KR101116432B1 - 생물학적 유닛들의 채취 공구들 - Google Patents

Abstract

제거 공구를 사용하여 신체 표면에서 생물학적 유닛들을 제거하기 위한 공구들 및 방법들이 제공된다. 상기 공구들은 공구의 말단부의 방향으로 생물학적 유닛의 이동을 방해하고 공구 내의 생물학적 유닛의 보유를 개선하도록 된 보유 부재들 및 메커니즘을 포함한다. 일부 보유 부재들은 고정되며 일부는 생물학적 유닛 제거 공구들의 루멘 내에서 이동 가능하다. 공구들의 말단부 팁들은, 절단 부분들 및 무딘 안전 부분들을 포함하는 등에 의해, 생물학적 유닛의 가로방향으로 절개될 기회를 감소시키도록 되어 있다. 다수의 이중 동심 튜브들의 실시예들은 제거 기능들의 분할을 허용한다. 주위 조직으로부터 생물학적 유닛들의 추출에 도움이 되도록 말단으로의 유체 또는 가스 공급이 루미날 공간에 진공을 제공하게 된다.

Description

생물학적 유닛들의 채취 공구들{HARVESTING TOOLS FOR BIOLOGICAL UNITS}

본 발명은 일반적으로 모낭들을 포함하는 여러 가지 생물학적 조직 표본들의 채취를 위해 사용되는 공구들에 관한 것이다.

신체에서 생물학적 조직 표본들을 제거하기 위한 여러 가지 공구들 및 도구들이 알려져 있다. 예컨대, 생체 검사 니들 및 펀치들은, 예컨대 어떤 의료 조건들을 확인하기 위한 검사들을 위해 작은 조직 표본이 필요하게 될 때, 사용될 수 있다. 종종 제거 또는 채취될 필요가 있는 생물학적 조직의 다른 예는 모낭이다. 헤어 이식 절차는 잘 알려져 있고, 일반적으로, 예컨대 환자의 두피의 측면 및 후면의 주변 영역들의, "도너 영역"에서 도너 헤어 이식 조직들을 채취하여, 그들을 대머리 영역("수용 영역")으로 이식하는 단계들을 포함한다. 역사적으로, 채취된 헤어 이식 조직들은 비교적 크지만(3-5 mm), 최근의 도너 이식 조직들은 두피 표면 위에 랜덤하게 분포된 1-3(훨씬 드물게 4-5)개의 밀접하게 떨어진 모낭 유닛들의 자연적으로 발생하는 집합들인, 단일의 "모낭 유닛"으로 될 수 있다. 잘 알려진 하나의 프로세스에서, 두피의 선형 부분은 피하 지방 조직으로 절단하도록 외과용 메스를 이용하여, 가로로 절개함에 의해 도너 영역에서 두피의 선형적 부분이 제거된다. 그 후, 그 스트립이 모낭 유닛 성분으로서 (현미경 하에서) 절개된 다음, 니들 또는 레이저 블레이드에 의해 형성된 각각의 구멍 절개부들의 수용 영역으로 이식된다. 모낭 유닛 이식 조직들을 집어서 바늘 절개부 위치들로 위치시키도록 일반적으로 핀셋들이 사용되지만, 그와 같이 작용하는 다른 도구들 및 방법들도 알려져 있다.

"남성형 탈모(androgenetic alopecia)"(스프링거 1996)에서, 엠. 이나바 및 와이. 이나바는 모낭 유닛의 임계적인 해부학상의 부분들의 직경에 대략 동일한, 직경 1 mm의 내부 루멘 및 절단 에지를 가진 중공 니들 펀치를 이용하는 단일의 모낭 유닛들을 채취하기 위한 방법을 설명하고 있다. 니들 펀치는 추출될 모낭 유닛의 축과 축방향으로 정렬된 후 선택된 모낭 유닛의 원주 둘레에서 두피를 절단하도록 두피 내로 전진된다. 그 후, 모낭 유닛들은, 예컨대 핀셋들을 이용하여, 용이하게 제거되어 계속해서 특수하게 고안된 삽입 니들로써 수용 장소에 이식하게 된다. 때로, 니들 펀치의 날카로운 단부가, 바람직한 것보다 작은 모낭 유닛이 되게 할 정도로, 모간(毛幹)(hair shaft)을 절단하거나 또는 가로로 절개해 버린다. 다른 때에는, 중공 펀치가 피부 표면을 접촉하는 입사 각도에 의해 펀치가 피부를 잡아 늘려서 모낭과 함께 주변 조직의 비교적 큰 플랩을 절단하게 되어, 이어지는 이식 과정을 방해할 수 있다.

미국 특허 제7,172,604호(콜)는 개별적인 모낭 유닛들의 추출을 위한 도구를 제시하고 있다. 피부에서 모낭을 추출하도록 콜의 특허에 기재된 프로세스에서의 여러 단계들이 도1a-1c에 도시된다. 도1은 내부에 배치된 헤어(24)와 모낭(22)을 포함하는 피부(20)의 단면을 나타내고 있으며, 관형 채취 펀치(26)는 피부 표면과 접촉한다. 상기 펀치(26)는 헤어(24)가 피부에서 표출하는 위치의 피부 표면에 대해 비스듬하게 피부와 접촉한다. 펀치(26)의 날카로운 단부는 피부를 관통하여 약 0.05-0.5 mm 사이의 깊이 D 까지 전진한다. 다음, 의사는 펀치(26)를, 도1c에 도시된 바와 같이, 헤어 성장과 동일 축을 따라, 각도 α₂로 각지게 하여, 펀치를 2-7 mm의 제2 깊이 D₂ 까지 진피로 더욱 전진시킨다.

공개된 미국 특허 출원 제20050267506호(해리스)에서는 날카로운 펀치로 외측 피부 층들을 처음으로 베고, 상기 날카로운 펀치를 제거한 다음에, 모낭횡단(transection)의 발생을 감소시키면서 주위 조직 및 지방층에서 모낭 유닛을 분리하기 위해 무딘 펀치를 절개부 내로 삽입함에 의해 모낭 유닛들을 추출하기 위한 방법 및 장치를 제시하고 있다. 다른 미국 특허 제6,585,746호(길덴버그)는 로보트 팔 및 도너 영역에서 모낭들을 채취하도록 사용될 수 있는 로보트 팔과 관련된 모낭 단부 이펙터를 포함하는, 로보트 시스템을 사용하는 헤어 이식 시스템을 제시하고 있다.

특히 모낭 유닛 채취를 포함하는, 생물학적 조직 표본들의 제거를 위한 현존하는 장치들과 관련된 문제들을 나타내도록, 도2a는 표면에 대해 비스듬하게 전진되는 관형 채취 캐뉼러(도시 안됨)에 의해 신체 표면에서 제거된 생물학적 유닛(30)의 아웃라인을 나타내고 있다. 상기 캐뉼러는 일반적으로, 도시된 예에서 벌브(34) 및 축(36)을 가진 모낭 유닛 둘레를 중심으로 한, 조직 플러그(32)를 제거한다. 그러나, 캐뉼러가 비스듬하게 피부로 전진하기 때문에, 캐뉼러가 각진 방향 으로 피부의 바람직하지 않은 측면 플랩(38)이 발생될 수 있다. 이 부속물 또는 플랩(38)은 채취 캐뉼러 또는 니들을 이용하여, 15-45° 사이 등의, 신체 표면에서 낮은 입사 각도로 고속으로 펀칭 시에 더욱 종종 발생한다. 상기 플랩(38)은 채취 공구를 통한 생물학적 유닛(30)의 이동, 신체 표면에서의 그의 제거 및 제거 공구 내의 그의 보유를 방해하게 된다. 또한, 채취된 헤어의 이어지는 이식의 경우, 상기 플랩(38)의 존재에 의해 이식 장소에서 가깝게 떨어진 작은 절개부들을 선택할 수 없게 된다. 도2b는, 다시 플랩을 형성하게 되고 또한 생물학적 유닛(30)이 축(36)을 따라 가로로 절개되도록 하는, 비스듬하게 전진하는 중의 피부의 완전한 관통 전에 캐뉼러의 미끄러짐과 관련된 추가적인 문제를 나타내고 있다. 이들 두 가지의 문제들은 헤어 이식에 사용되는 채취된 생물학적 유닛(30)을 폐기하게 되는 일반적인 이유들이고, 또한 생물학적 조직의 표본이 취해질 필요가 있는 경우 생체 검사 또는 다른 응용들에 있어서 바람직하지 않다.

생물학적 조직의 채취를 위한 공구들의 개선에서의 일부 진전에도 불구하고, 사용 가능한 채취 표본들의 수율을 증가시키고, 제거 공구 내의 채취된 유닛들의 보유 및 얻어진 표본들의 질을 개선하는 더 효율적인 채취 공구에 대한 필요성이 여전히 남아 있다.

본 발명은 예컨대 모낭 유닛, 피부 표본, 조직 표본, 또는 생체 검사 유닛 등의 사용 가능한 채취된 생물학적 표본들의 수율을 증가시키기 위한 여러 가지 특징들을 포함하며 종래 기술의 결점들에 대한 다수의 솔루션들을 제공한다. 일반적으로 본 발명은 조직을 효과적으로 관통하여 제거하며 생물학적 유닛들을 손상시키지 않고 내측에 보유하는 공구들을 제공한다. 본 명세서에서 설명되는 공구들에 있어서 특히 유용한 하나의 응용은, 셀 수 없는 모낭 유닛들의 제거를 필요로 하는, 헤어 채취 및 이식의 영역에서이다. 상기 공구들은 수동으로 작동되거나 또는 로보틱 시스템을 포함하는 자동화된 시스템에 포함될 수 있다.

본 발명의 하나의 예시적인 생물학적 유닛 제거 공구는 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 신체 표면을 관통하도록 된 말단부 팁을 가진 기다란 몸체를 포함한다. 기다란 몸체의 말단부 팁은 신체 표면을 통해 절단하는 하나 이상의 절단 부분 및 더욱 무디고 절단 부분보다 조직을 통해 덜 절단하도록 할 수 있는 하나 이상의 안전 부분을 포함한다. 또한, 하나 이상의 안전 부분은 하나 이상의 절단 부분에서 기부 측으로 오프셋된다. 상기 공구는 모낭 채취 캐뉼러, 조직 생체 검사 펀치, 및 니들을 포함하는 그룹에서 선택된다. 바람직하게, 적어도 두 개의 정반대로 대향하는 절단 부분들 및 적어도 두 개의 정반대로 대향하는 안전 부분들이 있다. 일 실시예에서, 정반대로 대향하는 절단 부분들은 비교적 날카로운 지점들을 가지며 정반대로 대향하는 완만한 곡선으로 된 무딘 안전 부분들에 의해 분리된다. 각각의 안전 부분의 일부는 편평하고 기다란 몸체의 길이방향 축에 대해 수직하게 배향된다.

상기한 예시적인 제거 공구에서, 하나 이상의 절단 부분 및 하나 이상의 안전 부분은 말단으로 향해 있다. 일 실시예에서, 멀티플 절단 부분 및 멀티플 안전 부분이 있으며, 말단부 팁의 외주는 리지들을 형성하는 절단 부분들 및 두 개의 절단 부분들 사이에서 각각 트로프들을 형성하는 안전 부분을 갖는 왕관에 닮아있다. 예컨대, 각각의 안전 부분은 두 개의 인접한 절단 부분들 사이에서 부드러운 곡선을 형성하며, 멀티플 절단 부분들은 비교적 날카로운 리지로 테이퍼될 수 있다. 왕관 형태의 말단부 팁에서, 절단 부분들 및 안전 부분들은 말단부 팁의 외주 둘레에

서 반복 패턴으로 교호하며, 또한 절단 및/또는 안전 부분들 사이의 공간은 일정하거나 또는 변화 가능하다. 하나 이상의 절단 부분들이 말단부 팁의 외주 둘레에서 하나 이상의 다른 절단 부분들 보다 긴 원호를 가질 수 있다. 상기 기다란 몸체는 말단부 팁에서 최소 두께로 시작하여 기부 방향으로 두께가 점차 증가함으로써 안전 부분들의 벽 두께가 인접한 절단 부분들의 벽 두께보다 큰 말단부 테이퍼(내측, 외측, 또는 비선형)를 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 모낭 유닛을 수용할 수 있는 사이즈로 된 루멘 및 신체 표면으로 관통하는 형태로 된 말단부 팁을 가진 기다란 몸체를 포함하는 모낭 유닛 제거 공구에 관한 것이다. 기다란 몸체의 말단부 팁은 신체 표면을 통해 절단하는 다수의 절단 부분들 및 더 무디고 절단 부분들보다 신체 표면을 통해 덜 절단하도록 할 수 있는 다수의 안전 부분들을 포함하는 외주를 갖는다. 다수의 절단 부분들은 말단부 팁의 외주 둘레에서 다수의 안전 부분들과 교호한다. 마지막으로, 하나 이상의 다수의 안전 부분들이 절단 부분들로부터 기부측으로 오프셋되어 있다.

방금 전의 상기한 공구에서, 절단 부분들 및 안전 부분들은 말단부 팁의 외주 둘레에서 일정한 간격의 반복 패턴으로 교호할 수 있다. 이와 다르게, 상기 절단 부분들 및 안전 부분들은 말단부 팁의 외주 둘레에서 가변의 간격으로 교호할 수 있다. 각각의 절단 부분은 비교적 날카로운 리지로 테이퍼되며 각각의 안전 부분은 두 개의 인접한 절단 부분들 사이에서 부드러운 곡선을 형성한다.

본 발명의 다른 양태는 생물학적 유닛을 수용할 수 있는 사이즈로 된 루멘 및 신체 표면으로 관통하는 형태로 된 말단부 팁을 가진 기다란 몸체를 포함하는 생물학적 유닛 제거 공구에 관한 것이다. 기다란 몸체의 말단부 팁은 외주의 대부분의 둘레로 연장하며 기다란 몸체의 길이방향 축에 대해 수직하게 배향하는 신체 표면 조직을 통해 절단하는 하나 이상의 절단 부분을 포함하는 외주를 가진다. 상기 말단부 팁은 더 무디고 하나 이상의 절단 부분보다 조직을 통해 덜 절단하도록 할 수 있는 단일의 안전 부분들을 포함하며, 상기 안전 부분은 하나 이상의 절단 부분들에 연결되어 그로부터 기부측 방향으로 연장된다. 바람직하게, 기다란 몸체는 관형이고, 말단부 팁은 말단부 도면에서 원형으로 되며, 기다란 몸체는 말단부 팁에서 최소 두께로 시작하여 기부 방향으로 두께가 점차 증가함으로써 기부측으로 연장하는 안전 부분의 벽 두께가 하나 이상의 절단 부분의 벽 두께보다 크게 된다. 바람직한 실시예에서, 상기 공구는 모낭 제거 캐뉼러이고 단일의 안전 부분은 제거 공구에 의해 채취된 모낭 유닛을 둘러싸는 조직의 플랩을 감소시키도록 되어 있다. 말단부 팁으로부터 생물학적 유닛이 기다란 몸체에서 배출됨을 방지하도록 된 하나 이상의 보유 부재도 공구의 일부로 될 수 있다.

본 발명의 하나의 예시적인 생물학적 조직 제거 공구는 생물학적 유닛을 수용할 수 있는 사이즈로 된 루멘 및 신체 표면으로 관통하는 형태로 된 말단부를 가진 기다란 몸체를 포함한다. 하나 이상의 보유 부재는 루멘으로 돌출하며 루멘에 수용된 생물학적 유닛의 말단부 방향으로의 이동을 방지하도록 되어 있다. 상기 보유 부재는 루멘에 수용된 생물학적 유닛을 둘러싸도록 기다란 몸체의 외주 둘레에 배치된다. 일 실시예에서, 상기 보유 부재는 약 0.5-8.0 mm의 축방향 길이를 가진다. 상기 보유 부재는 기다란 몸체의 축을 따라 이동 가능하다.

상기 생물학적 유닛은 모낭 유닛으로 될 수 있고 모낭 유닛과 접촉하도록 된 보유 부재의 일부는 비외상성으로 되어 있다. 예컨대, 상기 보유 부재는 비외상성 에지를 가진 테이퍼진 인서트로 될 수 있다. 이와 다르게, 보유 부재는 기다란 몸체의 내측 원주 둘레에서 하나 이상의 연속적인 립을 포함한다. 상기 립은 그의 말단부에서 최대 직경이며 기부 방향으로 점차 좁아지는 테이퍼진 내측 보어를 가질 수 있다. 상기 립의 트레일링 벽은 바람직하게 립의 반경방향 단면이 기부를 향한 꼭대기를 포함하도록 된 부분적인 원뿔형을 형성한다.

하나의 예시적인 실시예에서, 다수의 보유 부재들은 기다란 몸체 내에서 축방향으로 떨어져 있고 다수의 보유 부재들의 결합된 축방향 길이가 공구의 길이의 50%를 초과하지 않는다. 다른 형태에서, 보유 부재는 나선형 립을 포함하고 또한 신체 표면을 통해 절단하기 위한 절단 부분들 및 무딘 절개를 위한 안전 부분들의 조합을 포함하는 외주를 가진 말단부를 포함할 수 있다. 보유 부재는 기다란 몸체의 일체형 부분을 형성하거나 또는 기다란 몸체의 루멘 내에 부착된 분리 요소를 포함할 수 있다. 다른 버젼에서, 보유 부재는 변형 가능한 재료로 된 부분을 포함하며 상기 공구는 적어도 보유 부재의 변형 가능한 부분을 변형시키고 내측에 형성된 루멘을 압축하도록 된 작용 장치를 더 포함한다. 예컨대, 보유 부재는 테프론, 스테인리스 강, 또는 티탄 등의, 경질 재료로 된 스페이서에 의해 각각 두 개 씩 분리되어 있는, 변형 가능한 재료로 된 다수의 부분들을 포함한다. 변형 가능한 재료는 실리콘, 고무, 겔, 및 유체들로 구성된 그룹에서 선택될 수 있다.

이와 다르게, 보유 부재는, 예컨대, 이동 가능한 로드에 의해 길이방향으로 압축 또는 연장될 때 내부에 형성된 루멘을 압축하도록 된 아코디언 구조로 될 수 있다. 상기 공구는 루멘 내에 압력차를 형성하여 기다란 몸체 내의 생물학적 유닛의 기부 방향으로의 이동을 보조하도록 감압원에 연결되는 형태로 되어 있다.

본 발명의 다른 양태는 기다란 몸체 및 하나 이상의 가동 보유 부재를 포함하는 생물학적 조직 제거 공구에 관한 것이다. 기다란 몸체는 생물학적 표본을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 신체 표면으로 관통하는 형태로 된 말단부 팁을 가진다. 상기 보유 부재는 철회 위치 및 보유 부재가 루멘 내에 수용된 생물학적 표본의 말단부 팁 방향으로의 이동을 방지하도록 말단부 팁에 대해 루멘으로 또는 루멘을 가로질러 기부측으로 돌출되는 형태로 되는 보유 위치 사이에서 기다란 몸체에 대해 이동한다.

상기 보유 부재는 기다란 몸체 외측에 배치되어 기다란 몸체 외측으로부터 루멘으로 이동 가능하게 될 수 있다. 일 실시예에서, 보유 부재는 보유 위치로, 비틀림 스프링-바이어스, 형태 등으로 스프링 바이어스된다. 다른 형태에서, 상기 보유 부재는 철회 및 보유 위치들 사이에서 기다란 몸체 위로 축방향으로 미끄럼 이동하며 보유 위치의 기다란 몸체의 벽의 구멍을 통해 루멘으로 통과하는 부분을 가진다. 예컨대, 보유 부재는 기다란 몸체의 벽의 정반대로 대향하는 구멍들을 통해 루멘으로 통과하는 두 개 이상의 부분들을 가진 클립으로 될 수 있다. 일부 예들에서, 작용기가 보유 부재를 철회 및 보유 위치들 사이에서 변위시키며, 상기 작용기는 자동화 될 수 있다. 보유 부재는 철회 및 보유 위치들 사이에서 회전 가능하게 될 수 있다.

다른 실시예에서, 가동 보유 부재는 관형 부재의 벽에 형성된 가동 핑거를 포함한다. 바람직하게, 가동 핑거는 그의 기부측 단부가 기다란 몸체에 연결되고 핑거의 말단부는 반경방향으로 자유로이 이동하도록 말단부 팁에 기부 방향으로 형성된다.

또 다른 실시예에서, 모낭 유닛 제거 공구는 모낭 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 피부 표면으로 관통하는 형태로 된 말단부 팁을 가진 기다란 몸체를 포함한다. 하나 이상의 채널들은 기다란 몸체를 따라 연장하여 말단부 팁에 유체 또는 가스를 전달하도록 말단부 팁에 근접하게 배치된 포트에서 개방된다. 상기 채널은 기다란 몸체의 벽에 형성되어 상기 몸체의 말단부에서 개방된다. 이와 다르게, 상기 채널은 기다란 몸체의 벽을 따라 장착된 도관 내에 형성된다. 일부 실시예들에서, 모낭 유닛 제거 공구의 말단부는 날카롭고 무딘 절개를 위한 절단 및 안전 부분들의 조합으로써 형성된다.

