KR102646825B1 - 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템 - Google Patents

고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템 Download PDF

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KR102646825B1
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saline solution
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tissue separation
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박대겸
황은수
최철웅
신미정
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디에스메카 주식회사
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Abstract

본 발명은 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템에 관한 것으로, 고압 및 다공성 플레이트를 이용하여 생체 시료(MB)를 비접촉식으로 분리할 수 있고, 분리된 생체 시료와 식염수를 교반한 후 주사바늘이 장착된 주사기 삽입구에 주사바늘이 없는 주사기만을 꽂아서 생체 시료를 획득함으로써, 생체 시료에 쇠가루나 이물질 및 오염물이 섞이는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 의한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템은, 고압을 발생하여 주입관(210)으로 공급하는 고압 발생기(300); 상기 주입관(210)을 통해 지나가는 고압에 의해 일정량의 식염수를 상기 주입관(210)으로 투입하는 식염수 저장통(240); 및 상기 주입관(210)에서 상부 챔버(120)의 내부 공간으로 분사되는 고압 및 식염수에 의해, 상기 상부 챔버(120)의 내부 공간에 적재된 생체 시료를 다공성 플레이트(230)의 미세홀을 통해 아래로 통과시키면서 세포 분리함과 동시에 식염수와 교반하여 하부 챔버(140)의 내부 공간에 적재하며, 상기 상부 및 하부 챔버(120,140)의 측면에 돌출 형성된 상부 및 하부 측면돌출부(130,160)의 내부에 주사기 형성부(131)가 형성되고 상기 주사기 형성부(131)의 상부에 주사기 삽입홀이 형성되고 상기 주사기 형성부(131) 아래에 주사바늘(170)이 상기 하부 챔버(140)의 바닥면 근처까지 고정 설치된 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100);를 포함한다.

Description

고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템{Contactless Biological Sample Tissue Separation System Using High Pressure}
본 발명은 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압과 다공성 플레이트를 이용하여 생체 시료(biological material; 이하 'MB'라 칭함)를 비접촉식으로 분리할 수 있고, 분리된 생체 시료와 식염수를 교반한 후 주사바늘이 장착된 주사기 삽입구에 주사바늘이 없는 주사기만을 꽂아서 생체 시료(MB')를 획득할 수 있는 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템에 관한 것이다.
오늘날, 인간, 동물, 식물 조직과 같은 생물학적 조직 또는 물질의 분해는 다양한 목적과 적용을 위해 알려져 있다.
생체 시료(biological material; MB)는, 조직 검사와 같은 의학적 시험을 수행하기 위해 분해될 수 있고, 또는 연구의 목적으로 사용되거나 특별한 의학적 치료의 부분으로서 진단을 확정하기 위해 사용될 수도 있다. 또한, 동일한 시료에 관한 데이터와 정보를 얻기 위해 검사되고 차후에 실험실에서 분석될 샘플과 시료를 얻기 위해 분해될 수도 있다.
종래 기술에서, 생체 시료(MB)는, 동일한 생체 시료(MB) 내에 존재하는 세포들을 분리할 목적으로, 또는 임상치료 및 재생 치료에서 사용될 조직 조각 또는 미세 이식편을 준비할 목적으로 분해될 수 있다. 미세 이식편은 준임상적인 크기를 가지며, 나안(裸眼)으로 보이지 않고 현미경으로 보이는 세포외 기질 내의 한 세트의 세포들로 이해된다.
도 1은 분해되기 전의 생체 조직의 전형적인 구조를 나타낸 도면으로, 분해 작업에 영향을 받기 전의 통합된 형태에서 생물학적 조직으로 구성된 전형적인 생체 시료(MB)를 개략적으로 보여준다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 생물학적 조직 또는 물질(MB)은, 온전하고 아직 분해되지 않은 형태에서, 전형적으로 셀(CEL)로 표시된 다수의 세포들을 가지며, 세포 각각은 다수의 평행선으로 도식화 된 세포외 기질(MAT) 내에 위치한 그 자신의 핵(NU)과 세포질(CT)을 가진다.
생체 시료(MB)는, 각각의 세포외 기질(MAT) 내에, 세포들(CEL)과 연관된다. 예를 들어, 생장 인자들은 세포외 단백질 및 무기물 성분들로 구성된 물질들과 성분들을 더 포함하고 있다. 특히, 이러한 생장 인자들과 물질들(FC)은 세포들의 생존 능력, 즉 성장 및 외부 조건에 대한 반응 능력의 지표이며, 세포들(CEL)이 그들의 완전한 특성들과 기능들을 나타내도록 하는 본질적인 것이다.
