WO2019151705A1 - 원심분리용 피스톤 - Google Patents

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WO2019151705A1
WO2019151705A1 PCT/KR2019/000957 KR2019000957W WO2019151705A1 WO 2019151705 A1 WO2019151705 A1 WO 2019151705A1 KR 2019000957 W KR2019000957 W KR 2019000957W WO 2019151705 A1 WO2019151705 A1 WO 2019151705A1
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main body
piston
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centrifugal
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이준석
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이준석
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    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0478—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure pistons

Definitions

  • the embodiments relate to a centrifugal piston.
  • Biological tissues obtained by aspiration or incision contain a large amount of oil, blood, and body fluids. Thus, biological tissues are generally used by centrifugation. . However, it is impossible to centrifuge the biological tissue in a conventional manner because the size of the biological tissue is very small, or even if the centrifugal separation is possible, the biological tissue is exposed to the air during centrifugation, and there is a risk of contamination or the body fluid or oil from the biological tissue. Can be difficult to remove. Accordingly, a structure for obtaining pure adipose tissue from which impurities are removed from adipose tissue by centrifugation of living tissue (e.g. adipose tissue) has been developed. For example, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2014-0040050 discloses a dual liposuction apparatus.
  • An object according to an embodiment of the present invention is to provide a centrifugal piston for easily separating biological tissues or body fluids having a specific specific gravity and a specific size from a mixture of biological tissues and body fluids by opening or blocking a flow path depending on the action of external force.
  • An object according to an embodiment is to provide a centrifugal piston for blocking the flow path from the front to the rear of the piston even if an external force is applied to the piston.
  • An object according to an embodiment is to provide a centrifugal piston for opening a flow path extending from the front to the rear of the piston even when an external force is applied to the piston in the centrifugal separation process.
  • Centrifugal piston according to an embodiment, the main body; A valve capable of moving forward and backward of the body in the interior of the body as an external force is applied; And a flow path through which fluid flows from the front of the main body to the rear of the main body, and includes a valve support for guiding movement of the valve, wherein when the external force acts on the valve, the valve moves forward of the main body.
  • the valve When the flow path is opened and no external force acts on the valve, the valve may move to the rear of the body and the flow path may be blocked.
  • the centrifugal piston further includes an elastic member positioned between the inner end of the main body and the valve to elastically support the valve, and when an external force acts on the valve, the elastic member is compressed, and the valve If the external force is not applied, the elastic member may be tensioned.
  • the weight of the valve may be set according to the magnitude of the external force, the elastic force that the elastic member acts on the valve, and the friction force between the valve and the valve support.
  • the valve support includes a guide part coaxially aligned with the main body, an inlet formed at one end of the guide part, and an outlet formed at the side of the guide part, and the flow path is connected from the inlet port to the outlet port along the guide part. Can be.
  • the centrifugal piston further includes a first inner sealing member and a second inner sealing member disposed between the valve and the valve support, and while the flow path is blocked, the first inner sealing member opens the outlet.
  • the guide may be located at a part of the guide part, and the second inner sealing member may be located at the other part of the guide part based on the outlet.
  • Centrifugal piston includes a main body having a central axis; A valve having the same axis as the central axis and moving forward and rearward of the main body along the central axis; A valve support having a flow path through which fluid flows from the front of the main body to the rear of the main body, the valve support opening or closing of the flow path as the valve moves; And a valve movement limiting mechanism for selectively blocking the flow path by selectively restricting the movement of the valve toward the front of the main body or the movement of the valve toward the rear of the main body.
  • the valve movement limiting mechanism includes: a tongue portion formed on an inner surface of the body and extending longitudinally along the central axis; And a groove formed on an outer surface of the valve along the axial direction of the central axis and configured to receive the tongue.
  • the valve movement limiting mechanism may include a recess formed in a surface of the rear side of the valve; And a protrusion formed on the valve support, wherein the recess and the protrusion may snap to each other.
  • Centrifugal piston includes a main body having a central axis; A valve having the same axis as the central axis and moving forward and backward of the main body in the main body; And a locking mechanism for selectively fixing the valve to the body to selectively open or close the flow path.
  • the locking mechanism includes: an engagement element formed on an inner surface of the body to project toward the center of the body; A first groove formed on an outer surface of the valve in an axial direction of the valve; And a second groove formed on an outer surface of the valve in the circumferential direction of the valve and intersecting with the first groove, wherein the engagement element moves along the first groove and is located in the second groove. Can engage the second groove.
  • the centrifugal piston according to an embodiment can easily separate biological tissues and body fluids having a specific specific gravity and a specific size from a mixture of biological tissues and body fluids by opening or blocking the flow path depending on the action of external force.
  • the centrifugal piston may block a flow path leading from the front to the rear of the piston even when an external force is applied to the piston.
  • the centrifugal piston may open a flow path extending from the front to the rear of the piston even when an external force is applied to the piston in the centrifugal separation process.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the centrifugal piston according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing the components of the centrifugal piston according to the first embodiment.
  • FIG 3 is an exploded side view schematically showing the components of the centrifugal piston according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a cross section and a fixing member of the centrifugal piston according to the first embodiment.
  • Figure 5 is a cross-sectional view showing the operation of the piston when no external force acts on the centrifugal piston according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the operation of the piston when an external force is applied to the centrifugal piston according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state after centrifugation of adipose tissue in living tissue, the centrifugal piston according to the first embodiment is inserted into the container and the centrifugation is completed.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view schematically showing the centrifugal piston according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing the inside of the main body of the centrifugal piston according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a first state diagram showing a state in which the valve of the centrifugal piston according to the second embodiment is not supported in the tongue.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a piston showing a state in which an external force acts in a state where a valve of the centrifugal piston according to the second embodiment is not supported by the tongue.
  • FIG. 12 is a second state diagram showing a state in which a valve of the centrifugal piston according to the second embodiment is supported in the tongue.
  • Fig. 13 is a sectional view of the piston showing a state where a valve of the centrifugal piston according to the second embodiment is supported on the tongue.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view schematically showing the centrifugal piston according to the third embodiment.
  • 15 is a cross-sectional view of the piston showing a state in which the valve of the centrifugal piston according to the third embodiment is not fixed to the main body.
  • 16 is a cross-sectional view of a piston showing a state in which a valve of a centrifugal piston according to a third embodiment is fixed to a main body.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but between components It will be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.
  • front refers to the front direction of the body relative to the body of the centrifugal piston
  • rear refers to the rear direction relative to the body of the centrifugal piston
  • positive pressure refers to the case where the pressure at the front and rear of the piston is greater than the pressure at the outside of the vessel containing the piston
  • negative pressure refers to the pressure at the front and rear of the piston. Refers to the case where the pressure is less than the pressure of the outside of the vessel housing the piston.
  • tissue refers to tissue extracted from the human body and refers to adipose tissue, skin tissue and the like.
  • body fluid refers to blood, free oil, and the like extracted from biological tissue.
  • the term "external force” refers to a force generated by an external drive source applied to the piston.
  • the external force applied to the piston may be primarily centrifugal force.
  • the centrifugal piston 10 may separate biological tissue and body fluid having a specific specific gravity and a specific size from a mixture including biological tissue and body fluid.
  • the piston 10 includes a main body 11, an outer seal 12, a filter 13, a valve 14, a valve support 15, an elastic member 16, an inner seal 17 and a coupling part ( 18).
  • the main body 11 may move along the longitudinal direction of the container in the container 1100 (see FIG. 7) containing the mixture including biological tissue and body fluid.
  • the container may be a syringe.
  • an external force eg centrifugal force
  • a small specific gravity and small sized body fluid of the mixture consisting of biological tissue and body fluid located in front of the main body 11 are rearward of the main body 11. Moving toward the body tissue and body fluids can be separated.
  • the main body 11 may have a cylindrical shape having a central axis (X).
  • the outer seal 12 seals between the outer face of the body 11 and the inner face 1100 (see FIG. 7) of the container 1100 (see FIG. 7) to allow flow of the mixture of biological tissue and body fluids therebetween. You can prevent it.
  • the outer seal 12 may include a first outer seal member 121 and a second outer seal member 122.
  • the first outer recess 111 and the second outer recess 111 to which the first outer sealing member 121 and the second outer sealing member 122 are respectively coupled to the outer surface of the main body 11. 112 may be formed.
