WO2022211429A1 - 세포 분리 제어 장치 - Google Patents

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WO2022211429A1
WO2022211429A1 PCT/KR2022/004357 KR2022004357W WO2022211429A1 WO 2022211429 A1 WO2022211429 A1 WO 2022211429A1 KR 2022004357 W KR2022004357 W KR 2022004357W WO 2022211429 A1 WO2022211429 A1 WO 2022211429A1
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hole
circuit board
printed circuit
control device
valve
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PCT/KR2022/004357
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이정민
김종만
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주식회사 씨티셀즈
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Definitions

  • the present invention relates to a cell separation control device, and more particularly, to a cell capable of accurately and smoothly opening and closing the valve by properly transferring heat to the valve provided in the channel connecting the chamber and the chamber of the separation disk. It relates to a separation control device.
  • Histopathology diagnosis technique is a technique for diagnosing a tumor using a tissue sample obtained from a biopsy. This histopathological approach allows direct observation of tumor cells.
  • CTCs Circulating Tumor Cells
  • circulating tumor cells can play an important role in early diagnosis and prediction of cancer. Since cancer usually metastasizes through blood, circulating tumor cells can be a marker for diagnosing whether cancer has metastasized.
  • a conventional disk device includes, for example, a disk having a plurality of chambers, rotates the disk to generate centrifugal force, and uses the centrifugal force to separate target cells such as circulating tumor cells from blood.
  • the plurality of chambers may include a main chamber and a separation chamber connected thereto by a channel, and a valve is provided in the channel so that the material can be moved by an opening and closing operation of the valve.
  • the valve is generally made of wax that reacts with heat, and there is a fear that an error may occur in the operation of the valve because heat is not properly transmitted to the valve.
  • An embodiment of the present invention provides a cell separation control device that can accurately and smoothly open and close the valve by properly transferring heat to the valve provided in the channel connecting the chamber and the chamber of the separation disk.
  • a cell separation control apparatus includes a separation disk having a plurality of chambers, separating a target material from a sample by centrifugal force generated by rotation, and coupled to the separation disk, the separation disk
  • a printed circuit board provided with heating terminals for transferring heat to a valve in a channel connecting the plurality of chambers, and provided on the printed circuit board, by pressing each of the heating terminals in the valve direction from the heating terminal It may include a plurality of pressurizing parts to transfer heat to the valve.
  • the plurality of pressing parts may be coupled to the pressing plate so that the pressing part presses the heating terminal when the pressing plate is fixed to the printed circuit board.
  • each of the plurality of pressing parts a fixing rod fixed to the pressing plate to correspond to the heating terminal, and a pressing rod coupled to the fixing rod to be movable in the longitudinal direction of the fixing rod to press the heating terminal; It may include a spring mounted in the fixing rod to generate a force for pressing the pressure rod in the direction of the heating terminal.
  • the separation disk, the printed circuit board, the pressure plate, and the rotor generating a rotational force may be coupled by a locking unit penetrating through the center of each.
  • a locking groove for locking the end of the locking part is provided at the center of the rotor, and the lock can be achieved by rotating the end of the locking part after inserting it into the locking groove.
  • each pressing of the pressing unit for each of the heating terminals may be made.
  • the coupling of the printed circuit board to the separation disk may be made by a plurality of locking bolts.
  • an end of the lock bolt is provided with a fixing pin extending in both directions perpendicular to the longitudinal direction of the lock bolt to form a one (1) shape, and the printed circuit board corresponds to the shape of the fixing pin
  • a pin hole may be penetrated, a through hole through which the fixing pin passes may be formed in the cover of the separation disk, and a fixing groove in which the fixing pin is fixed may be formed on an inner surface of the cover.
  • the material constituting the valve in the channel may be a thermoplastic resin or a phase change material that is in a solid state at room temperature and undergoes a phase change through heat.
  • the phase change material constituting the valve in the channel is a wax, the paraffin wax (paraffin wax), microcrystalline wax (microcrystalline wax), petrolatum wax (petrolatum wax), animal or vegetable synthetic wax (synthetic wax) ) or natural wax.
  • the separation disk is formed with a recessed hole penetrating in the depth direction from the upper surface
  • the cover hole is formed in the cover of the separation disk to correspond to the recessed hole
  • the printed circuit board to correspond to the cover hole.
  • a substrate hole is formed in the substrate hole
  • an alignment hole is formed in the pressing plate to correspond to the substrate hole
  • an alignment pin for alignment is coupled to the alignment hole, the substrate hole, the cover hole, and the depression hole.
  • the lower end of the aligning pin has a conical shape that decreases in diameter as it goes down
  • the central portion of the aligning pin has the cylindrical shape
  • the upper end of the aligning pin has a diameter compared to the aligning hole. This cursor can be supported with respect to the alignment hole.
  • the opening and closing operation of the valve can be performed accurately and smoothly by properly transferring heat to the valve provided in the channel connecting the chamber and the chamber of the separation disk, and thus the target cells in the separation disk
  • the separation operation can be performed reliably.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a part of a cell separation control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the components of the cell separation control device shown in FIG. 1 are combined by a locking unit.
  • FIG. 3 is a view schematically expressing the pressing of the heating terminal by the pressing unit shown in FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a view illustrating that the printed circuit board and the separation disk shown in FIG. 1 are coupled by a lock bolt.