종래 기술은, 조직 검사 또는 세포 합성물의 분석을 위해 또는 동일한 생체 시료(MB)의 샘플들을 얻기 위해 생체 시료(MB)를 분해한다. 이러한 생체 시료(MB)를 분해하는 시스템과 장치들은 선행기술에 개시되어 있다.
그 중에, 국제출원번호 PCT/IB2015/059571호(이하, '선행기술문헌')에는 『생체 시료의 분해 장치 및 대응되는 제조 방법과 세포 현탁액 및 조직 미세이식편의 준비 방법』이 개시되어 있다.
상기 생체 시료의 분해 장치는 도 2에 나타낸 바와 같이, 분해될 생체 시료(MB)를 적재하는 상부 적재 챔버(12a)가 내부에 구성된 내부 챔버(12)와, 상기 내부 챔버(12)를 내부 윗부분(11a)에 수납하고 분해된 생체 시료(MB)를 아랫부분(11b)의 하부 수집 챔버(12b)에 수집하는 실린더 형상의 중공형 외부 몸체(11)와, 상기 내부 챔버(12) 아래에 횡방향으로 수납되고, 뾰족한 에지를 가진 미세구멍(13a)이 형성되며 상기 미세구멍(13a)을 통해 생체 시료(MB)를 분해시키는 다공성 플레이트 또는 분해 그리드(grid)(13)와, 상기 내부 챔버(12) 내에서 회전하여 상부 적재 챔버(12a) 내에 담겨 있는 생체 시료(MB)를 상기 분해 그리드(13)의 미세구멍(13a)으로 통과시켜 생체 시료(MB)가 분해되도록 하는 블레이드 로터(14)를 포함하고 있다.
상기 선행기술문헌의 생체 시료의 분해 장치는, 주사기로 환자의 특정 부위에서 생체 세포를 추출하여 거저나 면포 위에 모은 다음 생체 세포에 불필요한 피부조직을 핀셋과 메스를 사용하여 일일이 수작업으로 손질하여 제거한 다음, 내부챔버(12)의 내부에 적재한다. 이후 덮개(15)를 닫고 샤프트(14a)에 모터를 연결한 다음 회전시켜 분배 블레이드(14b)와 하부 스크래퍼(14c)를 회전시킴으로써 생체 시료(MB)의 분쇄가 이루어진다. 이는, 분배 블레이드(14b)의 회전에 의해 생체 세포가 다공성 플레이트(13)의 미세구멍(13a)을 통과하면서 생체 시료(MB)의 분쇄가 이루어지며 하부 수집 챔버(12b)에 수집된다.
그러나, 상기 선행기술문헌의 생체 시료의 분해 장치는, 생체 시료(MB)를 분해한 후 식염수를 투입하여 교반시킨 다음, 덮개(15)를 열고 분해된 생체 시료(MB')를 주사기로 흡입하여 획득하기 때문에, 생체 시료의 분리 및 획득 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 덮개(15)의 개폐시 외부 공기가 내부챔버(12) 내부로 항상 침투하는 구조로 구성되어 있기 때문에, 이물질이나 세균 감염에 취약한 문제점이 있다.
현재, 국내에서 사용되고 있는 생체 시료의 분해 장치는 전량 외국에서 개발된 수입제품으로, 제품 가격이 고가이며 고장시 사후 서비스(after service)가 어려운 문제점이 있다.
따라서 생체 시료(MB)를 추출 및 분해(또는, 분리)하여 이식하는 장치 또는 시스템의 제품 국산화가 필요한 실정이며, 이를 위해 지속적인 연구개발이 필요하다.
또한, 의료기기 산업은 인류가 존재하는 한 지속적으로 성장하는 미래 유망산업분야로서, 기술혁신과 함께 규모와 범위가 동시에 확대될 것으로 예상되므로 기술 선점을 위한 국내 연구개발이 절실히 필요한 실정이다.
