KR20240052869A - 조직 절단 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조직을 절단하기 위한 디바이스, 시스템, 및 방법에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 본 발명의 디바이스, 시스템, 및 방법은 조직을 조직 배양 및 약물 테스트 응용분야에 사용되는 단편으로 절단하는 것과 관련된다.
Description
본 출원은 2022년 2월 25일에 출원된 미국 특허 가출원 63/313,819번 및 2021년 9월 10일에 출원된 63/242,542에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 개시내용은 인용에 의해 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 조직을 절단하기 위한 디바이스, 시스템, 및 방법에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 본 발명의 디바이스, 시스템, 및 방법은 조직을 조직 배양 및 약물 테스트 응용분야에 사용되는 단편(fragments)들로 절단하는 것과 관련된다.
다양한 진단 응용분야에서는 조직을 얇은 절편(sections)들로 절단해야 한다. 기존의 방법들은 절단 속도로 인한 한계를 가지며, 하나 이상의 수동 단계를 필요로 한다. 따라서, 조직에 심각한 기계적 손상을 입히지 않으면서도 자동화된 방식으로 빠르고 정밀하게 조직을 절편으로 절단하는 것에 대한 충족되지 않은 필요성이 존재한다. 또한, 다양한 정밀 종양학 응용분야에서의 생체 외(ex vivo) 약물 반응 측정과 같이 생조직(live tissue)이 필요한 다양한 다운스트림(downstream) 응용분야에서는 최대 조직 생존력(viability)을 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태는, 중공 캐비티(hollow cavity)를 갖는 조직 홀더(holder)를 포함하는 조직 절단 시스템을 제공한다. 조직 홀더는 중공 캐비티 내에 조직 샘플을 유지하도록 구성된다. 시스템은, 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담긴 조직 샘플을 제 1 디멘션(dimension) 및 제 2 디멘션에서 각각 스코어링(scoring) 절단에 의해 절단하여 스코어링된 조직 샘플을 생성하도록 구성된 제 1 절단 구성요소를 더 포함한다. 시스템은, 조직 홀더와 제 1 절단 구성요소 사이에, 제 1 상대 배향(relative orientation)과 제 2 상대 배향 간의 상대적 회전 이동을 유발하도록 구성된 회전 디바이스를 더 포함한다. 제 1 상대 배향에서, 제 1 절단 구성요소는 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플을 제 1 디멘션에서 절단하도록 구성된다. 제 2 상대 배향에서, 제 1 절단 구성요소는 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플을 제 2 디멘션에서 절단하도록 구성된다. 시스템은, 스코어링된 조직 샘플을 제 3 디멘션에서 절단하여 조직 단편들을 생성하도록 구성된 제 2 절단 구성요소를 더 포함한다.
본 발명의 다른 일 양태는, 중공 캐비티, 근위 단부, 원위 단부의 개구부, 및 중공 캐비티 내에 배치된 희생 조직 지지체(sacrificial tissue-support)를 갖는 조직 홀더를 포함하는 조직 절단 시스템을 제공한다. 희생 조직 지지체는 조직 샘플을 지지하도록 구성된다. 희생 조직 지지체는 중공 캐비티 밖으로 밀려나(driven out) 원위 단부의 개구부를 통해 조직 샘플의 일 부분을 노출시키도록 구성된다. 시스템은, 조직 샘플을 절단하여 조직 단편들을 생성하도록 구성된 절단 구성요소를 더 포함한다. 절단 구성요소는 희생 조직 지지체를 관통해 절단(cut through)함으로써 조직 샘플의 노출된 부분을 절단하도록 구성된다. 시스템은, 유체 물질로 채워진 저장부(reservoir)를 더 포함하고, 조직 홀더의 일 부분이 유체 물질에 잠겨 있다.
본 발명의 다른 일 양태는, 조직 샘플을 유지하도록 구성된 조직 홀더를 포함하는 조직 절단 시스템을 제공한다. 시스템은, 장착부(mount), 장착부에 연결된(coupled) 제 1 절단 구성요소, 장착부에 연결된 제 2 절단 구성요소, 및 장착부에 연결된 발진기(oscillator)를 포함하는 절단 조립체를 더 포함한다. 발진기는 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소를 이동시키도록 구성된다. 제 1 절단 구성요소는 조직 샘플을 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션에서 절단하여 스코어링된 조직 샘플을 생성하도록 구성된다. 제 2 절단 구성요소는 스코어링된 조직 샘플을 제 3 디멘션에서 절단하여 조직 단편들을 생성하도록 구성된다. 시스템은, 조직 홀더와 제 1 절단 구성요소 사이에, 제 1 상대 배향과 제 2 상대 배향 간의 상대적 회전 이동을 유발하도록 구성된 회전 디바이스를 더 포함한다. 제 1 상대 배향에서, 제 1 절단 구성요소는 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플을 제 1 디멘션에서 절단하도록 구성된다. 제 2 상대 배향에서, 제 1 절단 구성요소는 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플을 제 2 디멘션에서 절단하도록 구성된다. 시스템은 병진 스테이지(translation stage)를 더 포함하며, 이때 조직 홀더는 병진 스테이지에 연결된다. 조직 홀더는, 병진 스테이지의 활성화에 반응하여 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소에 대하여 병진운동한다.
본 발명의 다른 일 양태는, 조직 샘플로부터 조직 단편들을 생성하기 위한 조직 절단 시스템을 제공하며, 상기 조직 절단 시스템은 조직 샘플을 규정된(defined) 크기의 조직 단편들로 절단하도록 구성된 절단 구성요소 및 조직 단편들을 수집하도록 구성된 저장부를 포함한다. 시스템은, 저장부에 부착 가능한 필터 조립체를 더 포함하며, 이때 필터 조립체는 규정된 크기보다 큰 조직 단편들을 보유(retain)하도록 구성된다.
본 발명의 다른 일 양태는, 중공 캐비티를 포함하는 조직 홀더, 제 1 절단 구성요소, 및 제 2 절단 구성요소를 갖는 조직 절단 시스템을 사용하여 조직 샘플을 절단하는 방법을 제공하며, 상기 방법은: 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 조직 샘플을 배치함으로써 조직 샘플의 절단을 준비하는 단계; 조직 홀더를 제 1 상대 배향으로 배치하는 단계; 제 1 절단 구성요소와 조직 홀더 사이에 상대적 움직임을 발생시켜, 제 1 디멘션에서 조직 샘플에 스코어링 절단부(scoring cuts)를 만드는 단계; 조직 홀더를 소정의 각도로 회전시켜 제 2 상대 배향을 갖도록 하는 단계; 제 1 절단 구성요소와 조직 홀더 사이에 상대적 움직임을 발생시켜, 제 2 디멘션에서 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만듦에 따라 스코어링된 조직 샘플을 생성하는 단계; 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 노출시키는 단계; 및 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 제 2 절단 구성요소를 가로질러 이동시키는 단계(스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분은 제 3 디멘션에서 절단되어 조직 단편들을 생성함)를 포함한다.
본 발명의 다른 일 양태는, 절단을 위해 생조직 샘플을 준비하는 방법을 제공하며, 상기 방법은: 중공 캐비티, 원위 단부의 개구부, 및 희생 조직 지지체를 포함하는 조직 홀더를 제공하는 단계; 생조직 샘플을 희생 조직 지지체의 일 부분 상에 배치하는 단계(희생 조직 지지체의 상기 부분은 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해 중공 캐비티 밖으로 노출됨); 캡슐화제(encapsulant) 저장부를 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부로 연결하는 단계[캡슐화제 저장부는 캡슐화제 전구체(precursor)로 채워진 내부 부피를 포함하며, 생조직 샘플을 지지하는 희생 조직 지지체는 캡슐화제 전구체로 채워진 캡슐화제 저장부의 내부 부피 안으로 연장됨]; 및 생조직 샘플을 지지하는 희생 조직 지지체를 조직 홀더의 중공 캐비티 안으로 후퇴(retract)시키는 단계(캡슐화제 전구체는 생조직 샘플과 함께 중공 캐비티 안으로 주입됨)를 포함한다.
본 발명의 다른 일 양태는, 절단을 위해 조직 샘플을 준비하기 위한 키트(kit)를 제공하며, 상기 키트는: 중공 캐비티, 원위 단부의 개구부, 및 희생 조직 지지체를 포함하는 조직 홀더를 포함한다. 희생 조직 지지체는 조직 샘플을 지지하도록 구성되며, 희생 조직 지지체는 중공 캐비티에 대하여 상대적으로 이동하도록 구성된다. 희생 조직 지지체는 절단되도록 구성된다. 키트는, 캡슐화제 전구체를 담은 캡슐화제 저장부를 더 포함한다. 캡슐화제 저장부는 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부에 분리 가능하게(detachably) 연결됨에 따라 캡슐화제 전구체가 캡슐화제 저장부로부터 조직 홀더의 중공 캐비티 안으로 흐르는 것을 허용하도록 구성된다.
본 발명의 다른 일 양태는, 제 1 표면, 및 제 1 표면과 제 1 각도를 이루며 교차하는 제 1 장착부 표면을 포함하는 장착부를 갖는 절단 조립체를 제공한다. 제 1 각도는 90도이다. 장착부는, 제 2 각도를 이루며 제 1 표면과 교차하는 제 2 장착부 표면을 더 포함하고, 제 2 각도는 1도 내지 20도의 범위 내이다. 절단 조립체는, 제 1 장착부에 연결된 제 1 절단 구성요소 및 제 2 장착부 표면에 연결된 제 2 절단 구성요소를 더 포함한다.
본 발명의 다른 일 양태는, 절단 구성요소를 갖는 조직 절단 시스템을 사용하여 조직 샘플을 절단하는 방법을 제공하며, 상기 방법은: 절단 구성요소를 제 1 방향으로 일정한 속도로, 또한 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 일정한 속도로 주기적으로(cyclically) 이동시키는 단계; 절단 구성요소가 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 일정한 속도로 이동하고 있을 때 조직 샘플을 절단 구성요소를 향해 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태들이 상세한 설명 및 첨부된 도면을 고려함에 따라 명백해질 것이다.
본 기술의 이와 같은 그리고 다른 특징들, 양태들, 및 장점들은 아래의 도면을 참조하여 보다 잘 이해될 것이다. 첨부된 도면 및 예들은 제한하려는 것이 아니며 예시로서 제공된다.
도 1a는, 조직 절단 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 1b는, 여과 시스템, 산소 공급 유닛, 외부 냉각기, 및 제어 시스템을 포함하는 조직 절단 조립체의 개략도이다.
도 2a는, 조직 절단 시스템의 측면도이다.
도 2b는, 도 2a의 조직 절단 시스템의 사시도이다.
도 2c는, 조직 절단 시스템의 사시도이다.
도 2d는, 도 2c에서 점선 사각형으로 표시된 부분의 확대된 도면이다.
도 2e는, 도 2c의 조직 절단 시스템의 사시도이다.
도 3a는, 조직 절단 시스템의 측면도이다.
도 3b는, 도 3a의 조직 절단 시스템의 다른 도면이다.
도 3c는, 도 3a의 조직 절단 시스템의 일 부분의 사시도이며, 2개의 절단 구성요소 모두를 위한 하나의 조립체를 도시한다.
도 3d는, 하나의 장착부(예: 절단 구성요소 홀더) 상에 장착된 절단 구성요소들을 나타내며, 절단 구성요소의 평면들 사이에 각도 δ를 도시한다.
도 3e는, 조직 홀더에 대한 제 1 및 제 2 절단 구성요소의 배향을 나타내며, 각도 α1 및 β를 도시한다.
도 4a는, 절단 구성요소의 도면이며 그 다양한 부분들을 도시한다.
도 4b는, 절단 구성요소의 도면이며 그 다양한 부분들을 도시한다.
도 4c는, 절단 구성요소를 나타내는 도면이며 그 다양한 부분들을 도시한다.
도 4d는, 이중 베벨(bevel)을 갖는 절단 구성요소의 측면도이다.
도 4e는, 절단 구성요소가 조직 표면에 접근하는 각도의 사시도이다.
도 5a는, 조직 홀더의 사시도이다.
도 5b는, 조직 홀더의 사시도이다.
도 5c는, 도 5a 및 5b의 조직 홀더의 측면도이며, 너비(w), 깊이(d), 및 간격(s) 치수들을 도시한다.
도 6a는, 중공 캐비티 내에 있으며 희생 조직 지지체 상에 지지된 조직 샘플을 담은 조직 홀더의 사시도이다.
도 6b는, 조직 샘플이 희생 조직 지지체 상에 있고 중공 캐비티 밖으로 노출된 상태의 조직 홀더의 정면도이다.
도 6c는, 다수의 홈을 포함하는 희생 조직 지지체의 다양한 도면이다.
도 7a는, 절단을 위해 조직 샘플을 준비하기 위한 키트를 도시하며, 희생 조직 지지체 상에 지지된 조직 샘플을 나타낸다.
도 7b는, 희생 조직 지지체 상에 지지되고 캡슐화제로 감싸진(encased) 조직 샘플의 사시도이다. 희생 조직 지지체 상에 지지되고 캡슐화제로 감싸진 조직 샘플은 도 7b에서 조직 홀더의 중공 캐비티 밖으로 노출된 것으로 도시된다.
도 8a 내지 8c는, 구동 조립체(drive assembly)의 사시도이며, 조직 샘플이 조직 홀더의 중공 캐비티 밖으로 밀려나는 것을 도시한다.
도 9a는, 절단 구성요소에 대하여 제 1 배향에 있는 조직 홀더 및 절단 구성요소에 대하여 제 2 배향에 있는 조직 홀더에 대한 사시도이다.
도 9b는, 조직 홀더가 절단 구성요소에 대하여 제 1 배향에 있는 상태(좌측)인 조직 절단 시스템 및 절단 구성요소에 대하여 제 2 배향에 있는 상태(우측)인 조직 절단 시스템의 측면도이다.
도 9c는, 조직 홀더에 대하여 두 배향 사이에서 회전하는 절단 구성요소를 도시한다.
도 10a는, 저장부 및 네스트(nest)의 분해도이다.
도 10b는, 도 10a의 네스트 내에 배치된 저장부의 사시도이다.
도 10c는, 도 10b의 단면 사시도이다.
도 10d는, 도 10b의 단면도이며, 화살표들은 온도 제어된(temperature-controlled) 액체의 흐름 방향을 도시한다.
도 10e는, 네스트의 사시도이다.
도 10f는, 도 10e의 네스트의 단면 사시도이다.
도 10g는, 네스트, 외부 열 교환기, 및 제어기를 갖는 조직 절단 시스템의 사시도이다.
도 11은, 산소 공급 유닛의 개략도이다.
도 12a는, 조직 절단 시스템, 여과 시스템 및 이들의 구성요소를 도시하는 조직 절단 조립체의 개략도이다.
도 12b는, 인라인(in-line) 여과 시스템의 개략도이다.
도 12c는, 오프라인(off-line) 여과 시스템의 개략도이다.
도 12d는, 여과 시스템의 작동을 나타낸다.
도 13은, 조직 샘플을 제 1 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 1 절단 구성요소가 제 1 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더를 향해, 또한 조직 홀더로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a). 조직 홀더의 수직 이동(화살표 d)에 의해 수직 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 14는, 도 13의 조직 샘플을 제 2 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 1 절단 구성요소가 제 2 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더를 향해, 또한 조직 홀더로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a). 조직 홀더의 수직 이동(화살표 d)에 의해 수직 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 15는, 조직 샘플을 제 1 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 1 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 절단 구성요소를 향해, 또한 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a1). 조직 홀더의 수직 이동(화살표 d)에 의해 수직 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 16은, 도 15의 조직 샘플을 제 2 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 2 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 절단 구성요소를 향해, 또한 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a1). 조직 홀더의 수직 이동(화살표 d)에 의해 수직 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 17은, 조직 샘플을 제 1 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 1 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 절단 구성요소를 향해, 또한 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a1). 조직 홀더의 수평 이동(화살표 e)에 의해 수평 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 18은, 도 17의 조직 샘플을 제 2 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 2 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 절단 구성요소를 향해, 또한 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a1). 조직 홀더의 수평 이동(화살표 e)에 의해 수평 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 19는, 조직 단편들을 생성하기 위해 조직 샘플을 제 3 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타낸다.
도 20은, 절단을 위해 조직 샘플을 준비하는 단계들을 나타내며, 해당 공정에 관여하는 다양한 구성요소들을 도시한다.
도 21은, 절단 시스템의 사시도이다.
도 22는, 장착부, 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소를 포함하는 절단 조립체의 사시도이다.
도 23은, 도 22의 절단 조립체의 부분적인 단면 사시도이다.
도 24는, 도 22의 절단 조립체의 사시도이다.
도 25는, 도 22의 절단 조립체의 저면도(end veiw)이다.
도 26은, 저장부, 네스트, 구동 조립체, 및 병진 조립체로부터 분해된 회전 디바이스를 포함하는 절단 시스템의 일 부분의 분해도이다.
도 27은, 조직 홀더, 저장부 및 네스트의 측면도이다.
도 28은, 도 26의 저장부, 네스트, 구동 조립체, 및 회전 디바이스의 단면도이다.
도 29는, 도 26의 구동 조립체 및 회전 디바이스의 사시도이다.
도 30은, 저장부 및 네스트의 사시도이며, 조직 홀더가 저장부로부터 분해되어 있다.
도 31a는, 절단 구성요소 및 운동 스테이지(motion stage)에 대한 정현파형(sinusoidal) 운동 그래프이다.
도 31b는, 절단 구성요소 및 운동 스테이지에 대한 운동 그래프이다.
실시예들을 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 그 적용에 있어 아래의 설명에 제시되거나 아래의 도면에 도시된 구성의 세부 사항 및 구성요소의 배열에만 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 실시예들을 가질 수 있으며 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다.
도 1a는, 조직 절단 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 1b는, 여과 시스템, 산소 공급 유닛, 외부 냉각기, 및 제어 시스템을 포함하는 조직 절단 조립체의 개략도이다.
도 2a는, 조직 절단 시스템의 측면도이다.
도 2b는, 도 2a의 조직 절단 시스템의 사시도이다.
도 2c는, 조직 절단 시스템의 사시도이다.
도 2d는, 도 2c에서 점선 사각형으로 표시된 부분의 확대된 도면이다.
도 2e는, 도 2c의 조직 절단 시스템의 사시도이다.
도 3a는, 조직 절단 시스템의 측면도이다.
도 3b는, 도 3a의 조직 절단 시스템의 다른 도면이다.
도 3c는, 도 3a의 조직 절단 시스템의 일 부분의 사시도이며, 2개의 절단 구성요소 모두를 위한 하나의 조립체를 도시한다.
도 3d는, 하나의 장착부(예: 절단 구성요소 홀더) 상에 장착된 절단 구성요소들을 나타내며, 절단 구성요소의 평면들 사이에 각도 δ를 도시한다.
도 3e는, 조직 홀더에 대한 제 1 및 제 2 절단 구성요소의 배향을 나타내며, 각도 α1 및 β를 도시한다.
도 4a는, 절단 구성요소의 도면이며 그 다양한 부분들을 도시한다.
도 4b는, 절단 구성요소의 도면이며 그 다양한 부분들을 도시한다.
도 4c는, 절단 구성요소를 나타내는 도면이며 그 다양한 부분들을 도시한다.
도 4d는, 이중 베벨(bevel)을 갖는 절단 구성요소의 측면도이다.
도 4e는, 절단 구성요소가 조직 표면에 접근하는 각도의 사시도이다.
도 5a는, 조직 홀더의 사시도이다.
도 5b는, 조직 홀더의 사시도이다.
도 5c는, 도 5a 및 5b의 조직 홀더의 측면도이며, 너비(w), 깊이(d), 및 간격(s) 치수들을 도시한다.
도 6a는, 중공 캐비티 내에 있으며 희생 조직 지지체 상에 지지된 조직 샘플을 담은 조직 홀더의 사시도이다.
도 6b는, 조직 샘플이 희생 조직 지지체 상에 있고 중공 캐비티 밖으로 노출된 상태의 조직 홀더의 정면도이다.
도 6c는, 다수의 홈을 포함하는 희생 조직 지지체의 다양한 도면이다.
도 7a는, 절단을 위해 조직 샘플을 준비하기 위한 키트를 도시하며, 희생 조직 지지체 상에 지지된 조직 샘플을 나타낸다.
도 7b는, 희생 조직 지지체 상에 지지되고 캡슐화제로 감싸진(encased) 조직 샘플의 사시도이다. 희생 조직 지지체 상에 지지되고 캡슐화제로 감싸진 조직 샘플은 도 7b에서 조직 홀더의 중공 캐비티 밖으로 노출된 것으로 도시된다.
도 8a 내지 8c는, 구동 조립체(drive assembly)의 사시도이며, 조직 샘플이 조직 홀더의 중공 캐비티 밖으로 밀려나는 것을 도시한다.
도 9a는, 절단 구성요소에 대하여 제 1 배향에 있는 조직 홀더 및 절단 구성요소에 대하여 제 2 배향에 있는 조직 홀더에 대한 사시도이다.
도 9b는, 조직 홀더가 절단 구성요소에 대하여 제 1 배향에 있는 상태(좌측)인 조직 절단 시스템 및 절단 구성요소에 대하여 제 2 배향에 있는 상태(우측)인 조직 절단 시스템의 측면도이다.
도 9c는, 조직 홀더에 대하여 두 배향 사이에서 회전하는 절단 구성요소를 도시한다.
도 10a는, 저장부 및 네스트(nest)의 분해도이다.
도 10b는, 도 10a의 네스트 내에 배치된 저장부의 사시도이다.
도 10c는, 도 10b의 단면 사시도이다.
도 10d는, 도 10b의 단면도이며, 화살표들은 온도 제어된(temperature-controlled) 액체의 흐름 방향을 도시한다.
도 10e는, 네스트의 사시도이다.
도 10f는, 도 10e의 네스트의 단면 사시도이다.
도 10g는, 네스트, 외부 열 교환기, 및 제어기를 갖는 조직 절단 시스템의 사시도이다.
도 11은, 산소 공급 유닛의 개략도이다.
도 12a는, 조직 절단 시스템, 여과 시스템 및 이들의 구성요소를 도시하는 조직 절단 조립체의 개략도이다.
도 12b는, 인라인(in-line) 여과 시스템의 개략도이다.
도 12c는, 오프라인(off-line) 여과 시스템의 개략도이다.
도 12d는, 여과 시스템의 작동을 나타낸다.
도 13은, 조직 샘플을 제 1 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 1 절단 구성요소가 제 1 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더를 향해, 또한 조직 홀더로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a). 조직 홀더의 수직 이동(화살표 d)에 의해 수직 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 14는, 도 13의 조직 샘플을 제 2 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 1 절단 구성요소가 제 2 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더를 향해, 또한 조직 홀더로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a). 조직 홀더의 수직 이동(화살표 d)에 의해 수직 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 15는, 조직 샘플을 제 1 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 1 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 절단 구성요소를 향해, 또한 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a1). 조직 홀더의 수직 이동(화살표 d)에 의해 수직 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 16은, 도 15의 조직 샘플을 제 2 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 2 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 절단 구성요소를 향해, 또한 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a1). 조직 홀더의 수직 이동(화살표 d)에 의해 수직 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 17은, 조직 샘플을 제 1 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 1 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 절단 구성요소를 향해, 또한 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a1). 조직 홀더의 수평 이동(화살표 e)에 의해 수평 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 18은, 도 17의 조직 샘플을 제 2 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타내며, 여기서 제 2 배향에서 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 절단 구성요소를 향해, 또한 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동한다(화살표 a1). 조직 홀더의 수평 이동(화살표 e)에 의해 수평 디멘션에서의 연속적인 절단이 이루어진다.
도 19는, 조직 단편들을 생성하기 위해 조직 샘플을 제 3 디멘션에서 절단하는 단계들을 나타낸다.
