KR20210017238A - 전기천공 장치용 챔버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대용량 고효율의 세포 천공이 가능한 전기천공 장치용 챔버에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공 장치용 챔버는 밀폐 공간이 내부에 구비된 판 형상의 케이스; 상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 시료 공급구; 상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 시료 배출구; 상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 공기 출입구; 상기 밀폐 공간 내부에 구비되고, 고전압이 인가되는 내부 전극; 및 상기 내부 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 케이스 외부에 구비된 외부 전극;을 포함하고, 상기 케이스는, 링 형상의 밀폐 공간이 내부에 구비되고, 상기 내부 전극은, 상기 밀폐 공간의 내주면을 따라 구비된 양극 전극부과, 상기 양극 전극부와 대향되고, 상기 밀폐 공간의 외주면을 따라 구비된 음극 전극부를 포함할 수 있다.

Description

전기천공 장치용 챔버 {Chamber for electroporation apparatus}
본 발명은 대용량 고효율의 세포 천공이 가능한 전기천공 장치용 챔버에 관한 것이다.
일반적으로 전기천공법(electroporation)은 세포를 DNA 용액에 넣고, 직류 고전압의 펄스를 DNA 용액에 통과시키면, 세포막에 일시적인 구멍을 만들어 세포 내로 DNA를 도입시키는 유전자 도입법이다.
이러한 전기천공법은 동물, 식물, 미생물, 사람 등으로부터 추출한 세포 등 다양한 세포종에 적용될 수 있으며, DNA에 뿐만 아니라 RNA, siRNA, 펩타이드, 단백질, 항체, 약물 또는 다른 물질을 세포 내에 도입시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기천공 장치의 일예가 도시된 도면이다.
종래의 세포천공 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 시료 보관백(1)과, 펌프(2)와, 세포천공 챔버(3)와, 제2 시료 보관백(4)을 구비되고, 연결관(5)이 각 구성 요소들을 순차적으로 연결하도록 구성된다.
펌프(1)가 작동되면, 제1 시료 보관백(1)에 처리 전 시료가 펌프(2)를 지나 세포천공 챔버(3)에 공급되고, 세포천공 챔버(3)에 고전압이 걸리면, 세포천공 챔버(3) 내에서 세포들의 세포막이 열리고, 세포 내에 유효 물질이 도입된 다음, 세포천공 챔버(3)에서 토출된 처리 후 시료가 제2 시료 보관백(4)에 저장된다.
상기의 기술에 따르면, 시료가 펌프 내 튜브를 직접 지나가기 때문에 세포의 생존율이 낮아지는 문제점이 있다.
한국공개특허 제2017-0017876호(2015.04.28.출원)에는 세포, 세포유도체, 세포소기관, 세포이하입자 및/또는 소포의 현탁액에 전기장을 인가하기 위한 장치가 개시되며, 시료가 펌프를 지나가지 않도록 하여 세포 생존율을 높일 수 있다.
상기 장치는 적어도 2개의 전극을 포함하는 적어도 하나의 챔버와 적어도 하나의 분리 요소를 포함하고, 분리 요소는 2개의 종단점들 사이에서 챔버 내에서 이동 가능하며, 분리 요소가 종단점들 사이의 위치에 있는 경우, 챔버의 적어도 하나의 제1 구획을 챔버의 적어도 하나의 제2 구획으로부터 분리시킬 수 있다.
각 구획은 현탁액을 유지하도록 설계되며 현탁액을 충진 또는 배출하기 위한 적어도 하나의 포트를 포함하며, 따라서 챔버로부터 현탁액의 분액을 배출하고 동시에 현탁액의 또 다른 분액을 챔버 내로 충진하고, 분리 요소는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동되며, 분리 요소는 분액들을 서로 분리한다.
상기의 기술에 따르면, 챔버 내부의 구조가 복잡하기 때문에 대용량의 시료를 처리하기 어렵고, 생산 비용이 높아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 대용량 고효율의 세포 천공이 가능한 전기천공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공 장치용 챔버는 밀폐 공간이 내부에 구비된 판 형상의 케이스; 상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 시료 공급구; 상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 시료 배출구; 상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 공기 출입구; 상기 밀폐 공간 내부에 구비되고, 고전압이 인가되는 내부 전극; 및 상기 내부 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 케이스 외부에 구비된 외부 전극;을 포함하고, 상기 케이스는, 링 형상의 밀폐 공간이 내부에 구비되고, 상기 내부 전극은, 상기 밀폐 공간의 내주면을 따라 구비된 양극 전극부과, 상기 양극 전극부와 대향되고, 상기 밀폐 공간의 외주면을 따라 구비된 음극 전극부를 포함할 수 있다.
상기 케이스는, 서로 조립됨에 따라 상기 밀폐 공간이 내부에 형성되는 한 쌍의 실링 부재를 포함할 수 있다.
상기 케이스는, 서로 조립됨에 따라 상기 실링 부재를 감싸도록 설치되는 한 쌍의 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 실링 부재는, 소정의 탄성을 가진 절연 재질로 구성될 수 있다.
상기 양극 전극부와 음극 전극부는, 인체에 무해한 고전도성 금속 중 하나로 도금될 수 있다.
