KR20230030046A - 생체 시료의 분해 장치 및 대응되는 제조 방법과 세포 현탁액 및 조직 미세이식편의 준비 방법 - Google Patents
생체 시료의 분해 장치 및 대응되는 제조 방법과 세포 현탁액 및 조직 미세이식편의 준비 방법 Download PDFInfo
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Abstract
생체 시료의 분해 장치 및 대응되는 제조 방법과 세포 현탁액 및 조직 미세이식편의 준비 방법
생체 시료의 분해 장치(disgregating device)(10)로서:
- 내부 챔버(12)를 형성하는 중공형 외부 몸체(11);
- 뾰족한 에지들을 갖춘 다수의 미세 구멍들(13a)을 가지며, 분해될 생체 시료(MB)를 적재하기 용이한 상부 적재 챔버(12a)와 분해된 후에 생체 시료(MB')를 수집하기 용이한 하부 수집 챔버(12b)를 형성하도록 내부 챔버(12) 내에 횡방향으로 수납되는, 고정된 분해 그리드(grid)(13); 및
- 상기 내부 챔버(12) 내에서 회전하는 블레이드 로터(14)로서, 상부 적재 챔버(12a) 내에 담겨 있는 생체 시료(MB)를 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)과 접촉하도록 공급하고 이끌기 위해, 고정된 분해 그리드(13)와 협동하기 용이하며, 그 때문에 생체 시료(MB)가 미세 구멍들(13a)을 통과하는 중에 생체 시료(MB')의 분해를 초래하는, 블레이드 로터(14);를 포함한다.
분해 그리드의 미세 구멍들(13a)은 70 내지 80㎛ 사이에 포함된 치수 또는 직경을 가지고, 몇몇의, 예를 들어 여섯 개의 팁들을 가진 삐죽삐죽한 뾰족한 에지를 가지도록, 스테인리스 강의 금속 시트(N)를 드로잉 및 찢기 위해 원뿔형 또는 다각형의 몰딩 펀치(P)를 사용하는 다이-펀치 유형의 몰딩 공정에 의해 얻어지거나, 또는 다이-펀치 유형의 몰딩 공정의 구(sphere) 내부에 다시 레이저 광의 소스를 사용하는 다이-펀치 유형의 몰딩 공정에 의해 얻어진다.
실험 테스트를 통해 확인한 바와 같이, 미세 구멍들(13a)의 특별한 특징들과 구성 덕분에, 분해 장치(10)에 의해, 화학적 시약의 도움 없이, 분해되지 않은 원래 생체 시료의 온전하고 개조되지 않은 특징들, 기능들 및 생존 능력을 유지한 세포 현탁액과 조직 미세 이식편을 준비하는 것이 가능하며, 그 때문에 분해 장치는 많은 의학, 수의학적 및 미용의 적용예에 유리하게 사용될 수 있다.
생체 시료의 분해 장치(disgregating device)(10)로서:
- 내부 챔버(12)를 형성하는 중공형 외부 몸체(11);
- 뾰족한 에지들을 갖춘 다수의 미세 구멍들(13a)을 가지며, 분해될 생체 시료(MB)를 적재하기 용이한 상부 적재 챔버(12a)와 분해된 후에 생체 시료(MB')를 수집하기 용이한 하부 수집 챔버(12b)를 형성하도록 내부 챔버(12) 내에 횡방향으로 수납되는, 고정된 분해 그리드(grid)(13); 및
- 상기 내부 챔버(12) 내에서 회전하는 블레이드 로터(14)로서, 상부 적재 챔버(12a) 내에 담겨 있는 생체 시료(MB)를 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)과 접촉하도록 공급하고 이끌기 위해, 고정된 분해 그리드(13)와 협동하기 용이하며, 그 때문에 생체 시료(MB)가 미세 구멍들(13a)을 통과하는 중에 생체 시료(MB')의 분해를 초래하는, 블레이드 로터(14);를 포함한다.
분해 그리드의 미세 구멍들(13a)은 70 내지 80㎛ 사이에 포함된 치수 또는 직경을 가지고, 몇몇의, 예를 들어 여섯 개의 팁들을 가진 삐죽삐죽한 뾰족한 에지를 가지도록, 스테인리스 강의 금속 시트(N)를 드로잉 및 찢기 위해 원뿔형 또는 다각형의 몰딩 펀치(P)를 사용하는 다이-펀치 유형의 몰딩 공정에 의해 얻어지거나, 또는 다이-펀치 유형의 몰딩 공정의 구(sphere) 내부에 다시 레이저 광의 소스를 사용하는 다이-펀치 유형의 몰딩 공정에 의해 얻어진다.
실험 테스트를 통해 확인한 바와 같이, 미세 구멍들(13a)의 특별한 특징들과 구성 덕분에, 분해 장치(10)에 의해, 화학적 시약의 도움 없이, 분해되지 않은 원래 생체 시료의 온전하고 개조되지 않은 특징들, 기능들 및 생존 능력을 유지한 세포 현탁액과 조직 미세 이식편을 준비하는 것이 가능하며, 그 때문에 분해 장치는 많은 의학, 수의학적 및 미용의 적용예에 유리하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 다양한 목적과 적용을 위해 생체 시료를 분해하고(disgregating) 세단하는(shredding) 시스템 및 장치의 기술분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 그 목적은 다양한 목적들과 다수의 적용예들을 위해, 예를 들어 실험실에서 화학적 시약의 도움 없이 직접 분석을 위한 샘플로서, 또는 특정한 치료의 부분으로서, 유리하게 사용하기 쉬운 세포 현탁액 및 조직 미세이식편의 준비와 설정을 위한 생체 시료의 분해 장치이다.
또한, 본 발명은 생체 시료의 분해 장치의 대응되는 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 생체 시료가 분해되기 위해 통과하는 다수의 뾰족한 미세 구멍들에 의해 특징지어진 각자의 분리 그리드(grid)에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 의료 및 그 밖의 다양한 목적을 위해 그리고 다양한 적용예에 사용하도록 의도된, 특히 실험실에서 화학적 시약의 도움 없이 현미경으로 직접 분석되기 쉬운 시료로서, 생체 시료의 분해에 의한, 세포 현탁액 및 조직 미세이식편의 대응되는 준비 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 분해되지 않은 원래의 생체 시료의 분해를 통해 얻을 수 있는 새로운 세포 현탁액에 관한 것이며, 이 세포 현탁액은 실험실에서 화학적 시약의 도움 없이 분석될 샘플과 시료를 준비하는데 특히 유리하며 적합하다.
또한, 본 발명은, 원래의 생체 시료의 분해에 의한, 세포 현탁액 및 조직 미세이식편의 준비를 위한 분해 장치의 사용법에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 획기적이며 유리한 사용법에 관한 것이며, 여기서 생체 시료의 분해 장치는, 수술실에서 치료할 환자로부터 채취된 생체 시료의 분해를 통해, 동일한 환자에게 주입될 조직 미세이식편의 준비를 가능하게 하기 위해, 수술실 내에 통상적으로 공급되는 기구들에 이미 포함된 수술용 완드(surgical wand)에 유리하게 연결될 수 있는 방식으로 특별한 어댑터(adapter)에 관련되며, 그래서 상기 분해 장치는 수술실에서 치료할 환자에게 조직 미세이식편을 주입하는 것을 목표로 하는 치료 체인(therapy chain)의 요소 및 필수적인 부분이 되고, 이는 완전히 수술실 내부에 전개되며, 이에 따라, 수술실 외부에 배치된 생체 시료의 분해를 위한 기구들과 장치들의 사용에 의지하지 않는다.
인간, 동물, 식물 조직과 같은 생물학적 조직 또는 물질의 분해는 다양한 목적을 위해 그리고 다양한 적용예의 부분으로서 알려져 있다.
예를 들어, 생체 시료는, 조직 검사와 같은 의학적 시험을 수행하기 위해 분해될 수 있으며, 또는 일반적으로, 전적으로 연구의 목적으로 사용되거나 또는 특별한 의학적 치료의 부분으로서 진단을 확정하기 위해 사용될, 동일한 시료에 관한 데이터와 정보를 얻기 위해 검사되고 차후에 실험실에서 분석될 샘플과 시료를 얻기 위해 분해될 수 있다.
종래 기술에서, 생체 시료는, 동일한 생체 시료 내에 존재하는 세포들을 분리할 목적으로, 또는 예를 들어 임상 치료 및 재생 치료에서 사용될 조직 조각 또는 미세 이식편을 준비할 목적으로 분해될 수 있으며, 미세 이식편은 준임상적인 크기를 가진, 따라서 나안으로 보이지 않지만 오직 현미경의 도움으로 보이는, 세포외 기질 내의, 한 세트의 세포들로 이해된다.
정보의 완성도를 위해, 도 5는, 일반적으로 MB로 표시되어 있고, 예를 들어, 분해 작업에 영향을 받기 전의 통합된 형태에서, 생물학적 조직으로 구성된 전형적인 생체 시료를 개략적으로 보여준다.
도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 생물학적 조직 또는 물질(MB)은, 온전하고 아직 분해되지 않은 형태에서, 전형적으로 CEL로 표시된 다수의 세포들을 가지며, 세포 각각은 다수의 평행선으로 도식화된 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 연관되며, 예를 들어, 생장 인자들, 세포외 단백질 및 무기물 성분들로 구성된 물질들과 성분들을 더 포함하며, 이들은 도 5에 FC로 표시된다.
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, 다양한 목적들을 위해 그리고 다양한 적용예의 부분으로서, 예를 들어, 위에서 명시된 바와 같이, 조직 검사 또는 세포 합성물의 분석을 수행하기 위해 사용될 동일한 생체 시료의 샘플들을 얻기 위해 생체 시료를 분해하는 조작자에 의해 사용될 수 있는 몇몇의 시스템들과 장치들을 이미 제의하였다.
이러한 알려진 장치들 중에, 특히 미국 특허 US 5,731,199호에 설명된 생체 시료의 분쇄기가 언급되며, 이는 분쇄될 생체 시료를 수용하도록 제공된 상부 챔버를 형성하는 실린더형 용기; 이 챔버 내에 가로로 배치되며 다공판으로 구성된 고정된 절단 부재; 및 챔버 내에 회전하게 장착되며 나선형 블레이드의 형태로 분쇄 요소를 가진 로터(rotor)를 포함한다.
이 기계적 분쇄기 내에 포함되는 고정된 다공판(perforated plate)은 바람직하게는 20 내지 100㎛ 사이의 직경 또는 크기를 가진 정사각형 또는 육각형 프로파일을 가진 다수의 미세 구멍들을 가지며, 각각의 미세 구멍들의 에지들은 분쇄 블레이드들을 형성한다.
이 분쇄기의 사용에 있어서, 회전하는 분쇄 요소는 절단 부재, 즉 다공판과 함께 작동하며, 상부 챔버 내에 들어 있는 생체 시료를 절단 부재의 미세 구멍들의 블레이드들과 접촉하도록 공급하고 이동시키며, 이에 따라 생체 시료가 이 미세 구멍들을 통과하면서 생체 시료의 분쇄가 이루어진다.
그러나 이러한 분쇄 장치는 한계와 단점으로부터 자유롭지 않으며, 이는 특히, 실험실 분석과 치료의 분야에서, 현재 가능한 것에 대해, 더 넓은 수의 적용예들과 상황들에 사용되기에 적합한 원래의 생체 시료의 분해로부터 얻어지는 샘플들을 만들기 위한 해결책으로 적합할 수 있다.