국제출원번호 PCT/IB2015/059571호 국내 공개특허 제10-2021-0078460호
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고압과 다공성 플레이트를 이용하여 생체 시료(MB)를 비접촉식으로 분리할 수 있는 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템을 제시하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 챔버 내에서 분리된 생체 시료와 식염수를 교반한 후 주사바늘이 장착된 주사기 삽입구에 주사바늘이 없는 주사기만을 꽂아서 생체 시료(MB')를 획득할 수 있는 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템을 제시하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 외부와 밀폐된 공간에서 생체 시료(MB)를 분리 및 획득함으로써, 오염이나 세균 감염을 방지하고 세포가 상하거나 변질되지 않도록 하는 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템을 제시하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 챔버의 내부 청소 및 부품 교체가 쉽고 용이한 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템을 제시하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템은, 고압을 발생하여 주입관(210)으로 공급하는 고압 발생기(300); 상기 주입관(210)을 통해 지나가는 고압에 의해 일정량의 식염수를 상기 주입관(210)으로 투입하는 식염수 저장통(240); 및 상기 주입관(210)에서 상부 챔버(120)의 내부 공간으로 분사되는 고압 및 식염수에 의해, 상기 상부 챔버(120)의 내부 공간에 적재된 생체 시료를 다공성 플레이트(230)의 미세홀을 통해 아래로 통과시키면서 세포 분리함과 동시에 식염수와 교반하여 하부 챔버(140)의 내부 공간에 적재하며, 상기 상부 및 하부 챔버(120,140)의 측면에 돌출 형성된 상부 및 하부 측면돌출부(130,160)의 내부에 주사기 형성부(131)가 형성되고 상기 주사기 형성부(131)의 상부에 주사기 삽입홀이 형성되고 상기 주사기 형성부(131) 아래에 주사바늘(170)이 상기 하부 챔버(140)의 바닥면 근처까지 고정 설치된 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100);를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100)는, 상기 주입관(210)의 연결부재(220)를 삽입하여 고정하는 연결관(111)이 중앙에 관통 형성되고, 하면 테두리를 따라 단차턱(112)이 돌출 형성된 덮개(110); 상기 덮개(110) 하부에 배치되며, 상단에 상기 단차턱(112)과 맞물리는 단차홈(121)이 형성되고 하단에 단차턱(122)이 형성되며, 내부 공간에 생체 시료를 적재하는 상부 챔버(120); 상기 상부 챔버(120) 하부에 배치되며, 상단에 상기 단차턱(122)과 맞물리는 단차홈(141)이 형성되고 바닥면(142)의 내부에 자석(150)이 배치되고, 내측 하단에 주사바늘 연결통로(143)가 형성되며, 내부 공간에 세포 분리 및 식염수와 교반 된 생체 시료를 적재하는 하부 챔버(140); 및 상기 상부챔버(120)와 상기 하부 챔버(140) 사이에 수평으로 배치되며, 상기 주입관(210)에서 상기 상부 챔버(120)의 내부 공간으로 분사되는 고압 및 식염수에 의해 상기 생체 시료를 복수의 미세홀을 통해 아래로 통과시켜 세포 분리하고 식염수와 함께 교반하여 상기 하부 챔버(140)의 내부 공간에 적재하는 다공성 플레이트(230);를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 다공성 플레이트(230)의 원뿔형 미세홀(231)은, 미세홀의 크기가 0.05mm 내지 0.15mm 사이의 치수를 가지고, 미세홀의 하부 각도는 60도, 상부 각도는 75 내지 80도를 가지며, 상기 다공성 플레이트(140)의 하부에 돌출 형성된 원뿔 형상은 110도 내지 120도 사이의 경사각을 가지도록 구성될 수 있다.
상기 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템은, 상기 고압 발생기(300)에서 발생하는 고압의 세기를 조절하는 고압세기 조절부(310); 상기 식염수 저장통(240)에서 상기 주입관(210)으로 배출되는 식염수를 소정의 량으로 조절하는 식염수 조절밸브(250); 상기 하부 챔버(140)의 측면과 상기 주입관(210) 사이에 연결되며, 챔버 내부로 고압이 분사되도록 공기를 순환시키는 순환관(190); 및 상기 순환관(190)에 배치되며, 상기 주입관(210)에서 상기 순환관(190)으로 고압의 역류를 방지하는 역류방지용 밸브(200);를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고압 및 다공성 플레이트를 이용하여 생체 시료(MB)를 비접촉식으로 분리할 수 있고, 분리된 생체 시료와 식염수를 교반한 후 주사바늘이 장착된 주사기 삽입구에 주사바늘이 없는 주사기만을 꽂아서 생체 시료를 획득함으로써, 생체 시료에 쇠가루나 이물질 및 오염물이 섞이는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 외부와 밀폐된 공간에서 생체 시료를 포집 및 분리하고 정량 주입함으로써, 모발의 주성분인 케라틴 단백질을 만들기 위한 모유두(Keratinocyte), 전구세포(Precursor cell)의 안정적인 분리와 손상을 방지할 수 있다.
또한, 생체 시료의 세포 분리 및 획득이 신속하고 정확하게 이루어지며, 기존에 비해 분리 및 획득 시간을 크게 줄일 수 있다.
