BRPI1003387A2 - anatomical models of the nervous system and its manufacturing process - Google Patents
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Abstract
MAQUETES ANATÈMICAS DO SISTEMA NERVOSO E RESPECTIVO PROCESSO DE FABRICAçãO. Patente de invenção pertencente ao campo dos modelos para fins científicos, médicos e/ou didáticos, que permite a geração de modelos exatos obtidos a partir de um único cérebro de cada animal, possibilitando assim a produção de peças de alta qualidade e passíveis de fabricação/reprodução em escala industrial. O invento também evita o uso e sacrificio de animais, e substitui as peças anatómicas tradicionais de material biológico empregadas nas aulas práticas dos cursos de graduação nas áreas biológicas e os modelos esculpidos, criados de forma artesanal e, portanto, passíveis de apresentarem incorreções. O processo de fabricação compreende as seguintes etapas: fixação da peça biológica por processo de superfusão; remoção do encéfalo do interior da caixa craniana utilizando instrumental cirúrgico; inserção da peça biológica densificada em borracha de silicone ou material similar para obtenção da peça mestre; procedimentos de acabamento da peça mestre para remoção de imperfeições; utilização da peça mestra acabada para a confecção de uma matriz de fabricação; utilização da matriz para reprodução em grande escala; pintura e acabamento das cópias.Anatomical models of the nervous system and its manufacturing process. An invention patent belonging to the field of models for scientific, medical and / or educational purposes, which allows the generation of exact models obtained from a single brain of each animal, thus enabling the production of high quality and manageable parts. industrial scale reproduction. The invention also avoids the use and sacrifice of animals, and replaces the traditional anatomical pieces of biological material employed in the practical classes of undergraduate biological courses and the sculptured, handcrafted, and therefore inaccurate models. The manufacturing process comprises the following steps: fixation of the biological part by superfusion process; removal of the brain from the inside of the skull using surgical instruments; insertion of the densified biological part in silicone rubber or similar material to obtain the master part; masterpiece finishing procedures for removing imperfections; use of the finished masterpiece to make a manufacturing matrix; use of the matrix for large scale reproduction; painting and finishing of copies.
Description
"MAQUETES ANATÔMICAS DO SISTEMA NERVOSO E RESPECTIVO PROCESSO DE FABRICAÇÃO""ANATOMIC NERVOUS SYSTEM MAQUETES AND THEIR MANUFACTURING PROCESS"
Campo de AplicaçãoApplication field
A presente patente de invenção pertence ao campo dos modelos para fins científicos, médicos e/ou didáticos - que podem ser representados pela Classificação Internacional de Patentes (CIP) G09B-23/00 - e foi idealizada e desenvolvida para permitir a geração de modelos exatos obtidos a partir de um único cérebro de cada animal, possibilitando assim a produção de peças de alta qualidade e resolução e passíveis de fabricação/reprodução em escala industrial. O invento também racionaliza o uso e sacrifício de animais, uma vez que substitui as peças anatômicas tradicionais de material biológico empregadas nas aulas práticas dos cursos de graduação e pós-graduação nas áreas biológicas.The present patent belongs to the field of models for scientific, medical and / or educational purposes - which can be represented by the International Patent Classification (CIP) G09B-23/00 - and was conceived and developed to allow the generation of exact models. obtained from a single brain of each animal, thus enabling the production of high quality and resolution parts that can be manufactured / reproduced on an industrial scale. The invention also rationalizes the use and sacrifice of animals as it replaces the traditional anatomical pieces of biological material employed in the practical classes of undergraduate and graduate courses in biological fields.