  • the first outer sealing member 121 and the second outer sealing member 122 may have an annular shape, and each outer circumferential surface of the first outer sealing member 121 and the second outer sealing member 122 is formed.
  • a portion of may be recessed.
  • the area of each of the first outer sealing member 121 and the second outer sealing member 122 in contact with the inner surface 1110 (see FIG. 7) of the container 1100 (see FIG. 7) is reduced.
  • the frictional force between each of the first outer sealing member 121 and the second outer sealing member 122 and the inner surface 1110 of the container 1100 may be reduced.
  • the filter unit 13 may filter the mixture moving from the front of the main body 11 toward the rear of the main body 11.
  • the filter unit 13 may include a cover 131, a protrusion 132, and a mesh 133.
  • the cover 131 may include a central axis X that is coaxial with the main body 11, and may be coupled to the front end 113 of the main body 11.
  • the cover 131 may have a circular plate shape.
  • the protrusion 132 may protrude from the center of the cover 131 along the axial direction of the central axis X of the cover 131.
  • the protrusion 132 may have a streamlined structure.
  • the protrusion 132 may have a convex surface with respect to the cover 131. According to such a structure, it is possible to reduce the flow resistance generated when the body fluid moves along the convex surface of the protrusion 132.
  • the net 133 may filter the body fluid and the living tissue moving from the front of the main body 11 toward the rear of the main body 11.
  • the net 133 may be composed of pores having a void smaller than the size of the biological tissue to be separated and larger than the size of the body fluid. Accordingly, among the biological tissues and body fluids moving from the front of the main body 11 toward the rear of the main body 11, the biological tissues and body fluids larger than the pore size and having a large specific gravity remain in front of the main body 11, Among the body fluids, biological tissues and body fluids smaller than the size of the pores and having a specific gravity smaller than the body tissues remaining in front of the body 11 and body fluids may move to the rear of the body 11.
  • the net 133 may be provided in plurality in the cover 131. For example, the number of meshes 133 may be four. The plurality of meshes 133 may be spaced apart from each other around the protrusion 132 and installed on the cover 131. For example, the plurality of nets 133 may be spaced at equal intervals from each other.
  • the valve 14 may move toward the front of the main body 11 or to the rear of the main body 11 as the external force acts on the valve 14.
  • the valve 14 may have a central axis X that is coaxial with the body 11.
  • the external force may be a centrifugal force acting on the valve 14 toward the front of the main body along the axial direction of the central axis (X).
  • the detailed structure of the valve 14 will be described in detail after the valve support 15 and the elastic member 16 are described.
  • the valve support 15 supports the valve 14 and may guide the movement of the valve 14 or limit the movement of the valve 14.
  • the valve support 15 may include a guide part 151, an inlet 152, a flow path 153, an outlet 154, and a flange 155.
  • the guide part 151 may guide the movement of the valve 14 in the body 11.
  • Guide portion 151 may have a shaft shape extending in the axial direction of the central axis (X).
  • the guide part 151 may have a central axis X that is coaxial with the main body 11. Accordingly, the guide unit 151 may guide the movement of the valve 14 to the front of the main body 11 or guide the movement of the valve 14 to the rear of the main body 11.
  • the main body 11 may include a receiving portion 114 for receiving a portion of the guide portion 151 of the valve support (15).
  • a hole in which a part of the guide part 151 is accommodated may be formed in the center of the accommodation part 114.
  • the inlet 152 may be formed at one end of the guide unit 151 so that fluid may flow into the guide unit 151 through the inlet 152.
  • the flow path 153 is a fluid passage through which fluid flows from the front of the main body 11 to the rear of the main body 11, and may be formed in the guide part 151 along the longitudinal direction of the guide part 151.
  • the outlet 154 is formed at the side of the guide portion 151 so that fluid may flow out of the guide portion 151 through the outlet 154.
  • the flow path 153 may extend from the inlet 152 to the outlet 154.
  • the flange 155 may limit the movement of the valve 14 out of the body 11.
  • the flange 155 may be formed at the other end of the guide portion 151.
  • the flange 155 may have a flange shape.
  • the movement of the valve 14 may be limited to the position of the flange 155 that meets the valve 14 when the valve 14 moves toward the rear of the body 11 and meets the flange 155. As a result, the detachment of the valve 14 to the outside of the main body 11 can be prevented.
  • the receiving portion 114 of the main body 11 may surround a portion of the guide portion 151 and extend to the inner center of the main body 11 along the axial direction of the central axis (X). Accordingly, since the valve 14 moves toward the front of the main body 11 and meets the receiving portion 114, the movement of the valve 14 to the position of the receiving portion 114 where the valve 14 meets is limited. Can be. As a result, the valve 14 may move along the longitudinal direction of the guide portion 151 between the receiving portion 114 of the body 11 and the flange 155 of the valve support 15.
  • the elastic member 16 may be positioned between the inner end 115 of the body 11 and the valve 14 and may be compressed or extended along the longitudinal direction of the guide portion 151.
  • the elastic member 16 may be a spring.
  • the first end 161 of the elastic member 16 is located at the inner end 115 of the body 11 and the second end 162 of the elastic member 16 is recessed 142 of the valve 14. Since positioned, the elastic member 16 can elastically support the valve 14 with respect to the body 11.
  • the elastic member 16 may be disposed outside the receiving portion 114 of the main body (11).
  • the inner seal 17 can prevent the flow of fluid between the inner face of the valve 14 and the outer face of the valve support 15.
  • the inner seal 17 may include a first inner seal member 171 and a second inner seal member 172 disposed between the valve 14 and the valve support 15.
  • the first inner sealing member 171 and the second inner sealing member 172 may contact the guide portion 151.
  • the first internal sealing member 171 may open the outlet 154.
  • the second inner sealing member 172 is positioned on the first portion 156 of the side of the guide portion 151 and the second portion 157 of the side portion of the guide portion 151 based on the outlet 154. It can be located at.
  • the first portion 156 and the second portion 157 are opposite to each other based on the outlet 154. According to such a structure, even if a positive pressure or a negative pressure is applied to the container 1100 based on the piston 10, the frictional force between the first inner sealing member 171 and the guide part 151 and the second inner sealing member 172. The pressure is cut off by the friction force between the and the guide unit 151 to maintain the airtight between the valve 15 and the guide unit 151.
  • the coupling part 18 may be coupled to the fixing member 1200 formed inside the main body 11 to fix the piston 10.
  • the engaging portion 18 may include an internal thread formed on the inner surface of the rear end side main body 11 of the main body 11.
  • the fixing member 1200 may be formed with an outer thread 1210 which is screwed with the inner thread.
  • the valve 14 can be fixed to the main body 11 by screwing the outer thread 1210 and the inner thread of the engaging portion 18. Accordingly, the flow of fluid from the front of the main body 11 to the rear of the main body 11 can be interrupted and the user can manually operate the piston 10.
  • valve 14 along with the coupling relationship between the valve 14, the valve support 15, the elastic member 16 and the inner seal 17 will be described in detail.
  • the valve 14 may include a valve body 141, a depression 142, a hollow 143, a first internal recess 144 and a second internal recess 145.
  • the valve body 141 may have a central axis X that is coaxial with the body 11.
  • the valve body 141 may have a cylindrical shape.
  • the depression 142 may be formed along the circumferential direction of the valve body 141 toward the inner center of the valve body 141.
  • the second end of the elastic member 16 is positioned in the recess 142 such that the valve 14 may be elastically supported by the elastic member 16.
  • the hollow 143 may be formed in the valve body 141 to penetrate the central portion of the valve body 141 from the front of the valve body 141 to the rear of the valve body 141.
  • the guide part 151 of the valve support 15 may be inserted into the hollow 143. Accordingly, the valve body 141 may move along the longitudinal direction of the guide part 151 in a state where the guide part 151 is inserted into the hollow 143.
  • the first inner recess 144 and the second inner recess 145 are formed on the inner surface of the valve body 141, and the first inner sealing member 171 and the second inner sealing member 172 are coupled to each other. Can be.
  • the valve 14 may have a weight of a set size.
  • the weight of the valve 14 may be set according to the magnitude of the external force, the elastic force applied by the elastic member 16 to the valve 14, the friction force between the valve 14 and the valve support 15, and the like.
  • the magnitude of the external force applied to the valve 14, the friction force between the valve 14 and the valve support 15 depends on the weight of the valve 14.
