KR102129838B1 - 충전장치가 구비된 원심분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충전장치가 구비된 원심분리기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심분리기의 로터헤더에 장착되어 버킷의 각도를 일정하게 유지하여 원심분리된 시료(혈액, 골수 등)의 효율적인 배출이 가능하도록 각도유지수단이 구비되고, 상기 각도유지수단을 구동하기 위한 배터리의 충전을 위한 충전장치가 구비된 원심분리기에 관한 것으로서,
모터와 회전축으로 이루어지는 회전구동장치와, 상기 회전구동장치의 상부에 장착되어 수평회전하는 로터헤더와, 상기 로터헤더에 장착되어 로터헤드와 함께 회전하는 버킷과, 상기 버킷의 각도를 유지하여 원심분리된 시료를 배출하기 위한 각도유지수단과, 상기 각도유지수단을 구동하기 위한 배터리를 충전하는 충전장치로 구성되는 원심분리기에 있어서, 상기 충전장치는, 상기 모터의 외측에 장착되는 실린더; 상기 실린더에 장착되어 상하로 구동하는 실린더 로드; 상기 실린더 로드의 상단에 연결되며, 상기 모터의 외측에서 상하로 이동하는 승강디스크; 상기 승강디스크의 상부에서 연결되어 상기 모터의 외측을 따라 상부로 연장되고 상단부는 절곡되는 다수의 연결바; 상기 연결바의 상단에서 연결되며, 상기 모터의 회전축의 외주 측에서 상하로 이동하는 디스크 형태의 송신부; 및 상기 회전축에 장착되고 상기 송신부의 상부에 위치하여, 상기 송신부와 접촉하여 유도 기전력을 받는 디스크 형태의 수신부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 원심분리기를 제공한다.

Description

충전장치가 구비된 원심분리기{THE CENTRIFUGAL SEPARATOR TO INSTALL CHARGING DEVICE}

본 발명은 충전장치가 구비된 원심분리기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심분리기의 로터헤더에 장착되어 버킷의 각도를 일정하게 유지하여 원심분리된 시료(혈액, 골수 등)의 효율적인 배출이 가능하도록 각도유지수단이 구비되고, 상기 각도유지수단을 구동하기 위한 배터리의 충전을 위한 충전장치가 구비된 원심분리기에 관한 것이다.

부유물(floating material, 浮遊物)이 있는 현탁액(suspension, 縣濁滅)을 가만히 두면 밀도가 높은 물질은 중력의 영향으로 서서히 바닥으로 가라앉고 밀도가 낮은 물질은 서서히 상층부로 이동하게 되는데 이런 과정을 침전(sediment, 沈澱)이라 한다.

이렇듯, 밀도차가 나는 물질이 섞이면 침전현상이 발생하게 되고 시간이 지나면 혼합물을 밀도차에 따라 분리해 낼 수 있다. 혼합물끼리의 밀도차는 혼합물을 분리해주는 힘인 중력이 강해질수록 커지므로 인위적으로 중력을 크게 해주면 침전현상을 가속할 수 있다.

즉, 중력 대신 원심력을 이용하면 쉽게 침전현상을 가속시킬 수 있는데 이런 과정을 원심분리(centrifugation, 遠心分離)라 한다. 원심분리기는 원심분리의 원리를 이용해 성분이나 비중이 다른 물질을 분리, 정제, 농축하는데 쓰이는 기계로써, 사용목적에 따라 의료용, 폐수처리용, 우라늄농축용, 생산용, 실험용으로 분리될 수 있다.

특히, 의료용 원심분리기는 혈액, 뇨, 타액 등의 분석을 위해 구성성분의 분리를 목적으로 사용한다. 일 예로, 골수나 혈액의 원심분리(centrifugation, 遠心分離)로 얻은 혈소판풍부혈장(platelet-rich plasma; PRP)은, 일반 골수나 혈액보다 혈소판이 풍부한 고농축(highly enrichment, 高濃縮) 혈장 성분을 의미하는바, 여러 성장인자들을 함유하고 있어 상처치유와 손상부위를 재생 재건하는 작용을 한다. 가령, 인대(靭帶)·연골 등의 손상부위에 주사하여 손상된 부분을 재건시킬 목적으로 사용되며, 자신의 골수 또는 혈액을 사용하는 것이므로 부작용이 없고 치료효과도 빠르다.

이러한 기술적 사상을 기반으로 하여, 대한민국 등록특허 제10-1387433호를 통해, 로터 전체를 교환하지 않더라도 적절한 버킷 교체를 통해서 스윙 로터에서 앵글 로터의 기능을 구현할 수가 있도록 된 스윙로터 및 앵글로터의 기능을 모두 겸용할 수 있는 원심분리장치 및 버킷이 개시된 바 있다.

종래 기술에 따르면, 버킷에 복수개의 수용부를 형성하여 처리용량을 증가시킬 수 있으며, 버킷에서 수용부의 크기 및 형상을 달리하여 다양한 저장용기에 대응하는 버킷을 제공할 수가 있고, 이러한 특징에 따라 하나의 스윙로터에서 한 번의 원심분리 과정을 거치더라도 스윙로터에 의한 분리, 앵글로터에 의한 분리 등을 동시에 진행하는 것이 이론적으로 가능하다.

하지만, 지금까지 설명한 바와 같은 장점 발휘에 따라 시료의 원심분리는 용이할 수 있으나, 시료용기 내부에서 원심분리 이후 분리된 성분들을 다른 공간(chamber)에 주입하기 위해 일정 각도로 기울여진 상태를 유지하고서 시료를 배출하여야 하나, 시료의 배출을 위한 각도의 유지가 쉽지 않다는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1387433호(등록일자 : 2014.04.15.)