Antecedentes da Invenção / Estado da Técnica Conforme é do conhecimento geral, o rápido desenvolvimento das ciências biológicas observado nas últimas décadas fez com que por inúmeras vezes novas demandas surgissem para a sociedade. Estas vão desde a necessidade de decidir sobre o uso de plantas transgênicas até qual a fase da gestação em que "começaria a vida", para que se decida sobre possíveis técnicas de obtenção de células tronco. Vale lembrar que estas são apenas duas das muitas demandas que povoam a mídia e o imaginário das pessoas, sobre as quais estão sendo formalizados consensos que muitas vezes passam despercebidos, mas que mesmo assim irão constituir dizeres morais dessa sociedade e que lhe trarão conseqüências práticas.Background of the Invention / State of the Art As is well known, the rapid development of the biological sciences observed in recent decades has led to numerous new demands for society. These range from the need to decide on the use of transgenic plants to what stage of pregnancy you would "start life" in, to decide on possible techniques for obtaining stem cells. It is worth remembering that these are just two of the many demands that populate the media and people's imagination, about which consensus is being formalized that often goes unnoticed, but which will nevertheless constitute moral sayings of this society and will bring practical consequences.
Da mesma forma que o desenvolvimento de novos conhecimentos e técnicas, o desenvolvimento de produtos decorrentes dos avanços científicos modernos somente foram possíveis frente ao uso de experimentação animal. Em decorrência disso, a evolução contínua das áreas de conhecimento humano e a criação de novos produtos - com especial ênfase àqueles das áreas da biologia, da medicina humana e da veterinária - tem conseqüências diretas no desenvolvimento de novas ações de experimentação com uso de animais. Isto obriga que posturas éticas concernentes aos diferentes momentos de desenvolvimento de estudos com animais de experimentação sejam determinadas.Just as the development of new knowledge and techniques, the development of products resulting from modern scientific advances were only possible in view of the use of animal experimentation. As a result, the continuous evolution of the areas of human knowledge and the creation of new products - with particular emphasis on those in the areas of biology, human medicine and veterinary medicine - have direct consequences on the development of new animal experimentation actions. This requires that ethical attitudes concerning the different times of development of experimental animal studies be determined.
Esta é uma forma possível de descrever o espaço que se faz presente e onde ocorre o embate de opiniões e posições sobre a ética no uso de IO animais, inclusive em aulas. Assim, é atual a determinação de qual será o juízo de valor referente à conduta humana sobre o tema. Para isto, é importante que este juízo se baseie em apreciações susceptíveis de qualificação do ponto de vista dos benefícios e dos malefícios, se inserirmos o debate em um contexto social, político ou econômico que seja, ou mesmo do bem e do mal presentes no uso de animais, se olharmos de maneira absoluta para o problema.This is a possible way of describing the space that is present and where the clash of opinions and positions about ethics in the use of animal IO occurs, including in classes. Thus, it is current the determination of what will be the value judgment regarding the human conduct on the subject. For this, it is important that this judgment be based on appreciable qualifications from the point of view of benefits and harms, if we insert the debate in a social, political or economic context that is, or even of the good and evil present in the use. of animals if we look absolutely at the problem.
Um dos desdobramentos deste debate chega diretamente nas universidades, mais especificamente nas aulas de graduação com uso de material biológico. O uso de peças anatômicas é fundamental no auxílio das aulas práticas de graduação; no entanto, pouco a pouco estas vem sendo abandonadas por tocarem aspectos mais delicados pertinentes à ética que envolve a experimentação animal: o sacrifício de animais para as aulas de anatomia, fisiologia e afins. Vale ressaltar que tais aulas estão presentes em todas as carreiras da área de biológicas, sendo um dos pontos mais importantes destes cursos.One of the consequences of this debate comes directly from universities, specifically in undergraduate classes using biological material. The use of anatomical parts is fundamental in helping undergraduate practical classes; Little by little, however, they are being abandoned because they touch more delicate aspects pertaining to the ethics of animal experimentation: the sacrifice of animals for anatomy, physiology and the like. It is noteworthy that such classes are present in all careers in the field of biological, being one of the most important points of these courses.
