KR102215693B1 - 바이오 물질 구성물의 설계, 제조 및 조립을 위한 시스템 및 워크스테이션 - Google Patents

바이오 물질 구성물의 설계, 제조 및 조립을 위한 시스템 및 워크스테이션 Download PDF

Info

Publication number
KR102215693B1
KR102215693B1 KR1020167012735A KR20167012735A KR102215693B1 KR 102215693 B1 KR102215693 B1 KR 102215693B1 KR 1020167012735 A KR1020167012735 A KR 1020167012735A KR 20167012735 A KR20167012735 A KR 20167012735A KR 102215693 B1 KR102215693 B1 KR 102215693B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bioassembly
model
tool
print
syringe
Prior art date
Application number
KR1020167012735A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160072182A (ko
Inventor
미쉘 골웨이
저스틴 씨. 팔머
제프리 카일 엘리
조슈아 디. 바틀렛
엘스워스 에이치. 콜린스
Original Assignee
어드밴스드 솔루션즈 라이프 사이언스, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어드밴스드 솔루션즈 라이프 사이언스, 엘엘씨 filed Critical 어드밴스드 솔루션즈 라이프 사이언스, 엘엘씨
Publication of KR20160072182A publication Critical patent/KR20160072182A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102215693B1 publication Critical patent/KR102215693B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245—Platforms or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/08—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing artificial tissue or for ex-vivo cultivation of tissue
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G05B19/4099—Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/753—Medical equipment; Accessories therefor
    • B29L2031/7532—Artificial members, protheses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/02—Arm motion controller
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/30—End effector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Software Systems (AREA)

Abstract

생물학적 및 비생물학적 구성물의 컴퓨터-지원 설계, 제조 및 조립을 위한 로봇 바이오조립 워크스테이션 컴포넌트로 완전하고 매끄럽게 통합된 조직/객체 모델링 소프트웨어 컴포넌트를 가지는 바이오조립 시스템이 제공된다. 상기 로봇 바이오조립 워크스테이션은 6축 로봇을 포함하며, 경사된 각도에서의 인쇄, 비순차적 평면 레이어 사용에 의한 인쇄, 및 가변 표면 지형을 가지는 프린트 기판 상에서의 인쇄를 제공하여, 조직, 장기 및 관형의 트리를 포함하는 보다 복잡한 바이오구성물의 제조를 가능하게 한다.