상기 외부 전극은, 상기 음극 전극부와 연결되고, 상기 케이스의 반경 방향으로 돌출된 음극 단자를 포함할 수 있다.
상기 케이스는, 상기 양극 전극부의 일부가 상기 케이스 외부로 노출되는 홈이 구비될 수 있다.
상기 외부 전극은, 상기 양극 전극부와 연결되고, 상기 케이스의 중심 방향으로 돌출된 양극 단자를 더 포함할 수 있다.
상기 양극 단자와 음극 단자 중 적어도 하나는, 상기 케이스 보다 돌출된 전극봉 형상으로 구비될 수 있다.
상기 밀폐 공간이 세워진 형태로 상기 케이스가 장착될 때, 상기 시료 공급구는, 상기 밀폐 공간의 하부 일측에 연통되고, 상기 시료 배출구는, 상기 밀폐 공간의 하부 다른 일측에 연통될 수 있다.
상기 시료 공급구와 시료 배출구는, 축방향으로 일렬로 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기천공 장치용 챔버는 밀폐 공간이 내부에 구비된 판 형상의 케이스; 상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 시료 공급구; 상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 시료 배출구; 상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 공기 출입구; 상기 밀폐 공간 내부에 구비되고, 고전압이 인가되는 내부 전극; 및 상기 내부 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 케이스 외부에 구비된 외부 전극;을 포함하고, 상기 케이스는, 사각판 형상의 밀폐 공간이 내부에 구비되고, 상기 내부 전극은, 상기 밀폐 공간을 가로지르도록 구비되고, 번갈아가면서 서로 인접하게 배치된 복수개의 양극 전극봉과 음극 전극봉으로 구성될 수 있다.
상기 케이스는, 상기 양극 전극봉들의 일단이 일정 간격을 두고 고정된 절연 재질의 양극 홀더와, 상기 양극 홀더와 대향되게 구비되고, 상기 음극 전극봉들의 일단이 일정 간격을 두고 고정된 절연 재질의 음극 홀더와, 상기 양극 홀더와 음극 홀더를 서로 조립하는 커버를 포함할 수 있다.
상기 양극 홀더와 음극 홀더가 서로 대향된 상태로 조립되면, 상기 양극 전극봉들의 타단이 상기 음극 홀더에 지지되고, 상기 음극 전극봉들의 타단이 상기 양극 홀더에 지지될 수 있다.
상기 커버는, 소정의 탄성을 가진 절연 재질로 구성될 수 있다.
상기 양극 전극봉과 음극 전극봉은, 인체에 무해한 고전도성 금속 중 하나로 도금될 수 있다.
상기 밀폐 공간이 눕혀진 형태로 상기 케이스가 장착될 때, 상기 양극 홀더와 음극 홀더는 마름모 판 형상으로 상하 방향으로 대향되게 구비되고, 상기 체결커버는 상기 양극 홀더와 음극 홀더의 둘레를 감싸도록 구비될 수 있다.
상기 밀폐 공간이 세워진 형태로 상기 케이스가 장착될 때, 상기 커버는 마름모 판 형상으로 양측 방향으로 대향되게 한 쌍이 구비되고, 상기 양극 홀더와 음극 홀더는 일체로 구성되어 상기 커버들의 사이의 둘레 부분에 배치될 수 있다.
상기 케이스는, 상기 밀폐 공간의 단면적이 하부에서 상부로 갈수록 점차 늘어났다가 점차 줄어드는 형상으로 배치될 수 있다.
상기 외부 전극은, 상기 양극 홀더 외측에 구비되고, 상기 양극 전극봉들의 일단과 서로 전기적으로 연결되는 양극 전극판과, 상기 음극 홀더 외측에 구비되고, 상기 음극 전극봉들의 일단과 서로 전기적으로 연결되는 음극 전극판을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전기천공 장치용 챔버는, 시료가 통과되는 링 형상의 밀폐 공간 내/외주면에 양/음극 전극을 구비하거나, 밀폐 공간을 일정 간격을 두고 배치된 복수개의 양/음극 전극봉을 구비함으로서, 동일한 체적의 시료에 포함된 단일 세포에 여러 개의 전계를 통과하도록 하여 세포 처리 효율을 높일 수 있다.
따라서, 고전압을 제공하는 전원공급 유닛의 스펙을 낮출 수 있으므로, 생산 비용을 절감시킬 수 있고, 챔버의 크기도 줄일 수 있으므로, 제품을 소형화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 챔버 내부의 구조가 간단하고, 챔버 내부의 밀폐 공간에 시료를 가득 채울 수 있으므로, 대용량의 시료를 처리할 수 있고, 생산 비용을 절감시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기천공 장치의 일예가 도시된 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전기천공 장치의 제어 관계가 도시된 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 전기천공 장치의 제1실시예가 도시된 블록도.
도 4 내지 도 5는 도 3에 적용된 챔버의 제1실시예가 도시된 사시도 및 측단면도.
도 6은 본 발명에 따른 전기천공장치의 제2실시예가 도시된 블록도.
도 7은 내지 도 8은 도 6에 적용된 챔버의 제2실시예가 도시된 측면도 및 측단면도.
도 9 내지 도 10은 도 6에 적용된 챔버의 제2실시예가 도시된 평단면도.
