KR20230172627A - 샘플을 준비하기 위한 유리화 장치 및 방법 - Google Patents

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사브리나 씨. 린
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후지필름 어바인 싸이언티픽, 인크.
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Abstract

본원에는, 예를 들어 액체 질소를 사용하여 샘플을 급속 동결시키기 위한 장치들 및 관련 방법들이 제공된다. 장치는, 입력 포트를 갖는 입력 부분, 샘플 챔버, 샘플 챔버와 유체 연통하는 폐기물 저장소, 및 샘플 챔버 내에 샘플을 보유하면서, 입력 포트를 통해 도입된 유체가 샘플 챔버를 통해 폐기물 저장소 내로 선택적으로 통과할 수 있게 하는 여과 메커니즘을 포함한다. 샘플 챔버, 폐기물 저장소 및 여과 메커니즘은 모세관 작용을 통해 샘플 챔버로부터 여과 메커니즘을 통해 폐기물 저장소 내로 유체를 흡인하도록 구성된다.

Description

샘플을 준비하기 위한 유리화 장치 및 방법 {VITRIFICATION DEVICE AND METHOD FOR PREPARING SAMPLE}
[0001] 본 출원은 35 U.S.C. §119(e)하에서 2017년 4월 21일자로 출원된 미국 가출원 제62/488,655 호의 이익 및 그에 대한 우선권을 주장하며, 상기 문헌은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 개시는 일반적으로 샘플들(samples)을 준비하기 위한 유리화 장치들(vitrification devices) 및 방법들에 관한 것이다.
[0003] 인간의 난모세포 동결보존(oocyte cryopreservation)(난자 동결)은 여성 생식력(fertility)을 보존하는데 사용되는 기술들 중 하나이다. 여성의 난모세포들은 추출, 동결 및 보관된다. 향후에, 난자들은 해동 및 수정되어, 배아들로서 자궁으로 이송될 수 있다. 대안적으로, 수정된 배아는 냉동 및 저장되고, 나중에 해동되어 여성의 자궁으로 이송될 수 있다.
[0004] 유리화는, 예를 들어 액체 질소를 사용하여 생물학적 시료를 수초 내에 동결시키는 급속 동결 프로세스이다. 난모세포들 또는 배아들의 유리화는 난모세포들 및 배아들의 생식력 및 생존력(viability)의 관점에서 느린 동결 기술들로 얻어진 것들보다 훨씬 우수한 결과들을 생성하는 것으로 나타났다.
[0005] 유리화에 의해 보존될 생물학적 시료는 전형적으로 작은 크기를 갖고, 매우 연약하며, 인간 조작 동안, 예컨대 마이크로 피펫팅(micropipetting)에 의한 이송 동안에 활동(activity)의 상실 및 손상에 민감하다. 통상적으로, 샘플들은 유지될 유리화 도구로 이송되어 액체 질소에 노출되기 전에 다양한 작용제들 또는 용액들을 사용하여 유리화를 위해 전처리 및 준비된다. 유사하게, 해동을 위해, 동결된 샘플은 또한 다양한 가온(warm) 작용제들 또는 용액들로 처리된다. 각각의 조작 단계는 마이크로 피펫터를 사용하여 난모세포 또는 배아와 같은 시료를 하나의 용액으로부터 다른 용액으로 이송하는 것을 포함한다. 따라서, 종래의 프로세스 및 도구들은 샘플 손상의 상당한 위험성을 지니며, 그러한 조작과 연관된 인적 오류들 및 변동들이 회피될 수 없다.
[0006] 따라서, 이러한 분야에서는 인적 오류들 및 샘플 손상의 위험성을 실질적으로 감소시키는, 생물학적 시료들의 유리화를 위한 새로운 유리화 장치 및 그와 연관된 프로세스에 대한 요구가 존재한다.
[0007] 본 개시의 일 양태는 유리화 장치에 관한 것이다. 일부 실시예들에서, 장치는, 입력 포트(input port)를 갖는 입력 부분, 샘플 챔버(sample chamber), 샘플 챔버와 유체 연통하는 폐기물 저장소(waste reservoir), 및 샘플 챔버 내에 샘플을 보유하면서, 입력 포트를 통해 도입된 유체가 샘플 챔버를 통해 폐기물 저장소 내로 선택적으로 통과할 수 있게 하는 여과 메커니즘(filtering mechanism)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 챔버, 폐기물 저장소 및 여과 메커니즘은 모세관 작용을 통해 샘플 챔버로부터 여과 메커니즘을 통해 폐기물 저장소 내로 유체를 흡인하도록 구성된다.
[0008] 일부 실시예들에서, 유리화 장치는 적어도 하나의 관찰 창(viewing window)을 더 포함하며, 관찰 창은 샘플 챔버 내의 샘플이 관찰 창을 통해 관찰 가능하도록 구성된다.
[0009] 일부 실시예들에서, 유리화 장치는 입력 포트를 폐쇄하기 위해 입력 부분에 가역적으로 결합할 수 있는 캡(cap)을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 캡이 입력 부분에 결합될 때, 캡은 유리화 장치 내에서의 유체의 유동을 저지하기 위해 입력 포트를 밀봉하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 여과 메커니즘은 모세관 작용을 촉진하기 위한 복수의 미세 유체 채널들(microfluidic channels)을 형성하도록 크기설정 및 구성되는 복수의 기공들을 갖는 필터(filter)를 포함한다.
[0010] 일부 실시예들에서, 샘플 챔버는 액체 질소에 대한 저항성을 갖는 재료를 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 챔버는 열 전도성 재료를 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 챔버는 아크릴계 재료, 폴리프로필렌계 재료, 폴리카보네이트계 재료 및 코폴리에스터계 재료 중 적어도 하나로 형성된다. 일부 실시예들에서, 샘플 챔버는 0.002 인치 이하의 두께를 갖는 벽을 갖는다.
[0011] 본 개시의 다른 양태는 샘플을 준비하기 위한 방법에 관한 것이다. 일부 실시예들에서, 상기 방법은, 샘플을 샘플 챔버 내로 그리고 여과 메커니즘에 인접하게 전달하는 단계, 및 여과 메커니즘이 샘플을 샘플 챔버 내에 보유하는 동안, 유체력(fluidic force)에 의해 제1 유체를 샘플 챔버를 통해 폐기물 저장소 내로 가압함으로써 제1 유체로 샘플을 처리하는 단계를 포함한다. 제1 유체를 폐기물 저장소 내로 가압하는 것은 모세관 작용을 개시하여, 후속 유체들을 샘플 챔버를 통해 폐기물 저장소 내로 흡인한다.
[0012] 일부 실시예들에서, 상기 방법은 여과 메커니즘이 샘플을 샘플 챔버 내에 보유하는 동안, 모세관 작용을 통해 제2 유체를 샘플 챔버를 통해 폐기물 저장소 내로 흡인함으로써 제2 유체로 샘플을 처리하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 방법은 샘플 챔버의 관찰 창을 통해 샘플 챔버 내의 샘플을 관찰하는 단계를 더 포함한다.
[0013] 일부 실시예들에서, 상기 방법은 캡을 결합함으로써, 샘플 챔버 내로 유체를 유동시키기 위한 입력 포트를 밀봉하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 방법은 샘플 챔버 내의 샘플을 유리화하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 챔버를 액체 질소와 접촉시킴으로써 샘플이 유리화된다.
[0014] 일부 실시예들에서, 상기 방법은 샘플 챔버를 가온 용액(warm solution)과 접촉시킴으로써 샘플을 해동시키는 단계를 더 포함한다.
[0015] 도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 일부의 사시도이다.
[0016] 도 2a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 캡의 사시도이다.
[0017] 도 2b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 2a의 캡의 단면도이다.
[0018] 도 2c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 2a의 캡의 정면도이다.
[0019] 도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 캡으로 덮인 유리화 장치의 입력 부분의 사시도이다.
[0020] 도 4a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 전방 부분의 사시도이다.
[0021] 도 4b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 전방 부분의 평면도이다.
[0022] 도 5a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 일부의 종단면도이며, 캡이 장치의 입력 부분과 결합되어 있다.
[0023] 도 5b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 입력 부분의 단면도이다.
[0024] 도 5c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 5b의 캡 부분의 정면도이다.
[0025] 도 6a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 입력 부분의 일부의 사시도이다.
[0026] 도 6b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 여과 그레이트의 일부의 측면도이다.
[0027] 도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 입력 부분의 다양한 실시예들의 부분도들이다.
[0028] 도 8a 및 도 8b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 입력 부분의 다양한 실시예들의 평면도들이다.
[0029] 도 9a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 일부의 평면도이다.
[0030] 도 9b는 도 9a의 선 A-A를 따라 취한 유리화 장치의 단면도이다.
[0031] 도 9c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 도 9b에 도시된 바와 같은 영역(D)의 확대도이다.
[0032] 도 10a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 입력 부분의 일부의 사시도이다.
[0033] 도 10b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 10a의 유리화 장치의 단면도이다.
[0034] 도 10c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 10a의 유리화 장치의 정면도이다.
[0035] 도 11a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치를 사용하여 배아 시료를 동결시키기 위한 예시적인 절차들을 도시한다.
[0036] 도 11b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치를 사용하여 배아 시료를 해동시키기 위한 예시적인 절차들을 도시한다.
[0037] 도 12a 및 도 12b는 본 개시에 따른 유리화 장치의 다수 유닛들을 적층하기 위한 예시적인 실시예들을 도시한다.
[0038] 도 13a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 사시도이다.
[0039] 도 13b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 13a의 유리화 장치의 입력 부분의 사시도이다.
[0040] 도 14a는 입력 부분 상에 캡을 갖는, 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 13a의 유리화 장치의 평면도이다.
[0041] 도 14b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 13a의 유리화 장치의 평면도이며, 캡이 제거되어 있다.
[0042] 도 14c는 도 14b의 선 A-A를 따른 단면도이다.
[0043] 도 14d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 13a의 유리화 장치의 단면도이다.
[0044] 도 15a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 13a의 유리화 장치의 부분 단면도이다.
[0045] 도 15b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 13a의 유리화 장치의 부분 단면도이다.
[0046] 도 16은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리화 장치의 상면 사시도이다.
[0047] 도 17은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 16의 유리화 장치의 단면도이다.
[0048] 도 18은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 16의 유리화 장치의 입력 부분의 사시도이다.
[0049] 도 19는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 도 18에 도시된 입력 부분의 일부의 단면도이다.
[0050] 도 20은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 16의 유리화 장치의 일부의 단면도이다.
[0051] 도 21은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 16의 유리화 장치의 일부의 단면도이다.
[0052] 도 22a 내지 도 22d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 16의 유리화 장치의 입력 부분의 대안적인 실시예들의 사시도들이다.
[0053] 본원에는, 예컨대 액체 질소를 사용하여 샘플을 급속 동결시키기 위한 장치들 및 방법들이 제공된다. 바람직한 특정 실시예들에서, 모세관 작용에 의해 발생된 힘들과 같은 저압력들은 장치 내의 샘플(들)을 손상시키지 않고 장치를 통해 유체를 가압하거나 흡인하는데 사용될 수 있다.