  • the magnitude of the external force acting on the valve 14 is the magnitude of the elastic force acting on the valve 14 and the valve 14 and the valve support ( 15) may be set to be greater than the sum of the magnitudes of the frictional forces therebetween.
  • the magnitude of the external force acting on the valve 14 the magnitude of the elastic force acting on the valve 14 and the valve 14 and the valve support 15 It may be set to be smaller than the sum of the magnitudes of the frictional forces therebetween.
  • FIG 5 illustrates an equilibrium state of force in which an external force does not act on the centrifugal piston 10 according to one embodiment. Since the elastic member 16 exerts an elastic force on the valve 14, the valve 14 will attempt to move to the rear of the body 11, which is a direction away from the inner end 115 of the body 11. At this time, the flange 155 may limit the movement of the valve 14 so that the valve 14 prevents the departure to the outside of the body (11).
  • valve 14 blocks the outlet port 154 so that the biological tissue and the body fluid having a small specific gravity and the small size of the mixture of the biological tissue and the body fluid existing in front of the main body 11 may be meshed. It may be filtered by the) to enter the inlet 152 and block the flow of the rear of the main body 11 along the flow path (153). Fluid sealing is achieved between the valve 14 and the valve support 15 by the first inner sealing member 171 and the second inner sealing member 172 of the inner seal 17.
  • FIG. 6 illustrates a state in which an external force, that is, a centrifugal force, acts on the centrifugal piston 10 according to an embodiment when the rotation center of the centrifugal separation is located behind the main body 11.
  • an external force that is, a centrifugal force
  • centrifugal force acts on the piston 10 of FIG. 5 as shown in FIG. 6 due to the centrifugation.
  • the magnitude of the centrifugal force is greater than the sum of the magnitude of the elastic force exerted on the valve 14 and the magnitude of the frictional force between the valve support 15 and the inner seal 17, the valve 14 is in the longitudinal direction of the valve support 15. Along the front of the main body 11 and the outlet 154 is opened.
  • adipose tissue is centrifuged in living tissue, and after the centrifugation is completed, blood and fluid in front of the piston 10 based on the centrifugal piston 10 disposed inside the container 1100.
  • the pure fat tissue remains, the rear of the piston 10 shows only the free oil remaining.
  • the user can only obtain free oil as needed. If the user wants to acquire pure adipose tissue, the user removes the free oil and then moves the piston 10 to the front of the container 1100 to drain blood and fluid to the front of the container 1100 and the remaining pure adipose tissue. You can also earn only.
  • the biological tissues and body fluids smaller than the pores of the net 133 of the biological tissues and body fluids separated by centrifugation are moved to the rear of the main body 11 and the piston 10 moves in the direction in which the centrifugal force acts. Move.
  • a relatively small specific gravity and small biological tissues and body fluids are located at the rear of the piston 10 based on the piston 10, and the biological tissues and fluids having a relatively large specific gravity or a large size are located in front of the piston 10. This is located.
  • the valve 14 is moved to the rear of the main body 11 by the elastic force applied to the valve 14 to block the outlet 154. Thereafter, desired biological tissues and body fluids from the separated biological tissues and body fluids in the container may be separately collected.
  • the centrifugal piston 20 includes a first outer recess 211, a second outer recess 212, a tip 213, and accommodation.
  • An outer seal comprising a portion 214, a body 21 having an inner end 215 and having a central axis X ′, a first outer seal 221 and a second outer seal 222.
  • valve body including a first internal recess 244, a second internal recess 245, a guide part 251, an inlet 252, a flow path 253, an outlet 254, Valve seal 25 including flange 255, elastic member 26, inner seal 27 and coupling portion 28 including first inner seal member 271 and second inner seal member 272. ) May be included.
  • the centrifugal piston 20 selectively includes a valve movement limiting mechanism for selectively blocking the flow of the valve 24 to block the flow path 253 even when an external force is applied to the centrifugal piston 20. can do.
  • the valve movement limiting mechanism may include a tongue 216 and a groove 246.
  • Tongue portion 216 may be formed on the inner surface of the body 21 and have a shape extending in the longitudinal direction along the central axis (X ').
  • the groove 246 may be formed on the outer surface of the valve 24 along the axial direction of the central axis X '.
  • the width of groove 246 may be greater than or substantially equal to the width of tongue 216 so that tongue 216 is received within groove 246.
  • 10 and 11 illustrate a first state in which the tongue 216 and the groove 246 are aligned with each other.
  • the tongue portion 216 does not restrict the movement of the valve 24, so that the valve 24 is not fixed to the valve support 25 and the guide portion (
  • the front and rear of the main body 21 may be moved along the 251, and both the opening and closing of the flow path 253 may be performed.
  • the groove 246 can be guided by the tongue 216 and move along the tongue 216.
  • the valve movement limiting mechanism may further include protrusions 256 and recesses 247 that snap to each other.
  • Protrusions 256 may be formed in flange 255 to protrude from the outer surface of flange 255.
  • a recess 247 may be formed in the rear surface of the valve 24 to be recessed inward of the valve 24 at the rear surface of the valve 24.
  • the protrusion 256 and the recess 247 may be plural. While tongue 216 restricts movement of valve 24, protrusions 256 formed in flange 255 may snap into recesses 247 formed in valve 24.
  • the user when the user wants to change the state of the centrifugal piston 20 from the second state to the first state or from the first state to the second state, the user has a protrusion 256 and a recess ( It is possible to easily determine whether the tongue 216 and the groove 246 are aligned or misaligned through the snap coupling between the 247s.
  • the centrifugal piston 30 includes a first outer recess 311, a second outer recess 312, a tip 313, and accommodation.
  • An outer seal comprising a portion 314, a body 31 including an inner end 315 and having a central axis X ′′, a first outer seal member 321, and a second outer seal member 322.
  • the filter part 33 including the part 32, the cover 331, the projection 332, the mesh 333, the valve body 341, the depression 342, the hollow 343,
  • a valve 34 including a first internal recess 344, a second internal recess 345, a guide part 351, an inlet 352, a flow path 353, an outlet 354, ,
  • An inner seal 37 and a coupling part including a valve support 35 including a flange 355, an elastic member 36, a first inner seal member 371 and a second inner seal member 372. 38).
  • the centrifugal piston 30 may include a locking mechanism for selectively opening or closing the flow path 353 by selectively fixing the valve 34 to the main body 31.
  • the valve 34 may have a cylindrical shape.
  • the locking mechanism may include engagement element 316, first groove 346, and second groove 347.
  • the engagement element 316 may be formed on the inner face of the body 31 to protrude toward the center of the body 31.
  • the first groove 346 may be formed on an outer surface of the valve 34 in the axial direction of the valve 34.
  • the second groove may be formed on the outer surface of the valve 34 in the circumferential direction of the valve 34.
  • the first groove 346 and the second groove 347 may cross each other.
  • the size of the engagement element 316 may be the size of the first groove 346 and the size of the second groove 347 so that the engagement element 316 is accommodated in the first groove 346 and the second groove 347, respectively. It may be smaller than or substantially equal in size.
  • the engagement element 316 When an external force is applied to the valve 34 while the engagement element 316 is aligned with the first groove 346, the engagement element 316 is movable along the first groove 346 and the valve 34 guides.
  • the body 351 may freely move forward and backward of the main body 31, and both the opening and closing of the flow path 353 may be performed.
  • the user applies an external force to the valve 34 through a separate operation to move it forward of the piston 30, and then, when the valve 34 and the receiving portion 314 abut, the center axis X '' Can be rotated with respect to
  • the engagement element 316 may enter the second groove 347 that intersects the first groove 346.
  • Engaging element 316 entering second groove 347 may move along second groove 347 and engage second groove 347.
  • the engagement element 316 caught in the second groove 347 restricts the movement of the valve 34, so that the valve 34 is a main body. It remains fixed at 31. Accordingly, the flow path 353 may remain open.

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Abstract

일 실시예에 따른 원심분리용 피스톤은, 본체; 외력이 작용함에 따라 상기 본체의 내부에서 상기 본체의 전방과 후방으로 이동 가능한 밸브; 및 상기 본체의 전방으로부터 상기 본체의 후방으로 유체가 유동하는 유로를 구비하고, 상기 밸브의 이동을 안내하는 밸브 지지대를 포함할 수 있다.

Description

원심분리용 피스톤
이하, 실시예들은 원심분리용 피스톤에 관한 것이다.
