KR20180044729A - 혈액 성분 분리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혈액 성분 분리 장치에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 혈액 성분 분리 장치는 공급된 혈액이 충진되는 제1 챔버; 상기 제1 챔버에 충진된 혈액을 여과하는 필터; 상기 필터를 통과한 상기 혈액이 유입되는 제2 챔버; 및 상기 제1 챔버 및 필터 중 하나 이상을 진동시키고, 상기 제1 챔버에 수용된 상기 혈액을 회전시키는 구동장치를 포함할 수 있다.

Description

혈액 성분 분리 장치 {DEVICE FOR FILTERING BLOOD}

본 발명은 혈액 성분 분리 장치에 대한 관한 것이다.

혈액은 크게 적혈구(red blood cell), 백적혈구(white blood cell), 혈소판(blood platelet), 혈장(blood plasma)으로 구성이 되는데, 혈장은 혈액의 액체성분으로 이 속에 적혈구들이 포함되어 있다. 혈장의 조성은 물이 약 90%, 혈장단백질이 7~8%이고, 그 밖에 지질, 당류, 무기염류와 비단백질성 질소화합물로서 요소, 아미노산, 요산 등이 함유되어 있다. 혈장단백질은 주로 알부민과 글로불린으로 구성되며, 혈액응고에 관계하는 피브리노겐도 함유되어 있다. 지질은 콜레스테롤, 레시틴 등이다. 무기염류는 나트륨, 염소, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등이며, 그 조성은 해수와 비슷하고 체내의 삼투압을 정상으로 유지하는 중요한 역할을 한다. 또 혈장의 총량과 조성은 질병에 따라 현저하게 변화하므로, 병의 진단이나 병의 상태를 아는데 이용된다.

종래의 혈액으로부터 혈구와 혈장을 분리하는 방법으로, 원심분리 방법, 모세관 현상을 이용하는 방법, 미세유체칩 내에서 전기적 펄스를 혈액이 흐르는 방향과 직각으로 인가하는 방법 등이 있다.

멤브레인 필터를 이용하여 혈장을 분리하는 경우, 혈액 볼륨의 40% 정도를 차지하는 혈구가 필터의 구멍을 단시간에 막을 수 있으며, 필터의 구멍이 한번 막히면, 더 이상 혈장이 필터를 통과하지 못하는 한계가 있어서, 연속적으로 혈액을 분리하지 못하는 단점이 있다.

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 종래의 문제점에 착안하여 발명된 것으로서, 필터가 막히는 것을 방지함으로써 혈액을 보다 효과적으로 여과할 수 있는 혈액 성분 분리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공급된 혈액이 충진되는 제1 챔버; 상기 제1 챔버에 충진된 혈액을 여과하는 필터; 상기 필터를 통과한 상기 혈액이 유입되는 제2 챔버; 및 상기 제1 챔버 및 필터 중 하나 이상을 진동시키고, 상기 제1 챔버에 수용된 상기 혈액을 회전시키는 구동장치를 포함하는 혈액 성분 분리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 챔버는 원형 또는 다각형의 단면을 가지는 기둥형으로 구성되는 혈액 성분 분리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 챔버가 거치되는 지지대를 더 포함하고, 상기 필터는 상기 지지대에 구비되는 혈액 성분 분리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 필터에는 0μm 초과 10μm 미만의 통공이 형성되는 혈액 성분 분리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 구동장치는, 상기 제1 챔버 및 필터 중 하나 이상을 진동시키는 진동수단; 또는 상기 제1 챔버를 회전시키는 회전수단을 포함하는 혈액 성분 분리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 챔버는 상면 및 둘레면을 포함하고, 상기 회전수단은 상기 상면 및 상기 둘레면 중 하나 이상을 회전시키도록 구성되는 혈액 성분 분리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 필터는 지지대에 구비되고, 상기 제1 챔버는 상기 지지대에 대하여 회전 가능하도록 구성되는 혈액 성분 분리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 진동수단은 상기 제1 챔버 및 필터 중 하나 이상에 진동을 가하는 진동발생장치를 포함하는 혈액 성분 분리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 구동장치는 상기 제1 챔버 내의 상기 혈액을 0.1rpm이상 200rpm 이하로 회전시키는 혈액 성분 분리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 챔버의 수용되는 혈액의 높이를 조절하는 유량 조절부를 포함하고, 상기 유량 조절부는 상기 제1 챔버의 소정의 높이에 구비되는 배출구를 포함하며, 상기 혈액의 소정의 높이에 도달하면 상기 배출구를 통해 외부로 배출되도록 구성되는 혈액 성분 분리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제2 챔버는 상기 필터를 통과한 혈액이 수용되는 수용부 및 상기 제1 챔버를 향하여 돌출되는 돌출부를 포함하는 혈액 성분 분리 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 필터의 통공이 막히는 현상이 방지될 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 성분 분리 장치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 혈액 성분 분리 장치의 단면 사시도이다.
도 3은 도 2의 혈액 성분 분리 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 제1 챔버가 구동수단에 의해 회전되는 것을 나타낸 것이다.
도 5는 도 1의 필터가 구동수단에 의해 회전되는 것을 나타낸 것이다.
도 6은 혈액이 필터를 통하여 여과되는 것을 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 상부, 하부 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 성분 분리 장치의 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 성분 분리 장치를 나타내는 개념도이고, 도 2는 도 1의 혈액 성분 분리 장치의 단면 사시도이며, 도 3은 도 2의 혈액 성분 분리 장치의 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 제1 챔버가 구동수단에 의해 회전되는 것을 나타낸 것이며, 도 5는 도 1의 필터가 구동수단에 의해 회전되는 것을 나타낸 것이다.