본 명세서에 기술되어 있고 특정의 구조의 실시예들 중 어느 것과도 유용한 본 발명의 다른 양태는 연결 조직을 절단하기 위해 공구의 말단부의 포트들을 통해 압력 하의 유체/가스를 인가하는 것이다. 예컨대, 상기한 채널들을 가진 공구는 조직을 관통할 수 있고 회전 또는 철회하는 중에 유체/가스가 포트들에서 압력 하에 배향될 수 있다. 유체/가스의 직접적인 물리적 접촉은 조직 결합들을 절단하는데 도움이 될 뿐만 아니라, 유체의 주입과 관련된 압력이 공구를 후방으로 밀도록 협력하게 되고 따라서 그의 주변의 생물학적 유닛의 연결을 파괴함에도 보조하게 된다. 상기 공구는 이 과정을 돕도록 동일 시간에 회전될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 본 발명의 생물학적 조직 제거 공구는 생물학적 표본을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 생물학적 유닛의 가로로의 절개를 방지하도록 절단 및 안전 부분들을 갖는 말단부 팁을 가진 기다란 몸체를 포함한다. 또한, 상기 제거 공구는 루멘의 외주 둘레에 안전 부분들 중 적어도 일부와 정렬되어 배치된 분리형 보유 부재들을 가진다. 바람직하게, 안전 부분들은 절단 부분들이 비교적 날카로운 한편으로 무디게 되어 있다.

단독으로 또는 다른 특징들과 조합되어 사용될 수 있는 본 발명의 또 다른 양태는 비원형 반경방향 단면을 가진 기다란 몸체를 갖는 제거 공구에 관한 것이다. 비원형은 둥글려진 삼각형 등의 둥글려진 다각형으로 될 수 있고, 그의 주변 조직 연결부들에서 생물학적 표본을 추출하기 위해 협력하도록 상기 공구가 회전될 때 생물학적 표본에 토크를 인가할 수 있는 능력을 공구에 제공하게 된다.

본 발명의 하나의 보유 솔루션은 제거 공구의 측벽에 구멍(들) 또는 윈도우(들)을 형성하는 것이다. 예컨대, 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 신체 표면을 관통하도록 된 말단부를 가진 기다란 몸체는, 공구가 철회될 때, 주변의 신체 조직으로부터 캡쳐된 생물학적 유닛을 찢어내도록 협력하는 구멍으로 생물학적 유닛 조직이 팽창하도록 허용하는 형태 또는 사이즈로 된 구멍들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 구멍들은 기다란 몸체가 회전할 때 생물학적 유닛 상에 토크를 가하도록 생물학적 유닛 조직을 충분히 수용하는 형태로 될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 구멍들은, 각각 기다란 몸체를 따라 축방향으로 떨어져 있는 윈도우들과 같은 형상으로 될 수 있는, 기다란 몸체의 말단부 근방에 배치된 다수의 슬롯들을 포함한다. 이와 다르게, 상기 슬롯은 말단부에서 나선형으로 기부측으로 연장할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 슬롯은 말단부에서 기부측으로 연장하며 키이 모양을 형성하도록 기부측 단부에서 원주방향으로 넓어진 부분을 가진다. 다른 형상들은 축방향으로 떨어져 있는 원형 구멍들, 또는 직경방향으로 떨어져 있는 장방형 윈도우들을 포함한다.

또 다른 생물학적 조직 제거 공구는 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 신체 표면을 관통하도록 된 말단부를 가진 기다란 몸체, 및 기다란 몸체의 벽에 형성되며 루멘으로 개방되는 하나 이상의 슬롯을 포함하며, 상기 슬롯은 적어도 일측 상에 축방향으로 배향하는 절단 에지를 형성하며, 루멘 내에 수용된 생물학적 유닛 상에 토크를 가하고 기다란 몸체가 회전할 때 생물학적 유닛에 연결된 조직을 분리하는데 협력하도록 되어 있다. 일부 실시예들에서, 슬롯은 말단부에서 나선형으로 기부측으로 연장될 수 있고; 이와 다르게, 상기 슬롯은 키이 모양을 형성하도록 기부측 단부에서 원주방향으로 넓어진 부분을 가진다. 다른 실시예들에서, 상기 공구는 기다란 몸체의 말단부 근처에 배치된 다수의 슬롯들을 포함하고, 이러한 슬롯들은 기다란 몸체를 따라 축방향으로 떨어져 있는 윈도우들과 같은 형상으로 될 수 있다.

본 발명의 다른 보유 솔루션은 생물학적 유닛 제거 공구의 말단부 팁에서 바로 기부 방향측으로 배치된 일련의 원주방향으로 떨어져 있는 내측의 보유 딤플들의 제공을 포함한다. 각각의 딤플은 작은 구멍 또는 개구부로 인도하는 우묵한 함몰부를 포함할 수 있다. 딤플들의 내향 돌출부는 공구 내의 생물학적 유닛과 접촉하며, 구멍들은 팽창된 조직을 수용함에 의해 보유에 협력할 수 있다. 동일의 축방향 위치에 3개의 딤플들이 사용될 수 있지만, 예컨대, 축방향 열들에서 3개를 초과함도 고려될 수 있다.

조직 보유를 목적으로 하는 내향 돌출부의 형성 방법도 본 명세서에서 설명된다. 상기 방법은, 상기한 바와 같이, 기다란 몸체의 측벽에, 딤플들의 형성을 포함한다. 그 후, 딤플의 기부측 부분은 기계 가공 또는 레이저 절단에 의해 절단되어 그 결과의 돌출부가 공구 루멘으로 기부 방향으로 연장한다. 상기 돌출부는 생물학적 유닛의 내측의 보유 중에 공구 루멘 내로의 기부측으로의 통과를 허용함에 있어서 효과적이다.

또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 도너 영역에서 생물학적 조직을 제거하는 방법을 제공하며 :

a. 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 조직을 통해 절단하도록 된 말단부 팁을 가진 내측의 기다란 몸체를 도너 영역을 관통하도록 신속하게 전진시키는 단계;

b. 내측의 기다란 몸체의 전진을 제1 깊이에서 정지시키는 단계;

c. 내측의 기다란 몸체의 말단부 팁보다 비교적 무딘, 외측의 기다란 몸체의 말단부 팁이 제1 깊이를 통과하여 제2 깊이로 연장하도록 외측의 기다란 몸체를 내측의 기다란 몸체 위로 동심으로 비교적 더 느리게 전진시키는 단계; 및

d. 도너 영역에서 생물학적 유닛을 제거하도록 내측 및 외측의 기다란 몸체들을 철회하는 단계들을 포함한다.

상기 내측 및 외측의 기다란 몸체들은 동시에 철회되거나, 또는 내측의 기다란 몸체의 철회는, 예컨대, 외측의 기다란 몸체의 철회가 개시된 후에 개시될 수 있다. 상기 방법은 로보트 시스템의 사용을 포함한다. 일 실시예에서, 외측의 기다란 몸체는, 선택적으로 그 외측의 기다란 몸체가 회전하면서, 내측의 기다란 몸체의 말단부 팁에 의해 형성된 절개부를 통해 도너 영역으로 전진한다. 외측의 기다란 몸체의 회전은 내측의 기다란 몸체의 축에서 약간 벗어날 수 있다. 일 실시예에서, 외측의 기다란 몸체의 말단부 팁은 비교적 원형의 외주 및 그로부터 말단으로 돌출하는 립을 형성하며, 상기 방법은 도너 영역으로 전진될 때 외측의 기다란 몸체를 회전시켜서 상기 립이 외측의 기다란 몸체의 말단부 팁의 외주로 진입하여 그 외주의 나머지를 내측의 기다란 몸체에 의해 형성된 도너 영역의 원형 절개부로 안내하는 단계를 포함한다. 또한, 유체 또는 가스가 외측의 기다란 몸체의 말단부 팁으로 압력 하에 공급될 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 조직을 통해 절단하도록 된 말단부 팁을 가진 내측의 기다란 몸체를 도너 영역을 관통하도록 전진시키는 단계, 외측의 기다란 몸체의 말단부 팁이 내측의 기다란 몸체의 말단부 팁을 지나 연장하도록 외측의 기다란 몸체를 내측의 기다란 몸체 위로 동심으로 전진시키는 단계, 외측의 기다란 몸체의 말단부 팁으로 압력 하의 유체 또는 가스를 공급하는 단계, 및 도너 영역에서 생물학적 유닛을 제거하도록 내측 및 외측의 기다란 몸체들을 철회하는 단계들을 포함하는 도너 영역에서 생물학적 조직을 제거하는 방법에 관한 것이다. 유체 또는 가스는, 예컨대 주변 조직에서 생물학적 유닛을 절단하도록 말단부 팁 근처에 배치된 포트에서 각각 개방되는 하나 이상의 길이방향으로 연장하는 채널들을 통해 압력 하에 공급될 수 있다. 바람직하게, 상기 방법은 자동화되며, 생물학적 유닛은 모낭 유닛이다.

도너 영역에서 생물학적 조직을 제거하는 본 발명의 또 다른 예시적인 방법은 :

a. 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 조직을 통해 절단하도록 된 말단부 팁을 가진 내측의 기다란 몸체, 외측의 기다란 몸체, 및 생물학적 유닛에 접촉하여 그의 말단 방향으로의 공구 내에서의 이동을 방지하도록 된 보유 부재를 포함하는 제거 공구를 도너 영역 근방에 배치하는 단계;

b. 내측의 기다란 몸체를 도너 영역을 관통하도록 전진시키는 단계;

c. 외측의 기다란 몸체의 말단부 팁이 내측의 기다란 몸체의 말단부 팁을 지나 연장하도록 외측의 기다란 몸체를 내측의 기다란 몸체 위로 동심으로 전진시키는 단계; 및

d. 보유 부재의 도움으로 도너 영역에서 생물학적 유닛을 제거하도록 내측 및 외측의 기다란 몸체들을 철회하는 단계를 포함한다.

상기한 방법에서, 보유 부재는 상기 방법이 보유 부재를 철회 위치에서 보유 위치로 반경방향으로 변위시키는 단계를 포함하도록 반경방향으로 이동 가능하다. 예컨대, 상기 보유 부재는 풍선으로 될 수 있다. 이와 다르게, 보유 부재는 외측의 기다란 몸체를 둘러싸도록 배치된 탄성 부재를 포함하며 외측의 기다란 몸체의 윈도우를 통해 연장하는 부분을 가진다. 다른 버젼에서, 보유 부재는 축방향으로 이동 가능하고, 상기 방법은 보유 부재를 철회 위치에서 보유 위치로 축방향으로 변위시키는 단계를 포함한다. 또한, 상기 보유 부재는 생물학적 유닛을 변형시키고 둘러싸서 그의 말단 방향으로의 이동을 억제하도록 변형 가능하다.

본 발명의 다른 양태에 따른 생물학적 조직 제거 공구는 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 신체 표면을 통해 절단하도록 된 말단부 팁을 가진 내측의 기다란 몸체, 상기 내측의 기다란 몸체 위로 동심으로 축방향으로 이동 가능하고 외주에 말단부 팁을 가진 외측의 기다란 몸체, 및 외주의 나머지 부분보다 더 멀리 연장하는 외주의 립 부분을 포함한다. 외측의 기다란 몸체의 말단부 팁은 내측의 기다란 몸체의 말단부 팁보다 무딘 것이 바람직하다. 내측의 기다란 몸체, 외측의 기다란 몸체, 또는 양자는 내측 또는 외측의 테이퍼를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 립 부분은 내측의 기다란 몸체에 대해 유선형으로 되어 있다.

본 발명의 다른 생물학적 조직 제거 공구는 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘을 가진 내측의 기다란 몸체, 상기 내측의 기다란 몸체 위로 동심으로 축방향으로 이동 가능한 외측의 기다란 몸체, 및 내측 또는 외측의 기다란 몸체들 중 하나의 말단부 팁으로 유체 또는 가스를 분배하기 위한 서브시스템을 포함하며, 내측 또는 외측의 기다란 몸체들 중 하나가 조직을 통해 절단하기 위한 말단부 팁을 가진다. 바람직하게, 내측의 기다란 몸체 및 외측의 기다란 몸체 중 하나 또는 양자는 말단부 팁으로 유체 또는 가스를 전달하도록 각각의 말단부 팁에 대해 가깝게 배치된 포트로 각각 개방하는 하나 이상의 길이방향으로 연장하는 채널들을 포함한다. 상기 하나 이상의 채널들은 내측 또는 외측의 기다란 몸체의 벽에 형성되거나, 또는 각각 내측 또는 외측의 기다란 몸체의 벽을 따라 장착된 도관 내에 형성된다. 바람직하게, 내측의 기다란 몸체 및 외측의 기다란 몸체 중 하나 또는 양자는 말단부 팁으로 유체 또는 가스를 전달하도록 그의 말단부 팁 둘레에 원주 방향으로 떨어져 있는 다수의 포트들을 포함한다.

말단부로 유체 또는 가스를 전달하는 예시적인 공구에서, 외측의 기다란 몸체의 말단부 팁은 조직을 통해 절단하기에 적절하고, 내측의 기다란 몸체는 다수의 원주 방향으로 떨어져 있는 핑거들에 의해 형성된 파지부를 포함한다. 또한, 상기 공구는 내측 및 외측의 기다란 몸체들을 서로에 대해 이동시켜서 유체 또는 가스 분배 서브시스템을 작용시키기 위한 로보트 메카니즘을 포함할 수 있다. 내측 또는 외측의 기다란 몸체들 중 하나는 신체 표면을 통해 절단하는 절단 부분들 및 무딘 절개를 위한 안전 부분들의 조합을 포함하는 외주를 가진 말단부를 갖는다. 또한, 생물학적 유닛과 접촉하여 공구 내에서의 그의 말단 방향으로의 이동을 방지하는 보유 부재가 공구 내에 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서, 생물학적 유닛 제거 공구는 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 신체 표면을 통해 절단하도록 된 말단부 팁을 가진 내측의 기다란 몸체, 및 상기 내측의 기다란 몸체 위로 동심으로 축방향으로 이동 가능하고 말단부 팁을 가진 외측의 기다란 몸체를 포함한다. 외측의 기다란 몸체는 측벽의 하나 이상의 윈도우, 및 윈도우에서 외측의 기다란 몸체를 둘러싸는 다수의 탄성 밴드들을 형성한다. 상기 윈도우는 탄성 밴드들이 외측의 기다란 몸체 내에 배치된 생물학적 유닛 둘레에서 내향으로 바이어스되어 압축된다.

본 발명의 팽창 가능한 실시예에서, 생물학적 유닛 제거 공구는 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘 및 신체 표면을 통해 절단하도록 된 말단부 팁을 가진 내측의 기다란 몸체, 및 상기 내측의 기다란 몸체 위로 동심으로 축방향으로 이동 가능하고 말단부 팁을 가진 외측의 기다란 몸체를 포함한다. 외측의 기다란 몸체는 측벽의 하나 이상의 윈도우, 및 윈도우에 배치된 팽창 가능한 멤브레인을 포함한다. 멤브레인의 팽창은 멤브레인을 윈도우를 통해 반경방향 내측으로 팽창하도록 하여 외측의 기다란 몸체 내에 배치된 생물학적 유닛 둘레를 압축하게 한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 생물학적 유닛 제거 공구는 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘을 가진 내측의 기다란 몸체, 및 상기 내측의 기다란 몸체 위로 동심으로 축방향으로 이동 가능하고 신체 표면을 통해 절단하도록 된 말단부 팁을 가진 외측의 기다란 몸체를 포함한다. 내측의 기다란 몸체는 그 위로의 외측의 기다란 몸체의 축방향 이동에 의해 작용되는 원주 방향으로 떨어져 있는 다수의 핑거들에 의해 형성된 파지부를 포함한다.

본 발명에 의해 제공된 예시적인 로보트 시스템은 그들 중 하나가 신체 표면을 통해 절단하도록 된 말단부 팁을 가진, 내측 또는 외측 튜브들 등의, 상대 이동 가능한 다양한 동심 튜브들을 포함한다. 자동화된 메카니즘은, 가스 피스톤/실린더 작용기들이 바람직한, 내측 및 외측 튜브들에 대한 분리된 작용기들을 포함한다. 또한, 자동화된 메카니즘은 내측 또는 외측 튜브들 중 적어도 하나를 회전시키기 위한 수단을 포함할 수 있다. 바람직하게, 내측 및 외측 튜브들 중 하나 또는 양자의 말단부 팁에 유체 또는 가스를 전달하도록 유체 또는 가스 전달 서브시스템이 포함될 수 있다. 또한, 동심 튜브들의 말단부 팁의 작동을 모니터링하여 디스플레이로 정보를 전달하도록 가시적 서브시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 생물학적 유닛 제거 공구는 생물학적 유닛을 수용하는 사이즈로 된 루멘을 가진 내측의 기다란 몸체, 및 상기 내측의 기다란 몸체 위로 동심으로 축방향으로 이동 가능하고 신체 표면을 통해 절단하도록 된 말단부 팁을 가진 외측의 기다란 몸체를 포함한다. 내측의 기다란 몸체는 피부가 외측의 기다란 몸체에 의해 처음으로 뚫리면 조직의 무딘 절개를 위해 사용되는 무딘 말단부를 가진다. 내측의 기다란 몸체는 외측의 기다란 몸체의 기부측 단부에 대해 적절한 축방향 힘을 가하는 스프링 부재를 운반한다. 스프링의 컴플라이언스는 환자의 피부 조직의 그것보다 훨씬 작고, 따라서 피부 표면에 대해 외측의 기다란 몸체가 누르게 될 때 스프링이 압축하게 된다.

본 발명의 다른 양태에서, 생물학적 유닛 제거 시스템은, 그중 하나가 신체 표면을 통해 절단하도록 된 말단부 팁을 갖는, 동심 튜브들을 가진 제거 공구를 포함한다. 상기 공구는 공구의 루멘을 통한 말단 방향으로의 생물학적 유닛의 이동을 방지하기 위한 보유 부재를 포함한다. 선택적으로, 유체 전달 시스템은 동심 튜브들 사이에 유체를 전달하도록 공구의 말단부 팁에 제공될 수 있다.

본 발명의 제거 공구들의 여러 가지 보유 특징들은 상호 배타적으로 표현되지 않는 한 본 명세서에서 설명된 본 발명의 다른 특징들과 조합되어 사용될 수 있음을 이해하기 바란다. 예컨대, 절단 및 안전 부분들을 갖는 등의, 하나 이상의 보유 특징들이 이상 설명된 여러 가지 말단부 팁들과 조합될 수 있다. 유사하게, 본 발명의 제거 공구의 보유 특징들 중 어느 것은 이하에 설명되는 동심 튜브 제거 공구의 내측 또는 외측 캐뉼러로 포함될 수 있다. 유사하게, 본 발명의 여러 말단부팁들은 여러 가지의 동심 튜브 제거 공구 형태들과 조합될 수 있다. 마찬가지로, 여러 가지의 특징들의 조합들은 수동, 반자동, 또는 완전 자동 시스템에 포함될 수 있다. 요약하면, 달리 언급되지 않는 한, 본 명세서에서 설명된 특징들의 임의의 조합도 예상된다.

본 발명의 다른 목적들 및 장점들은 첨부 도면들을 참조하는 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

본 발명의 장점들 및 특징들은 명세서, 청구범위, 및 첨부 도면들을 참조하여 그것들을 더 잘 이해할 때 더 높이 평가될 것이다.