또한, 치료부위의 특성에 따라 생체 시료(MB)의 세포 조직을 분리할 수 있고, 생체 시료(MB)의 종류 및 상태에 따라 세포 조직을 분리할 수 있다.
또한, 현탄액의 밀도 및 해당 기술과 연계되는 주변 의료장비의 인프라 사업에 참여할 수 있고, 생체모낭 시료 제조 의료기기의 국산화 및 해외 수출에 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 의료기관의 효율성 높은 의료기기 공급으로 소비자에게 양질의 의료 서비스를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 분해되기 전의 생체 조직의 전형적인 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 선행기술문헌으로서, 대한민국 공개특허 제10-2017-0102479호에 개시된 생체 시료의 분해 장치의 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템(1000)을 나타낸 도면으로,
도 3 내지 도 4는 시스템 구성도이고,
도 5는 생체시료 조직분리 장치(100)의 단면도이고,
도 6은 다공성 플레이트(230)의 평면도 및 측면도이고,
도 7은 다공성 플레이트(230)의 원뿔형 미세홀(231)을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템(1000)의 블록 구성도이다.
도 9는 본 발명에 의한 비접촉식 생체시료 조직분리장치(100)로 얻어진 세포 현탁액을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 발명의 설명 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 의한 비접촉식 생체시료 조직분리장치(100)는 세포 현탁액(cell suspensions)의 준비와 조직 미세 이식편(tissue micrografts)의 마련에 적합하고 유리하다.
조직 분리 세포(MB')는 준임상적인 크기 즉 나안으로 보이지 않지만 현미경으로 보이는 세포의 기질 내의 세포 현탁액 또는 한 세트의 세포들이다.
생체 시료(MB)는 분해 작업에 영향을 받기 전의 통합된 형태에서 생물학적 조직으로 구성된 전형적인 생체 조직으로 도 1과 같은 구조를 갖는다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 생물학적 조직 또는 물질은, 온전하고 아직 분해되지 않은 형태에서, 전형적으로 셀(CEL)로 표시된 다수의 세포들을 가지며, 세포 각각은 다수의 평행선으로 도식화 된 세포외 기질(MAT) 내에 위치한 그 자신의 핵(NU)과 세포질(CT)을 가진다.
생체 시료(MB)는, 각각의 세포외 기질(MAT) 내에, 세포들(CEL)과 연관된다. 예를 들어, 생장 인자들은 세포외 단백질 및 무기물 성분들로 구성된 물질들과 성분들을 더 포함하고 있다. 특히, 이러한 생장 인자들과 물질들(FC)은 세포들의 생존 능력, 즉 성장 및 외부 조건에 대한 반응 능력의 지표이며, 세포들(CEL)이 그들의 완전한 특성들과 기능들을 나타내도록 하는 본질적인 것이다.
참고로, 도 9는 본 발명에 의한 생체 시료의 조직 분리 장치로 얻어진 세포 현탁액을 나타낸 도면으로, 세포외 기질(MAT) 내에 위치한 그 자신의 핵(NU)과 세포질(CT) 및 생장 인자들과 물질들(FC)을 포함하고 있다.
비접촉식 생체시료 조직분리 시스템의 제 1 실시예
도 3 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템(1000)을 나타낸 도면으로, 도 3 내지 도 4는 시스템 구성도이고, 도 5는 생체시료 조직분리 장치(100)의 단면도이고, 도 6은 다공성 플레이트(230)의 평면도 및 측면도이고, 도 7은 다공성 플레이트(230)의 원뿔형 미세홀(231)을 나타낸 도면이다.
본 발명에 의한 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템(1000)은 도 3 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100), 순환관(190), 역류방지용 밸브(200), 주입관(210), 식염수 저장통(240), 식염수 조절밸브(250), 고압 발생기(300), 고압세기 조절부(310)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 상기 고압 발생기(300)는 고압을 발생하여 상기 주입관(210)을 통해 상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100)로 보내게 된다. 상기 고압세기 조절부(310)에서는 상기 고압 발생기(300)의 고압을, 상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100)에서 생체 시료의 세포 분리에 필요한 최적의 공기압으로 조절하는 역할을 한다.
상기 고압세기 조절부(310)와 상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100) 사이에는 상기 식염수 저장통(240)이 배치된다. 상기 식염수 저장통(240)은 상기 주입관(210)을 통해 지나가는 고압에 의해 일정량의 식염수를 상기 주입관(210)으로 투입하게 된다. 이때, 상기 식염수 저장통(240)에서 상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100)로 투입되는 식염수의 량은 예를 들면 6∼10cc 정도가 바람직하다.