도 1 내지 도 5를 참고하면, 혈액 성분 분리 장치(1)는 제1 챔버(100), 지지대(200), 필터(300), 제2 챔버(400) 및 구동장치(500)를 포함할 수 있다.

제1 챔버(100)는 지지대(200)의 일측에 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1 챔버(100)는 지지대(200)의 상부에 마련될 수 있으며, 제1 챔버(100)는 지지대(200)에 대하여 회전할 수 있도록 설치될 수 있다. 이러한 제1 챔버(100)는 혈액 공급부(미도시)로부터 튜브 등을 통하여 여과되기 전의 혈액을 공급받아 내부에 수용할 수 있다. 또한, 제1 챔버(100)는 상부(101)와 둘레부(102)를 포함하는 기둥형으로 구성될 수 있으며, 그 단면은 원형일 수 있다.다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 그 단면이 다양한 형태의 다각형으로 구성되는 것도 가능하다.

또한, 제1 챔버(100)는 혈액이 주입될 수 있는 혈액 유입구(110) 및 제1 챔버 내의 혈액의 양을 조절할 수 있는 유량 조절부(130)를 포함할 수 있다. 혈액 유입구(110)는 제1 챔버(100)의 상부(101)에 구비되는 통공일 수 있다. 혈액 유입구(110)를 통해 혈액 공급부로부터 혈액이 유입될 수 있다. 이러한 혈액은 제1 챔버(100)를 완전히 채우지 않을 정도로 공급될 수 있다.