도 20은, 절단을 위해 조직 샘플을 준비하는 단계들을 나타내며, 해당 공정에 관여하는 다양한 구성요소들을 도시한다.
도 21은, 절단 시스템의 사시도이다.
도 22는, 장착부, 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소를 포함하는 절단 조립체의 사시도이다.
도 23은, 도 22의 절단 조립체의 부분적인 단면 사시도이다.
도 24는, 도 22의 절단 조립체의 사시도이다.
도 25는, 도 22의 절단 조립체의 저면도(end veiw)이다.
도 26은, 저장부, 네스트, 구동 조립체, 및 병진 조립체로부터 분해된 회전 디바이스를 포함하는 절단 시스템의 일 부분의 분해도이다.
도 27은, 조직 홀더, 저장부 및 네스트의 측면도이다.
도 28은, 도 26의 저장부, 네스트, 구동 조립체, 및 회전 디바이스의 단면도이다.
도 29는, 도 26의 구동 조립체 및 회전 디바이스의 사시도이다.
도 30은, 저장부 및 네스트의 사시도이며, 조직 홀더가 저장부로부터 분해되어 있다.
도 31a는, 절단 구성요소 및 운동 스테이지(motion stage)에 대한 정현파형(sinusoidal) 운동 그래프이다.
도 31b는, 절단 구성요소 및 운동 스테이지에 대한 운동 그래프이다.
실시예들을 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 그 적용에 있어 아래의 설명에 제시되거나 아래의 도면에 도시된 구성의 세부 사항 및 구성요소의 배열에만 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 실시예들을 가질 수 있으며 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다.
단수형 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 달리 명시되지 않는 한 지시 대상의 복수형을 포함한다. 본 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐 사용된 근사치에 대한 표현은, 관련된 기본적 기능의 변경을 초래하지 않는 선에서 변동을 허용할 수 있는 임의의 정량적 표현을 수식하기 위하여 적용될 수 있다. 따라서, "약"과 같은 용어로 수식되는 값은 그 정확한 특정된 값으로 국한되어서는 안 된다. 달리 명시되지 않은 한, 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 성분의 양, 분자량과 같은 특성, 반응 조건 등을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에서 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않은 한, 다음의 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치적 파라미터들은 본 발명에 의해 얻고자 하는 필요한 특성에 따라 변동될 수 있는 근사치이다. 최소한, 각각의 수치적 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자(significant digits)를 고려하고 일반적인 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다.
명세서 및 청구범위에서 사용된 "및/또는"이라는 표현은, 이러한 표현으로 결합된 요소들, 예컨대 일부 경우에는 접속적으로(conjuctively) 존재하고 다른 경우에는 이접적으로(disjunctively) 존재하는 요소들에 대하여 "둘 중 하나 또는 둘 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
청구범위 또는 명세서에서 어떤 요소를 수식하기 위해 청구항 또는 명세서에서 "제 1", "제 2", "제 3" 등과 같은 서수 용어를 사용하는 것은, 그 자체로는 하나의 청구항 요소가 다른 요소에 대하여 우선순위를 가짐을 의미하거나 방법의 동작들이 수행되는 시간적 순서를 의미하는 것은 아니며, 단지 특정 명칭을 가진 하나의 요소를 동일한 명칭을 가진 다른 요소와 구분하기 위한 라벨(label)로서 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 "연결되다(coupled)"라는 용어는 "연결되다(connected)"라는 의미로 정의되지만, 반드시 직접적으로 연결되는 것은 아니며 반드시 기계적으로 연결되는 것도 아니다. 연결된다는 용어는 물리적으로, 자기적으로, 화학적으로, 전기적으로 또는 다른 방법으로 결합, 연결 또는 이어짐을 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 특별히 상반되는 의미의 표현이 없는 한 연결된 요소들 사이에 중간 요소가 존재하는 경우를 배제하지 않는다.
"구성되다(configured to)"라는 용어는, 주어진 기능을 수행하도록 적응되거나, 설정되거나, 배열되거나, 명령받거나, 변경되거나, 수정되거나, 구축되거나, 조성되거나, 구성(constructed)되거나, 설계되거나, 이러한 특성들의 여하한의 조합을 갖는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 "대상체(subject)"는 임의의 포유동물 또는 비포유동물 대상체이다. 일부 실시예에서, 대상체는 인간인 대상체일 수 있다. 일부 실시예에서, 대상체는 암을 앓고 있는 것으로 의심되거나 진단된다. 암은 임의의 고형 또는 혈액성 악성 종양일 수 있다. 암은 임의의 단계 및/또는 등급일 수 있다. 암의 비제한적 예는, 두경부암, 구강암, 유방암, 난소암, 자궁암, 위장관암, 결장직장암, 췌장암, 전립선암, 뇌암 및 중추신경계암, 피부암, 갑상선암, 신장암, 방광암, 폐암, 간암, 골암 및 기타 조직암을 포함한다.
본 명세서에서 상호교환적으로 사용되는 "조직" 또는 "조직 샘플"은 대상체로부터 수득한 생물학적 물질이다. 조직은 대상체의 신체의 임의의 장기나 부위에서 얻을 수 있다. 조직은 당업자에게 공지된 여하한의 방식으로 대상체로부터 획득할 수 있다. 조직은 수술적 절제술, 수술적 생체 검사, 연구용 생체 검사, 또는 대상체에게 행해지는 기타 치료 또는 진단 절차를 통해 획득할 수 있다. 일부 실시예에서, 조직은 종양 세포를 함유하거나 함유하는 것으로 의심된다. 종양 세포, 암세포, 악성 세포라는 용어는 상호교환적인 의미로 사용되었다. 일부 실시예에서, 조직은 종양 조직이다. 일부 실시예에서, 조직은 암이 발생했거나 암이 전이된 대상체 신체의 임의의 장기 또는 부위로부터 획득된다. 일부 실시예에서, 조직은 또한 면역 세포, 기질 세포(stromal cells) 등을 포함할 수 있다. 조직은 임의의 형태(예를 들어 냉동되었거나 고정됨)일 수 있지만, 바람직한 실시예에서 조직은 신선한(fresh) 생조직이다. 일부 실시예에서, 조직은 당업자에게 알려진 어떠한 조직 고정 기법(예: 포르말린 처리)으로도 처리되지 않고, 생존 세포의 수를 크게 줄이는 여하한의 조건 하에 보관되거나 여하한의 기간 동안 보관되지 않는다.
조직 단편들은 조직 샘플로부터 분리된 조직 샘플의 단편들이며, 단편은 조직을 하나 이상의 디멘션에서 절단함으로써 획득된다. 일부 실시예에서, 조직 단편들은 조직 샘플을 제 1 디멘션, 제 2 디멘션 및 제 3 디멘션과 같은 3개 디멘션 모두에서 절단함으로써 획득된다. (생체 검사 조직 샘플의 경우와 같은)일부 실시예에서, 조직 샘플이 2개 디멘션에서 이미 원하는 크기를 갖는 경우 조직 단편들은 조직 샘플을 하나의 디멘션에서 절단하는 것만으로도 생성될 수 있다. 조직 단편들은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 형상의 비제한적인 예는 정육면체, 정사각 큐보이드(square cuboids), 직사각 큐보이드(rectangular cuboids), 평행사변형 프리즘 등을 포함한다. 일부 실시예에서, 조직 단편들은 실질적으로 정사각형 형상을 갖는다. 일부 실시예에서, 각각의 조직 단편의 크기는 적어도 하나의 디멘션에서 1000 μm 이하(예를 들어, 1000 μm, 500 μm, 450 μm, 400 μm, 350 μm, 300 μm, 250 μm, 200 μm, 100 μm 또는 50 μm)이다. 일부 실시예에서, 각각의 조직 단편의 크기는 적어도 하나의 디멘션에서 50 μm에서 1000 μm 사이이다. 일부 실시예에서, 각각의 조직 단편의 크기는 적어도 하나의 디멘션에서 100 μm에서 500 μm 사이이다. 일부 실시예에서, 각각의 조직 단편의 크기는 적어도 하나의 디멘션에서 150 μm에서 350 μm 사이이다. 일부 실시예에서, 각각의 조직 단편의 크기는 적어도 2개의 디멘션에서 50 μm에서 500 μm 사이(예를 들어, 50 μm, 100 μm, 150 μm, 200 μm, 250 μm, 300 μm, 350 μm, 400 μm, 450 μm 또는 500 μm)이다. 일부 실시예에서, 각각의 조직 단편의 크기는 적어도 2개의 디멘션에서 100 μm에서 350 μm 사이이다. 일부 실시예에서, 각각의 조직 단편의 크기는 3개 디멘션 모두에서 50 μm에서 500 μm 사이이다. 일부 실시예에서, 각각의 조직 단편의 크기는 3개 디멘션 모두에서 100 μm에서 350 μm 사이이다. 일부 실시예에서, 각각의 조직 단편은 2개 디멘션에서는 300 μm에서 350 μm 사이이고, 제 3 디멘션에서는 100 μm에서 150 μm 사이이다. 일부 실시예에서, 조직 단편들은 크기가 균일하다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 균일하다는 용어는 실질적으로 균일함을 의미하며, 이때 조직 단편들의 크기는 적어도 하나의 디멘션에서 서로에 대하여 ±30% 이내이다. 일부 실시예에서, 조직 단편들은 생조직 단편들이고, 절단 공정들이 조직 샘플에 존재하는 생존 세포의 수를 실질적으로 감소시키지 않았다. 일부 실시예에서, 조직 단편들이 생조직 단편들임에 따라 하나 이상의 기능 분석(functional assays)이 조직 단편에 대하여 수행될 수 있다. 지정된 크기는 하나 이상의 디멘션 상에서 조직 단편의 원하는 크기이다. 지정된 크기는 조직의 유형 및/또는 최종 용도에 따라 사용자에 의해 규정되거나 사전에 규정될 수 있다. 하나 이상의 실시예에 따르면, 조직 절단 시스템은 조직 샘플을 지정된 크기의 조직 단편들로 절단한다. 조직 단편의 크기는 하나 이상의 디멘션에 대하여 지정된다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은 3개 디멘션 모두에서 지정된 크기에 따라 조직을 조직 단편들로 절단한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 크기가 지정된 조직 단편은 반드시 해당 조직 단편이 모든 디멘션에서 동일한 크기를 갖는다는 것을 의미하지는 않는다. 예를 들어, 지정된 크기의 조직 단편은 3개 디멘션 모두에서 동일한 크기를 가질 수도 있고(예: 300 μm × 300 μm × 300 μm), 2개 디멘션에서 크기가 동일하고 제 3 디멘션에서는 상이한 크기일 수도 있고(예: 300 μm × 300 μm × 100 μm), 3개 디멘션 모두에서 상이한 크기를 가질 수도 있다. 최종 용도에 따라서는, (예를 들어 1개 또는 2개의 디멘션에서, 또는 3개 디멘션 모두에서) 지정된 크기보다 크거나 작은 크기로 절단된 조직 단편들은 원치 않는 조직 단편들이다. 일부 실시예에서, (하나 이상의 디멘션에서) 지정된 크기의 ±50% 이내인 조직 단편들은 여전히 사용 가능하거나 원하는 조직 단편들일 수 있다. 예를 들어, 지정된 크기가 300 μm × 300 μm × 300 μm인 경우, 하나 이상의 디멘션에서 크기가 450 μm인 조직 단편들은 여전히 지정된 크기 범위 내일 수 있다(따라서, 원하는 조직 단편들일 수 있다). 그러나 하나 이상의 디멘션에서 크기가 450 μm를 초과하는 조직 단편들은 지정된 크기 범위를 벗어날 수 있고, 따라서 원치 않는 조직 단편들이다. 지정된 크기 범위 내에서 수용 가능한 크기는 사용자가 용도에 따라 규정할 수 있다.
절단 평면은 조직 샘플이 절단되는 평면이다. 절단 이벤트(event)는, 하나의 절단 평면에서 조직을 절단하는 공정이다. 일부 실시예에서, 조직이 절단되는 디멘션들(즉, 제 1 디멘션, 제 2 디멘션, 및 제 3 디멘션)은 서로에 대하여 수직이다. 본 명세서에서 사용된 "연속적인(successive) 절단 평면"은, 하나의 디멘션에서 실질적으로 평행한 복수의 절단 평면을 의미한다.
절단 공정은, 조직 샘플을 적어도 하나의 디멘션의 복수의 절단 평면에서 절단하는 공정이다. 일부 실시예에서, 절단 공정은 다수의 절단 이벤트를 포함한다. 제 1 절단 공정은 조직을 제 1 디멘션의 다수의 절단 평면에서 절단하는 공정이고, 제 2 절단 공정은 조직을 제 2 디멘션의 다수의 절단 평면에서 절단하는 공정이며, 제 3 절단 공정은 조직을 제 3 디멘션의 다수의 절단 평면에서 절단하는 공정이다. 일부 실시예에서, 제 1, 제 2 및 제 3 절단 공정은 순차적(sequential)이다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 절단 공정은 스코어링 공정이며, 이때 조직 샘플은 각각 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션의 연속적인 평면들에서 절단되지만, 조직 단편들(즉, 조직 샘플로부터 분리된 단편들)은 생성되지 않는다. 이해되는 바와 같이, "스코어링 절단"은 조직 샘플을 절단하지만 조직 샘플에서 분리되는 조직 단편들을 생성하지 않는 절단이다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 스코어링 절단은, 조직 샘플의 전체 깊이를 관통하지 않는 얕은 절단으로서 조직 샘플로부터 분리되는 단편을 생성하지 않는다. "스코어링된 조직 샘플"은, 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션에서 스코어링 절단에 의해 절단된 조직 샘플 또는 그 일 부분이며, 조직 단편들(즉, 조직 샘플로부터 분리된 단편들)은 생성되지 않는다. 일부 실시예에서, 조직 단편들은 조직 샘플이 3개 디멘션 모두에서 절단된 이후에만 생성된다. "슬라이싱 절단(slicing cut)"은 조직 샘플에서 분리되는 조직 단편들을 생성하는 절단이다. 일부 실시예에서, (제 1 및 제 2 디멘션에서의 스코어링 절단 이후에) 제 2 절단 구성요소에 의해 이루어지는 제 3 디멘션에서의 절단은 슬라이싱 절단이다. 일부 실시예에서, 특히 (조직 샘플이 이미 2개 디멘션에서 원하는 크기를 갖는) 생체 검사 샘플의 경우, 하나의 디멘션에서의 절단은 조직 샘플로부터 분리되는 조직 단편들을 생성하므로 슬라이싱 절단이다.
절단 주기(cycle)는, 조직 단편들을 생성하기 위한 제 1 절단 공정, 제 2 절단 공정 및 제 3 절단 공정의 순차적또는 동시적 발생이다. 일부 실시예에서, 절단 주기는, 조직 단편들을 생성하기 위해 제 1 절단 공정, 그에 후속하는 제 2 절단 공정, 이어서 마지막으로 제 3 절단 공정이 순차적으로 이루어지는 것이다. 일부 실시예에서, 한 번의 절단 주기는 조직 샘플의 일 부분만을 조직 단편들로 절단한다. 일부 실시예에서, 전체 조직 샘플을 조직 단편들로 절단하기 위해서는 여러 번의 절단 주기가 요구된다.
절단 구성요소는, 조직을 정밀하게 절단하도록 구성된 여하한의 물체이다. 절단 구성요소는, 절단 평면이나 그 인접 영역에서의 조직에 대한 손상을 최소화하면서, 주어진 디멘션의 절단 평면에서 조직을 정확하게 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에 따르면, 절단 평면은 절단 구성요소가 조직을 절단하는 평면이다. 절단 구성요소의 비제한적인 예로는, 블레이드, 와이어 또는 메스가 있다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소는 블레이드이다.
본 명세서에서 사용되는 "프로세서"(예: 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 제어기, 처리 유닛, 또는 기타 적합한 프로그래밍 가능 디바이스)라는 용어는, 특히 제어 유닛, 산술 논리 유닛("ALC") 및 복수의 레지스터를 포함할 수 있으며, 공지의 컴퓨터 아키텍처(예: 수정된 하버드 아키텍처, 폰 노이만 아키텍처 등)를 사용하여 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서는 독립형 및/또는 분산 환경에서 통신하도록 구성될 수 있고 다른 프로세서와 유선 또는 무선 통신을 통해 통신하도록 구성될 수 있는 마이크로프로세서이며, 이러한 하나 이상의 프로세서는, 서로 유사하거나 상이한 디바이스일 수 있는 하나 이상의 프로세서로 제어되는 디바이스에서 작동하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "메모리"라는 용어는 여하한의 메모리 저장소이며 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체이다. 메모리는, 예를 들어, 프로그램 저장 역역 및 데이터 저장 영역을 포함할 수 있다. 프로그램 저장 영역 및 데이터 저장 영역은, ROM, RAM(예: DRAM, SDRAM 등), EEPROM, 플래시 메모리, 하드 디스크, SD 카드 또는 기타 적합한 자기, 광학, 물리적 또는 전자 메모리 디바이스와 같이 여러 다른 메모리 유형의 조합을 포함할 수 있다. 프로세서는 메모리에 연결되고, (예를 들어, 실행 중에) 메모리의 RAM에 저장될 수 있거나, (예를 들어, 일반적으로 영구적으로) 메모리의 ROM에 저장될 수 있거나, 다른 메모리 또는 디스크와 같은 다른 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있는 소프트웨어 명령어들을 실행할 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리는, 프로세서로 제어되는 디바이스 내부에 있거나, 프로세서로 제어되는 디바이스 외부에 있거나, 유선 또는 무선 네트워크를 통해 접근할 수 있는 하나 이상의 프로세서 판독 및 접근 가능 메모리 요소 및/또는 구성요소를 포함한다. 본 명세서에 개시된 방법들의 구현에 포함되는 소프트웨어는 메모리에 저장될 수 있다. 소프트웨어는, 예를 들어, 펌웨어, 하나 이상의 애플리케이션, 프로그램 데이터, 필터, 규칙, 하나 이상의 프로그램 모듈 및 기타 실행 가능한 명령어들을 포함한다. 예를 들어, 프로세서는, 특히 본 명세서에서 설명된 공정 및 방법과 관련된 명령어들을 메모리로부터 검색(retrieve)하고 실행하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "네트워크"라는 용어는 일반적으로 여하한의 적합한 전자 네트워크를 지칭하며, 이는 Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee 등과 같은 여하한의 다양한 통신 프로토콜을 채용하는 광역 네트워크("WAN")(예: TCP/IP 기반 네트워크), 근거리 네트워크("LAN"), 이웃 영역 네트워크("NAN"), 홈 영역 네트워크("HAN") 또는 개인 영역 네트워크("PAN")를 포함하나 이에 국한되지 않는다. 일부 실시예에서, 네트워크는, 예를 들어 Global System for Mobile Communications (“GSM”) 네트워크, General Packet Radio Service (“GPRS”) 네트워크, Evolution-Data Optimized (“EV-DO”) 네트워크, Enhanced Data Rates for GSM Evolution (“EDGE”) 네트워크, 3GSM 네트워크, 4GSM 네트워크, 5G New Radio, Digital Enhanced Cordless Telecommunications (“DECT”) 네트워크, 디지털 AMPS (“IS-136/TDMA”) 네트워크 또는 Integrated Digital Enhanced Network (“iDEN”) 네트워크 등과 같은 셀룰러(cellular) 네트워크이다. 일부 실시예에서, 시스템은 (예를 들어 클라우드 컴퓨팅 리소스로서) 가상으로 제공된 데이터 저장소 및/또는 컴퓨터를 포함한다. 특정 실시예에서, 기술은 클라우드 컴퓨팅을 사용하는 것을 포함하여, 본 명세서에 설명된 컴퓨터의 구성요소를 포함하고/하거나 그 기능들을 수행하는 가상 컴퓨터 시스템을 제공한다. 따라서, 일부 실시예에서, 클라우드 컴퓨팅은 네트워크 및/또는 인터넷을 통해 본 명세서에 설명된 바와 같은 인프라, 애플리케이션 및 소프트웨어를 제공한다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 리소스(예: 데이터 분석, 계산, 데이터 저장소, 애플리케이션 프로그램, 파일 저장소 등)는 네트워크(예: 인터넷)를 통해 원격으로 제공된다.
일부 실시예에서, 도 4a, 도 4b 및 도 4c에 나타낸 바와 같이, 절단 구성요소는 상부 표면(u), 하부 표면(l), 반대되는 두 단부(e 및 f), 반대되는 두 단부(e 및 f) 사이로 연장되는 절단 에지(ce), 및 절단 에지(ce)의 반대편에 있으며 역시 반대되는 두 단부(e 및 f) 사이로 연장되는 후방 에지(be)를 포함한다. 일부 실시예에서, 상부 표면 및 하부 표면의 적어도 일부는 서로 평행하다. 절단 구성요소의 평면(p)은 절단 에지로부터 후방 에지까지 연장되는 평면을 지칭한다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소의 평면은 상부 표면 및 하부 표면으로부터 등거리에 있는 평면이다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소의 평면은 상부 표면 및 하부 표면 중 적어도 하나와 동일 평면상에 있다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소는 (도 4d에 도시된 것과 같이) 이중 베벨을 포함한다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소는 스테인리스강, 텅스텐 카바이드, 사파이어 또는 지르코늄과 같은 재료로 구성되지만, 이에 국한되지는 않는다.
도 4b를 참조하면, 절단 구성요소의 직선 축(la)은 절단 구성요소의 일 단부에서 다른 단부까지 연장되는 축이다. 직선 축은 절단 에지에 평행하다. 일부 실시예에서, 직선축은 절단 구성요소가 갖는 절단 에지에 평행한 가장 긴 축이다. 가로축(ta)은 직선 축에 수직인 축이다. 가로축은 절단 구성요소의 평면(p)에 평행하다.
도 4e를 참조하면, 접근 각도(angle of approach)는 절단 구성요소의 평면(평행선으로 음영 처리된 영역으로 표시됨)이 조직 샘플(300)의 표면(회색 음영 처리된 영역으로 표시됨)과 이루는 각도이다. 일부 실시예에서, 이는 절단 구성요소(100 또는 200)가 조직 샘플(300)에 접근하는 각도이다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소(100)의 접근 각도는 α2로 표시되며, 제 2 절단 구성요소(200)의 접근 각도는 γ로 표시된다. 조직 샘플의 표면은, 절단 구성요소에 노출되고 절단 구성요소와 처음으로 접촉하는 조직 샘플의 면이다.
일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소(100)(도 1a)는 조직 샘플을 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션에서 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는 제 1 절단 조립체의 일부이다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 조립체는, 제 1 절단 구성요소를 유지하도록 구성된 제 1 절단 구성요소 홀더(예: 장착부)를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는 조직 샘플을 향해, 또한 조직 샘플로부터 멀어지게 이동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소가 조직 샘플을 향하거나 조직 샘플로부터 멀어지는 병진 이동, 또는 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 제 1 절단 구성요소를 향하거나 제 1 절단 구성요소로부터 멀어지는 병진 이동은 스코어링 운동으로 지칭된다. 스코어링 운동은 스코어링 절단을 가능하게 하는 운동이다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 조립체는, 제 1 절단 구성요소의 조직 홀더를 향하는, 또한 조직 홀더로부터 멀어지는 스코어링 운동을 구동하도록 구성된 제 1 병진 조립체를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는 예를 들어 그 직선 축 또는 가로축을 중심으로 진동(oscillate)하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 조립체는, 제 1 절단 구성요소를 그 직선 축을 중심으로 진동시키도록 구성된 제 1 발진기를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소의 진동 운동 및 조직 샘플을 향하고 조직 샘플로부터 멀어지는 움직임(또는 스코어링 운동)은 보이스 코일(voice coil) 액추에이터에 의해 구동된다. 이에 따라 하나의 디바이스로 두 가지 유형의 운동을 모두 구동할 수 있으므로 디바이스가 차지하는 공간이 보다 작아지는 이점이 있다. 또한, 제 1 절단 구성요소가 움직이는 동안 공정 중에 주파수 및 속력을 조정할 수 있다. 이는 절단 공정 중에 제 1 절단 구성요소의 속력 및/또는 주파수에 대한 향상된 제어가 가능하도록 한다.
