KR101511217B1 - 지방세포 자동 처리 시스템 - Google Patents

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KR101511217B1 KR20140132713A KR20140132713A KR101511217B1 KR 101511217 B1 KR101511217 B1 KR 101511217B1 KR 20140132713 A KR20140132713 A KR 20140132713A KR 20140132713 A KR20140132713 A KR 20140132713A KR 101511217 B1 KR101511217 B1 KR 101511217B1
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김윤수
박상희
안두백
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에이티아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 환자로부터 추출한 지방세포를 담을 수 있는 지방 용기(110, 120); 상기 지방 용기(110, 120)의 지방세포를 종류별로 원심 분리하는 원심분리기(700); 상기 지방 용기(110, 120)의 내부의 지방 세포의 영상을 획득하는 비젼 파트(500); 상기 비젼 파트(500)에 의하여 획득된 영상을 기초로 지방용기(110, 120) 내부의 지방 세포층을 흡입하여 토출하는 오토 파이펫 파트(200); 상기 오토 파이펫 파트에서 지방 세포층이 흡입 토출될 수 있도록 지방 용기의 뚜껑을 열고 닫는 디캡퍼 파트(600); 및 상기 지방 용기(110, 120)를 각각의 파트(500, 200, 600)로 이송하는 그립퍼 이송 수단(300, 400)을 포함하는 지방세포 자동 분리 시스템에 관한 것이다.

Description

지방세포 자동 처리 시스템{AUTOMATED SYSTEM FOR ADIPOSE TUSSUE PROCESSING}
본 발명은 지방 세포를 자동으로 분리하는 시스템에 관한 것으로, 특히 비전 시스템을 이용한 지방세포 자동 분리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 줄기세포는 자기 복제 능력을 가지면서 2 이상의 세포로 분화하는 능력을 갖는 세포로서, 최근 골수외에도 지방조직에서도 줄기세포를 얻을 수 있는 연구들이 진행되고 있다.
지방조직에서 추출한 세포는 근육 세포, 연골세포, 뼈 세포 등 다양한 종류의 세포로 분화할 수 있는 능력을 가지고 있고 의료 과정에서는 필요한 세포를 추출하여 사용하게 된다.
그러나, 종래에는 지방으로부터 추출한 세포를 원심분리기에 의하여 종류별로 분리한 후 사람에 의해 수동작업으로 필요한 층을 수거하였으나 이는 외부와의 접촉에 의하여 오염이 발생할 뿐만 아니라, 사람마다 수거하는 양의 차이가 발생하는 문제가 있었다.
지방세포를 분리하는 시스템과 관련하여 등록 특허 10-1354959 줄기세포 분리기, 공개 특허 2012-69330 지방줄기세포 분리배양시스템, 공개특허 10-2013-0062689 지방유래 줄기세포 분리를 위한 원심분리방법 및 원심분리장치 등이 공개되어 있으나 이러한 분리기 및 시스템에서도 원심분리된 후 사람에 의한 수동작업을 하게 되므로 종래의 문제점을 해결하지 못하고 있다.
본 발명은 원심 분리기에서 회전하는 용기에 담겨진 지방세포의 양을 균일하게 맞추어 원심분리시 불균형으로 인한 소음을 막고 다량으로 원심분리 가능한 자동화 지방 분리시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 기존의 지방세포 분리장치에서 사람에 의해 수동으로 분리하는 작업시, 외부와의 접촉에 의한 오염 및 사람마다 다른 수율(필요한 지방 세포를 회수하는 비율)이 다른 문제점을 향상시키고자 한다.
또한, 본 발명은 원심분리기능과 교반 기능을 일체화한 자동화 지방 분리시스템을 제공하고자 한다
본 발명은 환자로부터 추출한 지방세포를 담을 수 있는 지방 용기(110, 120); 상기 지방 용기(110, 120)의 지방세포를 종류별로 원심 분리하는 원심분리기(700); 상기 지방 용기(110, 120)의 내부의 지방 세포의 영상을 획득하는 비젼 파트(500); 상기 비젼 파트(500)에 의하여 획득된 영상을 기초로 지방용기(110, 120) 내부의 지방 세포층을 흡입하여 토출하는 오토 파이펫 파트(200); 상기 오토 파이펫 파트에서 지방 세포층이 흡입 토출될 수 있도록 지방 용기의 뚜껑을 열고 닫는 디캡퍼 파트(600); 및 상기 지방 용기(110, 120)를 각각의 파트(500, 200, 600)로 이송하는 그립퍼 이송 수단(300, 400)을 포함하는 지방세포 자동 분리 시스템에 관한 것이다.
또한 본 발명에서 상기 비젼 파트(500)는 조명 및 카메라로 구성되며, 지방용기(110, 120) 내부의 높이를 측정하거나 또는 원심 분리기(700)에 의해 종류별로 분리된 지방 세포층에 대한 정보를 획득하고, 상기 오토 파이펫 파트(200)은 2개의 지방 용기(110, 120)의 높이를 동일하게 맞추거나 또는 지방용기(110, 120) 내부에 분리된 지방 세포층으로부터 필요한 세포층을 추출하여 빈 지방용기(130)에 토출할 수 있다.
또한, 본 발명에서 오토 파이펫 파트(200)는 1회용 파이펫 팁(230)이 고정 피팅(220)에 의해 오토 파이펫(210)에 연결된다.
또한, 본 발명에서 원심 분리기(700)는 지방 용기(110, 120)가 삽입되는 다수의 포켓(730); 상기 포켓이 장착되어 회전되는 회전부(750); 상기 회전부(750)를 회전시키는 구동부(760); 상기 다수의 포켓을 전자석에 의해 이송하는 포켓 그립퍼(710); 및 상기 이송되는 포켓이 놓여질수 있는 포켓 수납부(790)을 포함하고, 상기 지방 용기(110, 120)은 포켓 수납부(790)에 놓인 포켓(730)에서 삽입되고, 상기 다수의 포켓(730) 각각은 2이상의 지방용기를 수용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 디캡퍼 파트(600)는 지방용기의 뚜껑을 잡는 디캡퍼 그립퍼(610); 상기 디캡퍼 그립퍼(610)를 Y축 및 Z축 이송하는 Y축 및 Z축 구동수단; 및 상기 디캡퍼 그립퍼(610)를 회전시키는 구동부(630)를 포함하고, 상기 디캡퍼 그립퍼(610)는 탄성재료로 형성되며 내부에 상부방향으로 진행함에 따라 직경이 감소하는 중공형태를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에서 항온 교반기(800)를 추가로 포함하며, 상기 항온 교반기(800)는 지방 용기를 고정하는 그립퍼(810), 상기 지방용기에 열을 가하는 히터부(820), 상기 히터부를 흔드는 구동부(830)을 포함할 수 있다.
본 발명은 지방용기가 원심분리기에 장착하기 전에 지방용기 내부의 지방세포 높이를 균일하게 맞추는 작업을 자동화 하여, 원심 분리기에서 회전하는 용기가 원심분리시 불균형으로 인한 소음을 방지하도록 하였다.
또한, 지방세포를 포함하는 다수의 지방용기를 한번에 원심분리기에서 원심분리하도록 하여 생산성을 증가시켰다.
또한, 본 발명은 사람으로부터 추출한 지방세포에서 필요한 종류의 세포를 자동으로 추출할 수 있도록 하여 종래 수작업에서 발생하는 외부와의 접촉에 의한 오염 및 사람마다 다른 수율의 문제점을 개선하였다..또한 본 발명은 원심분리기능과 교반 기능을 일체화하여 작업의 편이성을 증가시켰다.
도 1은 본 발명의 기본적인 윤곽을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 작업대에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 이송용 그립퍼 파트에 대한 사시도이다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 작업용 그립퍼 파트에 대한 사시도이다.
도 5는 본 발명에서 사용되는 비젼 파트에 대한 사시도이다.
도 6은 본 발명에서 사용되는 디캡퍼(DECAPPER) 파트에 대한 사시도이다.
도 7은 본 발명에서 사용되는 원심분리기에 대한 사시도이다.
도 8은 본 발명에서 사용되는 쉐이킹 인큐베이터에 대한 사시도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 통상의 기술자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 지방 세포 자동 분리 시스템을 구성하는 지방 용기 수납부(100), 오토 파이펫 파트(200), 이송용 그립퍼 파트(300), 비전 파트(500), 디캡퍼 파트(600), 원심분리기(700), 포켓 수납부(790), 항온 교반기(800), 작업대(900)를 도시하고 있으며, 도 4의 작업용 그립퍼 파트(400)는 지방용기 수납부(100) 및 항온 교반기(800) 뒤에 놓여지며 도 1에는 도시되지 않았다.
본 발명의 구체적 작동 상황은 도 2 내지 도 8을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 2의 지방 용기 수납부(100)에는 환자로부터 추출한 지방을 담고 있는 적어도 2개의 지방 용기(110, 120)와 비어 있는 지방용기(130)를 포함하고 있다.
도 3에는 이송용 그립퍼 파트(300)를 도시하고 있으며, 이송용 그립퍼(310)는 도 2의 지방용기 수납부(100)에 놓여진 2개의 지방 용기(110, 120) 각각을 도 4의 작업용 그립퍼 파트(400)의 작업용 그립퍼(410)로 이송한다.
상기 이송용 그립퍼(310)는 이송용 그립퍼 X,Y축 구동부(350) [도 1에 도시] 및 이송용 그립퍼 Z축 구동부(340) [도 1 및 도 3에 도시]에 의하여 X, Y, Z 축 방향으로의 이송이 가능하며, 이송용 그립퍼 구동부(320)에 의하여 이송용 그립퍼의 폭이 조절되어 지방 용기를 잡거나 놓을 수 있다.
상기 2개의 지방용기(110, 120) 각각이 놓여진 작업용 그립퍼(410, 420)는 도 4의 이송 장치(450)에 의하여 이송되어, 지방 용기(110, 120)가 도 5에 도시된 조명(510) 및 카메라(520) 사이에 번갈아 놓이게 된다.
도 5의 조명(510) 및 카메라(520)로 이루어지는 비젼 파트(500)는 상기 2개의 지방용기(110, 120)내의 지방세포의 높이를 측정하고, 상기 2개의 용기내의 지방세포의 높이가 서로 다른 경우 상기 2개의 지방용기(110, 120)는 도 6의 디캡퍼 파트(600)로 이송된다.
도 6의 디캡퍼 파트(600)는 디캡퍼 그립퍼(610), 용기 감지 센서(620), 디캡퍼 구동부(630), 디캡퍼 Z축 구동부(640) 및 디캡퍼 Y축 구동부(650)으로 이루어져 있다.
도 6과 같이 디캡퍼 파트(600)로 작업용 그립퍼(410, 420)에 놓여진 지방용기(110, 120)가 이송되면, 디캡퍼 Y축 구동부(650)에 의하여 디캡퍼 그립퍼(610)가 지방용기(110, 120)의 뚜껑 위에 놓여지고 용기 감지센서(620)는 지방용기에 뚜껑이 있는지 감지한다.
용기 감지 센서(620)에 의하여 뚜껑이 감지되면, 디캡퍼 Z축 구동부(640)에 의하여 디캡퍼 그립퍼(610)가 지방용기 뚜껑을 향해 내려가서 뚜껑을 잡게된다.
디캡퍼 그립퍼(610)는 바람직하게는 우레탄 재료로 형성되며 내부에는 상부방향으로 직경이 감소되는 원추형 중공형태를 이루고 있어 디캡퍼 Z축 구동부(640)에 의해 디캡퍼 그립퍼(610)가 내려가면, 점점 감소되는 내부 직경에 의하여 지방용기의 뚜껑에 마찰력이 작용하고 이로 인하여 뚜껑을 잡게 된다.
디캡퍼 구동부(630)에 의하여 디캡퍼 그립퍼(610)를 회전시키면서 디캡퍼 Z축 구동부(640)에 의해 디캡퍼 그립퍼(610)를 올리면 작업용 그립퍼(410, 420)에 놓여진 지방 용기(110, 120)의 몸체는 회전하지 않고 뚜껑만이 회전하여 뚜껑이 열리게 된다.
이후, 도 4의 이송 장치(450)에 의해 작업용 그립퍼(410, 420)를 오포 파이펫 파트(200)으로 이송한다.
도 2에는 오토 파이펫 파트(200)를 구성하는 오토 파이펫(210), 고정 피팅(220) 및 1회용 파이펫 팁(230)이 도시되어 있으며, 1회용 파이펫 팁(230)은 고정 피팅(220)에 의하여 오토 파이펫(210)에 연결된다.
상기 오토 파이펫 파트(200)로 이송된 작업용 그립퍼(410, 420))위의 뚜껑이 열려진 2개의 지방용기(110, 120)는 1회용 파이펫 팁(230)에 의하여 상기 카메라(520)에 의해 측정된 높이를 기초로 각각에 함유된 지방세포의 높이를 같게 맞춘다.
이와 같이, 높이를 맞춘 2개의 지방용기(110, 120)는 다시 도 6의 디캡퍼 파트(600)로 이송되고 디캡퍼 그립퍼(610)에 고정된 뚜껑을 지방용기에 장착한다.
뚜껑을 장착하는 것은 디캡퍼 구동부(630)에 의해 뚜껑을 여는 것과 반대 방향으로 디캡퍼 그립퍼(610)을 회전시키면서 디캡퍼 Z축 구동부(640)에 의해 아래방향으로 내린후 올리면 된다.
용기 내의 지방세포의 높이를 맞춘 지방용기(110, 120)는 원심분리기(700)에 의해 세포 종류별로 분리가 된다.
이러한 작업은, 도 7의 원심분리기의 회전부(750)에 장착된 다수의 원심 분리기 포켓(730)을 포켓 그립퍼(710)에 의해 작업대 (900) 위의 포켓 수납부(790) [도 1 및 도 2에 도시]에 놓여지게 하고, 상기 높이를 맞춘 저장용기(110, 120)를 X, Y 및 Z축 방향으로 이송가능한 이송용 그립퍼(310)에 의해 상기 포켓(730)에 놓여지게 한 후, 포켓 그립퍼(710)가 상기 저장 용기(110, 120)를 장착하고 있는 포켓(730)을 원심 분리기 회전부(750)에 장착하도록 하며, 그 후 상기 회전부(750)를 원심 분리기 구동부(760)에 의하여 회전시켜 지방 용기(110, 120) 내부의 지방세포를 종류별로 분리하는 것이다.
상기 포켓 그립퍼(710)에는 전자석(720)이 설치되어 포켓(730)의 탈착을 용이하게 하였으며, 포켓(730)에는 지방용기가 2개 장착할 수 있는 구조로 되어, 원심분리기 작동시 한번에 많은 수의 지방용기가 원심 분리되도록 하여 생산량을 증가시켰다.
이와 같이, 본 발명은 지방용기(110, 120) 내부의 지방세포의 높이를 자동으로 맞춘 후 원심 분리기(700)에 의하여 지방 세포를 종류별로 나누어 지게 하는 것으로, 원심 분리기에서 회전하는 용기에 담겨진 지방세포의 양이 균일하게 맞추어지므로 원심분리시 불균형으로 인한 소음을 막을 수 있다.
또한, 본 발명은 지방 세포를 종류별로 원심 분리후 필요한 세포층을 자동으로 회수할 수 있는 것으로 작동 방법은 아래와 같다.
포켓(730)안에 위치하는 지방용기(110, 120)가 원심분리기에 의해 내부의 지방세포가 종류별로 분리된 후, 상기 포켓(730)를 도 2의 작업대(900) 위의 포켓 수납부(790)로 이동시킨다.
도 3의 이송용 그립퍼(310)는 포켓 수납부(790)에 위치하는 하나의 지방용기(110)를 잡은 후 도 4의 작업용 그립퍼(410)에 위치시키며, 또한 지방용기 수납부(100)에 위치하는 내부가 빈 지방용기(130)를 도 4의 나머지 작업용 그립퍼(420)에 위치시킨다.
도 4의 이송 장치(450)는 작업용 그립퍼(410, 420)를 이송시켜 원심 분리기에 의해 내부의 지방세포가 종류별로 분리된 지방용기(110)가 도 5의 조명(510) 및 카메라(520) 사이에 놓여지도록 한다.
상기 조명(510)과 카메라(520)를 이용하여 지방용기(110) 내부의 필요한 층의 위치에 관한 정보를 획득하고, 상기 작업용 그립퍼(410, 420)를 도 6의 디캡퍼 파트(600)로 이송하여 원심 분리된 지방용기(110) 및 내부가 빈 지방용기(130)의 뚜껑을 연다 (뚜껑을 열고 닫는 과정은 위의 지방용기 내부의 높이를 맞추는 과정에서 설명한 것과 동일한 방법으로 이루어진다.)
이후, 상기 작업용 그립퍼(410, 420)는 도 2의 오토 파이펫 파트(200)로 이송되고 상기 카메라(520)에 의해 얻은 정보에 의하여 1회용 파이펫 팁(230)이 원심 분리된 지방 용기(110) 내부에서 필요한 지방세포 층을 내부가 빈 지방 용기(130)에 옮기고 상기 지방 용기(130)는 작업용 그립퍼(420)에 의해 도 6의 디캡퍼 파트(600)로 이송하여 뚜껑이 닫아진다.
마찬가지로, 원심분리기에 의해 세포층이 분리된 지방용기(120)의 필요한 세포층도 지방용기(110)와 같은 과정을 통해 지방용기(130) 또는 별도의 빈 지방용기에 보관된다.
상기 지방용기(110, 120)에서 필요한 세포층을 추출하고 나면, 내부에 있는 세포층은 필요가 없어져 도 2에 설치된 폐수 용기(910)에 버려진다.
이와 같이, 본 발명은 필요한 세포층을 자동으로 수거하도록 하여 종래 사람에 의해 수동으로 분리하는 작업시, 외부와의 접촉에 의한 오염 및 사람마다 다른 수율 문제를 향상시킬 수 있게 하였다.
또한, 본 발명의 작업대(900)에는 콜라겐 또는 식염수를 보관하는 실험용기(920, 930)를 설치하여 작업자가 콜라겐 또는 식염수를 이용하여 지방용기 내의 세포층에 대한 작업을 하는데 용이하게 하였다.
또한, 본 발명의 작업대(900)에 추가적으로 도 8의 항온 교반기를 설치하여, 내부에 지방세포를 포함하는 지방용기가 항온 교반기 그립퍼(810)에 의해 고정된후 구동부(830)에 의해 흔들어지며 교반작업이 이루어지고 히터부(820)에 의해 열을 가해지는 작업도 본 발명내에서 이루어질 수 있도록 하였다.
이와 같이 본 발명은 원심분리기능 및 교반 기능을 일체화한 자동화 지방 분리시스템을 제공할 수 있게 하였다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
100: 지방 용기 수납부 110, 120, 130: 지방 용기
200: 오토 파이펫 파트 210: 오토 파이펫
220: 고정 피팅 230: 1회용 파이펫 팁
300, 400: 그립퍼 이송 수단 500: 비전 파트
510: 조명 520: 카메라
600: 디캡퍼 파트 610: 디캡퍼 그립퍼
700: 원심 분리기 710: 포켓 그립퍼
730: 포켓 750: 원심분리기 회전부
790: 포켓 수납부 800: 항온 교반기

Claims (7)

  1. 환자로부터 추출한 지방세포를 담을 수 있는 2개의 지방 용기(110, 120);
    상기 2개의 지방 용기(110, 120)의 지방세포를 종류별로 원심 분리하는 원심분리기(700);
    상기 2개의 지방 용기(110, 120)의 내부의 지방 세포의 영상을 획득하는 비젼 파트(500);
    상기 비젼 파트(500)에 의하여 획득된 영상을 기초로 지방용기(110, 120) 내부의 지방 세포층을 흡입하여 토출하는 오토 파이펫 파트(200);
    상기 오토 파이펫 파트에서 지방 세포층이 흡입 토출될 수 있도록 상기 2개의 지방 용기 각각의 뚜껑을 열고 닫는 디캡퍼 파트(600); 및
    상기 2개의 지방 용기(110, 120)를 각각의 파트(500, 200, 600)로 이송하는 그립퍼 이송 수단(300, 400)을 포함하고,
    상기 비젼 파트(500)는 조명 및 카메라로 구성되며, 상기 2개의 지방용기(110, 120) 각각의 내부의 지방 세포 높이를 측정하는 것과 원심 분리기(700)에 의해 종류별로 분리된 상기 2개의 지방용기(110, 120) 내부의 지방 세포층에 대한 정보를 획득하는 것을 실현하고,
    상기 오토 파이펫 파트(200)은 원심분리시 불균형으로 인한 소음을 막을 수 있도록 상기 2개의 지방 용기(110, 120)의 지방세포 높이를 동일하게 맞추는 것과 상기 2개의 지방용기(110, 120) 내부에 분리된 지방 세포층으로부터 필요한 세포층을 추출하는 것을 실현하는 것을 특징으로 하는 지방세포 자동 분리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    오토 파이펫 파트(200)에서 추출한 필요한 세포층은 빈 지방용기(130)에 토출되는 것을 특징으로 하는 지방세포 자동 분리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    오토 파이펫 파트(200)는 1회용 파이펫 팁(230)이 고정 피팅(220)에 의해 오토 파이펫(210)에 연결된 것을 특징으로 하는 지방세포 자동 분리 시스템
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원심 분리기(700)는
    상기 2개의 지방 용기(110, 120)가 삽입되는 다수의 포켓(730);
    상기 포켓이 장착되어 회전되는 회전부(750);
    상기 회전부(750)를 회전시키는 구동부(760);
    상기 다수의 포켓을 전자석에 의해 이송하는 포켓 그립퍼(710); 및
    상기 이송되는 포켓이 놓여질수 있는 포켓 수납부(790)을 포함하고
    상기 2개의 지방 용기(110, 120)는 포켓 수납부(790)에 놓인 포켓(730)에서 삽입되고, 상기 다수의 포켓(730) 각각은 2이상의 지방용기를 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 지방세포자동 분리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디캡퍼 파트(600)는
    상기 2개의 지방용기의 뚜껑을 잡는 디캡퍼 그립퍼(610);
    상기 디캡퍼 그립퍼(610)를 Y축 및 Z축 이송하는 Y축 및 Z축 구동수단; 및
    상기 디캡퍼 그립퍼(610)를 회전시키는 구동부(630)를 포함하고
    상기 디캡퍼 그립퍼(610)는 탄성재료로 형성되며 내부에 상부방향으로 진행함에 따라 직경이 감소하는 중공형태를 구비한 것을 특징으로 하는 지방세포자동 분리 시스템.
  7. 제1항 또는 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    항온 교반기(800)를 추가로 포함하며,
    상기 항온 교반기(800)는
    상기 2개의 지방 용기 각각을 고정하는 그립퍼(810), 상기 지방용기에 열을 가하는 히터부(820), 상기 히터부를 흔드는 구동부(830)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지방세포자동 분리 시스템.

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