흡인(absorption) 또는 절개(incision) 등의 방식으로 획득된 생체 조직(biological tissue)은 많은 양의 오일 및 혈액, 체액 등을 함유하고 있으므로, 일반적으로 생체 조직을 원심 분리(centrifugation)하여 사용하고 있다. 그러나, 생체 조직의 크기가 매우 작아 종래의 방식으로 생체 조직을 원심 분리하는 것이 불가능하거나, 원심 분리가 가능하더라도 원심 분리 중 생체 조직이 공기 중에 노출되어 오염의 위험이 있거나 생체 조직으로부터 체액이나 오일 등의 제거가 어려울 수 있다. 이에, 생체 조직(e.g. 지방 조직)을 원심 분리하여 지방 조직으로부터 불순물이 제거된 순수한 지방 조직을 획득하는 구조물이 개발되고 있다. 예를 들어, 한국 공개특허공보 제10-2014-0040050호는 2중형 지방흡입장치를 개시한다.
일 실시예에 따른 목적은 외력의 작용 여부에 따라 유로를 개방 또는 차단함으로써 생체 조직과 체액 등의 혼합물로부터 특정 비중과 특정 크기를 가지는 생체조직이나 체액 등을 쉽게 분리하는 원심분리용 피스톤을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 피스톤에 외력이 인가되더라도 피스톤의 전방으로부터 후방으로 이어지는 유로를 차단하는 원심분리용 피스톤을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 원심 분리 과정에서 피스톤에 외력이 인가되더라도 피스톤의 전방으로부터 후방으로 이어지는 유로를 개방하는 원심분리용 피스톤을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 원심분리용 피스톤은, 본체; 외력이 작용함에 따라 상기 본체의 내부에서 상기 본체의 전방과 후방으로 이동 가능한 밸브; 및 상기 본체의 전방으로부터 상기 본체의 후방으로 유체가 유동하는 유로를 구비하고, 상기 밸브의 이동을 안내하는 밸브 지지대를 포함하고, 상기 밸브에 외력이 작용하면 상기 밸브가 상기 본체의 전방으로 이동하며 상기 유로가 개방되고, 상기 밸브에 외력이 작용하지 않으면 상기 밸브가 상기 본체의 후방으로 이동하며 상기 유로가 차단될 수 있다.
상기 원심분리용 피스톤은, 상기 본체의 내측 단부와 상기 밸브 사이에 위치하고 상기 밸브를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재를 더 포함하고, 상기 밸브에 외력이 작용하면 상기 탄성 부재가 압축되고, 상기 밸브에 외력이 작용하지 않으면 상기 탄성 부재가 인장될 수 있다.
상기 밸브의 중량은 상기 외력의 크기, 상기 탄성 부재가 상기 밸브에 작용하는 탄성력 및 상기 밸브와 상기 밸브 지지대 사이의 마찰력에 따라 설정될 수 있다.
상기 밸브 지지대는 상기 본체와 동축으로 정렬된 가이드부와, 상기 가이드부의 일 단부에 형성된 유입구와, 상기 가이드부의 측부에 형성된 유출구를 포함하고, 상기 유로는 상기 가이드부를 따라 상기 유입구로부터 상기 유출구로 이어질 수 있다.
상기 원심분리용 피스톤은 상기 밸브와 상기 밸브 지지대 사이에 배치되는 제1내부 밀봉 부재 및 제2내부 밀봉 부재를 더 포함하고, 상기 유로가 차단되어 있는 동안, 상기 제1내부 밀봉 부재는 상기 유출구를 기준으로 상기 가이드부의 일 부분에 위치되고, 상기 제2내부 밀봉 부재는 상기 유출구를 기준으로 상기 가이드부의 타 부분에 위치될 수 있다.
일 실시예에 따른 원심분리용 피스톤은 중심축을 구비한 본체; 상기 중심축과 동일한 축을 구비하고 상기 중심축을 따라 상기 본체의 전방과 후방으로 이동하는 밸브; 상기 본체의 전방으로부터 상기 본체의 후방으로 유체가 유동하는 유로를 구비하는 밸브 지지대로서, 상기 유로가 상기 밸브의 이동에 따라 개방 또는 폐쇄되는 밸브 지지대; 및 상기 본체의 전방으로 상기 밸브의 이동 또는 상기 본체의 후방으로 상기 밸브의 이동을 선택적으로 제한하여 상기 유로를 선택적으로 차단하는 밸브 이동 제한 메커니즘을 포함할 수 있다.
상기 밸브 이동 제한 메커니즘은, 본체의 내부 면에 형성되고 상기 중심축을 따라 길이 방향으로 연장하는 텅부; 및 상기 중심축의 축 방향을 따라 밸브의 외부 면에 형성되고 상기 텅부를 수용하도록 구성된 그루브를 포함할 수 있다.
상기 밸브 이동 제한 메커니즘은, 상기 밸브의 후방의 표면에 형성된 오목부; 및 상기 밸브 지지대에 형성된 돌출부를 더 포함하고, 상기 오목부와 상기 돌출부는 서로 스냅될 수 있다.
일 실시예에 따른 원심분리용 피스톤은 중심축을 구비한 본체; 상기 중심축과 동일한 축을 구비하고 상기 본체의 내부에서 상기 본체의 전방과 후방으로 이동하는 밸브; 및 상기 밸브를 상기 본체에 선택적으로 고정시켜 상기 유로를 선택적으로 개방 또는 차단하는 로킹 메커니즘을 포함할 수 있다.
상기 로킹 메커니즘은, 상기 본체의 중심을 향하여 돌출하도록 상기 본체의 내부 면에 형성된 맞물림 요소; 상기 밸브의 축 방향으로 상기 밸브의 외부 면에 형성된 제1그루브; 및 상기 밸브의 원주 방향으로 상기 밸브의 외부 면에 형성되고 상기 제1그루브와 교차하는 제2그루브를 더 포함하고, 상기 맞물림 요소는 상기 제1그루브를 따라 이동하며 상기 제2그루브에 위치하여 상기 제2그루브에 맞물릴 수 있다.
일 실시예에 따른 원심분리용 피스톤은 외력의 작용 여부에 따라 유로를 개방 또는 차단함으로써 생체 조직과 체액 등의 혼합물로부터 특정 비중과 특정 크기를 가지는 생체 조직과 체액 등을 쉽게 분리할 수 있다.
일 실시예에 따른 원심분리용 피스톤은 피스톤에 외력이 인가되더라도 피스톤의 전방으로부터 후방으로 이어지는 유로를 차단할 수 있다.
일 실시예에 따른 원심분리용 피스톤은 원심 분리 과정에서 피스톤에 외력이 인가되더라도 피스톤의 전방으로부터 후방으로 이어지는 유로를 개방할 수 있다.
일 실시예에 따른 원심분리용 피스톤의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 제1실시예에 따른 원심분리용 피스톤을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 제1실시예에 따른 원심분리용 피스톤의 구성요소들을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 제1실시예에 따른 원심분리용 피스톤의 구성요소들을 개략적으로 나타낸 분해 측면도이다.
도 4는 제1실시예에 따른 원심분리용 피스톤의 단면과 고정 부재를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 제1실시예에 따른 원심분리용 피스톤에 외력이 작용하지 않을 때 피스톤의 작동 모습을 나타낸 단면도이다.
도 6은 제1실시예에 따른 원심분리용 피스톤에 외력이 작용할 때 피스톤의 작동 모습을 나타낸 단면도이다.
도 7은 생체 조직 중 지방 조직을 원심분리를 수행한 예로, 제1실시예에 따른 원심분리용 피스톤이 용기 내부에 삽입되어 원심 분리가 완료된 이후의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 8은 제2실시예에 따른 원심분리용 피스톤을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 9는 제2실시예에 따른 원심분리용 피스톤의 본체의 내부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은 제2실시예에 따른 원심분리용 피스톤의 밸브가 텅부에 지지되지 않는 상태를 나타낸 제1상태도이다.
도 11은 제2실시예에 따른 원심분리용 피스톤의 밸브가 텅부에 지지되지 않은 상태에서 외력이 작용하는 상태를 나타낸 피스톤의 단면도이다.
도 12는 제2실시예에 따른 원심분리용 피스톤의 밸브가 텅부에 지지된 상태를 나타낸 제2상태도이다.
도 13은 제2실시예에 따른 원심분리용 피스톤의 밸브가 텅부에 지지된 상태를 나타낸 피스톤의 단면도이다.