Description

바이오 물질 구성물의 설계, 제조 및 조립을 위한 시스템 및 워크스테이션{System and workstation for the design, fabrication and assembly of bio-material constructs}
본 출원은 2013년 10월 11일에 출원된 미국 예비 출원 제 61/889,856 호 및 2014년 6월 25일에 출원된 미국 예비 출원 제 62/016,815 호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전체 개시는 본 명세서에서 참조로써 통합된다.
본 발명의 개시는 조직 구조 모델의 컴퓨터 지원 설계, 로봇에 의한 제조 및 바이오조립, 및 복잡한 생물학적 구성물의 설계, 제조 및 조립을 위한 워크스테이션에 관한 것이다. 상기 바이오 조립 시스템은 사용자가 신규한 조직 구조 정보 모델링 (Tissue Structure Information Modeling, TSIM) 소프트웨어의 도움을 받아 복잡한 조직 구조를 설계/모델, 제조 및/또는 분석할 수 있게 해 준다.
3-D 바이오물질 디스펜서 기반의 정밀 증착을 통한 조직 공학은 자극적인 공상 과학 소설에서 10년에 조금 넘는 기간에 구현된 3-D "바이오 프린팅된" 기능성 장기 조각에 이르기까지 빠르게 진화하는 기술이다. 설명을 간단하게 하기 위해, 본 명세서에서 사용된 "바이오 프린트"는 자동화된, 컴퓨터 지원, 삼차원 프로토타입 제작 장비(바이오프린터)와 호환되는 바이오물질의 방법론적 삼차원, 정밀 증착을 활용하는 모든 바이오물질 처리 기술을 넓게 의미한다. 컴퓨터 지원 설계(CAD)의 도움을 받는 3-D 바이오 프린터가 현재 판매되는 제품으로서 사용 가능하며, 바이오 프린터 및 바이오 프린팅된 제품의 상용화 작업을 하고 있는 회사들이 뉴욕 증권 거래소에서 거래되고 있다. 3-D 조직 공학 산업에서의 빠른 성장은 많은 부분에 있어서는 이식 가능한 장기 및 장기 수선 조직에 대한 수요가 공급보다 빠르게 증가하고 있는 덕분이다. 따라서, 기능성 조직 및 장기를 포함하는 시간이 촉박하고 부피가 큰 합성 생물학적 구성물의 제조에 대한 기대가 널리 퍼져 있으며 민간 부문 및 정부의 자원이 상당히 투입되고 있다.
바이오 프린팅 및 바이오프린터가 최근에 상당히 발전하였지만, 독립적으로 사용되는 바이오프린터는 아직 유용한 기능성을 거의 가지고 있지 않다. 최종 사용자는 자신만의 소프트웨어를 개발하거나 관련 생물 과학뿐만 아니라 컴퓨터 지원 설계, 전자 공학 및 관련된 물질 공학의 전문가를 필요로 하는 적절한 워크스테이션을 설정해야 하는 경우가 있다. 따라서, 이를 위해 활용할 수 있는 자원과 전문가의 팀을 사용할 수 없는 경우에는 조직과 장기를 포함하는 생물학적 구성물의 설계 및 바이오 프린팅은 대규모의 기금을 확보한 조직이나 단체의 영역에만 남아 있게 된다.
바이오 프린팅 기술에 기반한 종래의 조직 공학 시스템은 또한 설계, 프린트 및 조립이 일반적으로 서로 다른 플랫폼에서 수행되기 때문에 일반적으로 대규모 작업 공간을 필요로 한다.
최신 기술의 바이오 프린터는 특히 처리 단계의 말단에서 광범위하게 다양한 기능성을 제공하며, 이를 통해 소비자들은 단일에서 다중 노즐 프린트에 이르는 넓은 범위의 바이오물질 처리 메커니즘으로부터 선택하는 것이 가능하다. 소프트 리소그래피와 같은 접촉 기반의 증착 기술과 압력 구동 잉크젯 및 레이저 안내 직접 쓰기와 같은 비접촉 기반의 증착 기술들이 바이오 프린터 설계에서 활용되었다. 그러나 대부분의 바이오 프린터는 세 개의 축을 따른 프린트 헤드의 움직임에 의존하고 있으며, 이러한 방식은 이차원 평면 좌표계에서는 정밀한 증착을 수행할 수 있지만 복잡한 조직 및 장기 구성물을 레이어를 쌓아 가는 방식의 기본 방식에서는 한계를 가지고 있으며, 결과적으로 구성물을 구축하는 것이 복잡해지고 다중 조직 구성물을 구축하는데 난점을 가지게 된다.
CAD-지원 조직 공학을 위한 사용자 친화적인 기능성을 제공하기 위한 조직 모델링 및 작동용 소프트웨어가 완전히 통합된 기술적으로 광범위한 조직 설계 및 제조용 워크스테이션에 대한 필요 및 보다 컴팩트한 작업 공간에서의 모델링, 제조 및 조립을 성취할 수 있는 워크스테이션 설계에 대한 필요가 계속되고 있다. 또한, 구축 프로토타입에 있어서 보다 큰 유연성을 제공하는 바이오 프린터 설계에 대한 필요가 남아 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예들은 직관적이고, 사용자 친화적인 조직 구조 설계 및 제조 시스템을 제공하며, 이는 본 명세서에서 바이오조립 시스템이라 불리며, 설계와 제조 양식을 매끄럽게 통합하는 소프트웨어의 도움을 받는다. 상기 바이오조립 시스템은 다음과 같은 두 개의 주요 컴포넌트를 포함한다: (i) "조직 구조 정보 모델링"(TSIM)을 위한 소프트웨어 및 (ii) "로봇 바이오조립 워크스테이션"(RBW)이라 불리는 바이오 구성물의 단계적, 프린트 및 조립을 위한 하드웨어. RBW는 컴팩트하며, 일부 실시예에서는, 이동성 있는 작업 공간을 제공하며, 이 공간에서 프린트/제조 및 조립이 동일한 플랫폼에서 발생할 수 있다. 로봇적 측면은 스테이징, 프린트 및 조립을 포함하는 서로 다른 양상들 사이를 전환할 수 있다. 최소한 6개의 축을 따라 움직일 수 있는 로봇 암을 활용함으로써 매우 큰 구축 상의 다양한 능력을 얻을 수 있으며, 따라서 시퀀스를 사용하지 않는 평면 레이어링에 의해 가변 표면 지형을 가지는 3-D 표면 상에서 처리하는 능력을 제공함으로써 바이오물질을 처리하는 능력을 제공하게 된다.
본 발명의 일 실시예는 조직 모델링 컴포넌트 및 로봇 바이오조립 워크스테이션 컴포넌트를 포함하는 바이오조립 시스템을 제공한다. 상기 조직 모델링 컴포넌트는 사용자 인터페이스, 생성, 편집, 모델링, 변환, 영상 속성 변조, 스케치, 프린트 지원, 시뮬레이션, 물질 검사 및 이들의 조합으로 이루어지는 동작 카테고리로부터 선택되는 객체 동작을 수행하기 위한 적어도 하나의 도구 모음, 물질 데이터베이스, 및 상기 사용자 인터페이스에서 생물학적 구성물의 부피를 가지는 모델을 설계할 수 있는 방법을 가능하게 하기 위해 기계에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어를 포함한다.
상기 조직 모델링 컴포넌트는 로봇 바이오조립 워크스테이션 컴포넌트에 작동할 수 있도록 연결되고, 상기 방법은 TSIM-사용자 인터페이스에서 적어도 하나의 객체를 객체 모델링 환경에 추가하는 것, 원하는 부피를 가지는 모델을 렌더링하기 위해 상기 모델링 환경 내의 하나 또는 그 이상의 객체 상에서 하나 또는 그 이상의 동작을 수행하는 것; 렌더링된 부피를 가지는 모델을 상기 로봇 바이오조립 워크스테이션으로 프린트 및/또는 조립 명령과 함께 전송하는 것; 및 모델링된 객체를 바이오구성물로서 프린트 및/또는 조립하는 것을 포함하며, 이 때 상기 추가하는 것은 선택, 생성, 가져오기 및 이들의 조합을 포함하며, 또한 각각의 추가된 객체는 물질 및/또는 환경적 구축 파라미터를 포함하는 객체 목록과 연관될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 프린트/제조 명령을 수행하기 이전에 시뮬레이션 또는 물질 검사가 수행될 수도 있다.
또 다른 실시예는 로봇 암 및 로봇 암 단부 이펙터를 포함하는 로봇 바이오물질 처리 장치에 관한 것이다. 단부 이펙터는 처리용 주사기를 집어서 고정하도록 구성되며 상기 로봇 암은 최소한 6개의 축을 따른 주사기의 이동을 제공한다.
다른 실시예는 본 발명의 방법에 따른 바이오조립 시스템을 활용하여 설계, 제조 및 조립된 바이오구성물에 관한 것이다.
본 실시예 및 다른 실시예들은 도면과 이하에서 설명되는 본 발명의 상세한 개시를 참조하여 보다 명확히 이해되고 인식될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 로봇 바이오조립 워크스테이션(RBW)을 묘사한다.
도 2는 바이오물질이 적재된 주사기 용기를 집고 프린트 단계에 걸친 프린트를 위해 주사기를 위치시키는 예시적인 RBW 로봇 암 이펙터를 묘사한다.
도 3은 바이오물질이 적재된 주사기로부터의 직접 쓰기 처리를 통한 바이오물질의 예시적 프린트를 묘사한다.
도 4의 4a는 TSIM 사용자 인터페이스에서의 예시적인 객체 모델링 환경을 묘사하며; 4b는 객체 모델링 환경 내 예시적인 TSIM 동작 도구 패널을 묘사한다.
도 5의 5a는 객체가 선택된 경우에 객체 목록의 화면을 보여 주는 예시적인 부피를 가지는 객체 메뉴를 묘사하며; 5b는 객체 목록 물질 선택을 표시하는 예시적인 모델링 환경을 묘사한다.
도 6은 예시적인 변환 동작 패널을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사한다.
도 7은 박스를 생성하는 것을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사하며; 7a는 박스의 기초를 설정하는 것을 묘사하며; 7b는 박스의 높이를 설정하는 것을 묘사하며; 7c는 최종적인 부피를 가지는 박스를 묘사한다.
도 8은 구를 생성하는 것을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사하며; 8a는 구의 직경을 설정하는 것을 보여 주고; 8b는 최종적인 부피를 가지는 구를 보여 준다.
도 9는 실린더를 생성하는 것을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사하며; 9a는 실린더의 기초를 설정하는 것을 보여 주고; 9b는 실린더의 높이를 설정하는 것을 보여 주고; 9c는 최종적인 부피를 가지는 부피를 가지는 실린더를 보여 준다.
도 10은 피라미드를 생성하는 것을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사하며; 10a는 피라미드의 기초를 설정하는 것을 보여 주고; 10b는 피라미드의 높이를 설정하는 것을 보여 주고; 10c는 최종적인 부피를 가지는 피라미드를 보여 준다.
도 11은 단순한 추가 동작을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사하며; 11a는 첫 번째 객체를 선택하고; 11b는 두 번째 객체를 선택하며; 11c는 통합된 객체를 형성하기 위해 추가 동작 아이콘을 클릭한다.
도 12는 단순한 빼기 동작을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사하며; 12a는 활성화된 객체를 먼저 선택하고; 12b는 활성화되지 않은 객체를 다음에 선택하며; 12c는 활성화되지 않은 객체와 교차하지 않는 활성화된 객체의 부분을 남기기 위해 빼기 동작 아이콘을 클릭한다.
도 13은 교차 동작을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사하며; 13a는 활성화된 객체를 첫 번째 객체로 선택하고; 13b는 두 번째 객체를 선택하며; 13c는 첫 번째 및 두 번째 객체와 교차하는 활성화된 객체의 부분을 남기기 위해 교차 동작 아이콘을 클릭한다.
도 14는 정렬 동작을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사하며; 14a는 제 1 객체의 원하는 표면 상의 포인트를 선택하고; 14b는 제 2 객체의 원하는 표면 상의 포인트를 선택하며; 14c 정렬 동작 아이콘을 클릭하고 제 1 객체가 선택된 표면들 상의 포인트들이 정렬되도록 이동한다.
도 15는 다음과 같은 두 개의 추가적인 TSIM 동작을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사하며; 15a는 드래깅을 묘사하고; 15b는 측정하기를 묘사한다.
도 16은 객체 모델링 환경 내로 가져 온 DICOM 영상의 볼룸을 조정하는 것을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사한다.
도 17은 스케치를 부피를 가지는 모델로 변환하기 위한 돌출(extrusion) 동작을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사한다.
도 18은 윤곽을 로프팅(lofting)함으로써 부피를 가지는 새로운 객체를 생성하는 것을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사하며; 18a는 고체 T 형태의 윤곽을 로프팅(lofting)하는 것을 묘사하고; 18b는 부피를 가지는 객체를 생성하기 위해 기초 및 상단 표면을 설정하는 스케치를 묘사하고; 18c는 새로운 객체를 생성하기 위해 부피를 가지는 객체의 윤곽을 로프팅(lofting)하는 것을 묘사한다.
도 19는 "튜브 생성" 동작을 예시하는 특정한 모델링 환경 화면을 묘사하며; 19a는 모델링 환경 내에서 경계를 가지지 않는 스케치의 반경을 선택하는 것을 묘사하고; 19b는 부피를 가지는 튜브를 생성하기 위해 "튜브 생성" 동작 아이콘을 클릭한다.
도 20은 관형의 트리 및 예시적인 관형의 트리의 생성을 위한 특정한 모델링 환경 화면을 묘사한다.
도 21은 매우 특정적인 TSIM-UI에서의 특정적인 예시적 프린트 화면을 묘사한다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 기술적 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술을 가진자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 본 명세서에서 참조된 모든 간행물, 특허 출원, 특허, 및 기타 문헌들은 참조에 의해 전체로써 통합된다.
본 명세서 및 첨부된 청구항에서 사용된 단수 형태의 표현 "하나" 및 "상기"는 문맥 상으로 다르게 해석되는 것이 명백한 경우를 제외하고는 복수 형태의 참조를 포함한다. 본 명세서의 "또는"에 대한 모든 참조는 다르게 기술되지 않는 한 "및/또는"을 포함하도록 의도된 것이다.
본 명세서에서 사용된 "바이오물질"은 다수의 세포, 세포 용액, 세포 군집, 다세포 형태 또는 조직을 포함하는 액체, 반고체, 또는 고체 조성물을 의미하며, 모든 경우에 겔, 히드로겔, 알지네이트, 또는 바이오물질 프린트를 가능하게 하는 특정한 생물 역학적 특성을 제공하는 비 세포 물질과 같은 보조 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된, "카트리지"는 바이오물질 및/또는 지원 물질을 수용(보유)할 수 있는 모든 객체를 의미하며 "주사기 용기"와 상호 교환적으로 사용된다
조직 모델링 컴포넌트 및 로봇 바이오조립 워크스테이션 컴포넌트를 포함하는 바이오조립 시스템이 본 명세서에 개시되며 상세히 설명된다. 상기 바이오조립 시스템은 조직 구조 모델링, 제조 및 조립을 위한 통합된 솔루션으로서 본 명세서에서 조직 구조 정보 모델링 또는 TSIM으로 불리는 소프트웨어 컴포넌트, 및 본 명세서에서 로봇 바이오조립 워크스테이션 또는 RBW으로 불리는 하드웨어 컴포넌트를 포함한다. TSIM은 임상 관리자와 과학자들이 의료용 영상 기술의 전통적인 소스로부터 생성된 조직 구조를 포함하는 복잡한 생물학적 구성물의 3차원(3-D) 컴퓨터 모델의 설계, 시각화, 시뮬레이션, 및 분석을 수행할 수 있게 해 준다. TSIM은 특히 최종 사용자가 종래의 CAD 소프트웨어에 대한 전문 지식이 없이도 쉽게 사용할 수 있도록 구성된 컴퓨터 지원 설계(CAD) 플랫폼을 제공한다.
일반적으로, TSIM은 객체 모델링 환경을 포함하는 소프트웨어 및 사용자 인터페이스를 포함한다. TSIM은 하나 또는 그 이상의 객체 동작을 수행하기 위한 다양한 도구 모음을 포함한다. 객체 모델링 도구는 생성, 편집, 모델링, 변환, 영상 속성 변조, 스케치, 프린트 지원, 시뮬레이션, 물질 검사 및 이들의 조합으로 이루어지는 동작을 포함하나 이로 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서 물질 데이터베이스가 제공되며, 특정한 실시예에서 객체 목록에 저장된 객체는 특정한 물질 및 물질 사용 파라미터와 관련된다. 도 4b는 선택된 객체와 관련하여 표시되는 예시적인 객체 목록을 묘사한다. TSIM 소프트웨어는 생물학적 구성물의 부피를 가지는 모델을 본 명세서에서 객체 모델링 환경으로 불리는 환경 내의 TSIM-사용자 인터페이스에서 쉽게 설계할 수 있도록 하기 위해 기계에 의해 실행될 수 있다.
TSIM은 상기 로봇 바이오조립 워크스테이션 컴포넌트과 서로 연결하여 작동되며 이를 통해 사용자가 모델링 작업을 완수하게 되면, 사용자는 프린트/제조/조립을 개시하기 위해 RBW로 프린트 명령(TSIM-UI에서의 예시적인 프린트 명령 화면에 대해서는 도 21을 참조)을 보낼 수 있다.
본 발명의 이하의 개시를 목적으로, 기능성/동작에 대한 추가적인 예시/상세한 설명을 제공하도록 특별한 예 및/또는 도에 대한 참조가 수행되었다.
작업 흐름으로 통합되었을 때, 상기 바이오조립 시스템은 복잡한 삼차원 바이오물질 구성물을 설계, 제조 및 조립하며 이러한 구성물은 세포 시스템, 조직, 장기, 및 이식 가능한 의학 장비 및 지그 (jig) 를 포함하나 이에 한정되지는 않는다. RBW 부분은 각각 하나의 주사기 세트와 특수한 주사기를 집고, 보유하며 연결할 수 있는 단부 이펙터를 가지는 로봇 암 컴포넌트를 가지는 주사기 홀더와 다중 카트리지(주사기 용기), 및 디스펜서를 포함하는 물질 저장 유닛을 포함한다. 특별한 실시예에 따르면 상기 바이오조립 시스템은 궁극적으로 바이오물질의 CAD 기반의 돌출 처리를 성취한다. 적절한 물질에는 세포, 겔과 같은 생물학적 보조 바이오물질, 및, 예를 들어, 이식 가능한 지그의 설계 및 제조를 위한 비생물학적 물질을 포함하나 이로 한정되지는 않는다. 바이오물질, 바이오 지원 물질 및 비생물학적 물질의 조합이 동일한 제조에서 활용될 수 있다.
본 명세서에서 사용된, "바이오물질의 처리"는 잉크젯, 돌출/미세돌출, 및 레이저-지원 프린트를 포함하는 어떠한 바이오 프린팅 기술에 의해서도 수행될 수 있으나 이로 한정되지는 않는다. 열 잉크젯 프린터는 프린트헤드를 전기적으로 가열하여 공기 압력 펄스를 생성함으로써 잉크 방울을 노즐로부터 강제로 방출하며, 반면에 어쿠스틱 프린터는 압전 효과 또는 초음파 압력에 의해 생성된 펄스를 사용한다. 배출형 프린터는 일반적으로 공압 또는 기계적(피스톤 또는 스크루) 처리 메커니즘에 의존하여 바이오물질(또는 비바이오물질)의 방울 또는 필라멘트를 연속적으로 배출한다. 레이저 지원 프린터는 흡수 기판 상에 초점이 맞추어지는 레이저를 사용하여 세포를 포함하는 물질을 기판 상으로 분사하는 압력을 생성한다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기 로봇에 의해 제어되는 RBW의 바이오 프린팅은 기판 상으로의 배출 처리를 포함한다.
특정한 실시예에 따르면, TSIM-UI에서의 사용자는 하나 또는 그 이상의 객체 모델링 환경을 "추가"할 수 있다. 작동 도구 패널과 함께 객체 모델링 환경을 보여주는 예시적인 TSIM-UI 화면이 도 4a 및 4b에 각각 제시된다. 추가는 서로 다른 기능성 능력에 의해 수행될 수 있다. 객체는 미리 존재하는 객체들의 저장된 데이터베이스(도 5a)로부터 선택함으로써 추가될 수 있다. 특정한 실시예에서 상기 패널은 하나 또는 그 이상의 큐브, 실린더, 구 및 피라미드를 기본적 형태로 포함한다. 이러한 형태들은 편집 및/또는 변환되고 나중에 응용하여 사용하기 위해 패널 상에 새로운 객체로 저장될 수 있다. 특정한 실시예에서, 다른 객체가 상기 저장된 패널에 추가될 수 있으며 사용자가 필요에 맞게 조정된 저장된 객체의 메뉴/패널을 생성하기 위해 객체의 추가/생성 및 가져오기를 수행할 것으로 여겨지며 이로부터 객체 모델링 환경에 추가하기 위한 선택을 수행할 수 있다.
다른 실시예에서, 객체가 객체 모델링 환경 내에서 직접 생성될 수 있다. 실시예 1에 예시된 것과 같이, 기본적인 큐브/박스(도 7), 구(도 8), 실린더(도 9) 및/또는 피라미드(도 10) 동작을 사용함으로써, 사용자는 기본적인 형태/객체를 생성할 수 있으며 이후 다수의 신규의 부피를 가지는 객체를 도출하기 위해, 예를 들어, 상기 객체를 조작, 수정, 편집, 변환, 추가, 교차할 수 있다. 용어 "부피를 가지는"은 본 명세서에서 고체의 삼차원 형상을 의미하기 위해 사용된다.
특정한 실시예에서, 스케칭 이후 스케치에 대한 동작을 수행함으로써 객체가 모델링 환경 내에서 생성될 수 있다. 기본적인 스케치 기능성이 실시예 5에서 예시된다. 사용자는 또한 신규의 모델 부피를 가지는 객체를 생성하기 위해 2차원(2-D)의 경계를 가지는 구성물을 스케치하고 최소한 하나의 방향으로 돌출(extrusion) 동작(실시예 6 및 도 17)을 수행할 수 있다. 사용자는 xyz 공간 내 다중의 평면 상에 경계를 가지는 구성물을 스케치하고 특별한 경계들을 연결하여 신규의 객체를 생성할 수 있으며, 사용자는 객체 또는 스케치의 하나 또는 그 이상의 윤곽을 가변의 각도로 로프팅(lofting)하여 부피를 가지는 새로운 객체를 더 생성할 수 있다(실시예 7 및 도 18).