도1a-1c는 종래 기술의 공구의 일부와 접촉한 모낭을 포함하는 피부의 단면을 나타낸 도면,

도2a는 표면에 대해 비스듬하게 전진되는 채취 공구에 의해 신체 표면에서 제거된 생물학적 유닛의 아웃라인을 나타내고 있으며, 도2b는 동일한 생물학적 유 닛 및 헤어 가로 절개를 나타낸 도면,

도3a-3d는 본 발명에 따른 말단 안전 부분을 가진 생물학적 유닛 제거 공구의 여러 가지 도면들,

도4는 모낭 유닛을 추출하도록 표면을 찌르기 직전의 신체 표면에 대해 각을 이룬 도3의 제거 공구를 나타낸 도면,

도4a-4b는 본 발명의 도3의 공구 및 종래의 날카로운 단부의 관형 제거 공구에 의해, 각각 형성된 신체 표면의 표면 풋프린트를 나타낸 도면,

도5a-5c는 말단부 팁 상에서 교호하는 비교적 날카롭고 무딘 부분들을 가진 본 발명의 다른 생물학적 유닛 제거 공구의 사시도 및 정면도들,

도6a-6d는 교호하는 비교적 날카롭고 무딘 부분들의 여러 가지 설계들을 가진 본 발명의 다른 예시적인 생물학적 유닛 제거 공구들의 말단부 팁들의 사시도들,

도7a-7d는 평탄하게 구부려진 무딘 부분들에 의해 분리된 대향하는 날카로운 지점들을 가진 본 발명의 다른 생물학적 유닛 제거 공구의 사시도 및 정면도들,

도8a 및 8b는 편평한 무딘 부분들에 의해 분리된 정반대로 대향하는 날카로운 부분들을 가진 본 발명의 두 개 이상의 생물학적 유닛 제거 공구들의 실시예들의 사시도들,

도9a-9d는 비교적 편평하고 무딘 부분들에 의해 분리된 정반대로 대향하는 비교적 날카로운 부분들을 갖는 본 발명의 다른 예시적인 생물학적 유닛 제거 공구의 사시도 및 정면도들,

도10a-10e는 교호하는 날카롭고 무딘 부분들의 여러 가지 설계들을 가진 본 발명의 또 다른 예시적인 생물학적 유닛 제거 공구들의 말단부 팁들의 사시도들,

도11a-11d는 내부에 생물학적 유닛을 보유하도록 협력하는 비원형의 반경방향 단면을 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 또 다른 실시예의 사시도, 정면도, 및 길이방향 단면도들,

도12a-12e는 내부에 생물학적 유닛을 보유하도록 협력하는 내측 보유 부재를 가진 본 발명의 다른 양태에 따른 생물학적 유닛 제거 공구의 사시도, 정면도, 및 길이방향 단면도들,

도13은 적어도 내측 원주 둘레에 배치된 다수의 불연속 보유 부재들을 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 예시적인 말단부 팁의 사시도,

도14a는 축방향으로 떨어져 있는 보유 부재의 열들을 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 말단부의 전개 사시도,

도14b는 내측에 생물학적 유닛을 수용한 채 도시된 도14a의 제거 공구의 길이방향 단면도,

도15a 및 15b는, 예컨대, 도14a의 공구에 사용될 수 있는 다른 보유 부재들의 절개 사시도들,

도16은 원주 방향으로 떨어져 있는 분리형 보유 부재들의 축방향으로 떨어져 있는 열들을 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 절개 사시도,

도17은 원주 방향으로 연속적인 보유 부재들의 축방향으로 떨어져 있는 열들을 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 절개 사시도,

도18은 적어도 부분적으로 비외상성 재료로 된 내측 보유 부재를 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 또 다른 실시예의 절개 사시도,

도19는 원주 방향으로 떨어져 있는 기다란 분리형 보유 부재들을 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 절개 사시도,

도20은 변형 가능한 재료로 된 내측 보유 부재가 제공된 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 또 다른 실시예의 절개 사시도,

도21은 변형 가능한 재료로 형성된 예시적인 내측 보유 부재를 가지며 보유 부재를 변형하기 위한 작용 부재를 포함하는 본 발명의 다른 생물학적 유닛 제거 공구의 절개 사시도,

도22는 다수의 떨어져 있는 변형 가능한 링들로 형성된 다른 내측 보유 부재를 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 다른 실시예의 절개 사시도,

도23a 및 23b는 각각 철회 및 보유 위치들에서 도시된 아코디언형 내측 보유 부재를 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 절개 사시도들,

도24는 선형적으로 이동 가능한 관형 보유 부재를 가진 본 발명의 다른 생물학적 유닛 제거 공구의 절개 사시도,

도25a-25e는 그의 측벽에 형성된 구멍들을 가진 본 발명의 다른 생물학적 유닛 제거 공구들의 도면들,

도26a 및 26b는 코일 스프링의 형태의 내측 보유 부재를 가진 본 발명의 또 다른 예시적인 생물학적 유닛 제거 공구의 사시도 및 절개도들,

도27은 내측에 내측 보유 부재들의 조합을 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제 거 공구의 절개 사시도,

도28a-28d는 내측의 보유 딤플들을 특징으로 하는 본 발명의 또 다른 생물학적 유닛 제거 공구의 사시도, 정면도, 및 단면도들,

도29a 및 29b는 본 발명의 내측 보유 부재를 형성하는 예시적인 과정의 두 개의 단계들을 나타낸 도면들,

도30a-30c는 굽혀질 수 있는 핑거가 측벽에 형성된 본 발명의 또 다른 생물학적 유닛 제거 공구의 정면도들,

도31a-31d는 스프링 장전식 보유 핑거를 포함하는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는, 본 발명의 다른 생물학적 유닛 제거 공구의 사시도 및 단면도들,

도32a 및 32b는 예시적인 회전 가능한 보유 핑거를 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 사시도들,

도33a 및 33b는 각각 철회 및 보유 위치들에서 도시된 그의 외측 상의 예시적인 가동 보유 클립을 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 사시도들,

도34a-34c는 생물학적 유닛 제거 공구의 동심 튜브 개념을 나타내는 본 발명의 다른 양태에 따른 실시예의 작동의 3 단계들을 나타낸 길이방향 단면도들,

도35a 및 35b는 외측 튜브가 리딩 연장부를 포함하는 본 발명의 동심 튜브 생물학적 유닛 제거 공구의 다른 예시적인 실시예의 말단부의 사시도 및 단면도들,

도36a-36c는 도35의 제거 공구의 예시적인 외측 튜브의 사시도, 정면도, 및 단면도들,

도37a는 유체 전달 시스템을 포함하는 보유 메카니즘의 말단부에 장착된 본 발명의 예시적인 동심 튜브 생물학적 유닛 제거 공구의 실시예의 단면도,

도37b는 유체 전달을 위한 포트들 및 내측 보유 부재를 나타낸, 도37a의 시스템의 말단부의 확대도,

도38은 길이방향 유체 전달 포트들을 포함하는, 도37a의 시스템의 개조된 버젼에 사용될 수 있는 제거 공구의 외측 튜브의 말단부의 사시도,

도39a-39e는 그의 말단부로의 유체 또는 가스 유동 포트들을 제공하는 분리형 도관들을 포함하는 본 발명의 예시적인 생물학적 유닛 제거 공구의 실시예의 사시도, 정면도, 및 단면도들,

도40a-40c는 생물학적 유닛들을 보유하기 위한 분리된 내측 튜브 및 외측 튜브를 갖는 본 발명의 동심 튜브 생물학적 유닛 제거 공구의 다른 예시적인 실시예의 사시도들,

도41은 내측에 생물학적 유닛을 보유하도록 반경방향으로 압축하는 부재를 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구의 절개 사시도,

도42a 및 42b는 내측에 생물학적 유닛을 보유하도록 일련의 탄력적인 밴드들을 가진 본 발명의 다른 생물학적 유닛 제거 공구의 사시도들,

도43a-43c는 제거 공구의 동심 튜브 실시예들과 함께 사용되는 여러 개의 다른 생물학적 유닛 제거 공구들의 예시적인 말단부들의 사시도들,

도44a-44c는 내측 및 외측의 기다란 몸체들 사이에 스프링을 갖는 본 발명의 동심 튜브 생물학적 유닛 제거 공구의 사시도들,

도45는 예시적인 자동화 시스템으로 포함된 동심 튜브 생물학적 유닛 제거 공구의 일 실시예의 정면도, 및

도46a 및 46b는 헤어 제거 및 이식을 위한 예시적인 로보트 작동 시스템에 포함된 생물학적 유닛 제거 공구의 또 다른 실시예의 사시도들이다.

이하의 상세한 설명에서, 본 발명이 실시될 수 있는 일부 예시적인 실시예들을 도시하여 나타내고 있는 첨부 도면들을 참조하고 있다. 이와 관련하여, "상부", "하부", "전방", 후방", "말단", "기부" 등의, 방향을 나타내는 용어들이 설명되는 도면(들)의 방위에 대하여 사용된다. 본 발명의 부품들 또는 실시예들이 다수의 다른 방향들로 배치되기 때문에, 설명을 위해 상기한 방향을 나타내는 용어들이 사용되며 아무런 제한도 없다. 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 다른 실시예들이 이용될 수 있고 구조 및 논리적 변화들도 이루어질 수 있음을 이해하기 바란다. 따라서, 이하의 설명은 제한적인 의미로 취해지는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구의 범위에 의해 한정된다.

시스템 또는 프로세스에 관련된 형용사 "자동화된"은 전체적으로 특정 시스템의 일부 또는 전부 또는 프로세스의 단계가 자동화된 메카니즘 또는 기능을 포함하는, 즉 그 메카니즘 또는 기능이 수동 작용을 필요로 하지 않음을 의미한다. 결과적으로, 과정의 하나 이상의 단계들은, 일부 부품들이 수동의 입력을 필요로 하는 상태로, 자동화되거나, 또는 자주적으로 될 수 있다. 이러한 정의는 작동자가 온 스위치를 누르거나 또는 작동을 예정하기만 하면 되는 자동화된 시스템, 및 손에 들고 쓰는 공구들을 사용하지만 시스템의 일부 메카니즘이 자발적으로 작용하 는, 즉 기능을 실행하도록, 인간의 입력을 필요로 하지 않는 시스템도 포함한다. 본 명세서에서 설명되는 자동화된 시스템들 중 일부는 로보트에 의해 보조되거나 또는 컴퓨터/소프트웨어/기계적 명령으로 제어될 수도 있다. 본 발명의 장치들 및 방법들은 수동적 과정들 및 시스템들은 물론이고, 자동화된 과정들 및 시스템에도 유용하다. 본 발명의 공구들은 로보트에 의해 보조되는 시스템들 및 절차들과 함께 사용될 수 있다. 시스템의 특정 부품 또는 프로세스의 특정 단계를 이용하도록 언급될 때 용어 "자동으로"는 그러한 단계가 자주적으로, 즉 실시간의 수동적 보조 없이, 성취됨을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 "공구" 또는 "생물학적 유닛 제거 공구"는, 예컨대, 신체 표면에서의 모낭 단위("FU") 등의 여러 가지의 생물학적 조직들을 제거 또는 채취할 수 있는 임의 개수의 공구들 또는 단부 이펙터들에 대한 것이다. 그러나, 일반적으로, 본 발명의 공구들은 신체 표면에서 FU들이 아닌 생물학적 유닛들을 제거하도록 이용할 수 있다. 이러한 관점에서, 신체 표면은 신체에 부착될 수 있거나 또는 신체에서 제거된 신체 조직 또는 피부의 플랩으로 될 수 있다. 이러한 공구들은 많은 다른 형태들 및 형상을 가질 수 있다. 많은 실시예들에서, 상기 공구는 중공의 관형 축을 포함하고 따라서, 예컨대, 캐뉼러, 니들, 또는 펀치 등에 라벨로 될 수 있다. (예컨대, 펀치, 코어링 장치들, 절단 및/또는 트리밍 장치들, 니들 등의) 제거 공구들의 말단부는 일반적으로 조직(예컨대, 모낭)을 절단하여 추출하도록 날카롭게 되어 있다.

본 명세서에서 설명된 모낭 유닛 채취 캐뉼러(또는 공구들)는, 그러한 시스 템이 완전 자동(예컨대, 로보트 제어식), 반자동, 또는 수동으로 제어되는, 채취 시스템들에서 사용될 수 있다. 각각의 채취 캐뉼러 설계는 (예컨대, 주위 피부 및 조직에 덜 상처내는, 모낭 유닛들의 우수한 철회 및 보유 등의) 일정 이익들을 갖거나, 또는 다른 실시예들에 대해, (예컨대, 복잡한 설계, 및/또는 작동, 높은 제조 비용, 외상 증가 등의) 결점들을 가질 수 있음을 당업자들은 이해할 것이다. 따라서, 특수한 채취 캐뉼러 말단부 설계의 선택은 성취되어야 할 특별한 성능 기준에 따라 정해지게 된다.

"생물학적 유닛들"은, 예컨대, 지방 유닛들, 피부 유닛들, 등의 생체 검사 또는 이식을 위해 추출된, 여러 가지 조직들의, 성형, 진단, 및 피부병학적 절차들에 사용되는 분리된 유닛들을 포함한다. 본 발명에 특히 유용한 생물학적 유닛들의 예들은 모발 이식, 또는 모낭, 또는 "모낭 유닛"들이다. 다른 생물학적 유닛들은 가슴, 간, 전립선, 결장 및 소장, 폐의 영역들에서와 같이, 암의 진단을 위해 사용되는 조직으로 될 수 있다. 생체 검사가 행해지는 다른 조직의 예들은 뼈, 심장 및 뇌 조직이다. 또한, "생물학적 유닛"은 이와 다르게 "생체 검사 샘플", "생체 검사 표본", "생물학적 조직 샘플", 또는 "생물학적 조직 표본"이라고도 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 용어 생물학적 유닛들은 다수의 것들을 포함하지만, 본 발명은 모낭 유닛들(FU)을 채취하도록 장치들 및 방법들을 제공하기 위한, 모발 채취에 특히 유용하다. 이와 같이, 용어 모낭 유닛들(또는 FU)은 본 명세서에서 단순하게 본 발명의 일부 실시예들을 설명하기 위한 예로서 사용될 것이며 더 넓게 생물학적 유닛들을 나타내는 것으로 이해하면 된다.

생물학적 유닛 제거 공구들의 예시적인 말단부 팁 설계들

본 발명의 제1 양태에 따르면, 생물학적 조직 제거 공구들에는 채취된 생물학적 유닛에 대한 손상을 최소화하고 채취된 표본의 질을 개선하는 데 도움이 되는 일정한 말단부 팁 설계가 제공된다. 후술되는 실시예들은 발명의 배경 설명 부분의 도2a-b를 참조하여 설명된 바와 같이 플랩(38)의 형성을 크게 감소 또는 완전 제거하고 있다. 도3a-d는 기부측 단부(44) 및 말단부 팁(46) 사이로 연장하는 기다란 몸체(42)를 가진 생물학적 유닛 제거 공구(40)의 여러 도면들을 나타내고 있다. 도시된 가장 일반적인 실시예에서, 기다란 몸체(42)는 내측에 원통형 루멘(48)을 형성하는 일정한 직경을 포함한다. 모낭 유닛 채취 공구로서 사용하도록, 기다란 몸체(42)는 약 4 내지 25mm의 길이 L, 및 약 0.5 내지 1.5mm의 직경을 가질 수 있지만, 이 치수들은 응용에 따라 변화할 수 있다.

도3c 및 3e에 가장 잘 도시된 바와 같이, 말단부 팁(46)의 외주는 주로 조직을 절단하는 비교적 날카로운 부분(50) 및 안전 부분(52)을 포함한다. 바람직하게, 기다란 몸체(42)의 벽에 형성된 얕은 테이퍼(54)는 최대 치수 및 원주 라인(56)으로부터 말단부 팁(46)의 최소 치수로 좁아지게 된다. 따라서, 원주 라인(56)은 테이퍼(54)의 기부측 단부를 형성한다. 안전 부분(52)은 말단부의 가장 날카로운 부분(50)에서 기부측으로 우묵한 곳에 형성되거나 또는 오프셋되며, 그의 다른 축방향 위치 때문에 테이퍼된 벽 두께로 인해 덜 날카롭게 되고 따라서 조직을 통해 덜 절단할 수 있다. 이와 다르게, 안전 부분(52)은 날카로운 부분(50)보다 더욱 무딘(예컨대, 둥글려진) 또는 뭉툭한 에지를 가지도록 형성될 수 있다. 도3c에 도시된 바와 같이, 비교적 날카로운 부분(50)은 말단부 팁(46)의 외주 둘레에서 적어도 50% 연장하며, 바람직하게는 외주 둘레의 약 75%로 연장하는 것이다. 일반적으로, 날카로운 또는 절단 부분들은 표피, 진피 및 피부의 피하 지방층을 헤치고 나아가 절단할 수 있다.

생물학적 유닛 제거 공구(40)는 유용한 생물학적 유닛, 특히 헤어 이식을 위해 사용 가능한 모낭 유닛들의 수율을 개선하는데 유익한 도움을 준다. 더 구체적으로, 도4는 입사각 α로 신체 표면 BS을 향해 전진하는 공구(40)를 나타내고 있다. 바람직하게 상기 공구(40)는 노출된 모간(毛幹)(58) 상에 중심을 두고 있고 상기 모간을 향해 각져 있다. 상기 공구(40)는 안전 부분(52)이 말단부 팁(46) 둘레의 최하부 점에 배치되어 있고 날카로운 부분(50)이 최상부에 배치되어 있다. 안전 부분(52)의 우묵한 각도 및 그의 더 무딘 선단 에지 때문에, 신체 표면 BS의 절단은 둘레 모두에서 완전하게 날카로운 말단부 팁에 비해 지연된다.

공구(40)의 장점들을 더 잘 나타내도록, 도4a 및 4b는 종래의 날카로운 단부형 관형 제거 공구 및 도3의 공구(40)에 의한 신체 표면 BS의 표면 풋프린트를 각각 나타내고 있다. 도4a에 도시된 바와 같이, 원형 및 날카로운 단부의 관형 제거 공구는 모간(58) 둘레에 타원형 풋프린트(60)를 절단하게 되어, 도2a에서 설명한 플랩(38)을 형성할 것이다. 도4a는 공구(40)의 안전 부분(52)이 조직과 접촉하는 지점을 나타내는 점선의 아치형 접촉 라인(62)을 나타내고 있다. 그의 무딘 특성 때문에, 안전 부분(52)은, 도4b에 도시된 바와 같이, 신체 표면 BS의 뾰족한 또는 제비 꼬리 모양의 트레일링 에지(64)를 형성하는 경향이 있다. 따라서, 바람직하지 않은 플랩(38)을 형성하는 대부분의 재료는 제거된다. 또한, 안전 부분(52)이 어느 정도 둔하거나 또는 무디기 때문에, 공구(40)가 약간 오정렬되는 경우 모간(58)을 가로로 절개할 가능성이 덜하게 될 것이다.

도5a-5c는 기부측 단부(74)에서 말단부 팁(76)으로 연장하는 기다란 몸체(72)를 포함하는 본 발명의 다른 생물학적 유닛 제거 공구(70)를 나타내고 있다. 상기 기다란 몸체(72)는 기부측 단부(74)에서 말단부 팁(76)으로 연장하는 내측 보어 또는 루멘(78)을 가진 관형으로 되어 있다. 이 형태에서, 말단부 팁(76)은 원형 외주를 형성하지만, 상기 외주는 후술하는 다른 실시예에서와 같이 비원형으로 될 수 있다.

도5a에 도시된 바와 같이, 상기 기다란 몸체(72)는 기부측 단부(82)에서 최대 두께를 갖고 말단부 팁(76)에서 최소 두께를 갖는 말단부 테이퍼(80)를 특징으로 하고 있다. 일련의 교호하는 절단 및 안전 부분들(84,86)이 말단부 팁(76)을 형성한다. 절단 부분들(84)은 안전 부분들(86)보다 말단 방향으로 더 튀어나와 있고, 말단부 테이퍼(80)는 절단 부분들(84)에 나이프 에지로 수렴한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 말단부 팁(76)의 외주는 리지들을 형성하는 절단 부분들(84)과 함께 왕관을 닮아있고 안전 부분들 각각은 두 개의 절단 부분들 사이에 트로프들(troughs)(82)을 형성한다. 또한, 상기 절단 부분들(84) 및 안전 부분들(86)은 말단부 팁(76)의 외주 둘레에서 일정한 간격을 갖는 반복 패턴으로 교호할 수 있지만, 후술하는 바와 같이 간격은 변화할 수 있다. 안전 부분들(86) 중 모두 또는 일부는 절단 부분들(84)로부터 기부측으로 오프셋될 수 있음도 이해하기 바란다. 예 컨대, 안전 부분들(86) 중 일부는 오프셋될 수 있는 한편으로 다른 것들은 동일 축방향 위치에서 날카롭게 되어 있지 않을 수 있다. 또한, 안전 부분들(86)은 모두 동일 위치로 오프셋될 수 있거나, 또는 일부가 다른 것들보다 더 오프셋될 수도 있다.

안전 부분들(86)이 절단 부분들(84)에 대해 우묵하게(기부측으로 오프셋되어) 있으므로, 이들은 말단부 테이퍼(80)의 수렴부로부터 기부측으로 배치되며 따라서 절단 부분들보다 비교적 더 두꺼운 벽 두께를 가진다. 이는 제거 공구(70)의 말단부 대향 요소들에서 본 도5c에 가장 잘 도시되어 있다. 기다란 몸체(72)의 벽 두께는 그의 공칭 OD 및 ID 사이의 차와 동일한 반면에, 절단 부분들(84)의 예시적인 나이프 에지는 원형 라인으로 도시되어 있고 안전 부분들(86)의 반경방향 두께는 중간이다. 하나의 가능한 형태에서, 말단부 테이퍼(80)는 그의 기부측 단부(82)에서 말단부 팁(76)으로 선형적으로 연장하며, 기다란 몸체(72)의 벽 두께에 대한 안전 부분들(86)의 반경방향 벽 두께는 그들의 축방향 깊이 X 및 테이퍼의 길이 Y에 따라 정해진다. 예컨대, 상기 기다란 몸체(72)는 0.066인치(1.67mm)의 OD 및 0.054인치(1.37mm)의 ID를 가질 수 있고, 공칭 벽 두께는 0.006인치(0.15mm)이다. 비 X/Y가 증가하면, 각각의 안전 부분(86)의 반경방향 두께도 비례하여 증가한다. 도시된 실시예에서, 비 X/Y는 약 1/3이고, 따라서 각각의 안전 부분(86)의 반경방향 두께는 약 0.002인치(0.051mm)이다. 물론, 말단부 테이퍼(80)는 각각의 안전 부분(86)의 깊이 및 그의 벽 두께 사이의 다른 관계로 인해 선형적이 아닐 수 있다. 예컨대, 바람직하게, 모낭 유닛 채취를 위해 사용될 때, 기다란 몸체(72)의 OD는 0.030-0.070인치(0.7-1.8mm) 사이의 범위이지만, ID는 0.020-0.040인치(0.5-1.0mm) 사이의 범위이다. 말단부 테이퍼(80)의 축방향 길이 Y는 0.030-0.060인치(0.8-1.6mm) 사이의 범위이고, 안전 부분들(86)의 깊이 X는 0.020-0.040인치(0.5-1.0mm) 사이의 범위이다. 그러나, 약간 크거나 또는 작은 치수들도 가능하다. 생체 검사 또는 다른 일반적인 용도들에 있어서, ID는, 예컨대, 0.06인치(1.5mm)까지 증가할 수 있고, 이에 대응하여 OD는 약 0.8인치(2.0mm)까지 증가할 수 있다.