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 로터의 회전구동시 원심력에 의해 수평에 가깝게 기울어진 버킷의 기울기 각도를 유지시키는 각도유지수단을 구비하여, 버킷의 수평회전이 정지되더라도 상기 버킷에 수용장착된 디캔팅 키트의 각도가 그대로 고정됨으로써, 상기 디캔팅키트에 담긴 시료가 각 챔버에 구분저장되도록 함이 보다 원활하고 더욱 완벽하게 이루어질 수 있도록 하는 충전장치가 구비된 원심분리기를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 원심분리기 함체 내측에 장착되며 모터와 회전축으로 이루어지는 회전구동장치와, 상기 회전구동장치의 상부에 장착되어 수평회전하는 로터헤더와, 상기 로터헤더에 장착되어 로터헤드와 함께 회전하는 버킷과, 상기 버킷의 각도를 유지하여 원심분리된 시료를 배출하기 위해 버킷의 측면에서 전후로 움직이는 솔레노이드 밸브로 구성된 각도유지수단과, 상기 각도유지수단을 구동하기 위한 배터리를 충전하는 충전장치를 포함하는 원심분리기에 있어서, 상기 충전장치는, 상기 모터의 외측에 장착되는 실린더; 상기 실린더에 장착되어 상하로 구동하는 실린더 로드; 상기 실린더 로드의 상단에 연결되며, 상기 모터의 외측에서 상하로 이동하는 승강디스크; 상기 승강디스크의 상부에서 연결되어 상기 모터의 외측을 따라 상부로 연장되고 상단부는 절곡되는 다수의 연결바; 상기 연결바의 상단에 연결되어 회전되지 않으며, 상기 모터의 회전축의 외주 측에서 상하로 이동하는 디스크 형태의 송신부; 및 상기 회전축에 장착되어 회전축과 함께 회전하고 상기 송신부의 상부에 위치하여, 상기 송신부와 접촉하여 기전력을 받는 디스크 형태의 수신부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 충전장치가 구비된 원심분리기를 제공한다.

본 발명에서 승강디스크의 상단에는 링디스크가 더 구비되고, 상기 링디스크는 연결바에 가이드핀으로 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 모터의 상부에는 측면에 가이드 슬롯이 형성된 캡이 더 장착되고, 상기 가이드 슬롯에는, 상기 가이드핀이 삽입되어 상하로 이동하면서 상기 송신부의 위치를 고정하여 주는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 캡의 하단에는 상부플랜지가 형성되고, 상기 상부플랜지에는 실린더 로드의 상하이동을 가이드하는 가이드홀이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 송신부의 상부면에는 완충 연결부가 장착되고, 상기 완충 연결부에 의해 수신부와 직접 유선 연결되어 충전되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 완충 연결부는 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 송신부와 수신부는 무선으로 연결되어, 송신부에서 수신부로 유도 기전력이 전달되어 충전되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 회전구동장치는, 원심분리기 함체에 고정되는 받침판에 장착되고, 상기 받침판은, 일정간격을 가지고 방사상으로 광투과홀이 형성되며, 상기 광투과홀을 통해 가시광선이 조사될 수 있도록 상기 받침판의 배면에는 LED 모듈이 장착되는 것을 특징으로 한다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 원심분리기용 버킷은, 로터헤더의 수평회전에 따른 시료의 성분분리에 있어 상기 로터헤더가 회전을 멈추더라도 각도유지수단에 의해 버킷의 기울기 각도가 그대로 유지되도록 함을 통해, 디캔팅키트 내부에서 원심분리된 시료의 성분들이 상기 디캔팅키트 내부에 각각 마련된 챔버로의 구분저장 및 이를 위한 원심분리의 효율을 크게 향상시키는 효과가 있다.

