用于生物樣品的冷凍等分器的靶向系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于從冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯的系統(tǒng)包括適于夾持取芯鉆頭的取芯鉆頭支座和支撐所述取芯鉆頭支座的滑架。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)適于產(chǎn)生所述滑架與所述冷凍生物樣品之間的相對(duì)移動(dòng)，以便使所述取芯鉆頭沿著路徑移動(dòng)到所述冷凍生物樣品中。切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)由所述滑架支撐，并且適于在所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將所述取芯鉆頭驅(qū)動(dòng)到所述冷凍生物樣品中時(shí)驅(qū)動(dòng)所述取芯鉆頭的切割動(dòng)作。靶向系統(tǒng)適于在所述樣品定位在所述取芯鉆頭路徑中時(shí)將電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍生物樣品中的一個(gè)上。所述電磁輻射適于在所述冷凍生物樣品上產(chǎn)生顯示，所述顯示指示所述取芯鉆頭與所述冷凍生物樣品在何處相交。
【專利說(shuō)明】
用于生物樣品的冷凍等分器的靶向系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總體上涉及用于從冷凍生物標(biāo)本獲得冷凍樣品的系統(tǒng)和方法，并且更具體地說(shuō)，涉及用于確保所述冷凍樣品取自冷凍生物標(biāo)本的期望位置的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常保存生物樣品以支持多種生物醫(yī)學(xué)研究和生物研究，包括但不限于轉(zhuǎn)化研究、分子醫(yī)學(xué)和生物標(biāo)記發(fā)現(xiàn)。生物樣品包括具有動(dòng)物(包括人類)、植物、原生動(dòng)物、真菌、細(xì)菌、病毒或其他生物起源的任何樣品。生物樣品可包括冷凍流體(例如，冷凍液體、冷凍血液、冷凍血清等)和/或冷凍組織。例如，生物樣品包括但不限于:有機(jī)體和/或與有機(jī)體諸如血漿、血清、尿液、全血、臍帶血、其他基于血液的衍生物、腦脊髓液、(來(lái)自呼吸道、宮頸的)粘液、腹水、唾液、羊水、精液、淚水、汗水、來(lái)自植物(包括樹液)的任何流體分離或由其分泌的生物流體；細(xì)胞(例如，動(dòng)物、植物、原生動(dòng)物、真菌或細(xì)菌細(xì)胞，包括血沉棕黃層細(xì)胞；細(xì)胞溶解物、勻漿或懸浮液；微粒體；細(xì)胞器(例如，線粒體)；干細(xì)胞；腫瘤細(xì)胞；核酸(例如，RNA、DNA)，包括染色體DNA、線粒體DNA和質(zhì)粒(例如，質(zhì)粒種子);懸浮液或溶液中的小分子化合物(例如，DMSO中的小分子化合物)；以及其他基于流體的生物樣品。生物樣品還可包括組織標(biāo)本(例如，肌肉、脂肪、皮膚等)、腫瘤、骨/骨髓、植物和植物的部分(例如，種子)。
[0003]生物庫(kù)通常將這些有價(jià)值的樣品儲(chǔ)藏在容器(例如，阱板或陣列、管、小瓶等)中并且冷凍保存它們。管、小瓶和類似容器可被組織成陣列并且可儲(chǔ)藏在阱板、機(jī)架、分隔的容器等中。盡管一些樣品儲(chǔ)藏在相對(duì)較高的溫度(例如，約-20°C)下，但其他樣品儲(chǔ)藏在低得多的溫度下。例如，使用液氮或高于液氮的氣相在-80°C或更低溫度下將某些樣品儲(chǔ)藏在冷凍器中，從而以與體內(nèi)狀態(tài)盡可能接近的狀態(tài)保存冷凍樣品的生物化學(xué)組分和完整性，以便促進(jìn)對(duì)樣品的準(zhǔn)確的、可再現(xiàn)的分析。
[0004]有時(shí)，可能希望對(duì)已經(jīng)冷凍的樣品進(jìn)行一次或多次測(cè)試。例如，研究人員可能想要對(duì)具有某些特性的一組樣品進(jìn)行測(cè)試。特定樣品可包含足夠材料以支持許多次不同的測(cè)試。為了節(jié)約資源，通常從較大的冷凍保存樣品(其有時(shí)被稱為母體樣品)獲取被稱為等分試樣的較小樣品以供一次或多次測(cè)試使用，因此所述母體樣品的剩余部分可用于一次或多次不同的未來(lái)測(cè)試。
[0005]生物庫(kù)已經(jīng)采用不同方式來(lái)解決提供樣品等分試樣的這種需要。一個(gè)選項(xiàng)是冷凍大體積的樣品，當(dāng)需要等分試樣時(shí)使它融化，并且然后再冷凍母體樣品的任何剩余部分以便儲(chǔ)藏在冷凍保存狀態(tài)下直到將來(lái)需要等分試樣。這個(gè)選項(xiàng)有效利用了冷凍儲(chǔ)藏空間；但這種效率是以犧牲樣品質(zhì)量為代價(jià)的。將樣品反復(fù)地暴露于冷凍/融化循環(huán)可使樣品的重要生物分子(例如，RNA)降解且損壞生物標(biāo)記，這兩者中的任一個(gè)都可能危害使用從所損壞樣品獲得的數(shù)據(jù)的任何研究的結(jié)果。在一些情況下，由于標(biāo)本即使只是融化一次后分子完整性的喪失，而不可能再冷凍所述標(biāo)本以便將來(lái)再使用。
[0006]另一個(gè)選項(xiàng)是冷凍大體積的樣品，當(dāng)需要等分試樣時(shí)使它融化，將母體樣品的剩余部分細(xì)分成小體積，以便制備另外的等分試樣以用于未來(lái)的測(cè)試，并且然后再冷凍這些較小體積的等分試樣，以便單獨(dú)冷凍保存每個(gè)等分試樣直到未來(lái)的測(cè)試需要。這種方法限制了樣品所暴露的冷凍/融化循環(huán)的數(shù)目，但存在與維持冷凍保存的等分試樣所需的較大冷凍儲(chǔ)藏空間容積、勞力和較大樣品容器(例如，管、小瓶等)庫(kù)存相關(guān)聯(lián)的附加費(fèi)用。此夕卜，等分試樣可由于即使有限的冷凍/融化循環(huán)數(shù)量而降解或損壞。
[0007]又一種方法是在將大體積樣品分成較小體積等分試樣之后將所述等分試樣冷卻。這種方法可以將樣品可經(jīng)受的冷凍融化循環(huán)數(shù)量限制為僅一次；但是，在這種方法的情況下存在與勞力、冷凍儲(chǔ)藏空間和樣品容器庫(kù)存需求的成本相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)。
[0008]2007 年 I 月 16 日提交的標(biāo)題為 Systems, Methods and Devices for FrozenSample Distribut1n (用于冷凍樣品分布的系統(tǒng)、方法和裝置)的美國(guó)預(yù)授公布號(hào)20090019877公開了一種用于在無(wú)需使初始(母體)樣品融化的情況下從冷凍生物樣品提取冷凍樣品芯的系統(tǒng)，所述公布的內(nèi)容據(jù)此以引用方式并入本文。所述系統(tǒng)使用包括中空取芯鉆頭的鉆孔器在無(wú)需使所述母體樣品融化的情況下從原始母體樣品獲取冷凍芯樣品。由鉆孔器獲得的冷凍樣品芯被用作用于測(cè)試的等分試樣。在移除冷凍芯之后，將樣品的剩余部分送回到其原始容器中進(jìn)行冷凍儲(chǔ)藏，直到未來(lái)的測(cè)試需要來(lái)自母體樣品的另一等分試樣。
[0009]2012年4月30日提交的共同擁有的美國(guó)專利號(hào)61/640，662、2012年6月5日提交的專利號(hào)13/489，234和2013年3月15日提交的專利號(hào)13/844，156，所述專利中每一個(gè)的標(biāo)題為Machine Vis1n System for Frozen Aliquotter for B1logical Samples (用于生物樣品的冷凍等分器的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng))，公開了有助于自動(dòng)識(shí)別冷凍樣品是否包含由于先前提取一個(gè)或多個(gè)冷凍樣品芯而導(dǎo)致的任何鉆孔以及任何此類鉆孔的位置以便實(shí)現(xiàn)從樣品自動(dòng)提取其他冷凍樣品芯的系統(tǒng)和方法，所述專利的內(nèi)容各自據(jù)此以引用方式并入本文。
[0010]2011 年 11 月 17 日提交的 PCT 申請(qǐng)?zhí)?PCT/US2011/061214 和 2010 年 12 月 I 日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/418，688，所述兩個(gè)申請(qǐng)的標(biāo)題為Apparatus and Methods forAliquotting Frozen Samples (用于等分冷凍樣品的設(shè)備和方法)，公開了一種使用取芯裝置獲得冷凍樣品的等分試樣的方法，所述申請(qǐng)的內(nèi)容據(jù)此以引用方式并入本文。取芯位置被選擇為處于徑向位置處，在所述徑向位置中冷凍樣品芯中的感興趣物質(zhì)濃度代表母體樣品中的總物質(zhì)濃度。
[0011]美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/640，662和美國(guó)臨時(shí)序列號(hào)13/489，234公開了一種用于與用于獲得冷凍樣品芯的系統(tǒng)一起使用的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，所述申請(qǐng)的內(nèi)容已通過(guò)引用方式并入本文。所述機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包括照相機(jī)和處理器，所述處理器接收來(lái)自所述照相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)以便確定已從冷凍生物樣品獲取的冷凍生物芯的位置。
[0012]在病理學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究中，組織樣品經(jīng)常被儲(chǔ)藏和取樣。常規(guī)地，組織樣品經(jīng)受福爾馬林固定并且被嵌入石蠟或最佳切割溫度化合物(OCT)中。所嵌入的組織被固定到滑片切片裝置，諸如薄片切片機(jī)或冷凍切片機(jī)，并且從樣品的頂部切下組織的薄切片。在滑片上對(duì)薄切片進(jìn)行評(píng)估，并且識(shí)別樣品(例如，腫瘤)的感興趣區(qū)域(例如，使用標(biāo)記裝置來(lái)圈出感興趣的區(qū)域)。然后將滑片與組織樣品的剩余部分對(duì)齊，以便確定感興趣區(qū)域在剩余組織上的位置。然后將組織樣品移動(dòng)到處理或取樣區(qū)域或裝置，并且從感興趣區(qū)域獲取樣品，通常通過(guò)使用解剖刀將樣品切碎并且從感興趣區(qū)域提取一部分組織。利用福爾馬林固定嵌入組織的一個(gè)問(wèn)題在于生物標(biāo)記降解，并且固定過(guò)程對(duì)組織的研究質(zhì)量造成不利影響。因此，相較于固定材料冷凍組織的使用為更合乎需要的。然而，冷凍組織樣品通常儲(chǔ)藏在各種容器中并且利用需要使組織融化以便從感興趣區(qū)域獲得部分組織的方法進(jìn)行處理。冷凍組織樣品仍然必須被切開以用于滑片，并且然后被移動(dòng)到取樣裝置。用來(lái)儲(chǔ)藏組織樣品的各種容器以及用于確定感興趣區(qū)域并對(duì)組織樣品進(jìn)行取樣所需的多個(gè)設(shè)備和固定裝置使過(guò)程復(fù)雜化。