도 14는 제3실시예에 따른 원심분리용 피스톤을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 15는 제3실시예에 따른 원심분리용 피스톤의 밸브가 본체에 고정되지 않은 상태를 나타낸 피스톤의 단면도이다.
도 16은 제3실시예에 따른 원심분리용 피스톤의 밸브가 본체에 고정된 상태를 나타낸 피스톤의 단면도이다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본원에서 사용하는 용어 "전방"은 원심분리용 피스톤의 본체를 기준으로 본체의 앞 방향을 말하고, 본원에서 사용하는 용어 "후방"은 원심분리용 피스톤의 본체를 기준으로 뒤 방향을 말한다.
본원에서 사용하는 용어 "양압"은 피스톤의 전방의 압력과 후방의 압력이 피스톤을 수용하는 용기의 외부의 압력보다 큰 경우를 말하고, 본원에서 사용하는 용어 "음압"은 피스톤의 전방의 압력과 후방의 압력이 피스톤을 수용하는 용기의 외부의 압력보다 작은 경우를 말한다.
본원에서 사용하는 용어 "생체 조직"은 인체로부터 추출된 조직으로 지방 조직, 피부 조직 등을 말한다.
본원에서 사용하는 용어 "체액"은 생체 조직으로부터 추출된 혈액, 프리 오일 등을 말한다.
본원에서 사용하는 용어 "외력"은 피스톤에 가해지는 외부의 구동원에 의하여 발생되는 힘을 말한다. 예를 들어, 피스톤에 가해지는 외력은 주로 원심력일 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하여 제1실시예에 따른 원심분리용 피스톤(10)의 구조를 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 제1실시예에 따른 원심분리용 피스톤(10)은 생체 조직과 체액 등을 포함하는 혼합물로부터 특정 비중과 특정 크기를 가지는 생체 조직과 체액등을 분리할 수 있다. 피스톤(10)은 본체(11), 외부 밀봉부(12), 필터부(13), 밸브(14), 밸브 지지대(15), 탄성 부재(16), 내부 밀봉부(17) 및 결합부(18)를 포함할 수 있다.
본체(11)는 생체 조직과 체액을 포함하는 혼합물이 담긴 용기(1100)(도 7 참고)의 내부에서 용기의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다. 예를 들어, 용기는 주사기(syringe)일 수 있다. 용기 내에 배치된 본체(11)에 외력(e.g. 원심력)이 작용하면, 본체(11)의 전방에 위치된 생체 조직과 체액으로 구성된 혼합물들 중 비중이 작고 크기가 작은 체액이 본체(11)의 후방을 향하여 이동하여 생체 조직과 체액이 분리될 수 있다. 일 예로, 본체(11)는 중심축(X)을 가지는 실린더 형상을 구비할 수 있다.
외부 밀봉부(12)는 본체(11)의 외부 면과 용기(1100)(도 7 참고)의 내부 면(1100)(도 7 참고) 사이를 밀봉하여 그 사이로 생체 조직과 체액들의 혼합물의 유동을 방지할 수 있다. 외부 밀봉부(12)는 제1외부 밀봉 부재(121) 및 제2외부 밀봉 부재(122)를 포함할 수 있다. 이 경우, 본체(11)의 외부 면에 제1외부 밀봉 부재(121)와 제2외부 밀봉 부재(122)가 각각 결합되는 제1외부 리세스(recess)(111)와 제2외부 리세스(112)가 형성될 수 있다. 일 예로, 제1외부 밀봉 부재(121) 및 제2외부 밀봉 부재(122)는 고리 형상을 구비할 수 있으며, 제1외부 밀봉 부재(121) 및 제2외부 밀봉 부재(122)의 각각의 외주면의 일부가 리세스될 수 있다. 이 경우, 제1외부 밀봉 부재(121) 및 제2외부 밀봉 부재(122)의 각각이 용기(1100)(도 7 참고)의 내부 면(1110)(도 7 참고)과 접촉하는 면적이 감소하므로, 각각의 제1외부 밀봉 부재(121) 및 제2외부 밀봉 부재(122)와 용기(1100)의 내부 면(1110) 사이의 마찰력이 감소할 수 있다.
필터부(13)는 본체(11)의 전방으로부터 본체(11)의 후방을 향하여 이동하는 혼합물을 여과할 수 있다. 필터부(13)는 커버(131), 돌기(132) 및 그물망(mesh)(133)을 포함할 수 있다. 커버(131)는 본체(11)와 동축인 중심축(X)을 구비할 수 있고, 본체(11)의 선단(113)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(131)는 원형의 플레이트 형상을 구비할 수 있다. 돌기(132)는 커버(131)의 중심부로부터 커버(131)의 중심축(X)의 축 방향을 따라 돌출할 수 있다. 외력이 가해져 본체(11)가 생체 조직과 체액의 혼합물이 존재하는 본체(11)의 전방을 향하여 이동하는 경우, 생체 조직과 체액의 혼합물에 가해지는 압력이 증가됨에 따라 본체(11)의 전방에 존재하는 생체 조직과 체액의 혼합물에 포함된 기포의 수가 감소될 수 있다. 돌기(132)는 유선형 구조를 구비할 수 있다. 일 예로, 돌기(132)는 커버(131)에 대하여 볼록한 면을 구비할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 체액이 돌기(132)의 볼록한 면을 따라 이동할 때 발생하는 유동 저항을 감소시킬 수 있다. 그물망(133)은 본체(11)의 전방으로부터 본체(11)의 후방을 향하여 이동하는 체액과 생체 조직을 여과할 수 있다. 그물망(133)은 분리하고자 하는 생체 조직의 크기보다 작고, 체액의 크기보다 큰 공극(void)을 구비하는 포어들로 구성될 수 있다. 이에 따라, 본체(11)의 전방으로부터 본체(11)의 후방을 향하여 이동하는 생체 조직과 체액 중에서 공극의 크기보다 크고 비중이 큰 생체 조직 및 체액은 본체(11)의 전방에 남고, 생체 조직과 체액 중에서 공극의 크기보다 작고 본체(11)의 전방에 남은 생체 조직 및 체액보다 비중이 작은 생체 조직 및 체액이 본체(11)의 후방으로 이동할 수 있다. 그물망(133)은 커버(131)에 복수 개가 설치될 수 있다. 예를 들어, 그물망(133)의 수는 4개일 수 있다. 복수 개의 그물망(133)들은 돌기(132)의 주변에 서로 이격되며 커버(131)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 그물망(133)들은 서로 등간격으로 이격될 수 있다.
밸브(14)는 밸브(14)에 외력이 작용함에 따라 본체(11)의 내부에서 본체(11)의 전방으로 이동하거나 본체(11)의 후방으로 이동할 수 있다. 밸브(14)는 본체(11)와 동축인 중심축(X)을 구비할 수 있다. 여기서, 외력은 중심축(X)의 축 방향을 따라 본체의 전방으로 밸브(14)에 작용하는 원심력일 수 있다. 밸브(14)의 상세한 구조는 밸브 지지대(15)와 탄성 부재(16)를 설명한 후 상세하게 설명하기로 한다.
밸브 지지대(15)는 밸브(14)를 지지하며 밸브(14)의 이동을 안내하거나 밸브(14)의 이동을 제한할 수 있다. 밸브 지지대(15)는 가이드부(151), 유입구(152), 유로(153), 유출구(154) 및 플랜지(155)를 포함할 수 있다. 가이드부(151)는 본체(11)의 내부에서 밸브(14)의 이동을 안내할 수 있다. 가이드부(151)는 중심축(X)의 축 방향으로 연장하는 샤프트 형상을 구비할 수 있다. 가이드부(151)는 본체(11)와 동축인 중심축(X)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 가이드부(151)는 본체(11)의 전방으로 밸브(14)의 이동을 안내하거나 본체(11)의 후방으로 밸브(14)의 이동을 안내할 수 있다. 한편, 본체(11)는 밸브 지지대(15)의 가이드부(151)의 일부를 수용하는 수용부(114)를 포함할 수 있다. 수용부(114)의 중앙에는 가이드부(151)의 일부가 수용되는 홀이 형성될 수 있다. 유입구(152)는 가이드부(151)의 일 단부에 형성되어 유체가 유입구(152)를 통하여 가이드부(151)의 내부로 유입할 수 있다. 유로(153)는 본체(11)의 전방으로부터 본체(11)의 후방으로 유체가 유동하는 유체 통로로서 가이드부(151)의 길이 방향을 따라 가이드부(151)의 내부에 형성될 수 있다. 유출구(154)는 가이드부(151)의 측부에 형성되어 유체가 유출구(154)를 통하여 가이드부(151)의 외부로 유출할 수 있다. 유로(153)는 유입구(152)로부터 유출구(154)로 이어질 수 있다. 플랜지(155)는 본체(11)의 외부로 밸브(14)의 이동을 제한할 수 있다. 플랜지(155)는 가이드부(151)의 타 단부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 플랜지(155)는 플랜지(flange) 형상을 구비할 수 있다. 밸브(14)가 본체(11)의 후방을 향하여 이동하며 플랜지(155)와 만날 때 밸브(14)와 만나는 플랜지(155)의 위치까지 밸브(14)의 이동이 제한될 수 있다. 결국, 본체(11)의 외부로 밸브(14)의 이탈이 방지될 수 있다.