[0054] 도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 유리화 장치(101)의 사시도가 도시되어 있다. 유리화 장치(101)는 세장형 형상 및 2 개의 단부들을 포함한다. 일 단부에서, 장치(101)는 제거 가능한 캡(103)에 가역적으로 결합된 입력 부분(도시되지 않음)을 포함한다. 다른 단부에서, 장치(101)는 핸들(handle)(102)을 포함한다. 캡(103)은 입력 부분에 결합되고, 캡(103)의 종축을 중심으로 회전할 수 있다. 유리화 장치(101)는 폐쇄 구성 및 적어도 하나의 개방 구성을 갖는다. 일부 실시예들에서, 폐쇄 구성과 개방 구성 사이의 전환은 캡(103)을 회전시킴으로써 달성된다. 일부 실시예들에서, 캡(103)과 입력 부분 사이의 결합은 가역적일 수 있고, 사용자가 원한다면 캡(103)은 입력 부분으로부터 제거될 수 있다.
[0055] 도 2a는 캡(103)의 사시도를 도시하고 있다. 캡(103)은 개방 단부(103a) 및 폐쇄 단부(103b)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 캡(103)은 적어도 하나의 입력 포트(104) 및 적어도 하나의 관찰 창(105)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 캡(103)은 하나 이상의 개구들(도시되지 않음)을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 폐쇄 단부(103b)는 캡(103)의 용이한 파지 및 회전을 위한 그립(grip)(106)을 형성한다.
[0056] 도 2b는 본 개시의 예시적 일 실시예에 따른 캡(103)을 도시하고 있다. 캡(103)은 거의 중공 원통부의 형상을 취하며, 원통부의 측면에 몇 개의 리세스들(recesses) 및/또는 개구들을 갖는다. 캡(103)은 개방 단부(103a) 및 폐쇄 단부(103b)를 갖는다. 도 2b는 도 2c의 선 A-A를 따른 캡(103)의 단면도를 도시하며, 도 2c는 폐쇄 단부(103b)로부터 취한 캡(103)의 정면도이다. 이러한 도면에 도시된 바와 같이, 캡(103)은 개방 단부(103a), 폐쇄 단부(103b) 및 중공 공간(103c)을 갖는다. 중공 공간(103c)을 캡(103)의 외부와 연결하는 적어도 하나의 입력 포트(104)가 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 입력 포트(104)는 캡(103)의 벽 상의 리세스(104a), 및 캡(103)의 종축과 예각을 취하는 입력 채널(input channel)(104b)을 포함하여, 입력 포트(104)를 통해 전달되는 용액과 같은 유체 작용제가 중공 공간(103c) 내에 위치된 샘플 영역으로 직접 유동하게 한다. 일부 실시예들에서, 입력 채널(104b)과 캡(103)의 종축 사이의 각도는 약 20° 내지 약 70°의 범위이다. 일부 실시예들에서, 각도는 20°, 30°, 40°, 50°, 60° 또는 70°이다.
[0057] 일부 실시예들에서, 캡(103)은 또한 벽 상에 적어도 하나의 관찰 창(105)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 관찰 창(105)은 투명한 재료로 제조되어, 장치의 사용자가 중공 공간(103c) 내에 위치된 샘플의 상태들을 검사하도록 용이하게 볼 수 있게 한다. 다양한 실시예들에서, 관찰 창(105)은 캡(103)의 나머지 부분들과 비교하여 동일하거나 상이한 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 관찰 창(105)은 관찰 창(105) 영역에서의 두께가 벽의 평균 두께보다 얇도록 벽 상에 리세스를 형성할 수 있다.
[0058] 일부 실시예들에서, 캡(103)은 하나 이상의 개구들을 더 포함한다. 도 2b에 도시된 바와 같은 예시적인 실시예에서, 캡(103)은 중공 공간(103c)을 외부와 연결하는 2 개의 개구들(107, 108)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 캡(103)이 액체 질소와 접촉할 때, 액체 질소는 개구들을 통해 중공 공간(103c) 내로 유동하고, 그 안에 위치된 샘플에 근접하여 간다. 일부 실시예들에서, 캡(103) 상의 그러한 개구들의 개수는 2 개에 제한되지 않는다. 다양한 실시예들에서, 캡(103)은 1 개, 2 개 또는 2 개 초과의 개구들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 캡(103) 상에 다수의 개구들을 갖는 것은, 액체 질소가 다른 개구를 통해 진입하는 동안 중공 공간(103c)에 갇힌 공기가 하나의 개구를 통해 빠져나갈 수 있기 때문에, 샘플 영역 근처로의 액체 질소의 신속한 유동 및 그에 따른 샘플의 신속한 유리화를 허용하는 것으로 고려된다.
[0059] 도 2b에 도시된 예시적인 실시예에서, 화살표 쌍(B) 사이의 거리에 의해 측정된 그립(106)의 두께는 약 0.06 인치 내지 약 0.12 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 그립(106)의 두께는 0.114 인치이다.
[0060] 일부 실시예들에서, 화살표 쌍(D) 사이의 거리에 의해 측정된 중공 공간(103c)의 직경은 약 0.06 인치 내지 약 0.13 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 직경은 0.126 인치이다. 일부 실시예들에서, 중공 공간(103c)은 유리화 장치의 테이퍼진 입력 부분을 수용하도록 구성된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 입력 부분은 약 1°의 구배(draft)를 가지며, 캡(103)은 내부 중공 공간(103c) 상에 1°의 정합하는 구배를 갖는다. 캡(103)이 입력 부분에 결합될 때, 테이퍼진 형상들은 2 개의 부분들을 결합 및/또는 밀봉하는 것을 돕는 쐐기력(wedging force)을 생성한다. 다양한 실시예들에서, 입력 부분 및 캡(103)은 1° 내지 5° 범위의 정합하는 구배를 가질 수 있다.
[0061] 일부 실시예들에서, 거리(E)에 의해 측정된 캡(103)의 길이는 약 0.3 인치 내지 약 0.7 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 캡(103)의 길이는 0.64 인치이다.
[0062] 도 3은 유리화 장치(101)의 전방 부분의 사시도를 도시하고, 캡(103)과 장치의 입력 부분(110) 사이의 결합을 도시하고 있다. 특히, 이러한 도면에는, 유리화 장치(101)의 제1 개방 구성이 도시되어 있다. 이러한 구성에서, 캡(103)은 입력 포트(104)가 샘플 챔버(111)와 유체 연통하고 관찰 창(105)이 샘플 챔버(111) 위에 놓도록 입력 부분(110)에 대해 위치결정된다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(110)은 폐기물을 보유 및 폐기하기 위한 폐기물 저장소(waste reservoir)(112a) 및 폐기물 채널(waste channel)(113)을 더 포함한다.
[0063] 제1 개방 구성을 사용하여, 사용자는 샘플 챔버(111) 내의 내용물들 및/또는 활동들을 관찰 창(105)을 통해 모니터링하면서, 샘플을 준비하거나 처리하기 위한 용액들 또는 샘플과 같은 유체 작용제를 입력 포트(104)를 통해 샘플 챔버(111) 내로 전달할 수 있다. 폐기물 저장소(112a)는 샘플 챔버(111)와 유체 연통한다. 다음에, 폐기물은 폐기물 저장소(112a) 내로 수집되고 폐기물 채널(113)을 통해 폐기된다. 다양한 실시예들에서, 샘플 챔버(111)는 폐기물을 폐기물 저장소(112)에 도달하도록 통과시키면서 샘플을 보유하기 위한 상이한 메커니즘들을 포함할 수 있다.
[0064] 도 4a 및 도 4b는 제2 개방 구성의 유리화 장치(101)의 사시도 및 평면도를 각각 도시하고 있다. 이러한 구성에서, 캡(103)은 캡(103) 상의 개구들(107, 108) 중 하나 이상이 샘플 챔버(111) 위에 놓이도록 입력 부분(110)에 대해 위치결정된다. 따라서, 이러한 구성을 사용하여, 사용자는 개구들(107, 108) 중 적어도 하나를 통해 샘플 챔버(111)로부터 샘플을 조작 및/또는 회수할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 캡(103) 상의 개구들(107, 108)의 치수들은 동일하거나 상이할 수 있다. 이론에 의해 구속됨이 없이, 적어도 하나의 개구(107)는 이를 통한 샘플들의 용이한 조작 및 회수를 허용하기에 충분히 큰 것으로 고려된다. 선택적으로, 다른 개구(들)(108)는 개구(들)를 통한 액체 질소의 유동이 크기에 의해 방해받지 않는 한 보다 작을 수 있다.
[0065] 도 5a는 도 3의 제1 개방 구성에 도시된 바와 같은 유리화 장치(101)의 단면도를 도시하고 있다. 도 5a의 단면도에 도시된 바와 같이, 입력 부분(110)은 폐기물 저장소(112a/112b)와 유체 연통하는 샘플 챔버(111)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 폐기물 저장소(112b)는 장치의 핸들(102) 내로 연장된다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 샘플 챔버(111)는 입력 부분(110) 상에 위치되고, 입력 부분의 폐기물 저장소(112a)는 폐기물 채널(113)을 통해 핸들(102) 내부에 위치된 폐기물 저장소(112b)에 연결된다. 일부 실시예들에서, 장치는 유체 폐기물을 핸들(102) 내의 폐기물 저장소(112b) 내로 폐기한다. 일부 실시예들에서, 장치는 폐기물이 폐기물 저장소(112a/112b)로부터 샘플 챔버(111) 내로 다시 이동하는 것을 방지하는 체크 밸브(check valve)와 같은 메커니즘을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 장치는 유체가 폐기물 저장소(112b)로 진입할 때 갇힌 공기가 배출될 수 있게 하고 액체 질소가 폐기물 저장소(112b)로 진입하는 것을 방지하는 필터(filter)와 같은 메커니즘을 핸들(102) 내에 더 포함한다.
[0066] 일부 실시예들에서, 입력 부분(110)은 샘플 챔버(111)에 매우 근접하게 적어도 하나의 리세스(114)를 더 포함한다. 특히, 도 5a에 도시된 바와 같은 예시적인 실시예에서, 리세스(114)는 얇은 벽(150)에 의해 샘플 챔버(111)로부터 분리된다. 일부 실시예들에서, 캡(103)은 적어도 하나의 개구(107, 108)를 더 포함한다. 캡이 폐쇄 구성에서 입력 부분에 결합될 때, 개구들(107, 108)은 리세스(114)와 유체 연통하여, 액체 질소가 개구들을 통해 리세스 내로 유동할 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 장치는 폐쇄 구성에서 액체 질소 내에 침지되도록 구성된다. 따라서, 캡 상의 개구들은 액체 질소가 입력 부분(110)의 리세스(114) 내로 유동하고, 이에 의해 그 안에 수용된 샘플들의 보다 신속한 유리화를 위해 샘플 챔버(111)에 매우 근접하여 갈 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 캡(103)은 액체 질소가 리세스(114) 내로 보다 용이하게 유동할 수 있게 하는 적어도 2 개의 개구들(107, 108)을 포함하며, 이는 액체 질소가 다른 개구를 통해 진입하는 동안 리세스 내에 갇힌 공기가 하나의 개구를 통해 빠져나갈 수 있기 때문이다.