유량 조절부(130)는 제1 챔버(100) 내에 주입되는 혈액의 양이 일정 수준을 초과하는 것을 방지할 수 있다. 유량 조절부(130)는 제1 챔버(100)에 수용된 혈액이 소정의 양을 초과할 때, 혈액을 제1 챔버(100)로부터 외부로 배출시킬 수 있다. 예를 들어, 유량 조절부(130)는 제1 챔버(100)의 상부(101)로부터 내부를 향하여 소정 깊이로 연장 형성될 수 있다. 유량 조절부(130)는 혈액이 제1 챔버(100)에서 유량 조절부(130)의 깊이 보다 낮은 높이일 때에는 제1 챔버(100) 내의 공기를 배출시키는 반면, 혈액이 제1 챔버(100)에서 유량 조절부(130)의 깊이보다 높은 높이일 때에는 혈액에 의해 막히게 된다. 유량 조절부(130)가 제1 챔버(100)에 채워진 혈액에 의해 막히는 경우, 제1 챔버(100)의 내부 공기가 외부로 배출되지 않게 되므로, 혈액 상부에 공기가 잔류하게 되고, 이러한 공기의 잔류에 의해 혈액이 더 이상 제1 챔버(100)에 채워지지 않게 된다. 한편, 상기와 유량 조절부(130)는 예시에 불과하며, 반드시 상기와 같은 구성으로 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 유량 조절부(130)는 혈액 유입구(110)보다 낮은 위치로 둘레부(102)에 구비되는 통공일 수 있다. 이 경우, 소정의 높이를 초과한 혈액은 유량 조절부(130)를 통해 제1 챔버(100)의 외부로 배출되어 혈액 공급부로 리턴될 수 있다. 이러한 유량 조절부(130)에 의해 제1 챔버(100) 내에는 혈액과 공기가 함께 충진되고, 제1 챔버(100) 내의 공기로 인해 혈액의 진동 및 유동이 보다 원활해질 수 있다.

이러한 제1 챔버(100)는 지지대(200)에 거치될 수 있다. 지지대(200)는 제1 챔버(100)와 후술하는 제2 챔버(400) 사이에 구비될 수 있다. 예를 들어, 지지대(200)는 제1 챔버(100)의 하부에 구비되어, 제1 챔버(100)를 회전 가능하게 지지하는 제1 지지판(201)과, 후술하는 필터(300)를 거치할 수 있는 필터 거치부(210)를 구비하는 제2 지지판(202)를 포함할 수 있다. 이러한 필터 거치부(210)는 필터(300)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 한편, 필터 거치부(210)는 여과된 혈액이 제2 챔버부(400)로 이동할 수 있도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 필터 거치부(210)에는 배출홀(211), 돌출부(212) 및 함몰부(213)가 형성될 수 있다. 다시 말해, 돌출부(212)는 필터(300)를 지지하고, 필터에서 여과된 혈액은 함몰부(213)를 따라 배출홀(211)로 이동하며, 배출홀(211)을 통과하여 제2 챔버부(400)로 이동될 수 있다.

필터(300)는 제1 챔버(100)로부터 제2 챔버(400)로 통과하는 혈액을 여과할 수 있다. 예를 들어, 필터(300)는 제1 챔버(100)의 하부에 구비될 수 있다. 필터(300)에는 소정의 크기를 가지는 통공(301)이 형성될 수 있으며, 이러한 통공(301)은 예를 들어, 0μm 초과 10μm 미만의 직경을 가지는 원형으로 형성될 수 있다. 혈액에서 통공(301)보다 큰 크기를 가지는 성분은 필터(300)를 통과할 수 없고(불통과 성분(11)), 통공(301)보다 작은 크기를 가지는 성분은 필터(300)를 통과하여 제2 챔버(400)로 이동한다(통과 성분(12)). 이를 통해 필터는 혈액에서 혈구와 혈장을 분류할 수 있다.

이러한 불통과 성분(11)은 혈액의 혈구이고, 통과 성분(12)은 혈액의 혈장일 수 있으나, 이는 예시에 불과하고 본 발명의 사상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 불통과 성분(11)이 혈액의 암세포일 수 있고, 통과 성분(12)은 혈액의 박테리아일 수도 있다. 이 경우, 필터(300)는 혈액의 암세포를 걸러내고 혈액의 박테리아를 통과시킴으로써, 박테리아와 암세포를 분류할 수 있다. 이처럼, 필터(300)를 통과한 혈액은 제2 챔버(400)로 유입된다.

제2 챔버(400)는 지지대(200)의 타측에 구비될 수 있다. 일 예로 제2 챔버(400)는 지지대(200)의 하부에서, 제1 챔버(100)의 반대편에 구비될 수 있다. 제2 챔버(400)는 필터(300)에 의해 필터링된 혈액이 포집될 수 있으며, 이러한 혈액에는 예를 들어, 혈장, 박테리아 등이 포함되어 있을 수 있다. 또한, 제2 챔버(400)는 필터링된 혈액의 포집을 위해 소정의 용적을 가질 수 있다.