  • FIG. 5 is a view sequentially illustrating a process of locking by the locking bolts shown in FIG. 5 .
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of an apparatus for controlling cell separation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining the configuration of the alignment pin shown in FIG. 6 .
  • FIG. 1 is a perspective view showing a part of a cell separation control device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the components of the cell separation control device shown in FIG. 1 are combined by a locking unit.
  • 3 is a view schematically expressing the pressing of the heating terminal by the pressing unit shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a view showing that the printed circuit board and the separation disk shown in FIG. 1 are coupled by a lock bolt.
  • 5 is a view sequentially illustrating a process of locking by the locking bolt shown in FIG. 5
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of a cell separation control device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is FIG. It is a diagram for explaining the configuration of the alignment pin shown in FIG. 6 .
  • the cell separation control apparatus 100 includes a rotor 110 that generates a driving force for rotation, and the rotor 110 coupled to the rotor 110 .
  • a separation disk 120 that rotates with rotation and separates target cells from blood using the centrifugal force generated at this time, is coupled to the separation disk 120 on the upper portion of the separation disk 120 and provided with heating terminals 145
  • the printed circuit board 140 , the press unit 160 coupled to the printed circuit board 140 on the printed circuit board 140 and pressurizing the heating terminals 145 , and the press unit 160 are coupled to the press unit 160 .
  • the rotor 110 of this embodiment is coupled to the separation disk 120 , the printed circuit board 140 and the pressure plate 150 by the locking unit 170 , and the rotor 110 .
  • the rotation of the combined components can rotate together.
  • the rotor 110 may have a rotation speed, etc. determined by the control of the controller of the apparatus 100, and a centrifugal force is generated according to the rotation speed to separate target cells from blood within the separation disk 120. have.
  • the present embodiment a case in which target cells such as circulating tumor cells are separated from blood through the operation of the separation disk 120 is described, but the present embodiment is not limited thereto, and the control device 100 of the present embodiment is used.
  • the cell may be a circulating tumor cell (CTC).
  • the separation disk 120 of this embodiment may include a disk-shaped disk body 121 and a plurality of chambers provided in a groove shape from an upper surface thereof. Therefore, by using the centrifugal force generated when the separation disk 120 is rotated by the rotation of the rotor 110, for example, target cells can be separated from blood.
  • the plurality of chambers of this embodiment may include a main chamber 122 , a plasma separation chamber, a mixing chamber, a separation chamber, a target cell receiving chamber, and the like. .
  • the printed circuit board 140 and the pressure plate 150 are It has a heat transfer structure.
  • the valve 135 provided in the channel 130 of this embodiment is a thermoplastic that melts when heat is applied while maintaining a solid state when blocking the passage of the channel 130 . It may be a resin or a phase change material.
  • the valve 135 may be a wax (wax) is applied as a phase change material.
  • wax any one of paraffin wax, microcrystalline wax, petrolatum wax, animal or vegetable synthetic wax or natural wax may be used. .
  • the present invention is not limited thereto.
  • thermoplastic resin may be applied to the valve 135, and the thermoplastic resin includes cyclic olefin copolymer (COC), polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyoxymethylene (POM), perfluoralkoxy (PFA), It may be polyvinylchloride (PVC), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyetheretherketone (PEEK), polyamide (PA), polysulfone (PSU), polyvinylidene fluoride (PVDF), or the like.
  • COC cyclic olefin copolymer
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • POM polyoxymethylene
  • PFA perfluoralkoxy
  • PVC polyvinylchloride
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEEK polyetheretherketone
  • PA polyamide
  • the printed circuit board 140 of this embodiment is provided with heating terminals 145 to correspond to respective positions of the valves 135 provided in the separation disk 120 . Accordingly, the passage of the channel 130 can be opened or closed through the valve 135 by applying heat to the valve 135 provided with wax from the heating terminal 145 or stopping heat transfer.
  • a valve 135 is provided in the channel 130 connecting the main chamber 122 and the plasma separation chamber, and the valve 135 is printed to correspond to the position of the valve 135 .
  • a heating terminal 145 is provided on the circuit board 140 .
  • the pressing units 160 are provided on the pressing plate 150 , and each pressing unit 160 presses the heating terminal 145 in the valve 135 direction from the heating terminal 145 . Heat transfer to the valve 135 through the cover 127 of the separating disk (the upper plate of the disk) may be properly performed.
  • the pressing plate 150 of this embodiment is provided in a circular plate type, and the pressing parts 160 are fixed to correspond to the positions of the heating terminals 145 .
  • the pressing parts 160 are fixed to the pressing plate 150 to correspond to the heating terminal 145, respectively, the fixing rod 161 and the fixing rod 161.
  • ) is coupled to the fixing rod 161 so as to be movable in the longitudinal direction and presses the heating terminal 145
  • the pressing rod 163 is mounted in the fixing rod 161 to move the pressing rod 163 toward the heating terminal 145. It may include a spring 165 that generates a pressing force.
  • the spring 165 in the fixing rod 161 pushes the pressing rod 163 in the direction of the heating terminal 145 , so that the lower end of the pressing rod 163 can apply a force to the heating terminal 145 .
  • the heating terminal 145 can properly transfer heat to the valve 135 , so that the opening and closing of the channel 130 according to the operation of the valve 135 can be properly performed.
