[发明专利]用于在体外确定组织特性的参考消除系统、设备和方法

说明书

提供了被配置为确定组织样本的特性的设备和方法。代表性组织分析设备包括感测模块和参考模块。感测模块包括被配置为使组织样本附着于其上的第一柱和第二柱以及被配置为输出对应于第一柱的位移的位移信号的位移传感器。参考模块包括参考传感器，该参考传感器被配置为输出对应于诸如环境磁场的参考输入的参考信号。该设备还包括指令，这些指令确定：基于位移信号的位移值；基于参考信号的参考值；基于位移值和参考值的参考消除位移值；以及基于参考消除位移值的组织样本的特性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年10月9日提交的美国临时申请序列号62/913,116的权益，其全部内容出于所有目的通过引用结合于此。

政府许可权声明

本发明是在国家科学基金会授予的批准号1661730下由政府支持完成的。政府对本发明拥有某些权利。

背景技术

所希望的是测量收缩下的组织(例如心肌细胞，但也包括其他组织)以及在所施加的治疗后在其收缩强度方面具有已知、未知和/或预期效果的那些相同组织的基线强度，以及与收缩的功能相关的其他特性，包括但不限于：绝对稳态力、相对力、应变、频率、对于给定刺激可持续的收缩持续时间、组织对于给定刺激的时间响应等。这种测量可以允许医生和研究人员评估组织的成熟度和生存力，并且从而增强成功修复的可能性。

发明内容

本公开涉及用于培养和分析生物组织和/或细胞的设备和方法。这种组织和细胞包括但不限于肌肉组织(例如，工程心脏组织、平滑肌组织和骨骼肌组织)和非肌肉组织(例如，韧带组织和缝合组织)。

在一方面，本公开提供了用于确定至少一个生物组织样本的特性(例如，力、应变)的组织分析设备。组织分析设备包括感测模块、参考模块。感测模块包括：第一柱，该第一柱设置在基座上，该第一柱具有设置在其中的磁性材料并且被配置为使得组织样本附着于其上；第二柱，该第二柱设置在基座上并被配置为使得组织样本附接到其上；以及位移传感器，该位移传感器被配置为输出对应于第一柱的位移的位移信号。参考模块包括参考传感器，该参考传感器被配置为输出对应于参考输入的参考信号。此外，组织分析设备包括存储逻辑的非暂时性机器可读存储介质，该逻辑在由处理器执行时使处理器执行操作，包括：确定基于位移信号的位移值；确定基于参考信号的参考值；确定基于位移值和参考值的参考消除位移值；以及确定基于参考消除位移值的特性。

在本文公开的实施例中的任何一个中，感测模块还包括第三柱，其中第一柱、第二柱和第三柱以三角形配置布置。在本文公开的实施例中的任何一个中，感测模块还包括第三柱和第四柱，并且其中第一柱、第二柱、第三柱和第四柱以矩形配置布置。在本文公开的实施例中的任何一个中，感测模块还包括第三柱、第四柱和第五柱，其中第一柱、第二柱、第三柱、第四柱和第五柱以五边形配置布置。

在本文公开的实施例中的任何一个中，确定参考消除位移值是基于从位移值中减去参考值。

在本文公开的实施例中的任何一个中，确定位移值包括将位移信号乘以线性因子并且乘以非线性因子。

在本文公开的实施例中的任何一个中，确定位移值不包括在将位移信号乘以线性因子之前对位移信号进行频率过滤。

在本文公开的实施例中的任何一个中，确定参考值包括将参考信号乘以线性因子。

在本文公开的实施例中的任何一个中，确定特性包括将参考消除位移值乘以线性因子。

在本文公开的实施例中的任何一个中，线性因子是第一柱的位移和由组织样本施加的力之间的相关性因子。

在本文公开的实施例中的任何一个中，确定位移值包括将位移信号乘以第一线性因子并且乘以非线性因子，确定参考值包括将参考信号乘以不同于第一线性因子的第二线性因子，并且确定特性包括将参考消除位移值乘以不同于第一线性因子和第二线性因子的第三线性因子。