헤어 이식의 환경에서, 본 명세서에서 기재되는 여러 가지 공구 루멘들의 내경(ID)은, 상기한 바와 같이, 1-3(및 덜 일반적으로, 4-5)의 밀접하게 떨어진 모낭들의 결집을 자연적으로 발생시키는, 모낭 유닛들을 수용하기에 적절하다. 예컨대, 루미날 직경은 0.5-1.5mm 사이의 범위로 될 수 있고, 바람직하게는 약 1.0mm이다.

상기한 바와 같이, 교호하는 절단 부분들(84) 및 안전 부분들(86)이 일정한 간격을 가진 반복 패턴으로 말단부 팁(76)의 외주를 둘러싸게 된다. 물론, 반복 패턴이 아닌 가변 간격도 마찬가지로 이용될 수 있다. 절단 부분들(84)의 원주 치수는 안전 부분들(86)의 원주 치수와 동일하거나 또는 다르게 될 수 있다. 도5a-c에 도시된 실시예에서, 거의 동일한 폭을 가진 10개의 "트로프들" 또는 안전 부분들(86)과 교호하는 10개의 "리지들" 또는 절단 부분들(84)이 있으며, 이로써 절단 부분들 및 안전 부분들은 공구(70)의 길이방향 축 둘레에서 약 18°의 원호로 스팬되어 있다. 더 정밀하게, 안전 부분들(86)은 바람직하게 절단 부분들(84)보다 약간 더 큰 원호로 스팬되어 있다. 예컨대, 인접한 절단 부분들(84) 사이의 간격은 0.010인치(0.254mm)로 될 수 있고, 기다란 몸체(72)의 직경에 대해서는 상기한 예 시적인 치수들을 가지며, 각각의 안전 부분(86)의 스팬은 약 19°인 반면에, 각각의 절단 부분(84)의 스팬은 약 17°이다. 그러나, 상기 부분들(84,86)의 상대적인 폭 및 그들의 간격은, 도6a-6d의 다른 실시예들에 대해서 후술하는 바와 같이, 변화할 수 있다.

유사하게, 절단 부분들(84) 및 안전 부분들(86)의 형상들은 다양한 형태들을 취할 수 있다. 도5a-5c에 도시된 실시예에서, 각각의 안전 부분들(86)은 트로프의 하부에서 반원형 기부측 단부로 전이하는 일반적으로 축방향으로 배향하는 측벽들을 포함한다. 말단부 테이퍼(80) 때문에, (인접한 절단 부분들(84)의 측벽들에 대응하는) 각각의 안전 부분(86)의 측벽들은 비교적 두꺼운 기부측 단부에서 말단부 팁(76)의 최소 두께로 테이퍼된다.

도6a-6d는 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구들의 "왕관형" 말단부 팁들의 여러 개의 다른 실시예들을 나타내고 있다.

도6a에서, 제거 공구(90)는 4개의 비교적 좁은 절단 부분들(96) 및 2개의 긴 절단 부분들(98)을 분리시키는 6개의 안전 부분들(94)을 갖는 말단부 팁(92)을 특징으로 하고 있다. 3개의 안전 부분들(94)은 일측 상에 근접하게 떨어져 있고 3개의 다른 안전 부분들에 정반대로 대향하고 있다. 안전 부분들(94) 및 좁은 절단 부분들(96)은 상기한 부분들(84,86)의 형상 및 사이즈와 매우 유사하지만, 각각의 긴 절단 부분들(98)은 말단부 팁(92) 둘레에서 약 45°로 스팬되어 있다.

도6b는 모두 교호하는 안전 부분들(104) 및 절단 부분들(106)의 규칙적인 반복 패턴에 의해 정의된 말단부 팁(102)을 가진 제거 공구(100)를 나타내고 있다. 안전 부분들(104)은 약간 얕은 형태이고 상기한 안전 부분들(86)보다 큰 원호 둘레로 연장한다. 예시적인 실시예에서, 상기 공구(100)는 약 0.066인치(1.67mm)의 OD 및 0.054인치(1.37mm)의 ID를 가지며, 공칭 벽 두께는 약 0.006인치(0.15mm)이다. 그러나, 각각의 안전 부분(104)은 측면 대 측면에서 0.015인치(0.38mm), 또는 약 29°의 원호로 스팬하지만, 각각의 절단 부분(106)은 단지 약 7°의 원호로 스팬한다. 또한, 각각의 안전 부분(104)은 상기한 것보다 약간 얕은 형태이지만, 그의 최대 벽 두께는 도5a-5c에서 설명한 실시예와 동일하며, 바람직하게는 약 0.02인치(0.51mm)이다. 이 형태에서, 말단부 테이퍼(108)는 말단부 팁(102)을 향해 더욱 뚜렷하도록 비선형으로 되어 있다.

도6c는 교호하는 절단 부분들(114) 및 안전 부분들(116)을 특징으로 하는 왕관형 말단부 팁(112)을 가진 또 다른 생물학적 유닛 제거 공구(110)를 나타내고 있다. 이 실시예에서, 절단 부분들(114) 및 안전 부분들(116)은 다시 규칙적이고 반복적인 공간으로 떨어져 있지만, 도5a-5c의 버젼에 대조적으로 8개의 안전 부분들(116)에 대해 폭이 거의 동일한 단지 8개의 절단 부분들(114)이 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 공구(110)는 약 0.050인치(1.27mm)의 OD 및 0.042인치(1.07mm)의 ID를 가지며, 공칭 벽 두께는 약 0.004인치(0.10mm)이다. 각각의 안전 부분(116)은 0.009인치(0.23mm)의 원주방향 거리, 또는 22°보다 약간 크게 스팬하지만, 절단 부분들(114)은 유사하게 22°보다 약간 큰 원호로 스팬한다.

최종으로, 도6d는 6개의 안전 부분들(126)과 교호하는 6개의 절단 부분들(124)을 포함하는 말단부 팁(122)을 가진 제거 공구(120)를 나타내고 있다. 이 실시예에서, 절단 부분들(124)은 안전 부분들(126)보다 비교적 넓다. 특히, 상기 공구(120)가 약 0.050인치(1.27mm)의 OD 및 0.042인치(1.07mm)의 ID를 가지면, 공칭 벽 두께는 약 0.004인치(0.10mm)이다. 서로 60°로 떨어져 중심을 두고 있는 각각의 안전 부분들(126)은 0.010인치(0.254mm), 또는 약 25°의 원주방향 폭을 가지며, 절단 부분들(124)은 약 35°의 원호로 스팬되어 있다.

비교적 무딘 또는 안전 부분들과 함께 비교적 날카로운 또는 절단 부분들을 교호하게 제공함에 의해, 도2b를 참조하여 상기한 바와 같이, 모낭 유닛 제거중에 모간들을 가로로 쪼개는 기회를 감소시키게 된다. 즉, 절단 부분들은 조직을 꿰뚫는 임무를 실행하지만, 상기한 말단부 팁들은 또한 조직을 무디게 절개하는 안전 부분들도 포함하고 있다. 예시적인 생물학적 유닛 제거 공구들(70,90,100,110,120)이 모낭 유닛에 인접한 조직을 통과하므로, 예컨대, 상기 모간은 리딩 절단 부분들 중 하나와 만날 수 있다. 공구가 전진하면, 모간을 절단하도록 충분한 힘이 가해지기 전에, 상기 모간이 안전 부분들 중 하나로 공구의 원주 둘레에서 이동할 수 있다. 그 후, 제거 공구는 상기 모간을 따라 그것을 가로로 절개하지 않고 조직 내로 하방으로 계속 전진하게 된다. 절단 부분들 및 안전 부분들의 상대적 사이즈들 및 형상들에 의해 절단 대 무디게 절개하는 특성 및 량이 정해진다. 예컨대, 일부 경우들에서, 더욱 쉽게 가로로 절개되는 비교적 얇은 모낭들을 가진 대상으로부터 모낭 유닛들을 채취할 때와 같이, 덜한 절단 능력을 가진 공구를 필요로 할 수 있고, 그 반대로 될 수도 있다.

도7a-7d는 완곡하게 구부려진 무딘 안전 부분들(136)에 의해 분리된 날카로 운 지점들을 가진 정반대로 대향하는 절단 부분들(134)에 의해 정의된 말단부 팁(132)을 갖는 본 발명의 다른 생물학적 유닛 채취 캐뉼러 또는 제거 공구(130)를 나타내고 있다. 다른 방식으로 기재된, 상기 제거 공구(130)는, 대향하는 절단 팁들(134) 및 말단으로 향하는 편평한 에지들(136)을 포함하는, 파라볼릭 형상의 말단부를 가진다. 이 설계는 캐뉼러(130)가 피부 관통 후에 조직을 통해 전방으로 플런징 동작으로 이동될 때 (편평한 대향하는 에지들(136)로 인해) 더욱 "무딘" 말단부를 제공하지만, 캐뉼러(130)가 초기의 피부 관통을 위해 그의 축을 중심으로 동시에 회전될 때 여전히 절단을 위한 날카로운 절단 에지들(134)을 제공하게 된다. 어떠한 채취 캐뉼러 실시예들에서와 같이, 캐뉼러(130)는 스테인리스 강의 피하 주사용 튜브로 제조될 수 있고, 절단 에지들(134)의 팁들은 필요한 경우 화학적으로 날카롭게 될 수 있다.

도8a 및 8b는 편평하고 무딘 부분들에 의해 분리된 정반대로 대향하는 날카로운 절단 부분들을 가진 본 발명의 두 개 이상의 생물학적 유닛 제거 공구들의 사시도들이다.

도8a는 한 쌍의 대향하는 슬롯들(146)에 의해 분리된 한 쌍의 일반적으로 축방향으로 연장하는 절단 부분들을 형성하는 아웃사이드 베벨(outside-bevel)형 팁(142)을 가진 제거 공구(140)를 나타내고 있다. 상기 슬롯들(146)은 절단 부분들의 측면들(148)이 (도8a에 도시된 바와 같이) 말단으로 테이퍼되도록 절단될 수 있지만, 그들이 필수적으로 테이퍼될 필요는 없다. 예컨대, 각각의 절단 요소들(144)의 측면들(148)이 각각의 편평한 상부면들(149)에 대해 테이퍼될 수 있다.

상기 채취 공구(140)는, 예컨대, 잘 알려진 제조 기술에 따라 스테인리스 강 피하 주사용 튜브(예컨대, 304 SST, 16.5 게이지)로 제조될 수 있다. 말단부(142)의 슬롯들(146)은 바람직하게 상기 팁이 베벨이 형성된 후에 제조된다. 예시적인 실시예들에서, 상기 슬롯들은 그들의 기부에서 약 0.02 인치 내지 0.04 인치의 폭, 및 약 0.01 인치에서 0.04 인치 범위에서 변화하는 깊이를 가질 수 있다. 절단 요소들(144)의 측면 에지들(148) 및 말단의 대향하는 표면들(149)은, 필요한 경우, 그들의 날카로움을 증가시키도록 화학적으로 연마되거나, 또는 캐뉼러가, 상기한 바와 같이, 피부 및 피하 조직 층들로 눌려질 때 모낭(들)을 가로로 절개하는 잠재성을 감소시키도록 그들을 무뎌지게 할 수 있다. 절단 요소들(144)의 측면들은, 도8a에 도시된 바와 같이, 선형이지만, 다른 실시예들에서는 점차로, 더욱 구부려지는 전이 및/또는 더욱 얕아진 깊이를 가질 수 있다.

당업자들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 제거 공구(140) 상의 더 날카로운 말단 대향(또는 "리딩") 에지가 2차의 손상을 야기하지 않고 표피를 더 용이하게 관통하게 되지만, 더 무뎌진 리딩 에지는 표피, 진피, 및 피하 지반 조직 층들의 피부 표면 아래에 놓여 있는 모낭 부분을 절단(가로로 절개)할 가능성을 감소시킨다. 특히, 상기 모낭들은 종종 피부 및 피하 조직에 비스듬히 연장하며, 따라서, 무딘 채취 캐뉼러가 모낭 및 주변 조직을 그의 내측 루멘으로 "푸시"할 수 있는 반면에, 날카로워진 캐뉼러는 가로로 절개하여 모낭을 훼손한다. 따라서, 잠재적인 설계의 선택들은 날카로운 초기 피부 관통, 및 (피부 표면 하의) 무딘 피하 조직 절개 모두의 양태들을 포함할 수 있다.

도8b는 생물학적 유닛 제거 공구(150)가 인사이드 베벨(inside-bevel)형 팁(154)에서 제거된 대향하는 슬롯들(152)을 가지며, 이로써 공구의 말단부에서 축방향으로 연장하는 한 쌍의 대향하는 절단 요소들(156)을 형성하는, 다른 변형을 나타내고 있다. 절단 요소들(156)은 바람직하게 축방향으로 연장하는 측면 에지들(157)을 가지며, 상기 슬롯들(152)은 이전 실시예와 유사하지만 상기 절단 요소들(156)이 그들 각각의 편평한 말단부면들(158)로 인도하는 안쪽으로 경사진 테이퍼를 가지도록 선택적으로 절단될 수 있다. 채취 캐뉼러 또는 공구들(140,150)은, 예컨대 스테인리스 강의 피하 주사용 튜브 또는 티탄 또는 니티놀 등의 다른 적절한 재료로 된 동일 타입의 튜브로 제조될 수 있음을 당업자들은 이해할 수 있을 것이다. 공구(150)의 팁(154)의 슬롯들(152)은 바람직하게 상기 팁이 베벨된 후 제조되며 다양한 치수들을 가질 수 있다.

도9a-9d는, 도8a 및 8b에 도시된 것들과 유사하게, 비교적 편평한 안전 부분들(166)에 의해 분리된 정반대로 대향하는 절단 부분들(164)에 의해 한정된 말단부 팁(162)을 가진 본 발명의 또 다른 생물학적 유닛 제거 공구(160)의 사시도 및 정면도들이다. 상기 제거 공구(160)는 절단 부분들(164)의 말단부에 날카로운 에지를 형성하는 외측 말단부 테이퍼(168)를 포함한다. 상기 테이퍼(168)로 인해, 안전 부분들(166)은 벽 두께를 가지며 따라서 어느 정도 무뎌지며 절단 부분들(164)보다 조직을 덜 헤치고 나아갈 수 있게 된다.

도10a-10e의 다른 실시예들에 도시된 바와 같이, 말단 팁(162)의 형태는 크게 변화할 수 있다. 그러나, 도9a-9d에 도시된 예시적인 실시예에서, 공구(160)는 0.67-1.5 인치(17.0-38.1mm) 사이의 길이, 약 0.062 인치(1.6mm)의 OD 및 0.052 인치(1.3mm)의 ID를 가지며, 공칭 벽 두께는 0.005 인치(0.13mm)이다. 말단부 테이퍼(168)는 약 0.03 인치(0.76mm)의 길이 A 및 약 5-10°의 공구 축에 대한 각도 θ를 가진다. 각각의 안전 부분(166)은 약 0.01 인치(0.25mm)의 축방향 깊이 B 및 약 0.04 인치(1.0mm)의 원주 방향 스팬 S를 가진다. 각각의 안전 부분(166)은 약 0.005 인치(0.13mm)의 반경 r로 둥글려진 하부 구석부들을 갖는 장방형 프로파일을 가진다.

도10a-10e는 도9a-9d에 유사하게 교호하는 비교적 날카롭고 무딘 부분들을 가진 본 발명의 다른 생물학적 유닛 제거 공구들의 말단부 팁들의 사시도들이다. 이 실시예들 중 일부에서 말단부 테이퍼는, 도9a-9d에서와 유사하게, 안전 부분들에 대해 기부측에서 시작되지만, 다른 예들에서 상기 말단부 테이퍼는 비교적 짧고 따라서 안전 부분들에 대해 말단부에서 시작된다.

도10a는 말단부 테이퍼(174)를 지나 기부측으로 연장하는 기다란 안전 부분들(172)을 가진 제거 공구(170)를 나타내고 있다. 이 형태에서, 각각의 안전 부분들(172)의 하부에서의 벽 두께는 공구(170)의 벽 두께와 동일하다.

도10b는 역시 기다란 안전 부분들(182), 및 극히 짧은 외측 말단부 테이퍼(184)를 가진 제거 공구(180)를 나타내고 있다. U자형 안전 부분들(182)의 측면 에지들은 그들의 절단 능력을 더욱 감소시키도록 둥글려져 있다.

도10c는 도10b의 공구(180)와 유사한 형태로 된 제거 공구(190)를 나타내지만, 정반대로 대향하는 안전 부분들(192)이 그들의 축방향 치수들에서 약 절반으로 짧게 되어 있다.

도10d는 말단부 팁(202)이 외측 테이퍼(204) 및 중간의 안전 부분들(208)에 의해 분리된 한 쌍의 정반대로 대향하는 절단 부분들(206)을 포함하는 도9a의 제거 공구(160)와 유사한 형태로 된 제거 공구(200)를 나타내고 있다. 그러나, 안전 부분들(208)은 상기한 안전 부분들(166)보다 깊지만, 테이퍼된 영역(204) 내에 남게된다.

도10e는 대향하는 절단 부분들(214)로 인도하는 짧은 외측 테이퍼(212)를 가진 제거 공구(210)를 나타내고 있다. 절단 부분들(214)은 한 쌍의 좁은 안전 부분들(216)을 형성하도록 이전의 실시예들보다 공구(210) 둘레의 원주방향으로 더욱 연장된다. 예컨대, 안전 부분들(216)은 각각 약 50°의 원주방향 원호로 스팬할 수 있는 반면에, 절단 부분들(214)은 각각 약 130°의 원호로 스팬할 수 있다. 상기 공구(210)는 이전의 실시예들보다 비교적 더 강한 절단 에지를 제공하지만, 안전 부분들(216) 내에 모낭들을 수용하여 보호하는 능력을 유지하게 된다.

본 발명의 제거 공구의 상기한 여러 가지의 말단부 팁들은 후술되는 다른 발명들의 다른 특징들 및 양태들과 조합되어 사용될 수 있다. 예컨대, "왕관형" 말단부 팁들은 채취된 표본의 보유를 개선하기 위해 본 명세서에서 기재된 여러 가지의 보유 특징들 및 구조들과 조합될 수 있다. 유사하게, 본 발명의 제거 공구의 새로운 말단부 팁들은 본 발명의 다른 양태들을 참조하여 본 명세서에서 기재된 바의 동심의 튜브 제거 공구의 내측 또는 외측 캐뉼러 내로 조합될 수 있다.

생물학적 유닛 보유 부재들

본 발명의 여러 개념들은 생물학적 유닛을 손상시키지 않고 제거 공구 내에 보유하도록 설계되어 있다. 즉, 상기 제거 공구는 신체 표면을 관통하여, 생물학적 유닛을 내부의 루멘으로 진입되도록 야기한 후, 그 유닛을 제거한다. 생물학적 유닛은 철회될 때 제거 공구와 함께 진행되거나 또는 제거 공구 내에 보유되는 것이 중요하다. 그러나, 종종, 생물학적 유닛은 그를 둘러싸고 있는 조직에 어떤 방식으로 연결되어 보유된다. 예컨대, 모낭 유닛은, 공구 루멘에서 진공이 사용되더라도, 둘러싸고 있는 연결 조직에 의해 신체 표면에 부착되어 보유될 수 있다. 상기 둘러싸는 연결 조직은 모낭 유닛을 제거 공구에서 뒤로 끌어당기려는 경향이 있어서 종종 모낭 유닛을 떨어져 있게 찢거나, 또는 간단하게 상기 유닛을 제거 공구에 보유되지 않게 하는 경우가 있다. 유사하게, 암 생체 검사 등을 위해 취해진 생물학적 표본들이 모낭 유닛들과 유사한 이슈들을 공유하게 된다. 즉, 상기 표본의 층들 모두를 정확한 원래의 순서로 보고서 암 발생(또는 다른 문제)의 정확한 위치를 결정하도록 해야하기 때문에 생체 검사 표본을 완전하고 손상되지 않게 또는 분리하여 유지함이 중요하다. 따라서, 본 발명은 주위 조직으로부터 자유롭게 생물학적 유닛들을 당기도록 하는 다수의 보유 솔루션들을 제공한다.