  • the efficiency of opening and closing the valve 135 can be increased by increasing the heat transfer efficiency from the heating terminal 145 to the valve 135 by the pressing unit 160 , and thus, as described above, within the separation disk 120 , Separation of target cells from blood can be reliably performed.
  • the locking unit 170 by the locking unit 170 , the pressure plate 150 , the printed circuit board 140 , the separation disk 120 and the rotor 110 . may be integrally combined.
  • the locking part 170 is inserted into the center of the rotor 110 .
  • the locking part 170 is coupled to these holes and the locking groove 111, and then the locking part 170 is rotated in one direction to rotate the pressing plate 150, the printed circuit board 140, Locking of the locking unit 170 to the separation disk 120 and the rotor 110 may be performed.
  • the separation disk 120 and the printed circuit board 140 may be combined simply by a plurality of locking bolts 180 .
  • pinholes 146 for coupling the lock bolt 180 are formed in four regions of the printed circuit board 140, and pinholes 146 are also formed in the cover 127 of the separation disk 120 corresponding thereto.
  • a through hole 128 corresponding to the position of may be formed.
  • a one-shaped fixing pin 181 extending in both directions perpendicular to the longitudinal direction of the lock bolt 180 is provided at the end of the lock bolt 180 , and a printed circuit
  • the pinhole 146 formed in the substrate 140 may have a shape corresponding to the fixing pin 181 .
  • the through hole 128 formed in the cover 127 of the separation disk 120 has a shape corresponding to the shape of the pinhole 146 , and thus the fixing pin ( 181 ) is passed through the pinhole 146 and the through hole 128 , and then the lock bolt 180 is rotated to perform binding of the printed circuit board 140 to the separation disk 120 .
  • a fixing groove 129 to which the fixing pin 181 is fixed is formed on the inner surface of the cover 127 , and the fixing groove 129 has a vertical direction with respect to the through hole 128 , so that the through hole ( 128 and the fixing groove 129 may have a ten ( ⁇ ) shape as a whole.
  • each configuration Holes for alignment are formed in the , and an alignment pin 180 for alignment is coupled to these holes, thereby constructing a heat-using valve control structure.
  • the separation disk 120 is formed with a recessed hole (120h) penetrated in the depth direction from the upper surface, the cover hole (127) of the separation disk 120 so as to correspond to the recessed hole (120h).
  • 127h) may be formed.
  • a substrate hole 140h may be formed in the printed circuit board 140 to correspond to the cover hole 127h
  • an alignment hole 150h may be formed in the pressure plate 150 to correspond to the substrate hole 140h.
  • the positions of each component can be precisely aligned. Therefore, the position of the pressing unit 160 with respect to the valve 135 can also be accurately aligned.
  • the alignment pin 190 of the present embodiment may have a conical shape in which the lower end 193 is decreased in diameter as it goes down, and thus the lower end 193 is inserted into the recessed hole 120h. And it can be easily inserted into the cover hole (127h) and the substrate hole (140h).
  • the central portion 191 of the alignment pin 190 is provided in a cylindrical shape, and a spring 197 is mounted on the outer surface to firmly maintain the position of the pressure plate 150 with respect to the printed circuit board 140 .
  • the upper end 195 of the alignment pin 190 has a larger diameter than the alignment hole 150h, and thus the position of the pressure plate 150 can be fixed.
  • the upper end 195 of the alignment pin 190 may have a structure detachable from the central portion 191 , and thus, as shown in FIG. 4 , the alignment pin 190 is coupled to the pressure plate 150 . After aligning, the alignment process may be performed.
  • the opening and closing operation of the valve 135 is performed by properly transferring heat to the valve 135 provided in the channel 130 connecting the chamber and the chamber of the separation disk 120 . This can be done accurately and smoothly, and thus, the separation operation of the target cells in the separation disk 120 can be reliably performed.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 세포 분리 제어 장치는, 복수 개의 챔버를 구비하며, 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 시료로부터 표적물질을 분리시키는 분리 디스크와, 상기 분리 디스크에 결합되며, 상기 분리 디스크의 상기 복수 개의 챔버를 연결시키는 채널 내의 밸브에 열을 전달하는 히팅 단자들이 구비되는 인쇄회로기판 및 상기 인쇄회로기판 상에 구비되며, 상기 히팅 단자들 각각을 상기 밸브 방향으로 가압함으로써 상기 히팅 단자로부터 상기 밸브에 열이 전달되도록 하는 복수 개의 가압부를 포함할 수 있다.

Description

세포 분리 제어 장치
본 발명은 세포 분리 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 분리 디스크의 챔버와 챔버 사이를 연결하는 채널에 구비된 밸브에 열 전달을 제대로 함으로써 밸브의 개폐 작동이 정확하면서도 원활하게 이루어질 수 있는 세포 분리 제어 장치에 관한 것이다.
악성 종양과 관련된 사망은 대부분 최초로 종양이 발생한 지점으로부터 떨어진 조직 및 기관으로의 전이에 의한다. 따라서 전이를 조기에 발견하는 것은 암 환자의 생존 확률에 대한 중요한 결정 요소이다.
종양의 조기 발견 및 종양의 성장을 모니터링하는 것은 암 환자의 성공적인 치료에 매우 중요한 요소로 여겨진다.