상기 주입관(210)과 상기 식염수 저장통(240) 사이에는 식염수 조절밸브(250)가 배치될 수 있다. 상기 식염수 조절밸브(250)는 상기 식염수 저장통(240)에서 상기 주입관(210)을 통해 상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100)로 투입되는 식염수의 량을 소정의 량(예를 들면, 6∼10cc 정도)으로 조절하는 역할을 한다. 상기 식염수 조절밸브(250)는 밸브의 개폐시간을 제어하여 식염수의 량을 조절하도록 구성될 수 있다.
상기 주입관(210)은 상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100)의 상부 챔버(120)의 내부 공간으로 고압을 분사하도록 구성될 수 있다. 상기 주입관(210)의 단부에는 연결부재(220)가 구성되고, 상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100)의 덮개(110)에 수직으로 관통 형성된 연결관(111)에 상기 연결부재(220)를 삽입하여 고정하게 된다.
상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100)는, 상기 주입관(210)에서 상부 챔버(120)의 내부 공간으로 분사되는 고압 및 식염수에 의해, 상기 상부 챔버(120)의 내부 공간에 적재된 생체 시료를 다공성 플레이트(230)의 미세홀을 통해 아래로 통과시키면서 세포 분리함과 동시에 식염수와 교반하여 하부 챔버(140)의 내부 공간에 적재하게 된다.
상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100)는, 덮개(110), 상부 챔버(120), 상부 측면돌출부(130), 하부 챔버(140), 하부 측면돌출부(160), 다공성 플레이트(230), 순환관(190), 역류방지용 밸브(200)를 포함하고 있다.
상기 덮개(110)는, 상기 연결부재(220)와 결합하여 상기 주입관(210)을 연결하는 연결관(111)이 중앙에 수직으로 관통 형성되고, 하면 테두리를 따라 단차턱(112)이 돌출 형성된다. 상기 단차턱(112)은 상기 상부 챔버(120)의 상단에 형성된 단차홈(121)에 끼워 결합함으로써, 상기 상부 챔버(120) 상부에 상기 덮개(110)를 설치하게 된다. 상기 덮개(110)는, 상기 상부 챔버(120)의 상부 개구부를 덮어 밀봉하는 역할을 한다.
상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100)는, 상기 덮개(110)를 열어서 상기 상부 챔버(120)의 내부 공간에 생체 시료를 투입한 후 상기 덮개(110)를 닫아서 밀폐한다.
상기 상부 챔버(120)는, 상기 덮개(110) 하부에 배치되며, 상단에 상기 덮개(110)의 단차턱(112)과 맞물리는 단차홈(121)이 형성되고 하단에 상기 하부 챔버(140)의 단차홈(141)과 맞물리는 단차턱(122)이 형성되며, 내부 공간에 생체 시료를 적재하게 된다.
상기 상부 챔버(120)는 상부 및 하부가 개구된 원통형으로 형성될 수 있다. 그러나, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등 여러 가지 형상으로 형성될 수 있다.
상기 하부 챔버(140)는, 상기 상부 챔버(120) 하부에 배치되며, 상단에 상기 상부 챔버(120)의 단차턱(122)과 맞물리는 단차홈(141)이 형성되고, 바닥면(142)의 내부에 자석(150)이 배치될 수 있다. 그리고, 내측 하단에 주사바늘 연결통로(143)가 횡방향으로 관통 형성되어 하부 측면돌출부(160)의 주사바늘 연결통로(143)와 연결되게 된다. 상기 하부 챔버(140)는 내부 공간에 세포 분리 및 식염수와 교반 된 생체 시료를 적재하게 된다.
상기 하부 몸체(140)는 내부 공간에 상기 다공성 플레이트(230)의 원뿔형 미세홀(231)을 통해 세포 분리된 생체시료(MB)와 식염수를 모아서 적재하게 된다.
상기 하부 챔버(140)의 바닥면(142) 내부에는 자석(150)이 배치될 수 있다. 상기 자석(150)은 생체시료(MB) 중에 포함된 금속성 이물질을 자력으로 부착하여 분리해내는 역할을 한다.
상기 하부 챔버(140)는 상부가 개구된 원통형으로 형성될 수 있다. 그러나, 상기 상부 챔버(120)와 대응되는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등 여러 가지 형상으로 형성될 수 있다.
상기 상부 챔버(120)와 상기 하부 챔버(140) 사이에는 다공성 플레이트(230)가 배치된다. 상기 다공성 플레이트(230)는 상기 하부 챔버(140)의 단차홈(141)에 하면 테두리가 안착되어 수평으로 설치되고, 상기 다공성 플레이트(230)가 안착된 상기 단차홈(141)에 상기 상부 챔버(120)의 단차턱(122)이 끼워 결합된다.