도 2e를 참조하면, 일부 실시예에서, 제 1 절단 조립체는 제 1 절단 구성요소(100)가 연결되는 제 1 지지 부재(12)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 지지 부재(12)는 제 1 절단 구성요소(100)를 지지하고, 조직 절단 시스템의 다른 구성요소 및 하위 구성요소에 대하여 제 1 절단 구성요소(100)를 배치하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 제 2 절단 구성요소(200)(도 1a)는 조직 샘플을 제 3 디멘션에서 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 2 절단 구성요소는 제 2 절단 조립체의 일부이다. 일부 실시예에서, 제 2 절단 조립체는, 제 2 절단 구성요소를 유지하도록 구성된 제 2 절단 구성요소 홀더(예: 장착부)를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 절단 조립체는, 제 2 절단 구성요소를 그 직선 축을 중심으로 진동시키도록 구성된 제 2 발진기를 더 포함한다.
도 2e를 참조하면, 일부 실시예에서, 제 2 절단 조립체는 제 2 절단 구성요소(200)가 연결되는 제 2 지지 부재(22)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 지지 부재(22)는 제 2 절단 구성요소(200)를 지지하고, 조직 절단 시스템의 다른 구성요소 및 하위 구성요소에 대하여 제 2 절단 구성요소(200)를 배치하도록 구성된다.
도 3a, 3b 및 3c를 참조하면, 제 1 절단 구성요소(100) 및 제 2 절단 구성요소(200)는 모두 하나의 절단 조립체의 일부이다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소는 하나의 절단 구성요소 홀더(31)(예: 하나의 장착부)에 장착된다. 하나의 절단 구성요소 홀더(31)에 장착된 절단 구성요소들은 (조직 샘플에 대하여) 서로 다른 각도로 배치되어, 작동 중에 절단 구성요소들 또는 조직 샘플의 서로에 대한 배향을 변경할 필요 없이 제 1 절단 구성요소(100)에 의한 스코어링 절단 및 제 2 절단 구성요소(200)에 의한 슬라이싱 절단이 가능하도록 한다.
도 3d를 참조하면, 절단 구성요소(100, 200)들은 절단 구성요소 홀더(31)에 장착되었을 때 서로에 대하여 각도 δ를 이루어 배향된다.
일부 실시예에서, 발진기는 절단 구성요소들의 하나 이상의 축(예: 직선 축 및/또는 가로축)을 중심으로 절단 구성요소들(예: 제 1 및/또는 제 2 절단 구성요소)을 진동시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 발진기는 모터(예: 압전 모터, 압전 모터의 세트, 전기 모터 등)를 포함한다. 발진기는 절단 구성요소들의 진동 주파수 및 진폭을 제어한다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소는 약 20 내지 약 200 Hz의 범위 내의 주파수로 진동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소는 약 50 내지 약 200 Hz의 범위 내의 주파수로 진동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소는 약 120 내지 약 200 Hz의 범위 내의 주파수로 진동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 발진기는 보이스 코일 액추에이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 보이스 코일 액추에이터는 절단 구성요소들의 진동을 구동한다. 일부 실시예에서, 하나의 보이스 코일 액추에이터가 제 1 및 제 2 절단 구성요소 모두의 진동을 구동한다.
도 3a 내지 3c를 참조하면, 일부 실시예에서, 하나의 발진기(32)가 선형 레일 시스템(34)에 연결되어 있다. 하나의 장착부(31)(예: 절단 구성요소 홀더)가 선형 레일 시스템(34)에 연결된다. 2개의 절단 구성요소(100, 200)는 장착부(31)에 연결되고, 조직 샘플의 표면에 대하여 서로 다른 각도를 이루어 배향된다. 일부 실시예에서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 제 1 절단 구성요소(100)의 평면은 제 2 절단 구성요소(200)의 평면에 대하여 각도 δ를 이룬다. 일부 실시예에서, 발진기(32)는 스코어링 절단과 슬라이싱 절단 사이에서 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소의 진동 주파수 및 진폭을 변경하도록 구성된다. 예를 들어, 제 1 절단 구성요소(100)에 의한 스코어링 절단 중에, 발진기(32)는 제 1 및 제 2 절단 구성요소(100, 200)를 제 1 지정 주파수 및 진폭으로 진동시킨다. 스코어링 절단 후, 발진기(32)는 제 2 절단 구성요소(200)에 의한 슬라이싱 절단이 이루어질 수 있도록 제 1 및 제 2 절단 구성요소(100, 200)를 제 2 지정 주파수 및 진폭으로 진동시킨다.
일부 실시예에서, 하나의 절단 구성요소(100)로는 스코어링 절단부를 생성하고 다른 절단 구성요소(200)로는 슬라이싱 절단부를 생성하기 위해, 조직 샘플은 지정된 속도 및 움직임 패턴으로 하나의 절단 구성요소에서 다른 절단 구성요소로 이동한다. 일부 실시예에서, 절단 작업 중에 절단 구성요소들의 유일한 움직임은 발진기에 의해 구동되는 진동 운동이다.
도 5a를 참조하면, 조직 홀더(400)는 조직 샘플(300)을 지지하도록 구성된다. 조직 홀더(400)는, 근위 단부(402a), 원위 단부(402b), 측벽(404), 측벽(404)에 의해 획정되는(defined) 중공 캐비티(406), 및 원위 단부(402b)에 있는 적어도 하나의 개구부(407)를 포함한다. 조직 홀더(400)는 중공 캐비티(406) 내에 조직 샘플(300)을 유지하도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 조직 홀더(400)의 세로축(408)은 근위 단부(402a)와 원위 단부(402b) 사이로 연장되는 축이다. 도시된 실시예에서, 조직 홀더(400)는 원형의 단면 형상을 갖는다. 다른 실시예에서, 조직 홀더는 타원형, 정사각형, 직사각형 등의 단면 형상을 갖는다. 일부 실시예에서, 조직 홀더(400)는 절단 공정 중에 중공 캐비티 내에 조직 샘플을 안정적으로 유지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더(400)는 강철과 같은 강성(rigid) 재료로 구성된다. 유리하게는, 조직 홀더(400)는 절단 공정 중에 조직 샘플(300)의 여하한의 움직임 또는 흔들림을 최소화한다.
도 5a를 계속해서 참조하면, 조직 홀더(400)는 측벽(404)에 형성된 제 1 슬릿(410a) 및 제 2 슬릿(410b)을 포함한다. 즉, 슬릿(410a, 410b)은 조직 홀더(400)의 측벽(404)에 있는 간극, 노치(notches), 홈 등이다. 조직 샘플(300)이 중공 캐비티(406) 내에 담긴 상태에서, 절단 구성요소가 슬릿(410a 또는 410b)을 통해 중공 캐비티(406)의 내부로 들어가 조직 샘플(300)을 절단할 수 있다. 도시된 실시예에서, 슬릿(410a)은 측벽(404)의 일 부분으로부터 측벽(404)의 반대편 일 부분까지 연장된다. 도시된 실시예에서, 제 1 슬릿(410a) 및 제 2 슬릿(410b)은 서로에 대하여 약 90° 각도로 배향된다.
도 5b를 참조하면, 조직 홀더(400)는 복수의 제 1 슬릿(410a) 및 복수의 제 2 슬릿(410b)을 가진 측벽(404)을 가진 것으로 도시된다. 도시된 실시예에서, 측벽(404)은 복수의 제 1 슬릿(410a) 및 복수의 제 2 슬릿(410b)을 포함하며, 복수의 제 1 슬릿 중 각각의 슬릿은 복수의 제 2 슬릿 중 각각의 슬릿에 대하여 90° 각도를 이룬다. 일부 실시예에서, 슬릿 또는 복수의 슬릿은 조직 홀더의 원위 단부(402b)에 위치하거나 그 근처에 위치한다.
도 5c를 참조하면, 슬릿의 너비는 410(w)으로 표시된다. 일부 실시예에서, 410(w)은 약 1 mm 내지 약 10 mm의 범위 내이다. 복수의 슬릿 중 인접한 슬릿들 사이의 간격은 410(s)로 표시된다. 일부 실시예에서, 410(s)는 하나의 슬릿의 에지로부터 인접한 슬릿의 가장 가까운 에지까지의 거리이다. 일부 실시예에서, 간격 410(s)는 약 300 μm에서 약 2000 μm 사이이다. 즉, 복수의 슬릿 중 인접한 2개의 슬릿은 약 300 μm 내지 약 2000 μm의 범위 내로 이격되어 배치된다. 슬릿의 깊이는 410(d)로 표시된다. 일부 실시예에서, 슬릿의 깊이는 약 50 μm 내지 약 1000 μm의 범위 내이다.
도 6a 및 6b를 참조하면, 일부 실시예에서, 조직 홀더(400)는 희생 조직 지지체(412)(예: 스캐폴드)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체는 조직 홀더와 일체인 부품이다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체는 분리 가능하다. 희생 조직 지지체(412)는 조직 샘플(300)을 지지하도록 구성된다. 희생 조직 지지체(412)는, 원위 단부(402b)의 개구부(407)를 통해 조직 홀더(400)의 중공 캐비티(406) 밖으로 밀려나고(도 6b) 중공 캐비티(406) 안으로 다시 후퇴되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체(412)는, 희생 조직 지지체(412)에 연결된 구동 조립체(600)에 의하여 중공 캐비티(406) 안으로 당겨지거나 밖으로 밀려나도록 구성된다. 일부 실시예에서, 구동 조립체(600)는 수동 플런저(plunger)이다. 다른 실시예에서, 구동 조립체(600)는 전자적으로 제어되는 선형 액추에이터이다.
일부 실시예에서, 희생 조직 지지체(412)는 비평탄(non-flat) 표면을 포함한다. 오목한 표면, U자형 표면, 각진 V자형 표면 등과 같은 다양한 유형의 비평탄 표면이 구상될 수 있다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체는 한쪽 단부가 넓고 점점 가늘어지며 다른 쪽 단부에서 홈을 형성하는 표면을 포함한다. 홈은 조직 샘플(300)을 수용하고 지지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체는 V자형의 표면을 갖는다. 조직 샘플은 희생 조직 지지체의 V자형 표면의 홈 상에 지지된다. 희생 조직 지지체의 비평탄한 형상은, 홈 상에 지지된 조직 샘플이 조직 홀더의 중앙에 최대한 가깝게 배치될 수 있도록 한다. 희생 조직 지지체는 투입되는 조직에 가장 적합한 다양한 폼 팩터(form factor)를 가질 수 있다. 예를 들어, 긴 원통 형상의 생체 검사 샘플은 무정형 덩어리인 절제부와는 다른 형상의 지지체를 필요로 한다.
도 6c를 참조하면, 일부 실시예에서 희생 조직 지지체(412)는 복수의 홈(413)을 포함하며, 하나의 조직 샘플이 하나의 홈 상에 지지된다. 즉, 복수의 홈(413) 각각이 개별 조직 샘플을 수용하도록 구성된다. 복수의 홈(413)은 다수의 조직 샘플을 동시에 절단할 수 있도록 한다. 도 6c(i)는 조직 홀더(400)의 중공 캐비티 밖으로 노출된 희생 조직 지지체(412)를 도시하며, 도 6c(ii)는 구동 조립체(600)의 도움으로 조직 홀더 안으로 후퇴된 희생 조직 지지체(412)를 도시한다. 일부 실시예에서, 홈들(413)의 치수는 조직 샘플들의 치수에 맞도록 만들어질 수 있다. 일부 실시예에서, 홈들의 치수는 조직 샘플의 치수보다 약간 더 큼에 따라 조직 샘플이 캡슐화제로 완전히 감싸질 수 있도록 충분한 공간을 제공한다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체 상에 조직 샘플을 고정하기 위해 접착제(adhesive)가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 접착제는 희생 조직 지지체 상에 도포되어 조직 샘플의 부착을 촉진한다.
희생 조직 지지체(412)는 절단 구성요소로 절단될 수 있는 재료(예들 들어 희생 재료)로 구성된다. 희생 조직 지지체 재료의 비제한적인 예는, 밀랍, 실리콘[예: 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)], 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 사이클로-올레핀 중합체 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체(412)의 재료는 조직 특성의 손상 또는 변질을 방지하기 위해 생체적합성이며 무독성이다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체의 재료는 희생 조직 지지체가 절단 구성요소의 압력 하에서 크게 구부러지거나 휘어지지 않도록 하며, 이에 따라 절단 중에 조직에 대한 기계적 손상을 최소화한다. 희생 조직 지지체(412)는, 절단 중에 조직 또는 조직 단편에 발생할 수 있는, 의도된 치수에 대한 형상 편차를 경감하는 역할을 하여 이점을 가진다.
도 7b를 참조하면, 일부 실시예에서, 캡슐화제(1104)가 절단 공정 중에 조직 샘플(300)을 조직 홀더(400)내의 제 위치에 고정한다. 일부 실시예에서, 캡슐화제는 겔(gel)이며, 캡슐화제 전구체가 겔화 조건 하에서 겔화될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 캡슐화제는 천연, 합성 또는 반합성 하이드로겔(hydrogel) 재료일 수 있다. 일부 실시예에서, 캡슐화제는 저융점 아가로오스(agarose) 겔이다. 일부 실시예에서, 캡슐화제는 알긴산염(alginate) 겔이다. 일부 실시예에서, 캡슐화제 전구체는 액체 상태의 알긴산염 용액이다. 일부 실시예에서, 캡슐화제는 절단 구성요소로 절단될 수 있다. 일부 실시예에서, 캡슐화제는 충분한 안정성을 제공하며, 조직 샘플은 절단 구성요소의 압력 하에서 크게 휘어지거나 변형되지 않는다. 일부 실시예에서, 캡슐화제는 조직 샘플의 생존력에 큰 영향을 미치거나 조직 샘플의 생물학적 특성을 변화시키지 않는 생체적합성 재료로 구성된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 캡슐화제 전구체는 적절한 겔화 조건 하에서 겔 상태의 캡슐화제를 형성하는 성분이다. 캡슐화제 전구체는 액체 또는 고체 형태와 같은 여하한의 물리적 형태를 가질 수 있다. 일부 실시예에서 캡슐화제는 캡슐화제 전구체의 공유 가교결합(covalent cross-linking)에 의해 형성되고, 한편 일부 다른 실시예에서 캡슐화제는 캡슐화제 전구체의 물리적 응집에 의해 형성된다. 일부 실시예에서, 조직 유형에 따라, 캡슐화제 전구체의 함량 백분율 및/또는 겔화 조건은 다양한 기계적 강성도를 갖는 캡슐화제를 얻기 위해 달라질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "겔화(gelling)" 및 "겔화(gelation)"라는 용어는 캡슐화제를 형성하기 위한 캡슐화제 전구체의 물리적 응집 및/또는 화학적/공유 가교결합(또는 중합)을 의미한다. 겔화 조건은, 캡슐화제 전구체의 물리적 응집 및/또는 화학적/공유 가교결합을 유발하여 캡슐화제를 형성하는 조건이다. 겔화 조건은 온도 변화 또는 광 조사(photo-irradiation)가 있으며 이로 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 겔화 조건으로 인해 캡슐화제 전구체(졸 상태)가 캡슐화제 전구체(겔 상태)로 졸-겔 전이된다. 겔화 조건은 바람직하게는 조직 샘플에 실질적인 손상을 일으키지 않는다. 일부 실시예에서, 겔화는 낮은 온도에서 짧은 시간 내에 일어나며, 바람직하게는 온화한(mild) 화학적 조건 하에서 일어난다.
도 7a를 참조하면, 캡슐화제 저장부(1100)는 (예를 들어 액체 상태인) 캡슐화제 전구체를 유지하도록 구성된 용기이다. 캡슐화제 전구체는 캡슐화제 저장부(1100)의 내부 부피(1102) 안에 담긴다. 일부 실시예에서, 캡슐화제 전구체를 담은 캡슐화제 저장부(1100)는 조직 홀더(400)에 연결되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 캡슐화제 저장부는 조직 홀더에 연결되도록 구성되며, 이때 캡슐화제 저장부는 조직 홀더(400)의 원위 단부(402b)에 있는 개구부(407)와 접속부(interface)를 형성한다. 일부 실시예에서, 캡슐화제 전구체를 담은 캡슐화제 저장부는, 접속부에서 실질적으로 액체 불침투성인 밀봉부(seal)를 생성하는 O-링(1110)의 도움으로 조직 홀더에 연결되며 이에 따라 캡슐화제 전구체의 누출을 방지한다. 일부 실시예에서, 접속부는 캡슐화제 전구체가 캡슐화제 저장부의 내부 부피로부터 조직 홀더의 중공 캐비티 안으로 흐를 수 있도록 한다.
도 8a, 8b 및 8c를 참조하면, 구동 조립체(600)는, 조직 샘플(300), 또는 조직 샘플을 유지하거나 지지하도록 구성된 여하한의 부재를 지정된 방향으로 구동하도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 구동 조립체(600)는 조직 홀더(400)의 근위 단부(402a)에 위치한다. 일부 실시예에서, 구동 조립체는 조직 샘플을 축(408)을 따라 조직 홀더의 근위 단부로부터 원위 단부로, 그리고 원위 단부(402b)의 개구부(407)를 통해 밖으로 밀어내도록 구성된다. 일부 실시예에서, 구동 조립체(600)는 조직 샘플을 증분 단계(incremental steps)별로 조직 홀더 밖으로 밀어내어, 각각의 단계에서 조직 샘플의 일 부분을 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해 노출시키도록 구성된다. 예를 들어, 도 8c는 도 8b에 나타낸 상태에서 적어도 하나의 추가적인 단계만큼 밀어내진 조직 샘플을 도시한다.
일부 실시예에서, 구동 조립체(또는 그 구성요소)는 조직 샘플을 유지하는 부재[예: 희생 조직 지지체(412)]를 통해 조직 샘플에 연결되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 샘플은 희생 조직 지지체 상에 지지되며 구동 조립체는 희생 조직 지지체에 연결된다. 일부 실시예에서, 구동 조립체 또는 그 구성요소의 일 부분은 조직 홀더의 중공 캐비티 안으로 연장되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 구동 조립체는 선형 액추에이터를 포함한다. 다양한 종류의 선형 액추에이션 메커니즘이 당업자에 의해 구상될 수 있다. 일부 실시예에서, 선형 액추에이터는 리드스크류(leadscrew)를 포함하며, 리드스크류의 회전 운동이 선형 운동으로 변환되어 조직 샘플을 구동한다. 일부 실시예에서, 보다 미세한 위치 조정이 필요한 경우 선형 액추에이터는 압전 액추에이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 선형 액추에이터는 희생 조직 지지체를 통해 조직 샘플과 연결되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 구동 조립체는 기어 메커니즘을 포함하며, 이때 랙(rack)과 피니언(pinion) 유형의 선형 액추에이션이 구상될 수 있다. 일부 실시예에서, 조직 샘플을 유지하는 부재(예: 희생 조직 지지체)는 그 측면에 설계된 에지들을 갖는다. 이러한 에지들은 원형 기어 메커니즘(또는 피니언)과 접속되며, 회전하는 기어 동작이 조직 샘플을 전방으로, 또한 선택적으로 후방으로 구동한다. 일부 실시예에서, 구동 조립체는 양방향 운동을 유발하도록 구성되는데, 즉, 조직 샘플을 조직 홀더의 중공 캐비티 밖으로 밀어내고 조직 샘플을 다시 중공 캐비티 안으로 후퇴시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 절단 시스템은, 조직 홀더(400)와 제 1 절단 구성요소(100) 사이에, 제 1 상대 배향에서 제 2 상대 배향으로 상대적 회전 이동을 유발하도록 구성된 회전 디바이스(500)(예를 들어 도 1a 내지 3c에 도시됨)를 포함한다. 일부 실시예에서, 회전 디바이스(500)는 조직 홀더 및/또는 제 1 절단 구성요소에 연결된다. 일부 실시예에서, 회전 디바이스는 캠(cam) 요소를 포함한다. 일부 실시예에서, 회전 디바이스는 조직 홀더에 연결된 스테퍼(stepper) 모터 또는 서보(servo) 모터를 포함한다. 일부 실시예에서, 회전 디바이스는 선형 액추에이터를 포함하며, 이 선형 액추에이터의 밀기/당기기 운동이 회전 운동으로 변환된다.
상대 배향은 제 1 절단 구성요소(100)에 대한 조직 홀더(400)의 상대적 회전 배향(rotational orientation)이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "제 1 상대 배향"은 제 1 절단 구성요소(100)에 대한 조직 홀더(400)의 상대적인 배향이고, 이때 제 1 절단 구성요소(100)는, 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플(300)을 제 1 디멘션의 절단 평면에서 절단하도록 구성된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "제 2 상대 배향"은 제 1 절단 구성요소(100)에 대한 조직 홀더(400)의 상대적인 배향이고, 이때 제 1 절단 구성요소(100)는, 조직 홀더(400) 내에 담긴 조직 샘플(300)을 제 2 디멘션의 절단 평면에서 절단하도록 구성된다. 상대 배향은, (도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이) 제 1 절단 구성요소는 회전시키지 않고 조직 홀더를 세로축(408)을 중심으로 회전시키거나, (도 9c에 도시된 바와 같이) 조직 홀더는 회전시키지 않고 제 1 절단 구성요소를 (예를 들어 그 가로축을 중심으로) 회전시키거나, 또는 둘 모두를 회전시킴으로써 얻을 수 있다.
일부 실시예에서, 절단 시스템은, 예를 들어 절단 구성요소 및/또는 조직 홀더의 병진 운동을 유발하도록 구성된 병진 조립체(800)를 포함한다. 병진 조립체는, 하나 이상의 축에서 운동을 발생시키기 위해, 선형 액추에이터를 갖는 다양한 유형의 병진 스테이지를 포함할 수 있다(예: 단일 축 선형 운동을 위한 선형 병진 스테이지, x 및 y축에서의 운동을 위한 x-y 병진 스테이지, 또는 x, y 및 z축에서의 운동을 위한 xyz 병진 스테이지). 선형 액추에이션 메커니즘의 비제한적인 예는, 전동식(electro-mechanical) 액추에이터(예를 들어, 리드스크류와 같은 나사형 액추에이터 또는 랙과 피니언과 같은 휠과 액슬형 액추에이터 등)를 포함한다. 일부 실시예에서, 보다 미세한 위치 조정이 필요한 경우 병진 조립체는 압전 액추에이터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은, 조직 홀더에 의해 지지되는 조직 샘플을 절단하기 위해, 조직 홀더 및/또는 절단 구성요소의 서로에 대한 병진 운동을 구동하는 하나 이상의 병진 조립체를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 병진 조립체는 절단 구성요소들에 대한 조직 홀더의 병진 운동을 유발한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 병진 조립체(800)(예를 들어 도 1a 및 3a에 도시된 x-y 병진 스테이지를 포함함)는, 예를 들어 조직 유형 및 조직을 둘러싼 캡슐화제와 같은 기타 재료의 존재 여부에 따라 달라지는 규정된 속력으로 조직 홀더를 절단 구성요소를 향해, 그리고 절단 구성요소에 대항하여(against) 구동한다. 일부 실시예에서, 속력은 약 0.05 mm/초에서 약 10 mm/초 사이의 범위를 가진다.