암의 진단은 일반적으로 조직 병리학(histopathology)에 의한 진단 기법을 이용한다. 조직 병리학 진단 기법은 생검체로부터 얻어지는 조직 시료를 사용하여 종양을 진단하는 기법이다. 이러한 조직 병리학에 의한 접근 방법은 종양세포를 직접적으로 관찰할 수 있도록 한다.
한편, 순환종양세포(CTCs, Circulating Tumor Cells)는 최초로 종양이 검출되기 이전에 환자에게서 발견된다고 알려져 있다. 따라서, 순환종양세포는 암의 조기 진단 및 예측에 있어서 중요한 역할을 할 수 있다. 대체로 암은 혈액을 통해 전이된다는 점에서 순환종양세포는 암의 전이 여부를 진단할 수 있는 표지가 될 수 있다.
이를 위해 혈액과 같은 시료로부터 순환종양세포와 같은 표적세포를 추출하는 디스크 타입의 장치가 연구 및 개발 중에 있다.
종래의 디스크 장치는, 예를 들면, 복수 개의 챔버를 구비하는 디스크를 포함하며, 이 디스크를 회전시켜 원심력을 발생시키고, 이 원심력을 이용하여 혈액으로부터 순환종양세포와 같은 표적세포를 분리하는 방식을 취하고 있다.
복수 개의 챔버는, 개략적으로 메인 챔버와, 이에 채널로 연결된 분리 챔버 등을 포함할 수 있는데, 채널 내에 밸브가 구비되어 밸브의 개폐 동작에 의해서 물질의 이동이 이루어질 수 있다.
그런데, 종래의 디스크 장치에 있어서는, 밸브가 일반적으로 열에 의해 반응하는 왁스 등으로 이루어졌는데, 이 밸브에 열이 제대로 전달되지 않아서 밸브의 작동에 오류가 발생될 우려가 있었다.
이에, 밸브의 작동을 정확하게 하여 표적세포의 분리 작업을 정확하면서도 원활하게 수행할 수 있도록 하는 새로운 구성의 세포 분리 제어 장치의 개발이 요구되는 실정이다.
관련 선행기술로는, 대한민국특허 공개번호 10-2020-0143578(발명의 명칭: 전혈로부터 분리된 자연살상세포의 고효율 대량증식 방법) 등이 있다.
본 발명의 실시예는 분리 디스크의 챔버와 챔버 사이를 연결하는 채널에 구비된 밸브에 열 전달을 제대로 함으로써 밸브의 개폐 작동이 정확하면서도 원활하게 이루어질 수 있는 세포 분리 제어 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 세포 분리 제어 장치는, 복수 개의 챔버를 구비하며, 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 시료로부터 표적물질을 분리시키는 분리 디스크와, 상기 분리 디스크에 결합되며, 상기 분리 디스크의 상기 복수 개의 챔버를 연결시키는 채널 내의 밸브에 열을 전달하는 히팅 단자들이 구비되는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상에 구비되며, 상기 히팅 단자들 각각을 상기 밸브 방향으로 가압함으로써 상기 히팅 단자로부터 상기 밸브에 열이 전달되도록 하는 복수 개의 가압부를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 복수 개의 가압부는 가압 플레이트에 결합되어 상기 가압 플레이트가 상기 인쇄회로기판에 대해 고정될 때 상기 가압부가 상기 히팅 단자를 가압할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 복수 개의 가압부 각각은, 상기 히팅 단자에 대응되도록 상기 가압 플레이트에 고정되는 고정봉과, 상기 고정봉의 길이 방향으로 이동 가능하도록 상기 고정봉에 결합되어 상기 히팅 단자를 누르는 가압봉 및 상기 고정봉 내에 장착되어 상기 가압봉을 상기 히팅 단자 방향으로 누르는 힘을 발생시키는 스프링을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 분리 디스크와, 상기 인쇄회로기판과, 상기 가압 플레이트와, 회전력을 발생시키는 로터는 각각의 중앙을 관통하는 락킹부에 의해 결합될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 로터의 중앙에는 상기 락킹부의 단부를 잠금하는 잠금홈이 구비되며, 상기 락킹부의 단부를 상기 잠금홈에 삽입시킨 후 회전시키면 잠금이 이루어질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 락킹부에 의해 상기 분리 디스크와, 상기 인쇄회로기판과, 상기 가압 플레이트 및 상기 로터의 잠금이 이루어지면, 상기 히팅 단자 각각에 대한 상기 가압부의 각각의 가압이 이루어질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 분리 디스크에 대한 상기 인쇄회로기판의 결합이 복수 개의 잠금 볼트에 의해 이루어질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 잠금 볼트의 단부에는 상기 잠금 볼트의 길이 방향의 수직 방향인 양 방향으로 연장되어 일(一)자를 형성하는 고정핀이 구비되며, 상기 인쇄회로기판에는 상기 고정핀의 형상에 대응되는 핀홀이 관통되고, 상기 분리 디스크의 커버에는 상기 고정핀이 관통되는 관통홀이 형성되고 상기 커버의 내측면에는 상기 고정핀이 고정되는 고정홈이 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 채널 내의 상기 밸브를 이루는 물질은 열가소성 수지 또는 상온에서 고체 상태이며 열을 통해 상전이가 일어나는 상전이 물질일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 채널 내의 상기 밸브를 이루는 상전이 물질은 왁스이며, 상기 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 페트롤라툼 왁스(petrolatum wax), 동물성 또는 식물성 합성 왁스(synthetic wax) 또는 천연 왁스(natural wax)일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 