상기 다공성 플레이트(230)는 상기 주입관(210)에서 상기 상부 챔버(120)의 내부 공간으로 분사되는 고압 및 식염수에 의해, 상기 생체 시료를 복수의 미세홀(231)을 통해 아래로 통과시켜 세포 분리하고 식염수와 함께 교반하여 상기 하부 챔버(140)의 내부 공간에 적재하게 된다.
상기 다공성 플레이트(230)는 전체면에 복수의 원뿔형 미세홀(231)이 상하로 관통 형성된다. 이때, 상기 원뿔형 미세홀(231)은 상부의 미세구멍은 하부의 미세구멍 보다 크게 형성될 수 있다.
상기 다공성 플레이트(230)의 재질은 스테인리스 강, 금속 또는 합금 등으로 제조될 수 있으며, 금형, 다이-펀치(die-punch) 등을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 원뿔형 미세홀(230)은, 예를 들어, 미세홀의 크기가 0.05mm 내지 0.15mm 사이의 치수를 가지고, 미세홀의 하부 각도는 60도, 상부 각도는 75 내지 80도를 갖도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 다공성 플레이트(230)의 하부에 돌출 형성된 원뿔 형상은 110도 내지 120도 사이의 경사각을 가지고 형성될 수 있다(도 7 참조).
다른 실시예로서, 상기 원뿔형 미세홀(231)은 60 내지 80㎛ 사이의 치수 또는 직경을 가지도록 형성될 수 있다. 바람직하게는 75㎛ 이하의 치수 또는 직경을 가지도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 원뿔형 미세홀(231)은 원뿔 형상 외에, 삼각뿔형, 사각뿔형, 오각뿔형, 육각뿔형 및 별뿔형으로 형성될 수도 있다.
상기 생체 시료(MB)는 상기 다공성 플레이트(230)의 미세구멍(231)을 통과하면서 20 내지 75㎛ 이하의 크기를 가지는 조직 분리 세포(MB')로 분리된다. 참고로, 도 9는 상기 조직 분리 세포(MB')의 세포 현탁액을 나타낸다.
상기 하부 챔버(140)에는 측면과 상기 주입관(210) 사이에 순환관(190)이 연결 구성되며, 챔버 내부로 고압이 분사되도록 공기를 순환시키는 역할을 한다. 상기 순환관(190)에는 역류방지용 밸브(200)가 배치되어, 상기 주입관(210)에서 상기 순환관(190)으로 고압이 역류되지 않도록 방지하게 된다. 즉, 상기 역류방지용 밸브(200)는 상기 하부 챔버(140)에서 상기 주입관(210) 쪽으로 일방향으로 공기가 흐르도록 제어한다.
상기 상부 챔버(120)는 외측에 상부 측면돌출부(130)가 돌출 형성될 수 있다. 이때, 상기 상부 측면돌출부(130)의 하부에는 삽입부(미도시)가 단차를 가지고 형성될 수 있다.
상기 상부 측면돌출부(130)는, 상부에 주사기 삽입홀(미도시)이 형성되고, 상기 주사기 삽입홀의 내부에 주사기 형성부(131)가 형성되고, 상기 주사기 형성부(131)의 하부에 주사바늘(170)이 수직으로 장착된다. 이때, 주사바늘(170)은 상기 하부 챔버(140)의 하부 측면돌출부(160)를 통해 주사바늘 연결통로(143)까지 설치된다. 상기 상부 측면돌출부(130)의 주사기 삽입홀에는 마개(180)를 씌워서 밀폐하도록 구성된다.
상기 하부 챔버(140)는 외측에 하부 측면돌출부(160)가 돌출 형성될 수 있다. 이때, 상기 하부 측면돌출부(160)의 상부에는 상기 상부 측면돌출부(130)의 삽입부를 삽입하는 삽입홈(미도시)이 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 하부 측면돌출부(160)의 상부에 상기 상부 측면돌출부(130)를 삽입하여 고정시킬 수 있다.
상기 하부 챔버(140)는 내부에 상기 주사바늘(170)이 수직으로 설치되고, 하부에 상기 하부 챔버(140)의 주사바늘 연결통로(143)와 하나로 연결되는 주사바늘 연결통로(143)가 형성된다.
본 발명에서는, 상기 하부 챔버(140)의 내부 공간에 세포 분리 및 식염수와 교반 된 생체 시료를, 상기 덮개(110)를 열지 않고 상기 상부 측면돌출부(130)의 주사기 삽입구에 주사바늘이 없는 주사기만을 삽입하여 상기 하부 챔버(140)의 내부 공간에 적재된 생체 시료를 흡입하여 획득할 수 있다.