또한, 본 발명은 공구와 조직 표본들을 보유하도록 하나 또는 두 개의 기부측으로 배향되는 날카로운 미늘들(barbs)을 가진 일부 종래 기술의 설계들과 관련된 문제들을 해결하는 개선된 생물학적 유닛 제거 공구들을 제공한다. 이러한 미늘들은 표본을 파괴 또는 손상시키려는 경향이 있으며, 어떤 경우에는 제거 시에 공구 내의 생물학적 유닛을 보유하기에 불충분한 보유 구조를 가질 수 있다. 대조적 으로, 본 발명에서는 생물학적 유닛을 손상시키지 않고 공구의 루멘 내에 생물학적 유닛을 보유함에 있어서 효과적인 다수의 보유 구조들을 제공한다.

말단부(222)가 비원형으로 되어 있는, 보유 구조를 가진 제1의 생물학적 유닛 제거 공구 또는 캐뉼러(220)가 도11a-11d에 도시되어 있다. 상기 캐뉼러(220)는 그 캐뉼러(220)의 벽(226) 및 내측 루멘(228)이 원형 횡단면(230)에서 비원형 말단부 팁(222)으로 전이하는 전이부(224)를 가진다. 상기 캐뉼러(220)는 도11b 및 11d에 도시된 바와 같이 하나 또는 둘의 내측 및 외측 테이퍼들에 의해 형성될 수 있는 말단부 테이퍼(232)를 더 포함한다. 사용 시에, 상기 캐뉼러(220)는 피부를 침투하여 타깃 모낭 유닛을 둘러싸는 피부 및 피하 조직에 캐뉼러를 꽂도록 축방향 전방으로 밀어낸다. 그 후, 상기 캐뉼러(220)는 회전되며, 이 경우 비원형 형상에 의해 캐뉼러가 캡슐에 쌓인 조직 둘레에서 하부의 조직 베드로부터 그의 기부를 분리시키지 않고 단순하게 회전함이 방지되기 때문에, 조직 베드로부터 채취된 조직 부분을 더욱 용이하게 분리하게 된다. 도시된 실시예에서, 비원형 말단부 팁(222)은 둥글려진 삼각형 형상을 가진다. 정사각형, 육각형 등의 다른 둥글려진 다각형들도 대신 사용될 수 있음을 이해하기 바란다. 예시적으로 둥글려진 삼각형 형상은 루멘(228) 내의 생물학적 유닛에 토크를 인가하며, 따라서 생물학적 유닛 및 그의 주변부들 사이의 연결 조직으로 전달하기에, 효과적인 것으로 고려되고 있다. 또한, 비원형 형상은, 관형 말단부를 사용할 때와는 대조적으로, 본 명세서에서 기재된 다른 보유 부재들 중 임의의 것과도 조합될 수 있다.

도12a-12e는 날카로운, 예컨대 베벨된 말단부 팁(242), 및 내부에 생물학적 유닛을 보유하기 위한 내측의 나선형 보유 부재를 가진 관형 채취 캐뉼러(240)의 또 다른 실시예를 나타내고 있다. 도12a에 절개부로 나타낸 바와 같이, 캐뉼러 루멘(244)의 내벽은 조직을 인트랩하기 위한 일련의 홈들(246)을 포함한다. 상기 홈들(246)은 나선형, 일련의 동심의 링들, 또는 다른 기하학적 패턴으로 제공되어, 모낭 유닛을 둘러싸는 조직을 "움켜쥐고" 보유하도록 작용한다. 상기 팁(242)은, 예컨대 피부 표면을 통한 그의 전방 궤적의 속도, 회전될 때의, 회전 속도 등에 따라, 어떻게 피부 및 조직을 통해 삽입되는 지에 따라, 날카로움이 변화할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 일련의 홈들(246)의 축방향 길이 L은 생물학적 유닛 제거 공구(240)의 전체 길이의 50% 미만으로 된다. 특히 바람직한 실시예에서, 공구(240)는 약 0.67 인치(17.0mm)의 길이를 갖지만, 일련의 홈들(246)의 길이 L은 약 0.29 인치(7.4mm)로 된다.

도13-24를 참조하여 후술되는 보유 부재들의 다른 실시예들에서, 보유 부재의 축방향 길이는 제거될 생물학적 유닛의 길이에 따라 정해진다. 예컨대, 모낭 유닛들을 참조하면, 모낭 유닛 제거를 위한 공구와 함께 사용되는 대응하는 보유 부재는 약 0.5mm의 작은 것과 약 8mm 정도의 긴 것으로 될 수 있다. 일부 바람직한 실시예들에서, (단일의 보유 특징으로 되거나 또는 몇몇 열들의 보유 특징들의 조합이거나 간에) 이러한 보유 부재의 축방향 전체 길이는 약 2-5mm 사이의 범위이다. 또한, 더욱 효율적인 보유를 위해 제거 공구의 말단부 근방에 상기 보유 부재가 배치됨이 바람직하다. 예컨대, 보유 부재의 말단부는 기부측에 바로 인접하게 제거 공구의 말단부로부터 약 3mm 까지 배치될 수 있다. 상기 공구(240)는 스테인 리스 강의 하이포튜브(hypotube)로 될 수 있고, 상기 홈들(246)은 상기 튜브의 ID 넘어로 안쪽으로 돌출하지 않도록 그의 내측면 상에서 기계 가공될 수 있다.

사용 시에, 캐뉼러(240)의 말단부가 피부를 통해 완전하게 삽입되어 모낭 유닛을 둘러싸는 조직으로 "조여지면", 캐뉼러가 꼽힌 조직은 홈들(246)로 팽창된다. 그 후, 캐뉼러(240)는 철회되며, 채취된 모낭 유닛을 주변 신체 조직으로부터 찢어 분리하게 된다. 캐뉼러(240)에서 채취된 모낭 유닛을 제거하도록 "반대의" 회전 운동이 필요할 수 있다. 예컨대, 모낭 유닛을 말단부 캐눌러 구멍(242) 밖으로 뒤로 밀도록 내측 밀폐 장치가 사용될 수 있는 한편, 모낭 유닛을 캡처하도록 사용된 회전의 반대 방향으로 캐뉼러(240)가 동시에 회전되어, 캐뉼러 루멘(244)으로부터 모낭 유닛을 "해제"하게 된다.

도13은 적어도 그의 내측 원주 둘레에 배치된 다수의 불연속 보유 부재들(254)을 가진 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구(252)의 말단부 팁(250)을 나타내고 있다. 상기 말단부 팁(250)은 교호하는 절단 및 안전 부분들(255,256)을 가진, 도5a에 도시된 말단부 팁(76)에 유사한 형태로 되어 있다. 보유 부재들(254)은, 바람직하게 리딩-에지 절단 부분들(255)의 각각과 정렬된, 말단부 테이퍼 영역(257) 내에 배치된다. 도시된 실시예에서, 각각 서로 36°로 떨어져 있는 10개의 절단 부분들(255)이 제공된다. 따라서, 10개의 절단 부분들을 가진 이 예에 대응하는 바람직한 실시예에서, 서로 균일하게 36°로 떨어져 있는 10개의 보유 부재들(254)이 있다. 그러나, 적어도 말단부 팁(250)의 내측 원주 둘레에 배치된 다수의 보유 부재들도 가능하며, 예컨대, 균일하게 90°로 떨어져 있는 최소의 4개의 보유 부재들을 포함하며, 또한 각각 90°미만으로 떨어져 있는 두 개의 정반대로 대향하는 쌍들로 분포될 수 있음을 이해하기 바란다. 상기한 보유 부재들이 홀수로 배치되는 것도 본 발명의 범위 내에 속한다.

예시적인 실시예에서, 보유 부재들(254)은 생물학적 유닛의 기부측 방향으로의 공구 내로의 이동을 허용하지만, 공구(250)의 루멘으로부터 말단부 방향으로의 이동을 방지하도록 기부측 방향으로 각을 이루고 있는 축방향으로 배향하는 블레이드들 또는 베인들을 포함한다. 후술하는 바와 같이, 불연속적인 보유 부재들(254)은 다양한 형태들을 취할 수 있고, 불연속 부재들이 아니라 특정 제거 공구의 내측 원주 둘레에서 연속적인 표면을 형성할 수 있다. 이 형태에서, 분포된 불연속 보유 부재들은 또한 그의 외주 둘레에 비연속적인 반경방향 단면을 가진 단일의 보유 부재로 대체될 수 있다.

상기한 바와 같이, 예시적인 제거 공구들은 공구와 함께 조직 표본들을 보유하도록 하나 또는 두 개의 비교적 날카로운 기부측으로 배향하는 미늘들을 갖는 일부 종래 기술의 설계들과 관련된 문제들을 해결하게 된다. 즉, 불연속적인 보유 부재들(254)은 생물학적 유닛을 손상시키지 않고 공구의 루멘 내에 생물학적 유닛을 보유하도록 설계된다. 이는 공구의 내측 원주 둘레에 보유 부재들(254)을 분포시키고, 생물학적 유닛을 절단 또는 손상시키지 않도록, 변형 가능한 폴리머 등의, 외상을 주지 않는(atraumatic) 재료로 보유 부재들을 구성하거나, 또는 비외상성 에지들을 갖는 비교적 무딘 형상의 보유 부재들을 제조함에 의해 이루어지게 된다.

도14a-b는 축방향으로 떨어진 보유 부재들(262)의 열들을 가진 본 발명의 다 른 생물학적 유닛 제거 공구(260)를 나타내고 있다. 이 실시예에서, 보유 부재들(262)은 불변하는 반경방향 단면을 가진 공구(260)의 내측 원주 둘레로 연속적으로 연장한다. 바람직한 실시예에서, 상기 단면은 도15a에 도시된 바와 같이 날카롭게 각지거나 또는 비외상성으로 되도록 둥글려지거나 또는 다른 형태로 될 수 있는 점차적으로 각이 지는 리딩 에지(264) 및 트레일링 에지(265)를 갖는 웨지 형상으로 되어 있다. 실제로, 이는 도13에 도시된 불연속 보유 부재들(254)에 대해 가능한 하나의 단면이다.

말단부 테이퍼 영역(266)에 대해 바로 기부 측에 배치된 공구(260) 내에 도시된 두 개의 예시적인 환형 보유 부재들(262)이 있다. 상기 보유 부재들(262)은 (예컨대, 용접 또는 기계 가공에 의해) 공구(260)의 내벽으로 직접 형성될 수 있지만, 예컨대, 내측의 루멘 표면(268)에 결합된 인서트들로 될 수 있다. 예컨대, 인서트(270)는 도15a에 부분 단면도로 도시되어 있다. 리딩 에지(264)의 비교적 얕은 테이퍼의 회전에 의해 원뿔형 리딩 면(272)이 제공되며 그 면을 통해, 도14b에 도시된 바와 같이, 생물학적 유닛 BU가 용이하게 통과할 수 있다. 각이 진 트레일링 에지(265)의 회전에 의해 공구(260) 내에 생물학적 유닛을 보유하도록 협력하는 원뿔형 트레일링 면(274)이 형성된다.

도15b에 도시된 다른 실시예에서, 보유 부재 인서트(276)는 인서트(270)와 특성들을 공유하지만, 트로프들(278)에 의해 분리된 융기된 부분들(277)을 가진 불연속 또는 단속적인 트레일링 에지를 포함한다. 상기 트레일링 에지는, 성의 상부 에지처럼, 총안 무늬(crenellated)의 형상으로서 도시되어 있지만, 더욱 곡선형 설 계와 같이, 다른 불연속 형태들도 고려된다. 트로프들(278)을 형성하기 위해 재료를 제거함에 의해 대응하는 제거 공구의 루멘으로 기부 방향으로의 생물학적 유닛의 통과에 대해 작은 저항을 제공하게 된다. 그러나, 융기된 부분들(277)은 공구의 원주 둘레에 분포되며, 따라서 내측에서의 생물학적 유닛의 말단부로의 이동을 효과적으로 방지하게 된다. 다시, 상기 부분들이 공구의 원주 둘레에 분포되기 때문에, 내부에 생물학적 유닛을 더 효과적으로 보유하게 되고 생물학적 유닛에 대한 손상을 덜 유발하게 된다.

인서트들(270,276)은 축방향 치수가 0.5mm로 작고 6-7mm 길이까지 길게 될 수 있다. 보유 부재들을 가진 실시예들에서, 보유 부재들이 말단부 구멍을 통한 제거를 방지하기 때문에, 생물학적 유닛은 일반적으로 공구의 기부측 구멍 측으로 제거된다. 일부 시스템들에서, 생물학적 유닛은 제거 공구에서 기부 방향으로 저장 시스템으로, 또는 다른 처리를 실행하도록 사용되는 공구 내로, 직접 통과한다. 예컨대, 본 발명의 제거 공구들을 이용하여 채취된 모낭 유닛들은 제거 공구 루멘에서 이식 과정에 사용되도록 이식 캐트리지의 용기 내로 직접 이송될 수 있다.

도16은 생물학적 유닛의 가로로의 절개를 방지하는 말단부 팁 구조, 및 생물학적 유닛을 루멘(282) 내에 보유하는 보유 부재들을 포함하는, 도13-15의 실시예들과 유사한, 다른 생물학적 유닛 제거 공구(280)의 절개 사시도이다. 더 구체적으로, 제거 공구(280)는 교호하는 절단 및 안전 부분들(285,286)을 가진 왕관형 말단부 팁(284)을 포함한다. 또한, 상기 공구(280)는 원주방향으로 떨어진 불연속 보유 부재들(287)의 축방향으로 떨어진 다수의 열들을 가진다. 보유 부재들(287)은 도13 에 도시된 것들과 유사하며, 후방으로 배향하는 스플라인들 또는 베인들과 같은 형상으로 되어 있다. 보유 부재들(287)은, 예컨대, 두 개의 환형 어댑터들, 즉 말단부 팁(284)을 포함하는 말단부 어댑터(288), 및 기부측 어댑터(289), 상에 형성될 수 있다. 말단부 및 기부측 어댑터들(288,289)은 도시된 바와 같은 결합 구조를 포함하고, 기부측 어댑터(289)는 공구(280)의 기다란 몸체의 말단부에 결합하는 구조를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 도시된 부품들은 스테인리스 강으로 형성되지만, 적절한 폴리머들로 성형될 수 있다. 이 형태에서, 축방향으로 떨어진 임의 개수의 보유 부재들의 열들이 공구(280)의 말단부에 추가될 수 있다. 원주 방향으로 분포된 보유 부재들의 축방향으로 떨어진 멀티플 열들에 의해 루멘(282)에 생물학적 유닛을 보유하는 공구(282)의 능력을 더욱 향상시킨다.

도17은 원주방향으로 연속적인 보유 부재들(292)의 다수의 축방향으로 떨어진 열들을 가진 본 발명의 또 다른 생물학적 유닛 제거 공구(290)를 나타내고 있다. 연속적으로 도시되었지만, 보유 부재들(292)의 각각은 도15a의 인서트(270) 또는 도15b의 인서트(276)와 같이 형성될 수 있고, 또한 보유 부재들은 서로 다른 형태로 될 수 있다. 인서트들(292)은 스테인리스 강등의 비교적 경질 재료로 형성되거나, 또는 테프론 등의 미끄러운 재료, 또는 공구(290) 내의 생물학적 유닛에 대해 비외상성으로 되도록 실리콘 등의 더욱 변형 가능한 부드러운 재료로 형성될 수 있다.

예컨대, 도18은 적어도 부분적으로 테프론 등의 미끄러운 재료로 된 내부 보유 부재(302)를 가진 생물학적 유닛 제거 공구(300)의 또 다른 실시예를 나타내고 있다. 테프론은 비교적 미끄럽고 보유 부재(302)는 둥글려진 구석부들로 형성될 수 있어서 생물학적 유닛이 절단 또는 손상되지 않는다. 보유 부재(302)는 내측 원통형 보어(304)에 이어지는 리딩 에지 테이퍼(303)를 포함하며, 이 둘은 비교적 균일한 또는 원주 방향으로 분포된 보유력을 생물학적 유닛에 인가한다. 보유 부재(302)는 공구(300)의 기다란 몸체(305)에서 분리되어 환형 고정 부재(308)에 의해 공구 루멘(306) 내에 보유된 관형 인서트를 포함할 수 있다. 예컨대, 루멘(306)에 점착 또는 이와 다르게 결합된 스테인리스 강의 링이 고정 부재(308)를 형성할 수 있다. 바람직하게, 보유 부재의 외측 상의 결합 캐비티가 고정 부재를 수용하도록 보유 부재(302)는 고정 부재(308) 내에 배치되어 팽창하도록 허용하기 위해 어느 정도 가요성이 있다. 물론, 보유 부재(302)를 루멘(306) 내에 고정하기 위한 다른 수단도 가능하다.

도19는 원주 방향으로 떨어져 있는 다수의 기다란 불연속 보유 부재들(312)이 공구 루멘(314)에서 내측으로 연장하는 또 다른 생물학적 유닛 제거 공구(310)를 나타내고 있다. 길이방향으로 배향하는 보유 부재들(312)은 상기한 불연속 보유 부재들보다 더 잘 분포된 보유력을 공구 내의 생물학적 유닛 상에 제공한다. 보유 부재들(312)이 원주방향으로 떨어진 기다란 스플라인들의 형태이기 때문에, 그들은 공구(310)에서 내측의 생물학적 유닛으로 토크를 전달하기에 비교적 효과적이다. 생물학적 유닛을 추출하는 과정 중에, 공구(310)는 생물학적 유닛 및 주변 조직 사이의 결합들을 파괴하도록 회전될 수 있다.

상기한 바와 같이, 생물학적 유닛에 비외상적인 하나 이상의 특징들을 가진 생물학적 유닛 제거 공구 내에 보유 부재를 제공함이 바람직하다. 예컨대, 날카로운 에지들이 둥글려질 수 있고, 보유 구조가 루미날 원주 또는 축방향 주위에 더 균일하게 분포되거나, 또는 재료가 미끄럽거나, 또는 부드럽거나, 또는 변형 가능하게 될 수 있다. 상기한 실시예들 중 어느 것도 하나 이상의 이들 특징들을 포함하고 있음을 이해하기 바란다. 예컨대, 도13의 불연속 보유 부재들(254)은 생물학적 유닛에 대해 손상을 덜 가하도록, 실리콘 등의, 변형 가능한 재료로 형성될 수 있다. 도20-22는 보유 부재들에 대해 변형 가능한 재료를 이용하는 3개의 실시예들을 나타내고 있다.

도20은 실리콘 등의, 변형 가능한 재료로 된 관형 보유 부재(322)를 가진 제거 공구(320)를 나타내고 있다. 보유 부재(322)는, 도시된 실시예에서 나선형 나사 스레드의 형태인, 다수의 축방향으로 떨어진 돌기들 또는 립들(324)을 특징으로 하고 있다. 예시적인 실시예에서, 기다란 몸체(325)의 부분들은 연결된 링들(326)을 남기고 제거되며 그 링들 둘레에 보유 부재들(322)이 성형될 수 있다. 물론, 보유 부재(322)를 제거 공구(320)에 부착하는 다른 방식들도 있다. 이 실시예는, 비외상성 재료, 후방으로 배향하는 립들(324), 및 신체 조직에서 채취된 모낭 유닛을 공구의 철회에 의해 찢어낸 후에 모낭 유닛을 둘러싸는 조직으로 공구(320)가 조여지도록 할 수 있는 립들의 나선형 배열을 포함하는, 상기한 다수의 특징들을 결합하고 있다.

도21은 역시 변형 가능한 재료로 형성된 예시적인 내측의 보유 부재(332)를 가진 다른 생물학적 유닛 제거 공구(330)의 절개 사시도이다. 보유 부재(332)는 공 구의 루멘 내에 고정된 고정 부재(334) 둘레에 실리콘으로 성형될 수 있다. 상기 공구는 보유 부재(332)를 변형시키는 작용 부재(336)를 더 포함한다. 더 구체적으로, 작용 부재(336)는, 예컨대, 고체 또는 중공의 로드, 또는 보유 부재(332)를 교대로 압축 및 해제하도록 공구(330) 내에서 선형적으로 이동되는 관형 피스톤을 포함할 수 있다. 보유 부재(332)를 축방향으로 압축함에 의해, 그것을 내측으로 변형시키고 그와 함께 배치된 생물학적 유닛 상에 반경방향 힘을 인가한다. 도21의 실시예는 보유 부재가 보유 위치 및 해제 위치 사이에서 이동 가능함을 설명하고 있다.