분리 디스크에는 상면으로부터 깊이 방향으로 관통된 함몰홀이 형성되고, 상기 함몰홀에 대응되도록 상기 분리 디스크의 커버에는 커버홀이 형성되고, 상기 상기 커버홀에 대응되도록 상기 인쇄회로기판에는 기판홀이 형성되고, 상기 기판홀에 대응되도록 상기 가압 플레이트에는 얼라인홀이 형성되며, 상기 얼라인홀, 상기 기판홀, 상기 커버홀 및 상기 함몰홀에 얼라인을 위한 얼라인핀이 결합될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 얼라인핀은 하단부는 아래로 갈수록 직경이 감소되는 원뿔 형상을 가지며, 상기 얼라인핀의 중앙부는 상기 원기둥 형상을 가지며, 상기 얼라인핀의 상단부는 상기 얼라인홀에 비해 직경이 커서 상기 얼라인홀에 대해 지지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 분리 디스크의 챔버와 챔버 사이를 연결하는 채널에 구비된 밸브에 열 전달을 제대로 함으로써 밸브의 개폐 작동이 정확하면서도 원활하게 이루어질 수 있으며, 따라서 분리 디스크 내에서 표적세포의 분리 작업이 신뢰성 있게 이루어질 수 있다.
또한, 잠금 볼트에 의해서 분리 디스크에 대한 인쇄회로기판의 결합을 신속하면서도 간단히 할 수 있으며, 로터와, 분리 디스크와, 인쇄회로기판과, 가압 플레이트를 락킹부에 의해서 손쉽게 결속시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 분리 제어 장치의 일부를 절취한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 세포 분리 제어 장치의 구성들이 락킹부에 의해 결합된 상태를 절취하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 가압부에 의한 히팅 단자의 가압을 개략적으로 표현한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 인쇄회로기판과 분리 디스크가 잠금 볼트에 의해 결합되는 것을 도시한 도면이다.
도 5는 도 5에 도시된 잠금 볼트에 의하여 잠금이 이루어지는 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 분리 제어 장치의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 얼라인핀의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
*도면 중 주요 부호에 대한 설명
100: 세포 분리 제어 장치
110: 로터
111: 잠금홈
120: 분리 디스크
121: 디스크몸체
122: 메인 챔버
127: 커버
128: 관통홀
129: 고정홈
130: 채널
135: 밸브
140: 인쇄회로기판
145: 히팅 단자
146: 핀홀
150: 가압 플레이트
160: 가압부
161: 고정봉
163: 가압봉
165: 스프링
170: 락킹부
180: 잠금 볼트
181: 고정핀
190: 얼라인핀
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 분리 제어 장치의 일부를 절취한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 세포 분리 제어 장치의 구성들이 락킹부에 의해 결합된 상태를 절취하여 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 가압부에 의한 히팅 단자의 가압을 개략적으로 표현한 도면이며, 도 4는 도 1에 도시된 인쇄회로기판과 분리 디스크가 잠금 볼트에 의해 결합되는 것을 도시한 도면이고, 도 5는 도 5에 도시된 잠금 볼트에 의하여 잠금이 이루어지는 과정을 순차적으로 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 분리 제어 장치의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 얼라인핀의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 분리 제어 장치(100)는, 회전을 위한 구동력을 발생시키는 로터(110)와, 로터(110)에 결합되어 로터(110)의 회전과 함께 회전하며 이때 발생되는 원심력을 이용하여 혈액으로부터 표적세포를 분리시키는 분리 디스크(120)와, 분리 디스크(120)의 상부에서 분리 디스크(120)와 결합되며 히팅 단자(145)들이 구비되는 인쇄회로기판(140)과, 인쇄회로기판(140) 상부에서 인쇄회로기판(140)에 결합되며 히팅 단자(145)들을 가압하는 가압부(160)들과, 가압부들이 결합되며 가압부(160)들이 히팅 단자들을 누르도록 하는 가압 플레이트(150)와, 전술한 구성들의 중앙에 관통되어 상기 구성들을 하나로 결합시키는 락킹부(170)를 포함할 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 로터(110)는 락킹부(170)에 의해서 분리 디스크(120), 인쇄회로기판(140) 그리고 가압 플레이트(150)와 결합되며, 로터(110)의 회전에 의해서 결합된 구성들이 같이 회전할 수 있다.
이러한 로터(110)는 본 장치(100)의 제어부의 제어에 의해서 회전 속도 등이 결정될 수 있으며, 회전 속도에 따라 원심력이 발생되어 분리 디스크(120) 내에서 혈액으로부터의 표적세포의 분리가 이루어질 수 있다.
부연하면, 본 실시예에서는 분리 디스크(120)의 작동을 통해 혈액으로부터 순환종양세포와 같은 표적세포가 분리되는 경우에 대해 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예의 제어 장치(100)를 이용하여 생물학적 시료에 포함된 원하는 입자 또는 세포의 분리가 가능하며, 예를 들면 그 세포가 순환종양세포(CTC)일 수 있는 것이다.
본 실시예의 분리 디스크(120)는, 디스크 형상의 디스크몸체(121)와, 이의 상면으로부터 홈 형상으로 구비되는 복수 개의 챔버를 포함할 수 있다. 따라서, 로터(110)의 회전에 의하여 분리 디스크(120)가 회전될 때 발생되는 원심력을 이용하여 예를 들면, 혈액으로부터의 표적세포의 분리가 이루어질 수 있다.
본 실시예의 복수 개의 챔버는, 도 1 및 도 2에 개략적으로 도시된 것처럼, 메인 챔버(122)와, 플라즈마 분리 챔버와, 혼합 챔버와, 분리 챔버와, 표적세포 수용 챔버 등을 포함할 수 있다.
이러한 챔버 구조를 통해, 예를 들면 혈액으로부터 표적세포를 분리할 수 있는데, 이의 과정이 원활하게 진행되기 위해서는 챔버들을 잇는 채널(130)의 밸브(135)의 작동이 원활하게 이루어지는 것이 필수적이다.
즉, 채널(130) 내의 밸브(135)에 열을 제대로 전달함으로써 밸브(135)의 개폐가 정확하게 이루어지도록 해야 하는데, 본 실시예의 경우, 이를 위해서 인쇄회로기판(140)과 가압 플레이트(150)가 열 전달 구조를 가지고 있다.
먼저, 본 실시예의 채널(130)에 구비되는 밸브(135)에 대해서 설명하면, 본 실시예의 밸브(135)는, 채널(130)의 통로를 차단할 때는 고체 상태를 유지하다가 열을 가하면 용융되는 열가소성 수지 또는 상전이 물질일 수 있다.
본 실시예의 경우, 밸브(135)는 상전이 물질로서 왁스(wax)가 적용될 수 있다. 왁스로는 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 페트롤라툼 왁스(petrolatum wax), 동물성 또는 식물성 합성 왁스(synthetic wax) 또는 천연 왁스(natural wax) 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 밸브(135)로 열가소성 수지가 적용될 수 있는데, 열가소성 수지로는 COC(cyclic olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), PFA(perfluoralkoxy), PVC(polyvinylchloride), PP(polypropylene), PET(polyethylene terephthalate), PEEK(polyetheretherketone), PA(polyamide), PSU(polysulfone) 및 PVDF(polyvinylidene fluoride) 등일 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 인쇄회로기판(140)에는, 분리 디스크(120)에 구비되는 밸브(135)의 각 위치에 대응되게 히팅 단자(145)들이 구비되어 있다. 따라서, 히팅 단자(145)로부터 왁스로 마련되는 밸브(135)에 열을 가하거나 열 전달을 중지함으로써 밸브(135)를 통해 채널(130)의 통로를 열거나 닫을 수 있는 것이다.
부연하면, 도 1에 도시된 것처럼, 예를 들면 메인 챔버(122)와 플라즈마 분리 챔버를 연결하는 채널(130)에 밸브(135)가 구비되는 것이며, 이 밸브(135)의 위치에 대응되도록 인쇄회로기판(140) 상에 히팅 단자(145)가 구비되는 것이다.
그런데, 히팅 단자(145)에서 열이 발생된다 하더라도 그 열의 전달이 제대로 이루어지지 않으면 밸브(135)의 개폐가 제대로 이루어지지 않을 수 있기 때문에, 히팅 단자(145)를 밸브(135) 방향으로 가압하여 열 전달이 제대로 이루어지도록 하는 것이 중요하다.
따라서 본 실시예의 경우, 가압 플레이트(150) 상에 가압부(160)들이 구비되며, 각각의 가압부(160)가 히팅 단자(145)를 밸브(135) 방향으로 가압함으로써 히팅 단자(145)로부터 분리 디스크의 커버(127, 디스크의 상판)을 거쳐 밸브(135)로 열 전달이 제대로 이루어질 수 있다.
본 실시예의 가압 플레이트(150)는, 도 1에 도시된 것처럼, 원형의 플레이트 타입으로 마련되며, 히팅 단자(145)의 위치에 대응되도록 가압부(160)들이 고정되어 있다.
이러한 가압부(160)들은 각각, 도 1 및 도 2, 특히 도 3에 도시된 것처럼, 히팅 단자(145)에 대응되도록 가압 플레이트(150)에 고정되는 고정봉(161)과, 고정봉(161)의 길이 방향으로 이동 가능하도록 고정봉(161)에 결합되어 히팅 단자(145)를 누르는 가압봉(163)과, 고정봉(161) 내에 장착되어 가압봉(163)을 히팅 단자(145) 방향으로 누르는 힘을 발생시키는 스프링(165)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 고정봉(161) 내의 스프링(165)이 가압봉(163)을 히팅 단자(145) 방향으로 밀어냄으로써 가압봉(163)의 하단부가 히팅 단자(145)에 힘을 가할 수 있으며, 히팅 단자(145)는 밸브(135)에 열 전달을 제대로 할 수 있어 밸브(135)의 동작에 따른 채널(130)의 개폐가 제대로 이루어질 수 있다.
다시 말해, 가압부(160)에 의해서 히팅 단자(145)로부터 밸브(135)로의 열 전달 효율을 높임으로써 밸브(135) 개폐의 효율을 높일 수 있으며, 따라서 전술한 것처럼 분리 디스크(120) 내에서 혈액으로부터 표적세포의 분리 과정이 신뢰성 있게 이루어질 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 전술한 것처럼, 본 실시예는 락킹부(170)에 의해서, 가압 플레이트(150), 인쇄회로기판(140), 분리 디스크(120) 및 로터(110)가 일체로 결합될 수 있다.
즉, 가압 플레이트(150), 인쇄회로기판(140), 분리 디스크(120)에는 락킹부(170)가 관통되는 홀들이 형성되고, 로터(110)의 중앙에는 락킹부(170)가 삽입되는 잠금홈(111)이 형성되어, 락킹부(170)를 이 홀들 및 잠금홈(111)에 결합시킨 후 락킹부(170)를 일 방향으로 회전시킴으로써 가압 플레이트(150), 인쇄회로기판(140), 분리 디스크(120) 및 로터(110)에 락킹부(170)의 잠금을 실행할 수 있다.
아울러, 락킹부(170)에 의해서 각 구성에 대한 잠금이 이루어지면, 도 2에 도시된 것처럼, 가압부(160)가 히팅 단자(145)에 밀착됨으로써 히팅 단자(145)로부터 밸브(135)로의 열 전달이 제대로 이루어질 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5를 참조하면, 분리 디스크(120)와 인쇄회로기판(140)의 결합이 복수 개의 잠금 볼트(180)에 의해서 간단히 이루어질 수 있다. 도 4를 보면, 인쇄회로기판(140)의 네 영역에 잠금 볼트(180)의 결합을 위한 핀홀(146)이 형성되고, 이에 대응되는 분리 디스크(120)의 커버(127)에도 핀홀(146)의 위치에 대응되는 관통홀(128)이 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 것처럼, 잠금 볼트(180)의 단부에는 잠금 볼트(180)의 길이 방향의 수직 방향인 양 방향으로 연장되는 일(一)자 형상의 고정핀(181)이 구비되며, 인쇄회로기판(140)에 형성된 핀홀(146)은 고정핀(181)에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
아울러, 도 5에 도시된 것처럼, 분리 디스크(120)의 커버(127)에 형성된 관통홀(128)은 핀홀(146)의 형상과 대응되는 형상을 가지며, 따라서 잠금 볼트(180)의 고정핀(181)을 핀홀(146), 관통홀(128)을 관통시킨 후 잠금 볼트(180)를 회전시킴으로써 분리 디스크(120)에 대한 인쇄회로기판(140)의 결속을 실행할 수 있다.
부연하면, 커버(127)의 내측면에는 고정핀(181)이 고정되는 고정홈(129)이 형성되는데, 이 고정홈(129)은 관통홀(128)에 대해 수직 방향을 가짐으로써 관통홀(128)과 고정홈(129)은 전체적으로 십(十)자 형상을 가질 수 있다.
따라서, 도 5에 도시된 것처럼, 잠금 볼트(180)의 고정핀(181)을 관통홀(128)에 관통시킨 다음에 잠금 볼트(180)를 90도 회전시킨 후 잠금 볼트(180)를 당기면 고정핀(181)이 고정홈(129)에 삽입되며, 이를 통해 분리 디스크(120)에 대한 인쇄회로기판(140)의 결속이 이루어질 수 있는 것이다.
이처럼, 잠금 볼트(180)에 의하여 분리 디스크(120)와 인쇄회로기판(140)의 결합이 간단하면서도 견고하게 이루어질 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우, 전술한 것처럼 밸브(135)에 대한 가압부(160)의 위치를 제대로 얼라인(align)하는 것이 중요한데, 이를 위해, 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 각각의 구성에는 얼라인을 위한 홀들이 형성되고, 그리고 이러한 홀들에 얼라인을 위한 얼라인핀(180)이 결합됨으로써 열 이용 밸브 제어 구조를 구축할 수 있다.
도 7을 참조하면, 분리 디스크(120)에는 상면으로부터 깊이 방향으로 관통된 함몰홀(120h)이 형성되고, 함몰홀(120h)에 대응되도록 분리 디스크(120)의 커버(127)에는 커버홀(127h)이 형성될 수 있다. 또한, 커버홀(127h)에 대응되도록 인쇄회로기판(140)에는 기판홀(140h)이 형성되고, 기판홀(140h)에 대응되도록 가압 플레이트(150)에는 얼라인홀(150h)이 형성될 수 있다.
그리고 이러한 얼라인홀(150h), 기판홀(140h), 커버홀(127h) 및 함몰홀(120h)에 얼라인을 위한 얼라인핀(190)을 결합시킴으로써 각 구성의 위치가 정확이 얼라인될 수 있고, 이로 인해 밸브(135)에 대한 가압부(160)의 위치 역시 정확하게 얼라인할 수 있다.
본 실시예의 얼라인핀(190)은, 도 7에 도시된 것처럼, 그 하단부(193)가 아래로 갈수록 직경이 감소되는 원뿔 형상을 가질 수 있으며, 이로 인해 하단부(193)를 함몰홀(120h) 및 커버홀(127h) 그리고 기판홀(140h)에 용이하게 삽입시킬 수 있다.
얼라인핀(190)의 중앙부(191)는 원기둥 형상으로 마련되며 외면에는 스프링(197)이 장착되어 인쇄회로기판(140)에 대한 가압 플레이트(150)의 위치를 견고히 유지할 수 있다.
그리고 얼라인핀(190)의 상단부(195)는 얼라인홀(150h)에 비해 큰 직경을 가지며, 따라서 가압 플레이트(150)의 위치를 고정시킬 수 있다. 얼라인핀(190)의 상단부(195)는 중앙부(191)에 대해 착탈 가능한 구조를 가질 수 있으며, 따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 얼라인핀(190)을 가압 플레이트(150) 상에 결합시킨 후 얼라인 과정이 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 분리 디스크(120)의 챔버와 챔버 사이를 연결하는 채널(130)에 구비된 밸브(135)에 열 전달을 제대로 함으로써 밸브(135)의 개폐 작동이 정확하면서도 원활하게 이루어질 수 있으며, 따라서 분리 디스크(120) 내에서 표적세포의 분리 작업이 신뢰성 있게 이루어질 수 있다.
또한, 잠금 볼트(180)에 의해서 분리 디스크(120)에 대한 인쇄회로기판(140)의 결합을 신속하면서도 간단히 할 수 있으며, 로터(110)와, 분리 디스크(120)와, 인쇄회로기판(140)과, 가압 플레이트(150)를 락킹부(170)에 의해서 손쉽게 결속시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 복수 개의 챔버를 구비하며, 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 시료로부터 표적물질을 분리시키는 분리 디스크;
    상기 분리 디스크에 결합되며, 상기 분리 디스크의 상기 복수 개의 챔버를 연결시키는 채널 내의 밸브에 열을 전달하는 히팅 단자들이 구비되는 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판 상에 구비되며, 상기 히팅 단자들 각각을 상기 밸브 방향으로 가압함으로써 상기 히팅 단자로부터 상기 밸브에 열이 전달되도록 하는 복수 개의 가압부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 가압부는 가압 플레이트에 결합되어 상기 가압 플레이트가 상기 인쇄회로기판에 대해 고정될 때 상기 가압부가 상기 히팅 단자를 가압하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 가압부 각각은,
    상기 히팅 단자에 대응되도록 상기 가압 플레이트에 고정되는 고정봉;
    상기 고정봉의 길이 방향으로 이동 가능하도록 상기 고정봉에 결합되어 상기 히팅 단자를 누르는 가압봉; 및
    상기 고정봉 내에 장착되어 상기 가압봉을 상기 히팅 단자 방향으로 누르는 힘을 발생시키는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분리 디스크와, 상기 인쇄회로기판과, 상기 가압 플레이트와, 회전력을 발생시키는 로터는 각각의 중앙을 관통하는 락킹부에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로터의 중앙에는 상기 락킹부의 단부를 잠금하는 잠금홈이 구비되며, 상기 락킹부의 단부를 상기 잠금홈에 삽입시킨 후 회전시키면 잠금이 이루어지는 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 락킹부에 의해 상기 분리 디스크와, 상기 인쇄회로기판과, 상기 가압 플레이트 및 상기 로터의 잠금이 이루어지면, 상기 히팅 단자 각각에 대한 상기 가압부의 각각의 가압이 이루어지는 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분리 디스크에 대한 상기 인쇄회로기판의 결합이 복수 개의 잠금 볼트에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 잠금 볼트의 단부에는 상기 잠금 볼트의 길이 방향의 수직 방향인 양 방향으로 연장되어 일(一)자를 형성하는 고정핀이 구비되며,
    상기 인쇄회로기판에는 상기 고정핀의 형상에 대응되는 핀홀이 관통되고,
    상기 분리 디스크의 커버에는 상기 고정핀이 관통되는 관통홀이 형성되고 상기 커버의 내측면에는 상기 고정핀이 고정되는 고정홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 채널 내의 상기 밸브를 이루는 물질은 열가소성 수지 또는 상온에서 고체 상태이며 열을 통해 상전이가 일어나는 상전이 물질인 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 채널 내의 상기 밸브를 이루는 상전이 물질은 왁스이며,
    상기 파라핀 왁스(paraffin wax), 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 페트롤라툼 왁스(petrolatum wax), 동물성 또는 식물성 합성 왁스(synthetic wax) 또는 천연 왁스(natural wax)인 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 분리 디스크에는 상면으로부터 깊이 방향으로 관통된 함몰홀이 형성되고,
    상기 함몰홀에 대응되도록 상기 분리 디스크의 커버에는 커버홀이 형성되고,
    상기 상기 커버홀에 대응되도록 상기 인쇄회로기판에는 기판홀이 형성되고,
    상기 기판홀에 대응되도록 상기 가압 플레이트에는 얼라인홀이 형성되며,
    상기 얼라인홀, 상기 기판홀, 상기 커버홀 및 상기 함몰홀에 얼라인을 위한 얼라인핀이 결합되는 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 얼라인핀은 하단부는 아래로 갈수록 직경이 감소되는 원뿔 형상을 가지며,
    상기 얼라인핀의 중앙부는 상기 원기둥 형상을 가지며,
    상기 얼라인핀의 상단부는 상기 얼라인홀에 비해 직경이 커서 상기 얼라인홀에 대해 지지되는 것을 특징으로 하는 세포 분리 제어 장치.
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