한편, 본체(11)의 수용부(114)는 가이드부(151)의 일부를 감싸며 중심축(X)의 축 방향을 따라 본체(11)의 내측 중심으로 연장할 수 있다. 이에 따라, 밸브(14)가 본체(11)의 전방을 향하여 이동하며 수용부(114)와 만나므로, 밸브(14)가 만나는 수용부(114)의 위치까지 밸브(14)의 이동이 제한될 수 있다. 결국, 밸브(14)는 본체(11)의 수용부(114)와 밸브 지지대(15)의 플랜지(155) 사이에서 가이드부(151)의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.
탄성 부재(16)는 본체(11)의 내측 단부(115)와 밸브(14) 사이에 위치하고 가이드부(151)의 길이 방향을 따라 압축(compression) 또는 인장(extension)될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(16)는 스프링일 수 있다. 탄성 부재(16)의 제1단부(161)는 본체(11)의 내측 단부(115)에 위치되고 탄성 부재(16)의 제2단부(162)는 밸브(14)의 함몰부(142)에 위치되므로, 탄성 부재(16)는 본체(11)에 대하여 밸브(14)를 탄성적으로 지지할 수 있다. 한편, 탄성 부재(16)는 본체(11)의 수용부(114)의 외측에 배치될 수 있다.
내부 밀봉부(17)는 밸브(14)의 내부 면과 밸브 지지대(15)의 외부 면 사이에 유체의 유동을 방지할 수 있다. 내부 밀봉부(17)는 밸브(14)와 밸브 지지대(15) 사이에 배치되는 제1내부 밀봉 부재(171) 및 제2내부 밀봉 부재(172)를 포함할 수 있다. 제1내부 밀봉 부재(171) 및 제2내부 밀봉 부재(172)는 가이드부(151)와 접촉할 수 있다. 외력이 가해져도 밸브(14)의 이동이 제한되어 밸브(14)가 밸브 지지대(15)의 유출구(154)를 차단하는 일부 실시예에서, 제1내부 밀봉 부재(171)는 유출구(154)를 기준으로 가이드부(151)의 측부의 제1부분(156)에 위치되고, 제2내부 밀봉 부재(172)는 유출구(154)를 기준으로 가이드부(151)의 측부의 제2부분(157)에 위치될 수 있다. 여기서, 제1부분(156)과 제2부분(157)은 유출구(154)를 기준으로 서로 맞은편에 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 피스톤(10)을 기준으로 용기(1100) 내에 양압 또는 음압이 걸리더라도, 제1내부 밀봉 부재(171)와 가이드부(151) 사이의 마찰력 및 제2내부 밀봉 부재(172)와 가이드부(151) 사이의 마찰력으로 압력이 차단되어 밸브(15)와 가이드부(151) 사이의 기밀을 유지할 수 있다.
결합부(18)는 본체(11)의 내측에 형성되어 피스톤(10)을 고정시키는 고정 부재(1200)와 결합할 수 있다. 예를 들어, 결합부(18)는 본체(11)의 후단 측 본체(11)의 내부 면에 형성된 내부 스레드(internal thread)를 포함할 수 있다. 이 경우, 고정 부재(1200)에는 내부 스레드와 나사 결합되는 외부 스레드(outer thread)(1210)가 형성될 수 있다. 사용자가 원심분리용 피스톤(10)을 수동으로 조작하는 경우, 사용자는 본체(11)의 중심축(X)을 따라 본체(11)를 향하여 고정 부재(1200)를 이동시켜 고정 부재(1200)의 외부 스레드(1210) 및 결합부(18)의 내부 스레드를 나사 결합시킴으로써 밸브(14)를 본체(11)에 고정할 수 있다. 이에 따라, 본체(11)의 전방으로부터 본체(11)의 후방으로 유체의 유동이 차단될 수 있고 사용자가 피스톤(10)을 수동으로 조작할 수 있다.
이하, 밸브(14), 밸브 지지대(15), 탄성 부재(16) 및 내부 밀봉부(17)의 결합 관계와 함께 밸브(14)의 구조에 관하여 상세하게 설명하기로 한다.
밸브(14)는 밸브 몸체(141), 함몰부(depression)(142), 중공(143), 제1내부 리세스(144) 및 제2내부 리세스(145)를 포함할 수 있다. 밸브 몸체(141)는 본체(11)와 동축인 중심축(X)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 밸브 몸체(141)는 실린더 형상을 구비할 수 있다. 함몰부(142)는 밸브 몸체(141)의 내측 중심을 향하여 밸브 몸체(141)의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 함몰부(142)에는 탄성 부재(16)의 제2단부가 위치되어 밸브(14)가 탄성 부재(16)에 의하여 탄성적으로 지지될 수 있다. 중공(143)은 밸브 몸체(141)의 전방으로부터 밸브 몸체(141)의 후방으로 밸브 몸체(141)의 중앙부를 관통하도록 밸브 몸체(141)에 형성될 수 있다. 중공(143)에는 밸브 지지대(15)의 가이드부(151)가 삽입될 수 있다. 이에 따라, 중공(143)에 가이드부(151)가 삽입된 상태에서 밸브 몸체(141)는 가이드부(151)의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다. 제1내부 리세스(144)와 제2내부 리세스(145)는 밸브 몸체(141)의 내부 면에 형성되고, 제1내부 밀봉 부재(171) 및 제2내부 밀봉 부재(172)가 각각 결합될 수 있다.
밸브(14)는 설정 크기의 중량을 구비할 수 있다. 밸브(14)의 중량은 외력의 크기, 탄성 부재(16)가 밸브(14)에 가하는 탄성력, 밸브(14)와 밸브 지지대(15) 사이의 마찰력 등에 따라 설정될 수 있다. 여기서, 밸브(14)에 가해지는 외력의 크기, 밸브(14)와 밸브 지지대(15) 사이의 마찰력은 밸브(14)의 중량에 의존한다. 예를 들어, 밸브(14)를 본체(11)의 전방으로 이동시킬 때, 밸브(14)에 작용하는 외력의 크기가 밸브(14)에 작용하는 탄성력의 크기 및 밸브(14)와 밸브 지지대(15) 사이의 마찰력의 크기의 합보다 크도록 설정될 수 있다. 한편, 밸브(14)를 본체(11)의 후방으로 이동시킬 때, 밸브(14)에 작용하는 외력의 크기가 밸브(14)에 작용하는 탄성력의 크기 및 밸브(14)와 밸브 지지대(15) 사이의 마찰력의 크기의 합보다 작도록 설정될 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참고하여 제1실시예에 따른 원심분리용 피스톤(10)의 작동을 설명하기로 한다.
도 5는 일 실시예에 따른 원심분리용 피스톤(10)에 외력이 작용하지 않는 힘의 평형 상태를 도시한다. 탄성 부재(16)가 밸브(14)에 탄성력을 가하므로 밸브(14)는 본체(11)의 내측 단부(115)로부터 멀어지는 방향인 본체(11)의 후방으로 이동하려고 할 것이다. 이 때, 밸브(14)가 본체(11)의 외부로 이탈을 방지하도록 플랜지(155)는 밸브(14)의 이동을 제한할 수 있다.