도 19 및 실시예 9에 예시된 특정한 일 실시예는 튜브 동작을 제공하며 사용자는 이에 의해 이차원 또는 삼차원 공간에서 곡선을 생성하고, 반경을 선택하여, 튜브를 생성하기 위한 튜브 동작을 수행할 수 있다. 다른 모든 객체 모델과 마찬가지로 튜브는 편집, 변환, 수정되거나 다른 객체 등과 결합될 수 있다. 또 다른 특정한 실시예에 따르면, 사용자는 표 2(도 20 및 실시예 8)에 예로 든 것과 같은 파라미터 형태들을 설정하여 관형의 트리 동작을 수행함으로써 관형의 트리 모델을 생성할 수 있다. 관형의 트리 모델의 형성을 위한 입력 파라미터의 예는 시작 직경, 차수 길이, 비율, 차수의 개수, 및 끝 직경을 포함하나 이로 한정되지는 않는다. 관형의 트리는 조직 및 장기와 같은 보다 복잡한 바이오 구성물로의 제조를 위한 고도로 복잡하고 임베딩되는 관형의 구성물을 제공하기 위해 가변 표면 지형을 가지는 프린트 기판 상에 제조될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 외부 파일로부터 객체를 가져 옴으로써 객체를 모델링 환경에 추가할 수 있다. 사용자는 외부 프로그램에서 생성된 기존 모델 파일을 열어서 이를 TSIM를 통해 직접 가져 올 수 있다. 가져올 수 있는 예시적인 파일 포맷은 STL, NIfTI 및 DICOM을 포함한다. 이들 각 파일 포맷을 가져 오는 것을 예시하는 특정한 실시예가 실시예 3에 제시된다. 어떠한 외부 의료 기술로부터 도출된 외부 파일도 가져올 수 있으며, 다만 특정한 실시예에서는 파일의 조정이나 변환이 필요할 수 있다. 가져오기로 열 수 있는 영상을 도출할 수 있는 의료 영상 기술의 예는 자기 공명 영상, X 선 방사선 촬영, 의료용 초음파, 내시경 검사, 탄성 초음파 영상(elastography), 접촉 영상 촬영, 서모그래피, 의료용 사진 및 양성자 방출 단층 촬영을 포함하나 이로 한정되지는 않는다.
의학적 영상 기술로부터 생성된 데이터가 TSIM으로 가져와서, 분석되며, 환자의 특정 환경에 알맞게 조절된 3-D 모델 또는 모델 골격 및/또는 조직 구성물을 생성하기 위해 사용된다. 특정한 환경에서, 조직, 장기, 의학 장비 및 의학적 지그가 환자의 특정한 요구를 기반으로 현장에서 임상적으로 모델링되고 제조될 수 있다.
상기 바이오조립 시스템은 사용자가 모델 생성 과정을 안내하기 위한 입력을 할 수 있게 해 주는 TSIM 사용자 인터페이스를 포함한다. 3-D 모델은 필요한 물질 및/또는 세포 종류, 조립 파라미터, 및 연속적인 조립 지침 시퀀스를 포함하는 사전에 적재된 "조직 공학 방안"과 조합될 수 있다. TSIM은 또한 시뮬레이션 검사를 위한 기능성을 포함할 수 있다. 상기 RBW는 시각화 능력을 포함하는 환경적 감지 시스템을 더 포함할 수 있으며, 일부 실시예에서 조립 과정 중에 사용자에게 증명을 위한 피드백을 제공하는 능력을 가질 수 있다. 일부 경우에 조립은 생물학적 구성물을 비생물학적 구성물에 통합하는 것을 포함할 수 있다.
상기 RBW는 사용자가 복잡한 조직 구조를 부분 조립 및 조립할 수 있게 해 주며, 조직 구성물을 장기를 포함하는 보다 높은 차수의 생물학적 구성물로 조립할 수 있게 해 준다. 일부 실시예에 따르면, 물질 카트리지/용기는 사용자에 의해 RBW 내로 수동으로 적재되며, 주사기 용기 홀더 내에 놓여 진다. 상기 RBW 사용자-인터페이스는 물질 카트리지의 적재 과정 전체에서 사용자를 도울 수 있다. 특정한 실시예에서 상기 RBW는 자동적으로 또는 수동으로 교체될 수 있는 서로 다른 물질을 포함하는 다수의 주사기 용기를 포함한다. 공간적 제한을 제한하고는, 특정한 사용을 위해 RBW 내로 적재될 수 있는 용기의 개수에는 제한이 없다. 매우 특정한 실시예에서 상기 로봇 워크스테이션은 2개와 12개 사이의 주사기 용기를 포함한다. 보다 더 특정한 실시예에서 상기 로봇 워크스테이션은 12개의 주사기 용기를 포함한다.
상기 RBW는 용기 어댑터의 인터로킹 메커니즘과 상호 교체 가능한 컴포넌트를 사용하여 도구 모음에서의 변화를 수행할 수 있다. 물질 저장 시스템은 상기 상호 교체 가능한 컴포넌트를 사용하지 않는 경우에 이를 고정된 방향에 저장한다. 집게는 상호 교체 가능한 컴포넌트가 집게에 대해 일시적으로 움직이지 않게 하며, 반면에 로봇 조인트(J6)는 용기어댑터가 잠김 또는 풀림 메커니즘으로 왔다 갔다 하는 이동을 수행한다. 잠긴 위치에 있을 때, 상기 도구가 필요에 따라 사용될 수 있다.
프린트를 위한 물질 카트리지를 적재하기 위해, 상기 로봇은 이를 집기 위한 적절한 저장 랙 위치로 이동한다. 주사기 위치를 정렬한 이후에, 상기 로봇은 단부 이펙터의 어댑터 헤드를 주사기 용기의 상단 상으로 직접 이동시킨다. 상기 로봇 집게는 홀더 외부의 주사기 용기에 결착되어 이를 들어 올린다. 이후에, 로봇의 J6 모터는 상기 주사기 용기를 어댑터 헤드 안으로 잠가서 조립을 준비하도록 하며, 그 이후 상기 집게는 결착을 풀어서 상기 로봇이 본래 위치로 돌아가게 된다.
적절한 물질 카트리지가 프린트를 위해 준비되어, 적재되고 위치하게 되면, 상기 물질은 TSIM로부터 규정된 프린트/조립 경로를 기반으로 상기 RBW 프린트 스테이지 상에서 처리된다.
복잡한 조직 구조를 생산하기 위해 필요한 물질에 따라, 상기 로봇은 필요에 따라 물질 카트리지를 교체한다. 노즐을 주기적으로 청소하고 높은 품질의 프린트를 보장하기 위해, 상기 로봇은 청소 표면으로 이주하여 바늘의 팁을 청소할 수 있다. 특정한 프로젝트의 요구에 따라 처리용 주사기에 다양한 크기와 길이의 바늘이 장착될 수 있다.
상기 RBW는 다중 축 로봇 및 컨트롤러, 통합된 세포 및 물질 카트리지 보유부 및 처리 부분, 환경적 제어 부분 및 지능형 시각 부분을 포함하는 통합된 워크스테이션이며, 바이오구성물 조립 요구를 위한 컴팩트하고 편리한 탁상용 워크스테이션을 제공하도록 구성된다.
TSIM 및 RBW는 함께 작동하여 의료 영상 분석, 생물학적 구성물 모델링, 물리적 시뮬레이션, 제조 및 조립을 포함하는 포괄적으로 통합된 소프트웨어 및 하드웨어 기술 플랫폼을 제공한다.
예시적인 일 실시예에 따르면, TSIM은 환자에 특정적인 조직 구조를 불러들이고 물질 및/또는 세포 유형, 조립 사양(예를 들어, 환경적 제어) 및 조립 시퀀스(예를 들어, 세포 유형 1을 적용하고 이후 관형의 네트워크를 통합)의 내용을 포함하는 해당 조직 공학 방안(예를 들어, 심장 밸브, 귓볼 등)으로써 이들을 3-D 생물학적 컴퓨터 모델로 결합하는 것을 수행하기 위해 사용된다. 이러한 방식으로, 적절하게 공학적으로 구성된 조직 구조가 특정한 환자의 생물학적 상황에 적용되어 의학적 교체/이식 시설 또는, 예를 들어, 약품과 의학 장비의 실험실 검사를 위해 적용할 수 있는 실제적인 솔루션을 얻어 낼 수 있다.
TSIM은 결과적으로 나타나는 내용을 분석하기 위해 광범위한 범위의 실세계 변수를 시뮬레이션할 수 있는 능력을 포함한다. 시뮬레이션 모듈은 물질의 점성 및 조립된 형상의 변형, 조직 구조 분석, 관형 유체 역학, 등을 포함하나, 이로 한정되지는 않는다.
상기 RBW는 TSIM과 매끄럽게 통합되어 사용자가 완전히 조립된 바이오구성물 또는 소프트웨어 프로그램 내에서 개발된 3-D 모델의 물리적 조직 구조를 얻을 수 있게 해 준다. 다중 축 로봇은 조립 단계 및 정보를 물질의 유형 및 적절한 환경적 조건들(예를 들어, 온도, UV 광선, 습기 등)을 포함하는 TSIM 소프트웨어로부터 수신한다. 로봇 시각 시스템은 조립의 질을 지능적으로 탐지하고 설계 사양을 증명하기 위해 사용자와 TSIM 모두에게 실시간 피드백을 제공한다.
일부 실시예에서, 자동화된 물질/구성 검사 프로토콜이 제조 이전에 제공된다. 특정 실시예에서 사용자는 각각의 객체 또는 프린트된 객체 특성에 대한 독특한 처리 특성을 제공하기 위해 각 주사기 용기 또는 카트리지를 구성한다. 실제 제조 이전에, 테스트 응용 프로그램이 수행될 수 있으며 이에 의해 관찰 또는 프린트 품질에 대한 TSIM으로의 피드백에 의한 자동적 지시를 통해 구성이 알맞게 설정될 수 있다. 검사 패턴은, 예를 들어, 검사할 이차원 또는 삼차원 패턴을 포함할 수 있으며 시작/정지/지연, 선 두께, 속도, 압력, 및 가속도와 같은 프린트 품질을 조정할 수 있다. 특정한 실시예에서 사용자는, 예를 들어, 실시간 관찰 또는 오류의 지시에 의해 언제든지 검사를 중지할 수 있다. 미세 조정이 된 이후에는, 최종적인 구성이 저장되고 차후의 응용을 위해 TSIM으로 전송될 수 있다.
상기 RBW는 폐쇄 루프 카트리지 처리 시스템을 포함한다. "카트리지"는 어떠한 물질에 대한 저장소 및 처리 항목일 수 있으며 필요에 따라 공학적으로 제조되거나 구매할 수 있으며 특정한 세포 유형, 생물학적 또는 비생물학적 구조적 보조 물질, 및 특정한 조립의 응용을 위해 적절/필요한 기타 물질들을 포함하는 특정한 물질을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 카트리지는 주사기 용기로도 불린다. 상기 RBW는 TSIM으로 생성된 3-D 모델링 프로토콜에서 규정된 것에 해당하는 특정한 물질/세포 카트리지의 적재 또는 복귀를 가능하게 한다. TSIM 3-D 모델이 "프린트"될 준비가 되면 사용자는 모델에서 규정된 물질/세포 유형을 포함하는 카트리지를 로봇 워크스테이션으로 적재한다.
특별한 실시예에 따르면 사용자 오류는 실질적으로 워크스테이션 시각화 및 감지 시스템을 통해 제어된다. 예를 들어, 상기 워크스테이션 로봇은 물질 종류, 제조 번호, 일자, 온도 등과 같은 핵심적 정보를 증명하고 정당화하기 위해 카트리지 상에 부착된 바코드를 스캔할 수 있다. 주사기 용기가 물질 저장 유닛 내에 적절히 안착되고 고정되었는지를 확인하기 위해 레이저 변위 센서가 사용될 수 있다.
증명이 완료되면, 상기 로봇은 특수하게 설계된 단부 이펙터를 채택하여 카트리지를 잡아 고정시키고 워크스테이션 내의 프린트/조립 단계로 이동시킨다. 단부 이펙터는 조립 시간을 향상시키기 위해 다중 카트리지를 한 번에 적재하는 능력을 포함할 수 있다. 상기 워크스테이션 로봇이 이후 자신이 TSIM으로부터 수신한 조립 지시 및 단계를 실행한다.
생물학적 모델은 서로 다른 작업 흐름을 사용하여 TSIM으로써 생성된다. 제 1 작업 흐름에 따르면, 사용자는 의료용 영상을 가져와서 상기 모델 상에서 프린트를 위해 사용될 최종 3-D 모델의 형태를 형성하고 재조정하기 위한 동작을 수행함으로써 모델을 구축하는 것을 선택할 수 있다. 모델은 획득된 고급 사용자 2-D 영상 편집기 모듈 내 2-D 영상 집합을 사용하여 객체를 정의함으로써 더 조절될 수 있다.
제2 작업 흐름에 따르면, 사용자는 기본 형태를 사용하여 모델을 생성한다. 두 번째 작업 흐름의 일 측면에서, 기하학적 형태의 기본적인 집합을 사용자가 사용할 수 있으며(예를 들어, 큐브, 실린더, 구, 피라미드), 이들 모두는 선택되어 객체 모델링 환경으로 위치시킬 수 있으며 특정한 응용적 필요를 충족시키기 위해 결합되고 확장되며 변형될 수 있다. 추가적으로, 사용자가 원하는 형태를 생성하기 위해 *빼기(Difference), *교차(Intersect), 및 *합침(Union)과 같은 조작 명령을 사용하는 것이 가능하다.
일단 생성되면, 사용자는 구성된 출력이 프린트 이후에도 구조적으로 견고할 것인지를 결정하기 위해 모델 상에서 시뮬레이션을 구동할 수 있다. 시뮬레이션 이후에 프린트된 구조의 구조적 완결성을 확인하고, 사용자는 프린트 명령을 선택한다. 활성화된 이후에, 프린트 명령이 객체 제조 및 조립을 위해 정보를 RBW로 전송한다.
매우 특정한 실시예에서, TSIM은 데이터 등록 및 분획을 수행하기 위해 C++ 라이브러리인 통찰 도구 키트(Insight Tool kit: ITK)를 포함한다. 특정한 환경에서, TSIM에 의해 사용되는 데이터는 디지털로 샘플링된 조직의 표현(즉, CT 및 MRI 기기와 같은 의학 설비로부터 획득한 영상)으로 찾을 수 있다. 분획(Segmentation)은 디지털로 샘플링된 표현에서 발견된 데이터를 식별하고 분류하는 과정이다. 등록은 데이터 집합 사이의 상관성을 정렬하고 개발하는 직무이다. 예를 들어, CT 스캔이 스캔들에 모두 포함된 정보를 결합하기 위해 MRI 스캔에 따라 정렬될 수 있다. ITK는 TSIM이 가장 완전한 조직 구조의 표현을 사용자에게 제공할 수 있도록 의료용 데이터를 소비하고 이후 서로 다른 데이터 집합을 결합할 수 있도록 할 것이다.
ITK는 원래 미국 국립 의학 도서관(National Library of Medicine)에 의해 개발되었다. 통찰(Insight) 소프트웨어 컨소시엄이라 불리는 프로젝트를 운영하기 위해 컨소시엄들이 연합하였다. ITK는 아파치 (Apache) 2.0 라이센스 하에서 라이선스가 주어지며 ITK 프레스 키트(Press Kit)는 다음 링크에서 찾아볼 수 있다: http://www.itk.org/ITK/project/press_kit.html.)
데이터 시각화 및 모델링
특정한 실시예에서, TSIM은 영상 처리, 모델링, 및 볼륨 렌더링을 위한 시각화 도구 키트 (VTK) 를 활용한다. 이 도구 키트는 ITK와 쉽게 인터페이스되어, 분석된 영상이 ITK를 사용하여 3-D에서 모델링되게 해 준다. ITK와 마찬가지로 VTK는 C++ 라이브러리이다. 따라서, 사용자가 영상을 TSIM (ITK에 의해 기능이 향상됨) 으로 가져와서, 가져온 영상을 편집하고, 조직 구조(들)의 구성된 3-D 모델 (VTK에 의해 기능이 향상됨) 을 시각화할 수 있다. (VTK는 BSD (제 3절) 라이센스에 따라 사용할 수 있으며, 상업적 사용, 수정, 배포, 및 코드의 라이선스 재부여가 허용되며, VTK 프레스 키트는 다음 웹사이트에 위치한다. http://www.vtk.org/VTK/project/press_kit.html.)
의료용 영상 파일 포맷.
매우 특정한 실시예에서, TSIM은 의료용 영상 데이터 및 연관된 메타데이터를 가져오기 위해 DICOM, NlfTI, 및 FLUOVIEW FV1000 버전 2 OIF 파일 포맷을 포함하는 다양한 영상 파일 포맷을 지원한다. DICOM 파일 포맷은 의학 영상 내의 정보를 처리, 저장, 프린트, 및 전송하기 위한 의학 표준인 디지털 영상 및 통신(Digital Imaging and Communications) 포맷이다. 이 포맷은 픽셀 포맷, 양태, 및 환자 정보와 같은 정보를 포함하는 태그의 집합과 함께 파일 포맷 정의를 포함한다. DICOM 포맷으로 저장된 영상은 각각 단일 영상 평면을 포함하는 일련의 DICOM 파일들로서 저장될 수 있다. NlfTI 파일 포맷은 국립 보건 기구의 지원을 받는 작업 그룹인 뉴로영상 인포매틱스 기술 운동(Neuroimaging Informatics Technology Initiative)에서 비롯된 것이다. 이 파일은 헤더 및 데이터를 포함한다. 상기 헤더는 픽셀 포맷과 깊이, 픽셀 간격, 및 X, Y, Z, T 영상 크기와 같은 정보를 포함한다. 다중 영상 평면이 저장되는 경우, NlfTI 파일은 데이터를 모든 것을 포괄하는 하나의 파일로서 저장한다. FLUOVIEW FV1000 버전 2 OIF 파일 포맷은 헤더 정보를 OIF(Original Imaging Format) 파일 및 개별 PTY 파일 내에 저장하는 특정한 공초점 현미경 관찰 포맷이다. 이 포맷은 또한 TIFF(Tagged Image file format) 영상 파일을 저장하며 PTY 파일은 TIFF 영상을 참조하고 영상 스택을 재구성할 때 사용될 픽셀 데이터와 크기 비율을 포함한다. 이 파일 포맷은 데이터의 다중 채널을 저장할 수 있다. 특정한 환경에서 TSIM은 제 1 채널을 사용한다.
가져온 영상의 질.
TSIM은 사용자에게 의료용 영상 데이터를 완전한 해상도 또는 이보다 낮은 해상도로 가져오는 옵션을 제공한다. 사용자에게는 품질 슬라이딩 바가 제공되며, 이를 조정함으로써 미리 보기 영상의 해상도를 높이거나 낮출 수 있다. 비교를 위해, 완전한 품질의 원래 영상 또한 미리 보기할 수 있다. 미리 보기 영상 아래에, 섬 네일 슬라이더가 제공될 수 있으며 이를 통해 사용자가 영상 집합의 다중 지점에서의 질적 변화의 효과를 볼 수 있다. 이러한 기능성에 의해 추가되는 가치는 추가적인 컴퓨터 성능을 위해 다른 TSIM 동작을 위해 사용될 수 있는 RAM을 비워주는 것이다.
3-D 모델 편집기 - 적재된 볼룸
영상 집합을 가져온 이후에, 미리 보기 영상의 집합이 사용자에게 제시되며, 이들 각각은 서로 다르게 적용된 사전 설정 필터를 가진다. 사용자는 응용 분야의 필요에 따라 가장 바람직한 영상을 선택한다. 이후 사용자에게 선택되어 적용된 첫 번째 필터를 가지지만 이제는 추가적인 필터가 적용된 다른 미리 보기 영상이 제시될 것이다. 사용자는 이후 가장 바람직한 영상을 채택할 것이며, 이러한 과정은 다중의, 예를 들어 3회의, 전체 반복으로 계속될 것이다. 상기 과정이 완료된 후에, 사용자에 의해 간접적으로 선택된 사전 설정 필터를 사용하여 3-D 모델이 생성된다.
이 3-D 모델은 캡처를 위해 사용자가 가장 큰 관심을 보이는 데이터를 보여주기 위해 다시 편집될 수 있다. 초기 3-D 모델 편집은 TSIM 도구를 사용하여 수행될 수 있다. TSIM 내에서 사용자가 객체 모델링 환경 내의 객체를 생성, 편집 및 변환하기 위해 사용할 수 있는 도구가 이하에서 설명된다.
스플라인 도구 : 이 도구는 사용자가 3-D 모델 내에 스플라인을 정의할 수 있게 해 준다. 이들 스플라인은 기준선으로 사용될 수 있다. 사용자는 3-D 모델 내 객체의 경계를 정의하기 위해 스플라인을 그리고 이들이 최종적인 고체 3-D 모델의 생성에서 사용된다. 모델이 영상 데이터를 사용하여 구성된 경우, 스플라인 도구를 사용하는 동안 사용자는 마우스 스크롤 휠을 사용하여 모델을 2-D 영상 스택을 거쳐 위와 아래로 스크롤할 수 있을 것이며 이는 도면들의 심장 모델에서 볼 수 있다. 사용자는 스택 내의 원하는 영상으로 스크롤할 수 있으며 조직 구조를 더 잘 정의하기 위해 이들의 스플라인을 해당 영상 평면으로 잡아 챌 수 있다.
관심 있는 영역 도구 : 이 도구는 3-D 모델의 원하는 위치 주위에 폐쇄 루프(양단이 연결됨) 자유 형태 스플라인을 생성함으로써 사용자에 의해 3-D 모델 내 관심 영역을 정의하기 위해 사용될 수 있다. 사용자는 스플라인을 만들기 전에 모델이 원하는 시야로 방향을 잡도록 해야 한다. 사용자에 의해 영역이 정의되고 나면, 스플라인이 z 방향으로 무한하게 확장되게 된다. 상기 3-D 모델은 이후 업데이트되어 관심 있는 영역에 포함되지 않은 모든 데이터를 배제하게 될 것이다(도면).
지우개 도구 : 이 도구는 3-D 렌더링 윈도우 내에서 구 모양의 사용자의 마우스 커서를 지우개로 전환한다. 도구를 선택한 이후에, 사용자는 왼쪽 마우스 버튼을 클릭하여 유지함으로써 영상 데이터를 지울 수 있다. 또한, 작은 특징 또는 큰 특징을 지우는 것을 쉽게 하기 위해 지우개 크기를 변경할 수 있다. 사용자는 이후 도구를 끌 수 있으며 3-D 모델은 자동적으로 업데이트될 것이다.
큐브 도구 : 이 도구는 사용자가 모델 공간 내에서 큐브를 생성할 수 있게 해 준다. 일단 선택되면, 표준 큐브가 모델 공간 내에 생성될 것이며 이는 큐브 상에 위치하는 조작기를 사용하여 크기가 조정되거나 움직일 수 있다. 추가적으로, 좌표를 위치시키기 위해, 예를 들어, X, Y, 및 Z를 위치시키기 위해, 또한 객체의 크기를 조절하기 위해 입력이 가능할 것이다.
실린더 도구 : 이 도구는 사용자가 모델 공간 내에서 실린더를 생성할 수 있게 해 준다. 일단 선택되면, 표준 실린더가 모델 공간 내에 생성될 것이며 이는 실린더 상에 위치하는 조작기를 사용하여 크기가 조정되거나 움직일 수 있다. 추가적으로, 좌표를 위치시키기 위해, 예를 들어, X, Y, 및 Z를 위치시키기 위해, 또한 객체의 크기를 조절하기 위해 입력이 가능할 것이다.
구 도구 : 이 도구는 사용자가 모델 공간 내에서 구를 생성할 수 있게 해 준다. 일단 선택되면, 표준 구가 모델 공간 내에 생성될 것이며 이는 구 상에 위치하는 조작기를 사용하여 크기가 조정되거나 움직일 수 있다. 추가적으로, 좌표를 위치시키기 위해, 예를 들어, X, Y, 및 Z를 위치시키기 위해, 또한 객체의 크기를 조절하기 위해 입력이 가능할 것이다.
예시적 3-D 모델링 도구
팬(Pan) - 이 도구는 모델링 공간의 시야각을 왼쪽, 오른쪽, 위 또는 아래로 편이시키기 위해 사용된다.
회전(Rotate) - 이 도구는 3D 모델을, 예를 들어, 3차원 축(X, Y, Z)에 대해 회전시키기 위해 사용된다.
줌(Zoom) - 이 도구는 모델을 컴퓨터 화면에 제시되는 대로 확대하거나 축소하기 위해 사용된다.
교차(Intersection) - 이 도구는 두 스플라인/객체의 교차 부분을 기반으로 영역의 경계를 정의하기 위해 사용된다.
차(Difference) - 이 도구는 비활성화된 객체로부터 활성화되어 선택된 객체를 뺀 영역을 기반으로 영역의 경계를 정의하기 위해 사용된다.
합(Union) - 이 도구는 두 개의 객체 볼룸의 합을 기반으로 경계를 정의하기 위해 사용된다(도 9).
객체 맵 - 정의된 경계들이 추적되고 정의된 객체들이 색으로 코딩된 객체 맵으로써 사용자에게 제시될 수 있다. 이는 사용자가 자신의 3-D 모델의 개별적 개별적인 컴포넌트를 쉽게 시각화할 수 있게 해 준다.
주석 - 문장 주석 도구가 응용 부분에 추가될 수 있다. 문자 주석 도구는 사용자가 문자 노트를 선택된 모서리 또는 채워진 영역에 추가할 수 있게 해 준다. 추가되는 노트를 위해 선도 라인이 관심 영역을 가르킬 수 있게 추가된 옵션이 존재한다.
