KR20200018193A - 원심 분리 장치 - Google Patents

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KR20200018193A
KR20200018193A KR1020180171315A KR20180171315A KR20200018193A KR 20200018193 A KR20200018193 A KR 20200018193A KR 1020180171315 A KR1020180171315 A KR 1020180171315A KR 20180171315 A KR20180171315 A KR 20180171315A KR 20200018193 A KR20200018193 A KR 20200018193A
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Abstract

원심분리대상이 투입되는 중간 챔버를 제공하는 원심분리부; 및 상기 중간 챔버를 지나는 회전축 상에 배치되는 구동부; 를 포함하는 원심 분리 장치가 제공된다.

Description

원심 분리 장치{Centrifugal device}
본 발명은 원심 분리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전축이 중간 챔버를 지나는 원심 분리 장치에 관한 것이다.
혈액은 적혈구, 백혈구 및 혈소판 등과 같은 혈구 성분과, 물, 단백질, 지방, 당질 및 기타 무기질들로 이루어지는 혈장 성분을 포함할 수 있다. 이러한 혈액은 각종 질병이나 건강 상태를 판단하기 위한 시료로 사용될 수 있는데, 주로 바이오칩에 투입되어 혈액에 있는 특정 단백질의 유무 혹은 양을 검출하는데 사용될 수 있다.
검출 대상이 되는 단백질을 혈장 성분에 존재하므로, 혈구 성분은 혈액으로부터 제거될 필요가 있을 수 있다. 따라서 바이오칩에 투입되기 전에, 혈액에서 혈구 성분을 제거하는 단계가 선행될 수 있다. 혈액 중 혈장의 양은 약 50~60%일 수 있다.
혈구와 혈장의 분리는 원심분리기에 의해 수행될 수 있다. 원심분리기는 현장에서 빠른 시간 내에 반복 사용될 수 있다. 혈액은 사람의 몸에서 나오는 것이므로, 가급적이면 소량의 혈액으로도 검출할 수 있도록 작은 용량의 원심분리기에 대한 연구가 수행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 부피를 간소화할 수 있는 원심 분리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소량의 혈액도 분리가 가능한 원심 분리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신속하게 분리 작업을 수행할 수 있는 원심 분리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간편하게 사용할 수 있는 원심 분리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 저렴한 원심 분리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 바이오 반응까지 한 번에 수행할 수 있는 원심 분리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 원심분리대상이 투입되는 중간 챔버를 제공하는 원심분리부; 및 상기 중간 챔버를 지나는 회전축 상에 배치되는 구동부; 를 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 중간 챔버가 항아리 형상일 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 원심분리부가 제1 부재 및 제2 부재를 포함하며, 상기 제1 부재는 상기 중간 챔버의 상측을 정의하는 제1 내측면을 포함하고, 상기 제2 부재는 상기 중간 챔버의 하측을 정의하는 제2 내측면을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 제1 내측면이 상기 회전축과 예각을 형성하고, 상기 제2 내측면은 상기 회전축과 예각을 형성할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 원심분리부가 제3 부재를 더 포함하며, 상기 제3 부재는 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에서 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 연결시키되, 상기 중간 챔버와 연통되는 외곽 챔버를 정의하는 제3 내측면을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 외곽 챔버가 상기 회전축 및 상기 중간 챔버의 일부를 둘러쌀 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 제1 부재가 상기 제1 내측면을 포함하는 제1 상측부재 및 상기 외곽 챔버를 정의하는 하측면을 포함하는 제2 하측부재를 포함하고, 상기 제2 부재는 상기 제2 내측면을 포함하는 제2 하측부재 및 상기 외곽 챔버를 정의하는 상측면을 포함하는 제2 상측부재를 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 원심분리부와 상기 구동부를 연결하는 연결부를 더 포함하며, 상기 구동부는 연결부 및 상기 원심분리부를 회전시킬 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 원심분리대상이 투입되는 중간 챔버를 제공하는 원심분리부를 포함하며, 상기 원심분리부는 상기 중간 챔버를 지나는 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 중간 챔버가 항아리 형상일 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 원심분리부가 제1 부재 및 제2 부재를 포함하며, 상기 제1 부재는 상기 중간 챔버의 상측을 정의하는 제1 내측면을 포함하고, 상기 제2 부재는 상기 중간 챔버의 하측을 정의하는 제2 내측면을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 제1 내측면이 상기 회전축과 예각을 형성하고, 상기 제2 내측면은 상기 회전축과 예각을 형성할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 원심분리부를 포함하되, 상기 원심분리부는 제1 부재 및 제2 부재를 포함하고, 상기 제1 부재는 상기 원심분리부의 회전축이 관통되는 제1 중간 챔버를 제공하며, 상기 제2 부재는 상기 원심분리부의 회전축이 관통되는 제2 중간 챔버를 제공하고, 상기 제1 중간 챔버와 상기 제2 중간 챔버는 연통될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 제1 부재가 상기 제1 중간 챔버를 정의하는 제1 내측면을 포함하고, 상기 제2 부재는 상기 제2 중간 챔버를 정의하는 제2 내측면을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심 분리 장치는 상기 제1 내측면이 상기 회전축과 예각을 형성하고, 상기 제2 내측면은 상기 회전축과 예각을 형성할 수 있다.
