분리유로(110) 내에 삽입되지 않은 삽입 해제 상태에 놓일 수 있도록 피펫(230)을 고정 해제 가능하게 구비될 수 있다. 즉, 홀더(240)는 피펫(230)을 착탈 가능하게 고정할 수 있다.
예시적으로 도 1을 참조하면, 베이스몸체(250)의 상측에는 모터(210), 캠기구(220) 등이 배치될 수 있고, 베이스몸체(250)의 전방(도 1 기준 8시 방향)에는 피펫(230)이 캠기구(220)의 캠(222)에 의해 버튼(232)이 눌러질 수 있는 상태로 배치될 수 있다. 이러한 피펫(230)이 필요에 따라 탈거될 수 있도록, 피펫(230)을 고정하는 홀더(240)가 베이스몸체(250)의 전면과 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 예시적으로 도 1을 참조하면, 홀더(240)는 피펫(230)의 둘레를 감싸는 형태로 구비되고 베이스몸체(250)와 볼트 등을 통해 결합될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 홀더(240)는 피펫과 같은 대상체를 착탈 가능하게 고정하는 다양한 기구 형태로 마련될 수 있다. 이처럼 홀더(240)에 의해 피펫(230)이 착탈 가능하게 구비됨으로써, 피펫(230)에 의한 정액 등의 샘플 채취 후 피펫(230) 배치 및 피펫(230)에 의해 정자를 포함한 분리용 용액 등의 유체 흡입 후 피펫(230) 분리가 별도의 복잡한 장치의 구비 없이도 자유롭게 이루어질 수 있다.
한편, 도 2a는 본원의 제 1 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치의 누름 진행 전 상태(예를 들면, 피펫의 버튼이 캠의 기초원 둘레에 접촉한 상태)를 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 본원의 제 1 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치에서 피펫의 버튼이 누름 진행면의 단방향 반대방향 끝단으로부터 단방향으로 미리 설정된 각도만큼 이격된 위치에서 누름 진행면에 접촉된 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 2c는 본원의 제 1 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치가 도 2b 상태에서 캠이 단방향으로 추가 회전하면서 피펫의 버튼이 누름 해제면을 지나 탄성 회복되는 상태로 변환되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이, 버튼 누름 기계장치는 캠기구(220) 및 모터(210)를 포함할 수 있다. 캠기구(220)는 회전에 따라 피펫(230) 상단의 버튼(232)에 대한 누름량을 조절 가능하도록 버튼(232)의 상측에 배치되는 캠(222)을 갖는 구성이다. 또한, 모터(210)는 캠(222)에 회전 구동력을 제공하는 구성이다. 모터(210)는 캠(222)을 단방향 회전시키도록 제어될 수 있다. 유체제어기구(200)는 모터(210)의 회전을 제어하는 모터제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 캠(222)은 기초원 부분과 노우즈(222a) 부분을 포함할 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 캠(222)에 형성된 노우즈(222a)는, 캠(222)의 단방향 회전이 진행될수록 버튼(232)에 대한 누름량이 증가되도록 형성되는 누름 진행면(222aa) 및 단방향 회전이 진행될수록 버튼(232)에 대한 누름량이 감소되도록 형성되는 누름 해제면(222ab)을 가질 수 있다. 즉, 누름 진행면(222aa)은 둘레 방향 중 단방향의 반대방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 증가되는 경사면이고, 누름 해제면(222ab)은 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단과 연결되고, 둘레 방향 중 단방향 반대방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 감소되는 경사면일 수 있다.
여기서, 캠(222)의 회전방향이 단방향이고, 그와 반대되는 방향이 단방향의 반대방향일 수 있다. 예시적으로 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 캠(222)의 회전방향이 점선 표시된 화살표와 같이 시계방향인 경우, 누름 진행면(222aa)은 이러한 시계방향과 반대되는 반시계방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 증가되는 경사면을 갖는다. 즉, 캠(222)의 회전방향이 단방향인 경우, 누름 진행면(222aa)은 캠(222)이 회전되면서 누름이 점차적으로 진행되는 것으로서 상기 단방향의 반대방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 증가하는 경사면 형태로 구비될 수 있다.
캠(222)은 원형의 기초원 부분에서 노우즈(222a)의 둘레 방향(단방향의 반대방향)을 따라 점차적으로 돌출되는 형태로 구비되므로, 캠(222)이 단방향으로 편심 회전함에 따라 노우즈(222a)의 누름 진행면(222aa)에 대하여 접촉된 버튼(232)이 눌러지는 정도가 증가되면서 캠(222)의 하단에 접촉되는 버튼(232)이 눌러질 수 있다. 또한, 캠(222)이 추가적으로 단방향으로 편심 회전함에 따라 노우즈(222a)의 누름 진행면(222aa)을 벗어나고 편심 반경이 감소하는 누름 해제면(222ab)에 의해 버튼(232)이 눌러지는 정도가 감소되면서 캠(222)의 하단에 접촉되는 버튼(232)의 누름이 해제될 수 있다. 캠(222)의 노우즈(222a)의 돌출된 정도(편심 정도), 피펫(230)의 버튼(232)이 배치되는 높이 등의 조절에 따라, 피펫(230)에 의해 주입할 수 있는 유체의 양 및 피펫(230)으로 흡입될 수 있는 유체의 양이 원하는 정량으로 설정될 수 있다.
도 1 및 도 2c를 참조하면, 피펫(230)의 버튼(232)은 버튼 누름 기계장치의(예를 들면 후술할 캠(222)의 접촉에 의한) 누름 압력이 해제되면 상향으로 탄성 회복되도록 구비될 수 있다. 버튼(232)은 스프링과 같은 탄성 부재 또는 고무와 같은 탄성 재질을 이용하여 상향 탄성회복 가능하게 구비될 수 있다. 예시적으로 버튼(232)은 당 분야에서 통상의 기술자에게 기알려진 형태 또는 향후 개발될 다양한 형태로 구비될 수 있다. 이러한 버튼(232)의 탄성 구동에 의하면, 버튼(232)의 누름이 진행될수록 피펫(230) 내부에 수용된 유체를 토출한 다음, 버튼(232)의 누름 해제가 진행될수록 피펫(230) 내부로 유체를 흡입할 수 있다.