도 11 내지 도 12는 본 발명에 따른 전기천공장치에 적용될 수 있는 챔버의 제3실시예가 도시된 사시도 및 측단면도.
도 13 내지 도 14는 본 발명에 따른 전기천공장치에 적용될 수 있는 챔버의 제4실시예가 도시된 사시도 및 측단면도.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전기천공 장치의 제어 관계가 도시된 블록도이다.
본 발명에 따른 전기천공 장치의 제어 관계는 도 1에 도시된 바와 같이 본체 유닛(10)과, 전원공급 유닛(20)과, 제어 유닛(30)을 포함할 수 있다.
본체 유닛(10)은 하기에서 설명될 전기천공 장치가 장착될 수 있는데, 전면에 고전압의 전류를 인가할 수 있는 전극 출력부(10a)가 홈 또는 돌기 등의 형태로 노출되어 있다.
전원공급 유닛(20)은 본체 유닛(10)에 전압을 인가하는데, 세포 천공이 일어날 수 있는 적정한 크기의 전압을 제공할 수 있다.
전압이 높을수록 세포 천공 효율이 높지만, 세포 생존률이 떨어질 수 있으므로, 전원공급 유닛(20)은 세포 천공 효율 및 세포 생존율을 높일 수 있는 적정한 크기의 전압을 제공하는 것이 바람직하다.
제어 유닛(30)은 본체 유닛(10)와 전원공급 유닛(20)의 작동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어 유닛(30)은 본체 유닛(10)에 제어 파라미터를 출력할 수 있고, 본체 유닛(10)으로부터 데이터를 입력받을 수 있으나, 한정되지 아니한다.
예를 들어, 제어 유닛(30)은 전원공급 유닛(20)에 입력 전압을 출력할 수 있고, 전원공급 유닛(20)으로부터 전압 상태를 입력받을 수 있으나, 한정되지 아니한다.
도 3은 본 발명에 따른 전기천공 장치의 제1실시예가 도시된 블록도이다.
본 발명에 따른 전기천공장치의 제1실시예는 도 3에 도시된 바와 같이 원판 형상의 챔버(100)가 세워진 상태에서 챔버(100)의 원형 배면이 본체 유닛(10 : 도 2에 도시)의 전면에 장착된 형태로서, 공급백(B1)과, 회수백(B2)과, 펌프(P)를 포함할 수 있다.
챔버(100)는 시료가 통과하면서 전기 천공이 이루어지는데, 챔버(100)의 원형 후면에 돌출된 전극 연결부(100a)가 본체 유닛(10 : 도 2에 도시)의 전면에 형성된 홈 형태의 전극 출력부(10a : 도 2에 도시)에 장착될 수 있다. 챔버(100)의 자세한 구성은 하기에서 설명하기로 한다.
공급백(B1)은 챔버(100)로 공급될 시료가 저장되는 백 형태로서, 본체 유닛(10 : 도 2에 도시)에 교체 가능하게 장착될 수 있다. 공급백(B1)은 시료 공급관(L1)에 의해 챔버(100)의 하부와 연결되고, 시료 공급관(L1)에는 시료의 공급 여부를 단속하는 공급 밸브(V1)가 구비될 수 있다.
회수백(B2)은 챔버(100)로부터 회수된 시료가 저장되는 백 형태로서, 마찬가지로 본체 유닛(10 : 도 2에 도시)에 교체 가능하게 장착될 수 있다. 회수백(B2)은 시료 회수관(L2)에 의해 챔버(100)의 하부와 연결되고, 시료 회수관(12)에는 시료의 회수 여부를 단속하는 회수 밸브(V2)가 구비될 수 있다.
펌프(P)는 챔버(100) 내부의 압력을 조절하는 에어 펌프(air pump) 형태로서, 하나만 구비되지만, 튜브연동펌프 등과 같이 유체 이송이 가능한 정량 펌프가 모두 적용될 수 있으며, 한정되지 아니한다.
펌프(P)는 본체 유닛(10 : 도 2에 도시)에 장착되고, 펌프 연결관(L3)에 의해 챔버(100)의 상부와 연결될 수 있다. 상기에서 설명한 제어 유닛(30 : 도 2에 도시)이 본체 유닛(10 : 도 2에 도시)으로 제어 파라미터를 전송하면, 제어 유닛(30 : 도 2에 도시)에 접속된 펌프(P)의 작동을 제어함으로서, 챔버(100)를 통과하는 시료의 유속, 유량 등을 제어할 수 있다.
도 4 내지 도 5는 도 3에 적용된 챔버의 제1실시예가 도시된 사시도 및 측단면도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 챔버(100)는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 링 형상의 밀폐 공간(S)이 형성된 케이스(110)와, 밀폐 공간(S)의 내/외주면을 따라 장착된 내부 전극(120)과, 내부 전극(120)과 전기적으로 연결되도록 케이스(110) 외부에 노출된 외부 전극(130)를 포함할 수 있다.
케이스(110)는 링 형상의 밀폐 공간(S)이 내부에 형성된 형태로서, 케이스(110)에는 밀폐 공간(S)으로 시료를 주입 및 배출시키는 시료 주입구(111) 및 시료 배출구(112)가 구비되고, 밀폐 공간(S)으로부터 공기를 배출시키는 공기 출입구(113)가 구비될 수 있다.