또한, 충전장치를 구비하고 있기 때문에, 원심분리기를 사용하지 않는 경우에는 항상 충전이 되도록 하고, 원심분리기 작동시에는 충전이 되지 않도록 할 수 있기 때문에, 원심분리 기능과 충전 기능을 분리하여 사용할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 충전장치에 의해 항상 배터리가 충전이 되기 때문에, 각도유지수단의 구동을 위한 배터리의 전원의 부족에 의한 각도유지수단의 작동불능을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 버킷이 장착된 원심분리기용 스윙로터 어셈블리 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 버킷이 장착된 원심분리기용 스윙로터 어셈블리의 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 버킷이 장착된 원심분리기용 스윙로터 어셈블리의 일부 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 버킷에 장착되는 디캔팅 키트의 사시도 및 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 버킷의 제1실시예.
도 6은 본 발명에 따른 버킷의 제2실시예.
도 7은 본 발명에 따라 버킷의 일측에 안착 고정되는 플레이트의 정면 사시도.
도 8은 도 7의 플레이트의 배면 사시도.
도 9는 본 발명에 따라 버킷을 고정한 상태에서 시료가 분리되는 것을 도시한 측면도.
도 10은 본 발명에 따른 회전구동장치와 충전장치에 대한 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 충전장치를 작동하기 전의 측면도.
도 12는 본 발명에 따른 충전장치를 작동한 후의 측면도.
도 13은 본 발명에 따른 캡의 사시도.
도 14는 본 발명에 따른 원심분리기의 사시도.
도 15는 본 발명에 따른 원심분리기의 덮개를 개방한 상태의 사시도.
도 16은 본 발명에 따른 원심분리기에 장착되는 받침판과 LED 모듈의 분해 사시도.
도 17은 본 발명에 따른 원심분리기에 장착된 받침판과, 받침판에 장착된 LED 모듈을 도시한 저면 사시도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 버킷이 장착된 원심분리기용 스윙로터 어셈블리 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 버킷이 장착된 원심분리기용 스윙로터 어셈블리의 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 버킷이 장착된 원심분리기용 스윙로터 어셈블리의 일부 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 버킷에 장착되는 디캔팅 키트의 사시도 및 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 버킷의 제1실시예이고, 도 6은 본 발명에 따른 버킷의 제2실시예이고, 도 7은 본 발명에 따라 버킷의 일측에 안착 고정되는 플레이트의 정면 사시도이고, 도 8은 도 7의 플레이트의 배면 사시도이고, 도 9는 본 발명에 따라 버킷을 고정한 상태에서 시료가 분리되는 것을 도시한 측면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 회전구동장치와 충전장치에 대한 사시도이고, 도 11은 본 발명에 따른 충전장치를 작동하기 전의 측면도이고, 도 12는 본 발명에 따른 충전장치를 작동한 후의 측면도이고, 도 13은 본 발명에 따른 캡의 사시도이고, 도 14는 본 발명에 따른 원심분리기의 사시도이고, 도 15는 본 발명에 따른 원심분리기의 덮개를 개방한 상태의 사시도이고, 도 16은 본 발명에 따른 원심분리기에 장착되는 받침판과 LED 모듈의 분해 사시도이고, 도 17은 본 발명에 따른 원심분리기에 장착된 받침판과, 받침판에 장착된 LED 모듈을 도시한 저면 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원심분리기용 스윙로터 어셈블리(A)는, 시료를 담은 디캔팅키트(4)가 각각 수용장착된 복수 버킷(3)의 선회운동(a rotating movement, 旋回運動)을 위해 수평회전되는 로터헤더(1)와, 상기 로터헤더(1)에 연계장착된 상태로 원심분리기 작동시 로터헤더(1)가 회전될 수 있게 회전구동하는 회전구동장치(2)와, 상기 로터헤더(1)에 구비된 배터리부(12)의 배터리를 충전하기 위한 충전장치(5)로 구성된다.

로터헤더(1)는, 디캔팅키트(4)에 담긴 혈액 또는 골수 등의 시료 성분분리를 위한 원심력을 발생시키는 원심분리 회전체인 것으로, 성분분리의 대상이 되는 적당량의 액상 시료를 담은 디캔팅키트(decanting kit, 4)를 각각 개별로 수용장착 가능한 하나 이상 복수의 상기 버킷(bucket, 3)이 힌지축(37)에 의해 로터헤더(1)에 힌지결합된다. 로터헤더(1)는, 헤더몸체(11)와, 헤더몸체(11)의 상부에 형성되는 배터리부(12)와, 중앙에 형성되는 파지두부(13)로 구성된다. 헤더 몸체(11)의 양측에 'U'자형 만곡부가 형성되고, 만곡부에 디캔팅키트(4)를 수용하는 버킷(3)이 회전가능하도록 힌지 결합된다. U자형 만곡부가 형성된 양측에는 버킷(3)의 각도를 고정하기 위한 각도유지수단(14)이 마련된다.

도 3에 도시된 바와 같이, U자형 만곡부의 내측에는 버킷(3)이 장착되고, 버킷(3)의 회전과 각도 유지를 위해, 힌지축(37)과 각도유지수단(14)이 U자형 만곡부의 헤더 몸체(11)에 고정 장착된다. 구체적으로 힌지축(37)은 힌지축홀(36)에 일측이 삽입되고 타측은 헤더몸체(11)의 힌지축 지지부(15a, 15b)에 회전가능하도록 고정된다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 힌지축(37)에는 힌지축(37)의 회전각을 제한하기 위한 스톱퍼(371)가 더 형성된다. 스톱퍼(371)는 버킷(3)의 회전각도를 일정각도 이상으로 회전하지 못하도록 한다. 따라서, 버킷(3)이 360°회전하여 디캔팅키트(4)가 버킷(3)으로부터 빠지는 등의 문제는 발생하지 않는다. 또한 각도유지수단(14)은 진퇴축(142)과, 진퇴축(142)을 전후로 이동시키는 구동장치(141)로 구성된다. 진퇴축(142)을 전후로 이동시키는 구동장치(141)는 솔레노이드나 래치로 구성될 수 있다. 즉, 일정한 상태값을 유지하도록 할 수 있는 구성이면 본 발명에 따른 구동장치라고 볼 수 있으며, 워엄과 워엄기어를 이용하여 전후로 구동하도록 하는 구성도 본 발명의 구동장치에 해당한다. 각도유지수단(14)은 힌지축(37)의 내측 또는 외측에 위치할 수 있으며, 도 3에서는 내측에 위치하는 것으로 도시하고 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 각도유지수단(14)은 힌지축(37)에 고정된 버킷(3)이 원심력에 의해 회전된 각을 일정하게 유지하도록 하여 원심분리된 시료를 용이하게 배출시키기 위한 수단이다. 원심분리된 시료를 빨리 그리고 가장 많은 양을 배출시키는 것이 원심분리기의 효율을 증가시키는 것이기 때문에, 버킷(3)의 각도를 어느 정도의 기울기로 어느 정도의 시간 동안 유지하도록 하는지를 찾는 것은 중요하다. 따라서, 각도유지수단(14)에 의해 일정한 기울기각을 유지할 수 있도록 위치고정부(35)는 다양한 각도를 가질 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