Certamente abrir mão do uso de animais não será possível, mas também não podemos nos esquivar do debate sobre o tema. No que tange à formação acadêmica oferecida aos futuros egressos das universidades brasileiras, especialmente nas áreas biológicas, é crítico a criação de material didático novo que possa substituir as peças anatômicas tradicionais de suporte, pelo menos, de uma parte das aulas práticas. Isso pode ser feito com uma vantagem adicional às aulas práticas tradicionais: este novo modelo de material pode, ainda, ser material de suporte as aulas que nunca antes foram possíveis, criando suporte para aulas cujo" material é de difícil obtenção, de preço elevado etc. Isso se torna ainda mais importante quando se trata da área de neurociências, pois as peças de encéfalos existentes são exclusivamente humanas - exceto de ratos, que são as únicas disponíveis - e com enfoque exclusivo nos aspectos médicos envolvidos.Certainly giving up the use of animals will not be possible, but neither can we avoid the debate on the subject. Regarding the academic education offered to future graduates of Brazilian universities, especially in biological areas, it is critical to create new teaching material that can replace the traditional anatomical pieces that support at least part of the practical classes. This can be done with an added advantage to traditional hands-on classes: this new material model can also be support material for classes that have never been possible before, creating support for hard-to-get, high-priced material, etc. This becomes even more important when it comes to the area of neuroscience, as the existing brain parts are uniquely human - except for rats, which are the only ones available - and focusing exclusively on the medical aspects involved.
No entanto, tais peças comercializadas e empregadas atualmente são feitas a partir de matrizes esculpidas manualmente, que posteriormente são utilizadas para a confecção de contra-moldes que permitam a reprodução em maior escala para uso, principalmente, com fins didáticos. Há que se mencionar, no entanto, que as matrizes esculpidas não representam, por mais exatas que pretendam ser, cópias reais dos originais, pois podem apresentar erros dimensionais e/ou estruturais capazes de comprometer o correto entendimento do órgão. Peças de grandes dimensões - como é o caso do cérebro humano - são reproduzidas com menores chances de falhas; no entanto a reprodução de encéfalos de pequenos animais (como, por exemplo, de aves, répteis, peixes e outros) feita de forma artesanal pode conter falhas significativas oriundas, principalmente, das diminutas dimensões que dificultam sua reprodução artística e de suas estruturas constituintes. Talvez este seja um dos principais fatores que justifiquem a total inexistência de modelos de sistemas nervoso de animais para fins didáticos - condição esta que prejudica a adequada formação, compreensão e conhecimento dos estudantes ligados, principalmente, às carreiras veterinárias e zootécnicas. Encontram-se atualmente no mercado diversas empresas comercializando modelos plásticos de peças de anatomia basicamente humana, porém não há empresas ou entidades que confeccionem e/ou comercializem peças de anatomia comparada, especialmente voltada para cursos não médicos.However, such pieces currently marketed and used are made from manually sculpted dies, which are later used to make counter-molds that allow larger scale reproduction for use, mainly for didactic purposes. It should be mentioned, however, that the sculpted matrices do not represent, however accurate they may be, real copies of the originals, as they may present dimensional and / or structural errors capable of compromising the correct understanding of the organ. Large pieces - such as the human brain - reproduce with less chance of failure; however, the reproduction of small animal brains (such as birds, reptiles, fish and others) made by hand may contain significant flaws, mainly due to the small dimensions that hinder their artistic reproduction and their constituent structures. Perhaps this is one of the main factors that justify the complete absence of models of animal nervous systems for didactic purposes - a condition that impairs the proper formation, understanding and knowledge of students linked mainly to veterinary and zootechnical careers. Several companies are currently on the market selling plastic models of basically human anatomy parts, but there are no companies or entities that make and / or sell comparative anatomy parts, especially aimed at non-medical courses.