사실, 실험적으로 주목하는 것이 가능하기 때문에, 이 특허 US 5,731,199로부터 알려진 기계적 분해기는, 다른 유사한 장치들과 같이, 세포 또는 세포들이 그들의 생물학적 위치 또는 "서식지(habitat)"로부터 분리된 분해된 생체 시료의 샘플을 생산하며, 그래서 이러한 방식으로 생산된 생체 샘플 내에 존재하는 세포 또는 세포들은 원래의 생체 시료에 대하여 몇몇의 방식으로 변경되고 개조된 형태, 기능들 및 생존 능력을 가질 수 있다.
명료성을 위해, 도 6은 원래의 생체 시료를 종래의 분해 장치로, 다시 말해서 종래 기술에 따라 분해함으로써 얻어진 세포를 개략적으로 보여준다.
도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래의 유형의 분해 장치로 분해된 시료 내에 존재하며, 분리되어 더 이상 원래의 생체 시료 내에서 그들을 둘러싸는 그들의 생물학적 위치와 연관되지 않은 세포 또는 세포들은 초기에 대해 실질적으로 변경된 형태를 가진다.
그 결과로서, 종래 기술에서, 어쨌든 원래의 생체 시료에 대한 분해 단계 중에 샘플이 어떤 방식으로 개조되며 변화를 겪는 실제 위험이 있다는 바로 그런 이유로, 분석될 또는 다양한 임상 치료 및 처리에 의해 예견되는 세포 현탁액 및 미세 이식편을 마련(set up)하기 위한 분쇄된 생체 시료, 표본 및 분석될 샘플로부터, 화학적 시약이 종종 사용되거나 또는 일반적으로 준비를 위해 더 많은 물질이 사용된다.
더욱이, 종래 기술로 수행된 분해 단계 중에 세포들의 구조, 기능 및 생존 능력이 개조 및 변경되었다는 것을 고려하면, 이러한 방식으로 얻어진 샘플의 분석으로부터 얻어진 데이터 및 정보는 원래의 지표에 정확하게 대응되지 않으며 아직 분해된 생체 시료가 아니다라는 불확실성이 항상 있다.
따라서, 본 발명의 첫째 목적은, 알려진 분해장치와 비교하여 향상된 성능을 제공하는 생체 시료의 새로운 분해 장치를 제안하고 만드는 것이며, 이 장치는 특히 원래의 생체 시료의 분해를 통해 성취되는 생체 샘플들의 획득을 허용하고 생체 샘플들 내의 세포들이 원래의 생체 시료와 관련된 그들의 형태와 위치 및 생물학적 서식지와 이에 따라 그들의 기능적 생존 능력을 유지하며, 그래서 획득된 샘플들의 분석으로부터 더욱 정확한 데이터의 획득을 허용하고 실험실 분석 및 진단 및 의료 요법의 부분으로서 이 샘플들의 향상되고 더욱 유리한 적용을 허용한다.
본 발명의 둘째 목적은, 첫째 목적과 관련되며, 이전에 언급된 미국 특허 US 5,731,199호로부터 알려진 기계적 분쇄기에 대해 상당히 혁신된 생체 시료의 새로운 분해 장치를 제안하고 만드는 것이며, 이 목적을 위해, 이 장치는 특히, 최적화된 구성을 가지며 더욱이 혁신적인 제조 공정을 통해 만들어지는, 생체 시료의 분해를 위한, 다수의 미세 구멍들을 가진 고정된 다공판을 포함함으로써, 미국 특허 US 5,731,199호에 의해 제안된 기계적 분쇄기로 얻어질 수 있는 것보다 상당히 더 높은 성능을 수반하며 특히 조직 미세 이식편이 마련되도록 허용하고 각각의 세포들의 높은 생존능력에 의해 특징지어진 세포 현탁액이 준비되도록 허용하며, 다양한 의료적 및 비의료적 적용예에서 사용될 수 있다.
본 발명의 셋째 목적은, 전기한 목적들과 관련되며, 생체 시료의 새로운 분해 장치를 제안하고 만드는 것이며, 이 장치는, 조직 미세이식편과 세포 현탁액을 만들기 위한 화학적 시약의 사용과 도움 없이, 다양한 목적들, 예를 들어 실험실 테스트와 화학적 요법을 위해 사용 가능한 조직 미세 이식편의 마련과 세포 현탁액의 준비를 허용한다.
본 발명의 추가적인 목적은, 원래의 생체 시료의 분해를 통해 생체 시료의 샘플과 표본, 예컨대 조직 이식편과 세포 현탁액을 얻기 위한 방법을 제안하는 것이며, 이 방법은 연구, 실험실 분석 및 의료 요법의 분야에서 넓은 범위의 적용과 환경에 유리하게 사용될 수 있다.
상기한 목적들은, 독립항 제1항 및 제2항에 의해 정의된 특징들을 가진, 세포 현탁액과 조직 미세이식편의 준비를 위한, 생체 시료의 분해 장치에 의해, 독립항 제9항 또는 제12항에 의해 정의된 특징들을 가진, 생체 시료의 분해 장치의 제조 방법에 의해, 그리고 독립항 제13항에 따른, 원래의 생체 시료의 분해를 통해 세포 현탁액과 조직 미세이식편을 준비하는 방법에 의해, 성취될 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예들은 종속항들에 의해 정의된다.
아래에 순전히 예로서 열거된 바와 같이, 본 발명에 따른, 세포 현탁액 및 조직 미세 이식편의 준비와 마련을 위한 생체 시료의 분해 장치와 연관된 많은 장점들이 있으며, 이들은 현재 알려져서 사용 중인 분해 장치 및 시스템들에 대하여 부분적으로는 이전에 이미 암묵적으로 개시되어 있다.
- 아직 분해되지 않은 최초의 원래 생체 시료의 특징들을 온전하고 변하지 않게 유지하며, 이에 따라 조직 미세이식편과 세포 현탁액을 준비하기 위한 화학적 시약의 사용을 피하는, 미세이식편과 세포 현탁액을 준비하기 위한 장치의 능력;
- 새롭고 혁신적인 의료적, 수의학적 및 미용 치료에서 상기 분해 장치로 준비된 조직 미세이식편과 세포 현탁액의 사용;
- 상기 분해 장치로 준비된 조직 미세이식편과 세포 현탁액을 분석될 표본과 샘플로서 사용하여 더욱 정확하고 신뢰성 있는 분석을 수행할 가능성;
- 수술실에서 치료할 환자 내에 삽입 및 이식될 분해된 생체 시료의 사용을 수반하는 치료 체인(therapy chain)에 상기 분해 장치를 삽입할 가능성, 여기서 상기 치료 체인은 동일한 수술실 내에서 완전히 수행되며, 즉 수술실 내에서 치료할 환자로부터 채취된 생체 시료를 분해하기 위해 수술실 밖으로 이동시킬 필요가 없다.
본 발명의 이러한 목적들 그리고 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하면서 비제한적인 예로서 주어진 이하의 바람직한 실시예들 중 하나의 설명에 의해 더 명확하고 분명하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른, 세포 현탁액의 준비와 조직 미세 이식편의 마련을 위한 생체 시료의 분해 장치의 사시도이며;
도 2는 도 1의 생체 시료의 분해 장치의 부분들을 보여주는 분해 사시도이며;
도 2a는 도 1과 2의 분해 장치의 블레이드 로터와 분해 그리드의 확대 사시도이며;
도 2b는 섹션들 (a), (b) 및 (c)로 나뉘고, 일부는 사진 이미지로써, 도 2a의 분해 그리드의 하나의 미세 구멍과 미세 구멍들의 그룹을 확대된 평면도로 보여주며;
도 2c는 섹션들 (a), (b) 및 (c)로 나뉘고, 섹션 (a)에서는, 본 발명의 생체 시료의 분해 장치 내에 포함된 분해 그리드의 미세 구멍들의 몰딩에 의한 제조 공정의 제1 실시예의 다양한 단계들을 도시한 다이어그램을 보여주며; 섹션 (b)에서는, 섹션 (a)에 도시된 몰딩에 의한 제조 공정에 사용되는 원뿔형 펀치를 보여주고, 섹션 (c)에서는, 몰딩에 의한 제조 공정으로 얻어진 분해 그리드의 사진 이미지를 보여주며;
도 2d는 섹션들 (a), (b) 및 (c)로 나뉘고, 섹션 (a)에서는, 본 발명의 생체 시료의 분해 장치 내에 포함된 분해 그리드의 미세 구멍들의 몰딩에 의한 제조 공정의 제2 실시예의 다양한 단계들을 도시한 다이어그램을 보여주며; 섹션 (b)에서는, 섹션 (a)에 도시된 몰딩에 의한 제조 공정에 사용되는 다각형 펀치를 보여주고, 섹션 (c)에서는, 몰딩에 의한 제조 공정으로 얻어진 분해 그리드의 사진 이미지를 보여주며;
도 2e는 섹션들 (a), (b) 및 (c)로 나뉘고, 섹션 (a)에서는, 레이저 광원에 의한 드릴링 단계를 포함하는, 본 발명의 생체 시료의 분해 장치 내에 포함된 분해 그리드의 미세 구멍들의 몰딩에 의한 제조 공정의 제3 실시예의 다양한 단계들을 도시한 다이어그램을 보여주며; 섹션 (b)와 (c)에서는, 섹션 (a)에 도시된 제3 실시예에 따른 제조 공정에 의해 얻어진, 레이저 광원에 의해 만들어진, 분해 그리드와 미세 구멍들의 제1 및 제2 사진 이미지를 보여주며;
도 3a는 섹션들 (a), (b), (c)로 나뉘고, 도 1과 2의 생체 시료의 분해 장치를 평면도와 측면도로 보여주며;
도 3b는 섹션들 (a), (b), (c)로 나뉘고, 각각 도 3a의 섹션 (a)의 I-I, II-II 및 III-III 선들을 따른 본 발명의 생체 시료의 분해 장치의 확대 단면도를 보여주며;
도 3c는 섹션들 (a)와 (b)로 나뉘고, 생체 시료를 분해하기 위해 블레이드 로터에 의해 분해 그리드에 인가된 압력을 제어하는 기능을 가진 자기 요소를 포함하는 본 발명의 분해 장치의 몇몇의 향상된 변형예들을 평면도와 단면도로 보여주며;
도 3d는 섹션들 (a), (b), (c), (d)로 나뉘고, 본 발명의 분해 장치를 수술실의 통상적 공급 기구들 중 수술용 완드에 연결하기 위해 본 발명의 분해 장치와 결합되기 쉬운 어댑터를, 3차원 그래픽 형태, 길이 방향의 도면, 및 단부 영역들의 단면도로 보여주며;
도 4a - 4f는 본 발명의 생체 시료의 분해 장치의 몇몇 가능한 적용예들과 이 분해 장치를 사용하여 얻어진 각각의 세포 현탁액과 조직 미세 이식편의 몇몇 가능한 적용예들을 도시한 블록선도이며;
도 5는 분해되기 전의 생체 조직의 전형적인 구조를 도시한 도면이며;
도 5a는 도 1과 2의 본 발명의 분해 장치로 얻어진 세포 현탁액을 도시한 도면이며;
도 6은 종래 기술에 따른 통상적인 분해 장치로 얻어진 하나의 격리된 세포를 개략적으로 도시하며;
도 7a - 7f는 본 발명의 생체 시료의 분해 장치를 사용하여 얻어진 세포 현탁액과 조직 미세 이식편을 분석한 슬라이드들의 예들이며;
도 8은 본 발명의 분해 장치로 얻어진 세포 현탁액 내의 생존 가능한 세포들의 퍼센트를 동일한 장치 내에 포함된 분해 그리드의 미세 구멍들의 치수의 함수로서 보여주는 정성 분석 다이어그램이다.