디캔팅키트(4)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 성분분리를 위한 적당량의 시료를 투입하고 원심분리된 성분 중 밀도가 높은 성분이 남는 제1챔버(41)와, 상기 제1챔버(41)로부터 밀도가 낮은 성분이 이동 저장되는 제2챔버(42)로 구분된다. 제1챔버(41)와 제2챔버(42)의 상부에는 덮개(444)가 마련되고, 제1챔버(41)의 내부에는 플로터(43)이 마련되어 원심분리에 따라 층 분리된 시료를 분할하는 역할을 수행한다. 덮개(44)에는 시료 주입구(441)과 원심분리된 시료 배출구(442)가 형성되어 시료 주입구(441)를 통해 주입되고 원심분리된 시료 배출구(442)를 통해서 줄기세포 등의 원심분리된 시료가 배출된다. 주입과 배출은 통상적으로 주사기를 사용한다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 버킷(3)은, 디캔팅키트(4)의 외면을 둘러 감싸는 파이프형 구조로 이루어진다. 버킷(3)은 로터헤더(1)가 회전함에 따라 함께 회전하게 되며, 로터헤더(1)의 회전력에 의해 원심력이 작용하여 버킷(3)의 하단은 상부로 올라가게 되며, 올라간 상태에서 밀도의 차이에 의해 성분이 서로 분리된다. 버킷(3)의 하단이 원심력에 의해 일정각도 상부로 올라간다고 하더라도, 원심력이 계속 작용하는 경우에는 분리가 될 수 없다. 따라서 버킷(3)의 하단이 수평면과 이루는 각도가 일정각도가 되면 버킷(3)을 고정시킬 필요가 있다. 이를 위해 각도유지수단(14)이 필요하게 된다. 각도유지수단(14)이 구비되는 경우, 각도유지수단(14)에 의해 위치를 고정할 수 있는 수단이 필요하다. 따라서 각도유지수단(14)과 함께 위치 고정부(35)를 버킷(3)에 형성할 필요가 있다. 도 5는 버킷(3)을 고정하기 위해 각도유지수단(14)과 함께 작용하는 위치고정부(35)의 제1실시예에 대한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 위치고정부(35)는 힌지축(37)과 진퇴축(142) 사이의 거리를 반경으로 하여, 버킷(3)의 회전에 따른 회전 반경을 따라 형성되는 위치고정홈(351)으로 구성된다. 위치고정홈(351)의 형성 위치에 따라서 기울기 각도는 변하게 된다. 기울기 각이 클수록 원심분리된 시료가 제1챔버(41)에서 제2챔버(42)로 빨리 이동하게 되지만, 플로터(43)의 하부에 있는 나머지 시료도 함께 배출될 수 있어서 문제가 될 수 있다. 따라서 적당한 기울기 각과 배출시간을 선택하여 버킷(3)의 기울기 각을 유지함이 바람직하다. 버킷(3)의 구성을 살펴보면, 내부가 관통(32)된 통 형태로 형성되는 버킷 몸체(31)와, 버킷(3)의 무게 조절을 위해 전방에 형성되는 전방관통부(34)와, 무게 조절을 함과 아울러 후방에서 디캔팅키트(4)를 볼 수 있도록 형성된 후방관통부(33)와, 양측에 형성되어 힌지축(37)이 결합되는 힌지축홀(36)과, 힌지축홀(36)과 진퇴축(142) 사이의 회전반경 방향으로 형성되는 위치고정부(35)로 구성된다. 힌지축(37)에서 연장형성되는 체결부(372)는 힌지축홀(36)에 삽입되어 힌지축(37)이 버킷(3)과 함께 회전하도록 고정되고, 힌지축(37)에는 힌지축(37)의 회전각을 제한하기 위한 스톱퍼(371)가 형성된다.

도 6은 버킷(3')의 제2실시예이다. 버킷(3')의 형태는 제1실시예(3)와 동일하지만, 위치고정부(35')가 제1실시예(3)와 차이점을 가지고 있다. 따라서 위치고정부(35')를 기준으로 하여 설명하기로 한다. 도 7과 도 8은 위치고정부의 제2실시예(35')를 도시하고 있다. 도 7 및 도 8에 도시된 제2실시예의 위치고정부(35')는 구동장치(141)의 진퇴축(142)이 삽입되어 버킷(3')의 위치를 고정하기 위한 다수의 진퇴축 삽입홀(352')과, 버킷(3')에 고정 장착하기 위한 다수의 볼트홀(355')이 형성되는 플레이트(351')로 구성될 수 있다. 진퇴축 삽입홀(352')은 버킷(3)의 힌지축(37)과 진퇴축(142) 사이의 거리가 회전반경이 되고, 상기 회전 반경을 따라 위치함으로써 진퇴축(142)이 삽입되는 경우 버킷(3)이 일정한 기울기 각을 가질 수 있게 된다. 플레이트(351')는, 버킷(3) 측면에 형성된 플레이트 고정홈(356')에 안착되고, 볼트 등의 체결수단을 이용하여 고정된다. 플레이트의 볼트홀(355')을 통해 볼트 등의 체결수단은 버킷(3)의 측면에 형성된 볼트 체결홀(358')에 체결됨으로써, 플레이트(351')가 고정된다. 플레이트(351')는 다양한 형태를 가질 수 있으나, 기본적으로 일정한 곡률을 가진 형태로 제작됨이 바람직하다. 곡률반경의 기준은 힌지축(37)과 진퇴축(142) 사이의 거리가 됨은 앞서 설명한 바와 같다. 따라서, 진퇴축 삽입홀(352')의 중심은 힌지축(37)과 진퇴축(142) 사이의 거리인 회전반경에 맞춰서 제작되어야 하며, 그에 따라 일정한 곡률반경부(353')를 가진 행태가 될 수 있다. 또한, 플레이트(351')가 움직이지 않도록 고정하기 위해 곡률반경부(353')의 일측에서 하측으로 단턱져 연장되는 연장부(354')가 더 형성될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 플레이트(351')는 연장부(354')와 곡률반경부(353')로 이루어지며, 연장부(354')는 곡률반경부(353')측 보다 더 얇게 형성되어 단턱이 마련되고, 연장부(354') 부분과 곡률반경부(353') 부분이 단턱이 형성되기 때문에, 볼트 등의 체결수단으로 체결하는 경우 플레이트(351')에 발생할 수 있는 유격을 차단할 수 있게 된다. 상기 진퇴축 삽입홀(352')도 필요에 따라 하나 또는 다수로 형성될 수 있다.