도22는 이동 가능한 보유 부재를 이용하는 다른 생물학적 유닛 제거 공구(340)를 나타내고 있다. 더 구체적으로, 보유 부재는 비교적 경질의 링들(344,346)에 의해 분리된 (예컨대, 도21에 도시된 것과 유사한) 다수의 떨어져 있는 변형 가능한 링들(342)을 포함한다. 말단부 링(344)은 리드-인 테이퍼(345)를 특징으로 하는 반면에, 두 개의 스페이서 링들(346)은 동일하게 환형이다. 말단부 링(344)은 공구(340)에 대해 고정되지만, 스페이서 링들(346)은 공구 내에서 축방향으로 미끄럼 이동하도록 허용된다. 도21을 참조하여 설명된 바와 같은 형태로 될 수 있는, 작용 부재(348)는 인접한 변형 가능한 링(342)에 대해 축방향 압축력을 교대로 인가한다. 작용 부재(348)에 의해 말단으로의 힘을 인가함에 의해 (이 예의) 모두 3개의 변형 가능한 링들(342)이 축방향으로 압축되며, 따라서 내측으로 변형 또는 압축된다. 작동 시에, 상기 공구는, 보유 부재 내에 생물학적 유닛이 배치된 후, 변형 가능한 링들(342)이 생물학적 유닛 상에 클램프하도록 작용 부 재(348)가 변위되도록 하기 위해, 신체 표면으로 침투하게 된다. 변형 가능한 링들(342)은, 예컨대, 실리콘 또는 고무 등의 임의의 적절한 재료로 제조되며, 이와 다르게, 변형 가능하도록 겔들 또는 유체들로 충전될 수 있다. 고정된 링(344) 및 스페이서 링들(346)은 스테인리스 강, 테프론, 티탄, 또는 비교적 경질의 적절한 폴리머 등의 비교적 경질의 재료로 제조될 수 있다.

도23a 및 23b는 각각 철회 및 연장 위치들에 도시된 아코디언형 내부 보유 부재(352)를 가진 생물학적 유닛 제거 공구(350)의 절개 사시도들이다. 상기 공구(350)는, 예컨대, 보유 부재(352)의 기부측 단부 상에 작용하는 선형적으로 이동 가능한 관형 로드의 형태인, 작용 부재(354)를 특징으로 하고 있다. 도23b에 도시된 바와 같이, 보유 부재(352)의 말단 압축부는 보유 부재를 따라 교호하는 내향 크리스(crease)(356) 및 외향 크리스(358)를 형성한다. 상기 내향 크리스(356)는 축방향으로 떨어져 있는 원형 리테이너들과 같이 생물학적 유닛 BU과 접촉하여 압축하게 된다.

도24는 선형적으로 이동 가능한 관형 보유 부재(362)를 가진 또 다른 생물학적 유닛 제거 공구(360)를 나타내고 있다. 보유 부재(362)는 그의 길이의 대부분을 따라 리드-인 테이퍼(364) 및 축방향으로 떨어져 있는 일련의 립들(366)을 포함한다. 보유 부재(362)의 이동에 의해 필요한 경우 상기 부재를 공구(360)의 말단부 팁에서 더 가깝게 또는 멀게 재배치할 수 있다. 상기 제거 공구(360)가, 모낭 유닛(FU) 등의, 생물학적 유닛을 둘러싼 다음, 보유 부재(362)는 리드-인 테이퍼(364)의 안내로 FU 둘레에서 미끄럼 이동한다. FU가 보유 부재(362)로 진입하면, 보유 부재(362)와 함께 제거 공구(360)는 신체 표면에서 함께 철회될 수 있다.

도25a-25e는 측벽들에 형성된 구멍들을 가진 본 발명의 다른 생물학적 유닛 제거 공구들을 나타내고 있다. 공구 루멘 내에 생물학적 유닛을 보유하는 하나의 방식은 생물학적 유닛의 조직이 팽창할 수 있는 기다란 몸체의 구멍들을 제공하는 것이다. 최소로, 하나 이상의 구멍들은 생물학적 유닛과 마찰 접촉을 생성하는 에지들을 제공하는 점에서 상기한 돌출하는 보유 부재들과 같이 작용한다. 또한, 생물학적 유닛이 측면 구멍으로 팽창한 다음 그의 주변 매트릭스에 대해 상기 유닛을 보유하는 최종 조직 결합들을 절단하려 할 때 더 강한 토크가 상기 유닛에게 가해질 수 있다. 이하의 설명은 모낭 유닛 채취의 예를 이용하지만, 상기 장치들은 생물학적 유닛을 신체 표면에서 제거하도록 더 일반적으로 사용될 수 있다. 또한, 여러 구멍들은 조직을 보유하는 능력을 향상시키도록 본 출원에서 설명된 다른 보유 특징들 중 어느 것과도 조합될 수 있다.

도25a의 실시예에서, 모낭 유닛 채취 캐뉼러(370)는 내측으로 테이퍼진, 날카로운 말단부 팁(372), 및 캐뉼러(370)의 측벽(376)으로 절단된 다수의 원주 방향으로 떨어져 있고, 축방향으로 정렬된 슬롯들(374)을 가진다. 바람직하게, 두 개의 정반대로 대향하는 슬롯들(374)이 있다. 도25e의 캐뉼러(410)의 윈도우들(414)과 같이, 상기 슬롯들(374)은 모낭 유닛이 (조직 베드에서 모낭 유닛의 하부 부분을 분리하도록) 비틀려져 각각의 신체 표면으로부터 철회될 때 캐뉼러(370)의 루멘 내에 모낭 유닛을 보유하는데 협력하도록 캐뉼러된 모낭 유닛의 조직과 결합(또는 "부여잡게") 될 것이다.

도25b는 생물학적 유닛을 수용하도록 된 사이즈의 루멘 및 신체 표면을 관통하도록 된 말단부(382)를 가진 기다란 관형 몸체(381)를 갖는 채취 캐뉼러(380)의 또 다른 실시예를 나타내고 있다. 축방향으로 정렬된 한 쌍의 슬롯들(383)은 캐뉼러 몸체의 대향하는 측면 상의 루멘으로 개방되며, 외측 원주를 중심으로 약 180°오프셋되어 있다. 각 슬롯(383)의 축방향 에지를 따라 축방향으로 배향된 측면 절단 에지들(384)이 제공된다. 다시, 리딩(또는 말단부로)으로 향하는 에지(382)는 조직을 통해 전방으로 이동하도록 편평하거나 또는 무디어져 있고, 각각의 절단 에지들(384)은 공구 축을 중심으로 회전될 때 피부로의 날카로운 초기 절단을 제공한다.

슬롯들(383)은 각각 측면 절단 에지들(384)의 기부 측에 배치된 폭이 넓은 부분들(386)을 가지며, 캐뉼러(380)가 (예컨대, 그의 축을 중심으로 회전되는 중에) 피부를 통해 또한 (무딘 조직 절개를 이용하는 등에 의해) 각각의 모낭 유닛을 둘러싸는 피하 조직을 통해 전진된 후, 상기 캐뉼러는 (약) 15°로 더 회전, 더 일반적으로 5-30°범위로, 될 수 있으며, 이로써 폭이 넓은 슬롯 부분들(386)은 캐뉼러(380)가 철회될 때 모낭 유닛을 (조직과 결합 또는 "부여잡음"에 의해)철회시키도록 피하 조직 팽창 영역으로 "고정"될 것이다. 이 설계는 비교적 "무딘" 말단부를 제공하며 캐뉼러(380)가 전방 플런징 동작으로 이동될 때, 초기 피부 관통을 위한, 절단 동작은 축방향이 아닌, 원주 방향으로만 인가된다. 상기한 채취 캐뉼러 실시예들에서와 같이, 캐뉼러(380)(및 후술하는 다른 채취 캐눌러들)는 스테인리스 강의 피하 주사기용 튜브로 제조될 수 있고, 슬롯들(383) 및 절단 에지들(384)은 잘 알려진 제조 기술에 따라 제조된다.

도25c는 단일(또는 일 변형에서 이중)의 나선형 슬롯(392)이 캐뉼러 벽(394)에서 절단된, 채취 캐뉼러(390)의 또 다른 실시예를 나타내고 있다. 캐뉼러(390)가 피부 및 피하 지방층으로 나선의 피치로(즉, 코르크 마개뽑이 형태로) 회전되어 전진될 때 상기 선형 슬롯(392)은 모낭 유닛 주위의 조직의 영역을 채취한다. 나선형 슬롯(392)의 말단부를 따라 축방향으로 배향하는 측면 절단 에지(396)가 제공되며, 캐뉼러(390)가 그의 축을 중심으로 회전될 때 피부를 헤쳐 나가면서 절개한다. 상기한 실시예들에서와 같이, 초기 피부 관통 후에 캐뉼러(390)의 회전을 정지시키고, 캐뉼러가 조직으로 더 이동될 때 무딘 조직 절개에 의존함이 바람직하다. 다시, 캐뉼러(112)가 피부 및 피하 조직을 통해 전방 플런징 동작으로 이동될 때, 측면 절단 요소가 축방향이 아니라 원주 방향으로 정렬되어 이동되므로, 상기 측면 절단 요소(396)를 이용하면 더욱 무딘 말단부(398)로 귀결될 수 있다.

도25d는 말단부 캐뉼러 구멍(406)에서 후퇴된 거리에서 캐뉼러 본체(404)로부터 절단된 다수의 측면 구멍들(402)을 가지며, 상기 구멍들(402)은 피부 상부 층들이 절단 후에 팽창할 때 모낭 유닛을 둘러싸는 피부의 상부 층들(외피 및 표피)을 채취함으로써, 캐뉼러(400)가 철회될 때 모낭 유닛에서 연장하는 모낭(들)을 보유하여 고정하는데 협력하게 되는, 채취 캐뉼러(400)의 또 다른 실시예를 나타내고 있다. 상기 측면 구멍들(402)은 전술한 채취 캐뉼러 실시예들 중 어느 것에도 사용하기에 적합하다.

도25e는 내측으로 테이퍼진, 날카로운 말단부 팁(412), 및 캐뉼러(410)의 측 벽(406)으로 절단된 원주 방향으로 떨어져 있는 한 쌍의 윈도우들(414)을 가진 모낭 유닛 채취 캐뉼러(410)의 또 다른 실시예를 나타내고 있다. 앞의 실시예들에 대해 설명된 바와 같이, 윈도우들(414)은 (조직 베드에서 모낭 유닛의 하부 부분을 분리하도록) 비틀려져 신체 표면에서 철회될 때 캐뉼러(410)의 루멘 내에 모낭 유닛을 보유하는데 협력하도록 캐뉼러된 모낭 유닛의 조직에 결합(또는 "부여잡기")한다.

도26a 및 26b는 내측 루멘(424)의 벽을 따라 배치된 나선형 코일 스프링(422)의 형태의 내측 보유 부재를 가진 제거 공구(420)의 또 다른 실시예를 나타내고 있다. 캐뉼러(420)는 피부를 통해 피하 조직으로 회전 가능하게 전진될 때, 상기 스프링이 신체 조직에서 모낭 유닛을 추출하는데 협력하도록 (도25c의 캐뉼러(390)의 나선형 슬롯(392)과 유사한 방식으로) 모낭 유닛 조직의 트랙과 결합(트랙 둘레에 감김)한다. 스프링(422) 대신에, 나선형 리지 또는 홈(또는 그의 부분들) 등의 "라이플링(rifling)" 특징들이 모낭 유닛과 물리적으로 결합하도록 내측 루멘 벽으로 조합될 수 있다. 스프링(422)의 이용 또는 내측 캐뉼러 루멘(424)의 벽에 지지 또는 포함된 적절한 라이플링 특징이 채취되는 모낭 유닛을 결합 및 고정하기 위한 상기한 채취 캐뉼러 실시예들중 어느 것에도 사용될 수 있다.

도27은 본 명세서에서 설명된 특징들이 조합된 생물학적 유닛 제거 공구(430)의 절단 사시도이다. 특히, 공구(430)는 내측 루멘(434)으로 인도하는 왕관형 말단부 팁(433)을 형성하는 기다란 몸체(432)를 가진다. 리딩 테이퍼 인서트(435) 및 트레일링 테이퍼 인서트(436)는 그들 사이에 스프링형 보유 부재(438) 를 개재하고 있다. 상기 테이퍼 인서트들(435,436)은 날카로운 구석부들을 감소시켜서 공구(430) 내에 채취된 생물학적 유닛에 대한 외상을 감소시키게 된다.

도28a-28d는 말단부 팁(444)에서 바로 기부 측에 배치된 원주 방향으로 떨어져 있는 일련의 내측 보유 딤플들(442)을 특징으로 하는 또 다른 생물학적 유닛 제거 공구(440)의 사시도, 정면도, 및 단면도들이다. 각각의 딤플(442)은 작은 구멍(446)으로 인도하는 오목한 함몰부를 포함한다. 상기 딤플들(442)의 내향 돌출부는 공구(440) 내에 생물학적 유닛을 보유하도록 하는 반면에, 구멍들(446)은 유닛에 대한 토크의 인가를 편리하게 하도록 조직을 부여잡는다. 동일 축방향 위치에 3개의 딤플들(442)이 도시되어 있지만, 예컨대, 축방향 열들에 3개 이상도 제공될 수 있다.

도29a 및 29b는 본 발명의 내부 보유 부재를 형성하는 예시적인 과정의 두 개의 단계들을 나타내고 있다. 상기한 딤플들(442)과 유사한, 만입부 또는 딤플(450)이 기다란 몸체의 측벽(452)에 형성된다. 상기 딤플(450)은 스테인리스 강에 대한 펀치 또는 다른 장치를 포함하는 여러 가지 기구들, 또는 폴리머 용 금형으로 형성된다. 그 후, 상기 딤플(450)의 기부측 부분은, 기계 가공 또는 레이저 절단 등에 의해, 도25b에 나타낸 바와 같이, 제거된다. 그 결과의 돌출부(454)가 기부 방향으로 공구 루멘으로 연장하며 루멘 내에 돌출부를 보유하는 중에 생물학적 유닛의 통과를 허용하기에 효과적이다.

도30a-30c는 베벨형 말단부 팁(462)을 가진 또 다른 예시적인 모낭 유닛 채취 캐뉼러(460)를 나타내고 있다. 상기 캐뉼러(460)의 일부는 그 캐뉼러(460)의 전 체 원주의 약 20-40%의 폭을 갖는 구부려질 수 있는 "핑거"(463)를 형성하도록 (예컨대, 레이저를 이용하여) 말단부 팁(462)에서 축방향 안쪽으로 절단된다. 캐뉼러(460)의 나머지 말단부가 트로프를 형성하며 핑거 부분(463)의 말단부(466)가, 예컨대, 텔리스코핑 외측 캐뉼러(467) 또는 다른 기계적 수단을 이용하여, 상기 트로프 내로 구부려질 수 있다. 따라서, 채취된 모낭 유닛(도시 안됨)은 말단부 팁(462)이 피부를 천공하고 말단부들(463,464)이 피부 층들을 통해 모낭 유닛을 둘러싸는 원하는 깊이로 피하 조직으로 밀려 들어간 후에 핑거 부분(463)에 의해 트로프에 채취될 수 있다.

상기한 바와 같이, 이동 가능한 보유 부재는 본 발명에 따른 생물학적 유닛 제거 공구로 유익하게 포함될 수 있다. 다수의 이동 가능한 보유 부재들의 형태들이 도31-33에 도시되어 있다. 전술한 실시예들에서, 제거 공구들은 통상적으로 생물학적 표본 또는 유닛을 수용할 수 있는 사이즈로 된 루멘, 및 신체 표면을 관통하는 형태의 말단부 팁을 가진 기다란 몸체를 포함한다. 생물학적 유닛이 루멘 내에 수용되면, 보유 부재는 철회 위치에서 보유 위치로 이동한다. 생물학적 유닛의 말단부로의 이동을 지연시키도록, 보유 부재는 생물학적 유닛을 물리적으로 차단하거나 또는 반경 방향으로 접촉시킨다(예컨대, 클램프들). 보유 부재는 기다란 몸체로 포함되거나 또는 기다란 몸체 외측에서 루멘으로 연장된다. 이들 모든 형태들에서, 상기 보유 부재는 생물학적 유닛이 루멘에서 배출됨을 방지하는 위치로 이동한다.

도31a-31d는 스프링 장전형 보유 핑거(472)를 가진 예시적인 생물학적 유닛 제거 공구(470)를 나타내고 있다. 이 예에서, 공구(470)는 공구 홀더 또는 콜릿(476) 내에 고정된 기다란 몸체(474)를 포함한다. 상기 콜릿(476)은 수동으로 조종되거나 또는 로보트 시스템의 일부로 될 수 있는 대형 메카니즘의 일부를 형성한다. 도시된 실시예에서, 기다란 몸체(474)는 콜릿(476) 내의 플리넘(482)과 유체 소통하는 내측 루멘(480)으로 개방된 말단부 팁(478)을 가진다. 제거 공구(470)는 감압원에 연결되며 이로써 루멘(480)을 통해 기부 방향으로 형성된 네거티브 압력 차는 조직 베드에서의 생물학적 유닛의 추출을 편리하게 하며, 생물학적 유닛을 기다란 몸체(474)를 통해 저장 캐트리지 또는 다른 저장 수단으로 전달하도록 사용될 수 있다. 당업자들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 진공 등의, 부의 압력 차는 생물학적 유닛의 추출을 편리하게 하도록 본 발명의 다른 실시예들과 함께 실시될 수 있다.

도31c 및 31d의 상세도에 도시된 바와 같이, 보유 핑거(472)는 기다란 몸체(474)의 측벽의 구멍(참조 번호 표시 안됨)을 통해 반경방향으로 돌출하는 그의 말단부의 후크(484)를 포함한다. 상기 후크(484)는 리드-인 램프 및 말단부 팁(486)을 형성하도록 각이 진 단부를 가진다. 스프링 장전형이기 때문에, 루멘(480)으로의 생물학적 유닛의 통과에 의해 상기 후크(484)를 철회 위치로 외측으로 변형시키게 되며, 그 후 다시 도시된 보유 위치로 내측으로 바이어스된다. 생물학적 유닛이 후크(484)로 통과되면, 상기 후크의 물리적 존재는 상기 유닛이 말단부 팁(478)에서 배출됨을 방지하는데 도움이 된다. 이와 다르게, 상기 후크(484)는 루멘(480) 내에 생물학적 유닛을 보유하도록 생물학적 유닛의 측면에 반경방향으로 접촉하거나 또는 심지어 그 측면 내에 매립될 수도 있다. 말단부 팁(486)과 후크(484)의 형상은 생물학적 유닛의 기부측으로의 이동은 허용하지만 말단측으로의 이동은 방지하게 된다.

도32a 및 32b는 회전 가능한 보유 핑거(492)를 가진 다른 생물학적 유닛 제거 공구(490)를 나타내고 있다. 상기 실시예에서와 같이, 스프링 장전형이 아니고, 상기 핑거(492)는 회전 가능한 보유 핑거(492)의 말단부 후크형 단부(496)가 측면 슬롯(498)을 통해 공구(490)의 루멘으로 진입하게 되도록, 레버(494)의 작용 등에 의해, 선택적으로 회전된다. 상기 레버(494)는 전자 제어 작용 메카니즘에 연결되어, 수동으로 작용되거나, 또는 로보트 시스템 내에서 자동으로 제어될 수 있다. 이들 가능한 형태들 중 어느 것에서, 보유 핑거(492)의 단부(496)의 공구 내로의 반경방향 내측으로의 이동은 내부의 생물학적 유닛의 말단부로의 이동을 방지하도록 되어있다.

다른 이동 가능한 보유 부재가 도33a 및 33b에 도시되어 있다. 구체적으로, 이동 가능한 보유 클립(500)은 철회 및 보유 위치들 사이에서 제거 공구 또는 캐뉼러(502)의 외측 상에서 축방향으로 이동한다. 예시적인 캐뉼러(502)는 내측으로 테이퍼된 말단부 팁(504), 및 기다란 몸체(508)의 측벽 내로 절단된 원주 방향으로 떨어진 두 개의 윈도우들(506)을 특징으로 한다. 도25e의 캐뉼러(410)의 윈도우들(414)에서와 같이, 상기 윈도우들(506)은 각각의 신체 표면에서 철회될 때 캐뉼러(508)의 루멘 내에 모낭 유닛을 보유하도록 캐뉼러된 모낭 유닛의 조직과 결합(또는 "부여잡기")하게 된다.

또한, 상기 클립(500)은 도33a의 철회 위치 및 도33b의 보유 위치 사이의 캐뉼러 본체(508) 상에서 축방향으로 미끄럼 이동한다. 상기 예시적인 클립(500)은 두 개의 내측으로 바이어스된 티스(teeth)(510)를 가진다. 모낭 유닛 등의 생물학적 유닛이 캐뉼러(502)의 내측 루멘 내에 캐뉼러되면, 상기 캐뉼러는 각각의 신체 표면에서 부분적으로 철회되어 윈도우들(506)을 노출시키고, 상기 클립(500)은, 캐뉼러(502)가 신체 표면에서 완전하게 철회될 때 내측으로 바이어스된 티스(510)가 윈도우들(506)을 통해 조직에 결합하여 압축(되어 고정)될 때까지, 클립(500)의 기부측 단부의 안내 구멍(514)을 따라 (도33b에 화살표(512)로 나타낸) 캐뉼러 본체(508) 아래로 말단측으로 미끄럼 이동한다. 도시되지 않았지만, 클립(500)의 축방향 이동은 스텝 모터, 공압 피스톤, 또는 이와 같은 다른 메카니즘을 통해 이루어질 수 있다.