[0067] 일부 실시예들에서, 종축을 따라 상이한 포지션들에서의 입력 부분(110)의 치수는 동일하거나 상이할 수 있다. 특히, 일부 실시예들에서, 입력 부분(110)은 테이퍼져 있다. 일부 실시예들에서, 캡(103)의 내부 공간은 또한 입력 부분(110)의 형상과 정합하도록 테이퍼져 있다. 테이퍼 형상들은 캡(103)과 입력 부분(110)을 결합 및 밀봉하는 것을 돕는 쐐기력을 생성한다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(110) 및 캡(103)은 1° 내지 5° 범위의 정합하는 구배를 갖는다.
[0068] 도 5b는 도 5c의 선 A-A를 따른 입력 부분(110)의 단면도를 도시하고, 도 5c는 입력 부분(110)의 정면도이다. 도시된 바와 같이, 이러한 예시적인 실시예에서, 입력 부분(110)의 치수는 핸들(102)과 연결되는 곳(입력 부분(110)의 베이스)으로부터 입력 부분(110)의 다른 단부(입력 부분(110)의 전방 단부)를 향해 점진적으로 작아진다. 특히, 화살표 쌍(D) 사이의 거리로 측정된 베이스에서의 치수는 약 0.1 인치 내지 약 0.2 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 입력 부분(110)의 베이스에서의 치수는 0.127 인치이다. 화살표 쌍(B) 사이의 거리로 측정된 입력 부분(110)의 전방 단부에서의 치수는 약 0.1 인치 내지 약 0.2 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 전방 단부에서의 치수는 약 0.116 인치이다.
[0069] 일부 실시예들에서, 화살표 쌍(E) 사이의 거리로 측정된 입력 부분(110)의 길이는 약 0.1 인치 내지 약 0.4 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 입력 부분(110)의 길이는 약 0.351 인치이다. 일부 실시예들에서, 도 5b에서 거리(F)에 의해 측정된, 핸들(102) 및 입력 부분(110)을 포함하는 장치의 길이는 약 0.5 인치 내지 약 3 인치의 범위이다.
[0070] 도 6a 및 도 6b는 유리화 장치의 입력 부분의 하나의 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 특히, 도 6a는 입력 부분(110)의 부분적인 구조의 사시도를 도시하고 있다. 이러한 도면에는, 입력 부분(110) 상에 위치된 핸들(102)의 일부, 폐기물 저장소(112a) 및 폐기물 채널(113)의 개구가 도시되어 있다. 또한, 입력 부분(110) 상에는, 샘플 챔버(111), 및 샘플 챔버(111)와 폐기물 저장소(112a)를 분리시키는 블록(block)(115)이 위치되어 있다. 일부 실시예들에서, 캡(도시되지 않음)이 입력 부분(110)에 결합될 때, 블록(115)의 상단은 캡의 내벽과 결합한다. 도 6a에 도시된 바와 같은 일부 실시예들에서, 블록(115)의 상단은, 캡(도시되지 않음)이 입력 부분(110)에 결합될 때 샘플 챔버(111)를 폐기물 저장소(112)와 유체 연통 상태로 유지하는 여과 그레이트들(151)과 같은 여과 메커니즘을 포함한다.
[0071] 도 6b는 도 6a에 도시된 바와 같은 여과 그레이트들(151)의 부분적인 구조들을 도시한 확대도이다. 또한, 장치의 입력 부분(110) 및 핸들(102)의 부분적인 구조가 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 여과 그레이트들(151)은 복수의 교호하는 하부 세그먼트들(151a) 및 보다 큰 세그먼트들(taller segments)(151b)을 포함한다. 따라서, 입력 부분(110)이 캡(도시되지 않음)과 결합할 때, 보다 큰 세그먼트들(151b)의 상단은 캡의 내벽과 결합하여, 폐기물 저장소(112a)와 샘플 챔버(111)를 유체 연통하도록 연결하는 채널들을 하부 세그먼트들(151a)에 형성한다.
[0072] 일부 실시예들에서, 캡이 있을 때, 마이크로 피펫과 같은 유체-전달 장치가 폐기물 유체를 채널들을 통해 폐기물 저장소 내로 가압하는데 사용될 수 있는 한편, 난모세포 또는 배아와 같은 샘플은 샘플 영역 내에 보유된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 여과 그레이트들(151)의 치수는 유리화 장치와 함께 사용될 샘플의 유형에 따라 달라진다. 일부 실시예들에서, 치수는 채널들이 폐기물을 통과시키지만 샘플을 보유하도록 선택된다. 예를 들어, 샘플이 인간 난모세포 또는 배아인 실시예들에서, 각 채널의 치수(예컨대, 채널의 형태에 따라 직경, 폭 또는 길이)는 0.0005 내지 0.0015 인치의 범위이다.
[0073] 또한, 이론에 의해 구속되도록 의도됨 없이, 채널들의 치수는 또한 샘플 챔버 내에 위치된 샘플에 대한 액체 압력에 영향을 미치는 것으로 고려된다. 채널들의 개수는 중요하지 않으며, 장치는 하나 또는 하나 초과의 채널들과 함께 동작한다. 일부 실시예들에서, 다수의 채널 디자인은 샘플 영역에서 샘플에 대한 적은 응력 및 급속 유체 충전을 허용하는 배압을 감소시키는 것을 돕는 것으로 고려된다.
[0074] 일부 실시예들에서, 여과 그레이트들(151)은 샘플 챔버와 폐기물 저장소를 연결하는 단일 채널을 형성하고, 유동 면적(채널의 종축에 수직인 단면적으로 정의됨)은 약 7 × 10-7 in2 내지 1.5 × 10-6 in2의 범위이다. 다른 실시예들에서, 여과 그레이트들(151)은 샘플 챔버와 폐기물 저장소를 연결하는 다수의 채널들을 형성하고, 조합된 모든 채널들의 총 유동 면적은 약 7 × 10-7 in2 내지 1.5 × 10-6 in2의 범위이다.
[0075] 이제 이해될 수 있는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 여과 그레이트들(151)은 샘플 챔버(111) 내에 수용된 특정 샘플로부터의 유체 폐기물의 분리를 용이하게 한다. 일부 실시예들에서, 여과 그레이트들(151)은 샘플 챔버로부터의 폐기물의 제거를 용이하게 한다. 특히, 일부 실시예들에서, 유체 폐기물은 여과 그레이트들(151)에 의해 형성된 채널들을 통해 폐기물 저장소(112a) 내로 유동하는 한편, 채널들의 직경보다 큰 입자 크기들을 갖는 샘플들은 샘플 챔버(111) 내에 보유된다. 본 장치 내의 유체들의 유동은 다양한 메커니즘들에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 캡이 입력 부분과 결합할 때, 마이크로 피펫과 같은 유체-전달 장치는 입력 포트를 통해 샘플 챔버 내로 유체 압력을 전달하고, 유체 유동을 폐기물 저장소를 향해 가압할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 흡입 메커니즘은 폐기물 저장소를 향해 유체의 유동을 흡인할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 여과 그레이트들(151)에 의해 형성된 미세 유체 채널들은 액체 폐기물을 폐기물 저장소를 향해 흡인하는 것을 용이하게 하는 모세관 위킹력(capillary wicking power)을 제공하도록 구성된다. 모세관 작용은, 예컨대 피펫을 사용함으로써, 제1 용액이 유체력(fluidic force)에 의해 입력 포트(104)를 통해 도입될 때 개시된다. 유체는 샘플 챔버(111)를 통해, 여과 그레이트들(151)을 통해 폐기물 저장소(112) 내로 가압된다. 폐기물 저장소(112) 내의 유체의 존재는, 장치 전체에 걸친 특정 크기의 미세 유체 채널들과 조합하여, 모세관 작용을 사용하여 장치(101)를 통해 후속 유체들을 끌어당기기에 충분히 강한 힘을 발생시킨다.
[0076] 도 7a 내지 도 7c는 유리화 장치의 추가적인 예시적인 실시예들을 도시하고 있다. 특히, 도 7a는 입력 부분(710)의 부분적인 구조의 사시도이다. 이러한 실시예에서, 섬부(island)(719)는 샘플 챔버(711)와 폐기물 저장소(712)를 분리시킨다. 섬부(719)의 양 측부들 상의 바이패스 채널들(718)은 샘플 챔버(711)와 폐기물 저장소(712)를 유체 연통하도록 연결한다. 일부 실시예들에서, 섬부(719)는 샘플을 내부에 포획 및 보유하도록 구성된 포획 포켓(capture pocket)(716)을 더 포함한다. 포획 포켓(716)은 샘플 챔버(711)를 향한 개방 단부 및 폐기물 저장소(712)를 향한 폐쇄 단부를 갖는다. 도면에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 포획 포켓(716)은 "U"자 형상을 취한다.
[0077] 일부 실시예들에서, 섬부(719)의 상단은, 일 단부가 포획 포켓(716)과 연결되고 다른 단부가 폐기물 저장소(712)와 연결되는 복수의 여과 채널들(717)과 같은 여과 메커니즘을 더 포함한다. 캡(도시되지 않음)이 입력 부분(710)과 결합될 때, 섬부(719)의 상단 표면은 캡의 내벽과 결합하고, 여과 채널들(717)은 폐기물 저장소(712)와 포획 포켓(716)을 유체 연통하도록 연결한다.
[0078] 본 개시에 따르면, 여과 채널들 및 바이패스 채널들의 치수는 변경될 수 있다. 도 7b는 바이패스 채널들(718)이 하단을 따라 부분적으로 충전되고, 이에 의해 채널들(718)을 보다 작은 치수로 제한하는 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 이론에 의해 구속되도록 의도됨 없이, 바이패스 채널들(718) 및 여과 채널들(717)의 치수들은 포획 포켓(716) 내에 위치된 샘플에 대한 유체 유동의 양뿐만 아니라, 샘플에 대한 액체 압력에 영향을 미치는 것으로 고려된다. 바이패스 채널들(718) 또는 여과 채널들(717)의 개수를 한정하는 것은 중요하지 않다. 본 장치는 적어도 하나의 바이패스 채널(718) 및 적어도 하나의 여과 채널(717)과 함께 동작할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 채널의 유동 면적은 채널의 종축에 수직인 단면의 면적으로 정의된다. 일부 실시예들에서, 바이패스 채널(들)의 총 유동 면적은 약 5 × 10-6 in2 내지 2 × 10-5 in2의 범위이다. 일부 실시예들에서, 여과 채널(들)의 총 유동 면적은 약 7 × 10-7 in2 내지 1.5 × 10-6 in2의 범위이다.
[0079] 일부 실시예들에서, 바이패스 채널들의 총 유동 면적과 여과 채널들의 총 유동 면적 사이의 비율은 포획 포켓에서 샘플에 대한 최적 유동 및 유체 압력을 달성하도록 선택된다. 바이패스 대 여과 비율이 높을수록, 보다 많은 유체들이 바이패스 채널들을 통해 유동하게(즉, 포획 포켓을 바이패스하게) 되며, 그에 따라 포획 포켓 내의 샘플이 보다 적은 유체 처리를 받는 것으로 고려된다. 비율이 낮을수록, 보다 많은 유체들이 포획 포켓 및 여과 채널들을 통해 유동하게 되며, 그에 따라 샘플에 대해 보다 높은 액체 압력을 생성한다. 따라서, 일부 실시예들에서, 바이패스 대 여과 비율은 약 6:1 내지 약 4:1의 범위이다. 특히, 일부 실시예들에서, 바이패스 대 여과의 비율은 약 5:1이다.
[0080] 일부 실시예들에서, 여과 채널의 치수는 또한 유리화 장치와 함께 사용될 샘플의 유형에 기초하여 선택된다. 특히, 일부 실시예들에서, 여과 채널의 치수는 폐기물을 통과시키지만 포획 포켓 내에 샘플을 보유하도록 선택된다. 예를 들어, 샘플이 인간 난모세포 또는 배아인 실시예들에서, 각 여과 채널의 직경은 0.0005 내지 0.0015 인치의 범위이다.
[0081] 본 개시에 따르면, 포획 포켓의 크기는 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 7c는 포획 포켓(916)의 길이가 도 7a에 도시된 바와 같은 실시예와 비교하여 증가되는 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 다른 실시예들에서, 포획 포켓(716)의 두께 및/또는 폭은 변경될 수 있다. 일부 실시예들에서, 포획 포켓의 체적은 인간 또는 동물의 수 개의 난모세포들 또는 배아들을 유지하기에 충분하다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(910) 상의 샘플 챔버(711)의 크기는 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 8a 및 도 8b는 2 개의 예시적인 실시예들을 도시하며, 도 8a에서는, 샘플 챔버(811)를 수용하는 입력 부분(810)의 길이는 도 8b와 비교하여 기다랗다.
[0082] 도 9a 내지 도 9c는 본 개시에 따른 유리화 장치의 일 실시예의 개략도들이다. 도 9a는 핸들(902)과, 입력 부분(910)과, 입력 부분(910) 상에 위치되고, 샘플 챔버(911), 폐기물 저장소(912), 폐기물 채널(913)의 개구 및 섬부(919)를 포함하는 다양한 구조물들을 도시하고 있다. 이러한 실시예에서, 섬부(919)는 U자형 포획 포켓(916), 및 U자형 포획 포켓(916)을 폐기물 저장소(912)와 연결하는 복수의 여과 채널들(917)과 같은 여과 메커니즘을 갖는다. 도 9b는 도 9a의 선 A-A를 따른 단면도를 도시하고 있다. 단면도에는, 핸들(902)과, 입력 부분(910)과, 입력 부분(910) 상에 위치되고, 리세스(914), 포획 포켓(916) 및 복수의 여과 채널들(917)을 포함하는 다양한 구조물들이 도시되어 있다. 도 9c는 도 9b에 도시된 바와 같은 영역(D)의 확대도이다. 이러한 도면으로부터 볼 수 있는 것은 바이패스 채널들(918)을 더 포함한다.
[0083] 일부 실시예들에서, 도 9a의 화살표 쌍(D) 사이의 거리에 의해 측정된 U자형 포획 포켓(916)의 길이는 약 0.02 인치 내지 약 0.04 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 포획 포켓(916)의 길이는 0.038 인치이다.
[0084] 일부 실시예들에서, 도 9a의 화살표 쌍(B) 사이의 거리에 의해 측정된 포획 포켓(916)의 폭은 약 0.005 인치 내지 약 0.02 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 포획 포켓(916)의 폭은 0.015 인치이다.
[0085] 일부 실시예들에서, 도 9a의 화살표 쌍(C) 사이의 거리에 의해 측정된 섬부(919)의 길이는 약 0.03 인치 내지 약 0.07 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 섬부(919)의 길이는 0.68 인치이다.
[0086] 일부 실시예들에서, 도 9c의 화살표 쌍(E) 사이의 거리에 의해 측정된 포획 포켓(916)의 깊이는 약 0.01 인치 내지 약 0.03 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 포획 포켓(916)의 깊이는 0.021 인치이다.
[0087] 일부 실시예들에서, 도 9c의 화살표 쌍(F) 사이의 거리에 의해 측정된 바이패스 채널(918)의 깊이는 약 0.001 인치 내지 약 0.005 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 바이패스 채널(918)의 깊이는 0.005 인치이다.
[0088] 일부 실시예들에서, 유리화 장치가 제1 개방 구성에 있을 때, 캡의 입력 포트는 입력 포트의 적어도 하나의 단부가 포획 포켓과 매우 근접하도록 입력 부분에 대해 배치된다. 따라서, 사용자는, 예를 들어 마이크로 피펫을 사용하여, 입력 포트를 통해 포획 포켓 내로 샘플을 용이하게 전달할 수 있다.
[0089] 일부 실시예들에서, 여과 채널들(717, 917)은 포획 포켓(716, 916) 내에 수용된 특정 샘플로부터의 유체 폐기물의 분리를 용이하게 한다. 특히, 일부 실시예들에서, 유체 폐기물은 여과 채널(717, 917)을 통해 폐기물 저장소(712, 912) 내로 유동하는 한편, 채널들의 직경보다 큰 입자 크기들을 갖는 샘플들은 포획 포켓(716, 916) 내에 보유된다. 유체 폐기물의 유동은 다양한 메커니즘들에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 캡이 입력 부분과 결합할 때, 마이크로 피펫과 같은 유체-전달 장치는 입력 포트를 통해 샘플 챔버 내로 유체 압력을 전달하고, 유체들의 유동을 폐기물 저장소를 향해 가압할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 흡입 메커니즘은 유체들의 유동을 폐기물 저장소를 향해 흡인할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 미세 유체 채널들은 액체 폐기물을 폐기물 저장소를 향해 흡인하는 것을 용이하게 하는 모세관 위킹력을 제공하도록 구성된다. 모세관 작용은, 예컨대 피펫을 사용함으로써, 제1 용액이 유체력에 의해 샘플 챔버(711, 911)에 도입될 때 개시된다. 유체는 샘플 챔버(711, 911)를 통해, 여과 채널들(717, 917)을 통해 폐기물 저장소(712, 912) 및 폐기물 채널(713, 913) 내로 가압된다. 폐기물 채널(713, 913) 내의 유체의 존재는, 장치 전체를 통한 특정 크기의 미세 유체 채널들과 조합하여, 모세관 작용을 사용하여 장치(701, 901)를 통해 후속 유체들을 끌어당기기에 충분히 강한 힘을 발생시킨다.
[0090] 도 10a 내지 도 10c는 본 개시에 따른 유리화 장치의 추가적인 실시예를 도시하고 있다. 특히, 도 10a는 장치의 부분적인 구조들의 사시도이며, 입력 부분(1010) 및 핸들(1002)의 일부들을 도시하고 있다. 입력 부분(1010)은 샘플 챔버(1011), 필터(1021)를 포함하는 여과 메커니즘, 및 샘플 챔버(1011)와 필터(1021) 사이에 위치결정된 램프(ramp)(1020)를 포함한다. 도 10b는 도 10c의 선 A-A를 따라 취한, 도 10a에 도시된 바와 같은 실시예의 단면도이며, 도 10c는 입력 부분(1010) 및 핸들(1002)을 도시하고 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 필터(1021)는 핸들(1002) 내에 위치된 폐기물 저장소(1012)에 링크 연결되는 폐기물 채널(1013)을 덮는다.
[0091] 일부 실시예들에서, 도 10b의 화살표 쌍(B) 사이의 거리로 측정된 필터(1021)의 두께는 약 0.01 인치 내지 약 0.03 인치의 범위이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 필터(1021)의 두께는 0.22 인치이다.
[0092] 램프(1020)는 샘플 챔버(1011)를 필터(1021)와 연결한다. 도 10b는 샘플 챔버(1021)가 위로 향한 상태로 수평으로 배치된 유리화 장치(캡이 없음)를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 램프(1020)는 샘플 챔버(1011)의 표면과 경사각을 취하고, 샘플 챔버(1011)의 일 단부로부터 상향으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 폐기물을 수집하기 위해, 마이크로 피펫은 샘플 챔버(1011) 내의 유체들을 가압하여 램프(1020)를 가로질러 필터(1021)를 향해 유동시키는데 사용된다. 유체 폐기물은 필터(1021)를 통해 폐기물 저장소(1012) 내로 유동하는 한편, 보다 큰 크기의 샘플이 통과하는 것이 방지된다. 따라서, 샘플은 샘플 챔버 내에 보유된다. 이론에 의해 구속되도록 의도됨 없이, 중력이 샘플들을 램프(1020) 아래로 그리고 필터(1021)로부터 멀리 잡아당김으로써 샘플들에 작용하기 때문에, 램프(1020)는 난모세포들 또는 배아와 같은 샘플이 필터(1021)에 부착되는 것을 방지하는 것을 돕는 것으로 또한 고려된다.
[0093] 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시예들에서, 램프(1020)는 적어도 하나의 미세 유체 채널을 형성하고, 그에 따라 액체 폐기물을 샘플 챔버(1011)로부터 필터(1021)를 향해 이동시키기 위한 모세관 위킹력을 제공한다. 모세관 작용은, 예컨대 피펫을 사용하여, 제1 용액이 유체력에 의해 샘플 챔버(1011)로 도입될 때 개시된다. 유체는 샘플 챔버(1011)를 통해 램프(1020)를 따라 폐기물 저장소(1012) 내로 가압된다. 폐기물 저장소(1012) 내의 유체의 존재는, 장치 전체를 통한 특정 크기의 미세 유체 채널들과 조합하여, 모세관 작용을 사용하여 장치(1001)를 통해 후속 유체들을 끌어당기기에 충분히 강한 힘을 발생시킨다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 실시예들에서, 필터(1021)는 스펀지(sponge) 또는 여과지와 같은 흡수성 재료로 제조되고, 그에 따라 샘플 챔버(1011)로부터의 액체 폐기물의 제거를 용이하게 하는 위킹력을 또한 제공한다.
[0094] 일부 실시예들에서, 필터(1021)는 샘플이 통과하는 것을 방지하면서 폐기물을 폐기물 채널(1013)로 선택적으로 통과시킨다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 필터(1021)는 폐기물 및 샘플을 각각의 크기들에 기초하여 분리하는 메커니즘을 포함한다. 일부 실시예들에서, 메커니즘은 혼합물의 액체 성분을 통과시키지만, 혼합물의 고체 성분을 보유한다. 일부 실시예들에서, 필터(1021)는 난모세포들 또는 배아들과 같은 고체 샘플의 통과를 차단하기에 충분히 작은 기공들을 갖는다. 다양한 실시예들에서, 기공들의 크기는 샘플들의 유형에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시예들에서, 필터(1021)는 여과 재료로 제조된다. 본 개시와 관련하여 사용될 수 있는 적합한 여과 재료들은 소결된 폴리에틸렌 비드들(beads), 중합체 메시(mesh) 및 섬유질 종이를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 여과 재료는 필터(1021)에 대한 샘플의 고착을 방지한다.
[0095] 일부 실시예들에서, 유리화 장치는 폐쇄 구성(도시되지 않음)을 더 갖는다. 폐쇄 구성에서, 캡은, 캡의 개구들이 샘플 챔버와 유체 연통하지 않고 샘플 챔버가 캡의 벽에 의해 밀봉되도록 입력 부분에 대해 배치된다. 일부 실시예들에서, 폐쇄 구성에서, 캡 상의 하나 이상의 리세스 또는 개구는 샘플 챔버에 매우 근접하게 배치된다. 일부 실시예들에서, 폐쇄 구성에서, 캡의 하나 이상의 개구들은 입력 부분 상의 리세스와 유체 연통한다.
[0096] 폐쇄 구성의 유리화 장치는 샘플 챔버의 내용물을 유체에 직접 노출시키지 않고 유체 내로 침지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유리화 장치는 샘플 챔버 내에 수용된 샘플의 유리화를 위해 적어도 입력 부분 및 캡 부분들을 액체 질소 내로 침지하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 장치는 그 안에 수용된 샘플을 해동시키기 위해 가온 매체 내로 침지하도록 추가로 구성된다. 이들 실시예들에서, 액체 질소 또는 가온 매체는, 예컨대 캡 상의 개구들을 통해, 샘플 근처로 용이하게 갈 수 있지만, 장치가 폐쇄 구성에 있을 때 샘플과 직접 접촉하지는 못한다. 일부 실시예들에서, 장치의 적어도 입력 부분 및 캡 부분들은 액체 질소에 대한 저항성을 갖는 재료로 제조된다. 일부 실시예들에서, 재료는 열 전도성이며, 그에 따라 샘플의 급속 유리화 및 해동이 달성될 수 있다. 본 개시와 관련하여 사용될 수 있는 예시적인 재료들은 아크릴계 재료, 폴리프로필렌계 재료, 폴리카보네이트계 재료 및 코폴리에스터계 재료를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
[0097] 일부 실시예들에서, 개방 구성과 폐쇄 구성 사이의 전환은 캡을 종축을 따라, 예를 들어 약 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90°, 100°, 110°, 120°, 130°, 140°, 150°, 160°, 170° 또는 180°만큼 회전시킴으로써 달성된다. 특히, 도 2b에 도시된 바와 같은 예시적인 실시예를 다시 참조하면, 입력 포트(104) 및 개구들(107, 108)은 캡(103)의 대향 측면들 상에 위치된다. 이러한 실시예에서, 제1 개방 구성과 폐쇄 구성 사이의 전환은 캡(103)을 종축을 중심으로 약 90°만큼 회전시킴으로써 달성될 수 있고, 제1 개방 구성과 제2 개방 구성 사이의 전환은 캡(103)을 종축을 중심으로 약 180°만큼 회전시킴으로써 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 캡(103)은 캡의 파지 및 회전을 용이하게 하는 그립(106)을 더 포함한다.
[0098] 도 11a 및 도 11b는 본 유리화 장치를 사용하여 배아들을 동결 및 해동시키기 위한 예시적인 절차들을 도시하고 있다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 동결을 위해, 장치는 먼저 제1 개방 구성에 배치된다. 배양 매체(culture medium)가 캡 상의 입력 포트를 통해 샘플 챔버 내로 전달된 후에, 배아 시료가 샘플 챔버 내로 전달된다. 다음에, 적합한 평형 용액이 입력 포트를 통해 첨가되고, 배아들은 폐기물이 수집되기 전에 소정 기간 동안 평형 용액에서 평형을 유지하도록 허용된다. 그 후에, 유리화 용액이 입력 포트를 통해 첨가되고, 배아들은 폐기물이 수집되기 전에 소정 기간 동안 유리화 용액에서 배양된다. 다음에, 캡이 폐쇄 구성으로 회전되고, 장치의 입력 부분은 배아들의 유리화를 위해 액체 질소 탱크 내로 급속하게 집어넣어진다.
[0099] 도 11b에 도시된 바와 같이, 해동을 위해, 폐쇄 구성의 동결된 장치는 37 ℃의 가온 배스(bath) 내로 급속하게 집어넣어지고, 소정 기간 동안 배양된다. 다음에, 캡이 제1 개방 구성으로 회전된다. 37 ℃의 해동 용액이 입력 포트를 통해 샘플 챔버로 가해지고, 배아들이 소정 기간 동안 가온되도록 허용된다. 다음에, 실온 희석 용액이 첨가되고, 배아들은 폐기물이 수집되기 전에 소정 기간 동안 희석 용액에서 평형을 유지하도록 허용된다. 그 후에, 실온 세정 용액이 샘플 챔버로 첨가되고, 배아들은 폐기물이 수집되기 전에 소정 기간 동안 평형을 유지하도록 허용된다. 37 ℃의 배양 매체가 샘플 챔버로 첨가되기 전에, 필요에 따라 세정 단계가 반복될 수 있다. 다음에, 캡은 제2 개방 구성으로 회전되고, 배아들은 캡 상의 개구를 통해 회수된다.
[0100] 본 장치를 사용하여 샘플을 동결 및/또는 해동시키기 위한 절차들은 준비된 샘플의 품질을 손상시키지 않으면서 마이크로 피펫 조작들의 수를 적어도 4 배만큼 감소시킬 수 있는 것으로 고려된다. 또한, 내장된 폐기물 수집 메커니즘을 통해, 각각의 습식 단계에서의 용액 캐리-오버(carry-over) 양이 감소되고, 사용자마다 보다 일정하게 된다. 따라서, 본 장치의 장점들은 취약한 샘플들의 인간 조작과 연관된 손상의 위험성을 감소시킬 뿐만 아니라, 샘플 준비와 연관된 인적 오류를 감소시켜 샘플 품질의 일관성을 향상시키는 것을 포함한다.
[0101] 상기 동결 및 해동 절차들은 단지 예일 뿐이며, 본 유리화 장치의 사용을 설명된 특정 예들에 결코 제한하는 것은 아니다. 예를 들어, 본 장치와 관련하여 사용될 수 있는 샘플들은 배아 시료들에 제한되지 않으며, 예를 들어 난모세포들, 체세포들 및 다른 적합한 샘플 유형들을 또한 포함한다. 또한, 샘플들을 처리하는데 사용될 화학 작용제들은 전술한 것들에 제한되지 않으며; 오히려, 본 장치는 다용도이며, 상업적으로 이용 가능한 상이한 유리화 키트들(vitrification kits)과 함께 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 추가적으로, 본 장치는 동결 및 해동의 맥락에서 벗어나서 샘플 프로세싱 및 보존을 위해 사용될 수 있다. 당업자는 본 개시의 원리로부터 벗어나지 않는 추가적인 변형들 및 변경들을 구상할 수 있어야 하고, 그러한 변형되거나 변경된 실시예들은 여전히 본 출원의 범위에 포함된다.
[0102] 도 12a 및 도 12b는, 예를 들어 편리한 보관 또는 운송을 위해, 본 개시에 따른 유리화 장치의 다수의 유닛들이 함께 적층될 수 있는 예시적인 실시예들을 도시하고 있다. 도 12a는 유리화 장치(1201)의 각 유닛이 일 단부에 플러그(plug)(1202)를 갖고 다른 단부에 리셉터클(receptacle)(1203)을 갖는 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 하나의 유닛의 플러그(1202)는 다른 유닛의 리셉터클(1203)과 결합하여, 2 개의 유닛들이 함께 적층될 수 있다. 도 12b는 유리화 장치(1201)의 각 유닛이 양 단부들 상에 자석들(1202, 1203)을 갖는 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 자석들(1202, 1203)은 서로 결합하여, 다수의 유닛들을 함께 적층한다.
[0103] 도 13a는 본 개시에 따른 유리화 장치의 대안적인 실시예를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 유리화 장치(1301)는 핸들 부분(1302) 및 입력 부분(1310)을 갖는 세장형 부재를 포함한다. 입력 부분(1310)은 캡(1303)에 가역적으로 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(1310)은 원통형이며, 캡(1303) 내에서 원통형 중공 공간과 결합할 수 있다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(1310)은 테이퍼져 있으며, 핸들(1302)에 대해 근위 단부에서 보다 큰 치수를 갖고, 핸들(1302)에 대해 원위 단부에서 보다 작은 치수를 갖는다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(1310)은 약 1° 내지 약 5°의 구배로 테이퍼져 있다. 일부 실시예들에서, 캡(1303) 내의 중공 공간은 또한 정합하는 구배로 테이퍼져서, 입력 부분(1310) 및 캡(1303)의 테이퍼 형상들이 2 개의 부분들을 함께 결합 및/또는 밀봉하는 것을 돕는 쐐기력을 생성한다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(1310)은 캡(1303)이 입력 부분(1310)을 향해 더 이동하는 것을 정지시켜 캡(1303)이 관찰 창(1305) 또는 리세스(1314)를 덮는 것을 방지하기 위한 캡 스토퍼(cap stopper)(1323)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 캡(1303)은 캡(1303)을 용이하게 파지하고 회전시키기 위한 그립(1306)을 더 포함한다.
[0104] 도 13b는 유리화 장치의 입력 부분(1310)의 사시도이다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(1310)은 핸들(1302) 내에 둘러싸인 폐기물 저장소(도시되지 않음)와 유체 소통하는 샘플 챔버(도시되지 않음)를 둘러싼다. 입력 포트(1304)는 샘플 챔버를 외부와 연결한다. 입력 부분은 관찰 창(1305)을 더 포함하며, 샘플 챔버의 적어도 일부가 관찰 창(1305)을 통해 외부로부터 보여질 수 있다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(1310)은 샘플 챔버에 매우 근접한 하나 이상의 리세스(1314)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 액체 질소와 접촉할 때, 리세스(1314)는 액체 질소가 그 안에 수용된 샘플의 보다 양호한 유리화를 위해 샘플 챔버에 매우 근접하여 갈 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(1310)은 입력 포트(1304)의 개구 옆에 리세스(1315)를 더 포함한다. 리세스(1315)는 마이크로 피펫과 같은 샘플-전달 도구들이 입력 포트(1304)의 개구에 보다 용이하게 접근할 수 있게 한다. 리세스(1315)는 또한, 캡(1303)이 입력 부분(1310) 상으로 가압될 때 공기가 샘플 챔버 내로 유입되어 기포들을 형성하는 것을 방지한다.
[0105] 도 14a 내지 도 14d는 핸들(1302), 입력 부분(1310) 및 캡(1303)을 나타내는 유리화 장치(1301)를 도시하고 있다. 도 14a의 평면도에 도시된 바와 같이, 핸들 부분(1302)의 원위에 있는 입력 부분(1310)의 부분은 캡(1303) 내로 삽입된다. 일부 실시예들에서, 캡 스토퍼(1323)는 캡(1303)이 관찰 창(1305)을 차단하는 것을 방지하는 것을 돕는다. 특히, 일부 실시예들에서, 캡 스토퍼(1303)는 관찰 창(1305)보다 핸들(1302)에 대해 더 원위에 위치된다. 일부 실시예들에서, 캡은 캡(1303)의 용이한 파지 및 취급을 위한 그립(1306)을 더 포함한다. 도 14b는 또한 유리화 장치(1301)의 평면도를 도시하고 있다. 이러한 도면에서, 캡(1303)은 입력 부분(1310)으로부터 제거되고, 입력 포트(1304)가 노출된다.
[0106] 도 14c는 도 14b의 선 A-A를 따른 단면도를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 입력 부분(1310)은 입력 포트(1304)를 통해 외부와 연결된 샘플 챔버(1311)를 포함한다. 샘플 챔버(1311)는 샘플이 침착될 수 있는 적어도 하나의 표면(1321)을 포함한다. 관찰 창(1305)은 샘플 챔버(1311) 위에 놓여서, 샘플 챔버(1311) 내의 내용물 및/또는 활동이 외부로부터 보여질 수 있다. 리세스(1314)는 샘플 챔버(1311)에 매우 근접하여 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 샘플 챔버(1311)와 리세스(1314)는, 예를 들어 샘플 챔버(1311) 내의 샘플과 리세스(1314) 내의 액체 질소 사이에서 보다 신속한 열 전달을 허용하는 얇은 벽에 의해 분리되어 있다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(1310)은 입력 포트(1304)의 개구 옆에 리세스(1315)를 더 포함한다.
[0107] 샘플 챔버(1311)는 장치의 핸들(1302) 부분 내로 연장되는 폐기물 저장소(1312)와 유체 연통한다. 여과 메커니즘(1320)은 샘플 챔버(1311)와 폐기물 저장소(1312) 사이에 안착된다. 일부 실시예들에서, 여과 메커니즘(1320)은 샘플을 샘플 챔버(1311) 내에 보유하면서 폐기물을 폐기물 저장소(1312) 내로 선택적으로 통과시킨다. 일부 실시예들에서, 여과 메커니즘(1320)은 폐기물 및 샘플을 각각의 크기들에 기초하여 분리한다. 일부 실시예들에서, 여과 메커니즘(1320)은 혼합물의 액체 성분을 통과시키지만, 혼합물의 고체 성분을 보유한다. 일부 실시예들에서, 여과 메커니즘(1320)은 난모세포들 또는 배아들과 같은 고체 샘플의 통과를 차단하기에 충분히 작은 기공들을 갖는다. 다양한 실시예들에서, 기공들의 크기는 샘플들의 유형에 따라 달라질 수 있다.
[0108] 일부 실시예들에서, 여과 메커니즘(1320)은 메시이다. 일부 실시예들에서, 메시를 통한 구멍들은 위킹력이 모세관 작용을 통해 유체를 흡인할 수 있게 하기에 충분히 작다. 일부 실시예들에서, 사용중일 때, 액체를 메시를 통해 가압하기 위해 먼저 샘플 챔버(1311)에 유체 압력이 제공된다. 폐기물 저장소(1312) 내의 유체의 존재는 모세관 작용을 사용하여 장치(1301)를 통해 후속 유체들을 끌어당기기에 충분히 강한 힘을 발생시킨다. 더욱이, 구멍들을 습윤시키도록 메시를 통해 유동하는 액체는 유체 압력 없이도 메시를 통해 액체 및/또는 후속하는 추가 액체들을 이동시키도록 위킹력을 추가할 수 있다. 본 개시에 따르면, 여과 메커니즘(1320)에 적합한 재료들은 소결된 폴리에틸렌 비드들, 중합체 메시 및 섬유질 종이를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 재료는 매끄러운 표면을 가지며, 샘플의 고착 또는 부착을 방지한다.
[0109] 도 14d는 전체 장치의 단면도를 도시하고 있다. 캡(1303)은 입력 부분(1310)을 수용하기 위한 내부 중공 공간(1324)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 캡(1303)이 입력 부분(1310)에 결합될 때, 입력 포트(1304)는 밀봉된다. 캡(1303)이 입력 부분(1310) 상으로 가압될 때, 공기 포켓이 리세스(1315) 내에 형성된다. 따라서, 캡(1303)이 입력 부분(1310)에 결합될 때, 리세스(1315)는 공기가 입력 포트(1304) 내로 가압되고 샘플 챔버(1311) 내에 기포들을 형성하는 것을 방지한다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(1310)은 캡(1303)이 관찰 창(1305)을 차단하는 것을 방지하기 위한 캡 스토퍼(1323)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 장치는 폐기물이 폐기물 저장소(1312)로부터 샘플 챔버(1311) 내로 다시 이동하는 것을 방지하는 메커니즘을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 장치는 폐기물이 진입함에 따라 폐기물 저장소(1312) 내의 공기가 배출될 수 있게 하고, 액체 질소가 폐기물 저장소(1312)로 진입하는 것을 방지하는 필터(1322)와 같은 메커니즘을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 필터(1322)는 또한 액체 폐기물이 폐기물 저장소(1312) 밖으로 누출되는 것을 방지한다. 일부 실시예들에서, 필터(1322)는 액체가 통과하는 것을 방지하기에 충분히 작지만 공기가 통과할 수 있게 하기에 충분히 큰 기공 크기를 갖는다. 일부 실시예들에서, 필터(1322)는 약 20 미크론의 기공 크기를 갖는다. 일부 실시예들에서, 필터(1322)는 PTFE, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 제조된다.
[0110] 도 15a 및 도 15b는 유리화 장치(1301)의 대안적인 실시예들을 사시도로 도시하고 있다. 장치의 종축을 따른 단면이 또한 도시되어 있다. 특히, 도 15a에는, 핸들(1302)(부분적으로 도시됨) 및 입력 부분(1310)(부분적으로 도시됨)을 포함하는 유리화 장치(1301)의 부분적인 구조가 도시되어 있다. 입력 부분(1310)은 샘플 챔버(1311)를 포함한다. 입력 포트(1304)는 샘플 챔버(1311)를 외부와 연결한다. 입력 부분(1310)은 핸들(1302) 내로 연장되는 폐기물 저장소(1312)를 더 포함한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 메시와 같은 여과 메커니즘(1320)이 샘플 챔버(1311)와 폐기물 저장소(1312) 사이에 위치결정된다. 관찰 창(1305)은 샘플 챔버(1311) 위에 놓여서, 사용자가 관찰 창(1305)을 통해 샘플 챔버(1311) 내의 내용물들 및/또는 활동들을 볼 수 있게 한다. 입력 부분(1310)은 샘플 챔버(1311)에 매우 근접하게 적어도 2 개의 리세스들(1314)을 더 포함한다. 액체 질소와 접촉할 때, 리세스들(1314)은 보다 양호한 유리화 효과를 위해 액체 질소가 샘플 챔버(1311)에 근접하여 갈 수 있게 한다. 캡(도시되지 않음)이 입력 부분(1310)과 결합할 때, 입력 포트(1304)는 밀봉된다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(1310)은 입력 포트(1304)의 개구 근처에 리세스(1315)를 더 포함한다. 리세스(1315)는 마이크로 피펫과 같은 샘플-전달 도구들이 입력 포트(1304)의 개구에 보다 용이하게 접근할 수 있게 한다. 리세스(1315)는 또한, 캡이 입력 부분(1310) 상으로 가압될 때 공기가 샘플 챔버(1311) 내로 유입되어 기포들을 형성하는 것을 방지한다.
[0111] 도 15a에 도시된 바와 같이, 샘플 챔버(1311)는 적어도, 샘플이 배치될 수 있는 표면(1321)을 갖는다. 샘플-수용 표면(1321)은 샘플을 표면(1321) 상으로 용이하게 전달하기 위해 입력 포트(1304)와 소정 각도를 취할 수 있다. 일부 실시예들에서, 입력 포트(1304)와 샘플-수용 표면(1321) 사이의 각도는 약 20° 내지 약 70°의 범위이다. 본 개시에 따르면, 샘플-수용 표면(1321) 및 입력 포트(1304)의 치수들은 샘플이 용이하게 전달될 수 있는 한 중요하지 않다. 도 15b는 샘플-수용 표면(1321)의 면적이 감소된 대안적인 실시예를 도시하고 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 입력 포트(1304)는 2 개의 세그먼트들을 갖는다. 입력 포트(1304)의 개구 옆에 있는 제1 세그먼트는 샘플 챔버 옆에 있는 제2 세그먼트와 비교하여 더 큰 직경을 갖는다. 다른 실시예들에서, 입력 포트(1304)는 개구에서 보다 큰 치수 및 샘플 챔버(1311)를 향해 보다 작은 치수로 테이퍼질 수 있다.
[0112] 도 16 내지 도 21은 본 개시에 따른 유리화 장치의 대안적인 실시예를 도시하고 있다. 도 16은 유리화 장치(1601)의 사시도이다. 유리화 장치(1601)는 2 개의 단부들을 갖는 세장형 형상을 포함한다. 일 단부에서, 장치(1601)는 제거 가능한 캡(1603)에 가역적으로 결합될 수 있는 입력 부분(도시되지 않음)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 입력 부분(1610)은 원통형이며, 캡(1603) 내의 원통형 중공 공간과 결합할 수 있다. 장치는 제2 단부에서 핸들 부분(1602) 및 캡(1630)을 더 포함한다. 장치(1601)는 또한 적어도 하나의 관찰 창(1605)을 포함한다. 유리화 장치는 폐쇄 구성(도 16에 도시됨) 및 개방 구성(도 18 및 도 19에 도시됨)을 갖는다. 폐쇄 구성 및 개방 구성에 대한 전환은 캡(1603)을 입력 부분(1610)에 각각 결합 또는 결합해제함으로써 달성된다. 도시된 실시예에서, 캡(1603)은 캡(1603)의 용이한 파지 및 취급을 위한 그립을 형성하는 복수의 리지들(ridges)을 갖는다.
[0113] 도 17은 캡(1603)이 입력 부분(1610)에 결합된 상태의 폐쇄 구성의 유리화 장치(1601)의 종단면도이다. 이러한 구성에서, 입력 포트(1604), 및 그에 따른 샘플 챔버(1611)는 캡(1603)의 벽에 의해 밀봉된다. 폐쇄 구성의 유리화 장치(1601)는 전술한 바와 같이, 샘플 챔버(1611)의 내용물을 유체에 직접 노출시키지 않고 유체 내로 침지될 수 있다.
[0114] 개방 구성에 있을 때, 입력 포트(1604)는 샘플 챔버(1611)로 전달하기 위한 샘플 및 유체 작용제들을 수용하도록 구성된다. 입력 포트(1604)는 샘플 챔버(1611)와 유체 연통하며, 샘플 챔버(1611)는 또한 필터(1621)를 포함하는 여과 메커니즘을 통해 폐기물 저장소(1612)와 유체 연통한다. 관찰 창(1605)은 샘플 챔버(1611) 주위의 영역에 위치된다. 개구(1607)는 관찰 창(1605)과 정반대측에 있는 핸들 부분(1602)에 형성된다.
[0115] 도 18은 유리화 장치(1601)의 입력 부분(1610) 및 핸들(1602)의 일부를 도시하고 있다. 유리화 장치(1601)는 개방 구성(캡(1603)이 제거됨)으로 도시되어, 입력 포트(1604)가 노출되어 있다. 입력 포트(1604)는 입력 부분(1610)의 벽에 있는 트로프형 리세스(trough-like recess)(1604a) 및 샘플 챔버(1611)로 이어지는 입력 채널(1604b)을 포함한다. 리세스(1604a)는 마이크로 피펫과 같은 샘플-전달 도구들이 입력 채널(1604b)의 개구에 보다 용이하게 접근할 수 있게 한다. 리세스(1604a)를 통해 전달된 유체 작용제들은 유입 채널(1604b)을 통해 샘플 챔버(1611) 내의 샘플로 직접 유동한다.
[0116] 관찰 창(1605)은 장치의 사용자가 샘플 챔버(1611) 내에 위치된 샘플의 상태들을 관찰 및 검사할 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 관찰 창(1605)은 샘플 챔버(1611)의 외벽이 노출되도록 벽의 개구에 의해 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 관찰 창(1605)은 투명한 재료로 제조되어, 장치의 사용자가 샘플 챔버(1611) 내에 위치된 샘플의 상태들을 검사하도록 용이하게 볼 수 있게 한다. 다양한 실시예들에서, 관찰 창(1605)은 장치(1601)의 나머지 부분들과 동일하거나 상이한 재료로 제조될 수 있다. 샘플 챔버(1611)는 챔버 내의 샘플의 관찰을 허용하도록 투명한 재료에 의해 둘러싸여 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 챔버(1611)의 벽은 0.005 인치 미만, 바람직하게는 0.002 인치 이하이며, 이는 샘플이 바람직한 속도로 해동될 수 있게 한다.
[0117] 도 19는 도 18에 도시된 입력 부분(1610) 및 핸들(1602)의 일부의 단면도이다. 이러한 도면에는, 관찰 창(1605)과 정반대측에 있는 개구(1607)가 도시되어 있다. 개구(1607)는 샘플 챔버(1611)를 둘러싸는 공간을 노출시킨다. 예를 들어, 입력 부분(1610)이 액체 질소에 침지될 때, 액체 질소는 개구(1607)를 통해 샘플 챔버(1611) 내의 샘플 근처로 유동한다. 일부 실시예들에서, 그러한 개구들의 개수는 1 개에 제한되지는 않는다. 다양한 실시예들에서, 관찰 창(1605)은 또한 유사한 방식으로 개구로서의 역할을 한다. 일부 실시예들에서, 적어도 2 개의 개구들을 갖는 것은, 액체 질소가 다른 개구를 통해 진입하는 동안 샘플 챔버(1611)를 둘러싸는 공간에 갇힌 공기가 하나의 개구를 통해 빠져나갈 수 있기 때문에, 샘플 영역 근처로의 액체 질소의 신속한 유동 및 그에 따른 샘플의 신속한 유리화를 허용하는 것으로 고려된다.
[0118] 사용자는 관찰 창(1605)을 통해 샘플 챔버(1611) 내의 내용물들 및/또는 활동들을 모니터링하면서, 샘플을 준비하거나 처리하기 위한 용액들 또는 샘플과 같은 유체 작용제를 입력 포트(1604)를 통해 샘플 챔버(1611) 내로 전달할 수 있다. 다음에, 폐기물은 폐기물 저장소(1612) 내로 수집된다. 다양한 실시예들에서, 장치(1601)는 폐기물을 폐기물 저장소(1612)에 도달하도록 통과시키면서 샘플을 보유하기 위한 여과 메커니즘과 같은 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 이러한 실시예에서, 필터(1621)는 샘플 챔버(1611)를 폐기물 저장소(1612)로부터 분리시킨다.
[0119] 필터(1621)는 도 20의 사시 단면도에 상세하게 도시되어 있다. 일부 실시예들에서, 필터(1621)는 샘플이 통과하는 것을 방지하면서, 폐기물이 폐기물 저장소(1612) 내로 선택적으로 유동할 수 있게 한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 필터(1621)는 폐기물과 샘플을 각각의 크기들에 따라 분리하는 여과 메커니즘을 포함한다. 일부 실시예들에서, 여과 메커니즘은 혼합물의 액체 성분을 통과시키지만, 혼합물의 고체 성분을 보유한다. 따라서, 샘플은 샘플 챔버(1611) 내에 보유된다. 일부 실시예들에서, 필터(1621)는 난모세포들 또는 배아들과 같은 고체 샘플의 통과를 차단하기에 충분히 작은 기공들을 갖는다. 다양한 실시예들에서, 기공들의 크기는 샘플들의 유형에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시예들에서, 필터(1621)는 복수의 기공들, 예를 들어 사출 성형된 구성요소의 레이저 천공된 구멍들을 갖는다. 기공들의 크기, 개수 및/또는 배열은 모세관 작용을 촉진시키도록 선택된다(후술됨). 일부 실시예들에서, 필터(1621) 구성요소는 기공들의 중심들 사이에 0.003 간격을 갖는 약 0.002 인치의 직경을 가지는 기공들의 7 × 9 어레이를 포함한다. 다른 실시예들에서, 필터(1621)는 어레이 내의 상이한 개수의 기공들, 상이한 직경의 기공들 및/또는 기공들 사이의 상이한 간격을 가질 수 있다.
[0120] 다른 실시예에서, 필터(1621)는 여과 재료로 제조된다. 본 개시와 관련하여 사용될 수 있는 적합한 여과 재료들은 소결된 폴리에틸렌 비드들, 중합체 메시 및 섬유질 종이를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 여과 재료는 필터(1621)에 대한 샘플의 고착을 방지한다.
[0121] 유리화 장치(1601)는 입력 포트(1604)로부터 여과 메커니즘을 통해 모세관 작용에 의해 폐기물 저장소(1612) 내로 유체를 흡인하도록 크기설정 및 구성된다. 이러한 방식으로, 샘플 유체들은, 외부 힘들의 조력 없이, 또는 심지어 외부 힘들에 대항하여, 입력 포트(1604)로부터 샘플 챔버(1611)를 통해 폐기물 저장소(1612) 내로 유동한다. 일부 실시예들에서, 입력 포트(1604), 샘플 챔버(1611), 필터(1621)의 기공들, 및/또는 폐기물 저장소(1612)를 통한 작은 통로들은 미세 유체 채널들을 형성하고, 그에 따라 액체 폐기물을 샘플 챔버(1611)로부터 필터(1621)를 향해 이동시키기 위한 모세관 위킹력을 제공한다. 모세관 작용은, 예를 들어 피펫을 사용함으로써, 제1 용액이 유체력에 의해 입력 포트(1604)를 통해 도입될 때 개시된다. 유체는 샘플 챔버(1611)를 통해. 필터(1621)의 기공들을 지나서 폐기물 저장소(1612) 내로 가압된다. 폐기물 저장소(1612) 내의 유체의 존재는, 장치 전체를 통한 특정 크기의 미세 유체 채널들과 조합하여, 모세관 작용을 사용하여 장치(1621)를 통해 후속 유체들을 끌어당기기에 충분히 강한 힘을 발생시킨다. 추가적으로, 일부 실시예들에서, 필터(1621)는, 습윤될 때 샘플 챔버(1611)로부터의 액체 폐기물의 제거를 용이하게 하는 위킹력을 또한 제공하는 스펀지, 여과지 또는 메시와 같은 흡수성 재료로 제조된다. 일부 실시예들에서, 일단 액체가 재료를 통해 유동하고, 구멍들을 습윤시키면, 모세관 작용이 시작되고, 위킹력은 유체 압력 없이도 재료를 통해 액체 및/또는 후속하는 추가 액체들을 이동시키는 것을 돕는다.
[0122] 액체 폐기물은 핸들 부분(1602) 내에 수용된 폐기물 저장소(1612) 내에 수집된다. 일부 실시예들에서, 폐기물 저장소는 유리화를 위한 샘플을 전처리 및 준비하는 동안에 사용되는 모든 폐기물 유체들을 유지하는 용량을 갖도록 크기설정 및 구성되어, 폐기물 저장소(1612)가 최대 용량에 도달하지 않고 비워질 필요가 없다. 폐기물 저장소(1612)는 도 21에 도시된 바와 같이 입력 부분(1610)의 반대측 단부에 캡(1630)을 가지며, 이는 유체가 샘플 챔버(1611)로부터 끌어당겨짐에 따라 저장소가 배출될 수 있게 한다. 또한, 캡(1630)은 장치(1601)의 축방향 중심선에 폐기물 저장소(1612)의 포지션을 유지하여, 액체 질소(동결용) 및 온수(해동용)가 폐기물 저장소(1612) 주위로 통과하도록 동일한 간극을 폐기물 저장소(1612) 주위에 제공하는 것을 돕는다. 일부 실시예들에서, 캡(1630)은 다수의 색상들로 성형됨으로써 사용자에게 고유한 색상 식별자를 제공하고; 장치(1621)의 다양한 크기들, 용도들 등에 대한 고유한 식별자를 제공한다.
[0123] 장치(1621)는 액체 질소에 침지하기 위해 샘플 챔버(1611)를 밀봉하도록 추가로 구성된다. 특히, 캡(1603)은 장치(1621)의 입력 부분(1610) 단부를 밀봉하고, 다른 단부는 플러그로서 작용하는 폐기물 저장소(1612) 내의 동결 용액에 의해 밀봉된다.
[0124] 도 22a 내지 도 22d는 유리화 장치(1601)의 입력 부분(1610)의 대안적인 실시예들을 도시하고 있다. 이들 도면들에 도시된 바와 같이, 입력 부분(1610)은 샘플의 동결 또는 해동 동안 샘플 챔버(1611) 내로의 기포들의 통과를 방지하거나 제한하기 위한 다양한 디자인 특징부들을 갖는 입력 포트(1604)를 포함한다. 용액들이 도입된 후에 캡(1603)이 장치(1621) 상에 배치될 때, 액체 레벨이 입력 포트(1604)의 상단 아래로 내려감에 따라 기포가 캡(1603) 아래에서 형성된다. 결과적으로, 기포는 입력 채널(1604b)의 개구를 향해 가압된다. 기포가 샘플 챔버(1611) 내의 샘플을 손상시킬 수 있고, 따라서 도 22a 내지 도 22d의 특징부들은 샘플에 대한 잠재적 손상을 제한하는 것을 돕는다.
[0125] 도 22a에서, 입력 포트(1604)는 융기 부분(1622)에 의해 입력 리세스(1604a)의 단부로부터 분리된 입력 채널(1604b)의 개구를 갖는다. 캡(도시되지 않음)이 입력 부분(1610) 상에 배치될 때, 형성된 임의의 기포는 융기 부분(1622)의 상단 상의 입력 채널(1604b) 위에 유지될 것이다. 동결되면, 동결된 액체의 수축은 기포를 챔버 내로 흡입할 수 없다. 따라서, 해동되면, 챔버는 기포가 없는 상태로 유지될 것이다.
[0126] 도 22b에서, 입력 포트(1604)는 입력 채널(1604b)의 개구에 대하여 상이한 높이들에 있는 부분들을 포함한다. 제2 리세스 부분(1624)은 입력 포트 리세스(1604a)보다 낮지만, 입력 채널(1604b)의 개구에 비해 높이가 더 높다. 이러한 방식으로, 유체 레벨은 보다 적은 양의 액체로 제2 리세스 부분(1624) 위에(및 입력 채널(1604b)의 개구 위에) 유지된다. 입력 포트 리세스(1604a)와 제2 리세스 부분(1624)을 분리하는 램프 부분은 입력 채널(1604b)의 개구 위에 유체 레벨을 유지하는 것을 돕는다. 이러한 방식으로, 해동 프로세스는 해동하는데 다량의 유체를 필요로 하는 전체 리세스(1604a) 깊이가 동일한 경우보다 신속할 수 있다. 해동은 보다 많은 시간이 걸리며, 이는 시편 생존력을 위태롭게 할 수 있다.
[0127] 도 22c 및 도 22d를 참조하면, 입력 포트 리세스(1604a)는 좁은 부분(1626)을 포함한다. 입력 포트 리세스(1604a)만큼 넓은 기포는 좁은 부분(1626)을 통해 압착될 수 없다. 따라서, 기포는 입력 채널(1604b)의 개구로부터 멀리 유지된다. 또한, 도 22c에서, 입력 리세스(1604a)는 경사져서, 리세스(1604a) 내에 존재하는 최소량의 유체의 사용을 허용하면서, 여전히 액체 레벨이 너무 낮게 하강하지 않는 것(즉, 입력 채널(1604b)의 개구 위에 유지됨)을 보장한다. 해동할 액체가 적은 것은 가온 용액이 시편에 보다 신속하게 도달할 있게 하여 시편의 생존력을 향상시킨다.
[0128] 도 22d에서, 입력 리세스(1604a) 내에 트로프(trough)(1628)가 존재한다. 해동 후 입력 채널(1604b)의 개구 근처에 기포가 갇혀 있는 경우에도, 트로프(1628)는 유동을 허용하는 액체 통로를 제공한다. 트로프(1628)는 항상 액체로 충전되는 것으로 의도된다. 따라서, 액체가 유동하는 통로를 가짐으로써, 기포 형성이 있는 경우에도, 액체 이동이 여전히 존재하며, 이는 시편의 해동 동안에 매우 중요하다. 기포가 유동 경로에 대한 장애물이 되면, 시편 생존력이 떨어질 것이다.
[0129] 일부 실시예들에서, 장치의 적어도 입력 부분 및 캡 부분들은 액체 질소에 대한 저항성을 갖는 재료로 제조된다. 일부 실시예들에서, 재료는 열 전도성이며, 그에 따라 샘플의 급속 유리화 및 해동이 달성될 수 있다. 본 개시와 관련하여 사용될 수 있는 예시적인 재료들은 아크릴계 재료, 폴리프로필렌계 재료, 폴리카보네이트계 재료 및 코폴리에스터계 재료를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
[0130] 다양한 개시된 실시예들에 따라 전술한 유리화 장치들은 유사한 특징들을 포함하고, 유사한 원리들에 따라 작동하며, 유사한 참조 번호들은 유사한 요소들을 지칭한다. 특정 구성요소들 또는 세부사항들은 특정 실시예들의 설명들로부터 생략될 수 있지만, 유사한 요소들은 유리화 장치의 다른 실시예들과 관련하여 전술한 것과 동일한 기능을 수행하거나 동일한 특징들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
등가물들
[0131] 본 기술은 본 기술의 개별 양태들의 단일 예시들로서 의도된, 본 출원에 설명된 특정 실시예들의 관점에서 제한되어서는 안 된다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 본 기술의 많은 변형들 및 변경들은 그 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다. 본원에 열거된 것들에 부가하여, 본 기술의 범위 내의 기능적으로 동등한 방법들 및 장치들은 상기 설명들로부터 당업자에게 명백할 것이다. 그러한 변형들 및 변경들은 본 기술의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이러한 본 기술은 물론 변할 수 있는 특정 방법들, 시약들, 화합물들, 조성물들 또는 생물학적 시스템들에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본원에 사용된 전문용어는 특정 실시예들을 설명하기 위한 것이며 제한하는 것으로 의도된 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다.
[0132] 당업자가 이해하는 바와 같이, 임의의 및 모든 목적들을 위해, 특히 기술된 설명을 제공하는 관점에서, 본원에 개시된 모든 범위들은 또한 임의의 및 모든 가능한 하위 범위들 및 이것의 하위 범위들의 조합들을 포함한다. 임의의 나열된 범위는, 동일한 범위가 적어도 동일한 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/10 등으로 분해되는 것을 충분히 설명하고 가능하게 하는 것으로 용이하게 인식될 수 있다. 비제한적인 예로서, 본원에서 논의된 각각의 범위는 하위 1/3, 중간 1/3, 상위 1/3 등으로 쉽게 분해될 수 있다. 당업자가 또한 이해하는 바와 같이, "이하", "적어도", "초과", "미만" 등과 같은 모든 언어는 기재된 수를 포함하고, 상기에서 논의된 바와 같이 이후에 하위 범위들로 분해될 수 있는 범위들을 지칭한다. 마지막으로, 당업자가 이해하는 바와 같이, 범위는 각각의 개별 멤버(individual member)를 포함한다.
[0133] 범위들을 포함하는, 모든 수치 명칭들, 예를 들어 pH, 온도, 시간, 농도, 양 및 분자량은 적절하게 10%, 1% 또는 0.1%만큼 (+) 또는 (-)로 변하는 근사치들이다. 항상 명시적으로 언급되는 것은 아니지만, 모든 수치 명칭들에는 용어 "약"이 선행할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 항상 명시적으로 언급되는 것은 아니지만, 본원에 설명된 시약들은 단지 예들일 뿐이며 그것의 등가물들이 당업계에 공지되어 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (16)

  1. 유리화 장치(vitrification device)로서,
    입력 포트(input port)를 갖는 입력 부분;
    샘플 챔버(sample chamber);
    상기 샘플 챔버와 유체 연통하는 폐기물 저장소(waste reservoir); 및
    상기 샘플 챔버 내에 샘플(sample)을 보유하면서, 상기 입력 포트를 통해 도입된 유체가 상기 샘플 챔버를 통해 상기 폐기물 저장소 내로 선택적으로 통과할 수 있게 하는 여과 메커니즘(filtering mechanism)을 포함하며;
    상기 샘플 챔버, 폐기물 저장소 및 여과 메커니즘은 모세관 작용을 통해 상기 샘플 챔버로부터 상기 여과 메커니즘을 통해 상기 폐기물 저장소 내로 유체를 흡인하도록 구성되는,
    유리화 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    적어도 하나의 관찰 창(viewing window)을 더 포함하며, 상기 관찰 창은 상기 샘플 챔버 내의 샘플이 상기 관찰 창을 통해 관찰 가능하도록 구성되는,
    유리화 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 입력 포트를 폐쇄하기 위해 상기 입력 부분에 가역적으로 결합할 수 있는 캡(cap)을 더 포함하는,
    유리화 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 캡이 상기 입력 부분에 결합될 때, 상기 캡은 상기 유리화 장치 내에서의 유체의 유동을 저지하기 위해 상기 입력 포트를 밀봉하도록 구성되는,
    유리화 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 여과 메커니즘은 모세관 작용을 촉진하기 위한 복수의 미세 유체 채널들(microfluidic channels)을 형성하도록 크기설정 및 구성되는 복수의 기공들을 갖는 필터(filter)를 포함하는,
    유리화 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 샘플 챔버는 액체 질소에 대한 저항성을 갖는 재료를 포함하는,
    유리화 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 샘플 챔버는 열 전도성 재료를 포함하는,
    유리화 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 샘플 챔버는 아크릴계 재료, 폴리프로필렌계 재료, 폴리카보네이트계 재료 및 코폴리에스터계 재료 중 적어도 하나로 형성되는,
    유리화 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 샘플 챔버는 0.002 인치 이하의 두께를 갖는 벽을 가지는,
    유리화 장치.
  10. 샘플을 준비하기 위한 방법으로서,
    샘플을 샘플 챔버 내로 그리고 여과 메커니즘에 인접하게 전달하는 단계; 및
    상기 여과 메커니즘이 상기 샘플을 상기 샘플 챔버 내에 보유하는 동안, 유체력(fluidic force)에 의해 제1 유체를 상기 샘플 챔버를 통해 폐기물 저장소 내로 가압함으로써 상기 제1 유체로 상기 샘플을 처리하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 유체를 상기 폐기물 저장소 내로 가압하는 것은 모세관 작용을 개시하여, 후속 유체들을 상기 샘플 챔버를 통해 상기 폐기물 저장소 내로 흡인하는,
    샘플을 준비하기 위한 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 여과 메커니즘이 상기 샘플을 상기 샘플 챔버 내에 보유하는 동안, 모세관 작용을 통해 제2 유체를 상기 샘플 챔버를 통해 상기 폐기물 저장소 내로 흡인함으로써 상기 제2 유체로 상기 샘플을 처리하는 단계를 더 포함하는,
    샘플을 준비하기 위한 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 샘플 챔버의 관찰 창을 통해 상기 샘플 챔버 내의 샘플을 관찰하는 단계를 더 포함하는,
    샘플을 준비하기 위한 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    캡을 결합함으로써, 상기 샘플 챔버 내로 유체를 유동시키기 위한 입력 포트를 밀봉하는 단계를 더 포함하는,
    샘플을 준비하기 위한 방법.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 샘플 챔버 내의 샘플을 유리화하는 단계를 더 포함하는,
    샘플을 준비하기 위한 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 샘플 챔버를 액체 질소와 접촉시킴으로써 상기 샘플이 유리화되는,
    샘플을 준비하기 위한 방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 샘플 챔버를 가온 용액(warm solution)과 접촉시킴으로써 상기 샘플을 해동시키는 단계를 더 포함하는,
    샘플을 준비하기 위한 방법.

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