도 9는 버킷(3)이 일정각도로 고정되어 있는 것을 도시하고 있다. 일정한 각도를 유지한 상태에서 디캔팅키트(4)의 제1챔버(41)에 위치한 플로터(43)의 상부측 공간(411)에 있던 원심분리된 시료가 제2챔버(42)의 공간(412)로 이동하였음을 보여주고 있다. 이러한 상태가 계속 유지되는 경우 플로터(43)의 하부 측에 있던 밀도가 큰 시료들도 함께 제2챔버(42)로 이동할 수 있기 때문에 적당한 기울기와 배출시간이 결정되어야 한다.

도 10 내지 도 13은 본 발명의 스윙로터 어셈블리의 회전구동장치(2)와 충전장치(5)를 설명하고 있다. 회전구동장치(2)는, 로터헤더(1)의 수평회전을 위한 모터(22)로 구성된다. 모터(22)의 상부에는 캡(23)이 장착되고, 캡(23)의 하단에는 상부플랜지(24)가 일체로 형성된다. 모터(22)의 하부에는 하부플랜지(21)가 부착되어 원심분리기에 고정된다. 모터(22)의 회전축(25)에 로터헤더(1)가 고정되고, 따라서 모터(22)가 회전함에 따라 로터헤더(1)는 수평회전을 하게 된다. 로터헤더(1)는 모터(22)로 회전시킬 수 있으나, 모터의 회전만으로 각도유지수단인 구동장치를 작동을 시킬 수 없으므로, 로터헤더(1)에 별도로 충전장치(5)를 구비한다.

충전장치(5)는, 하부플렌지(21)에 장착되는 실린더(51)와, 실린더(51)의 상부에서 상하로 구동하는 실린더 로드(52)와, 실린더 로드(52)의 상단에 연결되는 승강디스크(53)와, 일측은 승강디스크(53)에 연결되고 타측은 송신부(57)에 연결되는 다수의 연결바(55)와, 다수의 연결바(55)를 서로 연결하여 위치를 고정하는 링디스크(54)와, 연결바(55)에 연결되어 실린더 로드(52)의 상하이동에 따라 상하로 이동하는 송신부(57)와, 송신부(57)에 장착되어 상부의 수신부(59)와 유선 연결하는 완충 연결부(58)로 구성된다. 실린더 로드(52)는 캡(23)의 상부플랜지(24)에 형성된 가이드공(241)에 의해 상하이동이 가이드되고, 연결바(55)와 송신부(57)는 송신부(57)와 연결되는 연결편(571)에 의해 서로 결합된다. 완충 연결부(58)는 스프링으로 형성되어, 송신부(57)와 수신부(59)가 직접 유선 상으로 접촉함과 아울러 완충역할을 하는 완충 연결부(58)에 의해 유선 접촉되기 때문에 송신부(57)와 수신부(59)의 직접 접촉이 필요 없어, 직접 접촉에 따른 기전력의 손실없이 충전을 할 수 있는 효과가 있다. 즉, 완충 연결부(58)가 스프링으로 형성되어 있기 때문에 송신부(57)와 수신부(59)의 상하 이동에 의한 충격의 완충역할을 수행할 수 있다. 또한, 직접 유선으로 기전력을 전달하기 때문에 유도기전력에 의한 충전보다 빠른 시간내에 충전할 수 있는 효과도 있다. 완충 연결부(58)는 내측으로 형성되는 하나 이상의 (+) 완충연결부(581)와, 외측으로 형성되는 하나 이상의 (-) 완충연결부(582)로 구성되며, 각 극의 완충연결부를 다수 개로 형성하여 어느 하나의 선이 연결되면 기전력이 인가될 수 있도록 회로가 구성된다.

또한, 송신부(57)와 수신부(59)는 완충 연결부(58) 없이 유도기전력에 의한 무선 충전도 가능하다. 무선충전을 하고자 하는 경우에는 무선 충전식 송신부(57)와 수신부(59)로 교체되어야 한다. 도면에 직접 도시되지 않았으나, 이 경우에도 도면상의 완충 연결부(58)가 제거된 디스크 형태의 송신부(57)와 수신부(59)가 직접 접촉하여 유도기전력이 전달되면서 충전이 이루어지도록 한다.

도 11과 도 12는 실린더(51)의 작동에 의해 실린더 로드(52)가 상승하고, 실린더 로드(52)의 상승에 의해 승강디스크(53)가 상승하며, 승강디스크(53)의 상승에 따라 연결바(55)와 송신부(57) 및 접점인 완충 연결부(58)가 상승하여 수신부(59)와 접촉하게 되고, 완충 연결부(58)의 접촉에 의해 전기가 충전이 된다. 배터리(미도시)는 배터리부(12) 내에 장착되어 전원인가에 따른 기전력 또는 유도 기전력에 의해 충전된다. 충전된 배터리에 의해 각도유지수단의 구동장치(141)가 구동되며, 그에 따라 진퇴축(142)의 전후이동을 조절하여 버킷(3)의 각도를 고정할 수 있게 된다. 배터리부(12)는 배터리와 인쇄회로기판 등으로 구성된다. 일반적으로 배터리의 충전은 대기시간에 이루어지며, 회전구동장치(2)를 구동시키는 경우에는 충전장치(5)의 실린더(51)를 가동하여, 송신부(57)가 하강하도록 하고, 회전구동장치(2)를 구동하게 된다.

도 13은 캡(23)의 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 캡(23)에는 중앙에 모터 회전축(25)가 관통하는 관통공(232)이 형성되고, 캡(23)의 측면으로는 연결바(55)의 움직임을 가이드하기 위한 가이드슬롯(231)이 형성되며, 회전축 관통공(232)의 측면에는 고정장착을 위한 볼트홀(233)이 형성된다. 상부플랜지(24)는 캡(23)과 일체로 형성되고, 상부플랜지(24)에는 실린더 로드(52)를 가이드하기 위한 가이드공(241)과, 체결을 위한 체결공(242)이 형성된다. 연결바(55)와 링디스크(54)의 접점에는 연결바(55)와 링디스크(54)를 서로 연결하기 위한 연결핀(56)이 체결되고, 연결핀(56)은 가이드슬롯(231)을 따라 상하로 이동한다. 연결핀(56)에 의해 연결바(55)와 링디스크(54)는 위치가 고정되고 캡(23)으로부터 이탈되는 등의 문제가 방지된다. 즉, 연결핀(56)은 링디스크(54)와 연결바(55)의 접속을 더 견고하게 하여, 전체적인 구성들이 안정적으로 움직일 수 있도록 한다. 그에 따라 송신부(57)의 상하이동을 견고히 하여, 수신부(59)와의 접촉을 용이하게 해준다.

상기 모터(22)의 회전축(25) 최선단(상측 선단)에는, 원심분리기로부터 본 발명의 스윙로터 어셈블리(A)를 분해 또는 장착을 위해 사람이 손으로 부여잡을 수 있는 파지두부(13)가 형성되어 있다.

상기와 같은 구성으로 되는 본 발명에 따른 원심분리기용 스윙로터 어셈블리(A)의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명의 스윙로터 어셈블리(A)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 원심분리기(C)에 내재수용 장착되고, 상기 원심분리기(C)의 제어부(도시하지 않음)와 전기적으로 연결되며, 원심분리기(C)기 작동에 따른 장치구동과 연계한 로터헤더(1)의 수평회전이 이루어지도록 함을 통해 상기 로터헤더(1)의 버킷(3)에 수용장착된 디캔팅키트(4)에 담긴 시료의 성분분리(원심분리)가 가능하다.

여기서, 상기 로터헤더(1)의 수평회전을 위한 회전구동장치(2) 중 모터(22)의 회전축(25) 최상단에 형성된 파지두부(13)를 사용자가 손으로 부여잡고 이동시킬 수 있어, 본 발명의 스윙로터 어셈블리(A)를 원심분리기(C)에 용이하게 장착하거나 분리해 낼 수 있다.

계속해서, 본 발명의 상기 스윙로터 어셈블리(A)의 작용을 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 디캔팅키트(4)의 제1,2챔버(41)(42) 중 제1챔버(41)에 적당량의 시료를 미리 담아둔 디캔팅키트(4)를 상기 로터헤더(1)의 버킷(3)에 수용장착한다.

이때에는, 상기 회전구동장치(2)의 구동제어를 통해 실린더(51) 로드(52)를 후퇴시켜 상기 로드(52)를 따라 승강디스크(53)가 하강 이동된 상태가 되도록 함으로써, 로터헤더(1)의 수평회전을 상기 승강디스크(53)와 연결된 송신부(57)가 간섭하지 않도록 한다.

그 상태로, 상기 원심분리기(C)를 작동시켜 모터(22)가 구동되도록 하면, 상기 모터(22) 회전축(25)의 회전에 의해 상기 로터헤더(1)가 수평회전을 이루는바, 도 9에 도시된 바와 같이, 로터헤더(1)의 수평회전으로 발생하는 원심력의 영향으로 상기 버킷(3)의 하부가 외측을 향하도록 상향회전을 이루게 되며, 그로써 각각의 버킷(3)이 수평에 가까워지는 한편, 상기 로터헤더(1)를 향하는 내측이 외측보다 아래로 더 기운 상태의 기울기를 가진 상태로 선회운동을 시작하게 되는 것이다.

이로써, 상기 버킷(3) 각각에 수용장착된 상기 디캔팅키트(4)에 담긴 시료를 이루는 성분들이 밀도차에 의해 제1챔버(41) 내에서 각각 분리된다. 예컨대, 혈액의 경우, 상기 제1챔버(41)의 하부에는 밀도가 가장 높은 성분인 적혈구가 농축 위치되고, 그 다음으로 높은 밀도를 갖는 백혈구와 혈소판으로 이루어진 버피코트가 농축 위치되며, 마지막으로 가장 낮은 밀도를 갖는 혈장이 농축 위치되는 것이다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 상기 버킷(3)이 수평에 가깝게 기운 상태일 경우, 상기 버킷(3)의 힌지축(37)의 힌지축공(36)이 위치한 평탄부에 형성된 위치고정부(35)는 각도유지수단(14)을 바라보게 된다.

이 상태로, 미리 정한 시간 동안 상기 로터헤더(1)를 수평회전시켜 시료의 원심분리가 이루어지도록 하고, 로터헤더(1)의 회전을 정지시켜 원심력이 상실되도록 하고, 이를 통해 상기 제1챔버(41) 안에서 분리된 성분들 중 밀도가 낮은 성분이 아래로 흘러내려 제2챔버(42)로 이동 저장되도록 하는바, 이를 위해서는 그 이전에 상기 각도유지수단(14)을 작동시켜 상기한 버킷(3)의 기울기 각도가 일정하게 유지되도록 해야만 한다.

즉, 상기 원심분리기(C)의 조작을 통해 상기 각도유지수단(14)의 솔레노이드(141)의 진퇴축(142)이 전진되도록 하여, 상기 진퇴축(142) 선단이 위치 고정홈(351)에 삽입되도록 함으로써 상기 버킷(3)의 회전을 방지할 수 있다. 솔레노이드(141)가 작동하는 경우, 각도유지수단(14)의 작동여부를 표시하는 작동표시 LED(16)가 U자형 만곡부의 전방 헤더 몸체(11)에 형성된다.

이로써, 상기 버킷(3)에 수용장착된 디캔팅키트(4) 역시 기울기 각도를 동일하게 유지하게 되는 것이며, 결국 상기 디캔팅키트(4)의 제1챔버(41)가 상측에 위치하고, 제2챔버(42)가 하측에 위치하는 것에 의해, 밀도차로 인해 분리된 성분 중 밀도가 낮은 성분은 제1챔버(41)로부터 흘러내려 제2챔버(42)로 이동 저장되는 반면 밀도가 높은 성분은 상기 제1챔버(41)에 그대로 남아 저장되는 것으로 상기 제1,2챔버(41)(42)에 시료가 성분별로 구분 저장된다. 다만, 일정시간을 경과하는 경우 밀도가 큰 제1챔버(41)에 남아 있던 시료도 제2챔버(42)로 이동할 수 있으므로 적당한 시간과 적당한 기울기를 가지도록 함이 바람직하다.

마지막으로, 전술한 바와 같이 상기 제1,2챔버(41)(42)로 시료의 성분별 구분 저장이 완료되면, 상기 각도유지수단(14)의 솔레노이드(141)를 다시 작동시켜 상기 진퇴축(142)의 선단을 후퇴이동시킴으로써, 원심력이 상실된 버킷(3)이 원래의 수직상태가 되도록 한 후 각각의 버킷(3)으로부터 상기 디캔팅키트(4)를 회수하는 것을 끝으로 디캔팅키트(4)에 담긴 시료의 성분분리를 완료한다.

이때에는, 상기 회전구동장치(2)의 구동제어를 통해 실린더(51) 로드(52)를 전진시켜 상기 로드(52)를 따라 승강디스크(53)가 상승 이동된 상태가 되도록 함으로써, 상기 승강디스크(53)와 연결된 연결바(55)와, 연결바(55)와 연결되는 송신부(57)가 상기 로터헤더(1)의 저면에 구비결합된 상기 수신부(59)와 송신부(57) 또는 완충 연결부(58)를 통해 상호 밀착되도록 하는 것으로, 각도유지수단(14)으로의 전력공급을 위한 상기 수신부(59)에 전력이 충전되도록 할 수 있다. 수신부(59)는 배터리부(12)와 전기적으로 연결되고, 수신부(59)에 의해 배터리는 충전이 된다.

정리하자면, 본 발명에 따른 원심분리기용 스윙로터 어셈블리(A)에 의하면, 정해진 시간 동안의 상기 로터헤더(1)의 수평회전을 통해 시료의 성분분리가 가능함은 물론 상기 로터헤더(1)가 회전을 멈추더라도 상기 각도유지수단(14)에 의해 상기 버킷(3)의 기울기가 그대로 유지됨으로써 그 상태로 원심분리된 시료의 성분 중 밀도가 낮은 성분이 상기 제1챔버(41)로부터 제2챔버(42)로 원활히 이동 저장되도록 하는 것에 의해 제1,2챔버(41)(42) 각각으로의 시료의 성분별 구분 저장이 보다 효율적이게 되는 효과를 거둘 수 있다.

또한, 상기 각도유지수단(14)의 작동에 필요한 전력을 공급하기 위한 충전장치(5)를 통한 배터리부(12)의 무선충전이 가능함에 따라, 상기 충전장치(5)에 의한 로터헤더(1)의 회전이 간섭되지 않아, 더 효율적인 로터헤더(1)의 수평회전이 가능케 되는 등의 성능향상 도모의 효과를 거둘 수 있다.

도 14 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 세포활성화를 위해 원심분리기 함체에 장착되는 받침판(6)의 배면에 LED 모듈(7)을 장착할 수 있다. 받침판(6)은 원심분리기 함체 내측에 고정되는데, 방사상으로 일정간격의 광투과홀(61)이 형성되고, 광투과홀(61)을 통해 LED에 의한 가시광선이 버킷의 세포에 조사된다. 받침판(6)의 배면에 LED 모듈(7)이 고정장착되며, LED 모듈(7)은 LED(71)와 인쇄회로기판(72)로 구성된다. 도 16은 받침판(6)의 하부에 일정간격으로 LED 모듈(7)이 장착됨을 표시하고 있고, 도 17은 받침판(6)에 LED 모듈(7)을 장착한 상태를 예로 보여주고 있다.

LED 모듈(7)은 버킷(3)의 디캔팅키트(4)에 가시광선을 조사하게 되고, 가시광선의 조사에 의해 세포의 활성이 증대되는 효과를 가질 수 있다.

즉, 청색광은 대략 470nm의 파장을 가지는데, 피부에 조사하는 경우 피부정화 및 여드름의 증식을 억제하는 것으로 알려져 있다. 디캔팅키트(4) 내 세포에 조사되는 경우, 원심분리된 세포의 자정능력 증가 및 세포가 지방으로 분화되는 것을 억제시키는 효과를 가질 수 있다.

녹색광은 대략 525nm의 파장을 가지며, 피부에 조사하는 경우 주근깨, 기미 등의 멜라닌 생성을 억제하는 것으로 알려져 있으며, 디캔팅 키트(4) 내의 세포에 조사하면 원심분리된 세포의 면역성을 증대시킬 수 있다.

또한, 적색광은 대략 640nm의 파장을 가지며 세포의 성장촉진과 콜라겐의 합성을 원활하게 한다고 알려져 있으며, 구체적으로 섬유아세포의 세포성장을 증가시켜 콜라겐의 합성이 증대된다고 알려져 있다.

마지막으로, 황색광은 대략 590nm의 파장을 가지며, 피부에 조사되는 경우 홍조 치료와 림프와 혈액순환을 개선시켜 피부노폐물을 배출시키는 효과가 있다고 알려져 있으며, 디캔팅키트(4) 내 원심분리된 세포에 조사하는 경우 세포의 활성을 증대시키는 효과를 가질 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

A : 스윙로터 어셈블리 C : 원심분리기
1 : 로터헤더 11 : 로터헤더 몸체
12 : 배터리부 13 : 파지두부
14 : 각도유지수단 15 : 힌지축 지지부
16 : 작동표시 LED
2 : 회전구동장치 21 : 하부플랜지
22 : 모터 23 : 캡
24 : 상부플랜지 25 : 회전축
3 : 버킷 31 : 버킷 몸체
32 : 통공 33 : 후방 관통부
34 : 전방 관통부 35 : 위치고정부
36 : 힌지축 관통홀 37 : 힌지축
4 : 디캔팅키트 41 : 제1챔버
42 : 제2챔버 43 : 플로터
44 : 덮개
5 : 충전장치 51 : 실린더
52 : 실린더 로드 53 : 승강디스크
54 : 링디스크 55 : 연결바
56 : 가이드핀 57 : 송신부
58 : 완충 연결부 59 : 수신부
6 : 받침판 61 : LED 홀
7 : LED 모듈 71 : LED
72 : 인쇄회로기판

Claims (8)

1. 원심분리기 함체 내측에 장착되며 모터와 회전축으로 이루어지는 회전구동장치와, 상기 회전구동장치의 상부에 장착되어 수평회전하는 로터헤더와, 상기 로터헤더에 장착되어 로터헤드와 함께 회전하는 버킷과, 상기 버킷의 각도를 유지하여 원심분리된 시료를 배출하기 위해 버킷의 측면에서 전후로 움직이는 솔레노이드 밸브로 구성된 각도유지수단과, 상기 각도유지수단을 구동하기 위한 배터리를 충전하는 충전장치를 포함하는 원심분리기에 있어서,
   상기 충전장치는,
   상기 모터의 외측에 장착되는 실린더;
   상기 실린더에 장착되어 상하로 구동하는 실린더 로드;
   상기 실린더 로드의 상단에 연결되며, 상기 모터의 외측에서 상하로 이동하는 승강디스크;
   상기 승강디스크의 상부에서 연결되어 상기 모터의 외측을 따라 상부로 연장되고 상단부는 절곡되는 다수의 연결바;
   상기 연결바의 상단에 연결되어 회전되지 않으며, 상기 모터의 회전축의 외주 측에서 상하로 이동하는 디스크 형태의 송신부; 및
   상기 회전축에 장착되어 회전축과 함께 회전하고 상기 송신부의 상부에 위치하여, 상기 송신부와 접촉하여 기전력을 받는 디스크 형태의 수신부;
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 충전장치가 구비된 원심분리기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 승강디스크의 상단에는 링디스크가 더 구비되고,
   상기 링디스크는 상기 연결바에 가이드핀으로 고정되는 것을 특징으로 하는 충전장치가 구비된 원심분리기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 모터의 상부에는 측면에 가이드 슬롯이 형성된 캡이 더 장착되고,
   상기 가이드 슬롯에는, 상기 가이드핀이 삽입되어 상하로 이동하면서 상기 송신부의 위치를 고정하여 주는 것을 특징으로 하는 충전장치가 구비된 원심분리기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 캡의 하단에는 상부플랜지가 형성되고, 상기 상부플랜지에는 상기 실린더 로드의 상하이동을 가이드하는 가이드홀이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 충전장치가 구비된 원심분리기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 송신부의 상부면에는 완충 연결부가 장착되고, 상기 완충 연결부에 의해 상기 수신부와 직접 유선 연결되어 충전되는 것을 특징으로 하는 충전장치가 구비된 원심분리기.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 완충 연결부는 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 충전장치가 구비된 원심분리기.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 송신부와 상기 수신부는 무선으로 연결되어, 상기 송신부에서 상기 수신부로 유도 기전력이 전달되어 충전되는 것을 특징으로 하는 충전장치가 구비된 원심분리기.
   
8. 제1항에 있어서
   상기 회전구동장치는, 상기 원심분리기 함체에 고정되는 받침판에 장착되고,
   상기 받침판은, 일정간격을 가지고 방사상으로 광투과홀이 형성되며, 상기 광투과홀을 통해 가시광선이 조사될 수 있도록 상기 받침판의 배면에는 LED 모듈이 장착되는 것을 특징으로 하는 충전장치가 구비된 원심분리기.

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