도 1은 본 발명에 따른, 세포 현탁액의 준비와 조직 미세 이식편의 마련을 위한 생체 시료의 분해 장치의 사시도이며;
도 2는 도 1의 생체 시료의 분해 장치의 부분들을 보여주는 분해 사시도이며;
도 2a는 도 1과 2의 분해 장치의 블레이드 로터와 분해 그리드의 확대 사시도이며;
도 2b는 섹션들 (a), (b) 및 (c)로 나뉘고, 일부는 사진 이미지로써, 도 2a의 분해 그리드의 하나의 미세 구멍과 미세 구멍들의 그룹을 확대된 평면도로 보여주며;
도 2c는 섹션들 (a), (b) 및 (c)로 나뉘고, 섹션 (a)에서는, 본 발명의 생체 시료의 분해 장치 내에 포함된 분해 그리드의 미세 구멍들의 몰딩에 의한 제조 공정의 제1 실시예의 다양한 단계들을 도시한 다이어그램을 보여주며; 섹션 (b)에서는, 섹션 (a)에 도시된 몰딩에 의한 제조 공정에 사용되는 원뿔형 펀치를 보여주고, 섹션 (c)에서는, 몰딩에 의한 제조 공정으로 얻어진 분해 그리드의 사진 이미지를 보여주며;
도 2d는 섹션들 (a), (b) 및 (c)로 나뉘고, 섹션 (a)에서는, 본 발명의 생체 시료의 분해 장치 내에 포함된 분해 그리드의 미세 구멍들의 몰딩에 의한 제조 공정의 제2 실시예의 다양한 단계들을 도시한 다이어그램을 보여주며; 섹션 (b)에서는, 섹션 (a)에 도시된 몰딩에 의한 제조 공정에 사용되는 다각형 펀치를 보여주고, 섹션 (c)에서는, 몰딩에 의한 제조 공정으로 얻어진 분해 그리드의 사진 이미지를 보여주며;
도 2e는 섹션들 (a), (b) 및 (c)로 나뉘고, 섹션 (a)에서는, 레이저 광원에 의한 드릴링 단계를 포함하는, 본 발명의 생체 시료의 분해 장치 내에 포함된 분해 그리드의 미세 구멍들의 몰딩에 의한 제조 공정의 제3 실시예의 다양한 단계들을 도시한 다이어그램을 보여주며; 섹션 (b)와 (c)에서는, 섹션 (a)에 도시된 제3 실시예에 따른 제조 공정에 의해 얻어진, 레이저 광원에 의해 만들어진, 분해 그리드와 미세 구멍들의 제1 및 제2 사진 이미지를 보여주며;
도 3a는 섹션들 (a), (b), (c)로 나뉘고, 도 1과 2의 생체 시료의 분해 장치를 평면도와 측면도로 보여주며;
도 3b는 섹션들 (a), (b), (c)로 나뉘고, 각각 도 3a의 섹션 (a)의 I-I, II-II 및 III-III 선들을 따른 본 발명의 생체 시료의 분해 장치의 확대 단면도를 보여주며;
도 3c는 섹션들 (a)와 (b)로 나뉘고, 생체 시료를 분해하기 위해 블레이드 로터에 의해 분해 그리드에 인가된 압력을 제어하는 기능을 가진 자기 요소를 포함하는 본 발명의 분해 장치의 몇몇의 향상된 변형예들을 평면도와 단면도로 보여주며;
도 3d는 섹션들 (a), (b), (c), (d)로 나뉘고, 본 발명의 분해 장치를 수술실의 통상적 공급 기구들 중 수술용 완드에 연결하기 위해 본 발명의 분해 장치와 결합되기 쉬운 어댑터를, 3차원 그래픽 형태, 길이 방향의 도면, 및 단부 영역들의 단면도로 보여주며;
도 4a - 4f는 본 발명의 생체 시료의 분해 장치의 몇몇 가능한 적용예들과 이 분해 장치를 사용하여 얻어진 각각의 세포 현탁액과 조직 미세 이식편의 몇몇 가능한 적용예들을 도시한 블록선도이며;
도 5는 분해되기 전의 생체 조직의 전형적인 구조를 도시한 도면이며;
도 5a는 도 1과 2의 본 발명의 분해 장치로 얻어진 세포 현탁액을 도시한 도면이며;
도 6은 종래 기술에 따른 통상적인 분해 장치로 얻어진 하나의 격리된 세포를 개략적으로 도시하며;
도 7a - 7f는 본 발명의 생체 시료의 분해 장치를 사용하여 얻어진 세포 현탁액과 조직 미세 이식편을 분석한 슬라이드들의 예들이며;
도 8은 본 발명의 분해 장치로 얻어진 세포 현탁액 내의 생존 가능한 세포들의 퍼센트를 동일한 장치 내에 포함된 분해 그리드의 미세 구멍들의 치수의 함수로서 보여주는 정성 분석 다이어그램이다.
본 발명에 따른 생체 시료의 분해 장치의 몇몇의 바람직한 실시예들의 설명
도면들, 특히 도 1-3을 참조하면, 본 발명에 따라 만들어진, 예를 들어, 도 5에 개략적으로 도시된 생체 조직과 같은 생체 시료(MB)의 분해 장치는 전체적으로 10으로 표시된다.
이하에서 더 설명되는 바와 같이, 상기 분해 장치(10)는 특히 세포 현탁액(cell suspensions)의 준비와 조직 미세 이식편(tissue micrografts)의 마련에 적합하고 유리하며, 조직 미세 이식편은, 이전에 이미 설명된 것과 같이, 준임상적인 크기의, 따라서 나안으로 보이지 않지만 오직 현미경의 도움으로 보이는, 세포외 기질 내의, 세포 현탁액 또는 한 세트의 세포들로 이해된다.
상세하게는, 상기 생체 시료의 분해 장치(10)는 아래의 부분들:
- 내부 챔버(12)를 형성하는 실질적으로 실린더 형상의 중공형 외부 몸체(hollow outer body)(11);
- 각각 뾰족한 에지들을 갖춘 다수의 미세 구멍들(microholes)(13a)을 가지며, 분해될 생체 시료(MB)를 받아들여 적재하기 용이한 상부 적재 및 수용 챔버(12a)와, 분해된 생체 시료(MB')를 수집하기 용이한 하부 수집 챔버(12b)를 차례로 형성하도록, 상기 외부 몸체(11)에 의해 형성된 내부 챔버(12) 내에 횡방향으로 수용된, 고정된 분해 그리드(grid) 또는 플레이트(13);
- 상기 상부 적재 챔버(12a) 내에 담겨 있는 생체 시료(MB)를 상기 분해 그리드(13)에 형성된 뾰족한 에지들을 가진 미세 구멍들(13a)과 접촉하도록 공급하고 이끌기 위해, 그리고 그 때문에 생체 시료(MB)가 미세 구멍들(13a)을 통과하는 중에 생체 시료(MB)의 분해를 초래하는, 상기 내부 챔버(12) 내에서 회전하며 상기 고정된 분해 그리드(13)와 협동하기 용이한 블레이드 로터(14); 및
- 상기 상부 적재 챔버(12a)를 덮기 위한 덮개(15)로 구성된다.
상기 분해 장치(10) 내에 포함되며, 회전하는 상기 블레이드 로터(14)는:
- 수직 방향으로 배향되며, 상기 덮개(15)에 형성된 구멍(15a) 내로 연장되고 상기 덮개로부터 위로 돌출된 상부(upper portion)를 가진 샤프트(14a);
- 상기 수직 샤프트(14a)의 하단과 결부되며, 만곡된 나선형의 형태를 보이는 분배 블레이드 또는 날개(14b); 및
- 상기 수직 샤프트(14a)의 하단과 결부된 하부 스크래퍼(lower scraper)(14c);로 구성되며,
상기 고정된 다공성 분해 그리드(13)는 상기 샤프트(14a)의 하단부와 결부된 나선형 블레이드(14b)와 하부 스크래퍼(14c) 사이에 개재되며, 그에 의해 회전하는 상기 블레이드 로터(14)는, 나선형 블레이드(14b)와 하부 스크래퍼(14c)를 통해, 상기 상부 적재 챔버(12a)를 향한 분해 그리드(13)의 상면과 협동하여 분해될 생체 시료(MB)를 상기 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)과 접촉하도록 이끌기 적합하고, 상기 하부 수집 챔버(12b)를 향한 분해 그리드(13)의 하면과 협동하여 상기 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)로부터 나오는 분해된 생체 시료(MB')를 긁어내어 상기 하부 수집 챔버(12b) 내로 배출하기에 적합하며, 이에 대해서는 이하에서 더 설명된다.
본 발명의 분해 장치(10)에 포함된 상기 실린더형 외부 몸체(11)는, 상기 상부 적재 챔버(12a)를 형성하는 제2 내부 몸체(16)와 결부되고, 제2 내부 몸체(16)를 수용하는 시트(seat)(11')를 한정하는 윗부분(11a)과 하부 수집 챔버(12b)를 형성하는 아랫부분(11b)으로 구성되며, 상기 다공성 분해 그리드(13)는, 상기 외부 몸체(11)의 윗부분(11a)에 의해 한정된 각각의 시트(11') 내에 수용된 제2 내부 몸체(16)와 상기 외부 몸체(11)의 하부 수집 챔버(12b)를 형성하는 아랫부분(11b) 사이에 개재된다.
더욱이 상기 분해 장치(10)의 외부 몸체(11)에는, 윗부분(11a)의 상부 에지와 아랫부분(11b)에 대응되는 하부 수집 챔버(12b)의 베이스 사이에서 상기 외부 몸체(11)의 두 개의 부분들(11a와 11b)을 가로지르도록, 동일한 외부 몸체(11)의 외부 실린더형 벽에서 수직 방향으로 연장된 관통공(11c)이 형성된다.
따라서, 이러한 수직 관통공(11c)은, 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 하부 수집 챔버(12b)로부터 분해된 생체 시료(MB')를 추출하기 위해, 상기 분해 장치(10)의 외부와 상기 하부 수집 챔버(12b)가 연통되도록 하기에 적합하다.
상기 외부 몸체(11)에 결부된 상기 제2 내부 몸체(16)는 상기 블레이드 로터(14)의 샤프트(14)를 회전 가능하게 수용하는 구멍(16b)이 형성된 부분(16a)을 가지고, 더욱이 회전하지 않도록 상기 외부 몸체(11)의 윗부분(11a)에 부착된다. 따라서, 아래에서 상기 분해 장치(10)의 작동을 설명할 때 더욱 명료하게 도시되는 바와 같이, 생체 시료(MB)의 분해를 초래하기 위해 상기 블레이드 로터(14)가 내부 챔버(12) 내에서 회전할 때, 동일한 제2 내부 몸체(16)와 상기 외부 몸체(11)의 하부 수집 챔버(12b)를 형성하는 아랫부분(11b) 사이에 개재된 다공성 분해 그리드(13)의 임의의 회전이 방지된다.
상기 외부 몸체(11), 덮개(15), 제2 내부 몸체(16) 및 상기 블레이드 로터(14)의 샤프트(14a)는 생체 적합성 플라스틱 재료인데 반해, 상기 다공성 분해 그리드(13)와 상기 블레이드 로터(14)의 분배 블레이드(14b)는 외과용 기구의 제조에 적합한 유형의 스테인리스 강이다.