시료 주입구(111)와 시료 배출구(112)는 케이스(110)의 전면 하부에 나란히 구비되는데, 시료 주입구(111)는 시료 공급관(L1 : 도 2에 도시)에 의해 공급백(B1 : 도 2에 도시)과 연결되고, 시료 배출구(112)는 시료 배출관(L2 : 도 2에 도시)에 의해 회수백(B2 : 도 2에 도시)과 연결될 수 있다. 공기 출입구(113)는 케이스(110)의 전면 상부에 구비되고, 펌프 연결관(L3 : 도 2에 도시)에 의해 펌프(P : 도 2에 도시)와 연결될 수 있다.
시료 주입구(111)와 시료 배출구(112) 및 공기 출입구(113)는 케이스(110)의 일면 또는 양면 또는 외주면 중 어느 한 곳에 구비될 수 있으며, 시료의 이송 및 공기 배출이 용이한 위치를 고려하여 적절하게 설계 변경될 수 있다.
밀폐 공간(S)에 투입된 시료의 누설을 방지하기 위하여, 케이스(110) 자체가 소정의 탄성을 가진 실링 부재(114)로 구성되거나, 케이스(110) 내부에 실링 부재(114)가 내장된 형태로 구성될 수 있다.
실링 부재(114) 내측에 내부 전극(120)이 구비되므로, 내부 전극(120)의 절연을 위하여 실링 부재(114)는 절연 소재로 구성되어야 한다.
따라서, 실링 부재(114)는 인체에 무해한 소정의 탄성을 가진 절연 소재로 구성될 수 있으며, 대표적으로 의료용 실리콘으로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
내부 전극(120)은 고전압을 시료에 흘러줄 수 있도록 구비되는데, 밀폐 공간(S)의 내주면을 따라 구비된 양극 전극부(121)와, 양극 전극부(121)와 대향되도록 밀폐 공간(S)의 외주면을 따라 구비된 음극 전극부(122)를 포함할 수 있다.
밀폐 공간(S)을 통과하는 시료 전체에 균일한 전압을 흘려주기 위하여, 양극 전극부(121)와 음극 전극부(122)가 반경 방향으로 소정 간격을 이격되게 배치될 수 있다.
양극 전극부(121)와 음극 전극부(122)는 고전압이 걸릴 수 있는 구리, 알루미늄, SUS 등과 같은 다양한 금속 중 어느 하나로 제작될 수 있으며, 한정되지 아니한다.
양극 전극부(121)와 음극 전극부(122)는 세포가 포함된 시료와 접촉하므로, 인체에 무해한 고전도성 금속 중 어느 하나로 도금되는 것이 바람직하며, 금, 백금 등으로 도금될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
외부 전극(130)은 양극 전극부(121)와 연결된 양극 단자와, 음극 전극부(122)와 연결된 음극 단자를 포함할 수 있다.
외부 전극(130)은 바나나 플러그, 체결 나사 등의 금속성 재질의 부품으로 다양하게 구성될 수 있으며, 본체 유닛의 전극 출력부(10a : 도 2에 도시)에 연결될 수 있다.
실시예에 따르면, 외부 전극(130)은 체결 나사 형태로서, 나사산부(131)와 머리부(132)로 구성될 수 있고, 외부 전극(130)이 체결될 수 있도록 케이스(110)의 배면 중심에 체결홀(110h)이 구비될 수 있다. 나사산부(131)가 체결홀(110h) 외측에 축 방향으로 돌출되고, 머리부(132)가 체결홀(110h) 내측에 지지되는 동시에 내부 전극(120)과 연결될 수 있다.
외부 전극(130)을 상기와 같이 구성하여 내부 전극(120) 중 한 전극부를 본체 유닛의 전극 출력부(10a : 도 2에 도시)에 연결할 수 있고, 케이스(110)에 별도의 홈(미도시)을 형성하여 내부 전극(120) 중 나머지 전극부를 외부로 노출시키도록 구성하여 케이스(110) 외부로 노출된 전극부를 별도로 본체 유닛의 전극 출력부(10a : 도 2에 도시)에 연결할 수 있다.
상기와 같이 구성된 제1실시예에 따른 챔버가 적용된 제1실시예에 따른 전기천공장치의 작동 상태를 도 3 내지 도 5를 참조하여 살펴보면, 다음과 같다.
공급 밸브(V1)가 개방되고, 펌프(P)가 챔버(100) 내부에 음압을 걸어주도록 작동되면, 챔버(100) 내부의 공기가 펌프 연결관(L3)을 통하여 챔버(100) 외부로 빠져나가고, 챔버(100) 내부의 압력이 낮아짐에 따라 공급백(B1)에 담긴 처리 전 시료가 시료 공급관(L1)을 통하여 챔버(100) 내부로 주입되며, 처리 전 시료가 링 형상의 밀폐 공간(S) 하측에서 상측으로 채워진다.
시료가 밀폐 공간(S)에 가득 채워지면, 적정 고전압이 일시적으로 양극 전극부(121)와 음극 전극부(122)에 걸리게 되고, 양극 전극부(121)와 음극 전극부(122) 사이에 위치한 시료에도 고전압이 흐르게 된다. 따라서, 시료에 포함된 세포들의 막이 고전압에 의해 일시적으로 열리고, 시료에 포함된 유효 물질들이 세포들 내부로 도입되는 세포 천공 과정이 진행될 수 있다.