측정 - 이 도구는 사용자가 2-D 영상 조각 및 3-D 모델 내부 모두에 점 측정 라인을 가르키기 위한 점을 그릴 수 있게 해 준다. 이는, 예를 들어, 사용자가 프린트를 위한 3-D 모델의 크기를 조절할 때 유용할 수 있다. 추가적으로, 크기 조절 바 및 (커피 잔과 같은) 참조 객체가 3-D 모델링 환경 내에 공급될 수 있다.
고급 사용자 2-D 영상 편집기 사용자 인터페이스 - 이 인터페이스는 사용자에게 데이터를 회색으로 표시되며 강도가 조직의 밀도에 의해 결정된 이차원 조각의 시퀀스로 제공한다. 구조는 안내 도구의 가변 강도를 사용하여 식별되고 분리된다. 구조의 분리는 각 조각 상에 자유 형상 영역을 생성함으로써 성취되며, 이들은 조각들 사이에서 함께 연결되어 분리된 부피를 계산할 수 있다.
TSIM은 또한 밝기와 컨트라스트와 같은 영상 속성을 제어하고 영상을 편집(예를 들어, 주석 및 객체 정의)하기 위한 서로 다른 도구들을 제공한다. 적재된 영상 집합은 스크롤이 가능한 영상 미리 보기를 사용하여 영상 작업 공간 아래에 표시될 것이다. 영상 작업 공간 내에서, 영상 집합의 3-D 렌더링이 분해될 수 있는 세 개의 영상 시야에서 표시될 것이다. 예시적인 시야는 축 형 시야, 화살형 및 화환형 시야를 포함하며, 예를 들어, 복구되었을 때 화면의 상단 좌측 구석, 하단 좌측 구석, 및 하단 중간에 위치할 수 있다.
예시적 영상 속성 제어 도구 :
밝기, 영상의 색조 값을 증가시키거나 감소시키기 위해 사용한다.
컨트라스트 (Contrast), 영상의 색조 값의 전반적인 범위를 확대하거나 축소시키기 위해 사용한다.
윈도우 중간점(Window Midpoint) 밀도 매핑의 중간점을 현재 보여지는 영상의 회색 범위로 조절하기 위해 사용될 수 있는 다이얼로 표시될 수 있다.
윈도우 범위(Window Range) 현재 보여지는 영상의 가시적 밀도 범위를 확대하거나 축소시키기 위해 사용한다.
필터, 사용자가 영상 집합에 적용할 수 있는 여러 필터 사전 설정을 사용할 수 있다.
2D 직사각형 포함 도구 사용자가 2D 영상 내에 직사각형 관심 영역을 정의할 수 있게 해 준다. 상기 영역이 사용자에 의해 정의된 이후에, 3D 모델은 업데이트될 것이며 관심 영역 내에 포함되지 않은 모든 데이터는 배제될 것아다.
영상 리셋 도구는 영상 처리를 원래의 2D 영상 수준으로 되돌린다.
2D 경계 정의 도구
포인트 스플라인 - 이 도구는 일련의 제어점들로부터의 닫힌 스플라인으로부터 영역 경계를 정의하기 위해 사용된다. 영상 영역 내의 각 입력은 새로운 제어 포인트를 추가할 것이다. 원하는 경우, TSIM 은 자동적으로 제어점들이 탐지된 가까운 모서리에 보다 잘 합치되도록 조정할 것이다. 경계가 완료된 이후에, 사용자는 제어점을 추가 또는 삭제하는 것은 물론 어떠한 제어점의 위치와 파라미터도 조절할 수 있다. 사용자가 만족하게 되면, 경계를 확정할 수 있으며 영역 객체가 생성될 것이다. 포인트 스플라인 도구는 사용자가 향후에 이러한 영역 객체에 대한 변경을 하려하는 경우에 편집기로서 작용한다.
자유 형태 - 이 도구는 사용자가 자유 형상 스케치로부터 스플라인을 생성할 수 있게 해 준다. 스케치를 생성한 이후에, 소프트웨어가 스플라인을 스케치에 합치시켜 준다. 사용자는 형상을 세밀히 조절하기 위해 이 스플라인 위에 그릴 수 있다. 사용자가 만족하게 되면, 경계를 확정하고 이후 영역 객체가 생성될 것이다. 포인트 스플라인 도구는 사용자가 향후에 이러한 영역 객체에 대한 변경을 하려하는 경우에 편집기로서 작용한다.
중복(Duplicate) - 이 도구는 하나의 영상 조각으로부터의 경계를 가지는 영역을 다른 영상 조각으로 복사한다. 이 도구는 영상 조각들 사이의 차이가 미미할 때 영역을 생성하는 노력을 피하기 위해 사용될 수 있다. 영역을 중복시킨 이후, 사용자는 포인트 스플라인 도구를 사용하여 필요한 보정을 할 수 있다.
TSIM 사용자 인터페이스(UI)
TSIM UI는 3-D 모델의 계획된 프린트 경로 및 경로를 따른 프린트 헤드의 현재 위치를 실시간으로 표시한다. 추가적으로, 작동되는 노즐, 압력, 및 속도의 파라미터와 관련한 프린터의 현재 상태가 진행 중인 프린트 경과 시간과 함께 표시된다. 프린터가 사용하는 물질의 양을 보여 주는 차트가 UI의 오른쪽에 표시될 수 있다. 프린트 경로 아래에는, 사용자가 프린트 사이클 전체에 걸쳐 프린트되는 물질의 진전을 추적할 수 있게 해 주는 스크롤 가능한 타임 라인이 생성될 수 있다. 프린트 과정에서 오류가 발생하는 경우 대화 상자가 팝업으로 나타날 수 있다. 예를 들어, 프린터에서 카트리지에 물질이 고갈되면, 대화 상자가 팝업 화면으로 나타나 다음과 같은 메시지를 줄 것이다: "저장소 2를 겔 2로 채움".
TSIM 객체 모델링 화면은 로봇 워크스테이션을 통한 프린트/제조를 목적으로 모델을 설계/생성하거나 기존의 모델을 가져오기 위한 3-D 환경을 제공한다. 복잡한 모델이 기본적인 기하 형태들의 집합을 사용하여 생성될 수 있다. 제공되는 기하학적 객체의 예시적인 예는 박스, 실린더, 구 및 피라미드 형태가 포함된다. 조작 도구는 결합, 정렬, 스케칭, 볼룸 렌더링, 표면 렌더링 등과 같은 기능성을 제공하는 것이 포함되나 본 발명이 이로 제한되지는 않는다. 모델은 고체 모델링을 위해 예를 들어 STL, DICOM 및 NIfTI 포맷을 포함하는 다양한 표준 영상 포맷으로 열릴 수 있다. 예시적인 TSIM 작동 패널이 도면에서 묘사된다.
객체 모델링 환경으로 추가된 각 객체는 선택된 객체를 모델링 환경으로 추가될 때 객체 속성 목록이 표시되도록 객체 속성 목록과 연관되며, 모델링 환경으로 추가된 각 객체에 대하여 객체화된 속성 목록을 포함하는 합성 객체 속성 목록이 표시된다. 도면들은 네 개의 선택된 객체 및 이에 해당하는 합성 객체 속성 목록으 포함하는 예시적 모델링 환경을 묘사한다. 객체들이 큐브, 실린더, 구 및 피라미드로부터 선택된다. 선택되거나 생성된 객체들은 사용자에 의해 유일한 식별자를 부여받을 수 있다.
키 프레임 자동 경계 지원. TSIM은 키프레임 자동 경계 프로토콜을 포함하며 이 안에서 중간의 영역 경계가 두 개의 인접하지 않는 영상 조각 사이에서 외삽될 것이다. 일반적으로, 이러한 두 영상은 사용자가 정의하기를 원하는 영상들 내의 객체에 대한 가장 명확한 시야를 제공할 것이다. 사용자는 두 개의 인접하지 않는 영상 조각을 키 프레임으로 선택하고 외삽(Extrapolate)명령을 수행할 것이다. 이 명령은 모서리 탐지 알고리듬을 사용하여 정의된 키 프레임들 사이에서 영상을 통하여 정의된 이들 특성들을 외삽하도록 프로그램에게 지시한다.
돌출 물질 지정 도구. 이 도구는 사용자가 3-D 모델 내에 정의된 객체에 대해 돌출 물질의 집합을 특정하거나 특정한 물질로 구성되는 3-D 모델의 영역을 정의할 수 있도록 해 준다. 첫 번째 경우에 대해, 사용자는 도구, 돌출 물질을 선택하고, 이후 원하는 객체(들)를 선택한다. 두 번째 경우에 대해, 사용자는 기존의 스플라인을 사용하여 또는 스플라인을 그려서 영역을 정의하고 이후 도구를 선택할 수 있다. 사용자는 다시 프로그램을 지정해서 특정한 두께를 사용하여 스플라인으로부터 물질 영역을 정의하거나 영역을 또 다른 스플라인의 영역으로 확장할 수 있다.
프린트 지원.
조립 모니터링 - 이 기능성은 사용자가 프린터 내에 위치하는 장착된 카메라를 사용하여 조직 구성물의 조립을 모니터링할 수 있게 해 준다. 이 옵션이 활성화되고 나면, 비디오 공급이 TSIM 내에 나타나 프린트 과정이 완료될 때까지 스트림으로 제공된다.
디지털 프로토타이핑 - 시뮬레이션 도구 - 시뮬레이션 도구의 모임이 TSIM의 시뮬레이션 모듈 내에서 사용 가능하다. 프린트 시간의 추정(프린트 시간 도구), 돌출을 위해 필요한 볼룸(볼룸 도구), 및 3-D 모델의 구조적 분석(구조적 분석 도구)를 위한 도구가 존재한다.
프린트 시간 도구 - 이 도구는 생성된 3-D 모델을 프린트하기 위해 걸리는 시간(분으로 표시)을 추정하여 표시한다.
볼룸 도구 - 이 도구는 사용자의 3D 모델을 프린트하기 위해 필요한 돌출 물질의 부피를 추정하여 표시한다.
구조적 분석 도구 - 이 도구는 사용자가 프린트가 되고 난 후의 안정성을 평가하기 위해 3-D 모델에 대한 구조적 분석 평가를 수행할 수 있게 해 준다. 이 도구는 부드러운 입자 수력학을 기반으로 한다.
물질 데이터베이스
물질 데이터베이스를 사용할 수 있으며 조직 구성물을 모델링할 때 어떠한 돌출 물질들을 사용자가 사용할 수 있는지를 정의한다. 사용자는 사용 가능한 모든 물질들을 검색하거나, 사용 가능한 모든 물질들을 브라우징하거나, 또는 사용 가능한 물질을 응용 프로그램으로 검색함으로써 자신이 원하는 물질을 발견할 수 있다. 이 물질 데이터베이스는 사용자가 항목을 추가하거나 편집할 수 있도록 해 주며, 이 때 삭제 기능성은 사용자의 지역 데이터베이스에 유보된다. 물질의 그림과 함께, 물질에 대해 저장된 정보는 물질의 종류, 점성, 중량 백분율(용액 내), 영률(Young's modulus), 압축 및 인장과 같은 파라미터를 포함할 것이다.
지역 데이터베이스. 지역 데이터베이스는 사전 설정된 물질을 포함하는 기본적 물질 데이터베이스를 포함한다. 사용자는 다시 이러한 데이터베이스 상에서 확장하고 새로운 항목을 지역 상의 기기에 저장할 수 있다.
특정한 제조 물질이 각 객체에 지정될 수 있으며, 각 물질은 처리용 바늘 유형(길이, 직경) 및 압력, 속로, 가속도, 온/오프 지연 및 양생 방법을 포함하는 작동 파라미터와 연관된다. 지정된 이후에는, 물질 선택 및 물질에 대한 상세 사항이 검사 프린트 피드백 및/또는 응용에 따른 특정한 요구에 따라 편집될 수 있다. 다른 방법에서는, 사용자가 특정한 응용 부문의 필요에 맞게 조정된 자신에게 맞는 물질 메뉴를 생성할 수 있다.
일단 모델링 화면에 추가되면, 객체는 변환될 수 있다. 특정한 실시예에서, 변환 기능 선택 패널이 제공된다. 매우 특정한 실시예에서 상기 객체는 객체의 이동 및/또는 객체의 중심 좌표의 수정을 통해 변환될 수 있다. 변환 기능성의 다른 예에는, 예를 들어, 개별적인 롤(roll), 피치(pitch) 또는 요(yaw) 슬라이더를 끌어서 수행할 수 있는 중심 좌표 주위로의 객체의 회전, 및, 예를 들어, xyz 축 방향으로의 균일한 크기 조정 또는 개별적 축으로의 크기 조정에 의안 객체의 크기 조정이 포함된다. 매우 특정한 실시예에서 상기 변환 기능성은 순서가 바뀔 수 있다.
일단 설계가 되면, 프린트/제조될 모델이 TSIM 소프트웨어를 사용하여 RBW로 보내진다. 상기 RBW는 부피를 가지는 합성된 형상의 3-D 조직 프린트 및 생물학적 구성물의 조립을 쉽게 해 주는 다중 축 로봇을 포함하는 탁상용 워크스테이션을 포함한다. 상기 로봇은 최소한 여섯 개의 제조 방향의 축을 포함하며 이에 의해 기능성 조직 구조를 조립하는데 필요한 정밀도의 수준에 특히 적절하게 된다. 일 실시예에 따르면, 상기 RBW는 다중축 로봇, 로봇 컨트롤러(바람직한 실시예에서 상기 컨트롤러는 상기 RBW 하우징의 외부에 위치하거나 상기 RBW 하우징 내에 별도로 포함된다), 하우징을 정의하는 프레임, 프린트 스테이지, 적어도 하나의 로봇 단부 이펙터, 적어도 하나의 물질 저장 유닛, 및 유닛 인터페이스 (바람직한 실시예에서 상기 RBW-UI는 상기 RBW 하우징의 외부에 위치한다)를 포함한다. 특정한 실시예에서 상기 로봇은 최소한 6축의 이동 범위를 가지는 암을 포함한다. 매우 특정한 실시예에서 상기 로봇은 PC 기반 컨트롤러 또는 EPSON RC180 및 RC620+ PC 기반 컨트롤러와 호환되는 EPSON C3 시리즈 컴팩트 6-축 로봇으로부터 선택된다. 프레임은 다음 특징들 중 하나 또는 그 이상의 특징을 포함할 수 있다: 보쉬(Bosch) 알루미늄 T 슬롯, 문, 바닥, 천장, 지붕, 패널링 및 조명. 프린트 스테이지는 적절한 물질로 구성될 수 있으며 특정한 실시예에서 평탄화 메커니즘을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 로봇은 상기 프린트 스테이지의 위에 걸쳐 놓여진다. 로봇 단부 이펙터는 하나 또는 그 이상의 공압 집게, 주사기 용기 홀더, 카메라, 레이저 변위 센서, 자동 평탄화 척, 케이블 관리부를 포함한다. 특정한 실시예에서 물질 저장 유닛은 주사기 홀더, 변위 센서 및 스테이션 장착부를 포함한다. 전기적 설계는 공압 공급 라인 및 전기 전원 케이블을 포함한다. 상기 워크스테이션은 이동형 형태로, 예를 들어, 카트 상에서 제공될 수 있다.
RBW 사용자 인터페이스(UI)는 사용자에게 워크스테이션의 현재 상태에 대한 정보를 제공하는 상태 화면을 포함한다. 상태 화면으로부터 사용자는, 예를 들어, 컨트롤러, 디스펜서 및 마이크로컨트롤러와 같은 RBW의 컴포넌트의 적절한 기능을 모니터링하고, 프린트 작업의 비디오를 스트리밍으로 시청하며, 진행하기 이전에 요구되는 주의를 나타내는 경고에 대한 후속 조치를 취할 수 있다.
상기 RBW-UI는 사용자가 오프셋을 만드는 것을 더 허용하며, 이는 경험적 관측을 기반으로 실시간으로 만들어지는 작은 수정에 해당한다. 오프셋은, 예를 들어, 압력, 진공, 속도 및 Z 높이와 가속도 값을 위해 만들어질 수 있다.
로봇 바이오 조립 워크스테이션의 특징이 도 1, 2 및 3에 묘사된 특정한 실시예를 참조하여 설명된다. 본 논의는 예시적인 목적을 가지는 것이라는 것을 이해하여야 하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 청구항에서 정의된 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 구성이 가능하다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 도 1에 묘사된 것과 같이, RBW는 로봇 암 이펙터 컴포넌트(4)를 가지는 로봇 암(3)을 포함하는 다중 축 로봇(2)을 포함하는 프레임으로 구성된 하우징(1), 로봇 컨트롤러(5), 물질 저장 유닛(6), 물질 처리 시스템(7), 조절 가능한 프린트 스테이지(8), 및 사용자 인터페이스(9)를 포함한다. 바람직한 실시예에서 상기 프레임으로 구성된 하우징은 다중의 각도로부터 사용자가 작동할 수 있도록 접근 가능하며 적어도 하나의 실시간 관측 접근점을 제공한다. 상기 RBW는 또한 프린트/조립 과정을 중단하고 조정을 가할 수 있는 능력과 함께 지능형 시각 피드백 시스템의 일부로서 경험적 관측의 보조 및/또는 원격 관측 옵션의 제공을 위해 카메라(10)에 맞추어질 수 있다.
상기 바이오조립 시스템은 다중 축 로봇(2)을 포함하며 바람직한 실시예에서는 6축 로봇이다. 특정한 실시예에서 상기 물질 처리 시스템(7)은 바이오물질(12)을 기판 상에 직접 쓸 수 있도록 구성된 돌출 주사기 디스펜서(11)를 포함한다. 6축 시스템의 자유도가 증가한 덕분에, 바이오물질의 처리가 프린트 기판의 표면의 평면과 기울어진 각도에서 실행될 수 있다.
특정한 실시예에서, 상기 로봇 암 이펙터 컴포넌트(4)는 프린트 도구로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 이펙터, 스테이징 및 조립 도구, 및 센서를 포함하며, 상기 시스템은 프린트 및/또는 조립 명령에서 지시되는 대로 이펙터 컴포넌트에서 도구의 자동화된 교체를 실행하기 위한 자동 도구 교체 기능성을 더 포함한다. 특별한 실시예에 따르면, 프린트 도구들은 집게, 주사기 용기(13) 적응형 홀더(14) 및 디스펜서(11)로부터 선택된다. 스테이징 및 조립 도구는 집는 도구, 놓는 도구 및 위치시키는 도구로부터 선택되고 센서는 레이저 변위 센서 및 광전자 센서로부터 선택된다. 특정한 환경에서 상기 RBW는 프린터 스테이지(8) 평탄화 메커니즘을 포함한다. 특정한 실시예에서, 레이저 변위 센서는 상기 로봇 암 이펙터(4) 상에 위치한다. 상기 레이저 변위 센서는 프로토콜을 수동으로 평형을 맞추는 것을 쉽게 해 준다.
특정한 실시예에 따른 스테이징 단계는 프린트 기판을 집어서 프린트 스테이지 상에 놓는 것을 포함할 수 있다. 이후 상기 기판 상에서 프린트가 실행되며, 이는 매우 특정한 실시예에서 특별한 구성물의 요구에 따라 설계된 가변 표면 지형을 포함할 수 있다. 궁극적인 바이오구성물을 프린트하는 것은, 예를 들어, 이차 구성물에 상대적으로 먼저 프린트된 구성물을 집어서 위치시킴으로써 실행될 수 있으며, 상기 이차 구성물은 이차로 프린트된 구성물 및 제공된 구성물로부터 선택된다. 상기 프린터 스테이지(8)는 구획된 영역, 예를 들어, 프린트 영역 및 조립 영역일 수 있으며, 비생물학적 구성물이 조립을 위해 생물학적 구성물에 포함될 수 있다. 의학 장비 및 지그는 전적으로 비생물학적 물질로 구성될 수 있지만, 제조는 비슷하게 진행될 수 있으며 생물학적 구성물의 제조를 위해 바이오조립 시스템에 의해 주어지는 것으로 여겨지는 이점들 또한 일반적으로 비생물학적 구성물에 적용된다.
일반적으로, 물질 처리 시스템(7)은 각각의 주사기가 하나의 물질 또는 바이오물질(12)을 포함하는 다중 주사기(11)를 포함하며 주사기(11)로부터의 처리는 하나의 물질 또는 바이오물질(12)을 한 번에 처리하는 것을 포함한다. 상기 물질 저장 유닛(6)은 적어도 하나의 주사기 용기 홀더(14)를 포함한다. 각 주사기 용기 홀더(14)는 다중 주사기 용기(13)를 포함한다. 상기 물질 저장 유닛(6)은 또한 주사기 용기(13)가 상기 홀더(14) 내에 올바르게 안착할 수 있도록 적어도 하나의 변위 센서 및 바늘(16) 크기 및 팁의 편향을 탐지하기 위한 적어도 하나의 바늘 탐지 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예는 로봇 암 및 로봇 암 단부 이펙터를 포함하는 로봇 바이오물질 처리 장치에 관한 것으로서, 상기 단부 이펙터는 처리용 주사기를 집어서 고정시키도록 구성되며, 이때 상기 로봇 암은 최소한 여섯 개의 축을 따른 주사기의 이동을 제공한다. 여섯 개의 축을 따라 움직일 수 있는 능력은 특히 3-D 프린트 기판 상에서의 프린트에 대해 신규의 기능성을 허용한다. 바이오구성물은, 예를 들어, 종래의 바이오 프린터 설계에서와 같은 연속적인 레이어 생성으로 제한되지 않으면서 바이오물질을 프린트 기판 상에서 처리함으로써 제조될 수 있으며, 조직 과 장기와 같은 복잡한 구성물을 레이어 단위로 제조하는 것에 의존한다. 여섯 개의 축으로써, 바이오물질이 비순차적 평면 배치 구조에서 처리될 수 있으며, 이를 통해 상기 로봇 이펙터가 이어지는 레이어를 처리한 이후에 이전의 레이어로 돌아와 더 많은 바이오물질을 추가할 수 있다. 또한, 상기 로봇 이펙터는 디스펜서/주사기 팁을 윤곽을 가지는 표면 상의 모든 점에 수직인 각도로 정렬할 수 있다. 이는 3-D 프린트의 다양한 능력에 있어서의 높은 수준을 제공하며 완성된 구성물에 대하여 매우 광범위한 범위의 표면 윤곽을 가능하게 하며, 의료용 영상으로부터 도출된 객체에 대하여, 방사형 기하 형태로부터의 구성, 극성 또는 혼합 극성 좌표 시스템의 활용, 및 따라서 보다 큰 3-D 정밀도를 제공한다. 특정한 실시예는 제 24항에 따른 상기 로봇 바이오물질 장치를 사용하여 하나 또는 그 이상의 바이오물질을 3-D 프린트 기판 상에 직접 쓰는 처리를 포함하는 3-D 생물학적 구성물을 제조하는 방법에 관한 것이며, 이 때 상기 로봇 암 단부 이펙터는 처리용 주사기를 3-D 프린트 기판의 표면 상의 모든 위치에 수직인 각도에 위치시킨다.
실시예
다음 실시예는 본 발명의 실시예들의 양태, 특징 및 이점을 예시하기 위해 제시되는 것으로서 첨부된 청구항에 의해 정의된 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1. 이 실시예는 객체 모델링 환경 내에서 단순한 객체의 생성을 예시한다.
A. 박스를 생성한다(도 7)
1. 박스 생성(Create a Box) 아이콘을 클릭한다.
2. 박스를 위치시키는 것을 시작하기 위해 모델링 환경 상의 위치를 클릭한다.
3. 박스의 기초의 크기는 이에 따라 마우스를 이동함으로써 조절될 수 있다. 승인을 위해서는, 기초를 설정하기 위해 왼쪽 마우스 버튼을 클릭한다.
4. 마우스를 수직으로 움직여서 박스의 크기를 설정한다. 높이의 설정을 클릭함으로써 이를 승인한다. 박스의 크기에 대한 추가적인 미세 조정이 수동으로 중심의 좌표를 편집하거나 박스의 길이/깊이/높이를 변경함으로써 수행될 수 있다.
B. 모델링 환경 내에서 구를 생성한다(도 8).
1. 구 생성 아이콘을 클릭한다.
2. 구를 위치시킬 모델링 환경 내의 위치를 클릭한다.
3. 구의 크기는 이에 따라 마우스를 이동함으로써 조절될 수 있다. 크기를 설정하기 위해 한 번 더 클릭한다. 중심의 좌표를 수동으로 입력하거나 반경의 값을 변경함으로써 구를 더 미세하게 조정할 수 있다.
4. 최종 형태를 승인하기 위해, 구 메뉴 상의 고체 생성 버튼을 클릭한다.
C. 모델링 환경 내에서 실린더를 생성한다(도 9)
1. 실린더 생성 아이콘을 클릭한다.
2. 실린더를 위치시킬 모델링 환경 내의 위치를 클릭한다.
3. 실린더의 기초의 크기는 이에 따라 마우스를 이동함으로써 조절될 수 있다. 승인하기 위해, 기초를 설정하도록 클릭한다.