본 발명의 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 이상에서 언급한 것에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 사항들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 원심 분리 장치에 따르면, 부피를 간소화할 수 있다.
본 발명의 원심 분리 장치에 따르면, 소량의 혈액도 분리가 가능할 수 있다.
본 발명의 원심 분리 장치에 따르면, 신속하게 분리 작업을 수행할 수 있다.
본 발명의 원심 분리 장치에 따르면, 현장에서 작업자가 간편하게 사용할 수 있다.
본 발명의 원심 분리 장치에 따르면, 저렴할 수 있다.
본 발명의 원심 분리 장치에 따르면, 바이오 반응까지 한 번에 수행할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치를 나타낸 분해 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심 분리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부의 작동 원리를 나타낸 단면도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부의 작동 원리를 나타낸 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 14은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 기술적 사상의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명 기술적 사상은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들의 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상의 이상적인 예시도인 블록도, 사시도, 및/또는 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시 예들에서 다양한 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시 예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치를 나타낸 분해 단면도이다.
이하에서, 도 1의 오른쪽 방향을 제1 방향(D1), 위쪽 방향을 제2 방향(D2), 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 실질적으로 수직하면서 전방을 향하는 방향을 제3 방향(D3)이라 칭할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 원심 분리 장치(H)는 원심분리부(1), 구동부(5) 및 연결부(3)를 포함할 수 있다. 원심분리부(1)에는 중간 챔버(C) 및 외곽 챔버(O)가 제공될 수 있다. 중간 챔버(C)는 원심분리부(1)의 중간에 위치할 수 있다. 중간 챔버(C)는 제1 중간 챔버(C1, 도 3 참고) 및 제2 중간 챔버(C2, 도 3 참고)를 포함할 수 있다. 중간 챔버(C)는 항아리 형상일 수 있다. 외곽 챔버(O)는 중간 챔버(C)를 둘러 쌀 수 있다. 실시 예들에서, 외곽 챔버(O)의 부피는 원심분리대상(B, 도 6 참고)의 부피의 40~50%일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 외곽 챔버(O)의 부피를 조절할 수 있는 메커니즘을 포함할 수도 있다. 구동부(5)는 원심분리부(1)를 회전시킬 수 있다. 실시 예들에서, 구동부(5)는 모터 등을 포함할 수 있다. 구동부(5)는 구동몸체(51) 및 구동축(53)을 포함할 수 있다. 구동몸체(51)는 구동축(53)을 회전시킬 수 있다. 구동축(53)은 연결부(3)를 매개로 원심분리부(1)와 결합되어 회전할 수 있다. 연결부(3)는 원심분리부(1)와 구동부(5)를 연결시킬 수 있다. 연결부(3)는 원심분리부 연결부(31) 및 구동축 연결공(33)을 포함할 수 있다. 원심분리부 연결부(31)는 제2 방향(D2)의 반대 방향으로 함입될 수 있다. 원심분리부 연결부(31)에 원심분리부(1)가 삽입될 수 있다. 구동축 연결공(33)은 제2 방향(D2)으로 함입될 수 있다. 구동축 연결공(33)에 구동축(53)이 삽입될 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참고하면, 원심분리부(1)는 제1 부재(11), 제2 부재(13) 및 제3 부재(15)를 포함할 수 있다.