세포 천공 과정이 완료되면, 회수 밸브(V2)가 개방되고, 펌프(P)가 챔버(100) 내부에 양압을 걸어주도록 작동되면, 챔버(100) 외의 공기가 펌프 연결관(L3)을 통하여 챔버(100) 내부로 유입되고, 챔버(100) 내부의 압력이 높아짐에 따라 챔버(100) 내부의 시료가 시료 배출관(L2)을 통하여 회수백(B2)으로 회수되고, 처리 완료된 시료가 회수백(B2)에 저장될 수 있다.
이와 같이, 양극 전극부(121)와 음극 전극부(122)가 곡면 형태로 링 형상의 밀폐 공간(S) 내/외주면에 구비된 챔버(100)에서 세포 천공 과정이 진행되면, 양극 전극부와 음극 전극부가 평면 형태로 나란히 이격된 챔버에 비해 동일한 체적 내에서 단일 세포에 여러 개의 전계가 통과하도록 할 수 있고, 세포 천공 효율을 높일 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 전기천공장치의 제2실시예가 도시된 블록도이다.
본 발명에 따른 전기천공장치의 제2실시예는 도 6에 도시된 바와 같이 원판 형상의 챔버(200)가 세워지니 상태에서 챔버(200)의 일측 외주부가 본체 유닛(10 : 도 2에 도시)의 전면에 장착된 형태로서, 공급백(B1)과, 회수백(B2)과, 펌프(P)를 포함할 수 있다.
챔버(200)의 구성은 하기에서 자세히 살펴보기로 하고, 나머지 구성 요소들은 제1실시예와 동일하게 구성됨으로서, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 전기천공장치는 제1실시예에 비해 챔버(200)를 본체 유닛(10 : 도 2에 도시)에 슬림한 형태로 장착할 수 있고, 작업자가 챔버(200)를 잡고 본체 유닛(10 : 도 2에 도시)에 장착할 때는 그립감을 향상시킬 수 있다.
도 7은 내지 도 8은 도 6에 적용된 챔버의 제2실시예가 도시된 측면도 및 측단면도이고, 도 9 내지 도 10은 도 6에 적용된 챔버의 제2실시예가 도시된 평단면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 챔버(200)는 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이 링 형상의 밀폐 공간(S)이 형성된 케이스(210)와, 밀폐 공간(S)의 내/외주면을 따라 장착된 내부 전극(220)과, 내부 전극(220)과 전기적으로 연결되도록 케이스(210) 외부에 노출된 외부 전극(230)을 포함할 수 있다.
케이스(210)는 축 방향으로 서로 조립됨에 따라 링 형상의 밀폐 공간(S)을 형성하는 한 쌍의 커버(210a,210b)로 구성될 수 있으며, 커버들(210a,210b)은 PC, ABS 등 사용성이 용이한 다양한 재료 중 하나로 제작될 수 있다.
커버들(210a,210b)은 서로 맞닿는 부분이 형합되도록 단차진 형태로 구성될 수 있고, 커버들(210a,210b)의 내주와 외주 측에 일정 간격을 두고 돌출된 부분에 복수개의 체결홀(h)이 구비될 수 있으며, 커버들(210a,210b)의 체결홀들(h)에 볼트(b)가 체결됨에 따라 커버들(210a,210b)이 서로 조립될 수 있다.
케이스(210)에는 밀폐 공간(S)과 연통하도록 시료 주입구(211)와 시료 배출구(212) 및 공기 출입구(213)가 구비될 수 있는데, 시료의 이송 및 공기 배출이 용이한 위치를 고려하여 적절하게 설계 변경될 수 있다.
실시예에 따르면, 시료 주입구(211)와 시료 배출구(212)는 케이스(210)의 하부 전/후면에 일렬로 구비될 수 있고, 공기 출입구(213)는 케이스(210)의 상부 전면에 구비될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
그런데, 케이스(210)가 한 쌍의 커버(210a,210b)로 구성되면, 커버들 사이로 시료가 누설될 수 있으므로, 케이스(210) 내부에 실링부재(214)가 내장될 수 있고, 실링 부재(214) 내측에 밀폐 공간(S)에 구비될 수 있다.
시료와 직접 접촉하는 실링 부재(214)는 인체에 무해한 소정의 탄성을 가진 절연 소재로 구성될 수 있으며, 대표적으로 의료용 실리콘으로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
시료 주입구(211)와 시료 배출구(212) 및 공기 출입구(213)는 튜브 타입으로 실링 부재(214)에 일체로 구성될 수 있고, 튜브 타입의 시료 주입구(211)와 시료 배출구(212) 및 공기 출입구(213)는 커버들(210a,210b) 외측에 노출될 수 있다.
내부 전극(220)은 양극 전극부(221)와, 음극 전극부(222)를 포함하며, 제1실시예의 챔버에 적용된 내부 전극과 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
외부 전극(230)은 내부 전극(220)과 전기적으로 연결되도록 케이스(210) 외부에 구비되는데, 양극 단자(231)와, 음극 단자(232)를 포함할 수 있다.