[0013]本發(fā)明人已開發(fā)出使用在無(wú)需使初始(母體)樣品融化的情況下從冷凍生物樣品提取冷凍樣品芯的系統(tǒng)來(lái)改進(jìn)從冷凍生物樣品(例如，冷凍流體和/或冷凍組織樣品)提供冷凍等分試樣的能力的系統(tǒng)和方法，以下對(duì)其進(jìn)行描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]在一個(gè)方面，一種用于從冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯的系統(tǒng)一般包括適于夾持取芯鉆頭的取芯鉆頭支座和支撐所述取芯鉆頭支座的滑架。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)適于產(chǎn)生滑架與冷凍生物樣品之間的相對(duì)移動(dòng)，以便使取芯鉆頭沿著路徑移動(dòng)到冷凍生物樣品中。切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)由滑架支撐，并且適于在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將取芯鉆頭驅(qū)動(dòng)到冷凍生物樣品中時(shí)驅(qū)動(dòng)取芯鉆頭的切割動(dòng)作以獲得冷凍樣品芯。靶向系統(tǒng)適于在冷凍生物樣品被定位在取芯鉆頭的路徑中時(shí)將電磁輻射引導(dǎo)到所述樣品中的一個(gè)上。所述電磁輻射適于在冷凍生物樣品上產(chǎn)生顯示，所述顯示指示取芯鉆頭路徑與冷凍生物樣品在何處相交。
[0015]在另一個(gè)方面，一種使用系統(tǒng)從冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯的方法一般包括將冷凍生物樣品中的一個(gè)定位到所述系統(tǒng)使所述一個(gè)或多個(gè)取芯鉆頭移動(dòng)所沿循的取芯鉆頭路徑中，所述系統(tǒng)將一個(gè)或多個(gè)取芯鉆頭驅(qū)動(dòng)到樣品中并且然后當(dāng)冷凍樣品芯被保持在所述一個(gè)或多個(gè)取芯鉆頭中時(shí)將所述一個(gè)或多個(gè)取芯鉆頭從樣品撤回。電磁輻射被引導(dǎo)到冷凍生物樣品上。電磁輻射適于在冷凍生物樣品上產(chǎn)生顯示，所述顯示指示冷凍樣品上的取芯鉆頭路徑與冷凍生物樣品相交的位置。取芯鉆頭路徑與冷凍生物樣品相交的位置(如由顯示指示)被確認(rèn)為處于樣品上的期望獲取冷凍樣品芯的位置。將取芯鉆頭沿著取芯鉆頭路徑驅(qū)動(dòng)到冷凍樣品中。當(dāng)冷凍樣品芯被保持在取芯鉆頭中時(shí)，從冷凍樣品撤回取芯鉆頭。
[0016]在另一個(gè)方面，一種用于從冷凍生物樣品收集冷凍等分試樣的一次性取芯探針一般包括用于從冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯的中空取芯鉆頭。彈出器適于從中空取芯鉆頭彈出由所述中空取芯鉆頭獲取的冷凍樣品芯。彈出器可從縮回位置移動(dòng)到伸展位置，并且可操作來(lái)當(dāng)其從縮回位置移動(dòng)到伸展位置時(shí)將冷凍樣品芯推出取芯探針。鎖定機(jī)構(gòu)適于阻止一次性取芯探針的再使用。鎖定機(jī)構(gòu)包括彈出器上的至少一個(gè)楔形肋，所述至少一個(gè)楔形肋適于在彈出器從縮回位置移動(dòng)到伸展位置期間與中空取芯鉆頭嚙合。所述至少一個(gè)楔形物被配置來(lái)抵抗彈出器從伸展位置朝向縮回位置的移動(dòng)。
[0017]在另一個(gè)方面，一種用于從冷凍生物樣品收集冷凍等分試樣的取芯探針一般包括用于從冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯的中空取芯鉆頭。耦接器設(shè)置在中空取芯鉆頭上并且被配置來(lái)將所述中空取芯鉆頭連接到用于將取芯鉆頭驅(qū)動(dòng)到冷凍樣品中的系統(tǒng)。耦接器包括具有延伸穿過(guò)其中的開口的主體和圍繞耦接器的外表面延伸的圓周凹槽。
[0018]在另一個(gè)方面，一種用于從冷凍生物樣品收集冷凍等分試樣的一次性取芯探針一般包括用于從冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯的中空取芯鉆頭。彈出器適于從中空取芯鉆頭彈出由所述中空取芯鉆頭獲取的冷凍樣品芯。彈出器可從縮回位置移動(dòng)到伸展位置，并且可操作來(lái)當(dāng)其從縮回位置移動(dòng)到伸展位置時(shí)將冷凍樣品芯推出取芯探針。鎖定機(jī)構(gòu)適于阻止一次性取芯探針的再使用。鎖定機(jī)構(gòu)適于抵抗彈出器從伸展位置到縮回位置的移動(dòng)。彈出器適于允許靶向系統(tǒng)的電磁輻射，所述靶向系統(tǒng)適于穿過(guò)彈出器將圖像顯示在冷凍生物樣品上。
[0019]在另一個(gè)方面，一種用于從冷凍生物樣品收集冷凍等分試樣的取芯探針一般包括用于從冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯的中空取芯鉆頭。耦接器設(shè)置在中空取芯鉆頭上并且被配置來(lái)將中空取芯鉆頭連接到用于將取芯鉆頭驅(qū)動(dòng)到冷凍生物樣品中的系統(tǒng)。耦接器適于限制熱量在取芯鉆頭與系統(tǒng)之間的傳遞。
[0020]其他目的和特征部分是顯而易見(jiàn)的并且部分在下文中指出。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是用于從冷凍樣品提取冷凍樣品芯的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的側(cè)視圖；
[0022]圖2是圖1所示的系統(tǒng)的一部分的透視圖，其中部分剖開以示出隱藏的結(jié)構(gòu)；
[0023]圖3是系統(tǒng)的如圖2所示的部分的截面透視圖；
[0024]圖4是系統(tǒng)的一部分的側(cè)視圖，其示出所述系統(tǒng)的處于保持位置的取芯探針保持系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案；
[0025]圖5是系統(tǒng)的所述部分的側(cè)視圖，其示出保持系統(tǒng)處于非保持位置；
[0026]圖6是保持系統(tǒng)的局部截面圖，其示出插入取芯探針保持系統(tǒng)的取芯鉆頭支座中的取芯探針的一個(gè)實(shí)施方案；
[0027]圖7是類似于圖6的局部截面圖，其示出更深地插入保持系統(tǒng)中的取芯探針；
[0028]圖8是類似于圖6和圖7的局部截面圖，其示出將取芯探針保持在其中的保持系統(tǒng)；
[0029]圖9是來(lái)自圖6-8的取芯探針的前視圖；
[0030]圖10是取芯探針的透視圖，其示出取芯探針的處于縮回位置的彈出器的一個(gè)實(shí)施方案；
[0031]圖1OA是取芯探針的透視圖，其示出取芯探針的處于縮回位置的彈出器的另一個(gè)實(shí)施方案；
[0032]圖11是來(lái)自圖10的取芯探針的透視圖，其示出處于伸展位置的彈出器；
[0033]圖12是示出圖1和圖2的系統(tǒng)的一部分的局部截面圖，其示出處于相對(duì)較低位置的滑架的一個(gè)實(shí)施方案；
[0034]圖13是系統(tǒng)的一部分的放大視圖，其示出當(dāng)滑架處于如圖12所示的較低位置時(shí)柱塞的一個(gè)實(shí)施方案相對(duì)于取芯探針的位置；
[0035]圖14是類似于圖12的局部截面圖，其示出處于高于圖12所示的位置的中間位置的滑架；
[0036]圖15是類似于圖13的系統(tǒng)的一部分的放大視圖，其示出當(dāng)滑架處于圖14所示的中間位置時(shí)柱塞相對(duì)于取芯探針的位置；
[0037]圖16是類似于圖12和圖14的系統(tǒng)的局部截面圖，其示出系統(tǒng)的處于高于圖14所示的中間位置的位置的滑架；
[0038]圖17是類似于圖13和圖15的系統(tǒng)的一部分的放大視圖，其示出當(dāng)滑架處于圖16所示的相對(duì)較高位置時(shí)柱塞相對(duì)于取芯探針的位置；
[0039]圖18是圖1的系統(tǒng)的側(cè)視圖，其示出適于在冷凍樣品上產(chǎn)生顯示以便將電磁輻射引導(dǎo)到冷凍樣品上的靶向系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案；
[0040]圖19是具有產(chǎn)生在其上的顯示的冷凍樣品的示意圖，包括顯示的各種替代實(shí)施方案的若干放大圖；
[0041]圖20是靶向系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的示意性前視圖，所述靶向系統(tǒng)包括用于在冷凍樣品上產(chǎn)生十字準(zhǔn)線顯示的一對(duì)線產(chǎn)生器；
[0042]圖21是圖20的靶向系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
[0043]圖22是具有通過(guò)圖20和圖21的靶向系統(tǒng)產(chǎn)生在其上的十字準(zhǔn)線顯示的冷凍樣品的不意圖；
[0044]圖23是安裝塊的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖；并且
[0045]圖24是支撐激光和柱塞的圖23的安裝塊的透視圖。
[0046]對(duì)應(yīng)的參考字符在整個(gè)附圖中指示對(duì)應(yīng)的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0047]圖2-5示出用于從冷凍樣品提取冷凍樣品芯的系統(tǒng)，通常用100表示。系統(tǒng)100包括適于在冷凍生物樣品104上產(chǎn)生顯示的靶向系統(tǒng)102，所述冷凍生物樣品104諸如包含在如圖1所示的容器106中的冷凍樣品。冷凍樣品104可為冷凍流體樣品和/或冷凍組織樣品，諸如可嵌入石蠟或OCT中的福爾馬林固定的冷凍組織樣品或新鮮的冷凍組織樣品。系統(tǒng)100適于支撐取芯探針110，所述取芯探針110包括用于從冷凍樣品104獲取冷凍樣品芯的取芯鉆頭112。靶向系統(tǒng)102在冷凍樣品104上產(chǎn)生顯示，所述顯示指示取芯鉆頭112將在何處接觸冷凍樣品以便獲取冷凍樣品芯，從而幫助使用者將樣品定位在適合于使用系統(tǒng)100從樣品內(nèi)的期望位置獲取冷凍樣品芯的位置處。
[0048]系統(tǒng)100包括適于夾持取芯鉆頭112的取芯鉆頭支座120。取芯鉆頭支座120夾持取芯鉆頭112，因此所述取芯鉆頭沿著取芯鉆頭軸線278延伸。取芯鉆頭支座120驅(qū)動(dòng)地連接到切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)122，所述切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)122驅(qū)動(dòng)取芯鉆頭112的切割動(dòng)作，如以下所述。取芯鉆頭支座120具有適于可釋放地連接到取芯鉆頭112的末端124，因此所述取芯鉆頭可由取芯鉆頭支座夾持。開口 126延伸穿過(guò)取芯鉆頭支座120。例如，開口 126沿著取芯鉆頭支座120的中心軸線128適當(dāng)?shù)匮由臁?br>[0049]取芯鉆頭支座120和因此取芯鉆頭112可相對(duì)于包含冷凍樣品104的冷凍樣品容器106移動(dòng)。適當(dāng)?shù)?，取芯鉆頭支座120由可相對(duì)于冷凍樣品104移動(dòng)的滑架130支撐。在所示出的實(shí)施方案中，滑架130被安裝在支撐件132 (例如，基本上垂直的支柱)上并且可通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)136相對(duì)于所述支撐件和冷凍樣品104移動(dòng)。適當(dāng)?shù)?，?qū)動(dòng)系統(tǒng)136包括電動(dòng)機(jī)138，諸如用于滑架130的精確定位和移動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)。如圖12-18所示，滑架130可沿著支撐件132上的軌道140移動(dòng)。支撐件132從工作區(qū)(例如，平臺(tái))向上延伸，以便在取芯過(guò)程期間支撐樣品104。支撐件132可圍繞垂直軸線150適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)，如由箭頭Θ指示。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)136適于使滑架130沿著支撐件130上的軌道140朝向和遠(yuǎn)離冷凍樣品104移動(dòng)。