이와 같은 상태에서, 밸브(14)는 유출구(154)를 차단함으로써, 본체(11)의 전방에 존재하는 생체 조직과 체액의 혼합물들 중 비중이 작고 크기가 작은 생체 조직 및 체액 등이 그물망(133)에 의해 여과되어 유입구(152)로 진입하고 유로(153)를 따라 본체(11)의 후방으로 유동하는 것을 차단할 수 있다. 내부 밀봉부(17)의 제1내부 밀봉 부재(171)와 제2내부 밀봉 부재(172)에 의하여 밸브(14)와 밸브 지지대(15) 사이에 유체 밀봉이 달성된다.
도 6은 원심 분리의 회전 중심이 본체(11)의 후방에 위치할 때, 일 실시예에 따른 원심분리용 피스톤(10)에 외력, 즉 원심력이 작용하는 상태를 도시한다. 원심 분리의 회전 중심이 본체(11)의 후방에 위치할 때, 원심 분리로 인해 도 5의 피스톤(10)에 도 6에 도시된 바와 같이 원심력이 작용한다. 원심력의 크기가 밸브(14)에 가해지는 탄성력의 크기 및 밸브 지지대(15)와 내부 밀봉부(17) 사이의 마찰력의 크기의 합보다 크면, 밸브(14)가 밸브 지지대(15)의 길이 방향을 따라 본체(11)의 전방을 향하여 이동하고 유출구(154)가 개방된다. 이에 따라, 유입구(152)로 진입하여 유로(153)를 따라 유동하는 유체가 유출구(154)를 통하여 본체(11)의 후방으로 유동한다. 원심 분리가 끝나고 더 이상 피스톤(10)에 원심력이 작용하지 않을 때, 밸브(14)에 가해지는 탄성력에 의하여 밸브(14)는 본체(11)의 후방으로 이동하고 플랜지(155)에 의하여 정지되며 밸브(14)에 의하여 유출구(154)가 차단된다(도 5의 피스톤(10)의 상태 참고).
도 7은 생체 조직 중 지방 조직을 원심분리를 수행한 예로, 원심 분리가 완료된 후 용기(1100)의 내부에 배치된 원심분리용 피스톤(10)을 기준으로 피스톤(10)의 전방에는 혈액 및 수액, 순수 지방 조직이 남고, 피스톤(10)의 후방에는 프리 오일만 남은 상태를 도시한다. 원심 분리가 완료되면, 사용자는 필요에 따라 프리 오일만을 획득할 수 있다. 만약, 사용자가 순수 지방 조직을 획득하고자 한다면, 사용자는 프리 오일을 제거 후 피스톤(10)을 용기(1100)의 전방으로 이동시켜 용기(1100)의 전방으로 혈액 및 수액을 유출시키고 남은 순수 지방 조직만을 획득할 수도 있다.
요컨대, 용기 내 피스톤(10)의 전방에 생체 조직과 혈액, 체액의 혼합물이 배치되고 설정 회전 속도(RPM)로 원심 분리를 수행하면, 원심력에 의하여 비중에 따라 생체 조직과 혈액, 체액의 혼합물이 분리되고 가속되어 특정 원심력의 크기 이상이 되면 밸브(14)가 밸브 지지대(15)와 내부 밀봉부(17) 사이의 마찰력과 밸브(14)에 작용하는 탄성력을 이겨내고 원심력이 작용하는 방향으로 이동하고 유출구(154)가 개방된다. 이에 따라, 원심 분리에 의하여 분리된 생체 조직 및 체액 중 그물망(133)의 공극보다 작고 비중이 작은 생체 조직 및 체액은 본체(11)의 후방으로 이동하고 피스톤(10)은 원심력이 작용하는 방향으로 이동한다. 결국, 피스톤(10)을 기준으로 피스톤(10)의 후방에는 상대적으로 비중이 작고 크기가 작은 생체 조직 및 체액이 위치하고 피스톤(10)의 전방에는 상대적으로 비중이 크거나 크기가 큰 생체 조직 및 체액이 위치한다. 원심 분리가 끝나면, 밸브(14)에 가해지는 탄성력에 의하여 밸브(14)가 본체(11)의 후방으로 이동하여 유출구(154)가 차단된다. 이후, 용기 내 분리된 생체 조직 및 체액 중 원하는 생체 조직 및 체액을 별도로 수거할 수 있다.
도 8 내지 도 13을 참고하여 제2실시예에 따른 원심분리용 피스톤(20)의 구조 및 작동 방식을 설명하기로 한다.
도 8 내지 도 13을 참고하면, 제2실시예에 따른 원심분리용 피스톤(20)은 제1외부 리세스(211)와, 제2외부 리세스(212)와, 선단(213)과, 수용부(214)와, 내측 단부(215)를 포함하고 중심축(X')을 가지는 본체(21), 제1외부 밀봉 부재(221)와 제2외부 밀봉 부재(222)를 포함하는 외부 밀봉부(22), 커버(231)와, 돌기(232)와, 그물망(233)을 포함하는 필터부(23), 밸브 몸체(241)와, 함몰부(242)와, 중공(243)과, 제1내부 리세스(244)와, 제2내부 리세스(245)를 포함하는 밸브(24), 가이드부(251)와, 유입구(252)와, 유로(253)와, 유출구(254)와, 플랜지(255)를 포함하는 밸브 지지대(25), 탄성 부재(26), 제1내부 밀봉 부재(271)와 제2내부 밀봉 부재(272)를 포함하는 내부 밀봉부(27) 및 결합부(28)를 포함할 수 있다.
제2실시예에 따른 원심분리용 피스톤(20)은 선택적으로 밸브(24)의 이동을 제한하여 원심분리용 피스톤(20)에 외력이 가해지더라도 유로(253)를 차단하는 밸브 이동 제한 메커니즘을 포함할 수 있다. 밸브 이동 제한 메커니즘은 텅부(tongue)(216) 및 그루브(246)를 포함할 수 있다. 텅부(216)는 본체(21)의 내부 면에 형성되고 중심축(X')을 따라 길이 방향으로 연장하는 형상을 구비할 수 있다. 그루브(246)는 중심축(X')의 축 방향을 따라 밸브(24)의 외부 면에 형성될 수 있다. 텅부(216)가 그루브(246) 내에 수용되도록 그루브(246)의 폭은 텅부(216)의 폭보다 크거나 실질적으로 같을 수 있다.
도 10 및 도 11에는 텅부(216)와 그루브(246)가 서로 정렬되어 있는 제1상태가 도시된다. 이 상태에서, 원심분리용 피스톤(20)에 외력이 인가되면, 텅부(216)는 밸브(24)의 이동을 제한하지 않으므로, 밸브(24)는 밸브 지지대(25)에 고정되지 않고 가이드부(251)를 따라 본체(21)의 전방과 후방으로 이동이 가능하며, 유로(253)의 개방 및 폐쇄가 모두 이루어질 수 있다. 밸브(24)가 본체(21)의 전방과 후방으로 이동하는 동안, 그루브(246)는 텅부(216)에 의하여 가이드되어 텅부(216)를 따라 이동할 수 있다.
도 12 및 도 13에는 텅부(216)와 그루브(246)가 서로 오정렬(misalign)되어 있는 제2상태가 도시된다. 이 상태에서, 원심분리용 피스톤(20)에 외력이 인가되더라도, 텅부(216)가 밸브(24)의 이동을 제한하므로, 밸브(24)는 밸브 지지대(25)를 따라 이동하지 않아 유로(253)의 차단 상태가 유지된다.
일 실시예에서, 밸브 이동 제한 메커니즘은 서로 스냅(snap)되는 돌출부(256) 및 오목부(247)를 더 포함할 수 있다. 돌출부(256)는 플랜지(255)의 외부 면으로부터 돌출하도록 플랜지(255)에 형성될 수 있다. 오목부(247)는 밸브(24)의 후방의 표면에서 밸브(24)의 내측으로 리세스되도록 밸브(24)의 후방의 표면에 형성될 수 있다. 일 예로, 돌출부(256)와 오목부(247)는 복수 개일 수 있다. 텅부(216)가 밸브(24)의 이동을 제한하는 동안, 플랜지(255)에 형성된 돌출부(256)는 밸브(24)에 형성된 오목부(247)에 스냅될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 사용자가 제2상태로부터 제1상태로 또는 제1상태로부터 제2상태로 원심분리용 피스톤(20)의 상태를 변경하려고 하는 경우, 사용자는 돌출부(256) 및 오목부(247) 사이의 스냅 결합 여부를 통하여 텅부(216)와 그루브(246)의 정렬 및 오정렬 여부를 쉽게 파악할 수 있다.