양극 단자(231)는 양극 전극부(221)에 일체로 구성되고, 양극 전극부(221)의 내측 반경 방향으로 돌출된 나사산부 형태로 구성될 수 있다.
음극 단자(232)는 음극 전극부(222)에 일체로 구성되고, 음극 전극부(222)의 외측 반경 방향으로 돌출된 나사산부 형태로 구성될 수 있다.
양/음극 단자(231,232)를 케이스(210) 내/외주면에 각각 고정시키기 위하여 한 쌍의 고정 너트(233,234)가 구비될 수 있다. 각각의 고정 너트(233,234)는 양/음극 단자(231,232)를 따라 조립되면, 케이스(210) 내/외주면에 안착될 수 있고, 양/음극 단자(231,232)를 케이스(210)에 고정시킬 수 있다.
양/음극 단자(231,232)는 본체 유닛의 전극 출력부(10a : 도 2에 도시)에 연결될 수 있는데, 음극 단자(232)는 바로 본체 유닛의 전극 출력부(10a : 도 2에 도시)에 연결될 수 있다.
상기와 같이 구성된 제2실시예에 따른 챔버의 동작은 제1실시예의 챔버와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 11 내지 도 12는 본 발명에 따른 전기천공장치에 적용될 수 있는 챔버의 제3실시예가 도시된 사시도 및 측단면도이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 챔버(300)는 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이 눕혀진 사각판 형상의 밀폐 공간(S)이 내부에 형성된 케이스(310)와, 밀폐 공간(S)의 상하 방향을 가로지르도록 구비된 복수개의 전극봉 형태의 내부 전극(320)과, 내부 전극(320)과 전기적으로 연결되도록 케이스(310) 외부에 노출된 외부 전극(330)을 포함할 수 있다.
케이스(310)는 사각판 형상의 밀폐 공간(S)이 눕혀진 상태로 장착될 수 있는 형태로서, 상하 방향으로 이격되게 배치된 양극 홀더(311) 및 음극 홀더(312)를 포함할 수 있다.
양극 홀더(311)는 소정의 탄성을 가진 절연 재질로 구성된 사각판 형상으로서, 일정 간격을 두고 전극봉의 상부가 끼워질 수 있는 복수개의 홀(311h)이 구비될 수 있다.
음극 홀더(312)도 양극 홀더(311)와 동일한 재질과 크기의 사각판 형으로서, 일정 간격을 두고 전극봉의 하부가 끼워질 수 있는 복수개의 홀(312h)이 구비될 수 있다.
양극 홀더(311)와 음극 홀더(312)가 상하 방향으로 대향되게 조립되면, 양극 홀더의 홀들(311h)과 음극 홀더의 홀들(312h)은 상하 방향으로 중첩되지 않도록 배치되고, 양극 홀더의 홀들(311h) 사이 사이에 음극 홀더의 홀들(312h)이 배치될 수 있다.
케이스(310)에는 양극 홀더(311)와 음극 홀더(312)를 조립하는 커버(313)가 더 포함될 수 있는데, 커버(313)는 소정의 탄성을 가진 절연 재질로 구성될 수 있다. 커버(313)는 양극 홀더(311)와 음극 홀더(312)를 상하 이격된 상태로 조립되는데, 양극 홀더(311)와 음극 홀더(312)의 외주면을 감싸도록 설치될 수 있다.
도면에 기재되지 않았으나, 밀폐 공간(S)과 연통하는 시료 주입구와 시료 배출구 및 공기 출입구가 케이스(310)에 구비될 수 있으며, 그 위치는 한정되지 아니한다.
내부 전극(320)은 복수개의 양극 전극봉(321)과 복수개의 음극 전극봉(322)을 포함할 수 있으며, 양극 전극봉(321)과 음극 전극봉(322)의 길이를 동일하거나, 불규칙하게 구성할 수 있고, 한정되지 아니한다.
물론, 양극 전극봉(321)과 음극 전극봉(322)은 고전압이 걸릴 수 있는 소재로서, 시료와 접촉 접촉하더라도 인체에 무해한 고전도성 금속 중 하나로 도금되는 것이 바람직하며, 금, 백금 등으로 도금될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
양극 전극봉들(321)의 상부는 양극 홀더의 홀들(311h)에 끼워지고, 음극 전극봉들(322)의 하부는 음극 홀더의 홀들(312h)에 끼워진 다음, 양극 홀더(311)와 음극 홀더(312)를 커버(313)에 의해 조립하면, 양극 전극봉들(321)의 하부는 음극 홀더(312)에 지지되고, 음극 전극봉들(322)의 상부는 양극 홀더(311)에 지지되며, 양극 전극봉들(321)과 음극 전극봉들(322)이 밀폐 공간(S) 내에서 번갈아가면서 서로 인접하게 배치될 수 있다.
외부 전극(330)은 양극 전극판(331)와 음극 전극판(332)으로 구성될 수 있는데, 고전압이 걸릴 수 있는 알류미늄 재질 등으로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
양극 전극판(331)은 양극 홀더(311)의 상면을 덮어줄 수 있는 크기로 양극 홀더(311)의 상측에 배치됨으로서, 양극 전극봉들(321)의 상단과 전기적으로 연결 가능하게 장착될 수 있다.