Uma busca de anterioridades identificou alguns documentos que fazem menção a técnicas de confecção de modelos anatômicos fabricados em materiais sintéticos diversos como, por exemplo, o documento BR PI8803844 de 22/07/1988 intitulado "Industrialização de peças didáticas de moldes neuroanatômicos", que menciona a fabricação artesanal de moldes ou matrizes que posteriormente são introduzidas em um recipiente com fundo previamente preenchido com uma camada de ava gel ou material similar que, após endurecer, permite a confecção de outras camadas sucessivas até que se obtenha um bloco laminado contendo a matriz em seu interior, quando então as camadas confeccionadas podem ser removidas para possibilitar que o espaço interno resultante da remoção da matriz possa posteriormente ser preenchido com acrílico, silicone ou materiais diversos. Ocorre, no entanto, que esta técnica ainda envolve a confecção artesanal - via escultura - do molde ou matriz, acarretando no mesmo risco de incorreção previamente citado e, ademais, o tempo de confecção revela-se extremamente extenso. Mais ainda, como a proposta visa a produção de uma peça segmentada a maior parte dos detalhes deverá ser produzido posteriormente, com fios elétricos e peças de variados materiais, comprometendo a qualidade das peças finais.A search of priorities has identified some documents that mention techniques for making anatomical models made of various synthetic materials, such as, for example, the document BR PI8803844 of 07/22/1988 entitled "Industrialization of neuroanatomical didactic parts", which mentions the artisanal manufacture of molds or dies which are subsequently introduced into a bottom container previously filled with a layer of ava gel or similar material which, after hardening, permits the manufacture of further successive layers until a laminated block containing the matrix is obtained. inside, when then the fabricated layers can be removed to allow the internal space resulting from the removal of the matrix to be further filled with acrylic, silicone or various materials. However, it happens that this technique still involves the artisanal confection - through sculpture - of the mold or matrix, resulting in the same risk of incorrectness previously mentioned and, moreover, the confection time proves to be extremely long. Moreover, as the proposal aims to produce a segmented part most of the details should be produced later, with electrical wires and parts of various materials, compromising the quality of the final parts.
Também o documento US 4708836 de 20/03/1986 apresenta uma técnica de confecção de crânios destinados a testes de resistência a impactos, porém envolvendo processos de obtenção e preparação de matriz e de reproduções bem distintos daqueles envolvidos no presente invento. Mais ainda, sem preocupação com detalhes finos de forma, sendo todo o procedimento de produção voltado para as qualidades de resistência do material, aiém de ser aplicável apenas em humanos.Also US 4708836 of March 20, 1986 discloses a skull making technique for impact resistance testing, but involving processes of obtaining and preparing matrix and reproductions quite distinct from those involved in the present invention. Moreover, without concern for fine form details, the entire production procedure being geared towards the strength qualities of the material, besides being applicable only to humans.
Percebeu-se, portanto, que realmente nenhum dos documentos pesquisados refere-se especificamente à obtenção de modelos de animais - principalmente da reprodução fiel de seus encéfalos e em escala industrial, como é o escopo da invenção. Também não foram identificadas técnicas de produção similares à do invento em questão, que se utiliza de um único exemplar original a partir do qual é confeccionado o molde, enquanto os modelos anatômicos utilizados atualmente são geralmente "esculpidos" ou obtidos à partir de imagens fotográficas / computadorizadas. Também vale ressaltar que a proposta aqui apresentada possui uma solução capaz de ser aplicada a qualquer encéfaio, de animal proveniente de diferentes origens, podendo envolver animais mortos por causas naturais, permitindo sucesso no desenvolvimento de peças muito variadas. Além disso, as peças anatômicas de encéfalos disponíveis no atual estado da técnica são comercializadas a preços muito elevados, o que acaba por inibir a aquisição de quantidades efetivamente razoáveis ao adequado emprego didático.It was realized, therefore, that none of the researched documents actually refers specifically to the obtaining of animal models - mainly the faithful reproduction of their brains and on an industrial scale, as is the scope of the invention. Also, no similar production techniques have been identified to that of the present invention, which uses a single original from which the mold is made, while the anatomical models used today are generally "sculpted" or obtained from photographic images. computerized. It is also noteworthy that the proposal presented here has a solution that can be applied to any brain, animal from different origins, and may involve animals killed by natural causes, allowing success in the development of very varied pieces. In addition, the anatomical brain parts available in the current state of the art are marketed at very high prices, which ultimately inhibit the acquisition of effectively reasonable quantities for proper teaching use.