한편, 캠(222)은 누름 해제면(222ab)이 누름 진행면(222aa)보다 큰 경사를 갖는 비대칭 캠(222)일 수 있다. 이에 따르면, 모터(210)가 캠(222)을 등속으로 단방향 제어한다고 하였을 때, 캠(222)에 의한 버튼(232)의 누름 해제 속도가 누름 속도보다 빠를 수 있다. 따라서, 피펫(230) 내부에 수용된 정액을 정자분리유로(110)에 주입할 때에는 상대적으로 느린 속도로 안정적인 주입을 진행하는 반면, 정자분리유로(110)에서 분리된 운동성 정자를 흡입할 때에는 주입 속도보다 빠르게 일거에 흡입할 수 있어, 원하는 시점에 원하는 정량을 보다 정확하고 효과적으로 흡입(추출)할 수 있다.
누름 해제면(222ab)이 단방향의 반대방향을 따라 편심 반경이 연속적으로 작아지는 형태로 구비됨으로써, 단방향 회전에 따라 버튼(232)에 대한 연속적인 누름 해제가 이루어질 수 있다. 즉, 버튼(232)은 누름 진행면(222aa)과의 접촉이 해제되면서 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단과 연결되는 누름 해제면(222ab)에 접촉될 수 있으며, 단방향 회전에 따라 버튼(232)의 누름이 해제될 수 있다. 이때 전술한 바와 같이, 누름 해제면(222ab)의 경사(단방향의 반대방향으로 갈수록 편심 반경이 줄어드는 경사)가 누름 진행면(222aa)의 경사(단방향으로 갈수록 편심 반경이 줄어드는 경사)보다 클수록 버튼(232)의 누름 해제가 보다 즉각적으로 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바를 기초로, 유체제어기구(200)에 의한 유체의 정량 토출 및 정량 흡입 동작을 도 1 및 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 예시적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2a는 누름 진행 전 초기 상태(예를 들면, 피펫의 버튼이 캠의 기초원 둘레에 접촉한 상태)를 나타낸다.
다음으로, 도 2b를 참조하면, 피펫(230)은 모터(210)의 제어에 따라, 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향(도 2b 기준 반시계방향) 끝단으로부터 단방향(도 2b 기준 시계방향)으로 미리 설정된 각도(α)만큼 이격된 위치의 누름 진행면(222aa)에 접촉되는 정액 주입 완료 상태에 놓일 수 있다.
예시적으로, 미리 설정된 각도(α)는 0도일 수 있다. 이와 같이 미리 설정된 각도(α)가 0도인 경우는 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단에 접촉된 상태로 이해될 수 있다. 이 경우, 정액 주입 완료 상태에서 캠(222)이 추가적으로 단방향 회전하면 버튼(232)은 누름 진행면(222aa)에 대한 접촉이 해제되면서 누름 해제면(222ab)과 접촉하여 버튼(232)의 탄성 회복 및 그에 따른 피펫(230)의 유체(운동성 정자를 포함한 분리용 용액)의 흡입이 이루어질 수 있다.
다른 예로, 미리 설정된 각도(α)는 0도를 초과하는 양의 값일 수 있다. 이를테면, 미리 설정된 각도(α)는 0도 초과, 10도 이하일 수 있다. 이처럼 정액 주입 완료 상태가 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단으로부터 단방향으로 양의 각도만큼 이격된 위치의 누름 진행면(222aa)에 접촉되는 상태로 정의되는 경우, 정액 주입 완료 상태에서 캠(222)이 추가적으로 단방향 회전하면 누름 진행면(222aa)에 대한 버튼(232)의 접촉이 바로 해제되는 것이 아니라, 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단에 접촉된 상태에서 기설정된 시간동안 정지한 이후에 또다시 추가적으로 단방향 회전하여 버튼(232)이 기초원의 둘레와 접촉됨으로써, 해당 미리 설정된 각도에 대응하는 편심 증가량만큼 추가적으로 버튼(232)이 살짝 더 눌러졌다가 버튼(232)의 접촉이 해제될 수 있다. 이 경우, 버튼(232)의 탄성 회복 직전 버튼(232)이 추가적으로 더 눌러지는 동작이 부가됨으로써, 피펫(230) 내에 잔여하는 기체를 추가 제거한 다음 정량의 유체 흡입이 보다 명확하게 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 2c를 참조하면, 피펫(230)은 상술한 정액 주입 완료 상태(도 2b)에서 캠(222)이 단방향으로 추가 회전되면 버튼(232)이 기초원 부분 또는 누름 해제면(222ab)에 접촉되는 정자 흡입 상태에 놓일 수 있다. 이러한 정자 흡입 상태에서는 누름 진행면(222aa)에 대한 버튼(232)의 접촉이 해제될 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 2b와 같이 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단에 버튼(232)이 접촉된 상태(α 가 0도일 경우)에서 캠(222)의 추가적인 단방향 회전이 이루어지면, 도 2c에 도시된 바와 같이 버튼(232)은 누름 진행면(222aa)의 영역을 벗어나 기초원 부분에 접촉되거나 누름 해제면(222ab)에 접촉될 수 있다. 예시적으로, 정자 흡입 상태에서 버튼(232)이 누름 해제면(222ab)에 접촉되는 경우에는, 누름 해제면(222ab)의 단방향 끝단보다는 단방향 반대방향 끝단에 가까운(기초원 부분에 가까운) 위치 또는 단방향 반대방향 끝단 위치에 버튼(232)이 접촉되는 것이 바람직하다.
이처럼 피펫(230)은 모터(210)의 제어에 따라 정액 주입 완료 상태 및 정자 흡입 상태 중 어느 하나의 상태에 놓일 수 있다. 도 2b를 통해 이해될 수 있는 정액 주입 완료 상태에서, 미리 설정된 시간(예를 들면 1분 내지 10분) 동안 중력 방향 유체 흐름을 형성할 수 있다. 미리 설정된 시간 경과 후, 중력 방향 유체 흐름에도 불구하고 소정의 위치를 유지(최초 주입 위치를 유지)하거나 보다 중력 반대 방향으로 이동할 수 있는 소정 이상의 운동성 및 주류성을 갖는 운동성 정자는 도 2c를 통해 이해될 수 있는 정자 흡입 상태를 통해 피펫(230) 내부로 흡입될 수 있고, 피펫(230)에 의해 분리용 용액에 주입된 정액 중 상대적으로 주류성이 떨어지는 비운동성 정자 및 기타 잔해물은 상기 중력 방향 유체 흐름을 거스르지 못하고 정자분리유로(110)의 하측으로 이동되거나 유로 출구(112)를 통해 배출될 수 있다.