4. 다음에, 마우스를 움직여서 실린더의 높이를 조절하고 설정을 위해 한 번 더 클릭한다. 실린더의 치수는 중심의 좌표를 수동으로 입력하거나 반경의 값을 변경함으로써 구를 더 미세하게 조정할 수 있다.
5. 최종 형태를 승인하기 위해, 고체 생성 버튼을 클릭한다.
D. 모델링 환경 내에서 피라미드를 생성한다(도 10)
1. 피라미드 도구 아이콘을 클릭한다.
2. 피라미드를 놓을 모델링 환경내 위치를 클릭한다.
3. 피라미드 기초의 크기는 마우스를 움직여 조절할 수 있다. 승인을 위해서는, 기초를 설정하기 위해 클릭한다.
4. 다음에, 마우스를 수직으로 움직여서 피라미드의 크기를 설정한다. 모델을 클릭함으로써 이를 승인한다.
5. 피라미드의 크기는 중심의 좌표를 수동으로 입력하거나 반경의 값을 변경함으로써 구를 더 미세하게 조정할 수 있다.
6. 최종 형태를 승인하기 위해, 고체 생성 버튼을 클릭한다.
실시예 2. 이 예는 객체 및 객체 모델링 환경의 조작을 예시한다. 객체 모델링 환경으로 추가된 객체들은, 예를 들어, 객체들을 결합, 이동 또는 정렬시킴으로써 더욱 조작될 수 있다. 특별한 실시예에서, 객체들을 결합하여 독특한/주문 형태의 형태를 생성할 수 있다. 결합하는 동작은 모델링 환경 내에서 객체를 추가하고(union), 빼고(difference) 또한/또는 교차(interesection)시키는 것을 포함할 수 있다.
합/결합 동작은 두 개의 별개의 객체 볼룸을 이들의 경계가 단일 영역으로 정의되도록 하나로 병합하는 것을 포함한다. 합 동작은 도 11에 예시되어 있다.
다른 동작이 활성화된 선택된 객체를 비활성화된 객체로부터 빼는 것을 기반으로 영역 경계를 정의하기 위해 사용된다. 빼기 동작은 도 12에 예시되어 있다.
교차 동작은 두 객체의 교차를 기반으로 영역의 경계를 정의하기 위해 사용된다. 교차 동작은 도 13에 예시되어 있다.
모델링 환경 내에서 객체들을 정렬하기 위한 기능성 또한 제공된다. 특정한 실시예에서, 서로 다른 객체 상의 두 표면이 각 형상에서 선택된 점을 기반으로 정렬될 수 있으며, 도 14에 예시되어 있다.
다른 특정한 실시예에서, 객체들이 선택된 정면/측면의 중심점들을 기반으로 y-축, x-축 또는 z-축으로 정렬될 수 있다. 이동 동작은 객체들이 반드시 정렬되지 않고도 서로 다른 점들로 이동할 수 있도록 한다(도 15a).
도 15b에 예시된 것과 같은 드래깅 동작은 선택된 형상을 "지면"에 상대적인 서로 다른 방향으로 움직일 수 있게 해 주며, 카메라 각도를 기반으로 결정된다. 특정한 일례에서, 모델을 현재의 시점에서 드래그하면 형태가 xy-평면 상에서 움직인다.
2-D 영상 조각 및 3-D 모델 내 모두에서 점에서 점으로의 측정 라인을 허용하는 측정 동작 또한 제공되며 도 15B에서 예시된다.
실시예 3. 이 예는 객체를 다른 프로그램으로부터 모델링 환경으로 직접 가져 오는 것을 예시한다. 사용자는 외부 프로그램에서 생성된 기존의 모델 파일을 열 수 있다. 가져오기가 가능한 예시적인 파일 포맷은 STL, NIfTI 및 DICOM을 포함한다.
A. STL 파일 가져 오기.
1. 가져 오기 부분에 있는 STL 가져 오기 아이콘을 클릭한다.
2. STL 파일을 포함하는 폴더를 찾아 간다.
3. 원하는 파일을 강조하고 '열기' 버튼을 클릭하여 모델을 가져 온다.
4. 객체가 모델링 환경 내에 나타날 것이다. TSIM에서 생성된 형상의 경우와 마찬가지로, 가져 온 객체의 수정은 오른 쪽의 객체 메뉴를 통해 이루어진다.
B. NIfTI 파일 가져 오기.
1. 가져 오기 부분에 있는 NIfTI 가져 오기 아이콘을 클릭한다.
2. NIfTI 파일을 포함하는 폴더를 찾아 간다.
3. 원하는 파일을 강조하고 '열기' 버튼을 클릭하여 모델을 가져 온다.
4. 객체가 모델링 환경 내에 나타날 것이다. TSIM에서 생성된 형상의 경우와 마찬가지로, 가져 온 객체의 수정은 오른 쪽의 객체 메뉴를 통해 이루어진다.
C. DICOM 파일 가져 오기.
가져 온 DICOM 영상의 예는 도 16에 묘사되어 있다.
1. 가져 오기 부분에 있는 DICOM 가져 오기 아이콘을 클릭한다.
2. DICOM 파일을 포함하는 폴더를 찾아 간다.
3. '폴더 선택'을 클릭하여 모델을 가져 온다.
실시예 4. 이 예는, 도 16에 도시되며, 밀도 또는 투명도 값을 조절함으로써 부피를 가지는 모델(예를 들어 NIfTI 또는 DICOM)을 더 분석할 수 있게 해 주는 볼룸 동작을 예시한다. 각 축의 간격의 값 또한 수정될 수 있다.
1. 부피를 가지는 파일을 가져 온다
2. 볼룸 아이콘을 클릭한다.
3. 가져 온 모델을 클릭하여 강조한다. 이제 볼룸 조정 메뉴가 오른 쪽에 표시될 것이다. 개별적인 슬라이더들을 조정함으로써, 각각의 값을 변경할 수 있으며, 이는 다시 해당 모델을 업데이트하게 된다. 볼룸으로의 조정을 실행하는 동안 시야각이 변화할 수 있다.
실시예 5. 이 예는 특별한 실시예에 따른 스케치 동작을 예시한다.
1. 스케치 생성 아이콘을 클릭한다
2. 세 개의 개별적인 평면들이 황색으로 나타날 것이다. 스케치가 그려질 평면을 선택하기 위해, 원하는 평면을 클릭한다.
3. 선택된 평면이 이제 반응 위젯과 함께 청색으로 강조될 것이다. 상기 평면은 이동 또는 회전될 수 있다.
4. 스케치에 대한 작업을 시작하기 위해 생성 버튼을 클릭한다.
5. 다른 평면이 선택을 원하는 경우, 단계 2로 돌아가기 위해 새로운 평면 선택 버튼을 선택한다.
6. 선택된 평면이 이제 그리드로 표시될 것이며 스케치 메뉴가 나타날 것이다. 알맞은 형태가 곡선, 원, 점, 직사각형 등을 사용하여 그려질 것이다.
7. 형태의 그리기가 완료되면, 오른쪽 버튼을 클릭하여 그리기를 멈추고 선택 도구 위를 클릭하여 고체 모델링 화면으로 되돌아 간다.
스케치 또한 수정되고 관리될 수 있다.
보다 복잡한 형태는서로 다른 평면 상에 행해진 스케치의 묶음으로 구성될 수 있다. 관리 동작은 사용자가 모임 내의 개별 스케치를 수정, 이동, 삭제 또는 숨길 수 있게 해 준다. 스케치는 스케치 메뉴를 통해 개별적으로 반응할 수 있다.
실시예 6. 이 예는 스케치를 3-D 모델로 돌출하는 것을 예시한다(도 17).
1. 스케치의 오버헤드 시각에서 시작한다.
2. 다음에, CTRL 키를 누른 채로 스케치의 각각의 개별 측면을 클릭한다. 선택된 측면들이 청색으로 강조될 것이다.
3. 모든 측면이 연결되면 형태의 와이어프레임이 표시된다. 좌측의 돌출 메뉴가 이제 활성화될 것이며 돌출의 길이와 해상도 모두를 조절할 수 있게 해 준다.
4. 돌출 버튼을 클릭하여 최종 형태를 생성한다.
실시예 7. 도 18에서 보인 것과 같이, 서로 다른 평면들 상에서 렌더링된 스케치의 경계를 연결함으로써 새로운 형태가 생성될 수 있으며, 윤곽을 로프팅시킴으로써 추가적인 수정이 가능하다.
실시예 8. 이 예는 관형의 트리를 모델링하기 위한 TSIM 기능성의 활용을 예시하는 것이며(도 20), 이후에 RBW을 통해 제조될 수 있다.
특정한 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 표 1에 제시된 것과 같은 입력 파라미터의 집합을 입력하는 것을 포함한다.
시작 직경(μm) 개시단에서의 최대 용기의 직경.
차수 길이(μm) 차수의 길이.
비율 한 차수에서 다음 차수까지의 직경의 비율에 의해 크기에서의 감소를 결정.
차수의 개수 분지 패턴에서 내려가는 단계들의 개수
끝 직경 (μm) 끝단에서의 최대 용기의 직경.
일단 모델이 생성되면, 특정한 물질이 관형의 트리의 각 차수에 지정될 수 있다. 특정한 실시예에서, 상기 RBW는 가변 표면 지형을 가지고 그 위에 관형의 트리가 프린트되는 성형 또는 다른 기판으로써 프린트 스테이지의 단계를 수행한다. 복잡한 조직 구성물의 프린트 또한 기판을 프린트 스테이지로의 프린트 표면으로서 집어서 위치시킴으로써 스테이징을 필요로 할 수 있다. 일부 특정한 실시예에서, 프린트 스테이지는 프린트 영역과 조립 영역으로 나누어져서 바이오구성물이 컴포넌트 단위로 컴포넌트 상에 프린트됨에 따라 조립될 수 있다.
실시예 9. 이 예는 스케치된 곡선으로부터의 3-D 튜브의 모델링을 예시하며, 도 19에 보다 자세히 묘사되어 있다. 생성된 튜브의 반경과 해상도는 관리되고 수정될 수 있다.
실시예 10. 이 예는, 도 21에 도시되며, 로봇 바이오조립 워크스테이션에 의한 프린트의 개시를 예시한다.
1. 프린트 작업이 목록으로부터 선택된다. 프로젝트 미리 보기 아래에 미리 보기를 사용할 수 있다,
2. 시작(Start)을 누른다
3. 암호를 프람프트에 성공적으로 입력하고 나면, 물질 적재 과정이 시작될 수 있다.
매우 특정한 실시예에서, 프린트 작업이 선택되어 시작되고 나면, 개별적 용기를 사용자가 물질 저장 유닛 내의 특정 슬롯으로 물리적으로 적재할 것을 UI가 촉구할 것이다. 일단 적재되면, 다음 물질로 옮기기 전에 사용자가 이를 확인한다. 시각적 표시자가 제시되어 각각의 물질 홀더 베이의 상태 업데이트를 제공한다. 표 2는 이러한 개념을 예시적으로 나타낸다.
색 의미
회색 특정한 베이에 용기가 들어가 있다.
녹색 이 베이에 물질을 적재한다.
적색 올바르지 않은 물질이 베이에 있다.
"이동(Move)"동작은 로봇의 위치를 수동으로 조정할 수 있도록 하여 이를 RBW-UI 화면을 통해 원하는 위치에 놓을 수 있게 한다. 상기 로봇은 어떠한 축을 따라서도 조정될 수 있으며 로봇은 원래의 "홈(home)" 위치로 돌아올 수 있다. 다른 제어 동작들은 컨트롤러로의 전원을 리셋하고, 압력(psi)을 조정하고 미세 조절하며, 개별적 조인트 브레이크(J1 내지 J6, 각 이동 축마다 하나의 J)를 끄는 것을 포함할 수 있다. 조정 메뉴는 어떠한 프린트가 만들어지기 이전에 워크스테이션이 이에 따라 설정되었는지를 확인한다.
실시예 11. 이 예는 프린트/제조 이전의 물질 검사 기본 방법의 실시예를 예시한다. 물질을 처음으로 또는 독특한 파라미터 하에서 사용할 때는, 프린트 품질을 다양한 바늘의 직경, 속도, 압력 등에서 테스트하는 것이 중요하다.
물질 검사를 수행하기 위한 예시적인 단계는 다음을 포함한다:
1) 새로운 물질을 담은 주사기를 로봇의 단부 이펙터에 수동으로 부착한다.
2) RBW-UI 상에서, 조정 아래에 있는 물질 검사 옵션을 누른다.
3) 프린트 플랫폼의 그리드가 표시될 것이다. 시작하기 위해, 그리드 내의 셀 중 하나를 눌러 이를 선택한다.
4) 각각의 더하기 또는 빼기 부호를 눌러서 해당 셀에 대한 원하는 파라미터 값을 증가 또는 감소시킨다. 다른 방법으로서, 파라미터에 대한 값을 담은 박스를 클릭하고 화면 키보드를 사용하여 원하는 값을 입력한다.
5) 선택된 셀에 대한 값을 설정하기 위해 저장을 누른다.
6) 원하는 경우, 또 다른 셀을 선택하여 단계 4-5를 반복한다.
7) 프린트할 준비가 되면, 시작을 누른다. 시작 명령은 적어도 하나의 셀에 대한 값들이 저장될 때까지는 나타나지 않음에 유의해야 한다.
완료된 프린트는 물질로 프린트된 선들이 될 것이며 어떠한 설정의 그룹이 특정한 응용 부문의 요구를 가장 잘 충족시키는 지가 결정될 수 있을 것이다.
실시예 12. 이 예는 프린트 스테이지/플랫폼 평탄화 기능성을 예시한다. 평탄한 프린트 스테이지는 높은 품질의 프린트를 생성하는데 필수적이다. 특정한 실시예에서, RBW-UI는 스테이지가 평탄화되는 정도 및 완전한 평탄화를 위해 어떠한 수정이 필요한지에 관한 피드백을 제공한다.
평탄화를 시작하기 위해:
1) 조정 아래에 위치한 평탄화 옵션을 누른다.
2) 평탄화 검사를 시작하기 위해 시작을 누른다.
3) 상기 로봇이 각 스테이지 볼트에 가까운 지점으로 이동함에 따라, 상기 프린트 플랫폼의 높이가 결정된다. 검사의 결론부에서, 사용자는 개별적인 코너를 올리거나 내리기 위해 정확한 조절을 시행하도록 촉구된다.
로봇 암의 상단으로부터 스테이지의 중앙까지의 거리 또한 조정되어야 한다. 팁 센서가 탐지되고 위치가 결정된다. 센서까지의 용기의 옵셋이 결정되며 압력 변위 곡선이 계산된다.
실시예 13. 이 예는 본 발명의 개시에 따른 RBW의 매우 특정한 실시예의 예시적인 컴포넌트 및 컴포넌트과 연관된 기능성을 예시한다. 도 1, 2 및 3에 지정된 요소들을 참조할 수 있다.
1. 하우징
프레임: 본 발명을 제한하지 않는 예시적인 실시예에 따르면 상기 프레임은 알루미늄 T 슬롯 프레임이다. 예를 들어, RBW 물리적 프레임이 보쉬(Bosch) T 슬롯 형상의 조합을 사용하여 구성될 수 있다.
문: RBW의 문은 맑은 스크래치 내성을 가진 폴리카본 인서트를 가지는 보쉬(Bosch) T 슬롯 형상을 사용하여 구성되어 사용자에게 스테이션 내부를 볼 수 있는 가시성을 제공한다.
바닥: 상기 RBW의 바닥은 프린트 스테이지를 장착하고 조정하기 위한 세 개의 구멍을 가지는 1/8" 두께의 고체 알루미늄 시트일 수 있다.
천장: 상기 RBW의 천장은 ?? 두께의 고체 알루미늄 시트일 수 있다.
지붕: 상기 RBW의 지붕은 1/4" 두께의 비둘기 회색의 아크릴 시트일 수 있다.
근막 패널링: RBW의 근막 패널링은 ?? 두께의 비둘기 회색의 아크릴 시트를 사용하여 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 패널은 M5 흑색 마디형 헤드 썸 나사(knurled head thumb screw)를 활용하여 프레임에 고정된다. 패널은 사용자가 스테이션의 제어판에 접근할 수 있도록 제거될 수 있다.
조명: 상기 RBW는 로봇 단부 이펙터 상의 카메라가 원하는 해상도를 얻을 수 있도록 스테이션의 네 구석에 장착되는 네 개의 백색 LED 등(IP68 등급)을 가질 수 있다.
2. 프린트 스테이지
구성 물질: 상기 RBW 프린트 단계는 고체의 아크릴 시트를 포함할 수 있다. 이는 스테이지 평탄화 볼트 헤드가 후퇴하여 안착할 수 있는 세 개의 대응 홀을 포함할 수 있다. 매우 특정한 실시예에서, 상기 볼트의 평탄화는 래치로 된 렌치로써 수동으로 실행될 수 있다.
평탄화 메카니즘: 특별한 실시예에 따르면, 상기 RBW 프린트 스테이지는 상기 스테이지의 세 개의 대응 홀의 관통 구멍으로 삽입되어 스테이션의 바닥 아래의 지지 형상의 채널 내에 위치하는 세 개의 탭 처리된 장착 구멍으로 확장되는 세 개의 평탄화 볼트를 포함한다. 스프링이 상기 프린트 스테이지 및 스테이션 바닥 사이에서 각 볼트 주위를 감싼다. 상기 대응 홀의 직경은 도구가 상기 단계 볼트를 조이거나 풀기 위해 삽입될 수 있도록 결정된다.
3. 로봇 단부 이펙터:
암 도구의 로봇 단은, 본 발명에서 "단부 이펙터"로 지정되며 (6축 로봇의) J5 및 J6에 부착되는 컴포넌트들과 프린트 도구, 조립 도구 및 센서를 포함한다. 프린트 도구는, 예를 들어 주사기 용기 어댑터 홀더 및 집게를 포함한다.
공압 집게: 특별한 실시예에 따르면, 상기 로봇 단부 이펙터는 그 단부에 장착되며 로봇의 J6 회전축의 중심 선에 수직으로 위치한 집게용 손가락을 가진 공압 집게를 포함한다. 집게로의 공기 공급은 RBW 제어 소프트웨어에 의해 끄고 켤 수 있는 솔레노이드 밸브에 의해 제어된다. 집게는 물질 저장 유닛으로부터의 용기를 적재하거나 제거할 목적으로 한 번에 하나의 물질 주사기 용기를 집기 위해 사용된다.
주사기 용기 홀더: 매우 특정한 실시예에서, RBW 단부 이펙터의 두 번째 부분이 디스펜서를 주사기 용기로 연결하며, 예를 들어 Norson EFD Ultimus V 디스펜서를 Nordson EFD로부터의 어댑터 조립체를 사용하여 Nordson EFD 30 주사기 용기로 연결한다. 이 부분은 Nordson EFD로부터의 어댑터 조립체를 로봇의 축 J6의 단부 상에 수용하여, 주사기 용기가 상기 조립체 및 돌출부로 나사식으로 끼워질 수 있도록 하여 Ultimus V 디스펜서를 사용하여 제어되도록 한다.
자동 도구 변경: 특별한 실시예에 따르면, 상기 RBW는 특정한 프린트 응용 동작을 쉽게 하기 위해 성형부 또는 컨테이너와 같은 수용기를 집어서 위치시키기 위해 프린트/처리 도구로부터 특정하게 설계된 단부 이펙터 도구로 자동 전환할 수 있는 기능을 가진다. 상기 자동 도구 전환 기능은 또한 도구 홀더로부터의 도구 동작의 선택을 가능하게 하며 개별적으로 프린트된 구조들을 보다 복잡한 구조로 조립하기 위해 사용된다.
카메라: 이 부품은 수용부 내에 위치한 장착 카메라를 사용하여 사용자 조직 구성물의 프린트를 모니터링할 수 있게 해 준다. 이 옵션이 활성화되면, 비디오 공급이 TSIM 내와 RBW 사용자 인터페이스(RBW-UI) 사에 나타나 프린트 과정이 완료될 때까지 비디오를 스트림으로 공급한다.
레이저 변위 센서: 일부 실시예에서, 레이저 변위 센서가 단부 이펙터 상에서 공압 집게 및 주사기 용기 어댑터 홀더에 평행하게 장착된다. 이 레이저 센서는 단계 평탄화 과정 중에 프린트 단계와 단부 이펙터 사이의 거리를 측정하기 위해 사용된다.
광전자 센서: 광전자 센서는 단부 이펙터 상에 장착될 수 있으며 로봇이 용기 홀더가 가까이 있을 때 이를 탐지할 수 있게 해준다. 추가적으로, 상기 센서는 용기가 각각의 홀더로부터 올바르게 집어졌는지를 탐지한다.
4. 물질 저장 유닛
주사기 홀더: 특정한 예시적 실시예에 따르면, RBW는 네 개의 주사기 홀더를 수용하며 각 홀더는 총 12개의 주사기를 위한 세 개의 물질 카트리지를 포함한다.
변위 센서: 관통 빔 센서가 물질 저장 유닛의 상단을 따라 작동하며 주사기 용기가 올바르게 안착되었는지를 확인하기 위해 점검한다. 본 예시적인 실시예에서 여덟 개의 관통 빔 센서가 각 용기 홀더의 전면과 후면에 위치한다. 물질 저장 유닛의 하단에 위치한 독립적으로 작동하는 센서(바늘 탐지 센서)가 주사기 용기 각각에 대해 바늘의 크기 및 바늘 팁의 휘어진 정도를 탐지하기 위해 사용된다.
5. 컴퓨터/터치 스크린(RBW-UI)
위치: 특정한 환경에서, RBW-UI는 워크스테이션의 물리적 프레임의 외부에 위치한 스위블 암 상에 장착되는 터치 스크린 컴퓨터를 포함한다.
인터페이스: 상기 RBW-UI는 프린터의 압력 및 속도의 파라미터와 관련된 현재 상태에 대한 정보를 제공한다. 프린터에 의해 사용된 물질의 양을 보여 주는 차트가 UI 상에 표시된다. 사용자는 프린트 작업이 완료되면 이를 통보받는다. 조립/바이오조립 과정에서 오류가 발생하면 대화 상자가 팝업으로 나타난다. 예를 들어, RBW가 카트리지 내 물질 밖으로 흐르면, 대화 상자가 화면 상에 팝업으로 나타나서 다음과 같은 메시지를 보여 준다: "저장소 2를 겔 2로 채우세요(Fill Reservoir 2 with Gel 2)"
상기 인터페이스의 상태 옵션은 사용자가 진행되는 프린트 작업, 이력 및 조립/바이오조립 스테이지의 비디오 공급을 관찰함으로써 RBW의 상태를 점검할 수 있게 해 준다. 상기 인터페이스의 직접 제어 옵션은 터치 스크린을 통해 로봇이 원하는 위치에서 작업할 수 있도록 하는 능력을 제공한다.
예시적 실시예에서, 상기 평탄화 옵션은 로봇이 각 스테이지 평탄화 볼트 근처에서의 위치를 점검하도록 할 수 있으며 프린트 스테이지가 각 위치에 있는 레이저 변위 센서로부터 획득한 값들을 사용하여 어떻게 평탄화를 수행할지를 결정하게 한다. 옵셋(Offset) 옵션은 사용자가 수동으로 옵셋을 설정할 수 있게 한다. 물질 검사 옵션은 서로 다른 파라미터로써 물질을 검사할 수 있게 해 준다.
6. 제어 설계
안전성: 안전성 특징은 로봇을 완전히 정지시키기 위한 비상 정지 수단을 포함한다. 추가적으로, 문 잠금 장치가 안전성 메커니즘에 추가될 수 있다. 문 잠금 장치는 문이 제조 과정 중에 개방되어 있을 때는 작동을 중단한다. EPSON C3 로봇 시리즈에 대한 안전성 정보는 다음 웹사이트에서 찾아 볼 수 있다: http://robots.epson.com/product-detail/10.
제어 컨테이너: 제어 컨테이너는 오버헤드 제어 영역 내의 RBW 상에 고정되어 장착되며 마이크로컨트롤러를 위한 수용부로 제공된다.
오버헤드 제어 영역의 배치 설계: 상기 오버헤드 제어 영역은, 예를 들어 RC180 컨트롤러와 같은 컨트롤러, 제어 컨테이너, Nordson EFT Ultimus V 디스펜서, 220v 단계 상승 변압기 및 관련된 컴포넌트들로 이루어 진다.
마이크로컨트롤러: 프린트 회로 기판(PCB)의 자녀 보드와 함께, HMI 및 IO 모니터링 사이의 마이크로컨트롤러 인터페이스.
프린트 회로 기판(PCB)
7. 전기적 설계
공압 공급 라인: 매우 특정한 실시예에 따르면, 단일의 공압 신속 연결 수용기가 RBW의 우측에 위치한다. 사용자는 여기에 입력 공기 라인을 연결한다. 이 라인은 RBW를 통해 조절기로 연결되며 이후 상기 조절기에 의해 분리되어 상기 디스펜서 및 솔레노이드 밸브로 공급된다.
예시적인 일 실시예에서, 세 개의 공압 공급 라인이 로봇으로 경로를 통해 연결된다. 두 개의 선이 집게에 의해 사용된다. 나머지 공급 라인은 용기 피스톤이 처리를 위해 수축되도록 한다.
전기 전원 케이블
8. 부속품
이동성 카트: 일부 실시예에서, 상기 RBW는 이동성 기구 카트에 안착된다. 매우 특정한 예시적 실시예에서, 상기 카트의 크기는 1-1/2" 크기의 보유 가장자리를 가지는 두 개의 30" x 40" 크기의 강철 선반을 포함하며, 전체적인 카트의 높이는 29"로서 상단 선반 표면의 높이는 27-1/2"이고 두 개의 스위블과 바퀴 잠금 브레이크가 스위블 캐스터에 장착된 8" x 2" 크기를 가지는 두 개의 강체 페놀 바퀴를 가지고 있다.