실시 예들에서, 제1 부재(11)는 회전축(X)을 기준으로 대칭인 형상을 포함할 수 있다. 회전축(X)은 제2 방향(D2)과 실질적으로 평행할 수 있다. 제1 부재(11)는 제1 하측부재(111) 및 제1 상측부재(113)를 포함할 수 있다. 제1 하측부재(111)는 제1 방향(D1) 및 제3 방향(D3)으로 정의되는 평면 상에 전개될 수 있다. 제1 하측부재(111)는 도넛 형상일 수 있다. 제1 상측부재(113)는 제1 하측부재(111)에서 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 제1 상측부재(113)의 높이는 h1일 수 있다. 제1 상측부재(113)는 제2 방향(D2)으로 갈수록 단면적이 좁아지는 절단 원추형상일 수 있다. 제1 상측부재(113)와 제1 방향(D1)은 일정한 각도 a를 형성할 수 있다. a는 0도 이상 90도 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, a는 0도 초과 90도 미만일 수 있다. 보다 바람직하게는, a는 45~80도일 수 있다. 제1 상측부재(113)의 내부는 비어있을 수 있다. 제1 상측부재(113)의 내부에 제1 중간 챔버(C1)가 제공될 수 있다. 제1 중간 챔버(C1)는 제1 내측면(113h)에 의해 정의될 수 있다. 제1 내측면(113h)은 소수성 처리될 수 있다. 제1 내측면(113h)에는 돌기(미도시) 등의 구성이 추가적으로 제공될 수도 있다. 제1 상측부재(113)의 상단은 개방되어 있을 수 있다. 제1 중간 챔버(C1)는 입구(11h)를 통해 외부와 연통될 수 있다. 입구(11h)를 막는 밀폐부재(미도시)가 더 구비될 수도 있다. 실시 예들에서, 제1 부재(11)는 투명한 물질을 포함할 수 있다. 제1 부재(11)는 플라스틱을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 제1 부재(11)는 일회용일 수 있다.
제2 부재(13)는 제1 부재(11)와 제2 방향(D2)으로 이격될 수 있다. 실시 예들에서, 제2 부재(13)는 회전축(X)을 기준으로 대칭인 형상을 포함할 수 있다. 회전축(X)은 제2 방향(D2)과 실질적으로 평행할 수 있다. 제2 부재(13)는 제2 상측부재(131), 제2 하측부재(133) 및 받침부재(135)를 포함할 수 있다. 제2 상측부재(131)는 제1 방향(D1) 및 제3 방향(D3)으로 정의되는 평면 상에 전개될 수 있다. 제2 상측부재(131)는 도넛 형상일 수 있다. 제2 하측부재(133)는 제2 상측부재(131)에서 제2 방향(D2)의 반대 방향으로 연장될 수 있다. 제2 하측부재(133)의 높이는 h2일 수 있다. 제2 하측부재(133)는 제2 방향(D2)의 반대 방향으로 갈수록 단면적이 좁아지는 절단 원추형상일 수 있다. 제2 하측부재(133)와 제1 방향(D1)은 일정한 각도 b를 형성할 수 있다. b는 0도 이상 90도 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, b는 0도 초과 90도 미만일 수 있다. 보다 바람직하게는, b는 45~80도일 수 있다. 제2 하측부재(133)의 내부는 비어있을 수 있다. 제2 하측부재(133)의 내부에 제2 중간 챔버(C2)가 제공될 수 있다. 제2 중간 챔버(C2)는 제2 내측면(133h)에 의해 정의될 수 있다. 제2 내측면(133h)은 소수성 처리될 수 있다. 제2 내측면(133h)에는 돌기(미도시) 등의 구성이 추가적으로 제공될 수도 있다. 받침부재(135)는 제2 하측부재(133)의 밑에 결합될 수 있다. 제2 부재(13)는 플라스틱을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 제2 부재(13)는 일회용일 수 있다.