한편, 도 3a는 본원의 제 2 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치의 누름 진행 전 상태(예를 들면, 피펫의 버튼이 캠의 기초원 둘레에 접촉한 상태)를 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 본원의 제 2 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치에서 피펫의 버튼이 누름 진행면의 캠에 대하여 양방향 중 타방향 끝단으로부터 일방향으로 미리 설정된 각도만큼 이격된 위치에서 누름 진행면에 접촉된 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 3c는 본원의 제 2 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치가 도 3b 상태에서 캠에 대하여 양방향 중 일방향과 반대되는 타방향으로 회전하면서 피펫의 버튼이 탄성 회복되는 상태로 변환되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이, 버튼 누름 기계장치는 캠기구(220) 및 모터(210)를 포함할 수 있다. 캠기구(220)는 회전에 따라 피펫(230) 상단의 버튼(232)에 대한 누름량을 조절 가능하도록 버튼(232)의 상측에 배치되는 캠(222)을 갖는 구성이다. 또한, 모터(210)는 캠(222)에 회전 구동력을 제공하는 구성이다. 모터(210)는 캠(222)을 양방향 회전시키도록 제어될 수 있다. 유체제어기구(200)는 모터(210)의 회전을 제어하는 모터제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 캠(222)은 기초원 부분과 노우즈(222a) 부분을 포함할 수 있다. 또한, 도 1 및 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 캠(222)에 형성된 노우즈(222a)는, 캠(222)에 대하여 양방향 중 일방향 회전(도 3a 및 도 3b 기준 시계방향 회전)이 진행될수록 버튼(232)에 대한 누름량이 증가되도록 형성되는 누름 진행면(222aa)을 가질 수 있다. 또한, 도 3c를 참조하면, 이러한 누름 진행면(222aa)에 의하면, 캠(222)에 대하여 양방향 중 일방향과 반대되는 타방향 회전(도 3c 기준 반시계방향 회전)이 진행되면 버튼(232)에 대한 누름량이 감소될 수 있다. 이처럼, 제2 실시예의 경우, 버튼(232)에 대한 누름량 증가는 누름 진행면(222aa)에 대한 일방향 회전을 통해 구현하고, 버튼(232)에 대한 누름량 감소는 누름 진행면(222aa)에 대한 상기 일방향과 반대되는 타향향 회전을 통해 구현한다. 즉, 제2 실시예의 경우, 제1 실시예와 달리 캠(222)의 회전은 양방향 제어되는 대신 누름 해제면(222ab)의 이용은 생략될 수 있다.
참고로 제2 실시예의 경우, 캠(222)은 양방향 회전되도록 제어되므로, 캠(222)의 회전방향은 일방향 및 그와 반대되는 타방향으로 정의될 수 있다. 예시적으로 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 캠(222)의 회전방향이 점선 표시된 화살표와 같이 일방향(시계방향)인 경우, 누름 진행면(222aa)은 이러한 일방향(시계방향)과 반대되는 타방향(반시계방향)으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 증가되는 경사면을 갖는다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 캠(222)은 원형의 기초원 부분에서 노우즈(222a)가 둘레 방향(양방향 중 타방향)을 따라 점차적으로 돌출되는 형태로 구비되므로, 캠(222)이 양방향 중 일방향(도 3a 및 도 3b 기준 시계방향)으로 편심 회전함에 따라 노우즈(222a)의 누름 진행면(222aa)에 대하여 접촉된 버튼(232)이 눌러지는 정도가 증가되면서 캠(222)의 하단에 접촉되는 버튼(232)이 눌러질 수 있다. 한편, 도 3c를 참조하면, 노우즈(222a)의 누름 진행면(222aa)은 양방향 중 일방향을 따라 점차적으로 돌출되는 정도가 감소하므로(노우즈(222a)는 양방향 중 타방향을 따라 점차적으로 돌출되는 형태이므로 그 타방향의 반대방향인 일방향을 따라 점차적으로 돌출되는 정도가 감소될 수 있다), 도 3a 및 도 3b에서와 반대로, 도 3c에서 캠(222)이 양방향 중 일방향과 반대되는 타방향으로 편심 회전함에 따라 캠(222)의 하단에 접촉되는 버튼(232)의 누름이 감소하거나 해제될 수 있다. 캠(222)의 노우즈(222a)의 돌출된 정도(편심 정도), 피펫(230)의 버튼(232)이 배치되는 높이 등의 조절에 따라, 피펫(230)에 의해 주입할 수 있는 유체의 양 및 피펫(230)으로 흡입될 수 있는 유체의 양이 원하는 정량으로 설정될 수 있다.
도 1 및 도 3c를 참조하면, 피펫(230)의 버튼(232)은 버튼 누름 기계장치의(예를 들면 후술할 캠(222)의 접촉에 의한) 누름 압력이 해제되면 상향으로 탄성 회복되도록 구비될 수 있다. 버튼(232)은 스프링과 같은 탄성 부재 또는 고무와 같은 탄성 재질을 이용하여 상향 탄성회복 가능하게 구비될 수 있다. 예시적으로 버튼(232)은 당 분야에서 통상의 기술자에게 기알려진 형태 또는 향후 개발될 다양한 형태로 구비될 수 있다. 이러한 버튼(232)의 탄성 구동에 의하면, 버튼(232)의 누름이 진행될수록 피펫(230) 내부에 수용된 유체를 토출한 다음, 버튼(232)의 누름 해제가 진행될수록 피펫(230) 내부로 유체를 흡입할 수 있다.
이상에서 설명한 바를 기초로, 유체제어기구(200)에 의한 유체의 정량 토출 및 정량 흡입 동작을 도 1 및 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 예시적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3a는 누름 진행 전 초기 상태(예를 들면, 피펫의 버튼이 캠의 기초원 둘레에 접촉한 상태)를 나타낸다.
다음으로, 도 3b를 참조하면, 피펫(230)은 모터(210)의 제어에 따라, 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 타방향 끝단으로부터 일방향(도 3b 기준 시계방향)으로 미리 설정된 각도(α)만큼 이격된 위치의 누름 진행면(222aa)에 접촉되는 정액 주입 완료 상태에 놓일 수 있다.