Claims (26)

  1. 조직 모델링 (tissue modeling) 컴포넌트 및 로봇 바이오조립 워크스테이션 (robotic bioassembly workstation) 컴포넌트를 포함하는 바이오조립 시스템으로서,
    상기 조직 모델링 컴포넌트는, 사용자 인터페이스; 생성, 편집, 모델링, 변환, 영상 속성 변조, 스케치, 프린트 지원, 시뮬레이션, 물질 검사 및 이들의 조합으로부터 선택되는 객체 동작을 수행하기 위한 적어도 하나의 도구 모음; 물질 데이터베이스; 및 상기 사용자 인터페이스에서 부피를 가지는 생물학적 구성물 모델을 설계하는 방법을 가능하게 하기 위해 기계에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어를 포함하고, 상기 조직 모델링 컴포넌트는 상기 로봇 바이오조립 워크스테이션 컴포넌트에 작동할 수 있도록 연결되고,
    상기 방법은, 상기 사용자 인터페이스에서 적어도 하나의 객체를 객체 모델링 환경에 추가하는 것; 원하는 부피를 가지는 모델을 렌더링하기 위해 상기 모델링 환경 내의 하나 이상의 객체 상에서 하나 이상의 동작을 수행하는 것; 상기 렌더링된 부피를 가지는 모델을 상기 로봇 바이오조립 워크스테이션으로 프린트 및/또는 조립 명령과 함께 전송하는 것; 및 상기 렌더링된 부피를 가지는 모델에 따라 바이오구성물을 프린트 및/또는 조립하는 것을 포함하고,
    상기 추가하는 것은 선택, 생성, 가져오기 또는 이들의 조합을 포함하며, 또한 각각의 추가된 객체는 물질 파라미터를 포함하는 객체 목록과 연관되고,
    상기 로봇 바이오조립 워크스테이션 컴포넌트는, 적어도 6축 로봇을 포함하는, 다중 축 로봇을 포함하고,
    상기 렌더링된 부피를 가지는 모델에 따라 바이오구성물을 프린트 및/또는 조립하는 것은, 프린트 기판의 표면의 평면에 대해 경사된 각도로 바이오물질을 분배함으로써, 및/또는 프린트 기판의 원하는 표면 위치에 수직인 각도로 바이오물질을 분배함으로써, 비순차적(non-sequential) 평면 배치 구조에 의해 프린트 기판에 바이오물질을 분배하는 것을 포함하는, 바이오조립 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 객체를 상기 객체 모델링 환경에 추가하는 것은 저장된 객체들의 패널로부터 적어도 하나의 객체를 선택하는 것을 포함하는, 바이오조립 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 저장된 객체들의 패널은 큐브, 실린더, 구 및 피라미드 중 하나 이상을 포함하는, 바이오조립 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 객체를 상기 객체 모델링 환경에 추가하는 것은,
    2차원의 경계를 가지는 구성물을 스케치하고 경계를 돌출시켜서 부피를 가지는 객체 모델을 형성하는 것; 적어도 두 개의 서로 다른 평면에 2차원의 경계를 가지는 구성물을 스케치하고, 직선 또는 로프팅된 윤곽으로서 구성물들의 경계들을 연결하여 부피를 가지는 객체 모델을 형성하는 것; 경계를 갖지 않는 곡선을 스케치하고 직경을 선택하여 튜브 객체 모델을 형성하는 것; 및 입력 파라미터를 선택하여 관형의 트리 모델을 형성하는 것 중 적어도 하나에 의해 객체를 생성하는 것을 포함하는, 바이오조립 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 관형의 트리 모델의 형성을 위한 상기 입력 파라미터는 시작 직경, 차수 길이, 비율, 차수의 개수, 및 끝 직경을 포함하는, 바이오조립 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 객체를 상기 객체 모델링 환경에 추가하는 것은, 외부 프로그램에서 생성된 모델 파일을 가져오는 것에 의해 객체를 가져오는 것을 포함하고, 상기 가져온 모델 파일은 의료용 영상 기술로부터 생성된 의료용 영상을 정의하는, 바이오조립 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 의료용 영상 기술은 자기 공명 영상, 컴퓨터 단층 촬영, X 선 방사선 촬영, 의료용 초음파, 내시경 검사, 탄성 초음파 영상(elastography), 접촉 영상 촬영, 서모그래피, 의료용 사진 및 양성자 방출 단층 촬영으로부터 선택되는, 바이오조립 시스템.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 의료용 영상은 환자에 특정적이며 상기 렌더링된 객체 모델은 상기 환자에 특정적인, 바이오조립 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 렌더링된 객체 모델을 전송한 이후 프린트하기 이전에, 상기 렌더링된 객체 모델에 대해 시뮬레이션 동작이 수행되는, 바이오조립 시스템.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 렌더링된 객체 모델을 전송한 이후 프린트하기 이전에, 적어도 하나의 물질의 테스트 프린트가 수행되며 상기 테스트 프린트로부터 도출된 정보가 프린트를 안내하기 위해 적용되고 향후의 프린트 응용 작업을 위해 저장될 수 있는, 바이오조립 시스템.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 로봇 바이오조립 워크스테이션 컴포넌트는 로봇 암 이펙터 컴포넌트를 가지는 로봇 암을 포함하는 다중 축 로봇을 포함하는 프레임으로 구성된 하우징, 로봇 컨트롤러, 물질 저장 유닛, 물질 처리 시스템, 조정 가능한 프린트 스테이지, 및 사용자 인터페이스를 포함하는, 바이오조립 시스템.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 프레임으로 구성된 하우징은 다중의 각도로부터 사용자가 작동할 수 있도록 접근 가능하며 적어도 하나의 실시간 관측 접근점을 제공하는, 바이오조립 시스템.
  13. 삭제
  14. 제 11항에 있어서, 상기 물질 처리 시스템은 바이오물질을 프린트 기판 상에 직접 쓸 수 있도록 구성된 돌출 주사기 디스펜서를 포함하는, 바이오조립 시스템.
  15. 삭제
  16. 제 11항에 있어서, 상기 로봇 암 이펙터 컴포넌트는 프린트 도구, 스테이징 및 조립 도구, 및 센서로부터 선택되는 하나 이상의 이펙터를 포함하며, 상기 시스템은 프린트 및/또는 조립 명령에서 지시되는 대로 이펙터 컴포넌트에서 도구의 자동화된 교체를 실행하기 위한 자동 도구 교체 기능성을 더 포함하는, 바이오조립 시스템.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 프린트 도구들은 집게, 주사기 용기 적응형 홀더 및 디스펜서로부터 선택되고, 상기 스테이징 및 조립 도구는 집는 도구, 놓는 도구, 및 위치시키는 도구로부터 선택되고, 상기 센서는 레이저 변위 센서 및 광전자 센서로부터 선택되는, 바이오조립 시스템.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 로봇 암 이펙터는 레이저 변위 센서를 포함하며 상기 조정 가능한 프린트 스테이지는 상기 레이저 변위 센서로부터의 피드백에 의해 향상된 수동 컴포넌트를 포함하는 평탄화 메커니즘을 포함하는, 바이오조립 시스템.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 스테이징은 프린트 기판을 집어서 프린트 스테이지 상에 위치시키는 것을 포함하고, 상기 방법은 스테이징하는 것 및 프린트 기판 상으로 프린트하는 것 중 적어도 하나의 단계를 포함하는, 바이오조립 시스템.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 프린트 기판은 가변 표면 지형을 포함하는, 바이오조립 시스템.
  21. 제 19항에 있어서, 조립하는 것은 제 2 구성물에 상대적으로 제 1 프린트된 구성물을 집어서 위치시키는 것을 포함하고, 상기 제 2 구성물은 제 2 프린트된 구성물 및 제공된 구성물로부터 선택되는, 바이오조립 시스템.
  22. 제 11항에 있어서, 상기 물질 처리 시스템은 각각의 주사기가 하나의 물질 또는 바이오물질을 포함하는 다중 주사기를 포함하고, 상기 주사기로부터의 처리는 하나의 물질 또는 바이오물질을 한 번에 처리하는 것을 포함하는, 바이오조립 시스템.
  23. 제 11항에 있어서, 상기 물질 저장 유닛은, 각 주사기 용기 홀더가 다중 주사기 용기를 포함하는 적어도 하나의 주사기 용기 홀더; 주사기 용기가 상기 홀더 내에 올바르게 안착할 수 있게 하는 적어도 하나의 변위 센서; 및 바늘 크기와 팁의 편향을 탐지하기 위한 적어도 하나의 바늘 탐지 센서를 포함하는, 바이오조립 시스템.
  24. 로봇 암 및 로봇 암 단부 이펙터를 포함하는 로봇 바이오물질 처리 장치로서,
    상기 단부 이펙터는 주사기 용기를 집어서 고정시키도록 구성되고, 상기 로봇 암은 적어도 여섯 개의 축에 따른 주사기의 이동을 제공하는, 로봇 바이오물질 처리 장치.
  25. 비순차적 평면 레이어링에 의해 하나 이상의 바이오물질을 프린트 기판 상에 직접 쓰는 처리를 위해, 제 24항에 따른 로봇 바이오물질 처리 장치를 활용하는 단계를 포함하는, 3-D 생물학적 구성물을 제조하는 방법.
  26. 비순차적 평면 레이어링에 의해 하나 이상의 바이오물질을 프린트 기판 상에 직접 쓰는 처리를 위해, 제 24항에 따른 로봇 바이오물질 처리 장치를 활용하는 단계를 포함하고,
    상기 로봇 암 단부 이펙터는 프린트 기판의 표면 상의 모든 원하는 위치에 수직인 각도에 처리용 주사기를 위치시키는, 3-D 생물학적 구성물을 제조하는 방법.
KR1020167012735A 2013-10-11 2014-10-10 바이오 물질 구성물의 설계, 제조 및 조립을 위한 시스템 및 워크스테이션 KR102215693B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361889856P 2013-10-11 2013-10-11
US61/889,856 2013-10-13
US201462016815P 2014-06-25 2014-06-25
US62/016,815 2014-06-25
PCT/US2014/060042 WO2015054577A1 (en) 2013-10-11 2014-10-10 System and workstation for the design, fabrication and assembly of bio-material constructs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160072182A KR20160072182A (ko) 2016-06-22
KR102215693B1 true KR102215693B1 (ko) 2021-02-15