동심 튜브 생물학적 유닛 제거 공구들

본 발명의 전술한 실시예들에서, 플랩 및 가로 쪼갬 비율들을 감소시키고, 보유를 향상시키기 위한 특징들이 조직을 관통하여 생물학적 유닛을 제거하도록 사용되는 단일의 기다란 몸체에 포함되어 도시되었다. 설명된 특징들은 제거 공구가 표본 및 피부를 통해 절단하도록 날카롭게 된 동시에, 모낭 유닛 등의 생물학적 유닛을 둘러싸는 지방 조직을 통과하도록 무디게 될 수 있다는 것이다. 종래 기술의 장치와 관련된 문제들을 해결하는 다른 접근은 제거 공구의 기능들을 동시에 사용되는 두 개의 다른 튜브들로 분리시키는 것이다. 다수의 이중-니들 또는 동심 튜브 실시예들이 이하에서 설명되지만, 상기한 공구들 및 특징들 중 어느 것도, 공구들 사이에 상호 배타적인 어느 것이 없다면, 유사한 방식으로 제2 공구와 결합될 수 있다.

제1 동심 튜브 실시예에서, 도34a-c는 신체 표면(524)에서 생물학적 유닛들(522)을 채취하기 위한 공구 조립체(520)의 다른 실시예의 말단부를 나타내고 있다. 공구 조립체(520)는 서로 상대 이동 가능한 한 쌍의 동축으로 배치된 캐뉼러들(526,528)을 포함한다. 특히, 콜릿(530)은 피부 표면(524)으로의 무딘 말단부 구멍(532)을 가진 외측 캐뉼러(526)를 보유하여 (이동시킨다). 외측 캐뉼러(526)의 무딘 말단부(532)는 피부 표면(524)에 대해 축방향으로 이동(따라서, 늘리고 조이기는 하지만, 관통하지 않음)할 때, 날카로운 말단부(534)를 가진 내측 캐뉼러(528)는 약 1 내지 2 mm의 깊이로 피부 표면(524)을 관통하도록 외측 캐뉼러(526)의 내측 루멘을 통해 고속으로 찌르게 된다. 이로써, 예컨대, 모낭 유닛(522)을 완전하게 채취하도록, 외측 캐뉼러(528)를 (도34c에 도시된) 무딘 절개부를 이용하여 약 5-7 mm의 깊이로 피부 표면(524)을 통해 피부 및 피하 조직으로 그의 진행(즉, 그의 상대 이동을 정지시키지 않음)을 계속하도록 허용한다. 그 후 양 캐뉼러들(526,528)은 피부 표면(524)에서 함께 철회된다.

따라서, 도34a 및 34b의 동심 튜브 실시예에서, 제거 공구는 두 개의 동심 니들 또는 튜브들을 가진다. 내측 니들은, 도5a의 공구의 말단부 팁(72)에서와 같이, 날카롭거나 또는 반정도 날카롭고, 외측 니들은 내측 니들보다 조직을 덜 헤치고 나가 절개하거나 또는 비교적 무디게 되어 있다. 외측 니들은 내측 니들 둘레에서 느리게 하방으로 이동하는 반면에, 내측 니들은 0.5-2.0 mm의 원형 절개부를 형 성하도록 갑작스럽고 신속한 펀칭 동작을 행하게 된다. 그 후, 외측 니들은 내측 니들에 의해 형성된 원형 절개부로 내측 니들을 뒤따라 갈 수 있고 계속해서 5-8 mm의 깊이로 깊은 지방 조직을 통과하게 된다. 외측 니들의 상대적으로 무딘 에지는 모낭들을 가로로 절단하는 대신에 내측 및 외측 니들로 안내하게 될 것이다.

도34a-34c의 실시예에 대해 실행된 예시적인 실시예는 외측 튜브(526)의 기부측 단부에 연결되며 플리넘 쳄버(542) 내에서 이동 가능한 로드 또는 피스톤(540)을 포함할 수 있다. 따라서, 플리넘 쳄버(542) 내의 교호하는 포지티브 및 네거티브 압력이 외측 튜브(526)를 각각 전진 및 철회시킨다. 내측 튜브(528)는 유사하게 작용되거나, 또는 기계적 스텝 모터 등(도시 안됨)에 연결될 수 있다.

도34a는 피부 표면(524) 위에 배치되어 모낭 유닛(522)의 헤어 위로 위치한 외측 튜브(526)를 나타내고 있다. 그 후, 내측 튜브(528)가 외측 튜브(526) 내로 신속하게 전진되어 날카로운 말단부(534)가 피부 표면(524)에 원형 컷을 절개한다. 이어서, 외측 튜브(526)가 내측 튜브(528) 위로 따라와서 피부 표면(524) 아래로 모낭 유닛(522)을 둘러싸도록 더 깊게 진행한다. 이 지점에서, 내측 또는 외측 튜브 내의 (상기한 여러 가지 보유 부재들과 같은) 보유 수단이 효과를 나타내거나 또는 작용되며, 상기 조립체는 피부 표면(524)을 제하고 당겨져서 모낭 유닛(522)을 내측에 채취하게 된다. 특정한 설계 및 응용에 따라, 피부에서 내부 및 외부 캐뉼러들의 정확한 철회 순서에 따라, 보유 부재가 내측 또는 외측 캐뉼러들, 또는 둘다에 포함될 수 있다. 내측 튜브(528)의 루멘(544) 내로의 흡인은 모낭 유닛(522)을 기부측 방향으로 더욱 전달하도록 사용될 수 있다.

상기한 동심 튜브 실시예는 날카로운 내측 튜브에 의해 원형 절개부가 형성된 후에 덜 날카로운 외측 튜브가 조직 내로 뒤이어 진행함을 토대로 하고 있다. 하나의 바람직하지 않은 가능성은 무딘 외측 튜브에 의해 원형 절개부를 확대 또는 파괴하는 것이다. 이러한 손상을 방지하기 위해, 외측 튜브는 절개부 내로 하강하는 중에 직접적인 선형 운동으로 절개부 상에 캐칭될 기회를 감소시키도록 회전될 수 있다. 이와 다르게, 외측 튜브가 내측 튜브에 대해 흔들리거나 또는 오정렬되도록 내측 튜브의 축에서 약간 비켜나서 회전되도록 내측 및 외측 튜브들 사이에 작은 환형 공간이 설계될 수 있다. 이를 위해, 양 튜브들은 그들 자신의 축에서 중심이 벗어나 회전되거나 또는 흔들거리도록 될 수 있다. 하나 또는 양 튜브들에서의 흔들림은 내측 튜브에 의해 형성되는 구멍으로 외측 튜브가 나선형으로 진행하도록 허용한다. 도34a-c를 참조하여 설명된 제거 공구 및 대응하는 과정은 자동화될 수 있고, 이는 특히 로보트 또는 컴퓨터 제어 시스템들에 사용하기에 적합하다.

동심 튜브들에서의 이러한 잠재적인 문제에 대한 다른 솔루션은 외측 튜브 상에, 외측 튜브가 원형 절개부를 통해 내측 튜브에 따라갈 때 협력하도록 구둣주걱과 같이 작용하는, 축방향 돌출부를 제공하는 것이다. 도35a-35b 및 36a-36c는 본 발명의 생물학적 유닛 제거 공구(550)용의 이러한 장치의 일례를 나타내고 있다. 상기 공구(550)는 외측 튜브(554)의 루멘 내로 축방향으로 미끄럼 이동하는 내측 튜브(552)를 포함하고 있다. 외측 튜브(554)는 일반적으로 원형 외주를 형성하는 말단부 팁(556) 및 외주의 나머지보다 더 연장하는 립 부분(558)을 가진다. 특히, 립 부분(558)은, 도35b에 단면도로 나타낸 바와 같이, 내측 튜브(552)에 대해 유선형의 프로파일을 제공하도록 테이퍼진 작은 돌출부를 닮아있다. 축방향으로 연장하는 립 부분(558)은, 특히 외측 튜브(554)가 회전하는 경우, 리딩 내측 튜브(552)에 의해 형성된 원형 절개부로 용이하게 통과한다.

생물학적 유닛들, 즉 멀티플 모낭 유닛들을 제거하는 중 등의, 의료 분야에서 관주(灌注)함이 종종 유익하다. 본 발명은 모낭 유닛들을 포함하는 외식(外植)된 피부의 스트립들을 포함하는, 신체 표면에서 멀티플 모낭 유닛들을 채취하도록 자동화된 시스템이 사용되는 로보틱 헤어 이식의 분야에 특히 유용하다. 이러한 시스템이 작업하는 스피드 때문에, 예컨대, 염류(saline)의 일정한 관주법은 제거 공구의 말단부에 냉각 및 윤활성 유체를 제공함에 의해 수율을 증가시키도록 작용하며, 또한 채취된 모낭 유닛들을 촉촉하게 유지하는데 도움이 된다.

유체 또는 가스, 예컨대, 염류를 전달하기 위한 하나의 예시적인 실시예가 도37a 및 37b에 도시되어 있다. 동심 튜브 생물학적 유닛 제거 공구(560)는 보유 메카니즘(562)의 말단부에 장착된다. 염류 입구관(564)은 내측 튜브(568) 및 외측 튜브(570) 사이의 동심 공간(566)(도37b에 도시됨)으로 개방된다. 공간(566)은 내측 튜브(568)의 말단부 근방의 다수의 말단 포트들(572)로 인도한다. 포트들(572)을 통한 가압된 염류 (또는 다른 적절한 유체 또는 가스)의 주입은 내측 튜브(568)의 루멘(574)을 통한 생물학적 유닛 또는 모낭 유닛의 통과를 편리하게 한다. 또한, 신체에서 제거된 직후 생물학적 유닛에 염류를 인가하면 그의 탈수를 방지하는데 유익하다.

도38은 도37a의 시스템의 개조된 버젼에 사용될 수 있는 외측 튜브(580)의 말단부의 사시도이다. 상기 튜브(580)는 길이방향 채널들(584)로 개방하는 원형의 오목한 영역(582)을 포함할 수 있다. 임의의 원하는 개수의 길이방향 채널들이 사용될 수 있다. 상기 채널들은 튜브(580)의 측벽을 통해 축방향으로 계속되어 말단부 팁(588)의 배출 포트(586)에서 각각 개방되어 있다. 동심 튜브 실시예를 참조하여 도시된 이 형태는 본 발명의 단일 튜브 실시예들에 유체 또는 가스 공급을 제공하도록 변경될 수 있다.

본 발명의 단일 튜브 형태 또는 "니들-인-니들" 형태에 사용되던 간에, 다수의 말단 포트들(586)은 제거 공구에서 생물학적 유닛(예컨대, 모낭 유닛)을 보유하여 끌어당기는 연결성의 조직에서 생물학적 유닛을 분리하거나 또는 찢어내는데 협력하도록 제거 공구의 말단부에 압력 하의 가스 또는 유체를 전달하도록 사용될 수 있다. 생물학적 유닛의 제거를 용이하게 하도록 제거 공구가 피부 내측에서 회전되는 본 발명의 방법의 실시예들에서, 말단부로의 압력 하의 유체 또는 가스의 전달은 연결성의 조직으로부터 제거 공구의 말단부에 채취된 생물학적 유닛을 분리하는데 협력하도록 제거 공구의 단부 아래에 추가의 힘을 형성할 수 있다. 바람직한 형태에서, 각각 0.005-0.020 인치(0.127-0.508 mm) 사이의 직경을 갖는 1-10 개의 말단부 전달 포트들(예컨대 도38의 포트들(586))이 있다. 여러 가지 적절한 의료용 액체 또는 가스들이 염류, N₂ 또는 CO₂를 포함하여 사용될 수 있다. 화학적 고정액도 추출 직후 생물학적 유닛들을 처리하도록 사용될 수 있다. 0.1 및 10.0 psi 사이의 압력들이 바람직한 것으로 믿어진다.

도39a-39e는 말단부로 유체 또는 가스 유동을 제공하는 루멘들 또는 채널들을 형성하는 분리된 도관들(592)을 포함하는 생물학적 유닛 제거 공구(590)의 여러 가지의 도면들이다. 도38의 실시예와 대조적으로, 도관들(592)은 공구의 말단부 팁(596)에 가깝게 반경방향 내측으로 개방되는 포트들(594)을 포함한다. 유사한 형상의 슬롯들(598)과 결합하는 분리된 도관들(592)은 도38의 실시예의 내장된 채널들 및 포트들보다 어느 정도 제조하기가 용이하다. 도39a-39e의 예시적인 실시예는 도38을 참조하여 설명된 바와 같이 유사한 방식으로 사용될 수 있다.

도40a-40c는 날카로운(예컨대, 내측으로 테이퍼된) 말단부 구멍(604)을 가진 조직 관통 캐뉼러(602)를 포함하는 다른 모낭 유닛 채취 공구 조립체(600)를 나타내고 있다. 도40a에 도시된 바와 같이, 조직 관통 캐뉼러(602)는 (화살표(606)로 나타낸 바와 같이) 전방으로 전진될 수 있는 한편, 그와 동시에 채취될 모낭 유닛을 둘러싸는 약 2-3 mm 깊이로 환자의 피부 및 피하 조직으로, (화살표(608)로 나타낸 바와 같이) 그의 축을 중심으로 회전된다. 파지부(610)는 조직 관통 캐뉼러(602)(에 대해 상대 이동 가능하게) 동축 방향으로 배치된다. 도40b에 도시된 바와 같이, 조직 관통 캐뉼러(602)가 선택된 모낭 유닛을 둘러싸는 조직으로 전진되면, 파지부(610)가 (화살표(612)로 나타낸 바와 같이) 캐뉼러 구멍(604)(에 대해 상대적으로) 구멍 밖으로 전진되며, 이로써 파지부(610)의 원주 방향으로 떨어져 있는 핑거들(614)이 모낭 유닛을 덮어싸게 된다. 파지부 핑거들(614)은 바람직하게 탄력적이고 비교적 무딘 말단부들(615)을 가지며, 모낭 유닛을 둘러싸는 조직의 깊이에 도달한다. 도40c에 도시된 바와 같이, 파지부 핑거들이 모낭 유닛을 둘러싸 면, 그 후 캐뉼러(602)는 (화살표(616)로 나타낸 바와 같이) 파지부(610)(에 대해 상대적으로) 파지부 위로 전진되어, 파지부 핑거들에 모낭 유닛 조직을 폐쇄하고 확고하게 결합하도록 힘을 가한다. 그 후, 공구 조립체(600)는 환자에서 철회되고, 모낭 유닛이 추출되어 파지부 핑거들(614) 내에 보유된다.

도41은 생물학적 유닛을 보유하기 위해 반경방향으로 압축하는 부재(622)를 가진 생물학적 유닛 제거 공구(620)의 절개 사시도이다. 상기 공구(620)는 동심의 내측(624) 및 외측(626) 튜브들, 및 외측 튜브의 말단부 둘레에 장착된 원통형 하우징(628)을 가진다. 절개부에 나타낸 바와 같이, 외측 튜브(626)는 하나 이상의 윈도우들(630), 이 경우 정반대로 대향하는 두 개의 윈도우들을 특징으로 한다. 반경방향으로 압축하는 부재(622)는 여러 가지 형태들을 취할 수 있지만, 도시된 실시예에서는 가요성 멤브레인(예컨대, 풍선)으로 되어있다. 가요성 멤브레인(622)의 외측에서 하우징(628) 내로 도입된 유체 또는 가스는 맴브레인이 윈도우들(630)을 통해 내측으로 압축하도록 한다. 바람직한 시퀀스에서, 생물학적 유닛은 윈도우들(630)의 위치에서 외측 튜브(626) 내로 수용된다. 멤브레인(622)의 팽창은 윈도우들(630)을 통해 내측으로의 압축 (또는 팽창)을 야기하며, 이로써 생물학적 유닛에 반경방향 보유력을 인가하게 된다.

도42a 및 42b는 내측에 생물학적 유닛을 보유하기 위해 일련의 탄력적인 밴드들(642)을 가진 다른 생물학적 유닛 제거 공구(640)의 사시도들을 나타내고 있다. 상기 공구(640)는 외측 튜브(646)와 미끄럼 이동하는 내측 튜브(644)를 포함한다. 외측 튜브(646)의 말단부는 도42b에 도시되며 탄력적인 밴드들(642)을 수용하 는 한 쌍의 정반대로 대향하는 윈도우들(648)을 포함한다. 밴드들(642)의 내측면들(650)은 윈도우들(648)을 통해 외측 튜브(646)의 루멘으로 내측으로 연장한다. 루멘으로의 이러한 돌출 및 밴드들(642)의 탄력에 의해 루멘 내의 생물학적 유닛 상에 내측으로의 클램핑력을 제공하게 된다. 도시된 바와 같이, 내측 튜브(644)의 말단부는 도7a-7c에 도시된 것과 유사한 형태를 갖지만, 본 발명의 말단부 팁의 임의의 다른 적절한 실시예로 대체될 수 있다.

이하의 도43a-43c는 제거 공구의 동심 튜브 실시예들의 내측 또는 외측 캐뉼러들과 함께 사용될 수 있는 말단부 팁의 다른 형태들을 나타내고 있다. 이 도면들은 예시적인 헤어 채취 공구를 참조하여 설명되었지만, 설명된 임의의 다른 실시예들에서와 같이, 본 발명은 일반적으로 여러 가지 생물학적 유닛들의 제거를 위한 공구들을 커버하도록 의도하고 있다. 도43a는 아웃사이드 인으로부터 (말단 방향으로 이동하면서) 경사지도록 절단된, 즉 모낭 유닛들을 수용하여 보유하도록 균일한 내경을 가진 내측 캐뉼러 루멘 벽(664)의 말단부를 갖는, 베벨된(또는 테이퍼진) 팁(662)을 가진 채취 캐뉼러(660)를 나타내고 있다. 상기한 결과의 말단부(666)는 비교적 얇고 피부를 처음에 관통할 때 비-베벨된 팁보다 저항이 적게 됨으로써, 캐뉼러(660)의 도입 중에, 주위 조직에 덜 손상을 입히며, 피부 표면으로 보다 깨끗하게 절단하게 된다. 채취 캐뉼러(660)는, 예컨대, 도8a에 대해 상기한 캐뉼러(140)에서와 유사한 방식으로, 잘 알려진 제조 기술들에 따라 스테인리스 강의 피하주사용 튜브(예컨대, 304 SST, 16.5 게이지)로 제조될 수 있다.

상기한 바와 같이, 캐뉼러(660)의 날카로운 말단부 배향(또는 "리딩") 에지 는 2차적인 손상을 야기하지 않고 더욱 용이하게 표피를 관통하겠지만, 무딘 리딩 에지는 표피, 진피 및 피하 지방 조직 층의 피부 표면 아래에 있는 모낭의 부분을 절단(가로로 절개)할 가능성을 감소시킬 것이다. 따라서, 잠재적인 설계의 선택들은 날카로운 초기 피부 관통, 및 무딘 피하(피부 표면 아래) 조직의 가로로의 절개 양자의 양태들을 포함할 것이다.

도43b는, 인사이드 아웃으로부터 경사지도록 절단된, 즉 (매우 점진적으로 경사진 깔때기와 유사하게) 말단 캐뉼러 구멍으로부터 기부측 방향으로 내측으로 경사진 내측 캐뉼러 루멘 벽의 말단부를 가지도록 하여, 피부 및 피하 조직을 통해 이동할 때 상기 캐뉼러 루멘 내에 가둬진 채취된 모낭 유닛들(즉, 하나 이상의 모낭들을 매립한 조직)의 마찰 보유를 향상시키게 되는, 내측으로 베벨된 팁(672)을 갖는, 채취 캐뉼러(670)의 다른 실시예를 나타내고 있다. 캐뉼러(660)의 아웃사이드-베벨된 팁(662)에서와 같이, 상기 인사이드-베벨된 팁(672)의 말단부(674)도 비교적 얇고 처음으로 피부를 관통할 때 비-베벨된 팁에서보다 작은 저항을 제공함으로써, 캐뉼러(670)의 도입 중에, 주위 조직에 대한 상처를 적게 하고, 피부 표면으로 보다 깨끗하게 절단하게 된다.