[0050]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)136適當(dāng)?shù)匕ū慌渲脕?lái)控制電動(dòng)機(jī)138的處理器(未示出)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)136被適當(dāng)?shù)嘏渲脕?lái)從操作系統(tǒng)100的個(gè)人接收一個(gè)或多個(gè)輸入。例如，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)136可包括可手動(dòng)操作的致動(dòng)器或可由使用者操作的輸入裝置(例如，按鈕(未示出))，以便啟動(dòng)取芯過(guò)程并且產(chǎn)生滑架130與冷凍樣品104之間的相對(duì)移動(dòng)。處理器被適當(dāng)?shù)嘏渲?，因此在啟?dòng)取芯過(guò)程時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)136被操作來(lái)使滑架130沿著軌道140移動(dòng)，以便將取芯鉆頭112插入樣品104中(例如，達(dá)到預(yù)先確定的深度)并且在取芯鉆頭被插入樣品中時(shí)操作電動(dòng)機(jī)122來(lái)驅(qū)動(dòng)取芯鉆頭的切割動(dòng)作，并且然后操作驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從樣品撤回取芯鉆頭。作為替代，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)136可為可操作來(lái)產(chǎn)生滑架130與冷凍樣品104之間的相對(duì)移動(dòng)的完全可編程自動(dòng)定位系統(tǒng)(例如，(Θ，Z)、( Θ，r，Z)、(X，y，z)笛卡爾坐標(biāo)等)的一部分。允許取芯鉆頭112與冷凍樣品104之間的相對(duì)移動(dòng)的其他系統(tǒng)和配置在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0051]所示出的實(shí)施方案中的切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)122驅(qū)動(dòng)地連接到取芯鉆頭支座120，以便在取芯鉆頭被夾持在取芯鉆頭支座中時(shí)驅(qū)動(dòng)取芯鉆頭112的切割動(dòng)作。在所示出的實(shí)施方案中，例如，當(dāng)取芯鉆頭被插入冷凍樣品104中時(shí)，切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)122被適當(dāng)?shù)卣{(diào)適用于使取芯鉆頭112旋轉(zhuǎn)以便獲取冷凍樣品芯。盡管所示出的實(shí)施方案中的切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)122適于驅(qū)動(dòng)取芯鉆頭112的旋轉(zhuǎn)，但是應(yīng)理解，其他類型的切割動(dòng)作也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)可適于產(chǎn)生取芯鉆頭的線性振動(dòng)切割動(dòng)作，例如，如2007年I月17日提交的公開為美國(guó)20090019877A1的美國(guó)專利號(hào)12/087，695所述。
[0052]如圖3所示，切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)122由滑架130支撐并且可與滑架和取芯鉆頭支座120相結(jié)合地移動(dòng)。軸承殼體174被安裝在滑架130上并且圍繞取芯鉆頭支座120的一部分。軸承殼體174容納一對(duì)軸承176和定位在所述軸承之間的間隔件178，因此所述間隔件維持軸承之間的最小間距。取芯鉆頭支座120包括主軸160，所述主軸160延伸穿過(guò)軸承殼體174并且通過(guò)軸承176安裝在滑架130上以便相對(duì)于所述滑架旋轉(zhuǎn)。
[0053]切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)122適于使主軸160旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生取芯鉆頭112的旋轉(zhuǎn)切割動(dòng)作。主軸160通過(guò)用于將輸出從切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)傳送到取芯鉆頭支座的任何適合的傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)連接到切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)122。在所示出的實(shí)施方案中，例如，主軸160包括通過(guò)正時(shí)皮帶164連接到電動(dòng)機(jī)122的皮帶輪162。皮帶輪162和正時(shí)皮帶164分別包括彼此嚙合以限制(并且優(yōu)選地基本上消除)皮帶與皮帶輪之間的滑移的齒166和凹口 168。類似的齒170適當(dāng)?shù)靥幱陔妱?dòng)機(jī)122的輸出軸上的皮帶輪172上，以便限制(并且優(yōu)選地基本上消除)正時(shí)皮帶與電動(dòng)機(jī)皮帶輪之間的滑移。切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)122適當(dāng)?shù)厥亲兯衮?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其允許根據(jù)用于被等分的特定冷凍生物樣品的期望操作參數(shù)來(lái)選擇性地調(diào)整取芯鉆頭112旋轉(zhuǎn)的速度。例如，切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)122由處理器適當(dāng)?shù)乜刂?，所述處理器可被配置?lái)以指定方式(所述方式可根據(jù)各種因素而改變，包括樣品的特征和待實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，僅舉數(shù)例)操作切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)。因?yàn)榇伺e限制了滑移，所以正時(shí)皮帶164確保取芯鉆頭112的運(yùn)動(dòng)緊密地對(duì)應(yīng)于操作切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)的指定方式。
[0054]系統(tǒng)100包括用于保持取芯鉆頭110的取芯探針保持系統(tǒng)180。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可使用各種不同的保持系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，保持系統(tǒng)允許取芯鉆頭112可釋放地連接到取芯鉆頭支座120。本領(lǐng)域技術(shù)人員將熟悉適用于將取芯鉆頭可釋放地保持在取芯鉆頭支座中的各種夾盤、夾頭、螺紋連接件等。在所示出的實(shí)施方案中，保持系統(tǒng)180適于通過(guò)僅單個(gè)部件以六個(gè)可能的自由度(即，三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線和三個(gè)平移軸線)中的實(shí)質(zhì)上僅一個(gè)的移動(dòng)來(lái)在保持配置與非保持配置之間轉(zhuǎn)換。例如，在所示出的實(shí)施方案中，保持系統(tǒng)可通過(guò)使部件線性移動(dòng)來(lái)在保持配置與非保持配置之間轉(zhuǎn)換，如以下將更詳細(xì)地描述。使用單一的簡(jiǎn)單移動(dòng)使保持系統(tǒng)180在保持配置與非保持配置之間快速且容易轉(zhuǎn)換的能力允許操作系統(tǒng)100的個(gè)人快速地將取芯鉆頭112連接到取芯鉆頭支座120并且將所述取芯鉆頭112與所述取芯鉆頭支座120斷開連接。
[0055]參考圖6-8，取芯鉆頭支座120的主軸160的末端182包括插座184和支撐在徑向延伸的軌道188中的多個(gè)保持器186(例如，球)。球186可在保持位置與非保持位置之間移動(dòng)，在所述保持位置中，球被定位在其相應(yīng)軌道188的內(nèi)端處(參見(jiàn)例如圖8)，在所述非保持位置中，球被定位在所述軌道的外端處(參見(jiàn)例如圖6和圖7)。通過(guò)凸輪190來(lái)防止球186在軌道的外端處離開軌道188。通過(guò)止動(dòng)件，諸如軌道的內(nèi)端處的唇緣(未示出)來(lái)防止球186在軌道的內(nèi)端處離開軌道188。
[0056]在所示出的實(shí)施方案中，凸輪190圍繞取芯鉆頭支座120的一部分。具體地說(shuō)，凸輪190被配置來(lái)圍繞主軸160的末端182。例如，凸輪190適當(dāng)?shù)鼐哂袕耐馆喌纳隙?94向下延伸的圓周側(cè)壁192。凸輪190被適當(dāng)?shù)匕惭b在主軸160上、在所述主軸的末端182與軸承殼體174之間，以便相對(duì)于所述主軸在保持位置與非保持位置之間滑動(dòng)。例如，在所示出的實(shí)施方案中，主軸160延伸穿過(guò)凸輪190的上端194中的開口。凸輪190可在主軸160上、在凸輪的滑動(dòng)路徑下端處的保持位置與凸輪的滑動(dòng)路徑上端處的非保持位置之間垂直地滑動(dòng)。主軸160具有定位在凸輪190上方的止動(dòng)件196，以便限制凸輪190沿著主軸的向上移動(dòng)。在所示出的實(shí)施方案中，止動(dòng)件196是被接收在主軸160上的凹槽中的墊圈。偏置構(gòu)件198被定位來(lái)使凸輪190朝向其下部位置偏置。在所示出的實(shí)施方案中，偏置構(gòu)件198是被壓縮在凸輪190的上端194與止動(dòng)件196之間的螺旋彈簧。彈簧198使凸輪190朝向保持位置偏置。另外或作為替代，止動(dòng)件或間隔件可定位在凸輪190下方以便限制所述凸輪沿著主軸的向下移動(dòng)，和/或止動(dòng)件196可被移除并且偏置構(gòu)件198可被壓縮在凸輪190的上端194與軸承176之間。這種配置有助于抵靠間隔件178將軸承176夾持在軸承殼體174中。
[0057]凸輪190包括用于接收主軸160的末端182的環(huán)形空間202。環(huán)形空間202和主軸160的末端182被適當(dāng)?shù)嘏渲糜糜趯⑺瞿┒司o貼接收在環(huán)形空間中。環(huán)形空間202和末端182可為例如如圖所示的大體圓柱形。凸輪190包括凸輪表面204。在所示出的實(shí)施方案中，凸輪表面204包括漸縮表面206。漸縮表面206被適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉谕馆?90的遠(yuǎn)端處。漸縮表面206從鄰近凸輪190上端處的環(huán)形空間202的較窄末端延伸到凸輪下端處的較寬末端。凸輪表面206的漸縮部分被定位成接觸球186，并且限定所述球在其軌道188中可徑向向外定位的最大程度。
[0058]當(dāng)凸輪190處于其保持位置中時(shí)，漸縮凸輪表面206將球186夾持在其軌道188內(nèi)端處的保持位置中。當(dāng)球186處于它們的保持位置中時(shí)，所述球之間存在相對(duì)較小量的空間以用于將取芯鉆頭112保持在主軸160中。使用者可使凸輪190抵抗彈簧198的偏置朝向非保持位置向上移動(dòng)。當(dāng)凸輪109朝向其非保持位置移動(dòng)時(shí)，凸輪表面的漸縮部分允許球186在其軌道188的徑向向外末端處進(jìn)一步朝向非保持位置移動(dòng)。當(dāng)球186處于其非保持位置時(shí)，所述球之間存在相對(duì)較大的空間以用于從主軸160釋放取芯鉆頭112。當(dāng)已使凸輪190向上移動(dòng)到足以允許球186之間的間隔足夠釋放取芯鉆頭112時(shí)，所述凸輪已到達(dá)其非保持位置。
[0059]凸輪190適當(dāng)?shù)匕ㄎ粘植?08，以便促進(jìn)操作系統(tǒng)100的個(gè)人朝向其非保持位置手動(dòng)地移動(dòng)凸輪。在所示出的實(shí)施方案中，例如，握持部208包括從凸輪側(cè)壁192的在凸輪190下端上方位置處的外表面徑向向外延伸的凸緣。因此，使用者可夾持凸緣208下方的凸輪側(cè)壁192并且抵靠所述凸緣向上推動(dòng)，以便抵抗彈簧198的偏置朝向軸承殼體174向上移動(dòng)凸輪190，從而從主軸160釋放取芯鉆頭112。
[0060]主軸160的末端182中的插座184從較窄的近端漸縮至較寬的遠(yuǎn)端。取芯探針110被接收在取芯鉆頭支座120的末端182中的插座184中。取芯探針110包括用于從冷凍樣品獲取冷凍樣品芯的中空取芯鉆頭112(例如，具有切割尖端的中空管)和適于從取芯鉆頭的末端彈出包含在取芯鉆頭112中的冷凍樣品芯的彈出器210。彈出器210可從縮回位置移動(dòng)到伸展位置，并且可操作來(lái)當(dāng)其從縮回位置移動(dòng)到伸展位置時(shí)，將保持在取芯探針112中的任何冷凍樣品芯推出所述取芯探針。例如，當(dāng)彈出器移動(dòng)到伸展位置時(shí)，彈出器210的遠(yuǎn)端適當(dāng)?shù)貜闹锌杖⌒俱@頭112內(nèi)與取芯鉆頭的遠(yuǎn)端隔開的位置移動(dòng)到超過(guò)取芯鉆頭的遠(yuǎn)端的位置。
[0061]取芯探針110被適當(dāng)?shù)嘏渲糜糜趦H使用一次。在2012年7月24日提交的共同擁有的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?1/675，016,2013年3月14日提交的申請(qǐng)?zhí)?1/784，753和2013年7月24日提交的申請(qǐng)?zhí)?3/950，170中提供關(guān)于一次性取芯探針的詳細(xì)信息，所有所述申請(qǐng)的標(biāo)題為Apparatus and Methods for Aliquotting Frozen Samples (用于等分冷凍樣品的設(shè)備和方法)，所述申請(qǐng)的內(nèi)容以引用方式并入本文。一次性取芯探針的使用避免了樣品交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)(例如，由于樣品之間的探針的不正確清洗)并且消除了對(duì)清洗過(guò)程的需要。
[0062]使用一次性取芯探針來(lái)獲得冷凍樣品芯適當(dāng)?shù)貙⑷⌒俱@頭112轉(zhuǎn)換到所述取芯鉆頭不適用于獲得另一個(gè)冷凍樣品芯的狀態(tài)。例如，取芯探針110適當(dāng)?shù)匕ㄦi定機(jī)構(gòu)212，所述鎖定機(jī)構(gòu)212適于阻止所述取芯探針的再使用，以便確保取芯探針被使用僅一次，從而避免了帶出樣品或樣品之間的污染的可能性。如圖10中所看到的，鎖定機(jī)構(gòu)212包括從彈出器210的外表面徑向延伸的多個(gè)楔形肋214。在所示出的實(shí)施方案中，鎖定機(jī)構(gòu)212包括多個(gè)楔形肋214(例如，四個(gè)肋)。肋214適于在彈出器從縮回位置移動(dòng)到伸展位置期間與中空取芯鉆頭112嚙合。當(dāng)彈出器處于縮回位置時(shí)，肋214被定位在彈出器的在取芯鉆頭112的近端216上方延伸的一部分上。當(dāng)彈出器210處于縮回位置時(shí)，所示出的實(shí)施方案中的肋214不與取芯鉆頭112接觸。當(dāng)彈出器210從縮回位置移動(dòng)到伸展位置以彈出冷凍等分試樣時(shí)，肋214插入取芯鉆頭112的近端中。肋214被配置來(lái)刺入取芯鉆頭112的近端216中并且抵抗彈出器從伸展位置返回到縮回位置的移動(dòng)。例如，肋214被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定大小和形狀，因此所述肋必須被塞入取芯鉆頭的近端中(例如，使肋和取芯鉆頭的近端216中的至少一個(gè)變形)，以便彈出器210的具有肋的部分不能輕易地從取芯鉆頭抽出。因此，使用彈出器210來(lái)從取芯鉆頭彈出冷凍樣品芯導(dǎo)致所述彈出器自動(dòng)鎖定在伸展位置，從而防止或至少實(shí)質(zhì)上制止使用同一取芯探針110來(lái)從任何另外的冷凍樣品獲得冷凍樣品芯。盡管所示出的實(shí)施方案中的取芯探針110是一次性取芯探針，但應(yīng)理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)所述取芯探針可為可重復(fù)使用的取芯探針。此外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可使用不同于所示出的實(shí)施方案中的取芯探針110的各種其他一次性取芯探針。例如，圖1OA示出彈出器210A，其具有長(zhǎng)橢圓形近端，以使得楔形物214A形成在所述彈出器的對(duì)邊上。
[0063]參考圖9-11，取芯探針110包括耦接器220，所述耦接器220適于將探針和其取芯鉆頭112連接到用于將所述取芯鉆頭驅(qū)動(dòng)到冷凍樣品104中的系統(tǒng)。適當(dāng)?shù)?，例如，耦接?20適于將取芯鉆頭112連接到取芯鉆頭支座120。在所示出的實(shí)施方案中，耦接器220被固定到取芯鉆頭112的在其近端216與遠(yuǎn)端218之間的外表面。例如，耦接器220適當(dāng)?shù)鼐哂虚_口 222 (例如，鉆孔)，所述開口 222接收取芯鉆頭112 (例如，經(jīng)由將取芯鉆頭牢固地夾持在耦接器中的過(guò)盈配合)。在所示出的實(shí)施方案中，中空取芯鉆頭112從耦接器的一端完全延伸穿過(guò)耦接器220到其相對(duì)末端。耦接器220可被粘附到取芯鉆頭112 (例如，使用膠合劑或其他粘合劑)、包覆模制到取芯鉆頭上，和/或可包括一個(gè)或多個(gè)突出部，所述突出部延伸到取芯鉆頭一側(cè)中的開口中以便將耦接器固定到取芯鉆頭。耦接器220被設(shè)定大小和形狀，以便被接收在取芯鉆頭支座120的主軸160的末端182處的插座184中。耦接器220和插座184各自適當(dāng)?shù)仃P(guān)于它們的中心軸線對(duì)稱，以便有助于將耦接器連接到取芯鉆頭支座120而無(wú)需擔(dān)心取芯探針110在其軸線上相對(duì)于取芯鉆頭支座120的取向的旋轉(zhuǎn)取向。
[0064]參考圖9-11，耦接器220具有主體224。在所示出的實(shí)施方案中，主體包括漸縮部分。例如，整個(gè)主體224適當(dāng)?shù)貫榇篌w上漸縮的。漸縮主體224具有較窄近端和較寬遠(yuǎn)端。漸縮主體224被設(shè)定大小和形狀，以用于緊貼接收在主軸160的末端處的插座184中。圓周凹槽226 (圖6)圍繞主體的外表面徑向延伸到主體224中，并且將主體分成上部228和下部230。凹槽226被配置來(lái)接收球186，以便將取芯探針110保持在取芯鉆頭支座120中。當(dāng)球186處于非保持位置時(shí)，耦接器220的上部228可被插入越過(guò)球186進(jìn)入取芯鉆頭支座120中，直到凹槽226與所述球?qū)?zhǔn)。如果需要，那么耦接器220的漸縮形狀有助于通過(guò)在球的軌道188中徑向向外逐漸移動(dòng)球來(lái)將耦接器的上部228插入球186之間。當(dāng)球186處于其保持位置時(shí)，球被接收在耦接器220上的凹槽226中并且從而通過(guò)抵抗取芯探針110相對(duì)于主軸160的向下或向上移動(dòng)來(lái)將耦接器保持在取芯鉆頭支座120中。耦接器220可包括可與取芯鉆頭支座120嚙合的一個(gè)或多個(gè)鍵(未示出)或其他適合的特征結(jié)構(gòu)，以便以相對(duì)于主軸160基本上固定的取向來(lái)夾持取芯鉆頭112，從而有助于將主軸的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)傳送到取芯鉆頭。
[0065]耦接器220適于限制熱量在取芯鉆頭112與系統(tǒng)100之間的傳遞。例如，耦接器220適當(dāng)?shù)赜删哂邢鄬?duì)低導(dǎo)熱系數(shù)的材料制成。在取芯操作之前，取芯鉆頭112被適當(dāng)?shù)仡A(yù)冷卻。此預(yù)冷卻可以各種方式完成，諸如通過(guò)將取芯探針110保持在冷卻位置中直到所述取芯探針準(zhǔn)備好供使用、在使用之前使取芯鉆頭112剛好暴露到冷卻劑(例如，液氮、液氮上方的蒸汽、干冰、包含干冰和乙醇或另一種液體的勻漿、冷氣等)，或者通過(guò)將取芯鉆頭浸泡在冷卻劑中或通過(guò)使取芯鉆頭暴露到包括冷卻劑的流。預(yù)冷卻可包括主動(dòng)冷卻各個(gè)取芯鉆頭112，以便在使用之前剛好降低它的溫度，或預(yù)冷卻可包括將一組取芯探針110保持在以下環(huán)境中:所述環(huán)境確保當(dāng)來(lái)自所述組的各個(gè)取芯探針被選擇用于取芯過(guò)程時(shí)所述組中的全部取芯鉆頭112已處于期望的低溫下。預(yù)冷卻系統(tǒng)可適于確保取芯鉆頭112的溫度在取芯鉆頭第一次接觸冷凍樣品時(shí)不超過(guò)約-20C，諸如在取芯鉆頭第一次接觸冷凍樣品時(shí)不超過(guò)約-40C，諸如在取芯鉆頭第一次接觸冷凍樣品時(shí)不超過(guò)約-60C，在取芯鉆頭第一次接觸冷凍樣品時(shí)不超過(guò)約-80C。耦接器的低導(dǎo)熱系數(shù)限制了取芯鉆頭支座120和系統(tǒng)100的其余部分對(duì)取芯探針112的加熱，所述耦接器具有基本上更大的熱質(zhì)量并且將會(huì)更難以維持在這種低溫下，這是由于使這種大的熱質(zhì)量保持在這種低溫下的能量需求和由于在這種低溫下操作電動(dòng)機(jī)和系統(tǒng)的其他部件的困難。耦接器220的導(dǎo)熱系數(shù)適當(dāng)?shù)夭怀^(guò)約50w/mK、更適當(dāng)?shù)夭怀^(guò)約10w/mK、更適當(dāng)?shù)卦诩s0.001w/mK至約5w/mK的范圍內(nèi)、更適當(dāng)?shù)夭怀^(guò)約0.001w/mK至約2w/mK?？捎糜隈罱悠?20的具有低導(dǎo)熱系數(shù)的適合材料包括塑料、陶瓷、硬質(zhì)泡沫(例如，澆注聚氨酯)、不銹鋼、石墨、碳纖維、金屬基復(fù)合材料(例如，鋼石墨組合物)、蜂窩蒙皮材料等。耦接器可包括空氣或真空填充的空隙空間，以便通過(guò)耦接器提供另外的熱傳遞阻抗。將一個(gè)或多個(gè)空隙空間包括在耦接器中可允許有效導(dǎo)熱系數(shù)被降低至以上所述的水平，即使當(dāng)耦接器是由具有較高導(dǎo)熱系數(shù)的基礎(chǔ)材料制成時(shí)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，耦接器還可由具有較高導(dǎo)熱系數(shù)的非絕緣材料制成。
[0066]系統(tǒng)100包括用于從取芯鉆頭112彈出冷凍樣品芯的彈出系統(tǒng)。在所示出的實(shí)施方案中，例如，彈出系統(tǒng)包括用于致動(dòng)彈出器210以便從取芯鉆頭112彈出冷凍樣品芯的柱塞240。如圖12所示，柱塞240是附接在托架242的一端處的桿，所述托架242相對(duì)于支撐件132固定，以便支撐并移動(dòng)取芯鉆頭支座120和夾持在其中的任何取芯探針110的滑架130的移動(dòng)使得柱塞相對(duì)于取芯鉆頭支座120的部件(包括主軸160和取芯鉆頭112)移動(dòng)。柱塞240的相對(duì)端延伸到取芯鉆頭支座120中的開口 126中。柱塞240適當(dāng)?shù)貫橹锌盏牟⑶揖哂醒由齑┻^(guò)其中的鉆孔236。在所示出的實(shí)施方案中，托架242支撐平臺(tái)244。安裝塊246由平臺(tái)244支撐。安裝塊246包括被配置來(lái)接收柱塞240的近端的插座248。柱塞240通過(guò)任何適合的連接器來(lái)固定在安裝塊246中，諸如延伸穿過(guò)鉆孔250的定位螺釘247或任何其他適合的連接件。柱塞240被定位，因此當(dāng)滑架130處于降低位置(例如，取芯鉆頭112被插入樣品中的位置)時(shí)，柱塞的遠(yuǎn)端260與由取芯鉆頭支座120夾持的取芯探針110的彈出器210間隔開，并且因此當(dāng)滑架從降低位置升高到其完全升高位置時(shí)，柱塞的遠(yuǎn)端將接觸彈出器210并且將所述彈出器210從其縮回位置移動(dòng)到其伸展位置。
[0067]參考圖2和圖3，安裝塊246的一個(gè)實(shí)施方案包括一對(duì)側(cè)區(qū)段246A和在所述側(cè)區(qū)段之間的中心區(qū)段246B。中心區(qū)段246B升高到側(cè)區(qū)段246A之上。在所示出的實(shí)施方案中，螺釘245延伸穿過(guò)每個(gè)側(cè)區(qū)段246A，以便將安裝塊246固定到平臺(tái)244。墊圈或墊片249被設(shè)置在每個(gè)螺釘245的頭部與安裝塊246的相應(yīng)側(cè)區(qū)段246A的頂表面之間，以便有助于在平臺(tái)244上將安裝塊246與靶向系統(tǒng)102對(duì)準(zhǔn)。例如，左螺釘245 (如圖2所示)比右螺釘245擰得更緊將使靶向系統(tǒng)102在大體平行于支撐件132的前表面133延伸的垂直面內(nèi)逆時(shí)針傾斜。類似地，右螺釘245 (如圖2中所示)比左螺釘245擰得更緊將使靶向系統(tǒng)102在大體平行于支撐件132的前表面133延伸的垂直面內(nèi)順時(shí)針傾斜。因此，螺釘245提供在單個(gè)平面內(nèi)的調(diào)整。應(yīng)理解，利用螺釘245可實(shí)現(xiàn)相對(duì)少量的調(diào)整，以便提供靶向系統(tǒng)102的微調(diào)對(duì)準(zhǔn)。這可以是合乎需要的，以便確保靶向系統(tǒng)與取芯鉆頭將與樣品相交的位置非常精確地對(duì)準(zhǔn)。例如，確保激光270延伸穿過(guò)柱塞240的中空中心而不會(huì)撞擊柱塞的內(nèi)表面也可以是合乎需要的。另外或作為替代，安裝塊246的轉(zhuǎn)角處的四個(gè)螺釘245A(圖23)將安裝塊固定到平臺(tái)244。這個(gè)配置通過(guò)允許安裝塊246圍繞多個(gè)不同軸線傾斜來(lái)提供增加程度的調(diào)整。例如，每個(gè)螺釘245A可單獨(dú)地比另外三個(gè)螺釘245A更大程度地?cái)Q緊，和/或第一對(duì)螺釘245A可比第二對(duì)螺釘245A更大程度地?cái)Q緊，以便使安裝塊246以各種不同方式傾斜。另外，任何數(shù)目的螺釘245A可相對(duì)于其他螺釘擰緊或松開，以便賦予對(duì)靶向系統(tǒng)102的期望的微調(diào)調(diào)整。
[0068]靶向系統(tǒng)102適當(dāng)?shù)匕ü庠?70 (例如，激光器，諸如二極管激光器)，所述光源270被定位以便當(dāng)樣品定位在取芯鉆頭112的路徑中時(shí)，將電磁輻射引導(dǎo)到樣品104上。光源270在系統(tǒng)100的操作期間可為連續(xù)打開的或者可選擇性地啟動(dòng)(例如，使用按鈕或開關(guān)(未示出))。在所示出的實(shí)施方案中，例如，激光器270被安裝在托架242上、在柱塞240的近端處。激光器270被接收在安裝塊246的插座282中。激光器270通過(guò)任何適合的連接器來(lái)固定到安裝塊246，諸如通過(guò)延伸穿過(guò)鉆孔284的定位螺釘272或任何其他適合的連接件。例如，另外或作為替代，激光器270可通過(guò)摩擦配合而固定在插座282中。激光器270被定位來(lái)引導(dǎo)電磁輻射(例如，可見(jiàn)光或紫外光波束)向下穿過(guò)柱塞240的鉆孔236并且穿過(guò)取芯鉆頭支架120中的開口 126，行進(jìn)到樣品104，從而產(chǎn)生顯示280，所述顯示280指示取芯鉆頭的路徑在何處與樣品相交。靶向系統(tǒng)102被配置來(lái)將電磁輻射沿著取芯鉆頭112的軸線278引導(dǎo)到冷凍樣品104。例如，靶向系統(tǒng)適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)電磁輻射經(jīng)由其中的開口穿過(guò)主軸160和取芯支座120的其余部分。當(dāng)取芯探針110被安裝在取芯鉆頭支座120中時(shí)，所述取芯探針處于激光束274的路徑中。彈出器210可由允許來(lái)自激光器的光穿過(guò)取芯探針110的材料制成。例如，彈出器210可為或可包括延伸穿過(guò)彈出器以用于將激光束傳送穿過(guò)取芯探針110的波導(dǎo)。例如，彈出器可由對(duì)來(lái)自激光器的光透明或半透明的材料制成，因此一些激光穿過(guò)取芯探針110。此外，當(dāng)仍未將取芯探針110安裝在取芯鉆頭支座120上時(shí)，取芯探針不處于激光束274的路徑中，并且激光器270引導(dǎo)光束穿過(guò)柱塞240的鉆孔236并且穿過(guò)取芯鉆頭支座120中的開口 126，從而在冷凍生物樣品104上產(chǎn)生顯示280，即使取芯探針110在其被安裝在取芯鉆頭支座中時(shí)阻擋了光。
[0069]顯示280包括以取芯鉆頭路徑276和冷凍生物樣品104的相交點(diǎn)為中心的圖案290。圖案290適當(dāng)?shù)匕c(diǎn)或斑點(diǎn)292，所述點(diǎn)或斑點(diǎn)292基本上與取芯鉆頭路徑276和冷凍生物樣品104的相交點(diǎn)重合。在所示出的實(shí)施方案中，例如，顯示280在取芯鉆頭路徑276和樣品的相交點(diǎn)處包括來(lái)自由激光器270刺激的樣品的激光束和/或任何可見(jiàn)發(fā)射(例如，熒光)的可見(jiàn)斑點(diǎn)292。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，顯示的圖案290可包括由其他光源產(chǎn)生的另外的特征或靶向系統(tǒng)的特征。使用系統(tǒng)100的個(gè)人可觀察冷凍生物樣品104上的顯示280并且調(diào)整取芯鉆頭支座120和/或冷凍樣品的位置，直到所述顯示指示冷凍樣品的期望部分(使用者希望從所述部分獲得冷凍樣品芯)被定位在取芯鉆頭112的路徑中。
[0070]根據(jù)使用系統(tǒng)100來(lái)獲得冷凍樣品芯的一種方法，個(gè)人選擇待獲取冷凍樣品芯的冷凍樣品104，并且將所述冷凍樣品大體定位在在取芯鉆頭路徑中、在取芯鉆頭支座120下方。冷凍樣品104可為冷凍流體樣品和/或冷凍組織樣品。冷凍樣品可被包含在容器106中或者可被放置在平臺(tái)108上、在取芯鉆頭支座120下方。靶向系統(tǒng)102用來(lái)將電磁輻射引導(dǎo)到冷凍樣品104上，以便在所述冷凍樣品上產(chǎn)生顯示280，以便確定樣品的哪個(gè)部分被定位來(lái)由系統(tǒng)100取芯。使用者然后可確認(rèn)，取芯鉆頭路徑276與冷凍樣品104相交的位置(如由顯示指示)處于樣品上的期望獲取冷凍樣品芯的位置處。如果有必要，調(diào)整取芯鉆頭支座120和/或樣品104的位置以便減小由顯示指示的位置與期望位置之間的差異，直到由靶向系統(tǒng)102所產(chǎn)生的顯示280指示冷凍樣品處于取芯鉆頭112的路徑276中的期望位置。適當(dāng)?shù)?，?dāng)顯示280產(chǎn)生在冷凍樣品上時(shí)，使冷凍樣品104相對(duì)于取芯鉆頭路徑276移動(dòng)。適當(dāng)?shù)?，?dāng)系統(tǒng)100中不存在取芯鉆頭112時(shí)，靶向系統(tǒng)102將電磁輻射引導(dǎo)到冷凍樣品104上。另選地，當(dāng)所述取芯鉆頭處于系統(tǒng)中時(shí)，靶向系統(tǒng)可引導(dǎo)電磁輻射穿過(guò)取芯鉆頭。
[0071]—旦使用者已定位取芯鉆頭支座120和冷凍樣品104，顯示280就指示取芯鉆頭路徑276在期望取樣位置處與冷凍樣品相交，使用者然后可將取芯探針110附接到取芯鉆頭支座。例如，使用者適當(dāng)?shù)刈プ⊥馆?90 (例如，用一只手)并且使用握持部208來(lái)抵抗彈簧198的力將所述凸輪190向上移動(dòng)到其非保持位置。當(dāng)凸輪190處于非保持位置中時(shí)，個(gè)人握持取芯探針110(例如，使用另一只手)并且將取芯探針110的耦接器220插入插座184和主軸的末端182中。這個(gè)動(dòng)作包括將耦接器的上部228插入越過(guò)保持系統(tǒng)180的球186，直到凹槽226與所述球?qū)?zhǔn)。然后使用者釋放凸輪190或允許彈簧198使凸輪移動(dòng)到保持位置。當(dāng)凸輪190朝向保持位置移動(dòng)時(shí)，漸縮的凸輪表面204迫使球186徑向向內(nèi)到其保持位置。只要凸輪190保持在其保持位置中，所述凸輪190就將球186保持在它們的保持位置中。
[0072]此時(shí)，取芯鉆頭支座120將取芯鉆頭112和取芯探針110的其余部分夾持在激光器270與冷凍樣品104之間，因此取芯鉆頭被夾持在光束路徑中。如果取芯探針具有波導(dǎo)、為透明或半透明的或者以其他方式適于允許光穿過(guò)它，那么顯示280或其某種外觀在樣品104上可保持可見(jiàn)。否則，一旦取芯探針110被定位在激光路徑中，顯示280在冷凍樣品104上就不可見(jiàn)。然而，樣品仍然處于期望位置，因?yàn)闆](méi)有必要移動(dòng)取芯鉆頭支座120或樣品104來(lái)將取芯探針110連接到主軸160。
[0073]在將取芯探針110插入取芯鉆頭支座120中之后，使用者操作致動(dòng)器(例如，按鈕)來(lái)啟動(dòng)取芯過(guò)程。處理器操作驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)136，以便在冷凍樣品104與滑架130之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而使取芯鉆頭112沿著取芯鉆頭路徑276移動(dòng)到冷凍生物樣品中。處理器還操作切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)122，以便在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)136將取芯鉆頭驅(qū)動(dòng)到冷凍樣品104中時(shí)驅(qū)動(dòng)取芯鉆頭112的切割動(dòng)作，從而導(dǎo)致冷凍樣品芯被定位在取芯鉆頭112的遠(yuǎn)端中。處理器然后操作驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)136，以便從冷凍樣品104撤回取芯鉆頭112和包含在其中的冷凍樣品芯。
[0074]當(dāng)完成取芯時(shí)，取芯鉆頭支座120相對(duì)于目的地插座移動(dòng)以便接收冷凍樣品芯，因此取芯鉆頭直接處于目的地插座上方。適當(dāng)?shù)?，冷凍芯被彈出到冷的目的地容?例如，等分試樣接收管)、阱板(例如，96阱板或其他阱板)、冷凍組織微陣列或其他結(jié)構(gòu)中，以便確保冷凍等分試樣保持冷凍，從而維持冷凍等分試樣的生物完整性。一旦目的地插座處于適當(dāng)位置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)136就被操作來(lái)升高滑架130，直到柱塞240的遠(yuǎn)端接觸彈出器210的近端。當(dāng)滑架130被進(jìn)一步升高時(shí)，柱塞240將彈出器210推入取芯鉆頭112的近端中，當(dāng)取芯鉆頭以及取芯探針110的其余部分繼續(xù)向上移動(dòng)時(shí)，而彈出器通過(guò)柱塞保持固定。因此，柱塞240使彈出器210從縮回位置移動(dòng)到伸展位置并且從取芯鉆頭112的遠(yuǎn)端彈出冷凍樣品芯。
[0075]在冷凍樣品芯的彈出和彈出器210移動(dòng)到伸展位置時(shí)，彈出器210保持塞入取芯鉆頭112的近端中，從而難以或不可能再使用一次性取芯探針110來(lái)獲取另一個(gè)冷凍樣品芯。然后，使用者從取芯鉆頭支座120移除取芯探針110。為了從取芯鉆頭支座120移除取芯探針110，使用者使用凸輪190上的握持部208來(lái)抵靠彈簧198的偏置朝向它的非保持位置向上移動(dòng)凸輪。凸輪190的這種向上移動(dòng)允許球186在其軌道188中徑向向外移動(dòng)到其非保持位置。當(dāng)將凸輪190夾持在非保持位置時(shí)，使用者向下拉動(dòng)取芯探針110遠(yuǎn)離取芯鉆頭支座120。取芯探針110上的耦接器220在軌道188中徑向向外推動(dòng)球186，以便足以使耦接器220的上部228滑過(guò)所述球。一旦取芯探針110與取芯鉆頭支座120斷開連接，使用者就可釋放握持部208并且允許彈簧198和重力使凸輪190移動(dòng)回到保持位置。取芯探針110被適當(dāng)?shù)貋G棄。在丟棄用過(guò)的取芯探針110之后，使用者可將另一個(gè)取芯探針110插入系統(tǒng)中并且重復(fù)該過(guò)程以便從冷凍樣品104或從另一個(gè)冷凍樣品獲得另一個(gè)冷凍樣品芯。
[0076]應(yīng)理解，以上描述了系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案，并且若干變化形式在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這些變化形式中的每一個(gè)可單獨(dú)或與任意數(shù)量的上述特征組合使用。
[0077]例如，用于產(chǎn)生取芯鉆頭與冷凍樣品之間的相對(duì)移動(dòng)的其他配置和裝置在本發(fā)明的范圍內(nèi)。滑架可被配置用于相對(duì)于冷凍樣品手動(dòng)移動(dòng)。作為移動(dòng)取芯鉆頭的替代方案，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可與冷凍樣品容器操作性地相關(guān)聯(lián)，以便相對(duì)于取芯鉆頭移動(dòng)冷凍樣品容器。此夕卜，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可包括完全自動(dòng)化系統(tǒng)，所述完全自動(dòng)化系統(tǒng)允許驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從一組冷凍樣品重復(fù)地選擇冷凍樣品，從所選擇的冷凍樣品獲得冷凍樣品芯并且將冷凍樣品芯寄存在目的地容器中。例如，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可包括以下類型的系統(tǒng)中的任一個(gè):(Θ，Ζ)、(Θ,γ,ζ), (χ，Ζ)、(χ，y)、(x, y, z)。此外，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和可手動(dòng)進(jìn)行的任何組合(多達(dá)并且包括完全手動(dòng)系統(tǒng))的任何功能都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0078]用于引導(dǎo)電磁輻射穿過(guò)柱塞的其他配置在本發(fā)明的范圍內(nèi)。柱塞不需要包括允許電磁輻射穿過(guò)柱塞到達(dá)冷凍樣品以便產(chǎn)生顯示的鉆孔。柱塞可為透明的，以便激光器引導(dǎo)光束穿過(guò)柱塞，從而在冷凍樣品上產(chǎn)生顯示。柱塞可包括用于引導(dǎo)光束穿過(guò)柱塞以便在冷凍樣品上產(chǎn)生顯示的波導(dǎo)。如果柱塞是波導(dǎo)，那么柱塞還可包括用于準(zhǔn)直來(lái)自激光器的光束的透鏡(未示出)。此外，在本發(fā)明的廣泛范圍內(nèi)，可省略柱塞。例如，壓縮氣體系統(tǒng)可用來(lái)從取芯鉆頭彈出冷凍樣品芯。柱塞還可以是適于檢測(cè)冷凍樣品上表面的填充水平檢測(cè)系統(tǒng)的一部分，如2012年I月26日提交的標(biāo)題為Robotic End Effector for FrozenAliquotter and Methods of Taking a Frozen Aliquot from B1logical Samples (用于冷凍等分器的自動(dòng)末端執(zhí)行器和從生物樣品獲取冷凍等分試樣的方法)的共同擁有的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?3/359，301中所述，其全部?jī)?nèi)容以引用方式并入本文。
[0079]冷凍樣品上的其他顯示和圖案也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖案可包括具有與取芯鉆頭路徑和冷凍生物樣品的相交點(diǎn)基本上重合的曲率中心的圓弧，如圖19所示。如圖19中進(jìn)一步示出，圖案290可包括相交線(例如，十字準(zhǔn)線)。圖案可包括由投影儀投射在樣品上的圖像。
[0080]用于在冷凍樣品上產(chǎn)生顯示的其他配置在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述顯示指示取芯鉆頭路徑在何處與冷凍樣品相交。例如，靶向系統(tǒng)可包括不同于激光器的光源，其將光引導(dǎo)到冷凍樣品處。例如，靶向系統(tǒng)可包括可操作來(lái)將圖像(例如，靶向標(biāo)線的圖像)投射在冷凍樣品上的投影儀。在另一個(gè)實(shí)例中，靶向系統(tǒng)可包括一對(duì)線產(chǎn)生器270’(例如，激光線產(chǎn)生器)，所述線產(chǎn)生器270’被安裝在樣品上方的固定位置處并且適于在冷凍樣品上產(chǎn)生十字線顯示(參見(jiàn)圖20-22)。在又一個(gè)實(shí)例中，靶向系統(tǒng)可包括耦接激光器270A的光纖，包括光纖271 (圖24)。耦接激光器的光纖可安裝在系統(tǒng)100上，以使得光纖271的遠(yuǎn)端設(shè)置在柱塞240的遠(yuǎn)端260附近。在這個(gè)實(shí)施方案中，光纖271充當(dāng)波導(dǎo)，以使得來(lái)自光纖激光器270A的光在柱塞240的遠(yuǎn)端260附近發(fā)射，而不是如以上針對(duì)激光器270所公開的在柱塞的近端處發(fā)射。
[0081]當(dāng)探針被接收在取芯鉆頭支座中時(shí)，取芯探針不需要阻止顯示產(chǎn)生在冷凍樣品上。應(yīng)理解，當(dāng)取芯探針被附接到取芯鉆頭支座時(shí)在冷卻樣品上所產(chǎn)生的顯示在本發(fā)明的范圍內(nèi)。彈出器可包括鉆孔，因此來(lái)自激光器的光束不會(huì)被彈出器阻擋。取芯探針可不包括彈出器，并且激光器可引導(dǎo)光束穿過(guò)取芯鉆頭的中空中心。如果取芯探針不包括彈出器，那么柱塞可用來(lái)從取芯鉆頭彈出冷凍樣品芯。彈出器可包括用于引導(dǎo)光束穿過(guò)彈出器以便在冷凍樣品上產(chǎn)生顯示的波導(dǎo)。如果彈出器是波導(dǎo)，那么彈出器還可包括用于準(zhǔn)直來(lái)自激光器的光束的透鏡(未不出)。
[0082]用于在柱塞與取芯探針之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)的其他配置和裝置在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，柱塞可被配置用于通過(guò)單獨(dú)致動(dòng)器移動(dòng)，而不是相對(duì)于支撐件132保持固定。此外，可在沒(méi)有任何柱塞的情況下致動(dòng)取芯探針的彈出器。例如，彈出系統(tǒng)可使用壓縮氣體來(lái)使取芯探針(諸如一次性取芯探針)的彈出器從縮回位置移動(dòng)到伸展位置。
[0083]還應(yīng)理解，各種其他耦接器可用來(lái)將取芯鉆頭固定到系統(tǒng)，以便使用取芯鉆頭。例如，耦接器可被設(shè)計(jì)來(lái)維持取芯鉆頭與其所耦接的系統(tǒng)之間的大量空隙空間?？障犊臻g可為空氣填充的間隙，或者如果需要可為真空填充的間隙，以便限制取芯鉆頭與系統(tǒng)之間的熱傳遞。例如，一對(duì)密封構(gòu)件(例如，O形環(huán))可被定位在取芯鉆頭上并且彼此間隔開。當(dāng)取芯探針被連接到系統(tǒng)時(shí)，密封構(gòu)件可抵靠系統(tǒng)密封并且沿著取芯鉆頭在密封構(gòu)件之間的長(zhǎng)度維持取芯鉆頭與系統(tǒng)之間的間隙，從而限制取芯鉆頭與系統(tǒng)之間的熱傳遞。
[0084]另外，系統(tǒng)可包括用于將取芯探針耦接到取芯鉆頭支座和將取芯探針與取芯鉆頭支座斷開耦接的自動(dòng)化系統(tǒng)。例如，當(dāng)凸輪的握持部與固定物體(例如，表面)嚙合以便使凸輪移動(dòng)到其非保持位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可使滑架向下移動(dòng)，從而將取芯探針連接到取芯鉆頭支座盒/或使取芯探針與取芯鉆頭支座斷開連接。
[0085]還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，冷凍芯可被彈出到暖的容器中(例如，如果芯將要立即經(jīng)受測(cè)試的話)。應(yīng)理解，取芯探針110不需要包括彈出器，并且用于從取芯鉆頭112彈出冷凍樣品芯的其他配置在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0086]當(dāng)介紹本發(fā)明或本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的元件時(shí)，冠詞“一個(gè)”、“一種”和“所述”意指存在一個(gè)或多個(gè)所述元件。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”、和“具有”旨在是包括性的并且意指可存在除所列元件之外的另外的元件。
[0087]鑒于上述內(nèi)容，應(yīng)看出實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的若干目的，并且獲得了其他有利的結(jié)果。
[0088]在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可對(duì)以上構(gòu)造進(jìn)行各種改變，以上描述中所包含的以及在附圖中所示出的所有一切旨應(yīng)被解釋為說(shuō)明性的并且沒(méi)有限制意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于從冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 取芯鉆頭支座，其適于夾持取芯鉆頭； 滑架，其支撐所述取芯鉆頭支座； 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其適于產(chǎn)生所述滑架與所述冷凍生物樣品之間的相對(duì)移動(dòng)，以便使所述取芯鉆頭沿著路徑移動(dòng)到所述冷凍生物樣品中； 切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)，其由所述滑架支撐并且適于在所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將所述取芯鉆頭驅(qū)動(dòng)到所述冷凍生物樣品中時(shí)驅(qū)動(dòng)所述取芯鉆頭的切割動(dòng)作，從而獲得冷凍樣品芯； 靶向系統(tǒng)，其適于在所述樣品定位在所述取芯鉆頭路徑中時(shí)將電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍生物樣品中的一個(gè)上，其中所述電磁輻射適于在所述冷凍生物樣品上產(chǎn)生顯示，所述顯示指示所述取芯鉆頭路徑在何處與所述冷凍生物樣品相交。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括手動(dòng)操作的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器可由個(gè)人操作來(lái)產(chǎn)生所述滑架與所述冷凍生物樣品之間的所述相對(duì)移動(dòng)。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是自動(dòng)定位系統(tǒng)的一部分，所述自動(dòng)定位系統(tǒng)可操作來(lái)產(chǎn)生所述滑架與所述冷凍生物樣品之間的所述相對(duì)移動(dòng)。4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述電磁輻射被調(diào)適，因此所述顯示包括以所述取芯鉆頭路徑和所述冷凍生物樣品的相交點(diǎn)為中心的圖案。5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括圓弧，所述圓弧具有與所述取芯鉆頭路徑和所述冷凍生物樣品的所述相交點(diǎn)基本上重合的曲率中心。6.如權(quán)利要求4和5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述圖案包括斑點(diǎn)，所述斑點(diǎn)與所述取芯鉆頭路徑和所述冷凍生物樣品的所述相交點(diǎn)基本上重合。7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)適于產(chǎn)生所述取芯鉆頭的線性振蕩運(yùn)動(dòng)。8.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述取芯鉆頭支座包括主軸，并且所述切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)適于使所述主軸旋轉(zhuǎn)，因此所述切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)可操作來(lái)在其連接到所述主軸時(shí)產(chǎn)生所述取芯鉆頭的旋轉(zhuǎn)切割動(dòng)作，所述靶向系統(tǒng)適于引導(dǎo)電磁輻射穿過(guò)所述主軸。9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述取芯鉆頭支座適于夾持所述取芯鉆頭，因此所述取芯鉆頭沿著取芯鉆頭軸線延伸，所述靶向系統(tǒng)包括激光器，所述激光器被定位來(lái)將所述電磁輻射的波束沿著所述取芯鉆頭軸線引導(dǎo)到所述冷凍生物樣品。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述取芯鉆頭支座被定位來(lái)將所述取芯鉆頭夾持在所述激光器與所述冷凍生物樣品之間，因此所述取芯鉆頭被夾持在所述電磁輻射光束的所述路徑中。11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的與所述取芯鉆頭結(jié)合的系統(tǒng)，所述取芯鉆頭是經(jīng)配置的一次性取芯鉆頭，因此使用所述取芯鉆頭來(lái)獲得冷凍樣品芯將所述取芯鉆頭轉(zhuǎn)換到所述取芯鉆頭不適用于獲得另一個(gè)冷凍樣品芯的狀態(tài)。12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其還包括用于從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯的彈出系統(tǒng)，所述彈出系統(tǒng)包括柱塞和用于使所述柱塞相對(duì)于所述取芯鉆頭移動(dòng)以便從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯的系統(tǒng)，所述柱塞具有用于使所述電磁輻射穿過(guò)所述柱塞的中空中心。13.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其還包括用于從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯的彈出系統(tǒng)，所述彈出系統(tǒng)包括柱塞和用于使所述柱塞相對(duì)于所述取芯鉆頭移動(dòng)以便從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯的系統(tǒng)，所述柱塞包括用于導(dǎo)引電磁輻射穿過(guò)所述柱塞的波導(dǎo)。14.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其還包括用于從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯的彈出系統(tǒng)，所述彈出系統(tǒng)包括柱塞和用于使所述柱塞相對(duì)于所述取芯鉆頭移動(dòng)以便從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯的系統(tǒng)，其中所述柱塞對(duì)所述電磁輻射是透明或半透明的，以便允許電磁輻射穿過(guò)所述柱塞。15.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其還包括用于從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯的彈出系統(tǒng)，所述彈出系統(tǒng)適于使用壓縮氣體從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯。16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的與中空取芯鉆頭結(jié)合的系統(tǒng)，所述靶向系統(tǒng)包括激光器，所述激光器適于弓I導(dǎo)電磁輻射波束穿過(guò)所述取芯鉆頭的所述中空中心。17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其還包括支撐件和連接到所述支撐件以便將所述靶向系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)部件安裝在所述支撐件上的安裝塊，可相對(duì)于所述支撐件對(duì)所述安裝塊進(jìn)行角度調(diào)整，從而調(diào)整所述靶向系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)。18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述靶向系統(tǒng)包括激光器和耦接到所述激光器的光纖。19.一種使用系統(tǒng)從冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯的方法，所述系統(tǒng)將一個(gè)或多個(gè)取芯鉆頭驅(qū)動(dòng)到所述樣品中并且然后當(dāng)冷凍樣品芯被保持在所述一個(gè)或多個(gè)取芯鉆頭中時(shí)從所述樣品撤回所述一個(gè)或多個(gè)取芯鉆頭，所述方法包括: (a)將所述冷凍生物樣品中的一個(gè)定位到取芯鉆頭路徑中，所述系統(tǒng)使所述一個(gè)或多個(gè)取芯鉆頭沿著所述取芯鉆頭路徑移動(dòng)； (b)將電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍生物樣品上，其中所述電磁輻射適于在所述冷凍生物樣品上產(chǎn)生顯示，所述顯示指示在所述冷凍樣品上所述取芯鉆頭路徑與所述冷凍生物樣品相交的位置； (C)確認(rèn)所述取芯鉆頭路徑與所述冷凍生物樣品相交的所述位置(如由所述顯示指示)處于所述樣品上的期望獲取冷凍樣品芯的位置處； (d)將所述取芯鉆頭沿著所述取芯鉆頭路徑驅(qū)動(dòng)到所述冷凍樣品中；以及 (e)當(dāng)冷凍樣品芯被保持在所述取芯鉆頭中時(shí)，從所述冷凍樣品撤回所述取芯鉆頭。20.如權(quán)利要求19所述的方法，其還包括使所述冷凍樣品相對(duì)于所述取芯鉆頭路徑移動(dòng)，以便減小所述顯示指示所述取芯鉆頭路徑與所述冷凍樣品相交的所述位置與所述樣品上的期望獲取所述冷凍樣品芯的所述位置之間的差異。21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中使所述冷凍樣品相對(duì)于所述取芯鉆頭路徑移動(dòng)包括:當(dāng)所述顯示產(chǎn)生在所述冷凍樣品上時(shí)，使所述冷凍樣品相對(duì)于所述取芯鉆頭路徑移動(dòng)。22.如權(quán)利要求19-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述電磁輻射被適配，因此所述顯示包括以所述取芯鉆頭路徑和所述冷凍生物樣品的相交點(diǎn)為中心的圖案。23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述圖案包括圓弧，所述圓弧具有與所述取芯鉆頭路徑和所述冷凍生物樣品的所述相交點(diǎn)基本上重合的曲率中心。24.如權(quán)利要求19-23中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述顯示包括斑點(diǎn)，所述斑點(diǎn)與所述取芯鉆頭路徑和所述冷凍生物樣品的所述相交點(diǎn)基本上重合。25.如權(quán)利要求19-24中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述系統(tǒng)包括取芯鉆頭支座，并且其中將電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍樣品上包括引導(dǎo)所述電磁輻射穿過(guò)所述取芯鉆頭支座。26.