그러므로, 종래와 같이 덮개 개방시 공기중의 이물질이나 세균 감염을 방지할 수 있고, 주사기를 챔버에 꽂을 때 주사바늘이 챔버의 플라스틱 몸체와 부딪히면서 플라스틱 조각이 떨어져나가 생체 시료와 섞이는 문제를 해결할 수 있으며, 생체 시료의 체취 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
비접촉식 생체시료 조직분리장치의 제 2 실시예
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템(1000)의 블록 구성도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 의한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템(1000)은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 메모리(320), 터치스크린(330), 디스플레이 화면(340), 통신 모듈부(350) 및 제어부(400)가 상기 제 1 실시예에서 추가로 구성된 것이다.
상기 메모리(320)는, 치료부위의 특성에 따라 생체 시료(MB)의 세포 조직을 분리하고, 생체 시료(MB)의 종류 및 상태에 따라 세포 조직을 분리하도록 제어하는 생체시료 분리 프로그램을 저장하고 있다. 상기 생체시료 분리 프로그램은 치료부위의 특성에 따라, 또는 생체 시료(MB)의 종류 및 상태에 따라 세포 조직을 분리할 수 있도록, 상기 고압세기 조절부(310)를 통해 고압 세기를 제어하고, 상기 식염수조절밸브(250)를 통해 식염수량을 제어하며, 상기 역류방지용 밸브(200)의 작동을 제어한다.
상기 터치스크린(330)은, 생체 시료(MB)의 종류 및 상태, 치료부위의 특성을 화면을 통해 선택 또는 입력하고, 생체 시료(MB)의 종류 및 상태, 치료부위의 특성에 따라 복수의 생체시료 분리 프로그램을 화면에 제공하여 선택하도록 한다. 그리고, 상기 고압 발생기(300)의 동작 및 정지 버튼을 화면에 제공하고, 상기 고압세기 조절부(310)의 고압 세기와 상기 식염수 조절밸브(250)의 식염수량을 화면을 통해 설정 및 제어한다.
상기 디스플레이 화면(340)은, 식염수 저장통(240)에 들어있는 식염수량을 표시하고, 챔버로 전달되는 고압 세기, 식염수량을 화면에 실시간으로 표시하고, 동작 및 완료를 화면에 표시하며, 챔버 내부 온도, 압력을 표시하고, 동작시간을 표시한다. 또한, 상기 역류방지용 밸브(200), 식염수 조절밸브(250), 고압세기 조절부(310)의 동작 상태 및 이상발생을 화면에 표시한다.
상기 통신 모듈부(350)는, 인터넷망 또는 유무선 통신망을 통해 상기 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템(1000)과 내부(사내) 또는 외부(원격)의 PC 및 서버, 스마트폰과의 데이터 통신을 실시간으로 수행한다. 그러므로, 상기 내부(사내) 또는 외부(원격)의 PC 및 서버, 스마트폰에서는 상기 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템(1000)에 접속하여 생체시료 관련 데이터를 실시간으로 수신받고 모니터링 및 관리할 수 잇다.
상기 제어부(400)는, 상기 터치스크린(330)을 통해 입력된 상기 생체시료 분리 프로그램에 따라 상기 역류방지용 밸브(200)와 상기 고압세기 조절부(310) 및 상기 식염수 조절밸브(250)의 동작을 각각 제어한다. 그리고, 상기 메모리(320), 상기 터치스크린(330), 상기 디스플레이 화면(340) 및 상기 통신 모듈부(350)와 각각 신호를 송수신하며, 그 동작을 제어한다.