도면들로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 분해 장치(10)의 모든 다양한 구성부품들은 접착제 및/또는 공구들의 도움 없이 압력에 의해 조립되며, 이에 따라 분해될 수 있다.
본 설명에서 더욱 명료하게 될 것이지만, 본 발명의 영역에서, 상기 미세 구멍들(13a)은 매우 중요하고, 특히 그들의 특정한 치수들과 배치형태에 관하여, 상기 분해 그리드(13)의 특징이 되고, 분해 그리드(13)에 형성된다. 이 미세 구멍들(13a)과 각각의 제조 공정에 관하여 이하에서 상세하게 설명될 것이다.
본 발명의 분해 장치의 분해 그리드의 미세 구멍들 및 관련된 제조 공정
본 발명의 특징에 따르면, 상기 다공성 분해 그리드 또는 플레이트(13)의 미세 구멍들(13a)은 도 2b에 D로 표시된 크기 또는 직경을 가지며, 이는 70 내지 80㎛ 사이에 포함되며, 더욱 바람직하게는 대략 75㎛의 크기 또는 직경(D)을 가진다.
이러한 특징 덕분에, 시험과 실험을 통해 나온 바와 같이, 본 발명의 장치(10)에 의해, 다양한 목적과 적용예를 위해, 예를 들어 연구 목적으로 간단하게 분석될 표본과 샘플로서 사용될 수 있거나 또는 어떤 병적 이상의 진단과 치료에서 사용될 수 있으며, 완전하고 변경되지 않은 특징과 원래의 생체 시료(MB)의 세포 생존 능력을 유지하는 조직 미세 이식편의 마련과 세포 현탁액의 준비가 가능하며, 이 방식으로 이러한 조직 미세 이식편과 세포 현탁액의 준비를 위해 종래 기술에서 종종 필요한 화학적 시약의 사용이 회피된다.
본 발명의 추가적인 특징에 따르면, 위에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 분해 장치(10)의 상당하고 유리한 성능을 허용하기에 용이하며, 상기 분해 그리드 또는 플레이트(13)의 미세 구멍들(13a)은, 다이-펀치(die-punch) 유형의 금형(S)에 의해, 특히 AISI 316L 스테인리스 강의 스트립으로 구성된 시트(sheet) 또는 리프(leaf) 또는 금속 스트립의 특별한 몰딩 및 성형 공정에 의해 형성된다.
도 2c는 섹션 (a)에서 본 발명의 생체 시료의 분해 장치(10)에 포함된 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)의 몰딩에 의한 제조 및 성형 공정의 제1 실시예의 다양한 단계들을 개략적으로 보여준다.
상세하게는, 제1 실시예에 따른, 미세 구멍들(13a)의 몰딩에 의한 제조 공정은 도 2c의 섹션 (a)에 화살표들의 도움으로 도시된 아래의 01-05 단계들을 포함한다.
01
금형(S)의 펀치(P)와 다이(M) 사이에 AISI 316L 스테인리스 강의 스트립 또는 리프(N)를 배치하는 단계;
02
상사점(upper dead point)으로부터 펀치(P)를 하강시켜 결과적으로 AISI 316L 스테인리스 강의 스트립 또는 리프(N)를 성형하는 단계;
03
최종 성형 및 펀치(P)의 중심에서 금속 리프(N)의 재료의 결과적인 파열과 함께, 다이(M)에 대한 하강 스트로크의 끝단에서 펀치(P)를 정지시키는 단계;
04
펀치(P)를 각자의 상사점으로 복귀시키는 단계;
05
성형되고 구멍이 뚫린 리프(N)를 다이(M)로부터 추출하는 단계.
도 2c의 섹션 (b)에 명료하게 도시된 바와 같이, 상기 미세 구멍들(13a)의 제조 및 성형 공정의 제1 실시예에 사용되는 펀치(P)는 원뿔형이고 뾰족한 형상을 가진다.
그리고, 정보의 완성도를 위해, 도 2c의 섹션 (c)는 도 2c의 섹션 (a)에 도식화된 몰딩에 의한 제조 공정으로 얻어진 분해 그리드(13)의 부분적인 사진 이미지를 보여주며, 이 사진 이미지는 미세 구멍들(13a)의 형태를 명료하게 보여주며, 특히 이들 각각은, 몰딩에 의한 제조 공정에 의해 초래된 원래 스트립(N)의 재료의 찢김 또는 파단의 효과로서, 뾰족한 에지(B)를 가진 오리피스(orifice)를 가진다.
더욱 구체적으로, 다이(M)와 협동하는 원뿔형 펀치(P)의 동작에 의해, 각자의 인출된 영역(drawn area)의 상부에서, 상기 스트립(N)의 재료의 찢김 또는 파단을 통해 생성된 오리피스는 규칙적이지 않지만 스트립(N)의 재료의 파단의 효과를 통해 뾰족하고 삐죽삐죽한 에지를 가진다.
실제로, 상기 그리드(13)를 제조하기 위한 공정의 도 2c에 도시된 제1 실시예에서, 상기 다이(M)와 펀치(P)를 적절한 방식으로 치수 설정함으로써, 스트립(N)을 구성하는 재료의 파단의 효과를 통해 상기 미세 구멍들(13a)의 오리피스를 얻는 것이 가능하며, 도 2c의 섹션 (c)의 사진 이미지에서 보이는 바와 같이, 각각의 미세 구멍들(13a)의 오리피스는 불규칙적인 형태와 에지를 가진다.
상기 스트립(N)의 재료의 파단에 의한 방식으로 생성된 상기 미세 구멍들(13a)의 평균 크기 또는 평균 직경은 최소 50미크론으로부터 최대 200미크론까지 변할 수 있다.
도 2d는 섹션 (a)에서 본 발명의 생체 시료의 분해 장치(10)에 포함된 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)의 몰딩에 의한 제조 및 성형 공정의 제2 실시예의 다양한 단계들을 개략적으로 보여준다.
제2 실시예에 따른 미세 구멍들(13a)의 몰딩에 의한 제조 공정은, 도 2d의 섹션 (b)에 명확하게 도시된 바와 같이, 펀치(P)가 원뿔형이 아니라 다각형의 형태를 가진다는 점에서, 도 2c를 참조하면서 이전에 설명된 제1 실시예의 공정과 차이가 있다.
상세하게는, 제2 실시예에 따른, 미세 구멍들(13a)의 몰딩에 의한 제조 공정은 도 2d의 섹션 (a)에 화살표들의 도움으로 도시된 아래의 01-05 단계들을 포함한다.
01
금형(S)의 펀치(P)와 다이(M) 사이에 AISI 316L 스테인리스 강의 스트립 또는 시트 또는 리프(N)를 배치하는 단계;
02
상사점(upper dead point)으로부터 펀치(P)를 초기 하강시켜 결과적으로 AISI 316L 스테인리스 강의 스트립 또는 시트(N)를 변형 및 성형하는 단계;
03
최종 성형 및 펀치(P)의 중심에서 시트(N)의 재료의 파열과 함께, 다이(M)에 대한 하강 스트로크의 끝단에서 펀치(P)를 정지시키는 단계;
04
펀치(P)를 상사점으로 복귀시키는 단계;
05
성형되고 구멍이 뚫린 시트(N)를 다이(M)로부터 추출하는 단계.
그리고, 정보의 완성도를 위해, 도 2d의 섹션 (c)는 제2 실시예에 따라 도 2d의 섹션 (a)에 도식화된 몰딩에 의한 제조 공정으로 얻어진 분해 그리드(13)의 부분적인 사진 이미지를 보여주며, 이 사진 이미지는 미세 구멍들(13a)의 형태를 명료하게 보여주며, 특히 이들 각각에 의해 한정된 오리피스는, 몰딩에 의한 제조 공정에 의해 초래된 원래 스트립(N)의 재료의 찢김 또는 파단의 효과로서, 뾰족한 에지(B)를 가진다.
실제로, 상기 그리드(13)를 제조하기 위한 공정의 도 2d에 도시된 제2 실시예에서 도 2c에 도시된 제1 실시예와 유사하게, 상기 다이(M)와 펀치(P)를 적절한 방식으로 치수 설정함으로써, 시트(N)를 구성하는 재료의 파단의 효과를 통해 상기 미세 구멍들(13a)의 오리피스를 얻는 것이 가능하며, 도 2d의 섹션 (c)의 사진 이미지에서 보이는 바와 같이, 각각의 미세 구멍들(13a)의 오리피스는 불규칙적인 형태와 에지를 가진다.
상기 스트립(N)의 재료의 파단에 의한 방식으로 생성된 상기 미세 구멍들(13a)의 평균 크기 또는 평균 직경은 최소 50미크론으로부터 최대 200미크론까지 변할 수 있다.
더욱이, 상기 미세 구멍들(13a)의 제조 공정의 제2 실시예에서, 다각형의 형태를 가진 펀치(P)를 사용함으로써, 미세 구멍들(13a)이 유리하게 형성될 수 있으며, 그 각각은 상기 펀치(P)의 다각형 형태의 측면들과 수와 상응하는 수의 몇몇의 뾰족한 팁들로 특징지어진 뾰족한 에지를 보인다는 것이 주목된다.
이 점에 있어서, 많은 실험 및 테스트를 통해 확인된 바와 같이, 도 2d에 도시된 몰딩 공정에서 육각형 펀치를 사용하여 얻어진, 각각 6개의 뾰족한 팁들을 가진 육각형 형태를 보이는 미세 구멍들(13a)로 특징지어진 분해 그리드(13)를 가진 분해 장치(10)로 훌륭한 결과가 얻어졌다는 점에서 주목된다.
상기 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)을 요약하면, 상기 분배 블레이드(14b)와 함께 상기 분해 장치(10)의 작동 구조를 구성하며, 스테인리스 강의 시트의 재료의 파단을 초래하는 펀치-다이 유형의 몰딩 공정으로 얻어짐으로써, 이러한 파단의 효과를 통해 각각의 미세 구멍(13a)은 뾰족한 특징을 가지며 특히 다수의 미세 블레이드들(microblades)를 형성하는 각자의 불규칙한 에지를 가진다.
예를 들어, 이미 이전에 명시한 바와 같이, 미세 구멍들(13a)은 도 2b에 도시된 바와 같이 육각형의 형태를 가질 수 있으며, 이는 특히 도 2d에 도시된 제조 공정에서 육각형 펀치를 사용하여 얻어질 수 있다.
물론, 예를 들어 원형 또는 정사각형, 등의 다른 형태들과 구성도 가능하고, 또는 일반적으로 다각형도 가능하며, 여기서 각각의 미세 구멍(13a)의 미세 블레이드들은 각자의 다각형의 측면들에 대응된다.
특히, 더욱 명확하게 하기 위해, 도 2b는 본 발명의 분해 장치(10)의 프로토타입으로부터 얻어진 일부 사진 이미지들의 도움으로 상기 분해 그리드(13)에 형성된 하나의 구멍(13a)과 구멍들(13a)의 그룹을 상세하게 보여주며, 여기서 육각형 구멍(13a)의 측면들과 연관된 미세 블레이드들은 13a'로 표시된다.
마지막으로, 도 2e는 섹션 (a)에서 본 발명의 생체 시료의 분해 장치(10)에 포함된 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)의 몰딩에 의한 제조 및 성형 공정의 제3 실시예의 다양한 단계들을 개략적으로 보여준다.