음극 전극판(332)은 음극 홀더(312)의 하면을 덮어줄 수 있는 크기로 음극 홀더(312)의 하측에 배치됨으로서, 음극 전극봉들(322)의 하단과 전기적으로 연결 가능하게 장착될 수 있다.
도면에 표시되지 않았지만, 양극 전극판(331)과 음극 전극판(332)은 커버(313)의 상/하부와 맞물리는 별도의 절연 재질로 차폐된 구조로서, 양극 전극판(331)과 음극 전극판(332)의 일부만 차폐 구조 외부로 노출되게 구성되고, 양극 전극판(331)과 음극 전극판(332)의 노출된 일부가 본체 유닛의 전원 출력부(10a : 도 2에 도시)에 연결될 수 있다.
상기와 같이 구성된 제3실시예에 따른 챔버(300)는 밀폐 공간(S) 내부에 서로 인접한 양극 전극봉들(321)과 음극 전극봉들(322)을 배치함으로서, 밀폐 공간(S) 내부에 균일한 전계를 형성할 수 있고, 시료와 전극봉들(321,322)과 접촉 면적을 늘릴 수 있어 전기 천공 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 13 내지 도 14는 본 발명에 따른 전기천공장치에 적용될 수 있는 챔버의 제4실시예가 도시된 사시도 및 측단면도이다.
본 발명의 제4실시예에 따른 챔버(400)는 도 13 내지 도 14에 도시된 바와 같이 세워진 마름모 형상의 밀폐 공간(S)이 형성된 케이스(410)와, 밀폐 공간(S)을 상하 방향으로 가로지르도록 구비된 복수개의 전극봉 형태의 내부 전극(420)과, 내부 전극(420)과 전기적으로 연결되도록 케이스(410) 외부에 노출된 외부 전극(430)을 포함할 수 있다.
케이스(410)는 마름모 형상의 밀폐 공간(S)이 세워진 상태로 장착될 수 있는 형태로서, 하부에서 상부로 갈수록 밀폐 공간(S)의 부피가 늘어났다가 줄어드는 형태로 구성될 수 있다.
케이스(410)는 마름모 판 형상으로 양측 방향으로 이격되게 배치된 한 쌍의 커버(411,412)와, 커버들(411,412) 사이에 둘레 부분을 따라 구비된 홀더(413)를 포함할 수 있다.
홀더(413)에는 전극봉들(420)의 상부 또는 하부가 끼워질 수 있는 홀들(413h,413h')이 구비될 수 있는데, 홀더의 상부 홀들(413h) 홀더의 하부 홀들(413h')은 상하 방향으로 서로 중첩된 위치에 위치되지 않고, 홀더의 상부 홀들(413h) 사이 사이에 홀더의 하부 홀들(413h')이 위치될 수 있다.
내부 전극(420)은 밀폐 공간(S) 내측에 서로 인접하게 배치된 복수개의 양극 전극봉(421)과 복수개의 음극 전극봉(422)으로 구성될 수 있다.
양극 전극봉들(421)의 상부는 홀더(413)의 상부 홀들(413h)에 끼워지고, 음극 전극봉들(422)의 하부는 홀더(413)의 하부 홀들(413h')에 끼워진 다음, 한 쌍의 커버(411,412)를 홀더(413) 양측에 조립하면, 양극 전극봉들(421)의 하부는 홀더(413)의 하부에 지지되고, 음극 전극봉들(422)의 상부는 홀더(413)의 상부에 지지되며, 양극 전극봉들(421)과 음극 전극봉들(422)이 밀폐 공간(S) 내에서 번갈아가면서 서로 인접하게 배치될 수 있다.
외부 전극(430)은 고전압이 걸릴 수 있는 재질의 양극 전극판(431)과 음극 전극판(432)으로 구성될 수 있다.
양극 전극판(431)은 양극 전극봉들(421)의 상단과 접촉하도록 홀더(413)의 상부 외측에 구비될 수 있고, 일부를 제외한 나머지 부분은 절연 재질에 의해 차폐될 수 있다.
음극 전극판(432)은 응극 전극봉들(422)의 상단과 접촉하도록 홀더(413)의 하부 외측에 구비될 수 있고, 일부를 제외한 나머지 부분은 절연 재질에 의해 차폐될 수 있다.