도 9는 본 발명에 의한 생체 시료의 조직 분리 장치로 얻어진 세포 현탁액을 나타낸 도면으로, 세포외 기질(MAT) 내에 위치한 그 자신의 핵(NU)과 세포질(CT) 및 생장 인자들과 물질들(FC)을 포함하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템은, 고압 및 다공성 플레이트를 이용하여 생체 시료(MB)를 비접촉식으로 분리할 수 있고, 분리된 생체 시료와 식염수를 교반한 후 주사바늘이 장착된 주사기 삽입구에 주사바늘이 없는 주사기만을 꽂아서 생체 시료를 획득함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1000 : 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템
100 : 비접촉식 생체시료 조직분리 장치
110 : 덮개 111 : 주입관 삽입홀
112 : 단차턱 120 : 상부 챔버
121 : 단차홈 122 : 단차턱
130 : 상부 측면돌출부 131 : 주사기 형성부
140 : 하부 챔버 141 : 단차홈
142 : 하부면 143 : 주사바늘 연결통로
150 : 자석 160 : 하부 측면돌출부
170 : 주사바늘 180 : 마개
190 : 순환관 200 : 역류방지용 밸브
210 : 주입관 220 : 연결부재
230 : 다공성 플레이트 231 : 원뿔형 미세홀
240 : 식염수 저장통 241 : 마개
242 : 몸체 250 : 식염수 조절밸브
300 : 고압 발생기 310 : 고압세기 조절부
320 : 메모리 330 : 터치스크린
340 : 디스플레이 화면 350 : 통신 모듈부
400 ; 제어부
MB : 생존 능력의 지표인 기질
MB' : 세포 현탁액 내에서 분해된 생체 시료(MB)
CEL : 조직 분리 세포(MB')

Claims (3)

  1. 고압을 이용한 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템에 있어서,
    고압을 발생하여 주입관(210)으로 공급하는 고압 발생기(300);
    상기 주입관(210)을 통해 지나가는 고압에 의해 일정량의 식염수를 상기 주입관(210)으로 투입하는 식염수 저장통(240);
    상기 주입관(210)에서 상부 챔버(120)의 내부 공간으로 분사되는 고압 및 식염수에 의해, 상기 상부 챔버(120)의 내부 공간에 적재된 생체 시료를 다공성 플레이트(230)의 미세홀을 통해 아래로 통과시키면서 세포 분리함과 동시에 식염수와 교반하여 하부 챔버(140)의 내부 공간에 적재하며, 상기 상부 및 하부 챔버(120,140)의 측면에 돌출 형성된 상부 및 하부 측면돌출부(130,160)의 내부에 주사기 형성부(131)가 형성되고 상기 주사기 형성부(131)의 상부에 주사기 삽입홀이 형성되고 상기 주사기 형성부(131) 아래에 주사바늘(170)이 상기 하부 챔버(140)의 바닥면 근처까지 고정 설치된 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100);
    상기 고압 발생기(300)에서 발생하는 고압의 세기를 조절하는 고압세기 조절부(310);
    상기 식염수 저장통(240)에서 상기 주입관(210)으로 배출되는 식염수를 소정의 량으로 조절하는 식염수 조절밸브(250);
    상기 하부 챔버(140)의 측면과 상기 주입관(210) 사이에 연결되며, 챔버 내부로 고압이 분사되도록 공기를 순환시키는 순환관(190); 및
    상기 순환관(190)에 배치되며, 상기 주입관(210)에서 상기 순환관(190)으로 고압의 역류를 방지하는 역류방지용 밸브(200);
    를 포함하는 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비접촉식 생체시료 조직분리 장치(100)는,
    상기 주입관(210)의 연결부재(220)를 삽입하여 고정하는 연결관(111)이 중앙에 관통 형성되고, 하면 테두리를 따라 단차턱(112)이 돌출 형성된 덮개(110);
    상기 덮개(110) 하부에 배치되며, 상단에 상기 단차턱(112)과 맞물리는 단차홈(121)이 형성되고 하단에 단차턱(122)이 형성되며, 내부 공간에 생체 시료를 적재하는 상부 챔버(120);
    상기 상부 챔버(120) 하부에 배치되며, 상단에 상기 단차턱(122)과 맞물리는 단차홈(141)이 형성되고 바닥면(142)의 내부에 자석(150)이 배치되고, 내측 하단에 주사바늘 연결통로(143)가 형성되며, 내부 공간에 세포 분리 및 식염수와 교반 된 생체 시료를 적재하는 하부 챔버(140); 및
    상기 상부챔버(120)와 상기 하부 챔버(140) 사이에 수평으로 배치되며, 상기 주입관(210)에서 상기 상부 챔버(120)의 내부 공간으로 분사되는 고압 및 식염수에 의해 상기 생체 시료를 복수의 미세홀을 통해 아래로 통과시켜 세포 분리하고 식염수와 함께 교반하여 상기 하부 챔버(140)의 내부 공간에 적재하는 다공성 플레이트(230);
    를 포함하는 비접촉식 생체시료 조직분리 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 다공성 플레이트(230)의 원뿔형 미세홀(231)은,
    미세홀의 크기가 0.05mm 내지 0.15mm 사이의 치수를 가지고, 미세홀의 하부 각도는 60도, 상부 각도는 75 내지 80도를 가지며, 상기 다공성 플레이트(230)의 하부에 돌출 형성된 원뿔 형상은 110도 내지 120도 사이의 경사각을 가지는,
    비접촉식 생체시료 조직분리 시스템.
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