Apresentação da InvençãoPresentation of the Invention
Tendo em vista tais inconvenientes e no propósito de solucioná-los, foram idealizadas e desenvolvidas as maquetes anatômicas do sistema nervoso e respectivo processo de fabricação objeto do presente pedido de privilégio, que demanda como matriz uma única peça anatômica original que se encontra em geral congelada e no interior da caixa craniana do animal a ser estudado (quando será feita a superfusão com material de fixação), mas podendo ser retirada, também, a partir do animal sacrificado para este fim (perfundido com material para fixação) ou em casos em que peças de alta qualidade já estejam fixadas. Com a técnica apresentada, as matrizes da produção deixam de ser peças esculpidas manualmente e, portanto, são efetivamente fiéis, precisas e não apresentam riscos de conterem incorreções anatômicas, além de permitirem a reprodução em escala industrial com baixos custos de fabricação e comercialização.In view of these drawbacks and for the purpose of solving them, the anatomical models of the nervous system and their manufacturing process object of the present privilege application were designed and developed, which demands as a matrix a single original anatomical piece that is generally frozen. and inside the skull case of the animal to be studied (when the fixation material will be superfused), but may also be removed from the animal sacrificed for this purpose (perfused with fixation material) or in cases where high quality parts are already fixed. With the presented technique, the production matrices are no longer manually sculpted pieces and, therefore, are effectively faithful, accurate and do not present risks of containing anatomical inaccuracies, besides allowing the reproduction in industrial scale with low costs of manufacture and commercialization.
Em caráter ilustrativo e para melhor compreensão, o invento passará a ser mais bem descrito e ilustrado com base na figura 1 anexa, única, que demonstra um fluxograma esquemático do processo de fabricação das maquetes anatômicas do sistema nervoso.By way of illustration and for better understanding, the invention will be further described and illustrated by reference to the accompanying single Figure 1, which shows a schematic flowchart of the manufacturing process of anatomical models of the nervous system.
Descrição Detalhada da InvençãoDetailed Description of the Invention
Para a confecção do material, os encéfalos:To make the material, the brains:
- podem estar frescos e congelados dentro da caixa craniana, tendo sido congelados imediatamente após a morte do animal para garantir a- may be fresh and frozen inside the skull box and have been frozen immediately after the death of the animal to ensure
preservação do material,material preservation,
- podem ter sido fixados por meio de perfusão com material- may have been fixed by infusion with material
fixador, oufixer, or
- em casos excepcionais podem ser provenientes de coleções, desde que preservados com técnica que garanta sua alta qualidade. Para a confecção do material, os encéfalos - animais ou humanos, que ainda se encontrarem no crânio - são fixados por método de superfiisão e posteriormente retirados da caixa craniana com auxilio de instrumental cirúrgico adequado. O método de superfusâo é aplicado a partir da circulação de substância fixadora (formalina-salina ou equivalente, que consiste de formol 4% em soro fisiológico) através do bombeamento pelo foramen magno durante o lento descongelamento da peça. Caso seja realizada a perfíisão dos encéfalos ela deve ocorrer com a aplicação da mesma substância na circulação das regiões anteriores do animal via sistema circulatório.- In exceptional cases they may come from collections, provided they are preserved with a technique that guarantees their high quality. To make the material, the brains - animal or human, which are still in the skull - are fixed by surface method and then removed from the cranial box with the aid of appropriate surgical instruments. The superfusion method is applied from the circulation of the fixative substance (formalin-saline or equivalent, consisting of 4% formalin in saline) by pumping the foramen magnum during slow thawing of the part. If brain perfection is performed, it should occur with the application of the same substance in the circulation of the anterior regions of the animal via the circulatory system.