Family

ID=52810321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167012735A KR102215693B1 (ko) 2013-10-11 2014-10-10 바이오 물질 구성물의 설계, 제조 및 조립을 위한 시스템 및 워크스테이션

Country Status (11)

Country Link
US (3) US9910935B2 (ko)
EP (2) EP3656557B1 (ko)
JP (3) JP6612760B2 (ko)
KR (1) KR102215693B1 (ko)
AU (1) AU2014331799B2 (ko)
CA (1) CA2927027C (ko)
DK (2) DK3055133T3 (ko)
ES (2) ES2907145T3 (ko)
IL (1) IL245028B (ko)
PL (2) PL3656557T3 (ko)
WO (1) WO2015054577A1 (ko)

Families Citing this family (96)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014110590A1 (en) 2013-01-14 2014-07-17 Scripps Health Tissue array printing
SG11201607898XA (en) 2014-03-25 2016-10-28 Biobots Inc Methods, devices, and systems for the fabrication of materials and tissues utilizing electromagnetic radiation
US10296693B2 (en) * 2014-12-11 2019-05-21 Mentor Graphics Corporation Three-dimensional composite solid component modeling
DE102015204237A1 (de) * 2015-03-10 2016-09-15 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Modellbefundobjekts
IL241219A (en) 2015-09-06 2016-07-31 Shmuel Ur Innovation Ltd 3D print head
IL241215A (en) 2015-09-06 2016-05-31 Shmuel Ur Innovation Ltd 3D printing on 3D objects
KR20180042305A (ko) 2015-09-16 2018-04-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 적층 제조 시스템을 위한 조절가능한 z축 프린트헤드 모듈
US11746315B2 (en) 2015-09-29 2023-09-05 Kaneka Corporation Biological tissue fabrication information generating device, biological tissue fabrication system, and medical expense calculation system
NZ776411A (en) 2015-10-09 2023-09-29 Deka Products Lp Fluid pumping and bioreactor system
DE102015222117A1 (de) * 2015-11-10 2017-05-11 Kuka Roboter Gmbh In-situ implantatdruck mittels robotersystem
JP6624907B2 (ja) * 2015-11-30 2019-12-25 ローランドディー．ジー．株式会社 三次元データ作成装置および三次元造形システム
KR101741339B1 (ko) 2015-12-29 2017-05-30 엔젯 주식회사 다기능 3d 프린터
US20170255185A1 (en) * 2016-03-01 2017-09-07 Glen D. Hinshaw System and method for generating custom shoe insole
FR3050393B1 (fr) * 2016-04-22 2021-03-19 Bosch Gmbh Robert Poste de travail et unite de commande de son fonctionnement
CN105666888B (zh) * 2016-04-23 2018-04-13 马申宇 一种基于fdm技术的数控成型设备
US10926454B2 (en) * 2016-05-20 2021-02-23 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Dispensing device and system for biological products
US11497831B2 (en) 2016-05-26 2022-11-15 Scripps Health Systems and methods to repair tissue defects
US10345208B2 (en) 2016-07-12 2019-07-09 Deka Products Limited Partnership System and method for applying force to a device
US11254901B2 (en) 2016-07-12 2022-02-22 Deka Products Limited Partnership System and method for printing tissue
CA3223425A1 (en) * 2016-07-12 2018-01-18 Deka Products Limited Partnership System and method for printing tissue
US10839598B2 (en) * 2016-07-26 2020-11-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Indexing voxels for 3D printing
US10832394B2 (en) * 2016-07-29 2020-11-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Build material layer quality level determination
WO2018039260A1 (en) 2016-08-22 2018-03-01 Stratasys, Inc. Multiple axis robotic additive manufacturing system and methods
CN106094575B (zh) * 2016-08-26 2017-05-17 中南大学 一种机器人运输虚拟可视化控制方法及系统
CA3043189A1 (en) * 2016-11-07 2018-05-11 Deka Products Limited Partnership System and method for creating tissue
US11299705B2 (en) 2016-11-07 2022-04-12 Deka Products Limited Partnership System and method for creating tissue
SE542653C2 (en) * 2017-01-13 2020-06-23 Cellink Ab A 3D bioprinter and a 3D bioprinter system
CN111246977A (zh) 2017-03-30 2020-06-05 软机器人公司 用户辅助型机器人控制系统
US11203151B2 (en) 2017-04-04 2021-12-21 3D Systems, Inc. Multi-headed auto-calibrating bioprinter with heads that heat, cool, and crosslink
WO2018194644A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. 3d printer material cartridge with indicator
GR1009361B (el) * 2017-05-11 2018-09-17 Κωνσταντινος Ηλια Θεοδοσοπουλος Συστημα παραγωγης μεσω τρισδιαστατης εκτυπωσης, δισκιων, κοκκιων και καψουλων
US11001005B2 (en) 2017-05-25 2021-05-11 Tdbt Ip Inc. Aseptic printer system including dual-arm mechanism
US10962958B2 (en) * 2017-06-05 2021-03-30 Raytheon Technologies Corporation Library of predefined shapes for additive manufacturing processes
US10570362B2 (en) 2017-07-12 2020-02-25 Deka Products Limited Partnership System and method for transferring tissue
US11166764B2 (en) 2017-07-27 2021-11-09 Carlsmed, Inc. Systems and methods for assisting and augmenting surgical procedures
US11112770B2 (en) * 2017-11-09 2021-09-07 Carlsmed, Inc. Systems and methods for assisting a surgeon and producing patient-specific medical devices
SE1850073A1 (en) * 2018-01-24 2019-07-25 Cellink Ab 3D bioprinters
US11931966B2 (en) 2018-01-26 2024-03-19 Cellink Bioprinting Ab Systems and methods for optical assessments of bioink printability
CN111819505A (zh) * 2018-02-05 2020-10-23 创真私人有限责任公司 用于打印3d对象的打印机
KR20200119836A (ko) 2018-02-05 2020-10-20 어드밴스드 솔루션즈 라이프 사이언스, 엘엘씨 3d 구조물의 설계, 제작 및 조립을 위한 시스템 및 워크스테이션
US10183442B1 (en) 2018-03-02 2019-01-22 Additive Device, Inc. Medical devices and methods for producing the same
US11432943B2 (en) 2018-03-14 2022-09-06 Carlsmed, Inc. Systems and methods for orthopedic implant fixation
WO2019180749A2 (en) * 2018-03-18 2019-09-26 Mousavi Sayedali Automatic additive multi stage portable three dimensional device for manufacturing of hard and soft organs
USD860237S1 (en) * 2018-03-23 2019-09-17 Revotek Co., Ltd Display screen or portion thereof with graphical user interface
US11439514B2 (en) 2018-04-16 2022-09-13 Carlsmed, Inc. Systems and methods for orthopedic implant fixation
EP3564034A1 (en) * 2018-05-04 2019-11-06 CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH Apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
EP3597407A1 (en) * 2018-07-19 2020-01-22 System 3R International AB Platform carrier and an assembly for additive manufacturing
USD958151S1 (en) 2018-07-30 2022-07-19 Carlsmed, Inc. Display screen with a graphical user interface for surgical planning
US11192298B2 (en) 2018-08-17 2021-12-07 Stratasys, Inc. Laser preheating in three-dimensional printing
WO2020046262A1 (en) * 2018-08-27 2020-03-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Modules of three-dimensional (3d) printers
US10807311B2 (en) 2018-09-10 2020-10-20 Rebecca Metcalf Additive manufacturing device with IR targeting and related methods
US11696833B2 (en) 2018-09-12 2023-07-11 Carlsmed, Inc. Systems and methods for orthopedic implants
AU2019346458B2 (en) * 2018-09-25 2021-12-09 Miraki Innovation Think Tank, Llc In-vivo robotic imaging, sensing and deployment devices and methods for medical scaffolds
WO2020077118A1 (en) 2018-10-10 2020-04-16 Cellink Ab Double network bioinks
DE112018007985T5 (de) * 2018-10-18 2021-05-27 Mitsubishi Electric Corporation Anzeigesystem, 3D-Druckvorrichtung und Fortschrittsanzeigeverfahren
US20200123485A1 (en) * 2018-10-19 2020-04-23 Nutech Ventures Bioprinter devices, systems and methods for printing soft gels for the treatment of musculoskeletal and skin disorders
FR3087703B1 (fr) 2018-10-25 2020-12-04 Poietis Systeme de bio-impression robotise
US20220011745A1 (en) * 2018-11-23 2022-01-13 Whoborn Inc. 3d printing method, and device for performing same
CH715621A1 (de) * 2018-12-07 2020-06-15 Chemspeed Res Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts.
US10889053B1 (en) 2019-03-25 2021-01-12 Restor3D, Inc. Custom surgical devices and method for manufacturing the same
AU2020256077A1 (en) * 2019-03-29 2021-10-28 Advanced Solutions Life Sciences, Llc Defect detection in three-dimensional printed constructs
US11423536B2 (en) * 2019-03-29 2022-08-23 Advanced Solutions Life Sciences, Llc Systems and methods for biomedical object segmentation
EP3946945A4 (en) 2019-04-04 2023-11-29 Ohio State Innovation Foundation METHOD FOR GENERATIVE MANUFACTURING USING A ROBOT ARM
CN110103476B (zh) * 2019-05-24 2024-05-28 硅湖职业技术学院 基于mes系统的全自动工业化3d打印工作平台
WO2020257572A1 (en) * 2019-06-19 2020-12-24 Advanced Solutions Life Sciences, Llc Tool for dispensing multiple materials with discrete positional control without need for sequential tool change
US11673334B2 (en) 2019-06-19 2023-06-13 Advanced Solutions Life Sciences, Llc Temperature controlled dispensing tools for three-dimensional printers
CN110478048B (zh) * 2019-07-30 2021-07-06 武汉大学 一种手术缝针分拣系统
CN110488746B (zh) * 2019-08-27 2020-12-22 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 一种基于切削稳定性的铣削形貌预测仿真方法
US11826951B2 (en) 2019-09-06 2023-11-28 Cellink Ab Temperature-controlled multi-material overprinting
WO2021102047A1 (en) * 2019-11-18 2021-05-27 Carl Zeiss Industrial Metrology, Llc Method for rapid development of additive manufacturing parameter set
MX2022006839A (es) * 2019-12-06 2022-07-12 Inventia Life Science Pty Ltd Sistema de bioimpresion.
CN111274648B (zh) * 2019-12-24 2023-04-07 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种民用飞机前缘襟翼的分布式飞行载荷设计方法
US10902944B1 (en) 2020-01-06 2021-01-26 Carlsmed, Inc. Patient-specific medical procedures and devices, and associated systems and methods
US11376076B2 (en) 2020-01-06 2022-07-05 Carlsmed, Inc. Patient-specific medical systems, devices, and methods
USD920515S1 (en) 2020-01-08 2021-05-25 Restor3D, Inc. Spinal implant
USD920516S1 (en) 2020-01-08 2021-05-25 Restor3D, Inc. Osteotomy wedge
USD920517S1 (en) 2020-01-08 2021-05-25 Restor3D, Inc. Osteotomy wedge
US10772732B1 (en) 2020-01-08 2020-09-15 Restor3D, Inc. Sheet based triply periodic minimal surface implants for promoting osseointegration and methods for producing same
CN111805549B (zh) * 2020-07-29 2021-06-11 马鞍山迈若斯机器人科技有限公司 一种机器人标定测试组合装置
KR102382214B1 (ko) * 2020-09-25 2022-04-07 주식회사 클리셀 인공 생체조직 성형 장치 및 이를 이용한 인공 생체조직 성형 방법
BR202020025444U2 (pt) * 2020-12-11 2021-06-08 Dermyah Inovacoes Em Beleza E Bem Estar Ltda bioimpressora 3d utilizando células tronco vegetais aplicada à recriação de tecido cutâneo para rejuvenescimento facial e biomáscara facial a partir de bioimpressão 3d
CN114683541A (zh) * 2020-12-30 2022-07-01 四川蓝光英诺生物科技股份有限公司 管腔组织构建体打印装置、3d生物打印机及打印方法
WO2022177496A1 (en) 2021-02-17 2022-08-25 Bico Group Ab Bioprinting workflow systems and methods
SE2100059A1 (en) * 2021-04-22 2022-10-23 Sandvik Machining Solutions Ab Method and device for determining the position of a base device
EP4147850A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-15 CIC nanoGUNE - Asociación Centro de Investigación Cooperativa en Nanociencias Additive manufacturing system
US20230091515A1 (en) * 2021-09-15 2023-03-23 Advanced Solutions Life Sciences, Llc Modular platforms and bioassembly systems
CN113917888B (zh) * 2021-10-27 2023-05-23 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种基于固定角向标定及补偿的加工精度提升方法
US11443838B1 (en) 2022-02-23 2022-09-13 Carlsmed, Inc. Non-fungible token systems and methods for storing and accessing healthcare data
WO2023168256A1 (en) * 2022-03-01 2023-09-07 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Methods and materials for modulating construct wear due to cyclic loading
WO2023182546A1 (ko) * 2022-03-24 2023-09-28 주식회사 클리셀 인공 생체조직 성형 장치 및 이를 이용한 인공 생체조직 성형 방법
US11806241B1 (en) 2022-09-22 2023-11-07 Carlsmed, Inc. System for manufacturing and pre-operative inspecting of patient-specific implants
US11850144B1 (en) 2022-09-28 2023-12-26 Restor3D, Inc. Ligament docking implants and processes for making and using same
US11806028B1 (en) 2022-10-04 2023-11-07 Restor3D, Inc. Surgical guides and processes for producing and using the same
US11793577B1 (en) 2023-01-27 2023-10-24 Carlsmed, Inc. Techniques to map three-dimensional human anatomy data to two-dimensional human anatomy data
US11960266B1 (en) 2023-08-23 2024-04-16 Restor3D, Inc. Patient-specific medical devices and additive manufacturing processes for producing the same
CN117124597B (zh) * 2023-10-26 2024-01-23 南昌大学 一种细胞微球3d打印路径规划方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110169193A1 (en) * 2004-08-11 2011-07-14 Cornell Research Foundation Modular fabrication systems and methods
US20120116568A1 (en) * 2010-10-21 2012-05-10 Organovo, Inc. Devices, systems, and methods for the fabrication of tissue
JP2013507679A (ja) * 2009-10-08 2013-03-04 スリーディー エム．ティー．ピー．リミテッド 三次元物体モデルの３ｄプリントが可能な方法及びシステム
US20130158651A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 The Regents Of The University Of Michigan Porous Bidirectional Bellowed Tracheal Reconstruction Device