如權(quán)利要求19-24中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括當(dāng)取芯鉆頭被驅(qū)動(dòng)到所述冷凍樣品中時(shí)使所述取芯鉆頭旋轉(zhuǎn)。27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述系統(tǒng)包括用于夾持所述取芯鉆頭的可旋轉(zhuǎn)主軸，并且其中將電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍樣品上包括引導(dǎo)所述電磁輻射穿過(guò)所述主軸。28.如權(quán)利要求19-27中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述系統(tǒng)適于夾持所述取芯鉆頭，因此其沿著取芯鉆頭軸線延伸，并且其中將電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍樣品上包括沿著所述取芯鉆頭軸線引導(dǎo)激光束。29.如權(quán)利要求27所述的方法，其還包括將所述取芯鉆頭夾持在所述激光束路徑中。30.如權(quán)利要求19-29中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯，其中從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯將所述取芯鉆頭轉(zhuǎn)換到所述取芯鉆頭不適用于再使用的配置。31.如權(quán)利要求19-30中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括:在利用取芯探針獲得單個(gè)冷凍樣品芯之后，從所述系統(tǒng)移除所述取芯鉆頭；利用另一個(gè)取芯鉆頭置換所述系統(tǒng)中的所述取芯鉆頭；以及重復(fù)步驟(a)-(e)以便從另一個(gè)冷凍生物樣品獲得另一個(gè)冷凍樣品芯。32.如權(quán)利要求19-31中任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍樣品上包括當(dāng)所述系統(tǒng)中不存在取芯鉆頭時(shí)，將電磁輻射引導(dǎo)到所述樣品上。33.如權(quán)利要求19-32中任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍樣品上包括穿過(guò)所述取芯鉆頭將電磁輻射引導(dǎo)到所述樣品上。34.如權(quán)利要求19-33中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括使用中空柱塞從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯，其中將電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍樣品上包括引導(dǎo)所述電磁輻射穿過(guò)所述柱塞。35.如權(quán)利要求19-33中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括使用柱塞從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯，所述柱塞包括波導(dǎo)，其中將電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍樣品上包括引導(dǎo)所述電磁輻射穿過(guò)所述柱塞中的所述波導(dǎo)。36.如權(quán)利要求19-33中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括使用柱塞從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯，所述柱塞對(duì)所述電磁輻射是透明或半透明的，其中將電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍樣品上包括引導(dǎo)所述電磁輻射穿過(guò)所述柱塞。37.如權(quán)利要求19-33中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括使用壓縮氣體從所述取芯鉆頭彈出所述冷凍樣品芯。38.如權(quán)利要求19-37中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述取芯鉆頭是中空的，并且其中將電磁輻射引導(dǎo)到所述冷凍樣品上包括引導(dǎo)所述電磁輻射穿過(guò)所述中空取芯鉆頭。39.如權(quán)利要求19所述的方法，其還包括相對(duì)于支撐件對(duì)所述靶向系統(tǒng)的部件進(jìn)行角度調(diào)整，所述部件被安裝在所述支撐件上。40.一種用于從冷凍生物樣品收集冷凍等分試樣的一次性取芯探針，所述一次性取芯探針包括: 中空取芯鉆頭，其用于從所述冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯； 彈出器，其適于從所述中空取芯鉆頭彈出由所述中空取芯鉆頭獲取的所述冷凍樣品芯，所述彈出器可從縮回位置移動(dòng)到伸展位置，并且可操作來(lái)當(dāng)其從所述縮回位置移動(dòng)到所述伸展位置時(shí)將冷凍樣品芯推出所述取芯鉆頭；以及 鎖定機(jī)構(gòu)，其適于阻止所述一次性取芯探針的再使用，所述鎖定機(jī)構(gòu)包括所述彈出器上的至少一個(gè)楔形肋，其適于在所述彈出器從所述縮回位置移動(dòng)到所述伸展位置期間與所述中空取芯鉆頭嚙合，所述至少一個(gè)楔形物被配置來(lái)抵抗所述彈出器從所述伸展位置朝向所述縮回位置的移動(dòng)。41.如權(quán)利要求40所述的一次性取芯探針，其中當(dāng)所述彈出器處于所述縮回位置時(shí)，所述楔形物不與所述取芯鉆頭接觸，并且其中當(dāng)所述彈出器處于所述伸展位置時(shí)，所述取芯鉆頭和彈出器中的至少一個(gè)由于所述楔形物而變形。42.如權(quán)利要求40和41中任一項(xiàng)所述的一次性取芯探針，其中所述至少一個(gè)楔形物包括四個(gè)楔形物。43.一種用于從冷凍生物樣品收集冷凍等分試樣的取芯探針，所述取芯探針包括: 中空取芯鉆頭，其用于從冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯； 耦接器，其被設(shè)置在所述中空取芯鉆頭上并且被配置來(lái)將所述中空取芯鉆頭連接到系統(tǒng)，以用于將所述取芯鉆頭驅(qū)動(dòng)到所述冷凍樣品中，所述耦接器包括具有延伸穿過(guò)其中開口的主體和圍繞所述耦接器的外表面延伸的圓周凹槽。44.如權(quán)利要求43所述的取芯探針，其中所述中空取芯鉆頭完全延伸穿過(guò)所述耦接器。45.如權(quán)利要求43和44中任一項(xiàng)所述的取芯探針，其中所述主體包括漸縮部分。46.如權(quán)利要求43-45中任一項(xiàng)所述的取芯探針，其中所述凹槽被配置來(lái)接收至少一個(gè)保持器，以便相對(duì)于所述切割動(dòng)作電動(dòng)機(jī)將所述取芯探針保持在適當(dāng)位置。47.如權(quán)利要求43-46中任一項(xiàng)所述的取芯探針，其中所述耦接器的所述主體具有關(guān)于延伸穿過(guò)所述取芯鉆頭的軸線的對(duì)稱性。48.如權(quán)利要求43-47中任一項(xiàng)所述的取芯探針，其還包括彈出器，所述彈出器適于從所述中空取芯鉆頭彈出由所述中空取芯鉆頭獲取的所述冷凍樣品芯，所述彈出器可從縮回位置移動(dòng)到伸展位置，并且當(dāng)所述彈出器從所述縮回位置移動(dòng)到所述伸展位置時(shí)，所述彈出器可操作來(lái)將冷凍樣品芯推出所述取芯鉆頭；以及 鎖定機(jī)構(gòu)，所述鎖定機(jī)構(gòu)適于阻止所述一次性取芯探針的再使用，所述鎖定機(jī)構(gòu)適于抵抗所述彈出器從所述伸展位置到所述縮回位置的移動(dòng)。49.一種用于從冷凍生物樣品收集冷凍等分試樣的一次性取芯探針，所述一次性取芯探針包括: 中空取芯鉆頭，其用于從所述冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯； 彈出器，其適于從所述中空取芯鉆頭彈出由所述中空取芯鉆頭獲取的所述冷凍樣品芯，所述彈出器可從縮回位置移動(dòng)到伸展位置，并且當(dāng)所述彈出器從所述縮回位置移動(dòng)到所述伸展位置時(shí)，所述彈出器可操作來(lái)將冷凍樣品芯推出所述取芯鉆頭；以及 鎖定機(jī)構(gòu)，其適于阻止所述一次性取芯探針的再使用，所述鎖定機(jī)構(gòu)適于抵抗所述彈出器從所述伸展位置到所述縮回位置的移動(dòng)； 其中所述彈出器適于允許靶向系統(tǒng)的電磁輻射，所述電磁輻射適于穿過(guò)所述彈出器以便將圖像顯示在所述冷凍生物樣品上。50.如權(quán)利要求49所述的一次性取芯探針，其中所述彈出器包括用于引導(dǎo)所述電磁輻射穿過(guò)所述彈出器的波導(dǎo)。51.如權(quán)利要求49所述的一次性取芯探針，其中所述彈出器包括透明或半透明部分，以便允許所述電磁輻射穿過(guò)所述彈出器，從而在所述冷凍生物樣品上產(chǎn)生所述顯示。52.一種用于從冷凍生物樣品收集冷凍等分試樣的取芯探針，所述取芯探針包括: 中空取芯鉆頭，其用于從所述冷凍生物樣品獲取冷凍樣品芯；以及 耦接器，其被設(shè)置在所述中空取芯鉆頭上并且被配置來(lái)將所述中空取芯鉆頭連接到系統(tǒng)，以用于將所述取芯鉆頭驅(qū)動(dòng)到所述冷凍生物樣品中，所述耦接器適于限制所述取芯鉆頭與所述系統(tǒng)之間的熱傳遞。53.如權(quán)利要求52所述的取芯探針，其中所述耦接器包括具有不超過(guò)約50W/mK導(dǎo)熱系數(shù)的材料。54.如權(quán)利要求52和53中任一項(xiàng)所述的取芯探針，其中所述耦接器由選自以下各項(xiàng)組成的組的材料制成:陶瓷、塑料、不銹鋼、石墨、碳纖維、金屬基復(fù)合材料、硬質(zhì)泡沫、蜂窩蒙皮材料以及它們的組合。55.如權(quán)利要求49-51中任一項(xiàng)所述的取芯探針，其中所述耦接器包括用于抵抗熱傳遞穿過(guò)所述耦接器的真空填充的空隙空間。56.如權(quán)利要求52-55中任一項(xiàng)所述的取芯探針，其中所述耦接器包括在所述取芯鉆頭上彼此間隔開的一對(duì)密封件，所述密封件被配置來(lái)維持所述系統(tǒng)與所述取芯鉆頭之間、所述密封件之間的間隙，從而限制所述取芯鉆頭與所述系統(tǒng)之間的熱傳遞。57.如權(quán)利要求56所述的取芯探針，其中所述密封件包括O形環(huán)。58.如權(quán)利要求52-57中任一項(xiàng)所述的取芯探針，其中所述取芯探針是一次性取芯探針，所述一次性探針還包括: 彈出器，其適于從所述中空取芯鉆頭彈出由所述中空取芯鉆頭獲取的所述冷凍樣品芯，所述彈出器可從縮回位置移動(dòng)到伸展位置，并且當(dāng)所述彈出器從所述縮回位置移動(dòng)到所述伸展位置時(shí)，所述彈出器可操作來(lái)將冷凍樣品芯推出所述取芯鉆頭；以及 鎖定機(jī)構(gòu)，其適于阻止所述一次性取芯探針的再使用，所述鎖定機(jī)構(gòu)適于抵抗所述彈出器從所述伸展位置到所述縮回位置的移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01N1/08GK105899931SQ201480025194
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年5月5日
【發(fā)明人】T·巴斯奎, L·欽, T·魯尼, E·韋伯
【申請(qǐng)人】克萊奧克斯特拉克特儀器有限責(zé)任公司