회전축(X)은 중간 챔버(C)를 지날 수 있다. 제1 중간 챔버(C1)와 제2 중간 챔버(C2)가 만나는 부분에서, 회전축(X)을 중심으로 한 중간 챔버(C)의 반경은 r1일 수 있다.
제3 부재(15)는 제1 부재(11) 및 제2 부재(13) 사이에 위치할 수 있다. 실시 예들에서, 제3 부재(15)는 도넛 형상일 수 있다. 제3 부재(13)는 제1 부재(11)와 제2 부재(13)를 접합시킬 수 있다. 실시 예들에서, 제3 부재(15)는 양면 테잎, 실리콘, 고무 등을 포함할 수 있다. 제3 부재(15)의 높이는 h3일 수 있다. 실시 예들에서, h3는 h1 및 h2보다 작을 수 있다. 제3 부재(15)와 회전축(X)까지의 거리는 r2일 수 있다. r2는 r1보다 클 수 있다. 제3 부재(15)의 제3 내측면(15h)과 제1 하측부재(111)의 하면, 제2 상측부재(131)의 상면에 의해 외곽 챔버(O)가 정의될 수 있다. 외곽 챔버(O)는 중간 챔버(C)와 연통될 수 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심 분리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참고하면, 원심 분리 장치의 원심 분리 방법(S)은 중간 챔버에 원심분리대상을 투입하는 것(S1), 원심분리 장치를 회전시키는 것(S2) 및 중간챔버에서 추출하는 것(S3)을 포함할 수 있다. 이하에서, 도 5 내지 도 10을 참고하여 원심 분리 방법(S)의 각 단계를 상세히 설명하도록 한다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부의 작동 원리를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참고하면, 원심분리대상(B)이 입구(11h)를 통해 원심분리부(1)에 투입될 수 있다. 원심분리대상(B)의 투입은 피펫 등에 의해 수행될 수 있다. 원심분리대상(B)은 제2 방향(D2)의 반대 방향으로 낙하할 수 있다. 원심분리대상(B)은 제2 방향(D2)의 반대 방향으로 작용하는 중력에 의해 이동될 수 있다. 원심분리대상(B)은 밀도가 다른 두 가지 이상의 물질을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 원심분리대상(B)은 혈액을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 다른 액체를 포함할 수도 있다.
도 6을 참고하면, 원심분리대상(B)이 원심분리부(1)의 중간 챔버(C, 도 3 참고)에 위치할 수 있다. 원심분리대상(B)은 제1 내측면(113h) 및 제2 내측면(133h)에 접촉될 수 있다. 원심분리대상(B)의 양에 따라, 원심분리대상(B)의 일부는 외곽 챔버(O)에 위치할 수도 있다.
도 7을 참고하면, 원심분리대상(B)이 회전할 수 있다. 보다 구체적으로, 구동부(5, 도 1 및 도 2 참고)에 의해 원심분리대상(B)이 회전할 수 있다. 원심분리대상(B)은 회전축(X)을 기준으로 회전할 수 있다. 원심분리대상(B)은 일정한 속도로 회전할 수 있다. 원심분리대상(B)은 V1의 속도로 회전할 수 있다. 원심분리대상(B)이 V1의 속도로 회전하면, 원심분리대상의 일부는 제1 방향(D1) 및 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 원심분리대상의 일부는 외곽 챔버(O)으로 더 이동할 수 있다. 중간 챔버에 남아 있는 부분은 원심분리대상 제1 부분(B1), 외곽 챔버에 들어간 부분은 원심분리대상 제2 부분(B2)이라 칭할 수 있다. 실시 예들에서, 원심분리대상 제2 부분(B2)은 제3 부재(15)의 제3 내측면(15h)에 닿을 수 있다. 중간 챔버의 중심부에는 더 이상 원심분리대상이 위치하지 아니할 수 있다. 중간 챔버의 중심부는 비게 될 수 있다. 회전축(X)이 지나는 부분에는 원심분리대상이 존재하지 아니하게 될 수 있다.