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6143293A (en) 1998-03-26 2000-11-07 Carnegie Mellon Assembled scaffolds for three dimensional cell culturing and tissue generation
US6772026B2 (en) * 2000-04-05 2004-08-03 Therics, Inc. System and method for rapidly customizing design, manufacture and/or selection of biomedical devices
AU2002235128A1 (en) * 2000-11-14 2002-05-27 Genetag Technology, Inc. Expression miniarrays and uses thereof
US6852988B2 (en) * 2000-11-28 2005-02-08 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Gap adjustment apparatus and gap adjustment method for adjusting gap between two objects
WO2003017745A2 (en) 2001-08-23 2003-03-06 Sciperio, Inc. Architecture tool and methods of use
US8790408B2 (en) * 2001-08-31 2014-07-29 Leonard Marotta Accurate analogs for bone graft prostheses using computer generated anatomical models
US7136517B2 (en) * 2002-06-19 2006-11-14 Commissariat A L'energie Atomique Image analysis process for measuring the signal on biochips
US7051654B2 (en) 2003-05-30 2006-05-30 Clemson University Ink-jet printing of viable cells
DE10327272A1 (de) * 2003-06-17 2005-03-03 Generis Gmbh Verfahren zum schichtweisen Aufbau von Modellen
US7099432B2 (en) * 2003-08-27 2006-08-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. X-ray inspection apparatus and X-ray inspection method
CA2545941A1 (en) * 2003-11-14 2005-06-23 Drexel University Method and apparatus for computer-aided tissue engineering for modeling, design and freeform fabrication of tissue scaffolds, constructs, and devices
US8241905B2 (en) 2004-02-24 2012-08-14 The Curators Of The University Of Missouri Self-assembling cell aggregates and methods of making engineered tissue using the same
US7855074B2 (en) * 2004-04-28 2010-12-21 Vaxdesign Corp. Artificial immune system: methods for making and use
US9723866B2 (en) * 2004-08-11 2017-08-08 Cornell University System and method for solid freeform fabrication of edible food
US7767446B2 (en) 2004-09-16 2010-08-03 Becton, Dickinson And Company Perfusion bioreactors for culturing cells
DK2343692T3 (en) * 2004-11-08 2017-10-09 Cosmetic Tech Llc Automated dosing device for custom cosmetics
US8989897B2 (en) * 2004-11-19 2015-03-24 Dynalog, Inc. Robot-cell calibration
US7783383B2 (en) * 2004-12-22 2010-08-24 Intelligent Hospital Systems Ltd. Automated pharmacy admixture system (APAS)
US9427496B2 (en) 2005-02-18 2016-08-30 Drexel University Method for creating an internal transport system within tissue scaffolds using computer-aided tissue engineering
US7718351B2 (en) 2006-03-14 2010-05-18 Agency For Science, Technology & Research Three-dimensional fabrication of biocompatible structures in anatomical shapes and dimensions for tissue engineering and organ replacement
US20090208466A1 (en) 2006-04-21 2009-08-20 James Yoo Ink-jet printing of tissues
FR2901143B1 (fr) 2006-05-16 2008-10-03 Centre Nat Rech Scient "methode de construction de materiaux vivants fonctionnels, materiaux obtenus et applications"
US7688318B2 (en) * 2007-02-02 2010-03-30 Dassault Systemes Solidworks Corporation Reusable data constructs for a modeling system
WO2009102484A2 (en) 2008-02-14 2009-08-20 Wake Forest University Health Sciences Inkjet printing of tissues and cells
US20110212501A1 (en) * 2008-09-12 2011-09-01 The Brigham And Women's Hospital, Inc. 3-dimensional multi-layered hydrogels and methods of making the same
WO2010033820A1 (en) 2008-09-19 2010-03-25 University Of Louisville Research Foundation, Inc. Bioreactors, systems, and methods for vascularizing tissue constructs
WO2010069320A2 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Stobbe Tech A/S Biopharmaceutical plant in a column
US8191979B2 (en) * 2009-04-01 2012-06-05 Fujifilm Dimatix, Inc. Depositing drops on a substrate carried by a stage
US9506035B2 (en) 2009-10-13 2016-11-29 University Of Louisville Research Foundation, Inc Methods and compositions to support transplanted tissue integration and innosculation with adipose stromal cells
EP2329935A1 (de) * 2009-12-04 2011-06-08 Günther Battenberg Modellierungsvorrichtung
KR101107501B1 (ko) * 2009-12-11 2012-01-31 주식회사 탑 엔지니어링 시린지 자동교체시스템 및 이를 구비하는 페이스트 디스펜서
US20110177590A1 (en) * 2009-12-11 2011-07-21 Drexel University Bioprinted Nanoparticles and Methods of Use
WO2011107599A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-09 INSERM (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale) Bioprinting station, assembly comprising such bioprinting station and bioprinting method
GB2478801B (en) 2010-03-16 2012-05-30 Organovo Inc Multilayered vascular tubes
US8728365B2 (en) * 2010-04-27 2014-05-20 Biomason, Inc. Methods for making construction material using enzyme producing bacteria
US8787641B2 (en) * 2010-09-02 2014-07-22 Pie Medical Imaging B.V. Method and apparatus for quantitative analysis of a tree of recursively splitting tubular organs
EP2537642A1 (en) 2011-06-23 2012-12-26 Raytheon BBN Technologies Corp. Robot fabricator
ES2550200T3 (es) * 2011-07-05 2015-11-05 Lego A/S Conjunto de juego de construcción
CN103917343A (zh) * 2011-08-03 2014-07-09 多样桶解决方案有限公司 包含具有可移动激光组件的机械臂的用于修复桶的系统和方法
RU2623303C2 (ru) 2011-09-12 2017-06-23 Органово, Инк. Платформа для инженерии имплантируемых тканей и органов и способы создания (биофабрикации) этих тканей и органов
AU2012308715A1 (en) 2011-09-12 2014-04-24 Organovo, Inc. Engineered tissues for in vitro research uses, arrays thereof, and methods of making the same
WO2013049862A1 (en) 2011-09-30 2013-04-04 University Of Louisville Research Foundation, Inc. Adipose stromal vascular fraction cell constructs
WO2013072874A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 Objet Ltd. System and method for fabricating a body part model using multi-material additive manufacturing
US10748867B2 (en) * 2012-01-04 2020-08-18 Board Of Regents, The University Of Texas System Extrusion-based additive manufacturing system for 3D structural electronic, electromagnetic and electromechanical components/devices
US9499779B2 (en) * 2012-04-20 2016-11-22 Organovo, Inc. Devices, systems, and methods for the fabrication of tissue utilizing UV cross-linking
EP2892577B1 (en) 2012-09-04 2019-01-30 Anthrogenesis Corporation Methods of tissue generation
US9636229B2 (en) * 2012-09-20 2017-05-02 Conformis, Inc. Solid freeform fabrication of implant components
EP2913042B1 (en) * 2012-10-25 2019-10-02 Yuyama Mfg. Co., Ltd. Co-infusion device
US20140232035A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-21 Hemant Bheda Reinforced fused-deposition modeling
US9990771B2 (en) * 2013-08-28 2018-06-05 Aurelian Viorel DRAGNEA Method and system of displaying information during a medical procedure
US9326834B2 (en) * 2013-12-27 2016-05-03 James R. Glidewell Dental Ceramics, Inc. Apparatus and methods of making denture devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110169193A1 (en) * 2004-08-11 2011-07-14 Cornell Research Foundation Modular fabrication systems and methods
JP2013507679A (ja) * 2009-10-08 2013-03-04 スリーディー エム．ティー．ピー．リミテッド 三次元物体モデルの３ｄプリントが可能な方法及びシステム
US20120116568A1 (en) * 2010-10-21 2012-05-10 Organovo, Inc. Devices, systems, and methods for the fabrication of tissue
US20130158651A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 The Regents Of The University Of Michigan Porous Bidirectional Bellowed Tracheal Reconstruction Device

Also Published As

Publication number Publication date
EP3656557A1 (en) 2020-05-27
EP3055133A4 (en) 2017-07-19
ES2907145T3 (es) 2022-04-22
AU2014331799A1 (en) 2016-05-26
IL245028A0 (en) 2016-05-31
PL3656557T3 (pl) 2022-03-21
CA2927027A1 (en) 2015-04-16
US11112769B2 (en) 2021-09-07
WO2015054577A1 (en) 2015-04-16
US9910935B2 (en) 2018-03-06
EP3055133A1 (en) 2016-08-17
US11768481B2 (en) 2023-09-26
US20150105891A1 (en) 2015-04-16
KR20160072182A (ko) 2016-06-22
EP3055133B1 (en) 2019-12-04
IL245028B (en) 2020-05-31
EP3656557B1 (en) 2021-12-08
US20180144070A1 (en) 2018-05-24
DK3055133T3 (da) 2020-02-10
CA2927027C (en) 2022-03-29
JP2021176699A (ja) 2021-11-11
AU2014331799B2 (en) 2018-05-17
DK3656557T3 (da) 2022-02-28
US20220043422A1 (en) 2022-02-10
JP7179919B2 (ja) 2022-11-29
JP6612760B2 (ja) 2019-11-27
PL3055133T3 (pl) 2020-05-18
JP2020006693A (ja) 2020-01-16
JP2016540664A (ja) 2016-12-28
ES2768673T3 (es) 2020-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102215693B1 (ko) 바이오 물질 구성물의 설계, 제조 및 조립을 위한 시스템 및 워크스테이션
Bernard et al. New trends in rapid product development
JP2016540664A5 (ko)
Hangge et al. Three-dimensional (3D) printing and its applications for aortic diseases
US10842585B2 (en) Model, manufacturing system, information processing device, manufacturing method, information processing method, program, and recording medium
Khani et al. Hierarchical and spatial modeling and bio-additive manufacturing of multi-material constructs
Toussaint et al. An Integrated Platform for Dynamic Cardiac Simulation and Image Processing: Application to Personalised Tetralogy of Fallot Simulation.
Fortunato et al. A fully automatic non-planar slicing algorithm for the additive manufacturing of complex geometries
AlZaid et al. Advanced software development of 2D and 3D model visualization for TwinPrint, a dual-arm 3D bioprinting system for multi-material printing
Anandharamakrishnan et al. 3D printing of foods
Ma et al. Application of artificial intelligence in 3D printing physical organ models
Hagedorn et al. Measurement tools for the immersive visualization environment: Steps toward the virtual laboratory
Tang et al. A review of multi-axis additive manufacturing: potential, opportunity and challenge
CN112244888A (zh) 心脏超声测量系统
Wang et al. Using 2D CT images to directly design and print 3D parametric porous medical models
Chaudhry et al. Surface slicing and toolpath planning for in-situ bioprinting of skin implants
Osipovich et al. Processing of Large Amounts of Information for Reconstructive Facial Surgery
Kontodina Digital Fabrication of Patient Specific 3D-Printed Medical Models
Zhang A GPU Accelerated Signed Distance Voxel Modeling System
Liu et al. Study on osteotomy guide plate generation system
Bandyopadhyay et al. Polymer Processing: Design, Printing and Applications of Multi-Dimensional Techniques
Oropallo Jr A Point Cloud Approach to Object Slicing for 3D Printing
WO2023126928A1 (en) Method and system for fabricating an object having internal pillars
Pili et al. Physical human lumen carotid reconstruction: life-size models by rapid prototyping
Ramin Automated design of trabecular structures

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant