KR20070105939A - 자동 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 자동 조직미세배열 장치는, 구동가능하며, 적어도 하나의 도너블록 및 적어도 하나의 레시피언트 블록이 장착되기 위한 공간을 제공하는 시료모듈과; 적어도 두 개의 방향으로 구동 가능하며, 적어도 하나의 펀칭팁을 구비하여 상기 적어도 하나의 도너블록으로부터 조직을 펀칭하여 상기 적어도 하나의 레시피언트 블록에 어레이하기 위한 추출모듈과; 상기 시료모듈 및 상기 추출모듈의 구동동작을 제어하고, 외부에서 입력되는 커맨드에 응답하여 상기 추출모듈에서의 펀칭 및 어레이 동작을 제어하는 제어부를 구비한다. 본 발명에 따르면, 사용에 편리하고, 작업효율이 개선되며, 펀칭동작의 정확성 및 배열동작의 정확성을 기할 수 있는 효과가 있다.
티슈, 조직, 어레이, 시료, 레시피언트 블록, 도너블록

Description

자동 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법{Automatic tissue microarray apparatus and method for preparation thereof}
본 발명은 조직(tissue)를 펀칭(채취)하여 배열하는 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 자동으로 도너(donor)블록의 조직을 펀칭(채취)하여 레시피언트(recipient) 블록에 배열하는 자동 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법에 관한 것이다.
초기에 의료분야 및 생명공학 분야의 생체 조직 검사(연구용)는 파라핀 블록으로 만들어진 생체의 조직을 조직 박절기를 이용하여 얇게 박절(4∼8㎛)하고, 이를 유리 슬라이드에 부착시킨 후 검사를 시행하였다. 그러나 상기 파라핀 블록의 조직크기는 1x2x0.4cm 이상으로 한 장의 유리 슬라이드에 한 개의 조직만 부착할 수 있어서 여러 가지로 불편이 많았다. 예를 들어, 여러 조직을 비교 검사할 때에는 여러 장의 슬라이드와 박절시 사용되는 소모품, 검사에 사용되는 시약 등이 필요하므로, 종래와 같이 한 개의 조직만 부착이 가능할 경우에 많은 시간과 비용이 소요된다. 또한, 비교해야 할 조직을 개별적으로 검사해야 함에 따라 검사의 일관성이 떨어져 결과의 신뢰도가 낮은 문제점이 있었다. 이러한 문제점들을 극복하기 위한 방법으로 조직을 한꺼번에 검사할 수 있는 조직미세배열(Tissue Micro-array)기법이 도입되었다.
조직미세배열(Tissue Micro-array) 기법이란 보통 2.5x7.5cm 크기의 유리 슬라이드에 여러 개의 조직을 부착시킨 연구재료 및 이를 제조하는 기술을 말한다.
여기서 대상이 되는 생체 조직은 인체 조직, 실험 동물 조직, 및 배양 세포이며, 유리 슬라이드는 세포내의 단백질, DNA, RNA 분석 및 현미경 관찰 용도로 이용된다. 이 경우, 상기 슬라이드는 상기 조직을 이용하는 통상적인 검사 기법(예, Immunohistochemistry, in situ hybridization, special stain, in situ PCR)에 널리 적용할 수 있다.
이러한 조직미세배열 기법에 관련된 종래의 방법으로는 펀칭기를 이용하여 사람의 힘으로 직접 조직을 펀칭하고 레시피언트 블록에 배열하는 방법이 있었으나, 이는 사람의 눈과 손에 의해 수행되는 작업이므로, 작업 효율성이나 정확성 면에서 많은 문제점을 가지고 있다.
다른 종래기술의 하나로는 미국 특허 제6,383,801호가 있다. 상기 미국특허 제6,383,801호의 기술은, 도너용 펀치와 레시피언트용 펀치를 별도로 구비하여 레시피언트 블록을 제작함과 동시에 조직미세배열블록을 제작하도록 하는 구성을 가지고 있다. 그러나 상기 미국특허 제6,383,801호의 기술은 레시피언트 용 펀치와 도너용 펀치가 별도로 장착되어야 하고, 레시피언트 블록의 홀 사이즈가 달라지면 그때마다 펀치를 사용자가 직접 교체해주어야 한다. 이는 사용상 불편하고 작업 효율이 떨어뜨리는 문제점으로 작용한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 자동 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 자동으로 조직을 펀칭하고 배열할 수 있는 자동 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 펀칭 동작 및 배열동작을 실시간으로 확인할 수 있는 자동 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 펀칭동작의 정확성 및 배열동작의 정확성을 기할 수 있는 자동 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다양한 사이즈의 조직미세배열블록을 제조할 수 있는 자동 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 동시에 다양한 사이즈의 조직미세배열블록을 제조할 수 있는 자동 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용이 쉽고 편리한 자동 조직미세배열 장치 및 그에 따른 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 자동 조직미세배열 장치는, 구동가능하며, 적어도 하나의 도너블록 및 적어도 하나의 레시피언트 블록이 장착되기 위한 공간을 제공하는 시료모듈과; 적 어도 두 개의 방향으로 구동 가능하며, 적어도 하나의 펀칭팁을 구비하여 상기 적어도 하나의 도너블록으로부터 조직을 펀칭하여 상기 레시피언드 블록에 어레이하기 위한 추출모듈과; 상기 시료모듈 및 상기 추출모듈의 구동동작을 제어하고, 외부에서 입력되는 커맨드에 응답하여 상기 추출모듈에서의 펀칭 및 어레이 동작을 제어하는 제어부를 구비한다.
상기 자동 조직미세배열 장치는, 적어도 두 개의 방향으로 구동가능하며, 상기 추출모듈의 펀칭 및 어레이 동작의 촬영, 상기 도너블록의 위치나 높이측정, 및 상기 레시피언트 블록의 홀의 위치측정을 위한 비전모듈을 더 구비할 수 있다.
상기 자동 조직미세배열 장치는, 상기 비전모듈에서 제공되는 영상신호 및 측정신호들에 응답하여 촬영된 영상 및 측정위치를 디스플레이 하며, 사용자의 터치에 의해 커맨드 입력 및 위치설정이 가능한 터치스크린 기능을 구비하는 디스플레이부를 더 구비할 수 있다.
상기 도너블록은 동일 종류 또는 서로 다른 종류로 복수개가 구비될 수 있으며, 상기 레시피언트 블록은 적어도 한가지 종료의 홀 사이즈를 갖는 복수개의 원통홀이 형성된 파라핀 재질의 구조물일 수 있다.
상기 시료모듈은 제1방향으로 구동가능하며, 상기 추출모듈은 상기 제1방향과는 수직인 제2방향 및 상기 제1방향 및 상기 제2방향과 수직인 제3방향으로 구동가능할 수 있다.
상기 시료모듈은, 상기 복수개의 도너블록들 및 상기 적어도 하나의 레시피언트 블록이 장착되기 위한 공간이 구비된 시료스테이지와; 상기 시료스테이지가 장착되며, 상기 시료 스테이지를 특정위치로 이동시키기 위한 시료구동스테이지와; 구동모터를 구비하여 상기 구동 스테이지를 상기 제1방향으로 구동하기 위한 시료구동유닛을 구비할 수 있다.
상기 추출모듈은, 상기 펀칭동작 및 어레이 동작을 위한 적어도 하나의 펀칭팁을 구비하는 추출툴과; 적어도 두 개의 구동모터를 구비하고 상기 제2방향 및 상기 제3방향 구동을 수행하여 특정위치로 상기 추출툴을 이동시키는 위치구동유닛들을 구비할 수 있다.
상기 추출툴은, 펀칭사이즈가 서로 다른 복수개의 펀칭팁들을, 회전가능한 하나의 원형몸체에 현미경의 렌즈부착 구조 또는 풍차 날개 구조로 고정시키는 형태로 구비할 수 있다.
상기 추출툴은, 상기 추출툴을 회전시켜, 상기 복수개의 펀칭팁들 중 사용자에 의해 선택된 펀칭팁이 평면에 대하여 수직인 상기 제3방향을 펀칭방향으로 하도록 이동시키기 위하여 적어도 하나의 회전모터를 구비하는 회전구동유닛과; 상기 펀칭팁에 의해 펀칭된 조직을 상기 펀칭팁 외부로 밀어내기 위하여 적어도 하나의 푸시모터를 구비하는 푸시구동유닛을 더 구비할 수 있다.
상기 펀칭팁은, 상기 위치구동유닛의 제3방향 하강에 의해 상기 도너블록의 조직을 펀칭하고, 내부에 상기 푸시구동유닛에 의해 구동되는 프로브(probe)를 구비하여, 상기 펀칭된 조직을 상기 레시피언트 블록의 특정 홀에 어레이할 수 있다.
상기 복수개의 펀칭팁들은 상기 시료모듈에 장착 가능한 상기 레시피언트 블록의 홀 사이즈 종류에 대응하는 개수로 구비될 수 있다.
상기 비전모듈은, 펀칭깊이 조절을 위해 상기 도너블록의 높이를 측정하기 위한 변위센서와; 상기 추출모듈의 펀칭 및 어레이 동작의 촬영 및 상기 시료모듈의 촬영을 위한 카메라를 구비할 수 있다.
상기 비전모듈은 상기 추출모듈에 부착되어 일체형으로 구동되거나, 분리되어 구동될 수 있다.
상기 비전모듈은, 상기 카메라의 영상의 품질 향상을 위해 조명의 밝기가 조절되는 비전라이트와; 상기 카메라의 영상의 초점조절을 위한 적어도 하나의 렌즈를 더 구비할 수 있다.
상기 도너블록의 펀칭 위치 선정, 레시피언트 블록의 홀의 선택, 및 복수개의 펀칭팁들이 구비되는 경우 어느 하나의 펀칭팁의 선택은, 상기 터치스크린을 통한 커맨드 입력에 의해 수행될 수 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 자동 조직미세배열블록 제조방법은, 시료모듈에 적어도 하나의 도너블록과 적어도 하나의 레시피언트 블록을 장착하는 단계와; 상기 적어도 하나의 도너블록의 펀칭 위치 선택, 상기 레시피언트 블록의 홀의 선택, 및 복수개의 펀칭팁들중 상기 레시피언트 블록의 홀 사이즈와 동일한 펀칭사이즈를 가지는 펀칭팁을 선택하는 단계와; 상기 선택된 펀칭팁의 구동에 의해 상기 도너블록으로부터 조직을 펀칭하고, 펀칭된 조직을 상기 레시피언트 블록의 홀에 자동으로 어레이하는 단계를 구비한다.
상기 레시피언트 블록들 각각은 복수개로 장착되는 경우에, 서로 동일한 홀 사이즈 또는 서로 다른 홀 사이즈를 가질 수 있다.
상기 선택된 펀칭팁을 통한 펀칭동작 전에, 펀칭깊이 조절을 위해 상기 도너블록의 높이를 변위센서를 이용하여 측정하는 단계를 더 구비할 수 있다.
상기 적어도 하나의 도너블록의 펀칭 위치 선택, 상기 레시피언트 블록의 홀의 선택, 및 복수개의 펀칭팁들중 상기 레시피언트 블록의 홀 사이즈와 동일한 펀칭사이즈를 가지는 펀칭팁의 선택은, 터치스크린을 통한 커맨드 입력방식에 의해 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 자동으로 조직을 펀칭하고 배열할 수 있는 장점이 있다. 또한, 실시간으로 작업상황의 확인이 가능하며, 다양한 사이즈의 조직미세배열 블록의 제조가 가능하다. 또한, 동시에 다양한 사이즈의 조직미세배열 블록의 제조가 가능하다. 그리고, 작업효율이 개선되며, 펀칭동작의 정확성 및 배열동작의 정확성을 기할 수 있으며 사용에 편리하다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
이하에서 설명되는 '펀칭' 이라는 용어는 조직(tissue)을 채취한다는 의미로써, 펀칭 팁을 이용하여 조직을 채취하는 동작을 표현하기 위해 사용된 용어에 불과하다. 따라서, 조직을 채취하는 도구나 유닛이 펀칭 팁이 아닌 다른 도구나 유닛 인 경우에는 적절한 용어로 변경될 수 있으며, 상기 펀칭이라는 용어로 인하여 조직을 채취하는 도구나 장치가 제한하거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 조직미세배열장치의 구성 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 조직미세배열장치는, 시료모듈(20), 추출모듈(10), 및 제어부(50)를 구비한다. 부가적으로는 비전모듈(30), 디스플레이부(60), 및 커맨드 입력 및 설정부(40)가 구비될 수 있다. 여기서 상기 디스플레이부(60)가 터치스크린 기능을 구비하는 경우에, 상기 커맨드 입력 및 설정부(40)는 상기 디스플레이부(60)의 한 구성요소일 수 있다.
상기 시료모듈(20)은, 제1방향(예를 들면, X축방향)으로 구동가능하며, 적어도 하나의 도너블록 및 적어도 하나의 레시피언트 블록이 장착되기 위한 공간을 제공한다.
상기 추출모듈(10)은 적어도 두 개의 방향(예를 들면, Y축 및 Z축 방향)으로 구동 가능하며, 적어도 하나의 펀칭 팁(punching tip)을 구비하고 상기 적어도 하나의 도너블록으로부터 조직을 펀칭(채취)하여 상기 레시피언드 블록에 어레이한다.
상기 제어부(50)는 상기 시료모듈(20) 및 상기 추출모듈(10)의 구동동작을 제어하고, 외부에서 입력되는 커맨드에 응답하여 상기 추출모듈(10)에서의 펀칭 및 어레이 동작을 제어한다. 이를 위해 상기 제어부(50)에는 상기 추출모듈(10) 및 시료모듈의 동작을 제어하기 위한 프로그램이 내장된다. 또한 상기 제어부(50)는 상 기 디스플레이부(60)의 터치스크린 기능이 가능하도록 하기 위하여, 터치스크린 기반의 커맨드 입력에 응답하여 동작이 제어하도록 하는 구성을 가질 수 있다. 즉 상기 제어부(50)는 터치스크린 기반의 프로그램 제어방식에 적합한 구성을 가질 수 있다.
상기 비전모듈(30)은 적어도 두 개의 방향(예를 들면, Y축 및 Z축 방향)으로 구동가능하며, 상기 추출모듈(10)의 펀칭 및 어레이 동작의 촬영, 상기 도너블록의 위치나 높이측정, 및 상기 레시피언트 블록의 홀의 위치측정을 위해 구비될 수 있다.
상기 디스플레이부(60)는 상기 비전모듈(30)에서 제공되는 영상신호 및 측정신호들에 응답하여 촬영된 영상 및 측정위치를 디스플레이 한다. 일반적으로 잘 알려진 LCD 모니터 등이 이용될 수 있다. 그리고, 터치스크린 기능을 구비하는 경우, 사용자의 터치에 의해 커맨드 입력 및 위치설정이 가능하도록 하는 구성을 가질 수 있다. 이 경우 상기 디스플레이부(60)는 상기 커맨드 입력 및 설정부(40)를 대체할 수 있다.
상기 커맨드 입력 및 설정부(40)는 상기 디스플레이부(60)에 터치스크린 기능이 구비되지 않는 경우에 구비되는 것이 일반적이나, 직접입력이나 정확한 입력을 위해 상기 터치스크린 기능의 구비여부와 관계없이 별도로 구비될 수 있다. 상기 커맨드 입력 및 설정부(40)는 키패드, 마우스, 키보드 등 다양한 입력장치를 통하여 커맨드 입력 및 위치 설정 등을 수행할 수 있다.
이하 상술한 바와 같은 구성을 가지는 자동 조직미세배열 장치의 각 구성별 동작 및 구성을 도 2 내지 도 10을 참고로 하여 자세히 살펴보기로 한다. 도 2 내지 도 10은 도 1의 블록도와 달리 실제 구현된 장치의 구성을 나타내므로, 같은 구성이더라도 도면부호를 달리하였다.
도 2는 도 1의 구성을 가지는 자동 조직미세배열장치(500)의 전체개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 추출모듈(100)은 적어도 하나의 펀칭 팁을 가지는 추출툴(150)을 구비한다. 또한 상기 추출툴(150)의 구동을 위한 위치구동유닛(160,552)을 구비한다. 상기 추출모듈(100)은 지지대(550)에 상기 위치구동유닛(160)을 통하여 고정된다. 상기 위치고정유닛(160,552)은, 지지대(550)에 부착된 제2방향(예를 들면 Y축방향) 이송 스테이지(552) 및 상기 추출툴(150)의 제3방향(예를 들면, Z축 방향)의 구동을 위한 이송 로봇(160)을 포함한다. 상기 위치고정유닛(160,552)은 상기 추출툴(150) 뿐 아니라 상기 추출모듈(100) 전체를 이동시키는 구성을 가질 수 있다. 상기 추출모듈(100)의 자세한 구성 및 동작은 도 6 및 도 7을 통하여 자세히 설명하기로 한다.
상기 시료모듈(200)은 시료스테이지(210), 시료구동 스테이지(270), 및 시료구동유닛(280)을 구비한다.
상기 시료스테이지(210)는 상기 적어도 하나의 도너블록과 적어도하나의 레시피언트 블록이 장착되기 위한 공간을 제공한다. 상기 시료구동 스테이지(270)는 상기 시료구동유닛(280)의 이송로를 따라 구동이 가능한 구조를 가지며, 상기 시료스테이지(210)가 장착되도록 하는 구성을 가진다.
상기 시료구동유닛(280)은 상기 시료구동스테이지(270)를 제1방향(예를 들면, X축방향)으로 구동하기위한 이송로봇을 구비한다. 상기 시료구동유닛(280)은 상기 제어부(50)에 의해 제어된다. 상기 시료모듈(200)의 자세한 구성 및 동작은 도 3 내지 도 5를 통하여 자세히 설명하기로 한다.
상기 비전모듈(300)은 도너블록의 높이 측정이나 상기 시료모듈(200) 및 상기 추출모듈(100)의 동작을 실시간으로 촬영하거나, 위치설정을 위한 영상을 제공한다. 상기 비전모듈(300)은 카메라(예를 들면 CCD 카메라)와 변위센서 등을 구비할 수 있다. 또한 제2방향 및 제3방향 구동을 위한 구동유닛(360,552)을 구비할 수 있다.
여기서 상기 비전모듈(300)은 상기 추출모듈(100)과 일체형으로 구성되어 구동을 함께할 수 있다. 이 경우 상기 추출모듈(100)의 위치구동유닛들(360,552) 및 상기 구동유닛(360,552) 중 하나는 생략될 수 있다. 그러나 상기 비전모듈(300)과 상기 추출모듈(100)이 분리되어 구동 가능한 경우에는 상기 위치구동유닛들(360,552) 및 상기 구동유닛(360,552)은 모두 구비되어야 한다. 본 실시예에서는 상기 비전모듈이 상기 추출모듈(100)과 분리되어 구동 가능한 경우를 예로 들어 설명한다. 상기 비전모듈(300)의 자세한 구성 및 동작은 도 8 및 도 9를 통하여 자세히 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 5는 상기 시료모듈(200)의 구성요소들의 사시도이다. 도 3은 시료스테이지(210)의 구성 및 상기 시료스테이지(210)에 도너블록(250)과 레시피언트 블록(220)이 장착되는 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 상기 도너블록 (250) 및 상기 레시피언트 블록(220)이 장착된 상기 시료스테이지(210)가 시료구동스테이지(270)에 장착되는 동작과정을 설명하기 위한 도면이다. 또한 도 5는 조직의 펀칭 및 배열을 위해 완전하게 준비된 시료모듈(200)의 상태를 보인 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 시료 스테이지(210)는 일정개수의 도너블록(250) 및 적어도 하나의 레시피언트 블록(220)이 장착되기 위한 홈들(214,216)이 형성되어 있다. 상기 도너블록(250)의 개수는 많이 장착될수록 유리하나, 장치의 사이즈에 좌우되어 적당한 개수로 장착될 수 있다. 본 실시예에서는 5개의 도너블록(250)이 구비되는 경우를 가정하였다.
상기 시료스테이지(210)에 구비되는 홈(214,216)은 장착되는 레시피언트 블록(220) 또는 도너블록(250)의 사이즈에 대응되는 사이즈로 형성되는 것이 일반적이다. 이와 별도로, 다양한 사이즈의 레시피언트 블록(220)이나 도너블록(250)의 장착을 위해 다양한 홈(214,216)사이즈를 가지는 복수의 시료스테이지(210)의 구성이 가능할 것이다.
상기 레시피언트 블록(220)이나 도너블록(250)의 가로 및 세로 사이즈가 여러 종류인 경우에, 다양한 사이즈의 홈을 가지는 시료스테이지(210)를 복수개 구비할 수 있다. 이때는, 레시피언트 블록(220)이나 도너블록(250)의 장착을 위해, 상기 도너블록이나 레시피언트 블록의 사이즈에 맞는 홈 사이즈를 가지는 시료스테이지(210)로 교체하여 사용하는 것이 가능할 것이다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 도너블록(250)은 복수개(예를 들면, 5개)가 구비되어 장착되며, 상기 레시피언트 블록(220)은 하나가 장착되는 것을 예로 들어 설명한다. 상기 도너블록(250)이나 상기 레시피언트 블록(220)이 장착되는 카세트(230), 및 상기 카세트(230)와 상기 시료스테이지(210)의 홈들(214,216)의 결합을 매개하는 카세트 체결유닛(240)은 표준규격으로 제작된다. 따라서, 상기 도너블록(250) 및 상기 레시피언트 블록(220)의 가로 및 세로 사이즈는 표준규격에 맞아야 한다.
여기서 상기 레시피언트 블록(220)은 본 출원인에 의해 출원된 국제출원 'PCT/KR/2006/001298 호' 에 개시된 레시피언트 블록을 사용되는 것이 바람직하다. 그러나, 이와 달리 상기 국제출원 'PCT/KR/2006/001298 호' 에 개시된 레시피언트 블록과 동일한 사이즈를 가지는 다른 종류의 다양한 레시피언트 블록을 사용하는 것도 가능하다. 다시 말하면, 상기 도너블록(250) 및 상기 레시피언트 블록(220)은 상기 카세트(230)에 장착될 수 있는 사이즈를 가진다면, 그 종류나 두께를 불문하고 사용가능할 수 있다.
상기 레시피언트 블록(220)은 하나의 레시피언트 블록내에 적어도 두 개 이상의 사이즈 종류의 홀들을 구비할 수도 있고, 동일한 하나의 사이즈 종류의 홀들을 구비할 수 있다.
상기 도너블록(250)은 생체조직 샘플로써, 사람이나 동물의 피부조직이나 뼈조각 등 다양한 샘플을 포함할 수 있다.
상기 도너블록(250)과 상기 레시피언트 블록(220)은 그 장착 위치가 다른 점을 제외하고는 그 장착동작이 동일하다. 따라서 상기 도너블록(250)이 상기 시료스테이지(210)에 장착되는 동작은 생략하고, 상기 레시피언트 블록(220)이 상기 시료 스테이지(210)에 장착되는 동작을 살펴보면 다음과 같다.
우선 상기 레시피언트 블록(220)을 도 3의 화살표 방향(201)으로 상기 카세트(230)에 장착된다. 여기서 상기 레시피언트 블록(220)은 복수개의 원통홀이 형성된 파라핀 재질의 구조물만을 지칭하는 것으로 정의되나, 복수개의 원통홀이 형성된 파라핀 재질의 구조물(220)이 상기 카세트(230)에 장착된 상태를 하나의 레시피언트 블록으로 정의하기도 한다. 이하에서는 혼동을 피하기 위해, 상기 레시피언트 블록(220)이 복수개의 원통홀이 형성된 파라핀 재질의 구조물 만을 지칭하는 것으로 정의하기로 한다.
상기 레시피언트 블록(220)이 상기 카세트(220)에 장착된 후에, 상기 레시피언트 블록(220)이 장착된 카세트(230)는 화살표(202) 방향으로 상기 카세트 체결유닛(240)에 체결되어 상기 시료 스테이지(210)의 홈(216)에 장착되게 된다. 여기서 상기 카세트(230)와 상기 카세트 체결유닛(240)은 분리되지 않고 일체형으로 구성될 수 있다.
상기 레시피언트 블록(220)이 상기 시료스테이지(210)에 체결되면, 상기 시료 스테이지(210)에 구성되어 있는 스프링(212)에 의해 상기 레시피언트 블록(220)이 다시 빠지지 않도록 고정된다. 상기 도너블록(250)의 장착과정도 상기 레시피언트 블록(220)의 장착과정과 동일하다. 상술한 바와 같은 동작에 의해 상기 시료스테이지(210)에 상기 도너 블록(250) 및 상기 레시피언트 블록(220)이 장착되게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 레시피언트 블록(220) 및 상기 도너블록들 (250)이 장착된 시료스테이지(210)가, 상기 시료구동유닛(280)의 시료구동스테이지(270)에 장착된다. 상기 시료구동스테이지(270)는 상기 시료구동유닛(280)과 일체형으로 구성되어 분리되지 않는 구조를 가지나, 상기 시료구동스테이지(270)에 구비된 이송로를 따라 화살표(501) 방향인 제1방향으로 구동가능하다. 즉 상기 시료구동스테이지(270)는 상기 시료구동유닛(280)에 구비된 모터(미도시) 등의 이동 제어 수단을 통하여 상기 제1방향(501)의 특정위치로 이동가능하다.
상기 시료구동 스테이지(270)와 상기 시료 스테이지(210)가 분리되어 구성되는 이유는, 상기 시료 스테이지(210)가 분리되도록 하면, 상기 레시피언트 블록(220)이나 도너블록(250)의 장착이 용이하기 때문이다. 상기 시료구동 스테이지(270)와 상기 시료 스테이지(210)가 서로 분리되지 않는다면 상기 레시피언트 블록(220)이나 도너블록(250)의 장착이 쉽지 않을 것이다. 그리고 또 하나의 이유는, 상기 시료스테이지(210)가 복수개로 구비되는 경우에, 복수개의 시료스테이지(210)들이 상기 시료구동 스테이지(270)와 체결 및 분리가 용이하도록 하기 위함이다.
도 5에는 상기 시료스테이지(210)가 상기 시료구동스테이지(270)에 체결 장착된 모습 즉 완전 세팅된 모습이 나타나 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 시료구동유닛(280)의 이송로에 상기 시료구동스테이지(270)가 위치한다. 그리고, 상기 시료구동스테이지(270)에 시료스테이지(210)가 장착되어 있다. 상기 시료스테이지(210)에는 조직 펀칭 대상인 도너블록(25)이 복수개로 장착되어 있고, 펀칭된 조직을 어레이할 레시피언트 블록(220)이 장착되어 있다.
이후 상기 시료스테이지(210)는 특정 위치로 선택에 의해 이동되거나 또는 자동 이동되고, 상기 추출모듈(100)에 위해 조직의 펀칭 및 어레이 동작이 수행되게 된다.
이하에서 상기 시료구동유닛(280) 또는/및 상기 시료구동스테이지(270)가 도시되지 않은 상태로, 상기 시료모듈(200)이 도시될 수 있다. 이것은 상기 시료모듈(200)의 중요부분만을 도시하여, 도면의 복잡성을 피하려 한 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 6 및 도 7은 상기 추출모듈(100)의 자세한 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 7은 상기 추출모듈(100)의 자세한 구성을 나타낸 것이고, 도 7은 상기 추출모듈(100)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 추출모듈(100)은, 위치구동유닛(160,552), 추출툴(150), 및 상기 추출툴(150)의 펀칭 및 어레이 동작을 위한 추출구동유닛들(132,142)을 구비한다. 기타 부수적인 동력전달수단들(예를 들면 기어, 밸트)(138,136), 및 추출툴 케이스(112)를 구비한다.
상기 추출모듈(100)은 지지대(550)에 상기 위치구동유닛(160)을 통하여 고정된다. 상기 위치고정유닛(160,552)은, 지지대(550)에 부착된 제2방향(예를 들면 Y축방향) 이송 스테이지(552) 및 상기 추출툴(150)의 제3방향(예를 들면, Z축 방향)의 구동을 위한 제3방향 이송 로봇(160)을 포함한다. 상기 위치고정유닛(160,552)은 상기 추출툴(150) 뿐 아니라 상기 추출모듈(100) 전체를 이동시키는 구성을 가질 수 있다.
상기 이송로봇(160)은 제3방향 이동을 위한 이송모터(162) 및 이송 스테이지 (164)를 구비한다. 여기서 도시되지는 않았지만 제2방향 이동을 위한 이송모터(미도시)를 포함하여 제2방향 이송로봇(미도시)이 더 구비될 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 상기 제3방향 이송로봇(160)이 상기 제2방향 이송로봇의 역할을 추가로 수행할 수도 있다.
상기 추출툴(150)은 복수 개의 펀칭팁들(152), 및 상기 펀칭팁들(152)이 부착되는 몸체(154)를 구비한다. 그리고 상기 추출구동유닛들(132,142)은 회전구동유닛(132) 및 푸시구동유닛(142)을 구비한다. 상기 구동유닛들(132,142)과 상기 추출툴(150)은 회전축(156)에 의해 서로 연결된다.
상기 회전구동유닛(132)은 상기 추출툴(150)을 회전시켜, 상기 복수개의 펀칭팁들(152) 중 특정 펀칭사이즈의 펀칭팁(152)을 선택하기 위해 구동된다. 이때 상기 선택된 펀칭팁(152)은 평면에 대하여 수직인 상기 제3방향을 펀칭방향으로 하도록 이동된다. 다시 말하면, 상기 회전구동유닛(132)는 복수의 펀칭팁들(152) 중 어느 하나를 선택하기 위해 구비된다. 상기 회전구동유닛(132)은 적어도 하나의 회전모터를 구비한다.
상기 푸시구동유닛(142)은, 상기 선택된 펀칭팁(152)에 의해 펀칭된 조직을 상기 펀칭팁(152) 외부로 밀어내기 위하여 구비된다. 즉 펀칭된 조직을 상기 레시피언트 블록(220)의 홀에 어레이 하기 위해 구비된다. 이를 위해 적어도 하나의 푸시모터를 구비할 수 있다.
상기 펀칭팁들(152)은 펀칭 사이즈를 서로 달리하여 복수개가 구비될 수 있다. 상기 펀칭팁 들(152)의 개수는 레시피언트 블록(220)의 홀 사이즈의 종류에 대 응하는 개수로 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 레시피언트 블록(220)의 가능한 홀 사이즈의 종류가 4 종류일 경우, 상기 펀칭 팁들(152)은 이에 대응하여 4개가 구비될 수 있다. 또한, 레시피언트 블록(220)의 홀 사이즈가 5 종류라면, 이에 대응하여 서로 다른 사이즈의 5개의 펀칭팁들(152)이 구비될 수 있다. 여기서는 상기 레시피언트 블록(220)의 가능한 홀사이즈가 1mm,2mm,3mm,5mm 의 4 종류라고 가정한다. 따라서, 상기 펀칭 팁들(152)은 1mm,2mm,3mm,5mm의 펀칭사이즈를 가지는 4개로 구비될 수 있다.
종래에는 펀칭 및 어레이를 위해 하나의 펀칭팁을 사용하므로 인하여, 레시피언트 블록의 홀 사이즈가 바뀔 때마다 펀칭팁을 교체해야 하는 불편이 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면, 펀칭팁의 교체에 따른 불편을 해소할 수 있다.
상기 복수개의 펀칭팁들(152)은 회전가능한 하나의 원형몸체(154)에 현미경의 렌즈부착 구조 또는 풍차 날개 구조로 고정되는 형태로 구비될 수 있다. 상기 펀칭팁들(152)이 현미경의 렌즈부착 구조 또는 풍차 날개 구조로 고정되는 형태를 가짐에 따라, 상기 원형 몸체(152)의 회전에 의해 상기 복수개의 펀칭팁들(152) 중 어느 하나의 펀칭팁(152)이 선택되는 경우에, 선택된 펀칭팁(152)은 상기 시료모듈(200)에 대하여 완전 수직 방향(제3방향)으로 위치되게 된다. 또한, 선택되지 않은 펀칭팁들은 상기 선택된 펀칭팁에 의한 펀칭동작에 방해되지 않는(상기 도너블록과 부딪치지 않는)위치에 구비되게 된다. 상기 펀칭팁(152)의 선택은 이는 이미 설명된 바와 같이, 상기 회전구동유닛(132)에 의해 수행된다.
상기 펀칭팁(152)은 원통형의 내부에 피스톤과 같은 형태의 프로브(probe)( 미도시)를 구비한다. 상기 펀칭팁(152)은 제3방향 이동(예를 들면 Z축 방향 하강동작)의해 펀칭이 수행되고, 상기 푸시구동유닛(142)에 의한 상기 프로브의 구동에 의해 펀칭된 조직의 어레이가 수행되는 구조를 가진다. 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
상기 프로브는 상기 펀칭팁(152)의 외부 2mm 정도 까지 이동이 가능한 구조를 가지며, 펀칭시에는 상기 펀칭팁(152)의 내부 깊이 들어가게 된다. 즉 펀칭동작시에는 상기 프로브가 상기 펀칭팁(152)의 내부 깊이 들어가서 펀칭된 조직이 상기 펀칭팁이 내부에 채워지도록 한다. 이후, 펀칭동작이 완료되면, 펀칭된 조직을 레시피언트 블록(220)의 홀에 채우기 위해 레시피언트 블록(220)의 특정 홀의 상부 2mm 위치 이내로 이동한다. 다음에 상기 프로브는 상기 펀칭팁(152) 내부의 펀칭된 조직을 밀어내는 동작을 수행하게 된다. 물론 상기 프로브의 동작은 상기 푸시구동유닛(142)에 의해 수행된다.
이하 도 6을 기본으로 하고 도 7을 통하여 상기 추출모듈(100)의 동작을 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 추출모듈(100)은 제2방향(502) 및 제3방향(503)으로 이동이 가능한 구조를 가진다. 참고로, 상기 시료모듈(200)의 시료스테이지(210)는 제1방향(501)으로 이동 가능한 구조라고 이미 설명한바 있다. 따라서, 상기 시료스테이지(210)의 제1방향(501) 이동, 및 상기 추출모듈(100)의 제2방향(502) 및 제3방향(503) 이동에 의해 원하는 위치에서의 펀칭 및 어레이 동작이 가능하다.
상기 추출모듈(100)은 다음과 같이 동작한다. 우선 펀칭위치 이동동작으로써, 상기 도너블록(250)으로부터 펀칭을 수행하기 위하기 상기 시료스테이지(210)상의 도너블록(250)으로부터 펀칭하기에 적당한 위치로 상기 추출모듈(100)이 이동된다. 이는 상기 위치구동유닛(160,552)에 의해 제2방향(502) 및 제3방향(503) 이동에 의해 가능하다.
다음으로, 복수의 펀칭팁들(152) 중 어레이될 레시피언트 블록(220)의 홀 사이즈에 대응되는 펀칭팁(152)에 대한 선택동작이 이루어진다. 이는 상기 회전구동유닛(132)의 회전동작에 의해 가능하다. 여기서 상기 펀칭팁의 선택동작과 상기 펀칭위치 이동동작은 동시에 수행될 수도 있고, 순서를 바꾸어 펀칭팁의 선택동작이 먼저 수행되고 이후에 상기 펀칭위치 이동동작이 수행될 수도 있다.
다음으로, 상기 선택된 펀칭팁(152)에 의한 펀칭동작이 수행된다. 상기 펀칭동작은, 상기 펀칭팁(152)을 상기 제3방향(503)의 위치구동유닛(160)을 이용하여 제3방향으로 하강시킴에 의해 수행된다. 상기 하강동작은 상기 펀칭팁(152)이 하부에 위치한 상기 도너블록(250)을 관통할 때까지 수행될 수 있다. 제3방향(503)으로 상기 펀칭팁(152)이 하강하여 상기 도너블록(250)을 관통한 후, 다시 상승하게 되면, 상기 펀칭팁(152)의 내부에는 상기 도너블록(250)에서 채취된 조직이 박혀 있는 상태가 된다.
다음에는, 펀칭된 조직을 어레이하기 위하여 레시피언트 블록(220)의 홀의 위치까지 상기 펀칭팁(152)이 이동하여야 한다. 상기 레시피언트 블록(220)의 위치가 제2방향(502)으로 이동가능한 경우에는 상기 제2방향 위치구동유닛(552)에 의해 상기 레시피언트 블록(220)의 위치인 어레이 위치까지 이동된다. 그러나, 상기 레시피언트 블록(220)의 위치가 상기 도너블록(250)의 펀칭위치에서 제1방향(501)으로 이동되어야 하는 경우에는 상기 시료스테이지(210)의 이동에 의해 상기 어레이 위치 이동이 가능하다. 본 발명에서는 상기 시료스테이지(210)가 이동하는 제1방향으로 이동함에 의해 어레이 위치로 이동하는 방법을 선택하고 있다. 제3방향(503) 이동이 필요한 경우에는 상기 제3방향 위치구동유닛(160)을 통하여 상기 펀칭팁(152)을 이동시킴으로써 상기 어레이 위치로의 이동이 가능하다. 상기 어레이 위치는 상기 펀칭팁(152)의 끝부분이 상기 레시피언트 블록(220)의 홀의 2mm 바로 위의 지점일 수 있다.
다음으로 상기 어레이 위치에서 상기 푸시구동유닛(142)에 의해 구동되는 상기 펀칭팁(152)의 프로브를 통해, 펀칭된 조직을 상기 레시피언트 블록(220)의 홀에 어레이한다.
여기서 상기 레시피언트 블록(220) 내의 홀들이 서로 다른 홀 사이즈를 가지는 경우에는, 선택된 홀 사이즈에 대응되는 펀칭팁이 순차적으로 선택되어 펀칭 및 어레이 동작이 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 레시피언트 블록(220)이 1mm 홀사이즈의 홀들 및 3mm 홀사이즈의 홀들을 구비하는 경우에, 1mm 홀 사이즈의 홀이 선택되는 경우에는 1mm 펀칭사이즈의 펀칭팁이 선택되어 펀칭 및 어레이 동작이 수행되고, 3mm 홀사이즈의 홀이 선택되는 경우에는 3mm 펀칭사이즈의 펀칭팁이 선택되어 펀칭 및 어레이 동작이 수행될 수 있다.
도 8 및 도 9는 상기 비전모듈(300)의 자세한 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 8은 상기 비전모듈(300)의 자세한 구성을 나타낸 것이고, 도 9는 상기 비전모듈(300)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 비전모듈(300)은, 카메라(350) 및 변위센서(370)를 구비한다. 추가적으로, 상기 카메라의 영상의 품질 향상을 위해 조명의 밝기를 조절하는 비전라이트(310)와, 상기 카메라(350)의 영상의 초점조절을 위한 적어도 하나의 렌즈(320)를 구비할 수 있다. 또한 상기 비전모듈(300)의 구동을 위한 구동유닛들(360,362,364,366)을 구비할 수 있다.
상기 카메라(350)는 상기 추출모듈(100)의 펀칭 및 어레이동작의 촬영 및 상기 시료모듈(200)의 촬영을 위한 것이다. 부가하여, 상기 도너블록(250)의 펀칭 위치 선정, 레시피언트 블록(220)의 홀의 선택, 및 복수개의 펀칭팁들(152)이 구비되는 경우 어느 하나의 펀칭팁의 선택 등을 위해 상기 카메라(350)의 영상이 이용될 수 있다. 즉 상기 카메라(350)는 상기 펀칭팁(152)을 통한 펀칭 동작이나 어레이 동작을 촬영하기 위한 용도로써도 사용되지만, 터치스크린 기능의 구현을 위해서도 사용된다.
예를 들면, 복수개의 도너블록들(250) 중 어느 하나의 도너블록을 선택하고자 하는 경우에, 상기 카메라(350)의 촬영 영상이 디스플레이되는 디스플레이화면상에 나타난 복수의 도너블록들(250) 중 어느 하나를 터치함으로써 원하는 도너블록(250)이 선택된다. 이는, 레시피언트 블록(220)의 홀의 선택이나 복수개의 펀칭팁들(152) 중 원하는 펀칭사이즈를 가지는 펀칭팁(152)을 선택하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 그리고, 상기 카메라(350)를 통하여 촬영된 영상은 별도의 메모리에 저장될 수 있다.
상기 변위센서(370)는 펀칭깊이 조절을 위해 상기 도너블록(250)의 높이를 측정하기 위한 것이다. 상기 변위센서(370)는 상기 도너블록(250)의 높이에 대응하여 길이가 변화되는 측정프로브(미도시)를 구비할 수 있다. 이 경우에는 상기 측정프로브의 길이변화정도를 측정함에 의해 상기 도너블록(250)의 높이측정이 가능하다. 이외에도, 상기 변위센서(370)를 통한 상기 도너블록(250)의 높이측정은 레이저를 이용한 거리측정 방식 등을 포함하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 다양한 측정방식이 이용될 수 있다. 여기서 상기 변위센서(370)를 통한 측정방식이 변경됨에 따라 상기 변위센서(370)의 종류가 변경될 수 있음은 당연한 것이다.
상기 도너블록(250)은 이미 설명한 바와 같이, 피부조직에서부터 뼈조각 까지 다양하게 존재할 수 있다. 따라서, 제1방향 및 제2방향 사이즈는 동일할 지라도, 제3방향 사이즈 즉 두께는 서로 다를 수 있다. 따라서 상기 도너블록(250)의 두께를 미리 측정하면, 상기 펀칭팁(152)의 펀칭시 펀칭 깊이를 조절하는 것이 가능하다. 즉 상기 도너블록(250)의 두께는, 상기 펀칭팁(152)이 어느 위치까지 제3방향으로 하강해야 하는 지의 하강위치를 결정하는 요소로써 기능한다.
상기 변위센서(370)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 잘 알려진 다양한 종류의 변위센서(370)가 이용될 수 있다.
상기 비전모듈(300)은 상기 추출모듈(100)의 설명시 이미 설명된 바와 같이, 상기 추출모듈(100)에 부착되어 일체형으로 구동되거나, 분리되어 구동될 수 있다. 상기 비전모듈(300)이 분리되어 구동되는 경우에는, 제3방향 구동을 위한 이송로봇(도 10의 360)을 별도로 구비할 수 있다.
상기 이송로봇(360)은 제3방향 이동을 위한 이송모터(362) 및 이송 스테이지(364), 및 지지대(366)를 구비한다. 여기서 도시되지는 않았지만 제2방향 이동은 상기 제2방향 이송 스테이지(552)를 공유하여 상기 추출모듈(100)의 경우와 동일한 방식에 의해 수행될 수 있다.
이하 도 8을 기본으로 하고 도 9를 통하여 상기 비전모듈(300)의 동작을 설명한다.
상기 비전모듈(300)은 제2방향(502) 및 제3방향(503)으로 이동이 가능한 구조를 가진다. 참고로, 상기 시료모듈(200)의 시료스테이지(210)가 제1방향(501)으로 이동 가능한 구조라고 이미 설명한바 있다. 따라서, 상기 시료스테이지(210)의 제1방향(501) 이동, 및 상기 추출모듈(100)의 제2방향(502) 및 제3방향(503) 이동에 의해 원하는 위치에서의 촬영 및 센싱이 가능하다.
우선 상기 추출모듈(100)을 통한 펀칭 동작전에, 상기 변위센서(370)를 이용하여 상기 도너블록(250)의 높이 측정이 수행된다. 이를 위해 상기 시료스테이지(210)는 제1방향(501)으로 이동되고, 상기 변위센서(370)는 제2방향(502) 및 제3방향(503)으로 이동한다.
상기 카메라(350)는 제2방향(502) 및 제3방향(502) 이동을 통하여 원하는 위치로 이동하여 실시간으로 촬영을 수행한다. 예를 들어, 펀칭동작이 수행되는 경우에는 상기 도너블록(250)및 펀칭팁(152)의 동작을 촬영하고, 어레이동작이 수행되 는 경우에는 상기 레시피언트 블록(220) 및 상기 펀칭팁(152)의 동작을 촬영한다. 이에 따라, 작업자가 촬영된 영상의 디스플레이를 통하여 펀칭동작이나 어레이 동작이 제대로 이루어지고 있는지의 여부를 알 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 자동 조직미세배열장치의 전체개략도이다. 도 10은 도 2와 달리, 시료모듈(200)에 도너블록(250) 및 레시피언트 블록(220)이 완전히 세팅된 상태를 나타낸다. 이하 도 1 내지 도 9를 기초로 하여 도 10을 통하여 상기 자동 조직미세배열장치의 전체동작을 설명하기로 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 우선 시료모듈(200)의 시료스테이지(210)에 도너블록(250)과 레시피언트 블록(220)을 장착한다. 그리고, 상기 시료스테이지(210)를 상기 시료구동스테이지(270)에 고정시킨다. 이는 작업자에 이해 수작업으로 수행된다.
이후, 디스플레이 화면상에서 레시피언트 블록(220)의 종류 즉 장착된 레시피언트 블록(220)의 종류를 선택한다. 이는 레시피언트 블록(220)의 홀 사이즈를 선택하는 것을 의미할 수 있다. 이후 상기 레시피언트 블록(220)의 홀 사이즈에 대응되는 펀칭팁(152)을 선택한다. 상기 펀칭팁(152)의 선택은, 상기 레시피언트 블록(220)의 종류 선택 즉 홀 사이즈 선택에 의해 자동으로 선택되도록 할 수 있다.
이후 상기 디스플레이 화면의 터치스크린 기능을 이용하여, 상기 도너블록(250)의 펀칭 위치를 선택한다. 다음으로 상기 레시피언트 블록(220)의 홀의 위치를 상기 터치스크린 기능을 이용하여 선택한다.
여기서 상기 레시피언트 블록(220)의 홀의 선택, 도너블록(250)의 펀칭위치 선택, 및 펀칭팁(152)의 선택은 상기 터치스크린 기능 외에 마우스, 키보드, 키패드 등의 커맨드 입력수단을 이용하여 수행할 수 있다. 이 경우 상기 도너블록(250)의 위치나 상기 레시피언트 블록(220)의 홀 사이즈를 바로 선택할 수 있는 버튼들을 구비하여 빠른 선택이 가능하도록 할 수 있다. 예를 들어 키보드의 숫자키 1번을 선택하면, 상기 레시피언트 블록(220)의 홀 사이즈와 펀칭팁(152)의 펀칭사이즈를 1mm로 선택하도록 하는 커맨드가 입력되도록 하는 구성을 가지도록 하면, 숫자키 1을 통하여 상기 홀사이즈 및 펀칭팁(152)의 빠른 선택이 가능하다. 여기서 상기 도너블록들(250) 각각의 위치 및 레시피언트 블록(220)의 홀의 위치 선택 자료는 별도의 메모리에 저장될 수 있다.
다음으로 상기 변위센서(370)를 이용하여 상기 도너블록(250)의 높이를 측정한다. 측정된 상기 도너블록(250)의 높이는 자동 저장된다.
이후에는 오토(auto) 모드로 동작한다. 즉, 상기 제어부(50)에 저장된 프로그램에 의해 자동으로 상기 도너블록(250)의 펀칭 및 상기 레시피언트 블록(220)에 조직을 어레이하는 동작을 수행한다. 상기 제어부(50)는 상기 레시피언트 블록(220)의 홀을 자동으로 순서에 따라 바꿔가면서 어레이 하도록 제어한다.
상기 오토모드 동작과 달리 매뉴얼 동작모드로 동작할 수도 있다. 상기 매뉴얼 동작모드는 작업자가 펀칭팁(152)의 위치를 직접 확인하고 상기 펀칭팁(152)의 이동을 직접 제어하면서 펀칭동작과 어레이 동작을 수행하는 것을 말한다. 상기 매뉴얼 동작모드는 어레이 되는 레시피언트 블록(220)의 홀의 위치를 별도로 지정하여 어레이 동작이 수행 되도록 하는 것을 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 시료모듈(200)이 제1방향 구동이 가능하고, 상기 추출모듈(100) 및 상기 비전모듈(300)이 제2방향 및 제3방향 구동을 가능한 구조로써, 특정 위치에서의 펀칭동작, 어레이 동작, 및 촬영이나 측정동작이 가능한 구조를 가진다. 그러나 이와 달리, 상기 시료모듈(200)은 고정되고, 상기 추출모듈(100) 및 상기 비전모듈(300)이 제1방향, 제2방향, 및 제3방향 구동이 가능하도록 하는 구조도 가능하다. 또한, 상기 시료모듈(200)이 제2방향 및 제3방향으로 구동되고, 상기 추출모듈(100) 및 상기 비전모듈(300)이 제1방향 구동이 가능한 구조도 가능하다. 또한, 상기 시료모듈(200)은 제1방향 구동이 가능하고, 상기 추출모듈(300)은 제2방향 및 제3방향 구동이 가능하며, 상기 비전모듈(300)은 제1방향 내지 제3방향 구동이 가능한 구조도 가능하다. 이들 구조는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 구현 가능할 것이다.
그리고 본 발명의 도면상에는 도시되어 있으나 설명되지 않은 구성들은, 설명이 없더라도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 그 구성이 잘 알려져 있거나 용이하게 알 수 있는 내용들로써, 본 발명의 범위에 포함됨은 당연한 것이다.
이상 설명된 실시예에서는 복수개의 도너블록들(250) 및 하나의 레시피언트 블록(220)이 장착된 경우에 대하여 설명하였다.
그러나 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 시료모듈(200)에 복수개의 레시피언트 블록(220)이 장착되는 경우도 있다. 물론 홀 사이즈가 동일한 복수개의 레시피언트 블록들(220)이 장착될 수도 있고, 홀 사이즈가 서로 다른 레시피언트 블록들(220)이 장착될 수도 있다. 즉, 상기 복수의 레시피언트 블록들(220)의 장착방법은 필요에 따라 여러 가지가 있을 수 있다.
여기서는 두 개의 레시피언트 블록(220)이 서로 다른 홀 사이즈를 가지는 경우, 예를 들어, 1mm 홀 사이즈의 레시피언트 블록과 5mm 홀 사이즈의 레시피언트 블록 2개가 상기 시료모듈(200)에 장착되는 경우의 동작을 알아보자. 도면상에서는 도시되지 않았지만, 이해의 편의를 위해 1mm 홀사이즈의 레시피언트 블록을 '제1레시피언트 블록' , 5mm 홀 사이즈의 레시피언트 블록을 '제2레시피언트 블록)'로 칭하고, 1mm 펀칭사이즈의 펀칭팁을 '제1펀칭팁' , 5mm 펀칭사이즈의 펀칭팁을 '제2펀칭팁' 로 정의하고 설명한다.
상기 제1레시피언트 블록 및 상기 제2레시피언트 블록이 장착되는 경우에, 상기 추출모듈(100)에서 펀칭팁(152)이 두 개가 선택된다. 상기 제1 및 제2레시피언트 블록의 홀사이즈에 대응되도록, 1mm 펀칭사이즈를 가지는 제1펀칭팁과 5 mm 펀칭사이즈를 가지는 제2펀칭팁이 선택된다.
이후 펀칭동작 및 어레이 동작이 수행된다. 상기 펀칭동작 및 어레이 동작은 이미 설명된 바 있는 하나의 레시피언트 블록(220)이 장착된 경우와 유사하게 진행된다. 예를 들면, 상기 제1펀칭팁을 이용하여 상기 도너블록(250)으로부터 조직을 펀칭하여 상기 제1레시피언트 블록의 홀에 어레이하는 제1동작과. 상기 제2펀칭팁을 이용하여 상기 도너블록으로부터 조직을 펀칭하여 상기 제2레시피언트 블록의 홀에 어레이하는 제2동작을 수행한다.
상기 제1동작과 상기 제2동작은 동시에 수행될 수도 있고, 교대로 수행될 수 있다. 또한 제1동작 또는 제2동작을 먼저 수행하고, 이후에 나머지 동작을 수행할 수도 있다. 여기서 상기 펀칭동작시에 제1펀칭팁의 펀칭대상이 되는 도너블록과 상기 제2펀칭팁의 펀칭대상이 되는 도너블록은 동일할 수도 있지만 서로 다를 수도 있다.
이 경우에는, 많은 수의 레시피언트 블록들의 장착이 가능하므로, 단시간에 다양한 홀 사이즈의 복수개의 자동 조직미세배열 블록 제작이 가능한 효과가 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자동 조직미세배열장치(500)의 외형도를 나타낸 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동 조직미세배열장치(500)의 외형은 사각형 구조의 몸체(590)와, 상기 몸체(590)의 상부면과 측면에 유지보수를 위한 메인트넌스 패널(maintenance panel)(598,597)이 구비된다. 또한 상기 시료모듈(200)에 도너블록(250)과 레시피언트 블록(220)의 장착을 위한 도어(592)가 구비된다. 그리고, 상기 몸체(590)의 측면에는 키보드, 마우스, 외부 통신기기, 외장하드 등의 연결을 위한 연결 포트들(596)이 구비된다. 그리고 정면의 상기 도어(592)에 인접하여 디스플레이화면(594)이 구비된다. 상기 디스플레이 화면(594)은 도 1의 디스플레이부(60)의 일부를 구성하는 것으로, 터치를 통한 커맨드의 입력이 가능한 터치스크린 기능이 구비된다. 또한, 비전모듈(300)의 카메라(350)의 영상이 디스플레이 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동 조직미세배열장치는, 종래와 달리 레시피언트 블록에 홀을 만드는 과정이 불필요하다. 즉 레시피언트 블록은 이미 제조되어 있는 것을 사용하므로 홀을 만드는 데 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 레시피언트 블록 제조용 펀칭팁이 불필요하다. 그리고 종래의 경우에는 레시피언트 블록의 홀 사이즈가 변경되면 그때마다 펀칭 팁을 교체해줘야 하나, 본 발명의 경우에는 사이즈 별로 복수개의 펀칭팁이 내장되어 있어 사용이 매우 편리하다. 또한 복수개의 펀칭팁 내장방식은 각기 다른 홀 사이즈를 가진 복수개의 레시피언트 블록을 동시에 장착할 수 있어, 단시간에 다양한 홀 사이즈의 복수개의 자동 조직미세배열 블록 제작이 가능한 효과가 있다.
부가적으로 종래의 장비의 경우에는 외부 제어방식 즉 외부 PC 등의 연결하여 사용하는 방식을 취하고 있어 사용에 불편하였으나, 본 발명은 제어부가 내장되어 있고, 터치스크린 기능이 제어방식을 가지고 있어 사용에 편리하고 쉽게 제어가 가능한 장점이 있다.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
도 1은 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 조직미세배열장치의 구성 블록도이고,
도 2는 도 1의 구성을 가지는 자동 조직미세배열장치의 전체개략도이고,
도 3 및 도 4는 도 2의 시료스테이지의 구체적 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면들이고,
도 5는 조직의 펀칭 및 배열을 위해 완전하게 준비된 시료모듈의 상태를 보인 도면이고,
도 6 및 도 7은 도 2의 추출모듈의 자세한 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면들이고,
도 8 및 도 9는 도 2의 비전모듈의 자세한 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면들이고,
도 10은 도 1의 구성을 가지는 자동 조직미세배열장치의 전체 동작을 설명하기 위한 도면이고,
도 11은 도 2의 외형도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 추출모듈 200 : 시료모듈
300 : 비전모듈 150 : 추출툴
152 : 펀칭팁 220 : 레시피언트 블록
250 : 도너블록 210 : 시료스테이지
350 : 카메라 370 : 변위센서

Claims (20)

  1. 자동 조직미세배열 장치에 있어서:
    구동가능하며, 적어도 하나의 도너블록 및 적어도 하나의 레시피언트 블록이 장착되기 위한 공간을 제공하는 시료모듈과;
    적어도 두 개의 방향으로 구동 가능하며, 적어도 하나의 펀칭팁을 구비하여 상기 적어도 하나의 도너블록으로부터 조직을 펀칭하여 상기 적어도 레시피언드 블록에 어레이하기 위한 추출모듈과;
    상기 시료모듈 및 상기 추출모듈의 구동동작을 제어하고, 외부에서 입력되는 커맨드에 응답하여 상기 추출모듈에서의 펀칭 및 어레이 동작을 제어하는 제어부를 구비함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 자동 조직미세배열 장치는,
    적어도 두 개의 방향으로 구동가능하며, 상기 추출모듈의 펀칭 및 어레이 동작의 촬영, 상기 적어도 하나의 도너블록의 위치나 높이측정, 및 상기 적어도 하나의 레시피언트 블록의 홀의 위치측정을 위한 비전모듈을 더 구비함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 자동 조직미세배열 장치는,
    상기 비전모듈에서 제공되는 영상신호 및 측정신호들에 응답하여 촬영된 영 상 및 측정위치를 디스플레이 하며, 사용자의 터치에 의해 커맨드 입력 및 위치설정이 가능한 터치스크린 기능을 구비하는 디스플레이부를 더 구비함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 도너블록은 동일 종류 또는 서로 다른 종류로 복수개가 구비됨을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레시피언트 블록은 적어도 한 가지 종류의 홀 사이즈를 갖는 복수개의 원통홀이 형성된 파라핀 재질의 구조물임을 특징으로 하는 자동 조직미세배열장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 시료모듈은 제1방향으로 구동가능하며, 상기 추출모듈은 상기 제1방향과는 수직인 제2방향 및 상기 제1방향 및 상기 제2방향과 수직인 제3방향으로 구동가능함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 시료모듈은,
    상기 복수개의 도너블록들 및 상기 적어도 하나의 레시피언트 블록이 장착되 기 위한 공간이 구비된 시료스테이지와;
    상기 시료스테이지가 장착되며, 상기 시료 스테이지를 특정위치로 이동시키기 위한 시료구동스테이지와;
    구동모터를 구비하여 상기 구동 스테이지를 상기 제1방향으로 구동하기 위한 시료구동유닛을 구비함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 추출모듈은,
    상기 펀칭동작 및 어레이 동작을 위한 적어도 하나의 펀칭팁을 구비하는 추출툴과;
    적어도 두 개의 구동모터를 구비하고 상기 제2방향 및 상기 제3방향 구동을 수행하여 특정위치로 상기 추출툴을 이동시키는 위치구동유닛들을 구비함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 추출툴은, 펀칭사이즈가 서로 다른 복수개의 펀칭팁들을, 회전가능한 하나의 원형몸체에 현미경의 렌즈부착 구조 또는 풍차 날개 구조로 고정시키는 형태로 구비함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 추출툴은,
    상기 추출툴을 회전시켜, 상기 복수개의 펀칭팁들 중 사용자에 의해 선택된 펀칭팁이 평면에 대하여 수직인 상기 제3방향을 펀칭방향으로 하도록 이동시키기 위하여 적어도 하나의 회전모터를 구비하는 회전구동유닛과;
    상기 펀칭팁에 의해 펀칭된 조직을 상기 펀칭팁 외부로 밀어내기 위하여 적어도 하나의 푸시모터를 구비하는 푸시구동유닛을 더 구비함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 펀칭팁은, 상기 위치구동유닛의 제3방향 하강에 의해 상기 도너블록의 조직을 펀칭하고, 내부에 상기 푸시구동유닛에 의해 구동되는 프로브(probe)를 구비하여, 상기 펀칭된 조직을 상기 레시피언트 블록의 특정 홀에 어레이함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 펀칭팁들은 상기 시료모듈에 장착 가능한 상기 레시피언트 블록의 홀 사이즈 종류에 대응하는 개수로 구비됨을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  13. 청구항 2에 있어서, 상기 비전모듈은,
    펀칭깊이 조절을 위해 상기 도너블록의 높이를 측정하기 위한 변위센서와;
    상기 추출모듈의 펀칭 및 어레이 동작의 촬영 및 상기 시료모듈의 촬영을 위 한 카메라를 구비함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 비전모듈은 상기 추출모듈에 부착되어 일체형으로 구동되거나, 분리되어 구동됨을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 비전모듈은,
    상기 카메라의 영상의 품질 향상을 위해 조명의 밝기가 조절되는 비전라이트와;
    상기 카메라의 영상의 초점조절을 위한 적어도 하나의 렌즈를 더 구비함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치.
  16. 청구항 3에 있어서,
    상기 도너블록의 펀칭 위치 선정, 레시피언트 블록의 홀의 선택, 및 복수개의 펀칭팁들이 구비되는 경우 어느 하나의 펀칭팁의 선택은, 상기 터치스크린을 통한 커맨드 입력에 의해 수행됨을 특징으로 하는 자동 조직미세배열 장치
  17. 자동 조직미세배열블록 제조방법에 있어서:
    시료모듈에 적어도 하나의 도너블록과 적어도 하나의 레시피언트 블록을 장착하는 단계와;
    상기 적어도 하나의 도너블록의 펀칭 위치 선택, 상기 적어도 하나의 레시피언트 블록의 홀의 선택, 및 복수개의 펀칭팁들중 상기 적어도 하나의 레시피언트 블록의 홀 사이즈와 동일한 펀칭사이즈를 가지는 펀칭팁을 선택하는 단계와;
    상기 선택된 펀칭팁의 구동에 의해 상기 도너블록으로부터 조직을 펀칭하고, 펀칭된 조직을 상기 레시피언트 블록의 홀에 자동으로 어레이하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열블록 제조방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 레시피언트 블록들 각각은 복수개로 장착되는 경우에, 서로 동일한 홀 사이즈 또는 서로 다른 홀 사이즈를 가짐을 특징으로 하는 자동 조직미세배열블록 제조방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 선택된 펀칭팁을 통한 펀칭동작 전에, 펀칭깊이 조절을 위해 상기 도너블록의 높이를 변위센서를 이용하여 측정하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 자동 조직미세배열블록 제조방법.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도너블록의 펀칭 위치 선택, 상기 레시피언트 블록의 홀의 선택, 및 복수개의 펀칭팁들중 상기 레시피언트 블록의 홀 사이즈에 대응되는 펀칭사이즈를 가지는 펀칭팁의 선택은, 터치스크린을 통한 커맨드 입력방식에 의해 수행됨을 특징으로 하는 자동 조직미세배열블록 제조방법.
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