도 8을 참고하면, 원심분리부(1)는 V2의 속도로 회전할 수 있다. 실시 예들에서, V2는 V1보다 클 수 있다. 따라서 원심분리부(1)는 더 빠르게 회전할 수 있다. 원심분리대상은 분리될 수 있다. 밀도가 큰 물질은 회전축(X)에서 멀어져 제3 내측면(13h) 쪽으로 치우칠 수 있다. 분리된 밀도가 큰 물질은 제2 물질(M2)이라 칭할 수 있다. 밀도가 작은 물질은 회전축(X)에 상대적으로 가깝게 분포될 수 있다. 분리된 밀도가 작은 물질은 제1 물질(M1)이라 칭할 수 있다. 실시 예들에서, 원심분리대상이 혈액인 경우, 제1 물질(M1)은 혈장을 포함할 수 있다. 제2 물질(M2)은 혈구를 포함할 수 있다. 즉, 혈장과 혈구는 회전에 의해 분리될 수 있다. 원심분리부(1)의 회전은 혈장과 혈구가 적절히 분리될 때까지 계속될 수 있다. 제1 부재(11)가 투명할 경우, 육안으로 혈장과 혈구의 분리를 확인할 수도 있다. 혹은, 별도의 이미징 장치(미도시)를 더 포함하여 혈장과 혈구의 분리를 감지할 수도 있다.
도 9를 참고하면, 원심분리부(1)의 회전이 멈출 수 있다. 제1 물질(M1)은 중력에 의해 받침부재(135) 위에 모일 수 있다. 제2 물질(M2)은 외곽 챔버에 계속 위치할 수 있다. 혈액의 양에 따라, 혹은 혈액에서 혈구가 차지하는 비율에 따라, 제1 물질의 일부(M1')는 외곽 챔버에 남아 있을 수도 있다.
도 10을 참고하면, 중간 챔버에 모인 제1 물질(M1)은 추출될 수 있다. 보다 구체적으로, 입구(11h)를 통해 받침부재(135) 위에 모인 제1 물질(M1)은 외부로 추출될 수 있다. 추출은 피펫 등에 의해 수행될 수 있다. 추출된 제1 물질(M1)은 다양한 용도로 사용될 수 있다. 실시 예들에서, 원심분리대상(B)이 혈액인 경우, 혈장을 포함하는 제1 물질(M1)은 바이오 반응의 수행에 사용될 수 있다. 외곽 챔버(O)의 부피는 외곽 챔버(O)와 중간 챔버(C)를 합친 부피의 40~50%보다 큰 경우, 추출된 물질은 혈구 없이 혈장만을 포함할 수도 있다. 따라서 바이오 반응의 정확성은 향상될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치에 의하면, 중간 챔버를 지나는 회전축을 기준으로 회전시키므로, 원심 분리 장치의 부피를 줄일 수 있다 즉, 회전 중심과 멀리 이격된 챔버에 원심분리대상이 투입되는 것이 아니라, 회전축이 지나는 중간 챔버에 원심분리대상을 투입시켜 원심 분리를 수행하므로, 장치의 부피가 줄어들 수 있다. 부피가 줄어든 원심 분리 장치는 현장에서 용이하게 사용될 수 있고, 가격이 저렴해질 수 있다. 또한 분리에 필요한 원심분리대상의 양도 줄어들 수 있다. 혈액을 분리하고자 할 경우, 적은 양의 혈액만을 추출하면 되므로 인체에 가해지는 부담을 경감시킬 수 있다. 나아가 빠른 시간 안에 분리가 가능하므로 작업 효율이 향상될 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부의 작동 원리를 나타낸 단면도들이다.
이하에서, 도 1 내지 도 10을 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 내용은 편의상 생략될 수 있다.
도 11을 참고하면, 도 8의 상태에서 회전축(X)이 지나는 중간 챔버에 원심분리대상(B3)을 더 투입할 수 있다.
도 10을 참고하면, 원심분리부(1)를 V3의 속도로 회전시킬 수 있다. V3는 V1보다 클 수 있다. 원심분리부(1)가 더 회전하여 제1 물질(M1') 및 제2 물질(M2')이 분리될 수 있다. 이후, 도 10과 같이 입구(11h)를 통해 제1 물질(M1')을 추출할 수 있다.
원심분리부(1)를 일정한 속도 V1으로 회전시켜 회전축(X)이 지나는 중심 챔버에 빈 공간을 형성하고, 원심분리대상(B3)을 더 투입시켜 V3의 속도로 더 회전시키므로, 더 많은 제1 물질(M1')을 확보할 수 있다. 분석의 정확성은 향상될 수 있다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부의 일부를 나타낸 단면도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 12를 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 내용은 편의상 생략될 수 있다.
도 13을 참고하면, 제2 상측 부재(131)의 상면에 미세구조(17)가 더 제공될 수 있다. 미세 구조(17)는 중심 챔버에 가까운 곳에 배치될 수 있다. 미세 구조(17)는 직사각형 형상의 단면을 가질 수 있다. 미세 구조(17)는 제1 물질과 제2 물질이 분리된 후, 제1 물질과 제2 물질이 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 제1 물질이 중력에 의해 아래로 흘러내릴 때, 제2 물질이 같이 흘러내려가는 것은 미세 구조(17)에 의해 방지될 수 있다. 원심분리의 효율은 향상될 수 있다.
도 14은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부의 일부를 나타낸 단면도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 13을 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 내용은 편의상 생략될 수 있다.
도 14를 참고하면, 제2 상측 부재(131)의 상면에 미세구조(17')가 더 제공될 수 있다. 미세 구조(17')는 삼각형 형상이 제2 방향(D2)으로 나열된 단면 단면을 가질 수 있다. 미세 구조(17')는 제1 물질과 제2 물질이 분리된 후, 제1 물질과 제2 물질이 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 제1 물질이 중력에 의해 아래로 흘러내릴 때, 제2 물질이 같이 흘러내려가는 것은 미세 구조(17')에 의해 방지될 수 있다. 원심분리의 효율은 향상될 수 있다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부의 일부를 나타낸 단면도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 14를 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 내용은 편의상 생략될 수 있다.
도 15를 참고하면, 제2 상측 부재(131)의 상면에 미세구조(17'')가 더 제공될 수 있다. 미세 구조(17'')는 제3 부재(15)에서부터 제2 방향(D2)으로 갈수록 높이가 높아질 수 있다. 미세 구조(17'')는 제1 물질과 제2 물질이 분리된 후, 제1 물질과 제2 물질이 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 제1 물질이 중력에 의해 아래로 흘러내릴 때, 제2 물질이 같이 흘러내려가는 것은 미세 구조(17'')에 의해 방지될 수 있다. 원심분리의 효율은 향상될 수 있다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치의 원심분리부를 나타낸 단면도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 15를 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 내용은 편의상 생략될 수 있다.
도 16을 참고하면, 원심분리부(1)는 바이오센서(17)를 더 포함할 수 있다. 바이오센서(17)는 제2 내측면(133h)에 결합될 수 있다. 제1 물질이 흘러내려 바이오센서(17)에 접촉되면, 바이오센서(17)에서 바이오반응이 수행될 수 있다. 바이오반응은 항원-항체 반응 등을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 바이오반응이 수행되는 동안, 원심분리부(1)는 회전할 수도 있다.
실시 예들에서, 받침부재(135')는 밸브를 포함할 수 있다. 밸브를 개방될 수 있다. 밸브의 개방에 의해, 바이오반응이 완료된 제1 물질이 아래로 배출될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 원심 분리 장치에 의하면, 원심분리부(1) 내에 바이오센서(17)가 존재하여 원심 분리 직후 바이오반응을 수행할 수 있다. 따라서 반응 속도는 향상될 수 있다. 입구(11h)를 통해 분리된 물질을 추출하는 별도의 과정은 요구되지 않을 수 있다. 따라서 전체적인 과정은 간소화될 수 있고, 작업자는 편리하게 작업할 수 있다. 나아가 별도의 바이오센서가 요구되지 아니하므로, 장비의 부피는 줄어들 수 있다. 즉, 원심 분리 장치가 바이오반응의 반응용기로 사용될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
H: 원심 분리 장치
1: 원심분리부
11: 제1 부재
11h: 입구
13: 제2 부재
15 제3 부재
C: 중간 챔버
O: 외곽 챔버
3: 연결부
5: 구동부
51: 구동몸체
53: 구동축
B: 원심분리대상
M1: 제1 물질
M2: 제2 물질

Claims (17)

  1. 원심분리대상이 투입되는 중간 챔버를 제공하는 원심분리부; 및
    상기 중간 챔버를 지나는 회전축 상에 배치되는 구동부; 를 포함하는 원심 분리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 챔버는 항아리 형상인 원심 분리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 원심분리부는 제1 부재 및 제2 부재를 포함하며,
    상기 제1 부재는 상기 중간 챔버의 상측을 정의하는 제1 내측면을 포함하고,
    상기 제2 부재는 상기 중간 챔버의 하측을 정의하는 제2 내측면을 포함하는 원심 분리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 내측면은 상기 회전축과 예각을 형성하고,
    상기 제2 내측면은 상기 회전축과 예각을 형성하는 원심 분리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 원심분리부는 제3 부재를 더 포함하며,
    상기 제3 부재는 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에서 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 연결시키되, 상기 중간 챔버와 연통되는 외곽 챔버를 정의하는 제3 내측면을 포함하는 원심 분리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 외곽 챔버는 상기 회전축 및 상기 중간 챔버의 일부를 둘러싸는 원심 분리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 부재는 상기 제1 내측면을 포함하는 제1 상측부재 및 상기 외곽 챔버를 정의하는 하측면을 포함하는 제2 하측부재를 포함하고,
    상기 제2 부재는 상기 제2 내측면을 포함하는 제2 하측부재 및 상기 외곽 챔버를 정의하는 상측면을 포함하는 제2 상측부재를 포함하는 원심 분리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 원심분리부와 상기 구동부를 연결하는 연결부를 더 포함하며,
    상기 구동부는 연결부 및 상기 원심분리부를 회전시키는 원심 분리 장치.
  9. 원심분리대상이 투입되는 중간 챔버를 제공하는 원심분리부를 포함하며,
    상기 원심분리부는 상기 중간 챔버를 지나는 회전축을 중심으로 회전하는 원심 분리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 중간 챔버는 항아리 형상인 원심 분리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 원심분리부는 제1 부재 및 제2 부재를 포함하며,
    상기 제1 부재는 상기 중간 챔버의 상측을 정의하는 제1 내측면을 포함하고,
    상기 제2 부재는 상기 중간 챔버의 하측을 정의하는 제2 내측면을 포함하는 원심 분리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 내측면은 상기 회전축과 예각을 형성하고,
    상기 제2 내측면은 상기 회전축과 예각을 형성하는 원심 분리 장치.
  13. 원심분리부를 포함하되,
    상기 원심분리부는 제1 부재 및 제2 부재를 포함하고,
    상기 제1 부재는 상기 원심분리부의 회전축이 관통되는 제1 중간 챔버를 제공하며,
    상기 제2 부재는 상기 원심분리부의 회전축이 관통되는 제2 중간 챔버를 제공하고,
    상기 제1 중간 챔버와 상기 제2 중간 챔버는 연통되는 원심 분리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 부재는 상기 제1 중간 챔버를 정의하는 제1 내측면을 포함하고,
    상기 제2 부재는 상기 제2 중간 챔버를 정의하는 제2 내측면을 포함하는 원심 분리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 내측면은 상기 회전축과 예각을 형성하고,
    상기 제2 내측면은 상기 회전축과 예각을 형성하는 원심 분리 장치.
  16. 제 3 항에 있어서,
    상기 원심분리부는 상기 제2 내측면에 결합되는 바이오센서를 더 포함하는 원심 분리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 원심분리부는 밑으로 개방되는 밸브가 구비된 받침부재를 더 포함하는 원심 분리 장치.

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