예시적으로, 미리 설정된 각도(α)는 0도일 수 있다. 이와 같이 미리 설정된 각도(α)가 0도인 경우는 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 타방향 끝단에 접촉된 상태로 이해될 수 있다.
다른 예로, 미리 설정된 각도(α)는 0도를 초과하는 양의 값일 수 있다. 이를테면, 미리 설정된 각도(α)는 0도 초과, 10도 이하일 수 있다. 이처럼 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 타방향 끝단으로부터 일방향(타방향의 반대방향)으로 양(+)의 각도만큼 이격된 위치의 누름 진행면(222aa)에 접촉되는 상태로 정의되는 경우, 캠(222)이 추가적으로 일방향 회전하면 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 타방향 끝단에 접촉된 상태로 변경된 이후에 캠(222)이 다시 타방향(일방향의 반대방향)으로 회전되면 기초원 부분 또는 누름 진행면(222aa)의 일방향측(예를 들면 일방향 끝단 또는 일방향 끝단으로부터 소정의 각도만큼 타방향측으로 이격된 위치)에 접촉되는 정자 흡입 상태에 놓일 수 있다. 즉, 해당 미리 설정된 각도에 대응하는 편심 증가량만큼 추가적으로 버튼(232)이 살짝 더 눌러졌다가 버튼(232)의 접촉이 해제될 수 있다. 이 경우, 버튼(232)의 탄성 회복 직전 버튼(232)이 추가적으로 더 눌러지는 동작이 부가됨으로써, 피펫(230) 내에 잔여하는 기체를 추가 제거한 다음 정량의 유체 흡입이 보다 명확하게 이루어질 수 있다.
도 3c를 참조하면, 피펫(230)은 상술한 정액 주입 완료 상태(도 3b 참조)에서 캠(222)이 일방향과 반대되는 타방향으로 역회전되면서 누름 진행면(222aa)에 대한 버튼(232)의 접촉이 점진적으로 해제될 수 있다. 또한, 이러한 점진적인 해제가 진행되면 피핏(230)은 상기 정액 주입 완료 상태로부터 정자 흡입 상태로 변환될 수 있다. 여기서, 정자 흡입 상태는 버튼(232)이 기초원 부분, 누름 진행면(222aa)의 일방향 끝단 위치, 또는 누름 진행면(222aa)의 타방향 끝단보다 일방향 끝단에 가까운 위치에 접촉된 상태로서, 상기 정액 주입 완료 상태와 대비하여 피펫(230) 내부로 분리용 용액이 흡입된 상태를 의미할 수 있다.
이처럼 피펫(230)은 모터(210)의 제어에 따라 정액 주입 완료 상태 및 정자 흡입 상태 중 어느 하나의 상태에 놓일 수 있다. 도 3b를 통해 이해될 수 있는 정액 주입 완료 상태에서, 미리 설정된 시간(예를 들면 1분 내지 10분) 동안 중력 방향 유체 흐름을 형성할 수 있다. 미리 설정된 시간 경과 후, 중력 방향 유체 흐름에도 불구하고 소정의 위치를 유지(최초 주입 위치를 유지)하거나 보다 중력 반대 방향으로 이동할 수 있는 소정 이상의 운동성 및 주류성을 갖는 운동성 정자는 도 3c를 통해 이해될 수 있는 정자 흡입 상태를 통해 피펫(230) 내부로 흡입될 수 있고, 피펫(230)에 의해 분리용 용액에 주입된 정액 중 상대적으로 주류성이 떨어지는 비운동성 정자 및 기타 잔해물은 상기 중력 방향 유체 흐름을 거스르지 못하고 정자분리유로(110)의 하측으로 이동되거나 유로 출구(112)를 통해 배출될 수 있다.
한편, 도 4a는 본원의 제 3 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치의 누름 진행 전 상태(예를 들면, 피펫의 버튼이 캠의 기초원 둘레에 접촉한 상태)를 설명하기 위한 도면이고, 도 4b는 본원의 제 3 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치에서 피펫의 버튼이 누름 진행면의 단방향 끝단으로부터 단방향의 반대방향으로 미리 설정된 각도만큼 이격된 위치에서 누름 진행면에 접촉된 상태를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4c는 본원의 제 3 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치에서 누름 진행면의 단방향 끝단과 버튼이 접촉한 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4d는 본원의 제 3 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 장치가 도 4c의 상태에서 캠이 단방향으로 추가 회전하면서 피펫의 버튼이 누름 해제면을 지나 탄성 회복되는 상태로 변환되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이, 버튼 누름 기계장치는 캠기구(220) 및 모터(210)를 포함할 수 있다. 캠기구(220)는 회전에 따라 피펫(230) 상단의 버튼(232)에 대한 누름량을 조절 가능하도록 버튼(232)의 상측에 배치되는 캠(222)을 갖는 구성이다. 또한, 모터(210)는 캠(222)에 회전 구동력을 제공하는 구성이다. 모터(210)는 캠(222)을 단방향 회전시키도록 제어될 수 있다. 유체제어기구(200)는 모터(210)의 회전을 제어하는 모터제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 캠(222)은 기초원 부분과 노우즈(222a) 부분을 포함할 수 있다. 또한, 도 1 및 도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 캠(222)에 형성된 노우즈(222a)는, 단방향 회전이 진행될수록 버튼(232)에 대한 누름량이 증가되도록 형성되는 누름 진행면(222aa) 및 단방향 회전이 진행될수록 버튼(232)에 대한 누름량이 감소되도록 형성되는 누름 해제면(222ab)을 가질 수 있다. 누름 진행면(222aa)은 둘레 방향 중 단방향의 반대방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 증가되는 경사면이다. 또한, 누름 진행면(222a)의 단방향 반대방향 끝단에 누름 해제면(222ab)이 연결될 수 있다.
여기서, 캠(222)의 회전방향이 단방향이고, 그와 반대되는 방향이 단방향의 반대방향일 수 있다. 예시적으로 도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 캠(222)의 회전방향이 점선 표시된 화살표와 같이 시계방향인 경우, 누름 진행면(222aa)은 이러한 시계방향과 반대되는 반시계방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 증가되는 경사면을 갖는다. 즉, 캠(222)의 회전방향이 단방향인 경우, 누름 진행면(222aa)은 캠(222)이 회전되면서 누름이 점차적으로 진행되는 것으로서 상기 단방향의 반대방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 증가하는 경사면 형태로 구비될 수 있다.
캠(222)은 원형의 기초원 부분에서 노우즈(222a)가 둘레 방향(단방향의 반대방향)을 따라 점차적으로 돌출되는 형태로 구비되므로, 캠(222)이 단방향으로 편심 회전함에 따라 노우즈(222a)의 누름 진행면(222aa)에 대하여 접촉된 버튼(232)이 눌러지는 정도가 증가되면서 캠(222)의 하단에 접촉되는 버튼(232)이 눌러질 수 있다. 또한, 캠(222)이 추가적으로 단방향으로 편심 회전함에 따라 노우즈(222a)의 누름 진행면(222aa)을 벗어나면서, 편심 반경이 감소하는 누름 해제면(222ab)에 의해 버튼(232)이 눌러지는 정도가 감소되면서 캠(222)의 하단에 접촉되는 버튼(232)의 누름이 해제될 수 있다. 캠(222)의 노우즈(222a)의 돌출된 정도(편심 정도), 피펫(230)의 버튼(232)이 배치되는 높이 등의 조절에 따라, 피펫(230)에 의해 주입할 수 있는 유체의 양 및 피펫(230)으로 흡입될 수 있는 유체의 양이 원하는 정량으로 설정될 수 있다.
도 1 및 도 4d를 참조하면, 피펫(230)의 버튼(232)은 버튼 누름 기계장치의(예를 들면 후술할 캠(222)의 접촉에 의한) 누름 압력이 해제되면 상향으로 탄성 회복되도록 구비될 수 있다. 버튼(232)은 스프링과 같은 탄성 부재 또는 고무와 같은 탄성 재질을 이용하여 상향 탄성회복 가능하게 구비될 수 있다. 예시적으로 버튼(232)은 당 분야에서 통상의 기술자에게 기알려진 형태 또는 향후 개발될 다양한 형태로 구비될 수 있다. 이러한 버튼(232)의 탄성 구동에 의하면, 버튼(232)의 누름이 진행될수록 피펫(230) 내부에 수용된 유체를 토출한 다음, 버튼(232)의 누름 해제가 진행될수록 피펫(230) 내부로 유체를 흡입할 수 있다.
한편, 캠(222)은 누름 해제면(222ab)이 누름 진행면(222aa)보다 큰 경사를 갖는 비대칭 캠(222)일 수 있다. 이에 따르면, 모터(210)가 캠(222)을 등속으로 단방향 제어한다고 하였을 때, 캠(222)에 의한 버튼(232)의 누름 해제 속도가 누름 속도보다 빠를 수 있다. 따라서, 피펫(230) 내부에 수용된 정액을 정자분리유로(110)에 주입할 때에는 상대적으로 느린 속도로 안정적인 주입을 진행하는 반면, 정자분리유로(110)에서 분리된 운동성 정자를 흡입할 때에는 주입 속도보다 빠르게 일거에 흡입할 수 있어, 원하는 시점에 원하는 정량을 보다 정확하고 효과적으로 흡입(추출)할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 누름 해제면(222ab)은 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단으로부터 캠축(예를 들면, 기초원 부분의 원 중심)을 향해 연장되는 연직 경사 또는 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단으로부터 단방향 측을 향해 연장되는 역경사를 갖는 단턱 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이 누름 해제면(222ab)이, 단방향 반대방향을 따라 편심 반경이 연속적으로 다시 작아지는 형태로 구비되는 것이 아니라, 버튼(232)이 접촉될 수 없는 연직 경사 또는 역경사를 갖는 단턱 형태로 구비됨으로써, 이 같은 단턱 형태의 누름 해제면(222ab)에 의해 단방향 회전에 따라 버튼(232)에 대한 불연속적인 누름 해제가 이루어질 수 있다. 즉, 연직 형태 또는 역경사 형태의 누름 해제면(222ab)에 의해, 누름 해제시 누름 해제면(222ab)에 대한 버튼(232)의 접촉이 완전히 생략되면서, 버튼(232)이 누름 해제면(222ab)에 의해 형성되는 단차만큼 일거에 탄성 회복될 수 있다.
이상에서 설명한 바를 기초로, 유체제어기구(200)에 의한 유체의 정량 토출 및 정량 흡입 동작을 도 1 및 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 예시적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 4a는 누름 진행 전 초기 상태(예를 들면, 피펫의 버튼이 캠의 기초원 둘레에 접촉한 상태)를 나타낸다.
다음으로, 도 4b를 참조하면, 피펫(230)은 모터(210)의 제어에 따라, 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단으로부터 단방향으로 미리 설정된 각도(α)만큼 이격된 위치의 누름 진행면(222aa)에 접촉되는 정액 주입 완료 상태에 놓일 수 있다.
예시적으로, 미리 설정된 각도(α)는 0도일 수 있다. 이와 같이 미리 설정된 각도(α)가 0도인 경우는 도 4c를 참조하여 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단에 접촉된 상태로 이해될 수 있다. 이 경우, 정액 주입 완료 상태에서 캠(222)이 추가적으로 단방향 회전하면 누름 진행면(222aa)에 대한 버튼(232)의 접촉이 바로 해제되면서 버튼(232)의 탄성 회복 및 그에 따른 피펫(230)의 유체(운동성 정자를 포함한 분리용 용액)의 흡입이 즉각적으로 이루어질 수 있다.