한편, 필터(300)의 통공(301)이 막히는 것을 방지하여 혈액을 제2 챔버(400)로 용이하게 유입시키기 위해, 후술하는 구동장치(500)가 마련될 수 있다.

구동장치(500)는 제1 챔버(100) 및 필터(300) 중 하나 이상을 진동시키는 시키고, 제1 챔버(100) 내에 수용된 혈액을 회전시키도록 구성될 수 있다. 혈액은 0.1rpm이상 200rpm 이하의 상대적으로 느린 속도로 제1 챔버(100) 내에서 회전할 수 있다. 혈액의 회전속도가 200 rpm 초과일 경우 혈액의 여과에 긍정적인 작용 없이 세포가 손상될 뿐이다. 즉, 혈액의 회전속도가 200 rpm이하일 때 혈액이 원심력의 영향을 받지 않을 수 있다.한편, 이러한 구동장치(500)는 일예로, 진동수단(510)을 포함할 수 있다.

진동수단(510)은 지지대(200)에 설치될 수 있고, 혈액이 제1 챔버(100)에 공급되었을 때 진동하도록 구성될 수 있다. 진동수단(510)에 의해 발생한 진동은 제1 챔버(100)에 충진된 혈액을 진동시키고 회전시킬 수 있다. 제1 챔버(100)의 하부에 가라앉아서 필터(300)의 통공(301)을 막고 있는 불통과 성분(11)은, 이러한 진동과 회전에 의해 부유할 수 있다. 불통과 성분(11)이 부유됨으로써, 통과 성분(12)이 보다 용이하게 필터(300)의 통공(301)을 통과할 수 있게 된다는 효과를 가진다. 이러한 진동수단(510)은 코인형 진동모터와 같은 진동발생장치일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 구동장치(500)는 제1 챔버(100) 내에 수용된 혈액을 보다 효과적으로 회전시키기 위하여 회전수단(520)을 더 포함할 수 있다. 이러한 회전수단(520)은 제1 챔버(100) 및 필터(300) 중 하나 이상을 회전시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 회전수단(520)은 도 4와 같이 이러한 제1 챔버(100)에 연결되어 제1 챔버(100)를 회전시킬 수 있으며, 이러한 제1 챔버(100)의 회전에 의해 내부의 혈액이 회전할 수 있다. 이 경우, 제1 챔버(100)와 지지대(200) 간의 기밀성 확보를 위하여, 제1 챔버(100)와 지지대(200)가 연결되는 부분에는 실링부재(103)가 구비될 수 있다. 다른 예로, 회전수단(520)은 도 5와 같이 제1 챔버(100)의 하부에 구비되는 필터에 연결되어, 필터를 회전시킴으로써 내부의 혈액을 회전시킬 수 있다. 이 경우, 제2 챔버(400)와 회전수단(520) 간의 기밀성 확보를 위하여, 제2 챔버(400)와 회전수단(520)가 연결되는 부분에는 실링부재(103)가 구비될 수 있다.

한편, 회전수단(520)은 제1 챔버(100) 내에 수용된 혈액을 0.1rpm이상 200rpm 이하로 회전시킬 수 있다. 회전수단(520)이 혈액을 상대적으로 느린 속도로 회전시킴으로써 혈액의 불통과 성분(11)을 보다 효과적으로 부유시킬 수 있다. 이러한 회전수단(520)은 전기모터, 기어 및 회전축 등을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 도 6을 참조하여 상술한 바와 같은 구성을 갖는 혈액 성분 분리 장치의 구성의 작용 및 효과에 대하여 설명한다. 도 6은 혈액이 필터를 통하여 여과되는 것을 나타낸 것이다.

혈액의 성분을 분리하기 위해 혈액 공급부로부터 혈액 성분 분리 장치(1)로 혈액이 공급된다. 이러한 혈액은 유입구(110)을 통해 제1 챔버(100)로 유입된다. 이때 제1 챔버(100)는 혈액으로 완전히 충진되지는 않고, 제1 챔버(100)의 상부에는 공기가 잔류할 수 있다. 제1 챔버(100)의 유량 조절부(130)는 혈액이 일정량 채워졌을 때 혈액이 채워지는 것을 방지함으로써, 공기를 효과적으로 잔류시킬 수 있다.