도 14 내지 도 16을 참고하여 제3실시예에 따른 원심분리용 피스톤(30)의 구조 및 작동 방식을 설명하기로 한다.
도 14 내지 도 16을 참고하면, 제3실시예에 따른 원심분리용 피스톤(30)은 제1외부 리세스(311)와, 제2외부 리세스(312)와, 선단(313)과, 수용부(314)와, 내측 단부(315)를 포함하고 중심축(X'')을 가지는 본체(31), 제1외부 밀봉 부재(321)와 제2외부 밀봉 부재(322)를 포함하는 외부 밀봉부(32), 커버(331)와, 돌기(332)와, 그물망(333)을 포함하는 필터부(33), 밸브 몸체(341)와, 함몰부(342)와, 중공(343)과, 제1내부 리세스(344)와, 제2내부 리세스(345)를 포함하는 밸브(34), 가이드부(351)와, 유입구(352)와, 유로(353)와, 유출구(354)와, 플랜지(355)를 포함하는 밸브 지지대(35), 탄성 부재(36), 제1내부 밀봉 부재(371)와 제2내부 밀봉 부재(372)를 포함하는 내부 밀봉부(37) 및 결합부(38)를 포함할 수 있다.
제3실시예에 따른 원심분리용 피스톤(30)은 밸브(34)를 본체(31)에 선택적으로 고정시켜 유로(353)를 선택적으로 개방 또는 차단하는 로킹 메커니즘을 포함할 수 있다. 이 경우, 밸브(34)는 원통 형상을 구비할 수 있다. 로킹 메커니즘은 맞물림 요소(316), 제1그루브(346) 및 제2그루브(347)를 포함할 수 있다. 맞물림 요소(316)는 본체(31)의 중심을 향하여 돌출하도록 본체(31)의 내부 면에 형성될 수 있다. 제1그루브(346)는 밸브(34)의 축 방향으로 밸브(34)의 외부 면에 형성될 수 있다. 제2그루브는 밸브(34)의 원주 방향으로 밸브(34)의 외부 면에 형성될 수 있다. 제1그루브(346)와 제2그루브(347)는 서로 교차할 수 있다. 일 예로, 맞물림 요소(316)가 제1그루브(346) 및 제2그루브(347)에 각각 수용되도록 맞물림 요소(316)의 크기는 제1그루브(346)의 크기 및 제2그루브(347)의 크기보다 작거나 실질적으로 같을 수 있다.
맞물림 요소(316)가 제1그루브(346)와 정렬된 상태에서 밸브(34)에 외력이 인가되면, 맞물림 요소(316)가 제1그루브(346)를 따라 이동 가능하며 밸브(34)가 가이드부(351)를 따라 본체(31)의 전방과 후방으로 자유롭게 이동할 수 있으며, 유로(353)의 개방 및 폐쇄가 모두 가능하다.
사용자는 별도의 조작을 통해 밸브(34)에 외력을 가해 피스톤(30)의 전방으로 이동시킨 후 밸브(34)와 수용부(314)가 맞닿을 때 밸브(34)를 중심축(X'')에 대하여 회전시킬 수 있다. 이 경우, 맞물림 요소(316)가 제1그루브(346)를 따라 이동하는 과정에서 맞물림 요소(316)는 제1그루브(346)와 교차하는 제2그루브(347)로 진입할 수 있다. 제2그루브(347)로 진입한 맞물림 요소(316)는 제2그루브(347)를 따라 이동하며 제2그루브(347)에 맞물릴 수 있다. 이와 같은 상태가 되면, 원심 분리 과정에서 밸브(34)에 외력이 인가되더라도 제2그루브(347)에 걸려 있는 맞물림 요소(316)가 밸브(34)의 이동을 제한하므로, 밸브(34)는 본체(31)에 고정된 상태를 유지한다. 이에 따라, 유로(353)는 개방된 상태를 유지할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (10)

  1. 본체;
    외력이 작용함에 따라 상기 본체의 내부에서 상기 본체의 전방과 후방으로 이동 가능한 밸브; 및
    상기 본체의 전방으로부터 상기 본체의 후방으로 유체가 유동하는 유로를 구비하고, 상기 본체의 내부에서 상기 밸브의 이동을 안내하는 밸브 지지대;
    를 포함하고,
    상기 밸브에 외력이 작용하면 상기 밸브가 상기 본체의 전방으로 이동하며 상기 유로가 개방되고, 상기 밸브에 외력이 작용하지 않으면 상기 밸브가 상기 본체의 후방으로 이동하며 상기 유로가 차단되는 원심분리용 피스톤.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 내측 단부와 상기 밸브 사이에 위치하고 상기 밸브를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재를 더 포함하고,
    상기 밸브에 외력이 작용하면 상기 탄성 부재가 압축되고, 상기 밸브에 외력이 작용하지 않으면 상기 탄성 부재가 인장되는 원심분리용 피스톤.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브의 중량은 상기 외력의 크기, 상기 탄성 부재가 상기 밸브에 작용하는 탄성력 및 상기 밸브와 상기 밸브 지지대 사이의 마찰력에 따라 설정되는 원심분리용 피스톤.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 지지대는 상기 본체와 동축으로 정렬된 가이드부와, 상기 가이드부의 일 단부에 형성된 유입구와, 상기 가이드부의 측부에 형성된 유출구를 포함하고, 상기 유로는 상기 가이드부를 따라 상기 유입구로부터 상기 유출구로 이어지는 원심분리용 피스톤.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 원심분리용 피스톤은 상기 밸브와 상기 밸브 지지대 사이에 배치되는 제1내부 밀봉 부재 및 제2내부 밀봉 부재를 더 포함하고,
    상기 유로가 차단되어 있는 동안, 상기 제1내부 밀봉 부재는 상기 유출구를 기준으로 상기 가이드부의 일 부분에 위치되고, 상기 제2내부 밀봉 부재는 상기 유출구를 기준으로 상기 가이드부의 타 부분에 위치되는 원심분리용 피스톤.
  6. 중심축을 구비한 본체;
    상기 중심축과 동일한 축을 구비하고 상기 중심축을 따라 상기 본체의 전방과 후방으로 이동하는 밸브;
    상기 본체의 전방으로부터 상기 본체의 후방으로 유체가 유동하는 유로를 구비하는 밸브 지지대로서, 상기 유로가 상기 밸브의 이동에 따라 개방 또는 폐쇄되는 밸브 지지대; 및
    상기 본체의 전방으로 상기 밸브의 이동 또는 상기 본체의 후방으로 상기 밸브의 이동을 선택적으로 제한하여 상기 유로를 선택적으로 차단하는 밸브 이동 제한 메커니즘;
    을 포함하는 원심분리용 피스톤.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 밸브 이동 제한 메커니즘은,
    본체의 내부 면에 형성되고 상기 중심축을 따라 길이 방향으로 연장하는 텅부; 및
    상기 중심축의 축 방향을 따라 밸브의 외부 면에 형성되고 상기 텅부를 수용하도록 구성된 그루브;
    를 포함하는 원심분리용 피스톤.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밸브 이동 제한 메커니즘은,
    상기 밸브의 후방의 표면에 형성된 오목부; 및
    상기 밸브 지지대에 형성된 돌출부;
    를 더 포함하고,
    상기 오목부와 상기 돌출부는 서로 스냅되는 원심분리용 피스톤.
  9. 중심축을 구비한 본체;
    상기 중심축과 동일한 축을 구비하고 상기 본체의 내부에서 상기 본체의 전방과 후방으로 이동하는 밸브; 및
    상기 밸브를 상기 본체에 선택적으로 고정시켜 유로를 선택적으로 개방 또는 차단하는 로킹 메커니즘;
    을 포함하는 원심분리용 피스톤.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 로킹 메커니즘은,
    상기 본체의 중심을 향하여 돌출하도록 상기 본체의 내부 면에 형성된 맞물림 요소;
    상기 밸브의 축 방향으로 상기 밸브의 외부 면에 형성된 제1그루브; 및
    상기 밸브의 원주 방향으로 상기 밸브의 외부 면에 형성되고 상기 제1그루브와 교차하는 제2그루브;
    를 더 포함하고,
    상기 맞물림 요소는 상기 제1그루브를 따라 이동하며 상기 제2그루브에 위치하여 상기 제2그루브에 맞물리는 원심분리용 피스톤.
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