다른 예로, 미리 설정된 각도(α)는 0도를 초과하는 양의 값일 수 있다. 이와 같이 미리 설정된 각도(α)는 0도를 초과하는 양의 값인 경우는 도 2b를 참조하여 이해될 수 있다. 이를테면, 미리 설정된 각도(α)는 0도 초과, 10도 이하일 수 있다. 이처럼 정액 주입 완료 상태가 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단으로부터 단방향으로 양(+)의 각도만큼 이격된 위치의 누름 진행면(222aa)에 접촉되는 상태로 정의되는 경우, 정액 주입 완료 상태에서 캠(222)이 추가적으로 단방향 회전하면 누름 진행면(222aa)에 대한 버튼(232)의 접촉이 바로 해제되는 것이 아니라, 도 4b의 상태에서 추가적으로 도 4c의 상태로 변경되면서 해당 미리 설정된 각도에 대응하는 편심 증가량만큼 추가적으로 버튼(232)이 살짝 더 눌러졌다가 버튼(232)의 접촉이 해제될 수 있다. 이 경우, 버튼(232)의 탄성 회복 직전 버튼(232)이 추가적으로 더 눌러지는 동작이 부가됨으로써, 피펫(230) 내에 잔여하는 기체를 추가 제거한 다음 정량의 유체 흡입이 보다 명확하게 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 4d를 참조하면, 상술한 정액 주입 완료 상태(도 4b 및 도 4c 참조)에서 캠(222)이 단방향으로 추가 회전되어 누름 진행면(222aa)에 대한 버튼(232)의 접촉이 해제되는 정자 흡입 상태에 놓일 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 4c를 참조하면 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단에 버튼(232)에 접촉된 상태에서 캠(222)의 추가적인 단방향 회전이 이루어지면, 버튼(232)은 누름 진행면(222aa)의 영역을 벗어날 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 누름 해제면(222ab)이 연직 경사 또는 역경사를 갖는 형태이므로(도 4a 내지 도 4d에 도시된 형태), 버튼(232)의 누름 해제면(222ab)에 대한 접촉 자체가 생략되면서 역경사 또는 연직 경사를 갖는 누름 해제면(222ab)에 의해 형성된 단차만큼 버튼(232)의 누름이 순간적, 즉각적으로 해제될 수 있다.
이처럼 피펫(230)은 모터(210)의 제어에 따라 정액 주입 완료 상태 및 정자 흡입 상태 중 어느 하나의 상태에 놓일 수 있다. 도 4b 및 도 4c를 통해 이해될 수 있는 정액 주입 완료 상태에서, 미리 설정된 시간(예를 들면 1분 내지 10분) 동안 중력 방향 유체 흐름을 형성할 수 있다. 미리 설정된 시간 경과 후, 중력 방향 유체 흐름에도 불구하고 소정의 위치를 유지(최초 주입 위치를 유지)하거나 보다 중력 반대 방향으로 이동할 수 있는 소정 이상의 운동성 및 주류성을 갖는 운동성 정자는 도 4d를 통해 이해될 수 있는 정자 흡입 상태를 통해 피펫(230) 내부로 흡입될 수 있고, 피펫(230)에 의해 분리용 용액에 주입된 정액 중 상대적으로 주류성이 떨어지는 비운동성 정자 및 기타 잔해물은 상기 중력 방향 유체 흐름을 거스르지 못하고 정자분리유로(110)의 하측으로 이동되거나 유로 출구(112)를 통해 배출될 수 있다.
이와 같이 본원에 의하면, 중력 방향을 따라 형성된 정자분리유로(110)에 정자의 운동성을 고려한 유속을 인가함으로써, 정자의 주류성을 이용하여 미리 설정된 시간 경과 후에도 중력 방향 유체의 흐름에 저항하여 특정 구역(예를 들면 최초 주입 위치로부터 소정의 거리 또는 영역 이내)에 여전히 위치하는 운동성 정자를 흡입하기 때문에, 복잡한 장치의 구비 없이도 운동성 정자의 고속/고효율 분리가 가능할 수 있다.
또한 전술한 바와 같이, 이렇게 채취된 운동성 정자를 수용하는 피펫(230)은 분리 가능하게 고정될 수 있기 때문에, 별도의 추가 장치 없이도 피펫(230)을 분리하여 정액을 채취할 수 있고, 운동성 정자를 포함한 분리용 용액을 흡입한 다음에는 다시 피펫(230)을 분리하여 보조생식술을 수행하는 시술자에게 운동성 정자(정상적인 정자)를 즉시 제공할 수 있다. 즉, 본원에 의하면, 정액 주입과 운동성 정자의 흡입이 모두 피펫(230)에 의해 이루어지고, 이러한 피펫(230)이 장치로부터 착탈 가능하게 구비됨으로써, 통상적인 상용 피펫과 동일 또는 유사한 형태의 피펫(230)을 이용하는 것만으로도 보조생식술을 수행하는 시술자로부터 채취한 정액을 쉽게 장치에 셋팅 가능하고 선별된 운동성 정자(정상적인 정자) 또한 시술자에게 즉각적으로 제공할 수 있다.
한편, 이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 방법(S1000)(이하 '본 중력 기반 정자 분리 방법'이라 함)에 대해 설명한다. 다만, 본 중력 기반 정자 분리 방법(S1000)은 상술한 본 중력 기반 정자 분리 장치(1000)를 이용한 중력 기반 정자 분리 방법(S1000)으로서, 본 중력 기반 정자 분리 장치(1000)와 동일하거나 상응하는 기술적 특징을 포함하므로, 앞서 살핀 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 중력 기반 정자 분리 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 중력 기반 정자 분리 방법(S1000)은, 수조(120)에 분리용 용액을 충진한 상태에서 버튼 누름 기계장치를 통해(예를 들면 캠(222)을 회전시켜) 버튼(232)을 누름으로써 정액이 수용된 피펫(230)으로부터 정자분리유로(110) 내로 정액을 주입하는 단계(S10)를 포함한다.
본원에서 정자분리유로(110) 내부로 주입되는 '정액'이라 함은, 정자를 포함한 유체를 의미한다. 다시 말해, 본원에서 '정액'은 사전적 의미의 정액만을 지칭하는 것이 아니라, 정자를 포함한 유체를 포괄적으로 지칭하는 넓은 개념으로 이해된다. 예시적으로, 본원에서 정자분리유로(110) 내부로 주입되는 정액은 사람이나 동물로부터 추출한 정액을 정자영양유체에 소정의 비율(예를 들면 정액:정자영양유체=1:2)로 희석시킨 것일 수 있다.
전술한 바와 같이, 중력 기반 정자 분리 장치(1000)는 정자분리모듈(100) 및 유체제어기구(200)를 포함한다.
유체제어기구(200)는, 피펫(230)이 삽입 상태를 유지하도록 고정하는 홀더(240)를 포함하되, 홀더(240)는 피펫(230)이 정자분리유로(110) 내에 삽입되지 않은 삽입 해제 상태에 놓일 수 있도록 피펫(230)을 고정 해제 가능하게 구비될 수 있다. 정자분리모듈(100)은 상단이 유로 입구(111)이고 하단이 유로 출구(112)인 정자분리유로(110)가 중력 방향을 따라 연장 형성되는 수조(120)를 포함한다. 또한, 수조(120)는 유로 입구(111)의 레벨보다 미리 설정된 레벨만큼 높은 레벨까지 분리용 용액을 수용 가능하도록 형성될 수 있다. 미리 설정된 레벨은, 정자 분리를 진행하는 기설정된 시간 동안 정액이 주입된 분리용 용액의 일부가 유로 출구를 통해 배출되더라도, 분리용 용액의 상면 레벨이 유로 입구(111)(유로 입구 레벨(121))보다 높게 유지되도록 설정될 수 있다. 정자분리유로(110)는 중력 방향으로 갈수록 유로 단면적이 넓어지는 변단면 구간(113)을 포함할 수 있다. 또한, 정자분리유로(110)는 마이크로사이즈의 유로보다 큰 메소사이즈 유로로 형성될 수 있다.
유체제어기구(200)는 정자분리유로(110) 내로 정액을 주입하거나 정자분리유로 내의 유체 중 일부를 흡입하도록 구비된다. 유체제어기구(200)는, 유체를 토출하거나 흡입하는 팁(231)이 유로 입구(111)를 통해 정자분리유로(110) 내에 삽입된 삽입 상태로 배치되는 피펫(230), 회전에 따라 피펫 상단(230)의 버튼(232)에 대한 누름량을 조절 가능하도록 버튼(232)의 상측에 배치되는 캠(222)을 갖는 캠기구(220), 캠에(222) 회전 구동력을 제공하는 모터(210)를 포함한다. 모터(210)는 캠(222)을 단방향 회전시키도록 제어될 수 있다. 팁(231)은 버튼(232)의 누름이 진행될수록 피펫(230) 내부에 수용된 유체를 토출할 수 있다. 캠(222)에 형성된 노우즈(222a)는, 단방향 회전이 진행될수록 버튼(232)에 대한 누름량이 증가되도록 형성되는 누름 진행면(222aa)을 가질 수 있다. 누름 진행면(222aa)은, 둘레 방향 중 단방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 증가되는 경사면일 수 있다.
모터(210)는 캠(222)을 양방향 회전시키도록 제어될 수 있다. 캠(222)에 형성된 노우즈(222a)는, 캠(222)에 대하여 양방향 중 일방향 회전이 진행될수록 버튼(232)에 대한 누름량이 증가되도록 형성되는 누름 진행면(222aa)을 가질 수 있다.
S10 단계의 일력의 동작(과정)과 관련하여서는, 본 중력 기반 정자 분리 장치(1000)에 대한 설명에서 전술한 바 있으므로, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 중력 기반 정자 분리 방법(S1000)은, 정액이 주입된 분리용 용액을 유로 출구(112)를 통해 중력에 따라 미리 설정된 유량으로 배출하여 정자분리유로(110) 내에 중력 기반 유속을 형성하면서, 버튼(232)이 눌러진 상태를 기설정된 시간 동안 유지하는 단계(S20)를 포함한다.
정자분리모듈(100)은 유로 출구(112)의 출구 면적을 조절하여 정자분리유로(110) 내의 중력 방향 유속을 제어하는 유동제어부(130)를 포함할 수 있다. S20 단계는 이러한 유동제어부(130)를 이용하여 정액이 주입된 분리용 용액을 미리 설정된 유량으로 배출할 수 있다.
본 중력 기반 정자 분리 방법(S1000)은, 기설정된 시간이 경과되면, 버튼 누름 기계장치를 통해(예를 들면 캠(222)을 다시 회전시켜) 버튼(232)의 누름을 적어도 일부 해제함으로써 피펫(230)의 정자분리유로(110) 내의 분리용 용액 중 일부를 흡입하는 단계(S30)를 포함한다.
버튼(232)은 버튼 누름 기계장치의(예를 들면 후술할 캠(222)의 접촉에 의한) 누름 압력이 해제되면 상향으로 탄성 회복되도록 구비될 수 있다. 버튼(232)의 누름 해제가 진행될수록 피펫(230) 내부로 유체를 흡입할 수 있다.
일예로, 캠(222)에 형성된 노우즈(222a)는, 단방향 회전이 진행될수록 버튼(232)에 대한 누름량이 감소되도록 누름 해제면(222ab)을 가질 수 있다. 누름 해제면(222ab)은, 상기 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단과 연결되고, 둘레 방향 중 단방향의 반대방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 감소될 수 있다. 캠(222)은 누름 해제면(222ab)이 누름 진행면(222aa)보다 큰 경사를 갖는 비대칭 캠(222)일 수 있다.
다른 예로, 누름 해제면(222ab)은 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단으로부터 캠축을 향해 연장되는 연직 경사 또는 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단으로부터 단방향측을 향해 연장되는 역경사를 갖는 단턱 형태로 형성될 수 있다. 단턱 형태의 누름 해제면(222ab)에 의해, 단방향 회전에 따라 버튼(232)에 대한 불연속적인 누름 해제가 이루어질 수 있다.
다른 에로, 캠(222)에 형성된 노우즈(222a)는, 캠(222)에 대하여 양방향 중 일방향 회전이 진행될수록 상기 버튼에 대한 누름량이 증가되도록 형성되는 누름 진행면(222aa)을 가지고, 이러한 누름 진행면(222aa)에 의하면, 캠(222)에 대하여 양방향 중 일방향과 반대되는 타방향 회전이 동일한 누름 진행면(222aa)에 대하여 진행되면 버튼(232)에 대한 누름량이 반대로 감소될 수 있다.
한편, 피펫(230)은 모터(210)의 제어에 따라, 버튼(232)이 누름 진행면(222aa)의 단방향 반대방향 끝단으로부터 단방향으로 미리 설정된 각도(α)만큼 이격된 위치의 누름 진행면(222aa)에 접촉되는 정액 주입 완료 상태에 놓일 수 있다. 정액 주입 완료 상태에서 캠(222)이 단방향으로 추가 회전되어 누름 진행면(222aa)에 대한 버튼(232)의 접촉이 해제되는 정자 흡입 상태 중 어느 하나의 상태에 놓일 수 있다.
S30 단계의 일력의 동작(과정)과 관련하여서는, 본 중력 기반 정자 분리 장치(1000)에 대한 설명에서 전술한 바 있으므로, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상술한 설명에서, 단계 S10 내지 S30은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1000: 중력 기반 정자 분리 장치
100: 정자분리모듈
110: 정자분리유로
113: 변단면 구간
111: 유로 입구
112: 유로 출구
120: 수조
121: 유로 입구의 레벨
122: 분리용 용액
130: 유동제어부
131: 튜브 유닛
132: 가압 유닛
200: 유체제어기구
210: 모터
220: 캠기구
222: 캠
222a: 노우즈
222aa: 누름 진행면
222ab: 누름 해제면
230: 피펫
231: 팁
232: 버튼
240: 홀더
250: 베이스몸체
S1000: 중력 기반 정자 분리 방법
S10: 정자분리유로 내로 정액을 주입하는 단계
S20: 버튼이 눌러진 상태를 기설정된 시간 동안 유지하는 단계
S30: 분리용 용액 중 일부를 흡입하는 단계

Claims (13)

  1. 정자 분리 장치에 있어서,
    상단이 유로 입구이고 하단이 유로 출구인 정자분리유로가 중력 방향을 따라 연장 형성되는 수조를 포함하는 정자분리모듈; 및
    상기 정자분리유로 내로 정액을 주입하거나 상기 정자분리유로 내의 유체 중 일부를 흡입하도록 구비되는 유체제어기구를 포함하되,
    상기 유체제어기구는, 유체를 토출하거나 흡입하는 팁이 상기 유로 입구를 통해 상기 정자분리유로 내에 삽입된 삽입 상태로 배치되는 피펫, 상기 피펫 상단의 버튼에 대한 누름량을 조절 가능하도록 배치되는 버튼 누름 기계장치를 포함하고,
    상기 정액은 정자를 포함한 유체를 의미하고,
    상기 수조에 분리용 용액이 충진되면 상기 정자분리유로에는 중력 방향 유체 흐름이 형성되고,
    상기 피펫의 팁을 통해 정액이 주입된 분리용 용액을 상기 유로 출구를 통해 중력에 따라 미리 설정된 유량으로 배출하면, 상기 정자분리유로 내에 중력 기반 유속이 형성되고,
    기설정된 시간 경과 후 상기 정자분리유로 내의 분리용 용액 중 일부에 대한 상기 피펫의 흡입에 의해, 상기 중력 기반 유속에 대응하는 중력 방향 유체 흐름에도 불구하고 소정의 위치를 유지하거나 중력 반대 방향으로 이동한 주류성을 갖는 정자를 대상으로 하는 분리가 이루어지는 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팁은, 상기 버튼의 누름이 진행될수록 상기 피펫 내부에 수용된 유체를 토출하고, 상기 버튼의 누름 해제가 진행될수록 상기 피펫 내부로 유체를 흡입하는 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버튼은 상기 버튼 누름 기계장치의 누름 압력이 해제되면 상향으로 탄성 회복되도록 구비되는 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 버튼 누름 기계장치는, 상기 버튼의 상측에 배치되는 캠을 갖는 캠기구 및 상기 캠에 회전 구동력을 제공하는 모터를 포함하고,
    상기 모터는 상기 캠을 단방향 회전시키도록 제어되는 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캠에 형성된 노우즈는, 단방향 회전이 진행될수록 상기 버튼에 대한 누름량이 증가되도록 형성되는 누름 진행면 및 단방향 회전이 진행될수록 상기 버튼에 대한 누름량이 감소되도록 형성되는 누름 해제면을 갖는 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 누름 진행면은, 둘레 방향 중 단방향의 반대방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 증가되는 경사면이고,
    상기 누름 해제면은, 상기 누름 진행면의 단방향 반대방향 끝단과 연결되고, 둘레 방향 중 단방향 반대방향으로 갈수록 캠축을 중심으로 한 편심 반경이 감소되는 경사면인 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 피펫은, 상기 모터의 제어에 따라, 상기 버튼이 상기 누름 진행면의 단방향 반대방향 끝단으로부터 단방향으로 미리 설정된 각도만큼 이격된 위치의 누름 진행면에 접촉되는 정액 주입 완료 상태 및 상기 정액 주입 완료 상태에서 상기 캠이 단방향으로 추가 회전되면 기초원 부분 또는 상기 누름 해제면에 접촉되는 정자 흡입 상태 중 어느 하나의 상태에 놓이는 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 버튼 누름 기계장치는, 상기 버튼의 상측에 배치되는 캠을 갖는 캠기구 및 상기 캠에 회전 구동력을 제공하는 모터를 포함하고,
    상기 모터는 상기 캠을 양방향 회전시키도록 제어되는 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캠에 형성된 노우즈는, 상기 캠에 대하여 양방향 중 일방향 회전이 진행될수록 상기 버튼에 대한 누름량이 증가되도록 형성되는 누름 진행면을 가지고,
    상기 누름 진행면에 의하면, 상기 캠에 대하여 양방향 중 상기 일방향과 반대되는 타방향 회전이 진행되면 상기 버튼에 대한 누름량이 감소되는 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수조는 상기 유로 입구의 레벨보다 미리 설정된 레벨만큼 높은 레벨까지 분리용 용액을 수용 가능하도록 형성되는 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 미리 설정된 레벨은, 정자 분리를 진행하는 기설정된 시간 동안 정액이 주입된 분리용 용액의 일부가 상기 유로 출구를 통해 배출되더라도, 분리용 용액의 상면 레벨이 상기 유로 입구보다 높게 유지되도록 설정되는 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 정자분리모듈은, 상기 유로 출구의 출구 면적을 조절하여 상기 정자분리유로 내의 중력 방향 유속을 제어하는 유동제어부를 포함하는 것인, 중력 기반 정자 분리 장치.
  13. 제1항에 따른 중력 기반 정자 분리 장치를 이용한 정자 분리 방법으로서,
    (a) 상기 수조에 분리용 용액을 충진한 상태에서 상기 버튼 누름 기계장치를 통해 상기 버튼을 누름으로써 정액이 수용된 상기 피펫으로부터 상기 정자분리유로 내로 정액을 주입하는 단계;
    (b) 정액이 주입된 분리용 용액을 상기 유로 출구를 통해 중력에 따라 미리 설정된 유량으로 배출하여 상기 정자분리유로 내에 중력 기반 유속을 형성하면서, 상기 버튼이 눌러진 상태를 기설정된 시간 동안 유지하는 단계; 및
    (c) 상기 기설정된 시간이 경과되면, 상기 버튼 누름 기계장치를 통해 상기 버튼의 누름을 적어도 일부 해제함으로써 상기 피펫이 상기 정자분리유로 내의 분리용 용액 중 일부를 흡입하는 단계를 포함하는 중력 기반 정자 분리 방법.
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