제3 실시예에 따른 미세 구멍들(13a)의 몰딩에 의한 제조 공정은, 공정에 사용되는 펀치(P)가 팁에서 뾰족한 형태가 아니라 둥근 형태를 가짐으로써, 스트립(N)의 재료를 찢거나 파열함이 없이 단지 변형 및 드로잉 하도록 구성된다는 점과, 최종 미세 구멍(13A)의 오리피스가 스트립(N)의 재료의 찢김과 파열 대신에 레이저(light amplification by stimulated emission of radiation) 광원에 의해 얻어진다는 점에서, 도 2c와 2d를 참조하면서 이전에 설명된 제1 및 제2 실시예들의 공정과 차이가 있다.
상세하게는, 제3 실시예에 따른, 미세 구멍들(13a)의 제조 공정은 도 2e의 섹션 (a)에 화살표들의 도움으로 도시된 아래의 01-05 단계들을 포함한다.
01
금형(S)의 펀치(P)와 다이(M) 사이에 AISI 316L 스테인리스 강의 스트립 또는 시트(N)를 배치하는 단계;
02
상사점(upper dead point)으로부터 펀치(P)를 초기 단계로 하강시켜 결과적으로 AISI 316L 스테인리스 강의 스트립 또는 시트(N)를 성형하는 단계;
03
스트립(N)의 성형 및 드로잉과 함께, 그러나 스트립(N)을 구성하는 재료의 찢김과 파열을 초래함이 없이, 다이(M)에 대한 하강 스트로크의 끝단에서 펀치(P)를 정지시키는 단계;
04
펀치(M)를 상사점으로 복귀시키고 스트립(N)의 영역으로부터 제거하는 단계;
05
특히 다초점 헤드를 가진 유형의 레이저 광원에 의해, 드로잉된 영역의 팁을 형성하는 스트립(N)의 재료에 드릴링 또는 천공을 수행하는 단계;
그리고, 정보의 완성도를 위해, 도 2e의 섹션 (b)와 (c)는, 제3 실시예에 따라 레이저 광원을 사용하여 도 2e의 섹션 (a)에 도식화된 제조 공정으로 얻어진 분해 그리드(13)의 부분적인 두 개의 사진 이미지를 보여주며, 이 사진 이미지들은 레이저 광원에 의해 형성된 어퍼쳐(aperture) 또는 오리피스를 상세하게 보여준다.
이 방식에서, 상기 펀치(P)에 의해 드로잉된 영역의 내부 중심부에 레이저로 생성되고 얻어진 오리피스는 특히 정밀하며, 이 레이저 기술은 오리피스가 요구되는 치수로, 특히 50 - 70㎛(미크론)의 범위 내에서 ±5㎛(미크론)의 공차를 가지도록 만들어질 수 있게 한다.
더욱이, 이 방식에서 오리피스의 형상을 위해 요구되는 절단부의 유형을 위해 적절하게 교정된 레이저로 만들어진 절단부는 특히 뾰족한 에지들을 가진다.
레이저로 특히 복잡한 절단 모양, 예를 들어 바람직하게 사용되는 것과 같은 장사방형(rhomboid) 절단부, 타원형, 십자형, 또는 단순한 원형의 구멍이 얻어질 수 있다.
본 발명의 분해 장치(10)의 작동
이전에 명시된 바와 같이, 본 발명의 분해 장치(10)는 구체적으로 생체 시료로부터 세포 현탁액 또는 조직 미세 이식편을 얻기 위해 생체 시료를 미세하게 세단하고 분해하도록 설계되며, 아래의 방식으로 작동될 수 있다.
처음으로, 실린더형 외부 몸체(11)로부터 덮개(15)를 열고 완전히 빼낸 후에, 미리 설정된 양의 생리 용액(physiological solution)이 상부 적재 챔버(12a) 내부로 도입되며, 이에 따라 적재 챔버(2a)의 바닥 위에 축적될 것이다.
이 생리 용액은 생체 시료의 전체 분해 공정 중에 윤활 작용을 수행하는 기능을 가지며, 또한 무엇보다도 분해 공정의 끝에서 얻어진 분해된 생체 시료를 회수하는 수단으로서 작동하는 기능을 가진다.
그 다음에, 샘플, 즉 분해될 생체 시료(MB)가, 분해 공정의 초기 단계에서 분배 블레이드(14b)가 받칠 수 있는 정도로, 상부 적재 챔버(12a) 내부에 적재된다.
그 다음에, 상기 분해 장치(10)를 다시 상부 덮개(15)로 닫은 후에, 차후의 분해 단계 중에 회전하지 못하도록, 분해 장치(10)가 수직 및 안정된 위치에 있도록 확립한다.
이때, 상기 블레이드 로터(14)의 샤프트(14a)의, 덮개(15)로부터 돌출된 부분은, 상기 블레이드 로터(14)의 회전을 구동하기 위해 제공된, 예를 들어 전기 모터로 구성된 적절한 모터 수단에 결합된다.
특히, 이 단계에서, 샤프트(14a)의 돌출된 부분과 전기 모터를 결합하기 위해 적절한 어댑터(adapter)를 사용하는 것이 유용하고 유리할 수 있으며, 이하에서 보다 정확하고 상세하게 설명된다.
그 뒤에, 도 3b에 화살표(f1)로 표시된 바와 같이, 상기 로터(14)를 회전 구동하도록, 모터가 미리 정해진 시간 동안, 즉 분해 사이클의 결말까지, 작동된다.
상세하게는, 이러한 분해 단계 중에, 상기 회전하는 블레이드 로터(14)의 분배 블레이드(14b)는 상부 적재 챔버(12a) 내에 적재된 생체 시료(MB)를 분해 그리드(13)에 형성된 미세 구멍들(13A)과 접촉하도록 분배하고 이동시켜 미세 구멍들(13a)을 통과하도록 강제함으로써, 상기 생체 시료(MB)는 이 미세 구멍들(13a)을 통과하며 각각의 미세 블레이드들과 협동하여 적절하게 분해된다.
그리고, 상기 스크래퍼(14c)는 분배 블레이드(14b)와 함께 회전하며, 미세 구멍들(13a)을 통과한 후, 분해된 생체 시료(MB')가 분해 그리드(13)의 저면으로부터 분리되도록 조장하고, 도 3b에 일점쇄선으로 도시되고 화살표(f2)로 표시된 바와 같이, 분해된 생체 시료(MB')가 수집 챔버(12b)의 바닥 위에 모이도록 한다.
이 단계에서, 본 발명의 분해 장치(10)의 사용 및 적용 범위에 대한 아무런 제한 없이 순전히 예로서, 상기 블레이드 로터(14)는 대략 80rpm의 속도로 회전하도록 만들어질 수 있으며, 이 회전에 대항하는 보통의 기계적 저항을 극복하고, 이에 따라 생체 시료가 상기 그리드(14)를 통과하여 결과적인 분해를 초래하도록 예를 들어 25 Nw*cm의 적절한 토크가 인가되도록 한다.
마지막으로, 분해 단계의 끝에서, 전기 모터가 블레이드 로터(14)의 샤프트(14a)로부터 분리된 후에, 바늘이 없는 유형의 주사기가 실린더형 외부 몸체(11)의 벽에 수직으로 연장된 상기 구멍(11c) 내부로 삽입되어, 도 3b에 화살표(f3)로 도식적으로 표시된 바와 같이, 이 방식으로 얻어진 세포 현탁액 또는 분해된 생체 시료(MB')를 하부 수집 챔버(12b)로부터 흡입한다.
본 발명의 장치에 근거한 생체 시료의 세단/분해 기술
상기 분해 장치(10)의 구조 및 작동에 관한 지금까지의 설명으로부터, 본 발명은 생체 시료(MB)를 세단/분해하는 새롭고 혁신적인 기술을 시사한다는 것은 명백하다.
특히, 이러한 혁신적인 기술에 근거하면, 블레이드 로터(14)의 회전에 기인하여, 생체 시료(MB)는 초기에 적재 챔버(12a) 내부의 생체 시료(MB)를 받치고 있는 분배 블레이드(14b)에 의해 분해 그리드(13)와 접촉하도록 운반된다.
따라서, 이러한 초기 단계에서, 이미 적재 챔버(12a) 내에 담겨 있는 생리 용액에는 세포들이 풍부하게 된다.
그리고, 상기 블레이드 로터(14)는, 회전하는 동안, 생체 시료를 회전시키고 생리 용액을 이동시키는 두 가지 기능을 수행함으로써, 이들을 혼합한다.
나선형 프로파일을 따라 적절하게 형성된, 상기 블레이드 로터(14)의 분배 블레이드(14b)는, 생체 시료(MB)의 분해 단계 중에, 적재 챔버(12a) 내에 담겨 있는 생리 용액이 분해 그리드(13)의 표면을 지속적으로 세척하도록 보장한다.
다공성 분해 그리드(13)와 접촉되어 있는 생리 용액이 지속적으로 분배됨으로써, 각각의 구멍들(13a)이 지속적으로 세정되며, 이에 따라 세포들이 구멍들을 자유롭게 통과할 수 있게 되고, 상기 분해 그리드(13) 상에서 분배 블레이드(14b)의 슬라이딩 중에 조직의 과열 및/또는 연소 또는 원래의 생체 시료(MB)의 특징들을 변경시킬 수 있는 다른 단점들이 방지된다.
마지막으로, 세단될 생체 시료(MB) 상에서 분배 블레이드(14b)가 회전하는 중에, 분배 블레이드(14b)에 의해 가해지는 슬라이딩과 약한 압력은, 75미크론보다 작은 최대 직경을 가진 세포들 또는 세포들의 덩어리가 상기 분해 그리드(13)의 적절하게 교정된 구멍들(13a)을 통과하도록 강제된다는 것을 의미하며, 그래서 다공성 그리드(13)의 반대측으로부터 오직 생체 시료(MB)에 포함되고 75미크론보다 작은 최대 직경을 가진 세포들 또는 세포들의 덩어리만 나오게 된다.
특히, 상기 분해 그리드(13)에 형성된 관통된 구멍들(13a)의 75㎛의 정확하고 정밀한 크기는, 분해 공정의 끝에서, 분해되지 않은 원래의 생체 시료의 온전한 특징들, 기능들 및 생존 능력을 보존한 세포 현탁액을 얻기 위해 근본적으로 중요하다는 것이 강조되고 확인된다.
더욱 명료하게 하기 위해, 도 5a는 본 발명의 분해 장치(10)를 사용하여 도 5에 도시된 원래의 생체 시료(MB)의 분해를 통해 얻어진 세포 현탁액을 개략적으로 보여준다.
도 5a로부터 볼 수 있는 바와 같이, 이 방식으로 얻어진 세포 현탁액 내에서 분해된 생체 시료(MB')는 온전한 특징들과 기능들을 보존하고 있으며, 특히 세포들(CEL)은, 세포들(CEL)의 생존 능력의 지표인 기질(MAT) 내의 조각들 및 생장 인자들(FC)과 같이, 세포들(CEL)의 생존 능력과 성장 및 도 5a에서 화살표로 표시된 외부 조건에 대한 반응 능력을 손상시키는 개조 및 변형이 존재하지 않는 원래 형태를 유지한다.
이렇게 하여, 각각 하나의 세포(CEL)는, 세포에 수반되며 생물학적 서식지를 구성하고, 이에 따라 특히 성장과 같은 그것의 기능과 능력들을 결정하는 모든 유기적 및 무기적 인자들을 온전하게 보존한다.
대신에, 매우 다르게, 이전에 이미 강조되고 도 6에 도시된 바와 같이, 현재 알려지고 사용 가능한 기술을 사용한 분해를 통해 얻어진 세포 현탁액 내에서, 세포들은 아직 분해되지 않은 원래의 생체 시료 내에서 가진 형태에 대하여 변형된 형태를 가진다.
그리고, 종래의 기술로 수행된 분해로 인해, 세포 기질도 개조와 변형을 겪으며, 그래서 원래의 생체 시료를 분해함으로써 얻어진 최종 세포 현탁에 내에서, 단세포들에는 그 생물학적 서식지 내에 그 기능과 능력들을 결정하는, 수반된 모든 유기적 및 무기적 인자들이 없는 것으로 발견된다.
본 발명의 분해 장치의 적용의 예들
예상한 바와 같이, 본 발명의 분해 장치(10)는, 철저하고 광범위한 시험 및 실험에 의해 알아낸 바와 같이, 특히 다양한 목적 및 많은 적용예, 전형적으로 의료 분야와 예를 들어 실험실에서 샘플의 간단한 분석 또는 진단 또는 치료 또는 미용의 목적 또는 다른 것을 위해 사용될 조직 미세 이식편과 세포 현탁액의 준비를 위해 적합하고 유리하다.
따라서, 이하에서는, 도 4a - 4d의 블록선도를 참조하면서, 다양한 영역에서 다양한 목적을 위해, 본 발명의 분해 장치(10)와 이 장치를 사용하여 생체 시료의 분해로부터 얻어진 각자의 세포 현탁액과 조직 미세 이식편의 몇몇의 구체적이고 바람직한 사용 및 적용의 예들이 설명된다.
예 1 (궤양(ulcers), 물질의 손실, 피열(dehiscences), 어려운 상처)
도 4a의 블록선도에 대응되는 첫째 예 1에서, 처음으로, 치료를 위해 인체의 다치지 않은 영역으로부터 충분한 양의 피부가 채취되며, 그 다음에 본 발명에서 제안된 분해 장치(10)를 통해 채취된 피부의 분해가 수행된다.
그 다음에, 세포 현탁액이 얻어졌을 때, 이것은 콜라겐의 생체적합물질(biomaterial)로 함침(impregnate)된다.
그 시점에서, 병변 또는 치료될 상처의 방혈(bloodletting)과 함께 이식 부위(graft site)가 준비된다.
그 다음에, 이전에 얻어진 세포 현탁액과 생체적합물질로 구성된 바이오복합체(biocomplex)가 그 부위에 이식되며, 그 다음에 통상적인 약물 치료가 수행된다.
그 뒤에, 일련의 주기적인 검진이 수행된다.
매우 넓은 병변일 경우에 추가적인 치료를 수행하는 것도 가능하다.
예 2 (심미적 적용)
도 4b의 블록선도에 대응되는 예 2에서, 처음으로, 치료를 수행하기 위해 인체의 다치지 않은 영역으로부터 충분한 양의 피부가 채취된다.
이 양의 피부는 그 다음에 제안된 장치에 의해 분해된다.
세포 현탁액이 준비되었을 때, 이는 적절한 크기의 바늘로, 주름살, 건선, 경피증, 백반, 궤양, 켈로이드(keloid), 마이너스(minus), 등일 수 있는 치료될 병변 또는 제거될 결함 아래로 주입된다.
그 다음에 통상적인 정기 검진이 수행된다.
매우 넓은 병변일 경우에 추가적인 치료를 수행하는 것이 가능하다.
예 3 (정형외과의 - 치의학의 - 상악안면외과의 적용)
예 3에 따른 도 4c의 블록선도를 참조하면, 처음으로, 혈액 채취와 과열 없이 충분한 양의 생체 시료(뼈, 골막 또는 치수(dental pulp))가 채취되며, 그 다음에 제안된 분해 장치(10)를 통해 조각이 되고 처리됨으로써, 각자의 세포 현탁액이 얻어지고 준비된다.
그 다음에, 적용될 보철/도금에서, 바이오복합체(biocomplex)를 얻기 위해, 세포 현탁액의 생체적합물질의 함침 단계가 제공된다.
그 뒤에, 외과적 접근이 수행되는 수용 부위가 설정되고(다양한 성질의 뼈 결함, 파손, 예를 들어 대퇴 보철물, 무릎, 치과 임플란트, 등과 같은 보철의 수용 부위), 설정 후에, 이미 준비된 바이오복합체가 수용 부위 내에 이식된다.
예 4 (치주 결함의 재생에 적용)
도 4d의 블록선도에 대응되는 예 4에서, 처음으로, 혈액 채취와 과열 없이 충분한 양의 생체 시료(뼈, 골막 또는 치수)가 채취된 후에, 제안된 분해 장치(10)를 통해 조각이 되고 처리된다.
그 다음에, 분해를 위해 얻어진 생체적합물질의 함침이 수행되고, 이에 따라 바이오복합체가 준비된다.
그 다음에, 수용 부위가 설정된다.
특히, 이 단계에서, 치주 재생 요법을 위해 적합한 절개 플랩(incision flap)을 가진 부위의 영역에서 외과적 접근이 이루어지며 괴사 조직 제거(debridement), 즉 골내 결함의 제거도 종래 기술로 수행된다.
그 뒤에, 수용 부위가 설정된 후에, 얻어진 바이오복합체가 이식된다.
마지막으로, 상기 부위의 봉합이 만족할 만한 방식으로 수행되며, 환자를 연속적으로 검진한다.
* 예 5 (가축의 적용)
도 4e의 블록선도에 대응되는, 가축 분야에서 적용되는 예 5에서, 처음으로, 혈액 채취와 과열 없이 동물의 몸의 건강한 구역으로부터 충분한 양의 생체 시료(뼈, 골막, 피부, 근육)가 채취된 후에, 제안된 분해 장치(10)에 의해 조각이 되고 처리된다.
그 다음에, 분해를 위해 얻어진 생체적합물질의 함침이 수행되고, 이에 따라 바이오복합체가 준비된다.
그 다음에, 수용 부위가 설정된다.
특히, 이 단계에서, 재생 요법을 위해 적합한 절개 플랩(incision flap)을 가진 부위의 영역에서 외과적 접근이 이루어지며 종래 기술로 괴사 조직 제거(debridement)도 수행된다.
그 뒤에, 수용 부위가 설정된 후에, 이전에 준비된 바이오복합체가 이식된다.
마지막으로, 상기 부위의 봉합이 만족할 만한 방식으로 수행되며, 동물을 연속적으로 검진한다.
예 6 (근육과 심근의 결함의 재생에 적용)
*도 4f의 블록선도에 대응되는 예 6에서, 처음으로, 혈액 채취 없이 그리고 최소의 절개 접근으로 충분한 양의 골격근 또는 심근이 채취되며, 그 다음에, 제안된 분해 장치(10)에 의해 조각이 되고 처리된다.
그 다음에, 분해를 위해 얻어진 생체적합물질의 함침이 수행됨으로써, 바이오복합체가 준비된다.
*그 다음에, 수용 부위가 설정된다.
보다 구체적으로, 이 단계에서, 최소로 절개 접근된 부위의 영역에서 외과적 간섭이 수행되며, 준비된 바이오복합체가 그 다음에 이식된다.
그 다음에, 환자를 연속적으로 검진한다.
실험 결과 및 시험
상기 분해 장치(10) 및 관련된 생산물, 즉 원래의 생체 시료의 분해를 위한 이 장치로 얻어진 세포 현탁액과 샘플들은, 유용한 데이터의 수집과 본 발명의 혁신적인 특징들과 이점들을 확인하는 것을 목표로 하는 많은 심도있는 실험적 검사와 테스트의 대상이었다.
완성도를 위해, 도 7a - 7f의 이미지들은 이러한 시험의 부분으로서 분석되고 시험된 슬라이드와 샘플들의 몇몇의 예들을 보여주며, 이에 따라 기술자들에 의해 명백하게 이해되고 해석될 수 있을 것이며, 분석 및 연구의 대상인 이러한 샘플들은 본 발명의 생체 시료의 분해 장치(10)에 의해 분해된 조직으로부터 얻어졌다.
상세하게는, 이 샘플들에 대해 수행된 실험실 분석은 대략 15-20일 후와 그리고 소잉(sowing) 후 1개월 후에 첫째 군집들이 나타났다는 것을 보여주었다.
이러한 두 개의 군집들은 그 다음에 접시로부터 분리되어 다시 소잉되었으며, 사진 촬영되고 세포형광 분석되었다.
이제, 도 7a - 7f의 이미지들로부터 볼 수 있는 바와 같이, 분해된 원래의 조직으로부터 얻어진 분석된 샘플들은 명백히 두 개의 다른 세포들의 개체군들(populations), 즉 신장된 형태를 가진 제1 개체군과 더 큰 장사방형 형태를 가진 제2 개체군을 가진다.
이 점에 있어서, 이 두 개의 세포들의 개체군들을 촬영할 수 있도록 하기 위해 각각의 핵은 형광성의 유기 염료(DAPI)로 청색으로 채색되었으며, 세포형광 분석(cytofluorimetric analysis)을 위해 간엽계 세포들을 특징짓는데 통상적으로 사용되는 항체의 패널과 anti-CD11b 항체가 사용되었다.
요약하면, 이러한 분석은 아래의 결과를 주었다.
- 생존 능력:
92%
- CD90+ 세포들:
52%
- CD105+ 세포들:
82%
- CD11b- 어두운 세포들:
43%
- CD73+ 세포들:
82%
- CD146+ 세포들:
36%
- CD146- 어두운 세포들:
49%
- CE31+ 세포들:
2%
- CD80+ 세포들
3%
- CD45+, CD14+, CD34, CD133 세포들: 0%
그리고, 이러한 시험들로부터, 예상한 바와 같이, 세포들은 간엽계에 속하며 조혈계의 마커에 대해 음성이라는 것을 알게 되었다.
더욱이, 세포들의 생존 능력이 탁월하다는 것을 알게 되었다.
보다 구체적으로, 본 발명의 특징들과 이점들을 확인하기 위해 수행된 많은 시험들을 요약하고 압축한 도 8의 정성분석 다이어그램은, 본 발명의 분해 장치(10)에 의해 얻어진 세포 현탁액 내의 생존 가능한 격리된 세포들의 퍼센트와 각자의 성장 인자들의 퍼센트는, 분해 그리드(13)의 구멍들(13a)이 재략 75미크론의 크기 또는 직경을 가질 때, 최대이고 최적인 값에 도달한다는 것을 명백히 보여준다.
대신에, 도 8의 다이어그램의 연속된 선으로 표시된 부분 A로 보여진 바와 같이, 구멍들(13a)의 크기가 75미크론 아래일 때, 생존 가능한 격리된 세포들의 퍼센트는 실질적으로 최대값보다 작다.
도 8의 다이어그램의 일점쇄선으로 표시된 부분 B는, 본 발명의 분해 장치(10)에 의해 얻어진 세포 현탁액 내에, 격리된 세포들뿐만 아니라 세포들의 군집이 존재한다는 것을 나타낸다.
따라서, 이러한 시험들은, 더욱이 간결성의 이유로 여기에 주어지지 않은 다른 것들과 같이, 명백히 보여준다. 본 발명에 의해 제안된 분해 장치(10)는 원래의 생체 시료의 조직의 분해를 통해 얻어진 생체 시료의 샘플들의 준비와 획득 및 더욱 일반적으로 생체 시료의 준비와 획득을 허용하며, 유리하게는 얻어진 샘플들과 특히 각각의 세포들은 조직과 원래의 생체 시료의 온전하고 개조되지 않은 특징들, 기능들 및 세포 생존 능력을 보존하고, 이에 따라 그들이 겪게 되는 분해 단계에 의해 변하지 않으며, 얻어진 샘플들은 온전하고 원래 세포 생존 능력을 보존하며 화학적 시약의 도움에 의존함이 없이 직접 분석되기에 적합하다는 이점을 가진다.
이러한 점에서, 본 발명의 분해 장치(10)는, 분해 장치의 작동에 필수적인 부품들의 제조 방법과 그것의 사용법과 그것의 잠재적인 적용에 관해, 종래 기술, 특히 미국 특허 US 5,731,199호에 설명된 세단 장치에 대해 상당한 개선과 중요한 혁신을 이룬다는 것과, 미국 특허 US 5,731,199호로부터 알려진 장치에 의해 허용되는 것에 대하여 특히 상기 분해 장치의 적용 분야의 상당한 확장을 허용한다는 것을 확실하게 이해할 것이다.
변형 및 개선
본 발명의 기본 개념을 침해하지 않고, 세포 현탁액과 조직 미세 이식편의 준비를 위한 지금까지 설명된 생체 시료의 분해 장치에 대해 변경 및 추가적인 개선이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것은 명백하다.
예를 들어, 상기 블레이드 로터(14)의 블레이드들은 하나 이상, 즉 샤프트(14a)의 팁 영역의 둘레에 대칭적으로 배치된 네 개 또는 여섯 개일 수 있다.
도 3c에 도시된 실시예에 대응되는 개선에 따르면, 본 발명의 분해 장치(10)는, 생체 시료를 분해하기 위해 상기 블레이드 로터(14)와 분해 그리드(13)가 서로 협동하는 압력을 적절하게 제어하는 기능을 가진 자기 요소(magnetic element)와 결부될 수 있다.
상세하게는, 10-1로 표시되고 도 3c의 섹션 (a)에 도시된 제1 실시예에서, 상기 분해 장치(10)는 특히 영구 네오디뮴 자석으로 구성된 자기 요소(MAG)를 갖추고 있으며, 이는 상기 분해 장치(10)의 트레이 또는 하부 수집 챔버(12b)의 바닥에 접착된다.
이 대신에, 10-2로 표시되고 도 3c의 섹션 (b)에 도시된 제2 실시예에서, 상기 분해 장치(10)는 추가적인 지지 베이스(BA)와 조합으로 제공되고, 자기 요소(MAG)는 시트(seat)(S)의 바닥에 부착되며, 시트는 추가적인 지지 베이스(BA)에 형성되고, 상기 분해 장치(10)를 사용하는 동안, 자기 요소를 수용하여 안정되게 격납하는 기능을 가진다.
이 자석(MAG)은, 두 개 모두의 실시예들(10-1 및 10-2)에서, 상기 블레이드 로터(14)의 나선형 블레이드(14b)를 미리 설정된 부하로 끌어당기는 작용을 수행함으로써, 동일한 블레이드 로터(14b)에 의해 분해 그리드(13)에 인가된 압력을 제어하며 특히 이 압력이 과도하게 되는 것을 방지한다.
이 목적을 위해, 상기 분해 장치(10) 내에서 생체 시료를 분해하기 위해 서로간의 압력의 비율로 접촉하여 협동하는 두 개의 부품들, 즉 블레이드 로터(14)의 나선형 블레이드(14b)와 분해 그리드(13)는 오스테나이트 또는 마르텐사이트와 같은 다른 동소체 상들을 보이는 강재들로 만들어지며, 그럼으로써 예를 들어 316L 스테인리스 강으로 만들어진 따라서 오스테나이트 강으로 만들어진 분해 그리드(13)는 무자성이며 자석(MAG)에 의해 생성된 자기장에 대해 둔감하며, 반면에 나선형 블레이드(14b)는 마르텐사이트 강으로 만들어져서 자석(MAG)에 의해 생성된 자기장에 대해 민감하며 이에 따라 상기 분해 그리드(13)에 대하여 제어된 압력 또는 힘으로 밀려진다.
확실히, 영구 자석(MAG)은, 나선형 블레이드(14b)에 의해 분해 그리드(13)에 인가되는 압력이 생체 시료의 정확한 분해를 얻기 위해 적절하게 되는 이러한 방식으로, 끌어당기는 힘과 능력에 면에서 치수가 부여되고 선택된다.
따라서, 요약하면, 본 발명의 분해 장치의 이러한 변형들(10-1 및 10-2)은 나선형 블레이드 또는 로터(14b)에 의해 분해 그리드(13)에 인가된 압력을 제어하면서 효과적으로 유지하는 이점을 가지며, 그래서 생체 시료의 최적의 분해를 얻고, 이에 따라 이러한 제어가 결여된, 예를 들어 미국 특허 US 5,731,199호에 설명된 것과 같은, 알려진 분해 장치에서 일어날 수 있는 몇몇의 단점들을 방지하고 해결한다.
어댑터에 의해 수술실에 공급된 기구들에 포함된 수술용 완드에 연결되어, 수술실에서 본 발명의 생체 시료의 분해 장치의 사용
마지막으로, 본 발명의 추가적인 태양에 따르면, 이전에 도시된 생체 시료의 분해 장치(10)는 유리하게는 적절한 어댑터의 도움으로 수술실 내에 이미 존재하는 소독된 보통의 수술용 완드 또는 전기 모터에 연결될 수 있으며, 본 발명의 분해 장치(10)를 수술실 내에서 직접 사용할 수 있게 된다.
도 3d는 일반적으로 20으로 표시된 어댑터를 보여주며, 이는 실제로 본 발명의 분해 장치(10)를 보통 수술실 내에 존재하는 소독 장치 및 기구들의 공급품에 포함된 보통의 수술용 모터 또는 조작기에 연결한다.
상세하게는, 상기 어댑터(20)는, 일측에서 어댑터(20)를 분해 장치(10)의 돌출된 샤프트(14a)에 연결하기 용이한 제1 단부(20a)와, 반대측에서 어댑터(20)를 수술실 내에 이미 존재하는 수술용 완드에 연결하기 용이한 적합한 형상을 가진 제2 반대쪽 단부(20b)를 가진 신장된 형태를 가진다.
효과적인 사용에 있어서, 이 어댑터(20)는, 수술실 내에서, 일측에서 분해 장치(10)의 돌출된 샤프트(14a)에 연결되며 타측에서 수술용 완드에 연결된다.
그 다음에, 이전에 이미 나타낸 바와 같이, 수술용 완드는 분해 장치(10)의 블레이드 로터(14)를 적절한 속도, 특히 80rpm으로 회전시키며 적절한 토크, 예를 들어 25/Nw*cm의 토크를 인가하도록 작동되며, 결과적으로 이미 수술실 내에서 치료될 환자로부터 채취되어 미리 분해 장치(10) 내부로 도입된 생체 시료의 분해를 초래한다.
이 방식으로, 즉 환자로부터 채취된 생체 시료를 수술실의 외부로 이동시키지 않으면서, 수술실 내에서 치료될 환자의 몸 내부로 다시 삽입될 분해된 생체 시료를 예를 들어 조직 미세 이식편의 형태로 준비하는 것이 가능하다.
따라서, 이전에 설명된 어댑터(20)의 덕분에, 본 발명의 분해 장치(10)는, 종래 기술에 의해, 예를 들어 이미 이전에 몇 번 언급된 미국 특허 US 5,731,199호에 의해 설명된 생체 시료의 세단 장치에 의해 허용된 성능과 결과를 넘어서는 혁신적인 성능과 결과를 허용하며, 현재 사용되는 알려진 시스템들에 대해 유효한 대안을 구성한다.
특히, 본 발명의 분해 장치(10)는 수술실 내에 이미 존재하는 소독된 수술용 완드와 연결을 허용하는 어댑터(20)와 결합되어 사용되며, 더 이상 미국 특허 US 5,731,199호에 설명된 것과 같은 생체 시료의 단순한 분해 장치로서 구성되지 않으며, 적어도 기능적으로, 수술실 내에서 직접 사용될 수 있는 수술용 기구가 되고 이들과 필적될 수 있을 것이며, 즉 다수의, 예를 들어 600개의 미세 블레이드들로 구성된, 소독된 단일 사용의 마이크로스칼펠(microscalpel)이 될 수 있을 것이다. 상기 장치(10)의 분해 그리드가 100개의 미세 구멍들 또는 육각형 구멍들을 가진다고 추정하면, 100개의 미세 구멍들에는 각각 6개의 미세 블레이드들이 형성되며, 따라서 실제로 전체 600개의 미세 블레이드들이 형성된다. 이러한 마이크로스칼펠은, 수술실 내에서 치료될 환자를 위해 요구되는 교정된 치수의 조직 조각들을 얻기 위해, 수술실 내에서 직접적으로 추가적인 공정 없이, 몇 분 내에 조직을 절단하고 분해하는데 사용될 수 있다.
결과적으로, 적어도 이러한 혁신적인 사용의 영역 내에서, 본 발명의 분해 장치(10)는 최소 절개의 미세 수술을 위한 마이크로스칼펠로서 정의될 수도 있을 것이다.
이 점에서, 언급된 바와 같이, 어댑터(20)를 통해 수술실 내에 이미 존재하는 보통의 수술용 완드에 연결되는 상기 분해 장치(10)로부터 얻어지는 이러한 성능과 결과를 지금까지의 종래 기술은 수술실 내에서 허용하지 않는다는 것이 강조된다.
실제로, 미국 특허 US 5,731,199호에 설명된 세단 장치를 포함하는 종래 기술에서는, 수술실 내에서 환자를 치료하기 위해 사용될 조직의 미세 조각들을 얻기 위해, 환자로부터 채취된 조직을 수술실 외부의 장치를 작동시키거나 회전시키는 기능을 가진 특별한 기계를 갖춘 실험실로 이동시켜 조직의 미세 조각들을 얻고, 그 다음에 환자에게 이식되기 위해 수술실 내로 이동시킨다.
이러한 수술실 외부로의 이동과 그에 관련된 작업들은 법에 의해 의료 요법 분야에서 허용되지 않은 조작기들을 수반한다.
대신에, 전술한 바와 같이, 어댑터(20)를 통해 본 발명의 분해 장치(10)를 수술실 내에 이미 존재하는 소독된 기구들과 장치들의 공급품에 포함된 수술용 조작기와 연결함으로써, 시스템의 멸균성과 효율을 보존하고 동시에 법을 준수하면서, 상기 장치(10)를 수술실 내에서 직접 사용하는 것이 가능하다.
따라서, 이러한 방식으로, 본 발명의 분해 장치는, 수술실 내에서 조직의 재생을 위한 임상 및 외과적 절차의 혁신적인 기구의 필수적인 부분이 되며, 종래 기술에 의해 제공된 기구로, 특히 미국 특허 US 5,731,199호에 설명된 장치로 수행하기 불가능한 멸균 조건과 절차를 준수하기 용이하다.
그리고, 전술한 이점들과 성능들에 추가하여, 수술실 내에서 직접 본 발명의 장치(10)를 사용하는 것과 관련하여, 동일한 장치(10)는, 이전에 광범위하게 설명된 바와 같이, 분해 장치(10)의 미세 구멍들(13a)의 형성을 위한 혁신적인 기술과 공정에 의해 특징지어지는 것으로 생각된다.
결과적으로, 이전에 미리 강조된 바와 같이, 상기 분해 장치(10)는, 수술실 내에서 치료될 환자의 조직을 절단하고 조각으로 만들기 위해, 실제로 다수의, 예를 들어 600개의 미세 블레이드들을 갖춘 수술용 밀(mill) 또는 미니스칼펠로 구성되며 이들과 정당하게 필적될 수 있다.
Claims (13)
- 세포 현탁액 또는 조직 미세 이식편 또는 조직의 미세 조각들의 준비를 위한 생체 시료의 분해 장치(disgregating device)(10)로서:
- 내부 챔버(12)를 형성하는 중공형 외부 몸체(11);
- 고정되고, 뾰족한 에지들을 갖춘 다수의 미세 구멍들(13a)을 가지는 다공성 플레이트 또는 분해 그리드(grid)(13)로서, 상기 분해 그리드는 분해될 생체 시료(MB)를 적재하기 용이한 상부 적재 챔버(12a)와 분해된 때의 생체 시료(MB')를 수집하기 용이한 하부 수집 챔버(12b)를 형성하도록 상기 내부 챔버(12) 내에 횡방향으로 수납되는, 다공성 플레이트 또는 분해 그리드(grid)(13); 및
- 상기 내부 챔버(12) 내에서 회전하는 블레이드 로터(14)로서, 상부 적재 챔버(12a) 내에 담겨 있는 생체 시료(MB)를 상기 분해 그리드(13)의, 뾰족한 에지들을 가진 미세 구멍들(13a)과 접촉하며 협동하도록 공급하고 이끌기 위해, 회전하는 상기 블레이드 로터(14)는 고정된 상기 분해 그리드(13)와 협동하기 용이하며, 그 때문에 생체 시료(MB)가 상기 미세 구멍들(13a)을 통과하는 중에 생체 시료(MB)의 분해를 초래하는, 블레이드 로터(14);를 포함하며,
상기 외부 몸체(11)에는 상기 외부 몸체(11)의 상부 에지와 상기 수집 챔버(12b)의 베이스 사이에서 연장되고 실질적으로 수직인 관통공(11c)이 형성되며, 상기 관통공(11c)은 상기 수집 챔버(12b) 내에 축적된 분해된 생체 시료(MB')의 추출을 허용하는 기능을 갖고,
상기 다공성 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)은 상기 미세 구멍들(13a)을 통과한 분해된 생체 시료(MB')가 75㎛보다 작은 최대 직경을 갖게 하는 치수 또는 직경(D)을 가지며,
상기 미세 구멍들(13a) 각각이 다수의 뾰족한 팁들을 형성하는 뾰족한 에지(B)를 갖고,
이에 의해, 상기 분해 장치(10)는 분해되지 않은 원래 생체 시료의 온전한 특성들과 세포 생존 능력을 보존한 세포 현탁액의 준비와 조직 미세 이식편의 마련(set up)이 용이하고, 그 때문에 세포 현탁액의 준비와 조직 미세 이식편의 마련에서 화학적 시약의 사용이 회피되는, 생체 시료의 분해 장치. - 세포 현탁액 또는 조직 미세 이식편 또는 조직의 미세 조각들의 준비를 위한 생체 시료의 분해 장치(disgregating device)(10)로서:
- 내부 챔버(12)를 형성하는 중공형 외부 몸체(11);
- 고정되고, 개별의 뾰족한 에지들을 갖춘 다수의 미세 구멍들(13a)을 가지는 다공성 플레이트 또는 분해 그리드(grid)(13)로서, 상기 분해 그리드는 분해될 생체 시료(MB)를 적재하기 용이한 상부 적재 챔버(12a)와 분해된 때의 생체 시료(MB')를 수집하기 용이한 하부 수집 챔버(12b)를 형성하도록 상기 내부 챔버(12) 내에 횡방향으로 수납되는, 다공성 플레이트 또는 분해 그리드(grid)(13); 및
- 상기 내부 챔버(12) 내에서 회전하는 블레이드 로터(14)로서, 상부 적재 챔버(12a) 내에 담겨 있는 생체 시료(MB)를 상기 분해 그리드(13)의, 뾰족한 에지들을 가진 미세 구멍들(13a)과 접촉하며 협동하도록 공급하고 이끌기 위해, 회전하는 상기 블레이드 로터(14)는 고정된 상기 분해 그리드(13)와 협동하기 용이하며, 그 때문에 생체 시료(MB)가 상기 미세 구멍들(13a)을 통과하는 중에 생체 시료(MB)의 분해를 초래하는, 블레이드 로터(14);를 포함하며,
상기 다공성 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)은 상기 미세 구멍들(13a)을 통과한 분해된 생체 시료(MB')가 75㎛보다 작은 최대 직경을 갖게 하는 치수 또는 직경(D)을 가지며,
상기 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)은, 금속 시트(N)를 변형시키기 위해 서로 협동하기 용이한 펀치(P)와 다이(M)를 사용하는 다이-펀치(M, P) 유형의 몰딩에 의한 제조 공정에 의해 형성되고,
찢김 및/또는 파단을 초래함이 없이 오직 상기 금속 시트(N)의 재료를 변형시키고 드로잉하는 것과 같은 방식으로 상기 몰딩 펀치(P)와 상기 다이(M)가 구성되며,
펀치(P)와 다이(M)의 동작에 의해 드로잉된 재료의 영역의 팁(tip)을 레이저 광원에 의해 천공함으로써, 상기 미세 구멍들(13a) 각각의 오리피스(orifice)와 개별의 뾰족한 에지(B)가 얻어지는 것을 특징으로 하며,
이에 의해, 상기 분해 장치(10)는 분해되지 않은 원래 생체 시료의 온전한 특성들과 세포 생존 능력을 보존한 세포 현탁액의 준비와 조직 미세 이식편의 마련이 용이하고, 그 때문에 세포 현탁액의 준비와 조직 미세 이식편의 마련에서 화학적 시약의 사용이 회피되는 것을 특징으로 하는, 생체 시료의 분해 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 블레이드 로터(14)는:
- 수직 방향으로 배치된 샤프트(14a);
- 상기 수직 샤프트(14a)의 하단부와 결부되며 만곡된 나선형의 형태를 보이는 분배 블레이드(14b); 및
- 상기 수직 샤프트(14a)의 하단부와 결부된 하부 스크래퍼(scraper)(14c);로 구성되며,
고정된 상기 분해 그리드(13)는 둘 다 상기 수직 샤프트(14a)의 하단부와 결부된 상기 나선형 분배 블레이드(14b)와 상기 하부 스크래퍼(14c) 사이에 개재되며, 그에 의해 상기 블레이드 로터(14)는 회전함으로써, 나선형 분배 블레이드(14b)와 하부 스크래퍼(14c)를 통해, 분해될 생체 시료(MB)를 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)과 접촉하도록 공급하고 이끌기 위해, 상기 상부 적재 챔버(12a)를 향한 상기 분해 그리드(13)의 상면과 협동하기에 적합하며, 상기 분해 그리드(13)의 미세 구멍들(13a)에서 나오는 분해된 생체 시료(MB')를 긁어내어 상기 하부 수집 챔버(12b) 내로 배출하기(f2) 위해, 상기 수집 챔버(12b)를 향한 상기 분해 그리드(13)의 하면과 협동하기에 적합한, 생체 시료의 분해 장치. - 제2항에 있어서,
상기 외부 몸체(11)에는 상기 외부 몸체(11)의 상부 에지와 상기 수집 챔버(12b)의 베이스 사이에서 연장되고 실질적으로 수직인 관통공(11c)이 형성되며, 상기 관통공(11c)은 상기 수집 챔버(12b) 내에 축적된 분해된 생체 시료(MB')의 추출을 허용하는 기능을 가지는, 생체 시료의 분해 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 외부 몸체(11)는 상기 상부 적재 챔버(12a)를 형성하는 제2 내부 몸체(16)와 결부되고, 상기 제2 내부 몸체(16)를 수용하는 시트(seat)(11')가 형성된 윗부분(11a)과 상기 하부 수집 챔버(12b)를 형성하는 아랫부분(11b)으로 구성되며,
상기 분해 그리드(13)는, 상기 외부 몸체(11)의 윗부분(11a)에 형성된 상기 시트(11') 내에 수용된 상기 제2 내부 몸체(16)와 상기 외부 몸체(11)의 상기 하부 수집 챔버(12b)를 형성하는 아랫부분(11b) 사이에 개재되고,
상기 제2 내부 몸체(16)는 상기 블레이드 로터(14)와 각자의 샤프트(14a)를 회전 가능하게 지지하기 위한 지지 시트를 형성하며, 회전하지 않도록 상기 외부 몸체(11)의 윗부분(11a)에 결합됨으로써, 생체 시료(MB)의 분해를 초래하기 위해 상기 블레이드 로터(14)가 상기 내부 챔버(12) 내에서 회전할 때, 상기 제2 내부 몸체(16)와 상기 외부 몸체(11)의 아랫부분(11b) 사이에 개재된 상기 분해 그리드(13)의 임의의 회전을 방지하는, 생체 시료의 분해 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 분해 그리드(13)의 각각의 미세 구멍(13a)은 다수의 블레이드들이 얹혀져 있으며, 각각이 육각형의 각각의 측면과 결부된 여섯 개의 블레이드들을 가진 육각형의 형태를 보이는, 생체 시료의 분해 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부 적재 챔버(12a)를 덮기 위한, 제거 가능한 덮개(15)를 더 포함하며, 상기 블레이드 로터(14)는 상기 덮개(15)에 형성된 구멍(15a)을 통해 연장되고, 그에 의해 상기 블레이드 로터는 각자의 상단부가 상기 덮개(15)로부터 부분적으로 돌출됨으로써 상기 블레이드 로터(14)와 상기 내부 챔버(12) 내에서 상기 블레이드 로터의 회전을 제어하기 용이한 적합한 모터 수단의 결합을 허용하는, 생체 시료의 분해 장치. - 제3항에 있어서,
상기 스크래퍼(14c)는 다수의 블레이드들로 형성되며, 상기 다수의 블레이드들은 말뚝 형상이며, 상기 블레이드 로터(14)의 샤프트(14a)의 하단부로부터 반경 방향으로 연장되는, 생체 시료의 분해 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 분해 장치(10)는 자기 요소(MAG)를 포함하며, 상기 자기 요소는, 상기 분해 장치(10)의 사용에 있어서, 동일한 블레이드 로터(14b)에 의해 분해 그리드(13)에 인가되는 압력을 제어하는 방식으로, 상기 블레이드 로터(14)의 나선형 블레이드(14b)를 미리 설정된 부하로 끌어당기기 용이한 영구 자석으로 구성되는, 생체 시료의 분해 장치. - 제9항에 있어서,
상기 자기 요소(MAG)는 상기 분해 장치(10)의 트레이(tray) 또는 하부 수집 챔버(12b)의 바닥에 부착되는, 생체 시료의 분해 장치. - 제9항에 있어서,
상기 자기 요소(MAG)는, 추가적인 지지 베이스(BA) 내에 형성되며 상기 분해 장치(10)를 사용하는 중에 수용 및 격납하는 기능을 가진 시트(seat)(S)의 바닥에 부착되는, 생체 시료의 분해 장치. - 조직의 미세 조각들의 준비를 위한, 제1항 또는 제2항에 따른 분해 장치(10) 및 동일한 장치(10)를 수술실 내에 통상적으로 존재하는 소독된 기구들과 장치들의 공급품에 포함된 보통의 수술용 조작기에 연결하기 용이한 어댑터(20)의 조합물.
- 제 12항에 있어서,
상기 어댑터(20)는, 상기 블레이드 로터(14)의 돌출된 샤프트(14a)에 연결하기 용이한 일단부(20a) 및 수술용 조작기에 연결하기 용이한 타단부(20b)를 가진 신장된 형태를 가지는, 조합물.
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPH09502925A (ja) * | 1993-09-28 | 1997-03-25 | コンスル・ティ・エッセ・ソシエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ | 生物学的材料用の機械式トリチュレータ |
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