상기와 같이 구성된 제4실시예에 따른 챔버(400)는 제2실시예의 챔버와 마찬가지로 전기천공 장치에 장착 가능하고, 제3실시예의 챔버와 마찬가지로 다중 전극 구조로 균일한 전계를 형성하는 동시에 전기 천공 효율을 극대화시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 챔버 110 : 케이스
120 : 내부 전극 130 : 외부 전극

Claims (20)

  1. 밀폐 공간이 내부에 구비된 판 형상의 케이스;
    상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 시료 공급구;
    상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 시료 배출구;
    상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 공기 출입구;
    상기 밀폐 공간 내부에 구비되고, 고전압이 인가되는 내부 전극; 및
    상기 내부 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 케이스 외부에 구비된 외부 전극;을 포함하고,
    상기 케이스는,
    링 형상의 밀폐 공간이 내부에 구비되고,
    상기 내부 전극은,
    상기 밀폐 공간의 내주면을 따라 구비된 양극 전극부과,
    상기 양극 전극부와 대향되고, 상기 밀폐 공간의 외주면을 따라 구비된 음극 전극부를 포함하는 전기천공 장치용 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는,
    서로 조립됨에 따라 상기 밀폐 공간이 내부에 형성되는 한 쌍의 실링 부재를 포함하는 전기천공장치용 챔버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는,
    서로 조립됨에 따라 상기 실링 부재를 감싸도록 설치되는 한 쌍의 커버를 더 포함하는 전기천공 장치용 챔버.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 실링 부재는,
    소정의 탄성을 가진 절연 재질로 구성되는 전기천공 장치용 챔버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 양극 전극부와 음극 전극부는,
    인체에 무해한 고전도성 금속 중 하나로 도금되는 전기천공 장치용 챔버.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외부 전극은,
    상기 음극 전극부와 연결되고, 상기 케이스의 반경 방향으로 돌출된 음극 단자를 포함하는 전기천공 장치용 챔버.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 양극 전극부의 일부가 상기 케이스 외부로 노출되는 홈이 구비되는 전기천공 장치용 챔버.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 외부 전극은,
    상기 양극 전극부와 연결되고, 상기 케이스의 중심 방향으로 돌출된 양극 단자를 더 포함하는 전기천공 장치용 챔버.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양극 단자와 음극 단자 중 적어도 하나는,
    상기 케이스 보다 돌출된 전극봉 형상으로 구비되는 전기천공 장치용 챔버.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 밀폐 공간이 세워진 형태로 상기 케이스가 장착될 때,
    상기 시료 공급구는,
    상기 밀폐 공간의 하부 일측에 연통되고,
    상기 시료 배출구는,
    상기 밀폐 공간의 하부 다른 일측에 연통되는 전기천공 장치용 챔버.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 시료 공급구와 시료 배출구는,
    축방향으로 일렬로 구비되는 전기천공 장치용 챔버.
  12. 밀폐 공간이 내부에 구비된 판 형상의 케이스;
    상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 시료 공급구;
    상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 시료 배출구;
    상기 밀폐 공간과 연통되고, 상기 케이스의 외부에 구비된 공기 출입구;
    상기 밀폐 공간 내부에 구비되고, 고전압이 인가되는 내부 전극; 및
    상기 내부 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 케이스 외부에 구비된 외부 전극;을 포함하고,
    상기 케이스는,
    사각판 형상의 밀폐 공간이 내부에 구비되고,
    상기 내부 전극은,
    상기 밀폐 공간을 가로지르도록 구비되고, 번갈아가면서 서로 인접하게 배치된 복수개의 양극 전극봉과 음극 전극봉으로 구성되는 전기천공 장치용 챔버.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 양극 전극봉들의 일단이 일정 간격을 두고 고정된 절연 재질의 양극 홀더와,
    상기 양극 홀더와 대향되게 구비되고, 상기 음극 전극봉들의 일단이 일정 간격을 두고 고정된 절연 재질의 음극 홀더와,
    상기 양극 홀더와 음극 홀더를 서로 조립하는 커버를 포함하는 전기천공 장치용 챔버.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 양극 홀더와 음극 홀더가 서로 대향된 상태로 조립되면,
    상기 양극 전극봉들의 타단이 상기 음극 홀더에 지지되고,
    상기 음극 전극봉들의 타단이 상기 양극 홀더에 지지되는 전기천공 장치용 챔버.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 커버는,
    소정의 탄성을 가진 절연 재질로 구성되는 전기천공 장치용 챔버.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 양극 전극봉과 음극 전극봉은,
    인체에 무해한 고전도성 금속 중 하나로 도금되는 전기천공 장치용 챔버.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 밀폐 공간이 눕혀진 형태로 상기 케이스가 장착될 때,
    상기 양극 홀더와 음극 홀더는 마름모 판 형상으로 상하 방향으로 대향되게 구비되고,
    상기 체결커버는 상기 양극 홀더와 음극 홀더의 둘레를 감싸도록 구비되는 전기천공 장치용 챔버.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 밀폐 공간이 세워진 형태로 상기 케이스가 장착될 때,
    상기 커버는 마름모 판 형상으로 양측 방향으로 대향되게 한 쌍이 구비되고,
    상기 양극 홀더와 음극 홀더는 일체로 구성되어 상기 커버들의 사이의 둘레 부분에 배치되는 전기천공 장치용 챔버.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 밀폐 공간의 단면적이 하부에서 상부로 갈수록 점차 늘어났다가 점차 줄어드는 형상으로 배치되는 전기천공 장치용 챔버.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 외부 전극은,
    상기 양극 홀더 외측에 구비되고, 상기 양극 전극봉들의 일단과 서로 전기적으로 연결되는 양극 전극판과,
    상기 음극 홀더 외측에 구비되고, 상기 음극 전극봉들의 일단과 서로 전기적으로 연결되는 음극 전극판을 포함하는 전기천공 장치용 챔버.
KR1020190096196A 2019-08-07 2019-08-07 전기천공 장치 KR102348640B1 (ko)

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WO2005035755A1 (ja) * 2003-10-08 2005-04-21 Kyoto University 核酸導入方法
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