도 1a, 1b 및 2a 내지 2e를 참조하면, 절단 시스템은 저장부(1000)를 포함하며, 저장부는 포위벽(surrounding wall) 및 바닥의 수평 베이스로 둘러싸인 내부 공간을 포함한다. 내부 공간은 조직 단편들을 수용하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 내부 공간은 완충액(buffer), 식염수, 또는 배양 배지와 같은 유체 물질(절단 매질이라고도 함)로 채워진다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 일 부분이 저장부 안으로 돌출된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 일 부분이 저장부의 포위벽 내 개구부(1010)를 통해 저장부의 내부 공간 안으로 돌출된다(예를 들어, 도 2d 참조). 일부 실시예에서, 조직 홀더 또는 그 일 부분은 저장부의 내부 공간을 채우는 유체 물질에 잠긴다. 일부 실시예에서, 조직 홀더 및 저장부는 병진 스테이지(예: x-y 병진 스테이지) 상에 장착된다. 일부 실시예에서, x-y 병진 스테이지는, 제 1 절단 구성요소(100) 및/또는 제 2 절단 구성요소(200)에 대한 조직 홀더(400) 및 저장부(1000)의 x-y 병진 운동을 유발한다. 일부 실시예에서, 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소를 향해, 그리고 그에 대항하여 움직임으로 인해 절단 구성요소들이 조직 샘플 안으로 밀어져 조직 샘플을 뚫고 들어가게 되고, 이에 따라 조직 샘플이 각각 스코어링 절단 및 슬라이싱 절단으로 절단된다. 일부 실시예에서, 절단이 이루어지고 나면 병진 스테이지는 저장부 및 조직 홀더를 원래 위치로 후퇴시킨다.
저장부(1000)의 내부 공간은 온도 제어된다. 일부 실시예에서, 저장부(100)의 내부 공간은 가열되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 저장부(1000)의 내부 공간은 조직 또는 조직 단편들을 냉동시키지 않으면서 (예를 들어, 0 °C에 가까운 온도로) 냉각되도록 구성된다. 즉, 저장부(1000)는 내부 공간의 내용물을 얼음이나 기타 냉각 유체로 오염시키지 않는 방식으로 냉각된다.
일부 실시예에서는, 간접적인 온도 제어 메커니즘이 활용된다. 일부 실시예에서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 이러한 간접 온도 제어 메커니즘은 네스트(1200)(예: 저장부 네스트)의 도움을 받아 구현되며, 네스트는 저장부(1000)의 외부 치수들과 일치하는 내부 캐비티(1210)를 포함한다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 네스트(1200)는 내부 캐비티(1210) 내에 저장부(1000)를 유지하도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 네스트(1200)는 저장부(1000)의 모든 측면 및 바닥을 둘러싸며 상단부만이 노출되도록 한다. 일부 실시예에서, 열 전달 유체가 네스트를 통해 순환하도록 구성된다. 저장부 네스트를 통해 순환하는 열 전달 유체는 저장부의 내용물과 접촉하지 않으면서 네스트 내에 배치된 저장부의 온도를 유지한다. 이는 내부 공간에 수집된 조직 또는 조직 단편들의 오염을 방지함에 따라 이점을 갖는다.
일부 실시예에서, 네스트(1200)는 열 전달 유체의 순환을 가능하게 하는 내부 특징부들을 포함한다. (도 10c, 10d 및 10f의 단면들에 도시된 바와 같이) 일부 실시예에서 내부 특징부는 저장부 네스트의 벽면에 인접한 밀폐(enclosed) 공간(1250)이다. 도 10d의 두꺼운 화살표로 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서 열 전달 유체는 밀폐 공간을 통해 순환한다. 일부 실시예에서, 냉각 유체가 외부 열 교환기(1280)(도 10g에 도시됨)로부터 공급된다. 일부 실시예에서, 열 전달 유체의 순환은, 외부 열 교환기(1280)와 네스트(1200) 간의 열 전달 유체의 흐름을 가능하게 하는 절연 튜브의 도움을 받아 이루어진다. 일부 실시예에서, 내부 특징부(예: 네스트의 벽면에 인접한 밀폐 공간)는 열 전달 유체의 유입 및 유출을 위한 유입구(1220) 및 유출구(1240)를 포함한다. 일부 실시예에서, 외부 열 교환기는 저장부 내의 원하는 최종 온도로 변환되는 온도로 설정된다. 예를 들어, 외부 열 교환기 내의 온도를 약 -1 °C로 설정하면 저장부 내의 온도는 약 2.5 °C가 된다. 일부 실시예에서, 전체 절단 공정 시간 동안 저장부가 원하는 온도로 냉각되어 있도록 하기 위해, 절단 프로토콜의 시작 시에 외부 열 교환기가 켜진다. 일부 실시예에서, 이러한 온도는 보다 나은 성능 예측가능성을 얻기 위해 경험적으로 도출되고/되거나 컴퓨터 모델링을 통해 최적화된다. 열 전달 유체는, 열 전달 유체의 원활한 흐름에 적합한 점도 및 원하는 온도를 유지하기 위한 열 특성을 갖는 여하한의 표준 냉각제일 수 있다. 열 전달 유체의 비제한적인 예는 물보다 어는 점이 낮은 액체들을 포함한다. 이러한 액체들의 예는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 등을 포함한다. 일부 실시예에서, 저장부의 내부 공간은 약 1 °C에서 약 10 °C 사이의 온도(예: 1 °C, 1.5 °C, 2 °C, 2.5 °C, 4 °C, 5 °C 등)를 유지하도록 구성된다. 온도는 대체로 일정하게 유지되지만 ± 0.5 °C 이내의 변동이 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 저장부의 내부 공간은 약 1 °C에서 약 4 °C 사이의 온도로 유지되도록 구성된다.
도 1b 및 도 11을 참조하면, 절단 시스템은 절단 공정 중에 저장부(1000)의 내부 공간으로 산소(O2)를 공급하도록 구성된 산소 공급 유닛(1300)을 포함한다. 일부 실시예에서, 산소 공급 유닛(1300)은 저장부(1000)에 연결된다. 제한적이지 않은 실시예에서, 산소 공급 유닛(1300)은 산소 탱크, 산소 생성기, 산소 농축기 또는 캐니스터(cannister)와 같은 O2 소스(1310)를 포함할 수 있으며, 이때 O2 소스는 저장부의 외부에 있다. 일부 실시예에서, 절단 공정 중에 절단 매질(즉, 저장부의 내부 공간을 채우는 유체 물질)에 산소를 공급하는 것은 조직 단편들의 생존력을 보존하는 것으로 밝혀졌다. 일부 실시예에서, 산소 공급 유닛은 저장부 내에 수집된 조직 단편에 대한 외란(disturbance)을 최소화하는 인터페이스(1330)의 도움을 받아 저장부로 연결된다. 일부 실시예에서, 산소 공급 유닛은, (O2 탱크, 생성기, 농축기 등과 같은) 산소 소스(1310), O2 소스의 유출구에서의 O2 압력을 제어하기 위한 압력 조절기(도시되지 않음) 및 O2 소스로부터 저장부의 내부 공간 안으로 연장되는 튜브(1320)를 포함한다. 일부 실시예에서, 산소 공급 유닛은 저장부의 내부 공간에 담긴 절단 매질 내의 에어스톤(air stones)에 접속된다.
도 12a 내지 12d를 참조하면, 절단 시스템(10)은 필터 조립체(1410)를 포함하는 여과 시스템(1400)을 포함한다. 필터 조립체(1410)는, 지정된 크기의 조직 단편들을 풍부화(enrich)하기 위해, 잔해, 지정된(원하는) 크기가 아닌 조직 단편 및/또는 기타 원치 않는 물질(예를 들어, 희생 조직 지지체, 접착제 물질, 캡슐화제 등의 단편)을 걸러낸다. 필터 조립체(1410)는 적어도 하나의 필터 유닛을 포함한다. 일부 실시예에서, 필터 조립체는 서로 다른 구멍 크기(pore size)를 가진 복수의 필터 유닛을 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 필터 유닛은 직렬로 연결되며(도 12d), 제 1 필터 유닛으로부터의 여액(filtrate)은 제 2 필터 유닛을 통과하고 이와 같이 계속된다. 일부 실시예에서, 필터 조립체는 하나 이상의 통합 필터(integrated filter) 유닛들을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 통합 필터 유닛들을 갖는 필터 조립체는 세척 및 재사용 가능하다. 일부 실시예에서, 사용자의 필요에 따라 필터 조립체에 하나 이상의 기성품 필터 유닛 또는 맞춤형 필터 유닛을 부착할 수 있다.
도 12d를 참조하면, 일부 실시예에서 필터 조립체는 (예를 들어, 보다 큰) 제 1 구멍 크기를 갖는 제 1 필터 유닛(1412)을 포함하여, 지정된 크기보다 큰 원치 않는 조직 단편들은 보유하고, (예를 들어 지정된 크기의) 원하는 조직 단편들은 다른 더 작은 잔해와 함께 통과하여 흐르도록 한다. 일부 실시예에서, 이러한 제 1 필터 유닛의 표면적은, 보다 큰 단편들 및 다른 큰 입자들에 의해 구멍이 막혀 더 작은(그리고 원하는) 조직 단편들의 통과가 차단되는 것을 방지하기 위해 충분히 크다. 일부 실시예에서, 필터 조립체는 (더 작은) 제 2 구멍 크기를 갖는 제 2 필터 유닛(1414)을 더 포함하여, 지정된 크기의 조직 단편들은 보유하고 더 작은 잔해들은 통과하여 흐르도록 한다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은, 필터 유닛을 세척하여 구멍을 막는 입자들을 제거하기 위해, 원하는 유량으로 세척 완충액(wash buffer)을 공급하도록 구성된 플러싱(flushing) 메커니즘을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은 구멍을 막는 입자들을 제거하기 위한 기계적 교반기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은 (예를 들어 잔해 및 원치 않는 물질을 포함하는)여액을 수집하기 위한 제 1 수집 탱크(1440)를 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은 지정된 크기의 조직 단편들을 수집하기 위한 단편 수집 탱크(1460)를 포함한다.
일부 실시예에서, 필터 조립체(1410)는 저장부(1000)에 연결되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 필터 조립체는 절단 작업이 끝날 때 전체 조직이 조직 단편들로 절단되고 나면 저장부에 연결된다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은 인라인 여과 시스템이다(도 12b). 여과 공정은 조직 절단 시스템 내의 저장부의 원래 위치에서 이루어지며, 이때 필터 조립체는 조직 절단 시스템 내에서 원래 위치에 있는 저장부에 연결된다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은 오프라인 여과 시스템이다(도 12c). 일부 실시예에서, 절단 작업이 완료된 후, 다른 원치 않는 단편 및 잔해와 함께 원하는 조직 단편들이 담긴 저장부는 [조직 절단 시스템(10) 내의]절단 영역으로부터 필터 조립체(1410)를 포함하는 여과 시스템(1400)으로 이송된다. 이송은 수동으로 이루어지거나 자동 이송일 수 있다. 일부 실시예에서, 여과 시스템(1400)은, 저장부를 조직 절단 시스템 내의 제 1 위치로부터 여과 시스템 내의 제 2 위치로 자동 이송하기 위해, 조직 절단 시스템에 연결되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 저장부는 필터 조립체 상에서 뒤집힌다(inverted).
일부 실시예에서, 저장부는 (예를 들어 도 12a 및 12d(i)에 도시된 바와 같이) 커넥터(1450)의 도움을 받아 필터 조립체로 연결된다. 일부 실시예에서, 커넥터(1450)는 밸브(1455)를 포함한다. 여과 공정 중에, 밸브(1455)는 도 12d(ii)에 도시된 바와 같이 개방되어 저장부(1000)의 내용물이 필터 조립체(1410)로 흐를 수 있도록 한다. 일부 실시예에서, 도 12d(iii)에 도시된 바와 같이, 바람직하지 않은 큰 단편들은 제 1 필터 유닛(1412)에 남는 반면, (지정된 크기의) 조직 단편들은 통과하여 흐른다. 일부 실시예에서, (지정된 크기의) 조직 단편들은 (도 12d(iii)에 도시된 바와 같이) 제 2 필터 유닛(1414)에 남는 반면, 더 작은 잔해들은 통과하여 수집 탱크(1440)로 흐른다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 필터 유닛은 필터 조립체 내에서 직렬로 연결된다. 일부 실시예에서, 도 12d(iv)에 도시된 바와 같이, 지정된 크기의 조직 단편들을 수집하기 위해 제 2 필터 유닛(1414)은 여과 공정 이후에 필터 조립체로부터 분해되어 단편 수집 탱크(1460)로 연결된다. 일부 실시예에서, 저장부의 내용물(예: 지정된 크기의 조직 단편과 더불어 더 큰 단편, 잔해 및 다른 불순물과 같은 기타 원치 않는 물질)은 중력에 의해 구동되는 수동적 흐름에 의해 여과 시스템으로 흘러 들어간다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은, 커넥터(1450)에 연결되고 저장부의 내용물을 필터 조립체 안으로 주입하도록 구성된 유체 구동 메커니즘(1470)(도 12a)을 더 포함한다. 적합한 유체 구동 메커니즘은 펌프, 양의(positive) 공기압 시스템 등을 포함한다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 일부 실시예는, 측벽에 의해 획정되는 중공 캐비티, 근위 단부, 및 원위 단부의 개구부를 포함하는 조직 홀더(400)를 포함하는 조직 절단 시스템과 관련되며, 조직 홀더는 중공 캐비티 내에 조직 샘플(300)을 지지하도록 구성된다. 조직 절단 시스템은, 중공 캐비티 내에 담긴 조직 샘플을 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션에서 각각 스코어링 절단에 의해 절단하여 스코어링된 조직 샘플을 생성하도록 구성된 제 1 절단 구성요소(100)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은, 조직 홀더와 제 1 절단 구성요소 사이에, 제 1 상대 배향에서 제 2 상대 배향으로 상대적 회전 이동을 유발하도록 구성된 회전 디바이스(500)를 더 포함한다. 제 1 상대 배향에 있을 때 제 1 절단 구성요소는 (조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담긴) 조직 샘플을 제 1 디멘션에서 절단하도록 구성되고, 제 2 상대 배향에 있을 때 제 1 절단 구성요소는 (조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담긴) 조직 샘플을 제 2 디멘션에서 절단하도록 구성된다. 조직 절단 시스템은, 스코어링된 조직 샘플을 제 3 디멘션에서 절단하여 조직 단편들을 생성하도록 구성된 제 2 절단 구성요소를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 조직 홀더(400)는 희생 조직 지지체(412)를 더 포함하며, 희생 조직 지지체는 조직 샘플을 지지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체는 홈을 포함하는 비평탄 표면을 포함하며, 홈은 조직 샘플을 지지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 2 절단 구성요소는 희생 조직 지지체를 관통하여 절단함으로써 조직 샘플을 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 비평탄 표면은 V자형의 표면이다.
일부 실시예에서, 회전 디바이스(500)는 조직 홀더에 연결되고, 조직 홀더를 그 세로축을 중심으로 조직 홀더의 제 1 상대 배향에서 조직 홀더의 제 2 상대 배향으로 회전시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 회전 디바이스(500)는 (예를 들어 도 2c 및 2d에 도시된 바와 같이) 연결 요소(502)를 통해 조직 홀더(400)로 연결된다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는 회전되지 않거나 회전적으로 고정(rotationally fixed)된다. (도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이) 제 1 절단 구성요소가 아니라 조직 홀더가 회전되는 일부 실시예에서, 제 1 상대 배향은 "조직 홀더의 제 1 배향"으로 지칭되고, 제 2 상대 배향은 "조직 홀더의 제 2 배향"으로 지칭된다. 조직 홀더가 제 1 배향에 있을 때, 제 1 절단 구성요소는 (조직 홀더 내에 담긴) 조직 샘플을 제 1 디멘션의 절단 평면에서 절단하도록 구성되고, 조직 홀더가 제 2 배향에 있을 때, 제 1 절단 구성요소는 (조직 홀더 내에 담긴) 조직 샘플을 제 2 디멘션의 절단 평면에서 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더가 제 1 배향에 있을 때 제 1 절단 구성요소는 조직 샘플을 제 1 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 절단하도록 구성되고, 조직 홀더가 제 2 배향에 있을 때 제 1 절단 구성요소는 조직 샘플을 제 2 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 회전 디바이스는 조직 홀더를 그 세로축을 중심으로 90°의 각도만큼 회전시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 회전 디바이스(500)는 제 1 절단 구성요소에 연결되고, (예를 들어 도 9c에 도시된 바와 같이) 제 1 절단 구성요소를 (예를 들어 그 가로축을 중심으로) 제 1 절단 구성요소의 제 1 배향에서 제 1 절단 구성요소의 제 2 배향으로 회전시키도록 구성된다. 조직 홀더가 아니라 제 1 절단 구성요소가 회전되는 실시예에서, 제 1 상대 배향은 "제 1 절단 구성요소의 제 1 배향"으로 지칭될 수 있고, 제 2 상대 배향은 "제 1 절단 구성요소의 제 2 배향"으로 지칭될 수 있다. 제 1 절단 구성요소가 제 1 배향에 있을 때, 제 1 절단 구성요소는 (조직 홀더 내에 담긴) 조직 샘플을 제 1 디멘션의 절단 평면에서 절단하도록 구성되고, 제 1 절단 구성요소가 제 2 배향에 있을 때, 제 1 절단 구성요소는 (조직 홀더 내에 담긴) 조직 샘플을 제 2 디멘션의 절단 평면에서 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 회전 디바이스는 제 1 절단 구성요소를 90°의 각도만큼 회전시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 조직 홀더(400) 또는 제 1 절단 구성요소(100)는 (예를 들어, 수직방향으로 또는 측방향으로)서로에 대하여 이동되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 병진 조립체가 조직 홀더 및/또는 제 1 절단 구성요소의 병진 운동을 유발하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은, 조직 홀더에 연결되고 조직 홀더의 제 1 절단 구성요소에 대한 병진 운동을 유발하도록 구성된 병진 조립체를 포함한다. 일부 실시예에서, 병진 조립체는, 조직 홀더를 제 1 절단 구성요소에 대하여 연속적인 병진 위치들 간에(예를 들어 n-1번째 병진 위치에서 n번째 병진 위치로) 이동시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 연속적인 병진 위치들은 수직 병진 위치들이다. 일부 실시예에서, 연속적인 병진 위치들은 측방향(또는 수평) 병진 위치들이다. 일부 실시예에서, 조직 홀더가 각각의 병진 위치(예: 수직 또는 수평 병진 위치)에 있을 때, 제 1 절단 구성요소는 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플을 향해, 또한 조직 샘플로부터 멀어지게 이동함에 따라 연속적인 절단 평면들에서 조직 샘플을 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더가 각각의 병진 위치(예: 수직 또는 수평 병진 위치)에 있을 때, 조직 샘플을 담은 조직 홀더는 제 1 절단 구성요소를 향해, 또한 제 1 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동함에 따라 연속적인 절단 평면들에서 조직 샘플이 제 1 절단 구성요소에 의해 절단되게 하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 병진 이동은 수직 병진 이동이며, n-1번째 병진 위치는 n번째 병진 위치의 위나 아래에 있다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 병진 이동은 (수평 병진 이동과 같이)측방향으로 이루어지며, n-1번째 병진 위치는 n번째 병진 위치 옆에(예를 들어 좌측 또는 우측에) 있다.
일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은, 조직 홀더 및 제 1 절단 구성요소의 서로에 대한 수직 이동을 유발하도록 구성되는 수직 병진 조립체를 포함한다. 일부 실시예에서, 수직 병진 조립체는 제 1 절단 구성요소에 대한 조직 홀더의 수직 이동을 유발하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은, 조직 홀더에 연결되고 조직 샘플을 담은 조직 홀더를 연속적인 수직 병진 위치들로 제 1 절단 구성요소에 대하여 이동시키도록 구성된 수직 병진 조립체를 포함한다. 수직 이동은 상향 및/또는 하향 이동일 수 있다. 일부 실시예에서, 수직 병진 조립체는, 조직 홀더를 n-1번째 수직 위치에서 n번째 수직 위치로(예를 들어 제 1 수직 위치에서 제 2 수직 위치로, 제 2 수직 위치에서 제 3 수직 위치로 등) 이동시킨다. n번째 수직 위치는, 조직 홀더가 아래쪽으로 이동하는지 또는 위쪽으로 이동하는지에 따라, n-1번째 수직 위치보다 아래에 있을 수도 있고 위에 있을 수도 있다. 조직 홀더(또는 제 1 절단 구성요소)의 맥락에서 사용되는 "수직으로 이동하다" 또는 "수직 이동"은, 반드시 수평 평면에 수직인 방향으로의 이동인 것은 아니다. 수직 이동은, 조직 홀더가 제 1 절단 구성요소에 대하여(또는 그 반대도 성립함) 위쪽 또는 아래쪽 방향으로 n-1번째 수직 위치로부터 n번째 수직 위치까지 움직이게 하는 이동이며, n-1번째 수직 위치는 n번째 수직 위치보다 아래에 있거나 위에 있다. 수직 위치들은 반드시 하나의 위치가 다른 위치의 바로 위에 있을 필요는 없다. 즉, 측방향으로 움직이는 수직 이동 및 서로 엇갈린(staggered) 수직 위치들 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 연속되는 수직 위치들 간의 이동은, 예를 들어 압전 액추에이터를 사용하여 정밀하게 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, (수직 병진 조립체와 같은)병진 조립체는, (예를 들어 조직 홀더를 수직으로 이동시킴으로써) 조직 샘플을 제 1 절단 구성요소에 대하여 배치하도록 구성되며, 제 1 절단 구성요소는 원하는 절단 평면에서 조직 샘플을 절단한다. 일부 실시예에서, 병진 조립체는 조직 홀더를 (제 1 절단 이벤트가 이루어지는) 제 1 수직 병진 위치에서 (제 2 절단 이벤트가 이루어지는) 제 2 수직 병진 위치로 이동시키고, 이와 같이 계속된다.
일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은, 조직 홀더 및 제 1 절단 구성요소의 서로에 대한 수평 이동을 유발하도록 구성되는 병진 조립체를 포함한다. 일부 실시예에서, 병진 조립체는 x-y 병진 스테이지를 포함한다. 일부 실시예에서, 조직 홀더는 x-y 병진 스테이지 상에 장착된다. 일부 실시예에서, x-y 병진 스테이지는, (조직 샘플을 담은) 조직 홀더를 연속적인 수평 위치들로(n-1번째 병진 위치는 n번째 병진 위치 옆에, 예를 들어 좌측 또는 우측에 있음) 제 1 절단 구성요소에 대하여 이동시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 각각의 수평 병진 위치에서, x-y 병진 스테이지는 조직 홀더를 제 1 절단 구성요소를 향해, 또한 제 1 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동시킴에 따라 제 1 절단 구성요소가 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플에 연속적인 스코어링 절단부들을 만들 수 있게 하도록 더 구성된다.
일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부 근처에 위치한다. 일부 실시예에서, 조직 샘플을 절단 평면에서 스코어링 절단으로 절단하기 위해, 제 1 절단 구성요소가 조직 샘플을 향해, 또한 조직 샘플로부터 멀어지게 이동하도록 구성되거나, 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 제 1 절단 구성요소를 향해, 또한 제 1 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동하도록 구성된다(스코어링 운동). 제 1 절단 구성요소가 조직 샘플을 향해 이동하거나 (조직 홀더 내에 담긴) 조직 샘플이 제 1 절단 구성요소를 향해 이동할 때, 제 1 절단 구성요소는 조직 샘플 안으로 (예를 들어 조직 샘플을 뚫고) 이동함에 따라 조직 샘플을 절단 평면에서 절단하는 것으로 이해되어야 한다. 조직 샘플이 절단 평면에서 절단된 후, 제 1 절단 구성요소 또는 조직 홀더는 원래 위치로 후퇴된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더가 각각의 수직 또는 수평 위치에 있을 때, 제 1 절단 구성요소는 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플을 향해, 또한 조직 샘플로부터 멀어지게 이동함에 따라 연속적인 절단 평면들에서 조직 샘플을 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더가 각각의 수직 또는 수평 위치에 있을 때, 조직 샘플을 담은 조직 홀더는 제 1 절단 구성요소를 향해, 또한 제 1 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동함에 따라 연속적인 절단 평면들에서 조직 샘플을 절단하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는 제 1 및 제 2 절단 공정 중에 진동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는 약 20 내지 약 200 Hz의 주파수로 진동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는 약 50 내지 약 200 Hz의 범위 내의 주파수로 진동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는 약 120 내지 약 200 Hz의 범위 내의 주파수로 진동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소의 그 축들을 중심으로 한 진동과, 제 1 절단 구성요소의 조직 샘플을 향하고 조직 샘플로부터 멀어지는 이동(스코어링 운동)은 보이스 코일 액추에이터에 의해 발생한다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소의 진동 운동 및 스코어링 운동은 동기적(synchronous)이다.
일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는 (예를 들어 제 1 및 제 2 절단 공정 중에) 조직 홀더에 대하여 배향되며, 이때 제 1 절단 구성요소의 직선 축은 조직 홀더에 대하여(예를 들어 조직 홀더의 세로축에 대하여) 각도 α1을 이룬다. 일부 실시예에서, 조직 홀더가 수평으로 배향되었을 때(예를 들어 조직 홀더의 세로축이 수평 평면에 평행할 때), 제 1 구성요소의 직선 축이 수평 평면에 대하여 이루는 각도는 α1이다. 일부 실시예에서, α1은 약 20°이다. 도 3e에 대표적으로 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서 α1은 약 90°이다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 디멘션에서의 절단 이벤트 중에, 제 1 절단 구성요소는 소정의 배향으로 조직 샘플에 접근(제 1 구성요소 및/또는 조직 홀더의 병진 운동에 의해 가능함)하도록 구성되며, 제 1 절단 구성요소의 평면은 절단되는 조직 샘플의 표면에 대하여 각도 α2 (도 4e에 도시된 바와 같은 접근 각도)를 이룬다. 일부 실시예에서, α2는 90°이다. 일부 실시예에서, α2는 비스듬한(oblique) 각도(α2 < 90°)이다.
일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는, 조직 샘플이 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담긴 상태에서 조직 샘플을 절단하도록 구성된다. 이는 제 1 및 제 2 절단 공정 중에 조직 샘플의 흔들림을 방지하여, 이에 따라 제 1 절단 구성요소의 정밀한 스코어링 절단을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 최적의 디자인 및 치수는, 조직 샘플이 안정적으로 유지되는 동안 제 1 절단 구성요소가 조직 샘플을 절단할 수 있는 공간이 있도록 보장한다.
일부 실시예에서, 조직 홀더의 측벽은 슬릿을 포함하며, 슬릿은, 조직 샘플이 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담긴 상태에서 제 1 절단 구성요소가 슬릿을 통과하여 조직 샘플을 절단할 수 있도록 한다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 측벽은 복수의 슬릿을 포함하며, 복수의 슬릿 중 각각의 슬릿은, 조직 샘플이 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담긴 상태에서 제 1 절단 구성요소가 슬릿을 통과하여 조직 샘플을 절단할 수 있도록 한다. 일부 실시예에서, 각각의 슬릿의 너비 410(w)는 약 1 mm에서 약 10 mm 사이이다. 일부 실시예에서, 복수의 슬릿 중 인접한 2개의 슬릿 사이의 간격 410(s)는 약 300 μm에서 약 2000 μm 사이이다. 일부 실시예에서, 슬릿의 깊이 410(d)는 약 50 μm에서 약 1000 μm 사이이다.
일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는, 조직 샘플이 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담긴 상태에서 원위 단부에 있는 개구부를 통해 중공 캐비티 안으로 돌출되고 조직 샘플을 절단하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은 (도 1a, 1b, 및 2a 내지 2e에 도시된 것과 같이) 저장부(1000)를 포함한다. 일부 실시예에서, 저장부는 포위벽 및 수평 베이스로 둘러싸인 내부 공간을 포함한다. 내부 공간은 조직 단편들을 수용하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 내부 공간은 완충액, 식염수, 또는 배양 배지와 같은 유체 물질(절단 매질이라는 용어와 상호교환적으로 사용됨)로 채워진다. 일부 실시예에서, 저장부의 내부 공간은 약 1 °C에서 약 10 °C 사이의 온도로 유지되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 저장부의 내부 공간은 약 1 °C에서 약 4 °C 사이의 온도로 유지되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 저장부의 내부 공간은 약 35 °C 내지 약 38 °C 의 범위 내의 온도로 유지된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 일 부분이 저장부 안으로 돌출된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 일 부분이 저장부의 포위벽 내 개구부(1010)를 통해 저장부의 내부 공간 안으로 돌출된다(예를 들어 도 2d 참조). 일부 실시예에서, 조직 홀더 또는 그 일 부분은 저장부의 내부 공간을 채우는 유체 물질에 잠긴다.
일부 실시예에서, 도 10a 내지 10f에 도시된 바와 같이, 조직 절단 시스템은 네스트(1200)를 포함하며, 네스트는 네스트의 내부 캐비티 내에 저장부를 유지하도록 구성되고, 네스트는 네스트를 통해 열 교환 유체를 순환시키기 위한 내부 특징부(1250)를 포함하며, 네스트를 통해 순환하는 열 교환 유체는 저장부의 온도를 약 1 °C에서 약 10 °C 사이로 유지한다. 일부 실시예에서, 네스트는 열 교환 유체를 네스트에 공급하는 외부 열 교환기(1280)(도 10g)에 연결되며, 외부 열 교환기의 온도를 사전 설정함으로써 원하는 저장부 온도가 달성된다.
일부 실시예에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 조직 절단 시스템은 산소 소스(1310)를 포함하는 산소 공급 유닛(1300)을 포함하며, 산소 소스는 저장부에 연결되고 저장부의 내부 공간 내 유체 물질에 산소를 공급하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 도 12b 내지 12d에 도시된 바와 같이, 저장부는 필터 조립체(1410)에 연결되도록 구성되며, 필터 조립체는, 적어도, 지정된 크기보다 큰 원치 않는 조직 단편들은 보유하고 지정된 크기의 원하는 조직 단편들은 통과하도록 하기 위한 (보다 큰) 제 1 구멍 크기를 갖는 제 1 필터 유닛(1412)을 포함한다. 일부 실시예에서, 필터 조립체는, 적어도, 지정된 크기의 원하는 조직 단편들을 보유하기 위해 제 1 필터 유닛에 직렬로 연결된 (더 작은) 제 2 구멍 크기를 갖는 제 2 필터 유닛(1414)을 더 포함한다. 예를 들어, 지정된 크기가 300 μm × 300 μm × 300 μm인 경우, 제 1 필터 유닛은, 지정된 크기보다 큰 조직 단편들은 보유하는 한편 지정된 크기를 갖는 (허용되는 크기 변동이 있는) 조직 단편들은 통과하여 흐르게 할 만큼 충분히 큰 구멍 크기를 가질 것이다. 제 2 필터 유닛은, 지정된 크기를 갖는 조직 단편들은 보유하는 한편 더 작은 치수의 조직 잔해 및 원치 않는 물질은 통과하여 흐르게 하는 구멍 크기를 가질 것이다.
일부 실시예에서, 조직 홀더는 제 2 절단 구성요소를 향해 구동되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더 및 저장부는 제 2 절단 구성요소를 향해 구동되도록 구성된다. 일부 실시예에서, (예를 들어 x-y 병진 스테이지를 포함하는) 병진 조립체가 조직 홀더 및 저장부를 제 2 절단 구성요소를 향해 구동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 병진 조립체는 조직 홀더에 연결된다. 일부 실시예에서, 병진 조립체는 정방향(forward) 및 역방향(reverse)으로 벌크(bulk) 방향 운동을 유발하는 선형 액추에이터 메커니즘을 포함한다. 일부 실시예에서, 병진 조립체(800)는 (x-y 병진 스테이지와 같은) 병진 스테이지를 포함한다. 일부 실시예에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 조직 절단 시스템은 저장부 및 조직 홀더가 장착되는 병진 스테이지를 포함하며, 병진 스테이지는, 제 1 절단 구성요소 및/또는 제 2 절단 구성요소를 향하는, 또한 그로부터 멀어지는 저장부 및 조직 홀더의 병진 운동을 유발하도록 구성된다. 조직 홀더의 (제 1 및/또는 제 2)절단 구성요소를 향한 이동으로 인해 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플이 절단 구성요소들에 대항하여 구동되고, 이에 따라 절단 구성요소들이 조직 샘플을 뚫고 절단 평면에서 조직 샘플을 절단하게 된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더는 지정된 거리만큼 제 1 절단 구성요소에 대항하여 이동하며, 제 1 절단 구성요소는 얕은 깊이만큼 조직 샘플을 관통함에 따라 스코어링 절단으로 조직 샘플을 절단한다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는, 조직 샘플이 조직 홀더 내에 담긴 상태에서 조직 샘플을 절단한다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는, 조직 홀더의 측벽 내 슬릿을 통과함으로써 조직 샘플을 절단한다.
일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은 조직 샘플에 연결되도록 구성된 구동 조립체(600)를 더 포함하며, 구동 조립체는 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 원위 단부의 개구부를 통해 밀어내어, 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 노출시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 구동 조립체는 희생 조직 지지체를 통해 조직 샘플과 연결되도록 구성된다. (예를 들어 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해) 조직 홀더의 중공 캐비티 밖으로 노출된 조직 샘플 부분은 조직 샘플의 노출된 부분이라고 칭한다. (예를 들어 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해) 조직 홀더의 중공 캐비티 밖으로 노출된 스코어링된 조직 샘플 부분은, 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분이라고 칭한다. 일부 실시예에서, 제 2 절단 구성요소는 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분은 제 2 절단 구성요소를 가로질러(across) 구동되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 구동 조립체 및/또는 병진 조립체는 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 제 2 절단 구성요소를 가로질러 구동하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 제 2 절단 구성요소는 조직 홀더의 원위 단부에, 즉, 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부 근처에 위치한다. 일부 실시예에서, 제 2 절단 구성요소는 제 1 절단 구성요소 너머에 위치하는데, 즉 제 2 절단 구성요소는 제 1 절단 구성요소에 비하여 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부로부터 더 멀리 위치한다. 일부 실시예에서, 제 2 절단 구성요소는 저장부의 내부 공간 안으로 돌출되는 조직 홀더 부분 전체에 걸쳐 이어진(span over)다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소는 하나의 절단 구성요소 홀더에 장착되지만, 조직 샘플에 대하여 서로 다른 각도로 배향된다.
일부 실시예에서, 제 2 절단 구성요소는 진동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 2 절단 구성요소는 병진적으로 고정(translationally fixed)되며, 제 2 절단 구성요소의 유일한 움직임은 제 2 절단 구성요소의 직선 축을 중심으로 한 진동 운동이다. 일부 실시예에서, 제 2 절단 구성요소(예를 들어 제 2 절단 구성요소의 직선 축)는 조직 홀더에 대하여(예를 들어 조직 홀더의 세로축에 대하여) 각도 β를 이루어 배향된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더는 저장부의 수평 베이스에 평행하게 배향되고, 제 2 절단 구성요소는 소정 각도를 이루어 배향되며, 이때 제 2 절단 구성요소의 직선 축은 저장부의 수평 베이스에 대하여 각도 β를 이룬다. 일부 실시예에서, β는 약 0°이다(제 2 절단 구성요소의 직선 축은 저장부의 수평 베이스에 평행함). 일부 실시예에서, β는 약 0° 에서 약 40° 사이이다. 예를 들어 도 3e에 도시된 바와 같은 일부 실시예에서, β는 약 90°이다(제 2 절단 구성요소의 직선 축은 저장부의 수평 베이스에 수직임). 일부 실시예에서, 제 2 절단 구성요소의 평면은 절단될 조직 샘플의 표면에 대하여 각도 γ를 이룬다. 일부 실시예에서, γ는 약 0.25° 에서 약 30° 사이이다. 일부 실시예에서, γ는 약 0.5° 에서 약 2.5° 사이이다.
일부 실시예에서, 도 3a 내지 3c에 도시된 바와 같이, 조직 절단 시스템은 (보이스 코일 액추에이터를 포함하는) 하나의 발진기를 포함하며, 발진기는 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소 모두를 약 20 Hz에서 약 200 Hz 사이의 주파수로 진동시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 발진기(32)는 절단 구성요소 홀더(31)를 포함하는 선형 레일 시스템(34)에 연결되며, 이때 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소는 절단 구성요소 홀더(31) 상에 장착된다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소의 평면들은 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플의 표면에 대하여 서로 다른 각도를 이루어 배향된다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소의 평면은 조직 샘플의 표면과 각도 α2를 이루어 배향되는 반면, 제 2 절단 구성요소의 평면은 조직 샘플의 표면과 각도 γ를 이루어 배향된다. 일부 실시예에서, α2 및 γ는 같지 않다. 일부 실시예에서, α2는 약 90°이다. 일부 실시예에서, γ는 약 0.5° 에서 약 2.5° 사이이다. 도 4e에서 나타낸 바와 같이, 각도 α2 및 γ는 제 1 및 제 2 절단 구성요소의 평면들이 각각 조직 샘플의 표면과 이루는 접근 각도이다. 일부 실시예에서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 홀더 상에 장착되어있을 때 제 1 절단 구성요소의 평면은 제 2 절단 구성요소의 평면에 대하여 각도 δ를 이룬다. 도 3e에 도시된 바와 같은 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 절단 구성요소는 소정의 배향으로 하나의 절단 구성요소 홀더에 장착되며, α1 및 β는 모두 약 90°이다.
일부 실시예는 조직 샘플을 절단하기 위한 조직 절단 시스템과 관련되며, 조직 절단 시스템은: 조직 홀더(조직 홀더는, 측벽에 의해 획정되는 중공 캐비티, 근위 단부, 원위 단부의 개구부, 및 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 있는 희생 조직 지지체를 포함함)를 포함하고, 희생 조직 지지체는 조직 샘플을 지지하도록 구성되며, 조직 샘플을 지지하는 희생 조직 지지체는 중공 캐비티 밖으로 밀려나 원위 단부의 개구부를 통해 조직 샘플의 일 부분을 노출시키도록 구성된다. 조직 절단 시스템은, 조직 샘플을 절단하여 조직 단편들을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 절단 구성요소를 더 포함하며, 절단 구성요소는 조직 샘플의 노출된 부분을 절단하도록 구성되고, 절단 구성요소는 희생 조직 지지체를 관통해 절단함으로써 조직 샘플의 노출된 부분을 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은 유체 물질로 채워진 저장부를 더 포함하고, 조직 샘플을 지지하는 조직 홀더의 일 부분이 유체 물질에 잠기도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 샘플의 노출된 부분은 희생 조직 지지체 상에 지지된다. 일부 실시예에서, 조직 샘플은 생체 검사 조직 샘플, 즉 생체 검사에 의해 획득한 조직 샘플이며, 하나의 디멘션에서의 절단만으로 지정된 크기의 조직 단편들을 생성하기에 충분하다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체는 홈을 포함하는 비평탄 표면을 포함하며, 홈은 조직 샘플을 지지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체는 복수의 조직 샘플을 동시에 절단하기 위해 복수의 조직 샘플을 지지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체는 복수의 홈을 포함하는 비평탄 표면을 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 조직 샘플을 동시에 절단하기 위해, 복수의 홈 중 각각의 홈은 조직 샘플을 지지하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 저장부는 조직 단편들을 수용하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 저장부의 포위벽은 조직 홀더를 수용하기 위한 개구부(1010)를 포함하며, 이때 조직 홀더는 개구부를 통해 저장부의 내부 공간 안으로 돌출된다. 일부 실시예에서, 개구부에는 유체 물질의 누출을 방지하기 위한 O-링이 장착된다. 일부 실시예에서, 유체 물질은 약 1 °C에서 약 10 °C 사이의 온도로 유지된다. 일부 실시예에서, 유체 물질은 약 35 °C에서 약 38 °C 사이의 온도로 유지된다.
일부 실시예에서, 절단 구성요소는 조직 홀더의 원위 단부 근처에 위치한다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소는 조직 홀더 전체에 걸쳐 이어진다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소는 저장부의 내부 공간 안으로 돌출되며 유체 물질에 잠긴 조직 홀더 부분 전체에 걸쳐 이어진다. 일부 실시예에서, 조직 홀더는 저장부의 수평 베이스에 평행하게 배향되고, 절단 구성요소는 소정 각도를 이루어 배향되며, 이때 절단 구성요소의 직선 축은 저장부의 수평 베이스에 대하여 소정의 각도(예: β)를 이루고, 상기 각도는 약 0° 에서 약 40° 사이이다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소의 평면은 절단될 조직 샘플의 표면에 대하여 소정의 각도(예: γ)를 이루며, 상기 각도는 약 0.25° 에서 약 30° 사이이다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소는 약 20에서 약 200 Hz 사이의 주파수로 진동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소는 병진적으로 고정된다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은 구동 조립체를 더 포함하며, 구동 조립체는 희생 조직 지지체를 밀어내어 (희생 조직 지지체 상에 지지된) 조직 샘플의 일 부분을 원위 단부에 있는 개구부를 통해 조직 홀더의 중공 캐비티 밖으로 노출시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은 병진 조립체를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 병진 조립체는 조직 홀더가 장착되는 병진 스테이지를 포함한다. 일부 실시예에서, 병진 조립체 및/또는 구동 조립체는 생조직 샘플의 노출된 부분을 절단 구성요소를 가로질러 구동하여, 생조직 샘플의 노출된 부분을 조직 단편들로 절단하도록 구성된다.
도 3a 내지 3c에 도시된 바와 같이, 일부 실시예는 조직 절단 시스템과 관련되며, 조직 절단 시스템은: 조직 샘플을 유지하도록 구성된 조직 홀더 및 절단 조립체를 포함하고, 절단 조립체는: i) 절단 구성요소 홀더(31)를 포함하는 선형 레일 시스템(34); ii) 절단 구성요소 홀더 상에 장착된 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소; 및 iii) 선형 레일 시스템에 연결되고 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소를 진동시키도록 구성된 발진기(32)를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소는 조직 샘플을 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션에서 절단하여 스코어링된 조직 샘플을 생성하도록 구성되고, 제 2 절단 구성요소는 스코어링된 조직 샘플을 제 3 디멘션에서 절단하여 조직 단편들을 생성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은 조직 단편들을 유지하도록 구성된 저장부를 더 포함하며, 조직 홀더의 일 부분이 저장부의 내부 공간 안으로 돌출된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더는 병진 스테이지 상에 장착된다. 병진 스테이지는, 조직 샘플을 담은 조직 홀더의 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소를 향하는, 또한 그로부터 멀어지는 병진 운동을 유발하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 병진 스테이지는, 제 1 절단 구성요소에 대한 조직 홀더의 연속적인 측방향(또는 수평) 병진 이동을 유발하도록 더 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 샘플을 담은 조직 홀더가 절단 구성요소들을 향해 움직임으로 인해 절단 구성요소들이 조직 샘플을 뚫고 들어가게 되고, 이에 따라 조직 샘플이 절단 평면에서 절단되도록 한다.
일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소는 서로에 대하여, 또한 조직 홀더에 대하여 상대적인 배향을 이루며 절단 구성요소 홀더 상에 장착되며, 제 1 절단 구성요소의 평면은 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플의 표면에 대하여 각도 α2를 이루고(예를 들어, α2는 약 90°임), 제 2 절단 구성요소의 평면은 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플의 표면에 대하여 각도 γ 를 이룬다(예를 들어, γ는 약 0.5° 에서 약 2.5° 사이임). 일부 실시예에서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 절단 구성요소 홀더 상에 장착되어 있을 때 제 1 절단 구성요소의 평면은 제 2 절단 구성요소의 평면에 대하여 각도 δ를 이룬다. 바람직한 실시예에서, (홀더 상에 장착된) 절단 구성요소들의 서로에 대한, 그리고 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플의 표면에 대한 상대적 배향은 전체 절단 작업 동안 변경되지 않는다. 도 3e에 도시된 바와 같은 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 절단 구성요소는 소정의 배향으로 하나의 절단 구성요소 홀더에 장착되며, α1 및 β는 모두 약 90°이다. 일부 실시예에서, 병진 스테이지는, 조직 샘플을 담은 조직 홀더의 제 1 및 제 2 절단 구성요소를 향하는 지정된 속력의 병진 운동을 유발하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 지정된 속력은, 절단 구성요소들의 진동 주파수 및 진폭, 조직의 유형, 조직 샘플을 둘러싼 캡슐화제 등과 같은 다양한 요인에 따라 달라진다. 일부 실시예에서, 속력은 약 0.05 mm/초에서 약 10 mm/초 사이이다.
일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은, 조직 홀더와 제 1 절단 구성요소 사이에, 제 1 상대 배향에서 제 2 상대 배향으로 상대적 회전 이동을 유발하도록 구성된 회전 디바이스를 더 포함하며, 제 1 상대 배향에 있을 때 제 1 절단 구성요소는 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플을 제 1 디멘션에서 절단하도록 구성되고, 제 2 상대 배향에 있을 때 제 1 절단 구성요소는 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플을 제 2 디멘션에서 절단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 회전 디바이스는 조직 홀더에 연결되고, 조직 홀더의 제 1 배향에서 조직 홀더의 제 2 배향으로 조직 홀더를 제 1 절단 구성요소에 대하여 회전 이동시키도록 구성된다.
일부 실시예는, 도 12a에 도시된 바와 같이, 조직 샘플로부터 지정된 크기의 조직 단편들을 생성하기 위한 조직 절단 조립체와 관련된다. 조직 절단 조립체는 조직 절단 시스템(10) 및 여과 시스템(1400)을 포함한다. 일부 실시예에서, 도 12b 내지 12c에 도시된 바와 같이, 조직 절단 시스템은 i) 조직 샘플을 지정된 크기의 조직 단편들로 절단하도록 구성된 절단 구성요소; 및 ii) 조직 단편들을 수집하도록 구성된 저장부를 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은 저장부에 연결되도록 구성된 필터 조립체(1410)를 포함하며, 필터 조립체는 지정된 크기보다 큰 조직 단편들은 보유하는 한편 지정된 크기의 조직 단편들은 통과하여 흐르게 하도록 구성된 적어도 하나의 필터 유닛을 포함한다. 일부 실시예에서, 저장부는 커넥터(1450)(예: 튜브)의 도움을 받아 필터 조립체로 연결된다. 일부 실시예에서, 커넥터는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 조정되도록 구성된 밸브(1455)를 포함한다. 일부 실시예에서, 절단 작업 중에(조직 샘플이 조직 단편들로 절단될 때) 밸브는 폐쇄 위치에 있도록 구성된다. 일부 실시예에서, 절단 작업 이후 여과 시스템이 작동될 때, 밸브는 저장부의 내용물(지정된 크기의 조직 단편 및 기타 원치 않는 물질 등)이 필터 조립체로 흐르게 하기 위하여 개방 위치에 있도록 구성된다. 일부 실시예에서, 도 12d에 도시된 바와 같이, 필터 조립체는 i) 지정된 크기보다 큰 원치 않는 조직 단편들은 보유하는 한편 지정된 크기의 조직 단편들은 통과하여 흐르게 하도록 구성된, 제 1 구멍 크기를 갖는 제 1 필터 유닛(1412); 및 ii) 지정된 크기의 조직 단편들은 보유하는 한편 더 작은 조직 잔해 및 원치 않는 물질은 통과하여 흐르게 하도록 구성된, 제 1 필터 유닛과 직렬로 연결되며 제 2 구멍 크기를 갖는 제 2 필터 유닛(1414)을 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은, 필터 유닛을 세척하여 구멍을 막는 원치 않는 조직 단편들, 조직 잔해 및/또는 기타 원치 않는 물질들을 제거하기 위해, 원하는 유량으로 세척 완충액을 공급하도록 구성된 플러싱 메커니즘(도시되지 않음)을 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은, 필터 유닛을 교반하여 구멍을 막는 원치 않는 조직 단편들, 조직 잔해 및/또는 기타 원치 않는 물질들을 제거하기 위한 기계적 교반기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 저장부의 내용물(예: 지정된 크기의 조직 단편과 더불어 더 큰 단편, 잔해 및 다른 불순물과 같은 기타 원치 않는 물질)은 중력에 의해 구동되는 수동적 흐름에 의해 여과 시스템으로 흘러 들어간다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은, 커넥터에 연결되도록 구성되며 저장부의 내용물을 필터 조립체 안으로 주입하도록 구성된 유체 구동 메커니즘(1470)을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은 (도 12b에 도시된 것과 같은) 인라인 여과 시스템이며, 저장부가 조직 절단 시스템 내의 원래 위치에 있을 때 필터 조립체가 저장부에 연결된다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은 (도 12c에 도시된 것과 같은) 오프라인 여과 시스템이며, 절단 작업이 완료된 후 (조직 단편들이 담긴) 저장부는 조직 절단 시스템 내의 원래 위치로부터 여과 시스템으로 이송된다. 일부 실시예에서, 저장부의 이송은 자동 이송이다. 컨베이어 메커니즘, 로봇 아암 등을 포함하되 이에 국한되지 않는 다양한 자동 이송 메커니즘이 구상될 수 있다. 일부 실시예에서, 여과 시스템은 필터 조립체(1410)를 스핀(spin)시키도록 구성된 회전 액추에이터(1475)(도 3a)를 포함한다.
일부 실시예에서, 조직 절단 시스템의 2개 이상의 구성요소는 서로 작동 가능하게 연결(operatively connected)된다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템의 하나 이상의 구성요소 및 전체 조직 절단 조립체는 제어 시스템(2000)(예: 제어기)(도 1b)에 의해 제어된다. 도면에는 하나의 제어 유닛이 도시되어 있으나, 일부 실시예에서는 조직 절단 조립체의 다양한 구성요소를 제어하기 위해 하나보다 많은 제어 유닛이 있을 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 일부 실시예에서, 제어 유닛은 클라우드 컴퓨팅 리소스(예: 클라우드)와 인터페이싱하고/하거나 그와 전기적으로 통신하는 프로세서를 포함한다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은 클라우드 또는 다른 적절한 네트워크를 통해 전송되고/되거나 수신되는 명령어를 통해 제어 가능하다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은, 본 명세서에 설명된 작업 및/또는 방법 중 하나 이상을 수행하기 위해 저장된 소프트웨어 명령어들을 가진 메모리를 포함한다.
일부 실시예에서, 조직 절단 시스템의 하나 이상의 구성요소는 일회용(disposable)이고/이거나 살균 가능하다. 일부 실시예에서, 작동 중에 조직 절단 시스템은 조직 샘플의 무균성을 유지하기 위해 폐쇄계(closed system)를 형성한다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은 자동화 또는 반자동화 시스템이며, 시스템의 구성요소들은 최소한의 인간 개입만으로 지정된 기능들을 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 도 3a, 3b에 도시된 바와 같이, 조직 절단 시스템은 비상 정지 버튼(2010)을 더 포함한다.
도 13 내지 19에 나타낸 바와 같은 일부 실시예는 조직 절단 시스템을 사용하여 조직 샘플을 절단하는 방법과 관련되며, 조직 절단 시스템은: i) 측벽에 의해 획정되는 중공 캐비티, 근위 단부, 및 원위 단부의 개구부를 포함하는 조직 홀더; ii) 제 1 절단 구성요소; 및 iii) 제 2 절단 구성요소를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은, (A단계)조직 홀더의 중공 캐비티 내에 조직 샘플을 배치함으로써 조직 샘플의 절단을 준비하는 단계; (B단계)조직 홀더를 (제 1 절단 구성요소에 대하여) 제 1 상대 배향으로 배치하는 단계; (C단계)제 1 절단 구성요소 및/또는 조직 홀더를 동작시켜, 제 1 디멘션에서 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만드는 단계(조직 홀더는 제 1 상대 배향을 가지며, 조직 샘플은 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담김)(예를 들어, 제 1 절단 구성요소와 조직 홀더 사이에 상대적 움직임을 발생시켜, 제 1 디멘션에서 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만듦); (D단계) C단계 이후, 조직 홀더를 소정의 각도(예: 90도)로 회전시켜 (제 1 절단 구성요소에 대하여) 제 2 상대 배향을 갖도록 하는 단계; (E단계) 제 1 절단 구성요소 및/또는 조직 홀더를 동작시켜, 제 2 디멘션에서 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만듦에 따라 스코어링된 조직 샘플을 생성하는 단계(조직 홀더는 제 2 상대 배향을 가지며, 조직 샘플은 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담김)(예를 들어, 제 1 절단 구성요소와 조직 홀더 사이에 상대적 움직임을 발생시켜, 제 2 디멘션에서 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만듦에 따라 스코어링된 조직 샘플을 생성함); (F단계) 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 노출시키는 단계; 및 (G단계) 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 제 2 절단 구성요소를 가로질러 구동시키는(예를 들어, 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 제 2 절단 구성요소를 가로질러 이동시킴) 단계(스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분은 제 3 디멘션에서 절단되어 조직 단편들을 생성함)를 포함한다.
일부 실시예에서, B단계 내지 G단계는 하나의 절단 주기를 구성한다. 일부 실시예에서, 한 번의 절단 주기는 조직 샘플의 일 부분만을 조직 단편들로 절단한다. 일부 실시예에서, 전체 조직 샘플을 조직 단편들로 절단하기 위해 B단계 내지 G단계가 반복된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "전체 조직 샘플"은 실질적으로 조직 샘플 전체를 의미한다. 일부 실시예에서, 조직 샘플은 생조직 샘플이다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 절단 구성요소 모두는 조직 홀더의 원위 단부 근처에 위치한다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 절단 구성요소는 조직 홀더에 대하여 서로 다른 상대 위치에서 하나의 홀더(예: 장착부) 상에 장착되며, 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플은 제 1 절단 구성요소와 먼저 접촉하고, 제 1 절단 구성요소는 조직 샘플을 절단하여 스코어링된 조직 샘플을 생성한다. 이어서, 조직 샘플을 담은 조직 홀더는 제 2 절단 구성요소를 향해 이동하며, 제 2 절단 구성요소는 스코어링된 조직 샘플을 절단하여 조직 단편들을 생성한다. 일부 실시예에서, 조직 절단 시스템은 유체 물질로 채워진 저장부를 더 포함하고, B단계 내지 G단계 동안 생조직 샘플을 담은 조직 홀더는 저장부 내에 담긴 유체 물질에 잠긴다. 일부 실시예에서, 방법은 저장부에 조직 단편들을 수집하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 조직 홀더의 측벽은 슬릿을 포함한다. 일부 실시예에서, 조직 샘플이 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담긴 상태에서 조직 샘플을 절단하는 단계는, 슬릿을 통해 제 1 절단 구성요소를 조직 샘플을 담은 중공 캐비티 안으로 밀어넣는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 측벽은 복수의 슬릿을 포함한다.
일부 실시예에서, 방법은, i) 제 1 상대 배향에 있는 동안 조직 홀더를 연속적인 병진 위치들로 이동시키고, 제 1 절단 구성요소 및/또는 조직 홀더를 동작시켜 조직 홀더가 각각의 병진 위치에 있을 때 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만듦으로써 제 1 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 조직 샘플을 절단하는 단계; 및 ii) 제 2 상대 배향에 있는 동안 조직 홀더를 연속적인 병진 위치들로 이동시키고, 제 1 절단 구성요소 및/또는 조직 홀더를 동작시켜 조직 홀더가 각각의 병진 위치에 있을 때 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만듦으로써 제 2 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 조직 샘플을 절단하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 병진 이동은 조직 홀더에 연결된 병진 조립체에 의해 유발된다.
일부 실시예에서, 조직 홀더의 병진 이동은 수직 병진 이동이다. 일부 실시예에서, 방법은, i) 제 1 상대 배향에 있는 동안 조직 홀더를 연속적인 수직 위치들로 수직 이동시키고, 제 1 절단 구성요소 및/또는 조직 홀더를 동작시켜 조직 홀더가 각각의 수직 위치에 있을 때 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만듦으로써 제 1 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 조직 샘플을 절단하는 단계; 및 ii) 제 2 상대 배향에 있는 동안 조직 홀더를 연속적인 수직 위치들로 수직 이동시키고, 제 1 절단 구성요소 및/또는 조직 홀더를 동작시켜 조직 홀더가 각각의 수직 위치에 있을 때 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만듦으로써 제 2 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 조직 샘플을 절단하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 수직 이동은 조직 홀더에 연결된 수직 병진 조립체에 의해 유발된다.
일부 실시예에서, 방법은, i) 제 1 상대 배향에 있는 동안 조직 홀더를 연속적인 수평 병진 위치들로 이동시키고, 제 1 절단 구성요소 및/또는 조직 홀더를 동작시켜 조직 홀더가 각각의 수평 병진 위치에 있을 때 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만듦으로써 제 1 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 조직 샘플을 절단하는 단계; 및 ii) 제 2 상대 배향에 있는 동안 조직 홀더를 연속적인 수평 병진 위치들로 이동시키고, 제 1 절단 구성요소 및/또는 조직 홀더를 동작시켜 조직 홀더가 각각의 수평 병진 위치에 있을 때 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만듦으로써 제 2 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 조직 샘플을 절단하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 병진 이동은 조직 홀더에 연결된 병진 조립체에 의해 유발된다. 일부 실시예에서, 병진 조립체는 조직 홀더가 장착되는 x-y 병진 스테이지를 포함한다.
일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소 또는 조직 홀더를 동작시켜 (조직 홀더 내에 담긴) 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만드는 단계는, 제 1 절단 구성요소를 (조직 홀더 내에 담긴) 조직 샘플을 향해, 또한 조직 샘플로부터 멀어지게 이동시키는 단계를 포함하거나 (조직 샘플을 담은) 조직 홀더를 제 1 절단 구성요소를 향해, 또한 제 1 절단 구성요소로부터 멀어지게 이동시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 절단 구성요소 및 조직 홀더를 동작시켜 (조직 홀더 내에 담긴) 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만드는 단계는, 조직 샘플을 담은 조직 홀더를 조직 샘플을 향해, 또한 조직 샘플로부터 멀어지게 이동시키는 동안 제 1 절단 구성요소를 진동시키는 단계를 포함한다.
대표적인 절단 주기의 하나의 예에서, 조직 홀더는 제 1 상대 배향에 있는 동안 (도 13A에 도시된 바와 같은) 제 1 수직 위치에 배치되며, 제 1 절단 구성요소가 조직 샘플을 향해 이동함에 따라(도 13B에 점선 화살표 "a"로 표시됨) 제 1 디멘션의 제 1 절단 평면에서 조직 샘플을 절단한다(도 13C에 도시됨). 이어서 제 1 절단 구성요소는 조직 샘플로부터 멀어지게 후방으로 이동하여 원래의 위치로 돌아간다. 다음으로, 조직 홀더는 제 2 수직 위치까지 수직으로(도 13D에서 화살표 "d"로 표시된 것과 같이 위쪽으로 또는 아래쪽으로) 이동하고, 제 1 절단 구성요소가 다시 조직 샘플을 향해 이동함에 따라 제 1 디멘션의 제 2 절단 평면에서 조직 샘플을 절단한다(예를 들어 도 13E에 도시됨). 제 2 절단 평면은, 조직 홀더가 수직으로 위로 이동했는지 아래로 이동했는지에 따라, 제 1 절단 평면보다 위에 있거나 아래에 있다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 절단 평면은 서로 평행하다. 본 명세서에서 사용되는 "평행"은 실질적으로 평행함을 의미한다. 조직 홀더의 수직 이동, 그리고 조직 홀더가 각각의 수직 위치에 있을 때의 제 1 절단 구성요소의 (조직 샘플을 향하고 조직 샘플로부터 멀어지는) 병진 이동은, 조직 샘플이 (예를 들어 도 13G에 도시된 것처럼) 제 1 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 절단될때까지 반복된다. 일부 실시예에서, 이러한 절단은 스코어링 절단이며, 제 1 절단 구성요소가 조직 샘플을 절단하지만 조직 단편들(즉, 조직 샘플로부터 분리된 단편들)은 생성되지 않는다. 일부 실시예에서는, 제 1 절단 공정 중의 각각의 절단 이벤트에서 제 1 절단 구성요소가 조직 샘플 안으로 이동하여 깊이 dx1 만큼 조직 샘플을 관통하며, 이 깊이는 절단 방향에서의 조직 샘플의 깊이보다 작다.
일부 실시예에서, 제 1 절단 공정 이후에, 조직 홀더는 조직 홀더의 세로축을 중심으로 (예를 들어 90°의 각도만큼) 회전되고, 이때 조직 홀더는 조직 홀더의 제 1 배향(도 14A에 도시됨)에서 조직 홀더의 제 2 배향(도 14B에 도시됨)으로 회전된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더는 조직 홀더에 연결된 회전 디바이스에 의해 회전된다.
조직 홀더의 제 2 배향에 있을 때, 조직 홀더는 다시 연속적인 수직 위치들로 이동한다(화살표 "d"로 표시됨). 조직 홀더가 각각의 수직 위치에 있을 때, 제 1 절단 구성요소는 (예를 들어 도 14C 내지 14G에 도시된 바와 같이) 조직 홀더를 향해, 또한 조직 홀더로부터 멀어지게 이동한다. 조직 홀더의 반복되는 수직 이동(화살표 "d"로 표시됨), 그리고 조직 홀더가 각각의 수직 위치에 있을 때의 제 1 절단 구성요소의 병진 이동(화살표 "a"로 표시됨)으로 인해, 조직 샘플은 (예를 들어 도 14H에 도시된 것처럼) 제 2 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 절단된다. 일부 실시예에서, 이러한 절단은 스코어링 절단이며, 제 1 절단 구성요소는 조직 샘플을 절단하지만 조직 샘플로부터 분리된 조직 단편들은 생성하지 않는다. 일부 실시예에서는, 제 2 절단 공정 중의 각각의 절단 이벤트에서 제 1 절단 구성요소가 깊이 dy1 만큼 조직 샘플을 관통하며, 이 깊이는 절단 방향에서의 조직 샘플의 깊이보다 작다. 일부 실시예에서, 제 1 디멘션의 절단 평면들과 제 2 디멘션의 절단 평면들은 서로에 대하여 수직이다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 절단 공정 중에 제 1 절단 구성요소는 진동하며, 진동 방향은 양방향의 점선 화살표 "c"로 표시된다. 일부 실시예에서, 움직임 "a"(스코어링 운동) 및 "c"(진동)는 서로 결합되고 동기적이다.
대안적인 일 예에서, 조직 홀더는 제 1 상대 배향에 있는 동안 제 1 수직 위치(도 15A에 도시됨)에 배치된다. 제 1 수직 위치에서, 조직 홀더는 제 1 절단 구성요소를 향해 이동하며(도 15B, 점선 화살표 "a1"으로 표시됨), 이로 인해 제 1 절단 구성요소가 소정의 깊이(dx1)만큼 조직 샘플을 관통함에 따라 제 1 디멘션의 제 1 절단 평면에서 조직 샘플을 절단한다. 이어서 조직 홀더는 후퇴하고(도 15C, 역방향의 점선 화살표 "a1"으로 표시됨) 제 2 수직 위치로 이동하며(화살표 "d"로 표시됨), 공정은 반복되고(도 15D 내지 G), 조직 샘플은 제 1 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 절단된다(도 15G). 조직 홀더는 제 1 상대 배향에서 제 2 상대 배향으로 회전되며(도 16A 내지 B), 공정은 반복되어 (예를 들어 도 16C 내지 H에 도시된 바와 같이) 조직 샘플을 제 2 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 절단한다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 제 1 절단 구성요소를 향한 이동은 병진 조립체에 의해 유발된다. 일부 실시예에서, 병진 조립체는 조직 홀더가 장착되는 병진 스테이지를 포함한다.
일 실시예에서, 도 17에 도시된 바와 같이, 조직 홀더는 제 1 상대 배향에 있는 동안 제 1 수평 위치(도 17A에 도시됨)에 배치된다. 제 1 수평 위치에서, 조직 홀더는 제 1 절단 구성요소를 향해 이동하며(도 17B, 점선 화살표 "a1"으로 표시됨), 이로 인해 제 1 절단 구성요소가 소정의 깊이(dx1)만큼 조직 샘플을 관통함에 따라 제 1 디멘션의 제 1 절단 평면에서 조직 샘플을 절단한다. 이어서 조직 홀더는 후퇴하고(도 17C, 역방향의 "a1"으로 표시됨) 제 2 수평 위치로 이동하며(도 17D의 화살표 "e"로 표시됨), 공정은 반복되고(도 17E 내지 17G), 조직 샘플은 제 1 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 절단된다(도 17G). 조직 홀더는 제 1 상대 배향에서 제 2 상대 배향으로 회전되며(도 18A 내지 18B), 공정은 반복되어 (예를 들어 도 18C 내지 18F에 도시된 바와 같이) 조직 샘플을 제 2 디멘션의 연속적인 절단 평면들에서 절단한다. 이는 도 18F에 도시된 바와 같이 스코어링된 조직 샘플을 생성한다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 제 1 절단 구성요소를 향한 이동은 병진 조립체에 의해 유발된다. 일부 실시예에서, 병진 조립체는 조직 홀더가 장착되는 병진 스테이지를 포함한다.
일부 실시예에서, 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 노출하는 단계는 구동 조립체의 도움을 받아 수행된다. 일부 실시예에서, 구동 조립체는 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 밀어내어, 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 노출시킨다. 일부 실시예에서, 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 제 2 절단 구성요소를 가로질러 구동하는 단계는 구동 조립체 및/또는 선형 병진 조립체에 의해 수행된다.
일부 실시예에서, 조직 샘플이 (예를 들어 도 16H, 18F 등에 도시된 바와 같이) 제 1 및 제 2 디멘션에서 절단되어 스코어링된 조직 샘플을 생성한 후, 조직 홀더는 제 2 절단 구성요소를 향해 이동한다. 일부 실시예에서, 조직 홀더는 병진 스테이지를 포함하는 병진 조립체에 의해 제 2 절단 구성요소를 향해 이동한다. 일부 실시예에서, 조직 홀더는 저장부와 함께 제 2 절단 구성요소를 향해 이동한다. (선택적으로 저장부와 더불어) 조직 홀더는, 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 조직 홀더의 중공 캐비티 밖으로 노출시키는 단계 이전에, 이후에, 또는 해당 단계가 수행되는 동안에 제 2 절단 구성요소를 향해 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, 조직 샘플은 제 1 절단 구성요소에 의해 스코어링되지 않은 상태로 제 2 절단 구성요소를 향해 이동한다. 즉, 제 2 절단 구성요소는 조직 샘플의 슬라이스(slices)들을 만든다.
(예를 들어 도 19A 내지 19D에 도시된 바와 같은) 일부 실시예에서, 조직 홀더가 제 2 절단 구성요소에 대하여 배치된 후에, 구동 조립체는 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 밀어내어, 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 노출시킨다. 일부 실시예에서, 구동 조립체는 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 제 2 절단 구성요소를 가로질러 구동하여, 제 3 디멘션에서 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 절단하여 조직 단편들을 생성한다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 도 19A 내지 19D에서는 제 2 절단 구성요소의 특정한 배향이 도시되어 있으나, 제 2 절단 구성요소의 다른 배향들이 구상될 수 있다. 예를 들어, 제 2 절단 구성요소는 도 3e에 도시된 바와 같이 수직으로 배향될 수도 있으며, 이때 β (또는 제 2 절단 구성요소의 직선 축과 조직 홀더의 세로축 간의 각도)는 약 90°이다.
일부 실시예에서, 구동 조립체는 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 밀어내어, 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 노출시킨다. 일부 실시예에서, 병진 조립체는 조직 홀더(및 선택적으로 저장부)를 제 2 절단 구성요소를 향해 구동하며, 이로 인해 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분이 제 2 절단 구성요소를 가로질러 구동되고, 제 3 디멘션에서 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분이 절단되어 조직 단편들이 생성된다. 이해되는 바와 같이, 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 제 3 디멘션에서 절단하여 조직 단편들을 생성하기 위해서는 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분이 제 2 절단 구성요소를 가로질러 구동되어야만 한다. 조직 홀더가 제 2 절단 구성요소를 향하는 이동(병진 조립체에 의해 구동됨) 및 조직 샘플이 조직 홀더의 중공 캐비티 밖으로 빠져나가는 이동(구동 조립체에 의해 구동됨)의 순서는 제한되지 않는다.
제 1, 제 2 및 제 3 절단 공정의 순차적인 이벤트는 하나의 절단 주기(예를 들어 제 1 절단 주기)를 구성한다. 일부 실시예에서, 하나의 절단 주기(예를 들어, 첫 번째 절단 주기) 이후, 조직 홀더 및 저장부는 예를 들어 병진 조립체에 의해 원래 위치로 돌아간다. 일부 실시예에서, 한 번의 절단 주기는 조직 샘플의 일 부분만을 조직 단편들로 절단한다. 일부 실시예에서, 제 1, 제 2 및 제 3 절단 공정은 복수의 절단 주기만큼 반복되며, 이때 실질적으로 전체 조직 샘플이 조직 단편들로 절단된다.
일부 실시예에서, 조직 홀더는 희생 조직 지지체를 더 포함하며, 조직 샘플의 절단을 준비하는 단계는, i) 희생 조직 지지체 상에 조직 샘플을 배치하는 단계 및 ii) 희생 조직 지지체 상에 지지된 조직 샘플을 캡슐화제로 감싸는(encase) 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 조직 샘플을 조직 단편들로 절단하는 방법의 하나 이상의 단계는 자동화되거나 반자동화된다. 즉, 단계들은 최소한의 인간 개입만으로 수행된다.
도 20A 내지 20C에 도시된 바와 같이, 일부 실시예는 절단을 위해 생조직을 준비하는 방법과 관련된다. 일부 실시예에서, 상기 방법은: (A단계)측벽에 의해 획정되는 중공 캐비티, 근위 단부, 원위 단부의 개구부 및 희생 조직 지지체를 포함하는 조직 홀더(400)를 제공하는 단계; (B단계)생조직 샘플(300)을 희생 조직 지지체(412)의 일 부분 상에 단단히(securely) 배치하는 단계(희생 조직 지지체의 상기 부분은 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해 중공 캐비티 밖으로 노출됨); (C단계)캡슐화제 전구체로 채워진 내부 부피(1102)를 포함하는 캡슐화제 저장부(1100)를 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부로 연결하는 단계(생조직 샘플을 지지하는 희생 조직 지지체는, 예를 들어 도 20A에 도시된 바와 같이 캡슐화제 전구체로 채워진 캡슐화제 저장부의 내부 부피 안으로 연장됨); 및 (D단계)생조직 샘플을 지지하는 희생 조직 지지체를 조직 홀더의 중공 캐비티 안으로 후퇴시키는 단계(캡슐화제 전구체는, 예를 들어 도 20B에 도시된 바와 같이 생조직 샘플과 함께 중공 캐비티 안으로 주입됨)를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은, D단계 이후에 캡슐화제 전구체를 겔화 조건에 노출시켜 캡슐화제(1104)를 생성하는 단계[(조직 홀더의 중공 캐비티 내 희생 조직 지지체 상에 지지된) 생조직 샘플이 캡슐화제로 감싸짐]; 및 (예를 들어 도 20C에 도시된 바와 같이)캡슐화제 저장부를 조직 홀더로부터 분리하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 생조직 샘플을 희생 조직 지지체의 일 부분 상에 단단히 배치하는 단계는, 접착제를 사용하여 생조직 샘플을 희생 조직 지지체의 일 부분에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 생조직 샘플을 지지하는 희생 조직 지지체를 조직 홀더의 중공 캐비티 안으로 후퇴시키는 단계는 구동 조립체의 도움을 받아 수행되며, 이때 구동 조립체는 희생 조직 지지체에 연결된다.
일부 실시예는 절단을 위해 조직 샘플을 준비하기 위한 키트와 관련되며, 상기 키트는: (a) 측벽에 의해 획정되는 중공 캐비티, 근위 단부, 원위 단부의 개구부 및 희생 조직 지지체를 포함하는 조직 홀더를 포함한다. 희생 조직 지지체는 조직 샘플을 지지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체는 중공 캐비티 밖으로 밀려나고 중공 캐비티 안으로 후퇴되도록 구성된다. 희생 조직 지지체는 절단 구성요소에 의해 절단되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 키트는, (b) 캡슐화제 저장부의 내부 부피 내에 캡슐화제 전구체를 담은 캡슐화제 저장부를 더 포함하며, 캡슐화제 저장부는 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부에 분리 가능하게 연결됨에 따라 접속부를 형성하도록 구성되고, 이는 캡슐화제 전구체가 캡슐화제 저장부의 내부 부피로부터 조직 홀더의 중공 캐비티 안으로 흐르는 것을 허용한다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체는, 희생 조직 지지체에 연결된 구동 조립체의 도움을 받아 중공 캐비티 밖으로 밀려나고 중공 캐비티 안으로 후퇴되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 키트는 일회용이다. 일부 실시예에서, 키트는 절단을 위해 생조직 샘플을 준비하기 위한 것이다. 일부 실시예에서, 캡슐화제 전구체는 알긴산염 용액이다.
일부 실시예에서, 조직 홀더의 측벽은 슬릿을 포함하며, 슬릿은 절단 구성요소가 슬릿을 통과하여 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담긴 조직 샘플을 절단할 수 있도록 하고, 슬릿의 너비는 약 1 mm에서 약 10 mm 사이이며, 슬릿의 깊이는 약 50 μm에서 약 1000 μm 사이이다. 일부 실시예에서, 조직 홀더의 측벽은 복수의 슬릿을 포함하며, 복수의 슬릿 중 인접한 2개의 슬릿 사이의 간격은 약 300 μm에서 약 2000 μm 사이이다. 일부 실시예에서, 희생 조직 지지체는 홈을 포함하는 비평탄 표면을 포함한다.
일부 실시예는 생조직 샘플을 조직 단편들로 절단하기 위한 작업 조립체와 관련되며, 작업 조립체는: (a) 조직 홀더(조직 홀더는 측벽에 의해 획정되는 중공 캐비티, 근위 단부, 원위 단부의 개구부, 및 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 있는 희생 조직 지지체를 포함함) 및 (b) 중공 캐비티 내 희생 조직 지지체 상에 배치된 생조직 샘플을 포함하며, 생조직 샘플을 지지하는 희생 조직 지지체는 중공 캐비티 밖으로 밀려나 원위 단부의 개구부를 통해 생조직 샘플의 일 부분을 노출시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조립체는, (c) 생조직 샘플을 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션에서 각각 스코어링 절단에 의해 절단하여 스코어링된 조직 샘플을 생성하도록 구성된 제 1 절단 구성요소(제 1 절단 구성요소는 생조직 샘플이 조직 홀더의 중공 캐비티 내에 담긴 상태에서 생조직 샘플을 절단하도록 구성됨); 및 (d) 스코어링된 조직 샘플을 제 3 디멘션에서 절단하여 조직 단편들을 생성하도록 구성된 제 2 절단 구성요소(제 2 절단 구성요소는 희생 조직 지지체를 관통해 절단함으로써 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 절단하도록 구성됨)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 조립체는 유체 물질로 채워진 저장부를 더 포함하고, 생조직 샘플을 담은 조직 홀더의 일 부분이 유체 물질에 잠기며, 저장부는 조직 단편들을 수용하도록 구성된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분은, 예를 들어 원위 단부의 개구부를 통해 조직 홀더의 중공 캐비티 밖으로 노출된 스코어링된 조직 샘플의 일 부분이다. 일부 실시예에서, 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분은 희생 조직 지지체 상에 지지된다. 일부 실시예에서, 작업 조립체는 폐쇄계이다. 일부 실시예에서, 작업 조립체 또는 그 구성요소는 약 1 °C 에서 약 10 °C 사이의 온도로 유지된다.
도 21 내지 30을 참조하면, 조직 절단 시스템(10)이 도시되어 있다. 조직 절단 시스템(10)은, 조직 홀더(400), 제 1 절단 구성요소(100)(예: 제 1 블레이드), 제 2 절단 구성요소(200)(예: 제 2 블레이드), 회전 디바이스(500), 구동 조립체(600), 병진 조립체(800), 저장부(1000), 및 네스트(1200)를 포함한다. 조직 홀더(400)는 중공 캐비티(406)를 포함하며, 중공 캐비티(406) 내에 조직 샘플(300)(예: 생조직 샘플, 생체 검사 샘플, 절제부 등)을 유지하도록 구성된다.
도 22 내지 25를 참조하면, 절단 조립체(50)는, 장착부(54), 제 1 절단 구성요소(100) 및 제 2 절단 구성요소(200)를 포함한다. 장착부(54)는 제 1 표면(56)(예: 전면)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 제 1 표면(56)은 조직 홀더(400) 측을 향한다. 장착부(50)는, 제 1 각도(60)를 이루며 제 1 표면(56)과 교차하는 제 1 장착부 표면(58)(예: 측면)을 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 제 1 각도(60)는 약 90도이다. 장착부(54)는, 제 2 각도(64)를 이루며 제 1 표면(56)과 교차하는 제 2 장착부 표면(62)(예: 내부 표면)을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 각도(64)는 약 1도 내지 약 20도의 범위 내이다. 도시된 실시예에서, 제 2 각도(64)는 약 12.5도이다. 도시된 실시예에서, 장착부(54)는, 예를 들어 시스템 정렬을 돕기 위해 복수의 시각적 표시(55)를 포함한다.
도 22 내지 25를 계속 참조하면, 제 1 절단 구성요소(100)는 제 1 장착부 표면(58)에 연결되고, 제 2 절단 구성요소(200)는 제 2 장착부 표면(62)에 연결된다. 도시된 실시예에서, 장착부(54)는, 제 1 장착부 표면(58)으로부터 연장되는 제 1 시트(66) 및 제 2 장착부 표면(62)으로부터 연장되는 제 2 시트(68)를 포함한다. 제 1 절단 구성요소(100)는 제 1 시트(66)에 맞닿고(abut), 제 2 절단 구성요소(200)는 제 2 시트(68)에 맞닿는다. 즉, 절단 구성요소(100, 200)들은 각자의 시트(66, 68)에 대항하여 고정된다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소들을 각자의 장착부 표면에 고정하기 위해 접착제가 활용된다. 제 1 절단 구성요소(100)의 제 1 절단 평면(102)은 제 2 절단 구성요소(200)의 제 2 절단 평면(202)과 소정의 각도(150)를 이루며 교차한다. 도시된 실시예에서, 각도(150)는 약 77.5도이다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 제 1 절단 구성요소(100)는 조직 홀더(400) 내에 담긴 조직 샘플을 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션에서 각각 스코어링 절단에 의해 절단하여 스코어링된 조직 샘플을 생성하도록 구성된다. 특히, 제 1 절단 구성요소(100)는, 조직 샘플(300)이 중공 캐비티(406) 내에 담긴 상태에서 중공 캐비티(406) 안으로 돌출되고 조직 샘플(300)을 절단하도록 구성된다. 제 2 절단 구성요소(200)는 스코어링된 조직 샘플을 제 3 디멘션에서 절단하여 조직 단편들을 생성하도록 구성된다.
도 22 내지 25를 계속 참조하면, 장착부(54)는 제 2 표면(70)(예: 후면), 제 3 표면(72)(예: 측면) 및 제 4 표면(74)(예: 내부 표면)을 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 제 2 표면(70)은 제 1 표면(56)에 대략적으로 평행하게 연장되고, 제 2 표면(70)은 제 1 장착부 표면(58)과 약 90도의 각도를 이루며 교차한다. 도시된 실시예에서, 제 2 표면(70)은 조직 홀더(400)를 등진다(face away). 제 3 표면(72)은 제 1 장착부 표면(58)에 대략적으로 평행하게 연장되고, 제 3 표면(72)은 제 2 표면(70)과 약 90도의 각도를 이루며 교차한다. 제 4 표면(74)은 제 1 표면(56)에 대략적으로 평행하게 연장되고, 제 4 표면(74)은 제 3 표면(72)과 약 90도의 각도를 이루며 교차한다. 도시된 실시예에서, 표면들(56, 58, 62, 70, 72, 74)은 고정 본체부(securing body portion : 78)로부터 연장되는 핑거부(finger portion : 76) 상에 형성된다. 도시된 실시예에서, 핑거부(76)는 장착부 축(80)을 따라 고정 본체부(78)로부터 연장된다. 일부 실시예에서, 고정 본체부(78)는 패스너(fastener)를 사용하여 선형 레일, 액추에이터, 발진기 등에 연결된다.
도 24 및 25를 계속 참조하면, 장착부(54)는 핑거부(76) 내에 형성된 노치(82)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 노치(82)는 제 2 장착부 표면(62) 및 제 4 표면(74)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 즉, 노치(82)는 제 2 절단 구성요소(200)를 수용하는 장착부(54) 내 내부 캐비티 또는 공간을 획정한다. 유리하게는, 노치(82)는 제 2 절단 구성요소(200)를 사용하는 절단 공정 중에 조직 단편들이 들어갈 공간을 제공한다. 즉, 제 2 절단 구성요소(200)에 의해 절단된 조직 단편들은 노치(82) 안으로 미끄러져 들어감에 따라 절단의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 22 및 23을 참조하면, 장착부(54)는, 유체 입구 포트(84), 유출구(86), 및 유체 입구 포트(84)와 유출구(86) 사이로 연장되는 통로(88)를 포함한다. 통로(88)는 제 1 표면(56) 및 제 1 장착부 표면(58)에 평행하게 연장되며, 장착부 축(80)을 따라 연장된다. 일부 실시예에서, 유체 입구 포트(84)는 유체 소스(예: 산소 소스)와 유체 연결(fluidly coupled)된 튜브를 수용하도록 구성된다. 이에 따라, 장착부(54)로 공급된 산소는 통로(88)를 통해 이동하여 유출구(86)를 빠져나와 저장부(1000)로 유입된다. 일부 실시예에서, 복수의 구멍을 포함하는 플러그가 유출구(86) 내에 배치되어 유출구(86)를 빠져나오는 유체의 분산을 돕는다. 그러므로, 장착부(54)는 산소 공급 유닛(1300)의 적어도 일 부분을 포함한다. 도시된 실시예에서, 유출구(86)는 제 3 표면(72) 상에 배치되고, 핑거부(76)의 원위 단부(90)로부터 이격된다. 일부 실시예에서, 유출구(86)는 핑거부(76)의 원위 단부(90)에 배치되거나 핑거부 상의 다른 여하한의 적절한 위치에 배치된다.
도 21을 참조하면, 절단 조립체(50)는 발진기(32)(예: 보이스 코일 액추에이터)에 연결된다. 발진기(32)는 제 1 절단 구성요소(100) 및 제 2 절단 구성요소(200)를 장착부 축(80)을 따라 움직이도록(예를 들어, 진동시키도록) 구성된다. 일부 실시예에서, 발진기(32)는 절단 조립체(50)의 움직임의 주파수 및 진폭을 제어하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 주파수는 약 20 내지 약 200 Hz의 범위 내이다.
도 31a를 참조하면, 일 실시예에서, 절단 조립체(50)는 사인파 진동("블레이드 운동")을 사용해 제어된다. 블레이드 운동 곡선 상의 수직선들은 절단 조립체(50)의 움직임이 0에 가까워지거나 0이 되는 때를 나타낸다. 본 예에서, 스테이지 운동(예를 들어, 절단 구성요소로 밀어넣어지는 조직 샘플의 운동)은 연속적이다. 절단 구성요소(100, 200)를 갖는 절단 조립체(50)가 느려지거나 0에 도달할 때, 조직 샘플(300)은 절단 구성요소(100, 200) 쪽으로 계속 이동하며, 이는 본원에서 "플런징(plunging)"으로 지칭된다.
도 31b를 참조하면, 다른 일 실시예에서, 절단 조립체(50)는 삼각파 진동("블레이드 운동")을 사용해 제어된다. 일부 실시예에서, 진동은 톱니파(sawtooth wave)이다. 블레이드 운동 곡선 상의 수직선들은 절단 조립체(50)의 움직임이 0에 가까워지거나 0이 되는 때를 나타낸다. 본 예에서, 스테이지 운동은 절단 조립체(50)가 일정한 속도로 이동할 때에만 활성화된다. 즉, 조직 샘플(300)은 절단 구성요소(100, 200)가 일정한 속도로 이동하고 있을 때에만 절단 구성요소(100, 200)를 향해 이동한다. 이러한 예에서는 움직이지 않는 절단 구성 요소로 조직 샘플이 "플런징"되지 않는데, 절단 구성요소가 방향을 변경할 때 스테이지 운동 및 조직 샘플 공급이 일시 중지되기 때문이다. 유리하게는, 움직이지 않는 블레이드에 대한 조직 샘플의 플런징을 없애는 것은 전체적인 절단 시간을 개선하고 개별 절단 파라미터들에 대한 제어력을 증가시킨다. 일부 실시예에서, 절단 파라미터는, 예를 들어 블레이드 스트로크(stroke), 블레이드 속도, 절단 속도, 공급 거리(feed distance) 및/또는 공급 속도이다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 절단 구성요소를 갖는 조직 절단 시스템을 사용하여 조직 샘플을 절단하는 방법은, (A단계)절단 구성요소를 제 1 방향으로 일정한 속도로, 또한 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 일정한 속도로 주기적 또는 정기적(periodically)으로 이동시키는 단계(도 31b의 "블레이드 운동"); 및 (B단계)절단 구성요소가 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 일정한 속도로 이동하고 있을 때 조직 샘플을 절단 구성요소를 향해 이동시키는 단계(도 31b의 "스테이지 운동")를 포함한다. 일부 실시예에서, 절단 구성요소를 향해 조직 샘플을 이동시킴에 따라 조직 샘플에 스코어링 절단부가 생성된다. 다른 실시예에서, 절단 구성요소를 향해 조직 샘플을 이동시킴에 따라 조직 단편(예: 큐브, 슬라이스 등)이 생성된다.
일부 실시예에서, 조직 샘플을 절단 구성요소에 대하여 상대적으로 이동시키는 단계는, 조직 샘플을 절단 구성요소에 대하여 상대적으로 회전시키는(예: "스핀 절단") 단계를 포함한다. 스핀 절단은 대안적인 절단 방법이다. 스핀 절단 방법을 사용할 경우, 조직 샘플을 스핀시키기 위해 회전 스테이지가 활용되며, 이에 따라 정지된 절단 구성요소에 대한 조직 샘플의 상대적 움직임을 제공한다. 다른 실시예에서, 절단 구성요소는 다른 움직임이 정지된 상태에서 한 번의 긴 스트로크 동작을 하며, 조직 샘플이 절단 구성요소에 대항하여 스핀되는 동안 절단 표면의 전체 길이가 활용된다. 샘플 절단 속도는 RPM x 남은 샘플의 반지름이며, 샘플이 절단됨에 따라 반지름은 감소한다. 따라서, 일관된 절단 속도를 유지하기 위해 회전 속도가 증가한다. 반지름이 0에 가까워지면, 절단을 마무리하기 위해 톱니형 또는 삼각형 절단 프로파일 운동을 사용하는 하이브리드 방식이 구현된다.
도 26 내지 29를 참조하면, 회전 디바이스(500)는 조직 홀더(400)와 제 1 절단 구성요소(100) 사이에 상대적 회전 이동을 유발하도록 구성된다. 즉, 회전 디바이스(500)는, 조직 홀더(400) 및/또는 제 1 절단 구성요소(100)를 제 1 상대 배향과 제 2 상대 배향 간에 이동시킨다. 제 1 상대 배향에 있을 때, 제 1 절단 구성요소(100)는 조직 홀더(400) 내의 조직 샘플을 제 1 디멘션에서 절단하도록 구성된다. 제 2 상대 배향에 있을 때, 제 1 절단 구성요소(100)는 조직 홀더(400) 내에 담긴 조직 샘플을 제 2 디멘션에서 절단하도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 회전 디바이스(500)는, 회전 디바이스(500)의 축방향 단부면(504)으로부터 연장되는 적어도 하나의 돌출부(503)를 포함한다(도 29). 돌출부(503)는, 회전 디바이스(500)의 활성화에 반응하여 세로축(506)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 작동 중에 조직 홀더(400)의 세로축(408)은 회전 디바이스(500)의 세로축(506)과 정렬된다. 회전 디바이스(500)의 회전하는 돌출부(503)는, 조직 홀더(400)의 축방향 후면(422) 상에 형성된 대응하는 돌출부(420)들에 체결되고 이들을 구동하도록 구성되며(도 30), 이에 따라 조직 홀더(400)가 축(408, 506)을 중심으로 회전하도록 한다. 즉, 회전 디바이스(500)는 조직 홀더(400)에 연결되고, 조직 홀더(400)를 세로축(408, 506)을 중심으로 제 1 상대 배향과 제 2 상대 배향 간에 회전시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 회전 디바이스는 조직 홀더를 세로축을 중심으로 대략 90도만큼 회전시킨다.
작동 중에, 절단 조립체(50)는 저장부(1000) 내에 적어도 부분적으로 수용된다. 저장부(1000)는 내부 공간(1002)(예: 캐비티, 그릇, 버킷)을 포함하고 유체 물질이 내부 공간(1002) 안에 배치된다. 저장부(1000)는, 내부 공간(1002) 내에 조직 단편들을 수집하도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 내부 공간(1002)은 측벽(1004)에 의해 적어도 부분적으로 획정된다. 도시된 실시예에서, 덮개(1006)가 측벽(1004)에 피봇 가능하게 연결되어, 개방 구성과 폐쇄 구성 간에 이동할 수 있다. 도시된 실시예에서, 절단 조립체(50)의 장착부(54)는 산소 소스에 연결되고, 산소 소스는 절단 조립체(50)가 유체 물질에 잠겨 있을 때 저장부(1000)에 유체 연결되며 저장부(1000)의 내부 공간(1002) 내 유체 물질에 산소를 공급하도록 구성된다.
도시된 실시예에서, 조직 홀더(400)의 적어도 일 부분은 저장부(1000)의 내부 공간(1002) 안으로 돌출되며 유체 물질에 잠긴다. 도시된 실시예에서, 조직 홀더(400)는 측벽(1004)에 형성된 어퍼처(1010)(예: 개구부) 내에 적어도 부분적으로 수용된다(도 30). 도시된 실시예에서, 어퍼처(1010)는 회전 디바이스(500)의 축(506)과 정렬된다.
도 27을 참조하면, 일부 실시예에서, 저장부(1000)는 측벽(1004) 내에서 어퍼처(1010)의 반대편에 배치된 윈도우(1012)(예: 광 포트)를 포함한다. 윈도우(1012)는 작동 중에 저장부(1000)의 유체 물질에 잠긴 조직 홀더(400) 및 조직 샘플(300)을 시각화할 수 있도록 한다. 일부 실시예에서, 윈도우(1012)는 저장부(1000)의 온도 제어(예: 냉각) 중에 김서림(fogging)을 방지하도록 구성된다.
도 28을 참조하면, 구동 조립체(600)는 조직 샘플(300)에 연결된다. 구동 조립체(600)는 축(506)을 따라 병진운동하도록 구성된 구동 로드(602)를 포함한다. 작동 중에, 구동 로드(602)는 조직 홀더(400) 내에 적어도 부분적으로 수용된다. 구동 조립체(600)의 활성화에 반응하여, 스코어링된 조직 샘플의 일 부분이 조직 홀더(400)로부터 노출된다. 즉, 구동 로드(602)가 조직 샘플의 일 부분을 조직 홀더(400) 밖으로 밀어낸다. 이어서 제 2 절단 구성요소(200)가 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 절단하도록 구성된다.
도 28을 계속 참조하면, 네스트(1200)는 저장부(1000)를 유지하고 저장부(1000)에 대한 온도 제어를 제공하도록 구성된다. 네스트(1200)는, 네스트(1200)를 통해 열 교환 유체를 순환시키기 위한 내부 캐비티(1250)(예: 밀폐 공간)를 포함한다. 즉, 네스트(1200)와 열 교환 유체는 저장부(1000)에 대한 온도 제어를 제공한다. 도시된 실시예에서, 네스트(1200)는 내부 캐비티(1250)와 유체 연통하는 포트(1212)(예: 유입구 및 유출구)를 포함한다. 포트(1212)는, 예를 들어 열 교환 유체를 수용하고 돌려보내기 위해 배관에 결합되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 열 교환 유체는 네스트를 통해 순환하여 저장부(1000)[및 저장부(1000) 내의 유체 물질]의 온도를 약 1 °C 내지 약 10 °C 의 범위 내로 유지한다. 다른 실시예에서, 열 교환 유체는 네스트를 통해 순환하여 저장부(1000)[및 저장부(1000) 내의 유체 물질]의 온도를 약 35 °C 내지 약 38 °C 의 범위 내로 유지한다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 일부 실시예에서 네스트(1200)는 외부 열 교환기에 유체 연결된다. 일부 실시예에서, 열 교환기는 네스트(1200) 내의 캐비티(1210)를 통해 열 교환 유체를 펌핑하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 온도 센서(1214)가 제공되어 저장부(1000) 내 유체 물질의 온도를 감지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 온도 센서(1214)는 유체 물질에 잠긴다. 다른 실시예에서, 온도 센서(1214)는 유체 물질로부터 이격된다. 일부 실시예에서, 온도 센서(1214)는 개방 구성과 폐쇄 구성 간에 이동하는 저장부(1000) 상의 덮개(1006)에 연결된다.
도 26을 참조하면, 병진 조립체(800)는 조직 홀더(400)에 연결되고, 조직 홀더(400) 및 조직 샘플(300)을 제 1 절단 구성요소(100) 및 제 2 절단 구성요소(200)에 대하여 이동시키도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 병진 조립체(800)는, 저장부(1000), 네스트(1200), 조직 홀더(400), 회전 디바이스(500) 및 구동 조립체(600)를 지지하는 병진 스테이지(802)(예: 플랫폼)를 포함한다. 병진 스테이지(802)는, 제 1 절단 구성요소(100) 및/또는 제 2 절단 구성요소(200)를 향하는, 또한 그로부터 멀어지는 조직 홀더(400)의 병진 운동을 유발하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조직 홀더(400)는 절단 구성요소(100, 200)를 향해 기 설정된 속력으로 병진운동한다. 도시된 실시예에서, 병진 조립체(800)는 병진 스테이지(802)를 수평 X-Y 병진 평면(804)에서 이동시키도록 구성된다(도 21). 작동 중에, 장착부 축(80)은 병진 평면(804)에 대략적으로 수직이다. 도시된 실시예에서, 조직 홀더(400)의 축(408)과 회전 디바이스(500) 및 구동 조립체(600)의 축(506)은 스테이지(802)가 병진 평면(804) 내에서 이동함에 따라 병진운동한다.
Claims (65)
- 조직 절단 시스템으로서:
중공 캐비티(hollow cavity)를 갖는 조직 홀더 - 상기 조직 홀더는 상기 중공 캐비티 내에 조직 샘플을 유지(hold)하도록 구성됨 - ;
상기 조직 홀더의 상기 중공 캐비티 내에 담긴 조직 샘플을 제 1 디멘션(dimension) 및 제 2 디멘션에서 각각 스코어링(scoring) 절단을 통해 절단하여 스코어링된 조직 샘플을 생성하도록 구성된 제 1 절단 구성요소;
상기 조직 홀더와 상기 제 1 절단 구성요소 사이에, 제 1 상대 배향(relative orientation)과 제 2 상대 배향 간의 상대적 회전 이동을 유발하도록 구성된 회전 디바이스 - 상기 제 1 상대 배향에 있을 때 상기 제 1 절단 구성요소는 상기 조직 홀더 내에 담긴 상기 조직 샘플을 상기 제 1 디멘션에서 절단하도록 구성되고, 상기 제 2 상대 배향에 있을 때 상기 제 1 절단 구성요소는 상기 조직 홀더 내에 담긴 상기 조직 샘플을 상기 제 2 디멘션에서 절단하도록 구성됨 - ; 및
상기 스코어링된 조직 샘플을 제 3 디멘션에서 절단하여 조직 단편(fragments)을 생성하도록 구성된 제 2 절단 구성요소를 포함하는,
조직 절단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 조직 샘플에 연결(coupled)된 구동 조립체(drive assembly)를 더 포함하며, 상기 구동 조립체의 활성화에 반응하여 상기 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부(opening)에서 상기 스코어링된 조직 샘플의 일 부분이 노출되는,
조직 절단 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 절단 구성요소는 상기 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 절단하도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 조직 홀더는 희생 조직 지지체(sacrificial tissue-support)를 더 포함하며, 상기 희생 조직 지지체는 상기 조직 샘플을 지지하도록 구성되고, 상기 제 2 절단 구성요소는 상기 희생 조직 지지체를 관통하여 절단(cut through)함으로써 상기 조직 샘플을 절단하도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 희생 조직 지지체는 홈(groove)을 갖는 비평탄 표면을 포함하며, 상기 홈은 상기 조직 샘플을 지지하도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 조직 홀더에 연결되고, 상기 조직 샘플을 담은 상기 조직 홀더를 상기 제 1 절단 구성요소 및/또는 상기 제 2 절단 구성요소에 대하여 이동시키도록 구성된 병진(translation) 조립체를 더 포함하는,
조직 절단 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 병진 조립체는 상기 조직 홀더가 장착되는 병진 스테이지를 포함하며, 상기 병진 스테이지는, 상기 제 1 절단 구성요소 및/또는 상기 제 2 절단 구성요소를 향하는, 또한 상기 제 1 절단 구성요소 및/또는 상기 제 2 절단 구성요소로부터 멀어지는 상기 조직 홀더의 병진 운동을 유발하도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 조직 홀더의 측벽은 슬릿(slit)을 포함하며, 상기 슬릿은, 상기 조직 샘플이 상기 조직 홀더의 상기 중공 캐비티 내에 담긴 상태에서 상기 제 1 절단 구성요소가 상기 슬릿을 통과하여 상기 조직 샘플을 절단할 수 있도록 하는,
조직 절단 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 슬릿은 복수의 슬릿 중 하나이며, 상기 복수의 슬릿 각각은, 상기 조직 샘플이 상기 조직 홀더의 상기 중공 캐비티 내에 담긴 상태에서 상기 제 1 절단 구성요소가 상기 슬릿을 통과하여 상기 조직 샘플을 절단할 수 있도록 하는,
조직 절단 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 복수의 슬릿 중 인접한 2개의 슬릿은 300 μm 내지 2000 μm의 범위 내로 이격되어 배치되는,
조직 절단 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 슬릿의 너비는 1 mm 내지 10 mm의 범위 내인,
조직 절단 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 슬릿의 깊이는 50 μm 내지 1000 μm의 범위 내인,
조직 절단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 절단 구성요소는, 상기 조직 샘플이 상기 중공 캐비티 내에 담긴 상태에서 상기 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해 상기 중공 캐비티 안으로 돌출되고 상기 조직 샘플을 절단하도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
내부 공간을 가지며 상기 내부 공간 안에 유체 물질이 배치되는 저장부(reservoir)를 더 포함하며, 상기 조직 홀더의 적어도 일 부분은 상기 저장부의 상기 내부 공간 안으로 돌출되며 상기 유체 물질에 잠기고, 상기 저장부는, 상기 내부 공간 내에 상기 조직 단편들을 수집하도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 제 14 항에 있어서,
산소 소스(source)를 포함하는 산소 공급 유닛(oxygenation unit)을 더 포함하며, 상기 산소 소스는 상기 저장부에 연결되고 상기 저장부의 상기 내부 공간 내 상기 유체 물질에 산소를 공급하도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 저장부를 유지하도록 구성된 네스트(nest)를 더 포함하며, 상기 네스트는, 상기 네스트를 통해 열 교환 유체를 순환시키기 위한 통로를 포함하는,
조직 절단 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 네스트를 통해 순환하는 상기 열 교환 유체는 상기 저장부 및 상기 저장부 내 상기 유체 물질의 온도를 1 °C 내지 10 °C의 범위 내로 유지하는,
조직 절단 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 네스트를 통해 순환하는 상기 열 교환 유체는 상기 저장부 및 상기 저장부 내 상기 유체 물질의 온도를 35 °C 내지 38 °C의 범위 내로 유지하는,
조직 절단 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 네스트 내의 상기 통로를 통해 상기 열 교환 유체를 펌핑하도록 구성된 열 교환기를 더 포함하며, 상기 저장부 내 상기 유체 물질의 온도를 감지하도록 구성된 온도 센서를 더 포함하는,
조직 절단 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 저장부에 부착 가능한 필터 조립체를 더 포함하며, 상기 필터 조립체는, 적어도, 지정된 크기보다 큰 조직 단편들을 보유하도록 구성된 제 1 필터 유닛을 포함하는,
조직 절단 시스템. - 제 20 항에 있어서,
상기 필터 조립체는, 적어도, 상기 제 1 필터 유닛에 직렬로 연결된 제 2 필터 유닛을 더 포함하며, 상기 제 2 필터 유닛은 상기 지정된 크기를 갖는 조직 단편들을 보유하도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 회전 디바이스는 상기 조직 홀더에 연결되고, 상기 조직 홀더를 세로축(longitudinal axis)을 중심으로 상기 제 1 상대 배향과 상기 제 2 상대 배향 간에 회전시키도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 회전 디바이스는 상기 조직 홀더를 상기 세로축을 중심으로 90°의 각도만큼 회전시키는,
조직 절단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 절단 구성요소 및 상기 제 2 절단 구성요소에 연결된 발진기(oscillator)를 더 포함하며, 상기 발진기는 상기 제 1 절단 구성요소 및 상기 제 2 절단 구성요소를 20 Hz 내지 200 Hz의 범위 내의 주파수로 진동시키도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 제 24 항에 있어서,
장착부(mount)를 더 포함하며, 상기 제 1 절단 구성요소 및 상기 제 2 절단 구성요소는 상기 장착부에 연결되고, 상기 제 1 절단 구성요소의 제 1 절단 평면(cutting plane)은 상기 제 2 절단 구성요소의 제 2 절단 평면과 소정의 각도를 이루며 교차하는,
조직 절단 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 조직 샘플은 생조직(live tissue) 샘플인,
조직 절단 시스템. - 조직 절단 시스템으로서:
중공 캐비티, 근위 단부, 원위 단부의 개구부, 및 상기 중공 캐비티 내에 배치된 희생 조직 지지체를 갖는 조직 홀더 - 상기 희생 조직 지지체는 조직 샘플을 지지하도록 구성되며, 상기 희생 조직 지지체는 상기 중공 캐비티 밖으로 밀려나 상기 원위 단부의 상기 개구부를 통해 상기 조직 샘플의 일 부분을 노출시키도록 구성됨 - ;
상기 조직 샘플을 절단하여 조직 단편들을 생성하도록 구성된 절단 구성요소 - 상기 절단 구성요소는 상기 희생 조직 지지체를 관통해 절단함으로써 상기 조직 샘플의 노출된 부분을 절단하도록 구성됨 - ; 및
유체 물질로 채워진 저장부 - 상기 조직 홀더의 일 부분은 상기 유체 물질에 잠김 - 을 포함하는,
조직 절단 시스템. - 제 27 항에 있어서,
상기 희생 조직 지지체는 홈을 갖는 비평탄 표면을 포함하며, 상기 홈은 상기 조직 샘플을 지지하도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 제 27 항에 있어서,
상기 희생 조직 지지체는 복수의 홈을 갖는 비평탄 표면을 포함하며, 다수의 조직 샘플을 동시에 절단하기 위해, 상기 복수의 홈 중 각각의 홈은 조직 샘플을 지지하도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 조직 절단 시스템으로서:
조직 샘플을 유지하도록 구성된 조직 홀더;
장착부, 상기 장착부에 연결된 제 1 절단 구성요소, 상기 장착부에 연결된 제 2 절단 구성요소, 및 상기 장착부에 연결된 발진기를 포함하는 절단 조립체 - 상기 발진기는 상기 제 1 절단 구성요소 및 상기 제 2 절단 구성요소를 이동시키도록 구성되고, 상기 제 1 절단 구성요소는 상기 조직 샘플을 제 1 디멘션 및 제 2 디멘션에서 절단하여 스코어링된 조직 샘플을 생성하도록 구성되고, 상기 제 2 절단 구성요소는 상기 스코어링된 조직 샘플을 제 3 디멘션에서 절단하여 조직 단편들을 생성하도록 구성됨 - ;
상기 조직 홀더와 상기 제 1 절단 구성요소 사이에, 제 1 상대 배향과 제 2 상대 배향 간의 상대적 회전 이동을 유발하도록 구성된 회전 디바이스 - 상기 제 1 상대 배향에 있을 때 상기 제 1 절단 구성요소는 상기 조직 홀더 내에 담긴 조직 샘플을 상기 제 1 디멘션에서 절단하도록 구성되고, 상기 제 2 상대 배향에 있을 때 상기 제 1 절단 구성요소는 상기 조직 홀더 내에 담긴 상기 조직 샘플을 상기 제 2 디멘션에서 절단하도록 구성됨 - ; 및
병진 스테이지 - 상기 조직 홀더는 상기 병진 스테이지에 연결되고, 상기 조직 홀더는, 상기 병진 스테이지의 활성화에 반응하여 상기 제 1 절단 구성요소 및 상기 제 2 절단 구성요소에 대하여 병진운동함 - 를 포함하는,
조직 절단 시스템. - 제 30 항에 있어서,
상기 조직 홀더는 상기 제 1 절단 구성요소 및 상기 제 2 절단 구성요소를 향해 기 설정된 속력으로 병진운동하는,
조직 절단 시스템. - 제 30 항에 있어서,
상기 조직 단편들을 유지하도록 구성된 저장부를 더 포함하며, 상기 조직 홀더의 일 부분이 상기 저장부의 내부 공간 안으로 돌출되는,
조직 절단 시스템. - 제 30 항에 있어서,
상기 발진기는 보이스 코일 액추에이터(voice coil actuator)를 포함하며, 상기 발진기는 상기 제 1 절단 구성요소 및 상기 제 2 절단 구성요소의 이동에 대한 주파수 및 진폭을 제어하도록 구성되는,
조직 절단 시스템. - 조직 샘플로부터 조직 단편들을 생성하기 위한 조직 절단 시스템으로서:
상기 조직 샘플을 규정된(defined) 크기의 조직 단편들로 절단하도록 구성된 절단 구성요소;
상기 조직 단편들을 수집하도록 구성된 저장부; 및
상기 저장부에 부착 가능한 필터 조립체 - 상기 필터 조립체는 상기 규정된 크기보다 큰 조직 단편들을 보유하도록 구성됨 - 를 포함하는,
조직 절단 시스템. - 제 34 항에 있어서,
상기 필터 조립체 및 상기 저장부에 연결된 커넥터(connector)를 더 포함하며, 상기 커넥터는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 조정되도록 구성된 밸브를 포함하고, 상기 밸브는 절단 작업 중에 상기 폐쇄 위치에 있고, 상기 밸브는 상기 절단 작업 이후에 상기 개방 위치에 있음에 따라 상기 저장부의 내용물이 상기 필터 조립체로 흐르게 하는,
조직 절단 시스템. - 제 35 항에 있어서,
상기 커넥터에 연결되며 상기 저장부의 내용물을 상기 필터 조립체 안으로 주입하도록 구성된 유체 구동 메커니즘을 더 포함하는,
조직 절단 시스템. - 제 34 항에 있어서,
상기 필터 조립체는, 지정된 크기보다 큰 원치 않는 조직 단편들은 보유하는 한편 상기 지정된 크기의 조직 단편들은 통과하여 흐르게 하도록 구성된, 제 1 구멍 크기를 갖는 제 1 필터 유닛; 및
상기 지정된 크기의 조직 단편들을 보유하도록 구성되고, 상기 제 1 필터 유닛과 직렬로 연결되며 제 2 구멍 크기를 갖는 제 2 필터 유닛을 포함하는,
조직 절단 시스템. - 제 34 항에 있어서,
적어도 하나의 필터 유닛을 세척하기 위해, 원하는 유량으로 세척 완충액(wash buffer)을 공급하도록 구성된 플러싱(flushing) 메커니즘을 더 포함하는,
조직 절단 시스템. - 제 34 항에 있어서,
적어도 하나의 필터 유닛을 교반하기 위한 기계적 교반기(agitator)를 더 포함하는,
조직 절단 시스템. - 중공 캐비티를 포함하는 조직 홀더, 제 1 절단 구성요소 및 제 2 절단 구성요소를 갖는 조직 절단 시스템을 사용하여 조직 샘플을 절단하는 방법으로서:
(a) 상기 조직 홀더의 상기 중공 캐비티 내에 조직 샘플을 배치함으로써 상기 조직 샘플의 절단을 준비하는 단계;
(b) 상기 조직 홀더를 제 1 상대 배향으로 배치하는 단계;
(c) 상기 제 1 절단 구성요소와 상기 조직 홀더 사이에 상대적 움직임을 발생시켜, 제 1 디멘션에서 상기 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만드는 단계;
(d) c단계 이후, 상기 조직 홀더를 소정의 각도로 회전시켜 제 2 상대 배향을 갖도록 하는 단계;
(e) 상기 제 1 절단 구성요소와 상기 조직 홀더 사이에 상대적 움직임을 발생시켜, 제 2 디멘션에서 상기 조직 샘플에 스코어링 절단부를 만듦에 따라 스코어링된 조직 샘플을 생성하는 단계;
(f) 상기 조직 홀더의 원위 단부에 있는 개구부를 통해 상기 스코어링된 조직 샘플의 일 부분을 노출시키는 단계;
(g) 상기 스코어링된 조직 샘플의 노출된 부분을 상기 제 2 절단 구성요소를 가로질러 이동시키는 단계 - 상기 스코어링된 조직 샘플의 상기 노출된 부분은 제 3 디멘션에서 절단되어 조직 단편들을 생성함 - 를 포함하는,
방법. - 제 40 항에 있어서,
상기 각도는 90도인,
방법. - 제 40 항에 있어서,
(b) 내지 (g) 단계를 반복하여 상기 조직 샘플 전체가 조직 단편들로 절단되도록 하는,
방법. - 제 40 항에 있어서,
상기 조직 홀더는 희생 조직 지지체를 더 포함하며, 상기 조직 샘플의 절단을 준비하는 단계는, 상기 희생 조직 지지체 상에 상기 조직 샘플을 배치하는 단계 및 상기 희생 조직 지지체 상에 지지된 상기 조직 샘플을 캡슐화제(encapsulant)로 감싸는(encase) 단계를 더 포함하는,
방법. - 제 40 항에 있어서,
i) 상기 제 1 상대 배향에 있는 동안 상기 조직 홀더를 복수의 위치로 이동시키고, 상기 복수의 위치 각각에서 상기 조직 홀더를 상기 제 1 절단 구성요소를 향해, 또한 상기 제 1 절단 구성요소로부터 멀어지게 더 이동시킴에 따라 상기 제 1 절단 구성요소가 상기 제 1 디멘션에서 스코어링 절단부들을 만들도록 하는 단계; 및
ii) 상기 제 2 상대 배향에 있는 동안 상기 조직 홀더를 상기 복수의 위치로 이동시키고, 상기 복수의 위치 각각에서 상기 조직 홀더를 상기 제 1 절단 구성요소를 향해, 또한 상기 제 1 절단 구성요소로부터 멀어지게 더 이동시킴에 따라 상기 제 1 절단 구성요소가 상기 제 2 디멘션에서 스코어링 절단부들을 만들도록 하는 단계를 더 포함하는,
방법. - 제 40 항에 있어서,
상기 복수의 위치 각각은 수평 평면 내에 있는,
방법. - 제 40 항에 있어서,
상기 복수의 위치 각각은 수직 평면 내에 있는,
방법. - 제 40 항에 있어서,
상기 조직 절단 시스템은 유체 물질로 채워진 저장부를 더 포함하고, (b)단계 내지 (g)단계 동안 상기 조직 샘플을 담은 상기 조직 홀더는 상기 유체 물질에 잠기며, 상기 조직 단편들은 상기 저장부 내에 수집되는,
방법. - 절단을 위해 생조직 샘플을 준비하는 방법으로서:
(a) 중공 캐비티, 원위 단부의 개구부 및 희생 조직 지지체를 포함하는 조직 홀더를 제공하는 단계;
(b) 상기 생조직 샘플을 상기 희생 조직 지지체의 일 부분 상에 배치하는 단계 - 상기 희생 조직 지지체의 상기 부분은 상기 조직 홀더의 상기 원위 단부에 있는 상기 개구부를 통해 상기 중공 캐비티 밖으로 노출됨 - ;
(c) 캡슐화제 저장부를 상기 조직 홀더의 상기 원위 단부에 있는 상기 개구부로 연결하는 단계 - 상기 캡슐화제 저장부는 캡슐화제 전구체(precursor)로 채워진 내부 부피를 포함하며, 상기 생조직 샘플을 지지하는 상기 희생 조직 지지체는 상기 캡슐화제 전구체로 채워진 상기 캡슐화제 저장부의 상기 내부 부피 안으로 연장됨 - ; 및
(d) 상기 생조직 샘플을 지지하는 상기 희생 조직 지지체를 상기 조직 홀더의 상기 중공 캐비티 안으로 후퇴(retract)시키는 단계 - 상기 캡슐화제 전구체는 상기 생조직 샘플과 함께 상기 중공 캐비티 안으로 주입됨 - 를 포함하는,
방법. - 제 48 항에 있어서,
(d)단계 이후에 상기 캡슐화제 전구체를 겔화 조건에 노출시켜 캡슐화제를 생성하는 단계 - 상기 생조직 샘플이 상기 캡슐화제로 감싸짐 - ; 및
상기 캡슐화제 저장부를 상기 조직 홀더로부터 분리하는 단계를 더 포함하는,
방법. - 절단을 위해 조직 샘플을 준비하기 위한 키트(kit)로서:
(a) 중공 캐비티, 원위 단부의 개구부 및 희생 조직 지지체를 포함하는 조직 홀더 - 상기 희생 조직 지지체는 상기 조직 샘플을 지지하도록 구성되며, 상기 희생 조직 지지체는 상기 중공 캐비티에 대하여 상대적으로 이동하도록 구성되고, 상기 희생 조직 지지체는 절단되도록 구성됨 - ; 및
(b) 캡슐화제 전구체를 담은 캡슐화제 저장부 - 상기 캡슐화제 저장부는 상기 조직 홀더의 상기 원위 단부에 있는 상기 개구부에 분리 가능하게(detachably) 연결됨에 따라 상기 캡슐화제 전구체가 상기 캡슐화제 저장부로부터 상기 조직 홀더의 상기 중공 캐비티 안으로 흐르는 것을 허용하도록 구성됨 - 를 포함하는,
키트. - 제 50 항에 있어서,
상기 조직 홀더는 슬릿을 갖는 측벽을 포함하며, 상기 슬릿의 너비는 1 mm에서 10 mm 사이이며, 상기 슬릿의 깊이는 50 μm에서 1000 μm 사이인,
키트. - 제 50 항에 있어서,
상기 조직 홀더는 복수의 슬릿을 갖는 측벽을 포함하며, 상기 복수의 슬릿 중 인접한 2개의 슬릿은 300 μm 내지 2000 μm의 범위 내로 이격되어 배치되는,
키트. - 제 50 항에 있어서,
상기 희생 조직 지지체는 홈을 갖는 비평탄 표면을 포함하는,
키트. - 제 50 항에 있어서,
상기 희생 조직 지지체는 복수의 홈을 갖는 비평탄 표면을 포함하는,
키트. - 절단 조립체로서:
제 1 표면; 상기 제 1 표면과 제 1 각도를 이루며 교차하는 제 1 장착부 표면 - 상기 제 1 각도는 90도임 - ; 제 2 각도를 이루며 상기 제 1 표면과 교차하는 제 2 장착부 표면 - 상기 제 2 각도는 1도 내지 20도의 범위 내임 - 을 포함하는 장착부;
상기 제 1 장착부에 연결된 제 1 절단 구성요소; 및
상기 제 2 장착부 표면에 연결된 제 2 절단 구성요소를 포함하는,
절단 조립체. - 제 55 항에 있어서,
상기 제 2 각도는 12.5도인,
절단 조립체. - 제 55 항에 있어서,
상기 장착부는,
상기 제 1 표면에 평행하게 연장되는 제 2 표면 - 상기 제 2 표면은 상기 제 1 장착부 표면과 90도의 각도를 이루며 교차함 - ;
상기 제 1 장착부 표면에 평행하게 연장되는 제 3 표면 - 상기 제 3 표면은 상기 제 2 표면과 90도의 각도를 이루며 교차함 - ;
상기 제 1 표면에 평행하게 연장되는 제 4 표면 - 상기 제 4 표면은 상기 제 3 표면과 90도의 각도를 이루며 교차함 - ;
상기 제 2 장착부 표면 및 상기 제 4 표면에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 노치(notch)를 더 포함하는,
절단 조립체. - 제 55 항에 있어서,
상기 장착부는, 유체 입구 포트, 유출구, 및 상기 유체 입구 포트와 상기 유출구 사이로 연장되는 통로를 포함하는,
절단 조립체. - 제 58 항에 있어서,
상기 통로는 상기 제 1 표면에 평행하게 연장되는,
절단 조립체. - 제 58 항에 있어서,
상기 유출구 내에 배치된 플러그를 더 포함하며, 상기 플러그는 복수의 구멍을 포함하는,
절단 조립체. - 제 55 항에 있어서,
상기 제 1 장착부 표면으로부터 연장되는 제 1 시트 및 상기 제 2 장착부 표면으로부터 연장되는 제 2 시트를 더 포함하며, 상기 제 1 절단 구성요소는 상기 제 1 시트에 맞닿고(abut), 상기 제 2 절단 구성요소는 상기 제 2 시트에 맞닿는,
절단 조립체. - 절단 구성요소를 갖는 조직 절단 시스템을 사용하여 조직 샘플을 절단하는 방법으로서:
상기 절단 구성요소를 제 1 방향으로 일정한 속도로, 또한 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 일정한 속도로 주기적으로(cyclically) 이동시키는 단계;
상기 절단 구성요소가 상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 일정한 속도로 이동하고 있을 때 상기 조직 샘플을 상기 절단 구성요소를 향해 이동시키는 단계를 포함하는,
방법. - 제 62 항에 있어서,
상기 절단 구성요소를 향해 상기 조직 샘플을 이동시킴에 따라 상기 조직 샘플에 스코어링 절단부가 생성되는,
방법. - 제 62 항에 있어서,
상기 절단 구성요소를 향해 상기 조직 샘플을 이동시킴에 따라 조직 단편들이 생성되는,
방법. - 제 62 항에 있어서,
상기 절단 구성요소를 향해 상기 조직 샘플을 이동시키는 단계는, 상기 조직 샘플을 상기 절단 구성요소에 대하여 상대적으로 회전시키는 단계를 포함하는,
방법.
Applications Claiming Priority (5)
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-
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