도43c는 캐뉼러(680)의 그의 축을 중심으로 한 시계 방향 회전에 의해 캐뉼러가 축방향으로 전방으로 이동할 때 톱니(684)가 피부 및 조직을 절단하도록 하는 반면에, 반시계방향 회전에 의해 톱니(684)가 조직을 무디게 절개하게 되도록 배향된 톱니(684)를 포함하는, 톱니형 말단부(682)를 가진, 또 다른 채취 캐뉼러(680)를 나타내고 있다. 축방향으로 정렬된 슬롯들 또는 원형 구멍들(686)(오프셋, 예컨 대, 두 개의 슬롯들이 사용될 때 외측 원주를 중심으로 약 180°)이 캐뉼러(680)의 측면들에서 절단됨으로써, 피하 조직이 팽창되어(즉, 절단 회전 정지 후에) 캐뉼러(680)가 철회될 때 내측 캐뉼러 루멘 내에 캡쳐되어 보유되도록 허용한다. 조직-결합, 또는 "보유" 슬롯들 또는 구멍들(686)은 상기 및 후술하는 채취 캐뉼러 실시예들 중 어느 것에도 적절하게 사용되며, 결코 도43c의 "톱니" 실시예(680)와 함께 사용하는 것으로만 제한되지 않음은 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

도44a-c는 비교적 날카롭고 비교적 무딘 캐눌러들의 상대 위치들이 반전된 또 다른 모낭 유닛 채취 공구(690)를 나타내고 있다. 외측 (조직 관통) 캐뉼러(691)는 내측 (무딘) 캐뉼러(693)에, 대해 이동 가능하고, 그와 동축으로 정렬된 날카로운(예컨대, 아웃터-베벨된) 말단부(692)를 가진다. 외측 캐뉼러(691)는 타깃 모낭 유닛을 둘러싸는 피부 표면을 처음으로 관통하도록 사용된다. 내측 캐뉼러(693)는 무딘 말단부(694)(도44c에 가장 잘 도시됨)를 가지며 외측 캐뉼러(691)에 의해 피부가 처음으로 관통되면 무딘 조직 절개에 의해 타깃 모낭 유닛을 포함하는 조직 플러그를 캐뉼레이팅하여 보유하도록 사용된다.

또한, 외측 캐뉼러(691)는 축방향으로 정렬된 슬롯(695)을 가질 수 있고 그 슬롯을 통해 반경방향으로 연장하는 안내 핀(696)이 내측 캐뉼러(693)의 외벽으로부터 연장된다. 내측 캐뉼러(693)는 그의 외측 벽 둘레에서 (그 벽에 고정된) 스프링 부재(697)를 지지하며, 외측 캐뉼러(691)의 기부측 단부에 대해 (말단 방향으로) 적절한 축방향 힘을 인가한다. 스프링(697)의 컴플라이언스는 환자의 피부 조직의 컴플라이언스보다 상당히 작아서, 외측 캐뉼러(691)가 피부 표면에 대해 압축 될 때 스프링(697)이 압축되며 (외측 캐뉼러(691)는 내측 캐뉼러(693)에 대해 기부측 방향으로 이동할 것이다). 그러나, 스프링(697)은, 핀(696)이 슬롯(695)의 가장 기부측에 위치한 도44a에 도시된 바와 같이, 내측 캐뉼러(693)에 대해 말단으로 외측 캐뉼러(691)를 정상적으로 바이어스하기에 충분한 힘을 인가하여, 예컨대 피부 조직에 의해 외측 캐뉼러(691)에 대해 행해진 기부측으로 배향되는 반대의 힘을 없애게 될 것이다. 전체 공구(690)는 내측 캐뉼러(693)를 회전시킴에 의해 (화살표(699)로 나타낸 바와 같이) 선택적으로 회전되어, 핀(696)을 통해 외측 캐뉼러(691)에 대해 회전 토크를 인가하게 된다.

사용 시에, 공구(690)는 (도44a에 도시된 바와 같이), 외측 캐뉼러의 날카로운 말단부(692)가 상부 피부 층으로 2-3 mm의 초기 깊이로 피부 표면을 관통할 때까지, (선택적으로) 회전하면서 말단으로 이동된다. 피부 및 피하 신체 조직의 저항력이 외측 캐뉼러(691) 상의 기부측으로 되밀려와서, (도44b에 도시된 바와 같이) 핀(696)이 슬롯(695)의 가장 말단 위치에 도달될 때까지, 내측 캐뉼러(693)에 대해 기부측으로 이동되게 함으로써, 내측 캐뉼러(693)의 무딘 말단부(694)가 외측 캐뉼러(691)의 개방된 말단부(692)를 통해 신체 조직으로 더욱 연장(예컨대, 피부 표면 및 피하 지방 조직을 통해, 7-9 mm 깊이)되어 타깃 모낭 유닛을 둘러싸는 상태로 된다. 그 후, 타깃 모낭 유닛을 갖는 채취된 조직 플러그를 포함하는, 공구(690)가 신체 표면에서 제거된다. 이를 위해, 내측 캐뉼러(693)의 내측 루멘 벽에는 상기한 바와 같은 홈 또는 다른 조직 보유 수단이 제공될 수 있다. 도44c는 내측 채취 캐뉼러(693)의 말단의 무딘 에지(694)가 외측 캐뉼러(691)의 베벨된 단 부(692) 밖으로 연장함을 나타내고 있는, 공구(690)의 말단부의 확대도이다.

본 발명의 여러 실시예들이 수동의 휴대용 제거 공구들에 사용될 수 있지만, 그들은 또한 자동 또는 반자동 시스템들 및 장치들에도 유익하게 포함될 수 있다. 구체적으로, 예컨대, 이동 가능한 로보트 팔에 연결됨에 의해 로보트-보조형 시스템 및 장치들에 사용될 수 있다. 이러한 자동화된 시스템들의 일부 예시적인 실시예들을 도45-46을 참조하여 이하에 설명한다.

도45는, 로보틱 시스템 등의, 예시적인 자동화 시스템으로 포함된 동심 튜브 생물학적 유닛 제거 공구의 실시예의 정면도이다. 이 예시적인 실시예에서, 제거 공구 조립체는 자동화된(예컨대, 로보트) 팔 상에 지지됨으로써, 신체 표면에 대한 제거 공구의 이동이 신체 표면에 대한 로보트 팔의 이동, 자동화된 팔에 대한 제거 공구의 이동, 또는 각각의 조합에 의해 실행될 수 있다.

도45는 내측 튜브(700)가 외측 튜브(702) 내측에서 미끄럼 이동하는 동심 튜브 실시예를 나타내고 있다. 감압원이 내측 니들(700)의 루멘(704)과 소통하여 생물학적 유닛들을 루멘을 통해 기부측 방향으로 이동시키기 위한 압력차를 형성한다. 내측 니들은 선형적으로 이동 가능한 로드(706)의 단부에 고정되는 한편, 외측 니들은 콜릿(708)에 고정되어 콜릿이 장착되는 단부 상의 스핀들(710)을 통해 내측 튜브에 대해 회전 또는 진동될 수 있다. 스프링(712)은 폐쇄된 콜릿(708)의 턱들을 유지하도록 슬리브(714) 상에서 말단 방향으로 작용한다.

바람직한 일 실시예에서, 내측 튜브(700)는 날카롭거나, 또는 적어도 절단 부분들을 가진 말단부 팁을 가진다. 바람직하게, 내측 튜브(700)는 1-3m/s 사이의 비교적 빠른 속도로 이동하고, 0.25-3.0 mm 사이의 깊이로 피부(또는 신체 표면)를 관통한다. 피부를 처음으로 관통한 후에, 내측 튜브(700)는, 외측 튜브(702)가 따라 이동하는 중에, 표면 하에 머무른다. 외측 튜브(702)는 내측 튜브(700)에 비해 비교적 무딘 편이고, 내측 튜브(700)가 형성한 절개부를 통해 피부로 진입한다. 외측 튜브(702)는 어느 정도 큰 절개부를 형성하도록 팽팽하게 되며, 예컨대, 1.0-25.0 mm/s의 느린 속도로 진입한다. 상기한 바와 같이, 외측 튜브(702)는 그의 전진 중에 회전 또는 진동될 수 있다. 외측 튜브(702)가 피부로 진입한 후에, 내측 튜브(700)는 외측 튜브와 일치하여 이동할 수 있고, 고정되어 있거나, 또는 외측 튜브가 피부로 계속해서 더욱 전진할 때 철회될 수 있다. 유사하게, 튜브들(700,702)은 피부에서 동시에 또는 분리되어 철회되거나, 동일의 또는 다른 속도로 철회될 수 있다. 상기한 바와 같이, 생물학적 유닛 보유에 도움되도록 내측 튜브 루멘(704) 내에 흡인이 행해진다. 또한, 내측 및 외측 튜브들(700,702) 사이에 흡인이 인가되어, 유체 또는 가스들이 보유에 도움되도록 튜브들 사이에 공급될 수 있다.

도46a 및 46b는 헤어 제거 및 이식을 위한 로보트 작동식 시스템(752)에 포함된 생물학적 유닛 제거 공구(750)의 또 다른 실시예의 사시도들이다. LED(754)의 뱅크는 시스템의 전방의 신체 표면을 조명하며 이로써 도시된 실시예에서의 한 쌍의 카메라들과 같은, 촬상 장치(756)가 모니터(도시 안됨)로 전송하기 위한 명료한 화상을 얻게 된다. 상기 시스템의 말단부에서 제거 공구(750)의 회전 또는 선형적인 이동을 위해 여러 가지 부품들이 장착된다. 스텝 모터, 유입 실린더 등이 사용 될 수 있지만, 본 명세서에서는 상세하게 설명하지 않는다.

상기 시스템은, 도37a/37b에 대해 설명된 시스템에 유사하게, 제거 공구의 말단부 근방에 도46b에 도시된 바와 같은 유체(예컨대, 염류) 전달 서브시스템(760)을 더 포함할 수 있다. 또한, 도46b는 왕관형 말단부(772) 및 보유 장치(774)를 가진 내측 튜브(770)를 나타내고 있다. 외측 튜브(776)는 내측 튜브(770)를 둘러싸고 있다. 두 개의 튜브들(770,776) 사이의 동심의 공간에 유체가 전달될 수 있다.

도46a는 내측 및 외측 튜브들(770,776)을 함께 그리고 서로에 대해 이동시키기 위한 예시적인 서브시스템을 나타내고 있다. 특히, 내측 튜브(770)는 서브시스템의 축을 따라 기부측 방향으로 연장하여 이동 가능한 피스톤(782)에 대해 고정된 클램프(780) 내에 고정된다. 상기 피스톤(782)은 실린더 내의 압력에 따라 가스 실린더(784) 내에서 왕복 운동하며, 이는 당업자에게 명백한 공압 서브시스템에 의해 제어된다. 기다란 가요성 튜브(786)의 말단부는 클램프(780) 내의 내측 튜브(770)의 기부측 단부에 접하며, 내측 튜브 내에 루멘의 연속적인 연장부를 형성한다. 상기한 바와 같이, 내측 튜브(770) 내에 흡인이 형성되어, 가요성 튜브(786)를 통해 계속될 수 있다. 가요성 튜브(786)의 기부측 단부는 모낭 유닛들을 수용하여 보유하기 위한 저장 캐트리지(도시 안됨)와 결합한다. 내측 튜브(770)는 외측 튜브(776) 넘어로 충분한 길이로 연장하며, 따라서 상기 제거 공구들에 대한 상기한 예시적인 길이들은 상기 외측 튜브(776)에만 적용되는 것을 이해하기 바란다.

또한, 외측 튜브(776)는 가스 실린더(792) 내에서 피스톤(790)과 함께 왕복 운동한다. 특히, 리딩 단부 너트(794)는 피스톤(790)에 대해 고정된 외측 튜브(776)를 보유한다. 도시된 실시예에서는, 도46b에 도시된 바와 같이, 상기 너트(794)의 말단부 상에 유체 전달 서브시스템(760)이 배치된다. 또한, 상기 피스톤(790)에 기어(796)가 키이 연결되어 피스톤, 및 따라서 외측 튜브(776)를 회전시키게 된다. 따라서, 특정 시스템에서, 내측 및 외측 튜브들(760,776)이 서로에 대해 (또는 제휴하여) 동축 방향으로 이동하며 독립적으로 제어되는 피스톤/실린더 메카니즘들에 의해 변위된다. 물론, 두 개의 튜브들(760,776)을 선형적으로 변위시키기 위한 메카니즘들은 선형 모터 또는 다른 대안들로 될 수 있다. 또한, 외측 튜브(776)는 내측 튜브(760)에 대해 회전하며, 상기한 바와 같이, 내측 튜브(760) 위의 말단 방향으로 피부로 이동할 때 일정한 또는 펄스 방식으로 회전될 수 있다.

도46a의 예시적인 이동 서브시스템과 함께, 생물학적 유닛 제거 공구에 대한 상기 대안들을 이해하면, 본 발명의 사용 가능 범위를 이해하게 될 것이다. 바람직한 형태에서, 도46a에 도시된 서브시스템은, 시각화 공구들(754,756) 및 컴퓨터 모니터링 서브시스템(도시 안됨)의 도움으로, 신체 표면에서 모낭 유닛들을 신속하게 제거하여 그들을 저장 장치로 이송할 수 있게 된다. 본 발명에 사용되는, 로보틱 시스템 등의, 자동화 시스템으로 포함될 수 있는 저장 장치의 일례가 로보틱 헤어 이식을 위한 예시적인 시스템에 관하여 2007년 9월 29일자로 출원되어 계류중인 미국 특허 출원 번호 제60/997,188호에 도시 및 설명되어 있다.

내측 및 외측 튜브들(760,776)에 대한 구조적인 인자들은 바람직하게도 도45의 동심 튜브들(700,702)에 대해 상기한 바와 동일하다. 사용 중에, 전체 서브시스 템(752)은 제거될 특정 모낭 유닛 위로 말단부 팁(772)을 위치시키도록 (대형 원동기의 제어 하에) 제 위치로 조작된다. 이와 관련하여, 가시화 서브시스템(754,756)은 가시적인 모낭의 위치 및 배향을 정확하게 나타낼 수 있어서 매우 가치가 높다. 그 후, 피스톤/실린더 조합체(782,784)가 내측 튜브(770)를 피부 내로 3 mm의 깊이까지 매우 빠른 속도(예컨대, 1-3 m/s)로 뚫고 가도록 작용한다. 바람직하게도, 상기한 바와 같이, 말단부 팁(772)이 날카롭고 무딘 양쪽을 포함하여 모낭의 가로로의 절개가 최소화된다. 계속해서, 피스톤/실린더 조합체(790,792) 및 기어(796)가 말단 방향으로 내측 튜브(770) 위로 외측 튜브(776)를 회전하면서 이동시킨다. 외측 튜브(776)는 바람직하게 내측 튜브(770)가 형성한 원형 절개부로 진입되는 비교적 무딘 말단부 팁을 가진다. 외측 튜브(776)는 비교적 느린 1-25 mm/s의 속도로 내측 튜브(770)의 단부를 지나 타깃 모낭 유닛을 둘러싸고 있는 약 5-7 mm의 깊이까지 진행한다. 외측 튜브(776)의 루멘을 통해 계속 진행하는 내측 튜브(770)의 루멘에 흡인이 실행되어 모낭 유닛을 당기는 데 협력한다. 또한, 모낭 유닛 제거에 더 협력하도록 두 개의 튜브들 사이의 공간으로 서브시스템(760)에 의해 유체가 공급될 수 있다. 내측 튜브(770)와 함께, 또한 일부 실시예들에서는 보유 장치(774)의 도움으로, 외측 튜브(776)의 철회에 의해 신체 표면에서 모낭 유닛이 완전하게 제거된다.

상기한 본 발명의 실시예들은 여러 가지 변경 및 다른 형태들을 허용하고 있으며, 본 발명 및 본 명세서에서 설명된 특정 실시예들은 설명된 특정 형태들 또는 방법들로 제한되지 않고, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 많은 다른 실시예들이 가 능함을 이해하기 바란다. 또한, 본 발명의 일 실시예의 개별 특징들이 본 명세서에서 토의되었거나 또는 다른 실시예들이 아닌 상기 일 실시예의 도면들에 도시되어 있었지만, 일 실시예의 개별적인 특징들은 다른 실시예들의 하나 이상의 특징들 또는 다수의 실시예들에서의 특징들과 조합될 수 있음은 자명한 일이다.

당업자들이라면, 본 발명이 특정 시스템의 사용으로 제한되지 않고, (로보트를 포함하는) 자동화, 반자동화, 및 수동 시스템들 및 장치는 본 명세서에서 설명된 각각의 제거 공구 및 다른 장치들 및 부품들을 위치시켜서 작용시키도록 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 다른 예에서, 일부의 제거 공구 및 장치의 실시예들이 모낭 유닛들을 포함하는 조직 플러그들의 채취의 내용을 본 명세서에서 설명하였지만, 상기 공구들 및 장치는 모낭 유닛들의 채취로 제한되지 않고, 여러 가지 생물학적 유닛들의 제거를 위해 동일하게 사용될 수 있음을 당업자들은 이해할 수 있을 것이다.

본 발명이 그의 바람직한 실시예들로서 설명되었지만, 사용된 용어들은 설명을 위한 용어들이며 제한적인 의미가 아님을 이해하기 바란다. 따라서, 본 발명의 진정한 범위에서 벗어나지 않고 첨부된 특허청구의 범위 내에서 변화들이 행해질 수 있다.

Claims (38)

1. 생물학적 유닛을 수용할 수 있는 사이즈로 된 루멘 및 신체 표면으로 관통하는 형태로 된 말단부를 가진 기다란 몸체; 및

   상기 루멘에 수용된 생물학적 유닛의 말단부 방향으로의 이동을 방해하도록 되어 있고, 루멘에 수용된 생물학적 유닛을 둘러싸도록 상기 기다란 몸체의 외주 둘레에 배치되어 있는 보유 부재;를 포함하며,

   상기 보유 부재는, 상기 보유 부재가 상기 보유 부재의 종방향 축선을 따라 압축 또는 연장됨으로써, 보유 위치 및 철회 위치 사이에서 상기 기다란 몸체의 종방향 축을 따라 이동 가능한 것을 특징으로 하는 생물학적 조직 제거 공구.
2. 제1항에 있어서, 상기 보유 부재는 0.5-8.0 mm의 축방향 길이를 가지는 공구.
3. 제1항에 있어서, 상기 공구의 말단부는 신체 표면을 통해 절단하기 위한 하나 이상의 절단 부분 및 더욱 무디고 상기 절단 부분보다 조직을 통해 덜 절단하도록 할 수 있는 하나 이상의 안전 부분의 조합을 포함하는 외주를 갖는 공구.
4. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보유 부재는 철회 및 보유 위치들 사이에서 기다란 몸체 위로 축방향으로 미끄럼 이동하며 보유 위치에서 기다란 몸체의 벽의 구멍을 통해 루멘으로 통과하는 부분을 가지는 공구.
5. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기다란 몸체의 말단부로 유체 또는 가스를 분배하기 위한 서브시스템을 더 포함하는 공구.
6. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보유 부재는 기다란 몸체의 루멘으로 돌출하는 공구.
7. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생물학적 유닛은 모낭 유닛, 피부 표본, 조직 표본, 및 생체 검사 유닛 중 하나 이상을 포함하는 공구.
8. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보유 부재는 비-외상성 에지를 갖는 테이퍼진 인서트를 포함하는 공구.
9. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보유 부재는 상기 기다란 몸체의 내측 원주 둘레에 하나 이상의 연속적인 립을 포함하는 공구.
10. 제9항에 있어서, 상기 립은, 말단부에서 최대 직경을 가지며 기부 방향으로 점차로 좁아지는 테이퍼진 내측 보어를 가지며 상기 립의 트레일링 벽은 상기 립의 반경방향 단면이 기부측을 향한 정점을 포함하도록 부분적인 원뿔 형상을 형성하는 공구.
11. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기다란 몸체 내에 축방향으로 떨어져 있는 다수의 보유 부재들을 포함하며 상기 다수의 보유 부재들의 결합된 축방향 길이는 공구의 길이의 50%를 초과하지 않는 공구.
12. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보유 부재는 기다란 몸체의 전체 부분을 형성하거나 또는 기다란 몸체의 루멘 내에 부착된 분리 요소를 포함하는 공구.
13. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보유 부재는 변형 가능한 재료로 된 부분을 포함하고, 축방향으로 압축 또는 연장될 때, 상기 보유 부재의 적어도 변형 가능한 부분이 변형되어 생물학적 유닛이 루멘 내에 수용될 때 그 생물학적 유닛을 둘러싸도록 된 공구.
14. 제13항에 있어서, 상기 변형 가능한 재료는 실리콘, 고무, 겔 및 유체들로 구성된 그룹에서 선택되는 공구.
15. 제13항에 있어서, 상기 보유 부재는 변형 가능한 재료로 된 다수의 부분들을 포함하고, 경질 재료로 된 스페이서에 의해 각각 둘씩 분리되어 있는 공구.
16. 제15항에 있어서, 상기 스페이서는 테프론, 스테인리스 강, 및 티탄으로 구성된 그룹에서 선택되는 공구.
17. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보유 부재는 길이방향으로 압축 또는 연장될 때 내부에 형성된 루멘을 압축하도록 된 아코디언형 구조인 공구.
18. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 보유 부재를 철회 및 보유 위치들 사이에서 변위시키기 위한 작용기를 더 포함하는 공구.
19. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구는 루멘 내에 압력차를 형성하여 상기 기다란 몸체 내의 생물학적 유닛의 기부 방향으로의 이동을 보조하도록 감압원에 연결되는 형태로 된 공구.
20. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 기다란 몸체 위에서 축방향으로 동심으로 이동 가능한 외측의 기다란 몸체를 더 포함하는 공구.
21. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 로보트 시스템에 사용하도록 구성된 공구.
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