제1 챔버(100)로 혈액이 유입되면, 구동장치(500)가 작동하여 제1 챔버(100) 및 필터(300)를 진동시키고, 혈액을 회전시킬 수 있다. 또한, 구동장치(500)의 회전수단(520)은 혈액을 보다 효과적으로 회전시킬 수 있다. 다시 말해, 구동장치(500)의 회전수단(520)에 의해 제1 챔버(100) 또는 필터(300) 중 어느 하나가 회전하거나, 제1 챔버(100)와 필터(300)가 함께 회전하여 혈액이 회전될 수 있다. 도 6을 참조하면, 이러한 혈액의 회전에 의해 불통과 성분(11)이 혈액에 부유할 수 있게 된다. 이러한 불통과 성분(11)의 부유에 의해 필터(300)의 통공(301)이 불통과 성분(11)에 의해 막히는 것이 방지됨으로써, 제1 챔버(100)에 유입된 혈액 중 통과 성분(12)은 필터(300)의 통공(301)을 통해 원활하게 이동할 수 있게 된다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 혈액 성분 분리 장치의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

1: 혈액 성분 분리 장치 100: 제1 챔버
101: 상부 102: 둘레부
103: 실링부재 110: 유입구
130: 유량 조절부 200: 지지대
201: 제1 지지판 202: 제2 지지판
210: 필터 거치부 211: 배출홀
212: 돌출부 213: 함몰부
300: 필터 301: 통공
400: 제2 챔버 500: 구동장치
510: 진동수단 520: 회전수단

Claims (11)

1. 공급된 혈액이 충진되는 제1 챔버;
   상기 제1 챔버에 충진된 혈액을 여과하는 필터;
   상기 필터를 통과한 상기 혈액이 유입되는 제2 챔버; 및
   상기 제1 챔버 및 필터 중 하나 이상을 진동시키고, 상기 제1 챔버에 수용된 상기 혈액을 회전시키는 구동장치를 포함하는 혈액 성분 분리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 챔버는 원형 또는 다각형의 단면을 가지는 기둥형으로 구성되는 혈액 성분 분리 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 챔버가 거치되는 지지대를 더 포함하고,
   상기 필터는 상기 지지대에 구비되는 혈액 성분 분리장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 필터에는 0μm 초과 10μm 미만의 통공이 형성되는 혈액 성분 분리 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동장치는,
   상기 제1 챔버 및 필터 중 하나 이상을 진동시키는 진동수단; 또는
   상기 제1 챔버를 회전시키는 회전수단을 포함하는 혈액 성분 분리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1 챔버는 상면 및 둘레면을 포함하고,
   상기 회전수단은 상기 상면 및 상기 둘레면 중 하나 이상을 회전시키도록 구성되는 혈액 성분 분리 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 필터는 지지대에 구비되고,
   상기 제1 챔버는 상기 지지대에 대하여 회전 가능하도록 구성되는 혈액 성분 분리 장치.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 진동수단은 상기 제1 챔버 및 필터 중 하나 이상에 진동을 가하는 진동발생장치를 포함하는 혈액 성분 분리 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동장치는 상기 제1 챔버 내의 상기 혈액을 0.1rpm이상 200rpm 이하로 회전시키는 혈액 성분 분리 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 챔버의 수용되는 혈액의 높이를 조절하는 유량 조절부를 포함하고,
    상기 유량 조절부는
    상기 제1 챔버의 소정의 높이에 구비되는 배출구를 포함하며, 상기 혈액의 소정의 높이에 도달하면 상기 배출구를 통해 외부로 배출되도록 구성되는 혈액 성분 분리 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 챔버는 상기 필터를 통과한 혈액이 수용되는 수용부 및
    상기 제1 챔버를 향하여 돌출되는 돌출부를 포함하는 혈액 성분 분리 장치.

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