A partir da obtenção dos encéfalos perfeitamente fixados e com sua estrutura imaculada, os mesmos são imersos em borracha de silicone de alta qualidade para moldes ou material similar que, após a secagem, produz um molde e uma cópia de resina plástica que é, então, trabalhada de maneira a produzir uma peça sem rebarbas e imperfeições (uma vez que o material biológico deixa grande quantidade de pequenas imperfeições de textura), sendo esta a peça que será utilizada como "mestre" para a produção de um novo molde a partir do qual serão produzidas cópias em grande escala e em qualquer material disponível (para finalidade de observação da estrutura superficial, esta cópia poderá ser em acrílico, para finalidade de manipulação em aula pode ser em material que possua algumas características similares ao material biológico, podendo ser em borracha de silicone com grande percentagem de óleo). Assim, caso o molde se danifique e precise ser construído novamente, isso será feito com a utilização da peça mestre - e não mais de um original biológico ou cópia esculpida.From obtaining the perfectly fixed brain and its immaculate structure, they are immersed in high quality silicone rubber for molds or similar material which, after drying, produces a mold and a copy of plastic resin which is then designed to produce a piece without burrs and imperfections (since the biological material leaves a large amount of small texture imperfections), this is the part that will be used as a "master" for the production of a new mold from which Large-scale copies will be produced in any available material (for surface structure observation purposes, this copy may be in acrylic, for classroom handling purposes may be in material having some characteristics similar to biological material, and may be in rubber with high oil content). So if the mold is damaged and needs to be rebuilt, it will be done using the masterpiece - not more than a biological original or sculpted copy.
Cabe enfatizar que o processo e metodologia apresentados permitem a reprodução fiel e exata de encéfalos de diversos animais, independente de suas dimensões. Além disso, sem o sacrifício de grande número de animais, será possível estender aos estudantes e interessados na área a análise, observação e compreensão da fisiologia de um grande número de espécies diferentes - incluindo as espécies muito raras e/ou ameaçadas de extinção que não podem ser sacrificadas com fins científicos mas que, em caso de óbito, podem ter seus encéfalos fácil e amplamente reproduzidos.It should be emphasized that the process and methodology presented allow the accurate and accurate reproduction of the brains of various animals, regardless of their dimensions. In addition, without sacrificing large numbers of animals, it will be possible to extend to students and those interested in the field the analysis, observation and understanding of the physiology of a large number of different species - including very rare and / or endangered species they can be sacrificed for scientific purposes but, in the event of death, their brains can be easily and widely reproduced.
A partir da obtenção dos modelos criados com os moldes produzidos, áreas neuroanatômicas específicas poderão ser destacadas por meio de pintura para ressaltar as características de interesse, sendo que algumas peças podem, também, ser feitas a partir de peças seccionadas para expor em grande qualidade estruturas internas escondidas inicialmente.By obtaining the models created with the molds produced, specific neuroanatomic areas can be highlighted by painting to highlight the features of interest, and some pieces can also be made from sectioned pieces to exhibit high quality structures. hidden internals initially.
Assim, o invento possibilita a produção de peças de alta qualidade, que enfocam estruturas anatômicas importantes e que tem, portanto, grande valor didático.Thus, the invention enables the production of high quality parts which focus on important anatomical structures and which therefore has great didactic value.
Sua novidade reside na solução do problema técnico de difícil acessibilidade, altos custos e falta de modelos anatômicos de diversas espécies animais para fins didáticos e/ou de pesquisa; e a atividade inventiva caracteriza-se pelo desenvolvimento do processo de extração do encéfalo original, seu adequado manuseio e demais procedimentos idealizados para possibilitar a reprodução industrial, em alta escala e com baixos custos - uma vez que pode ser reproduzido em diversos tipos de materiais como resinas, gesso, acrílico, etc.Its novelty lies in solving the technical problem of difficult accessibility, high costs and lack of anatomical models of various animal species for didactic and / or research purposes; and the inventive activity is characterized by the development of the original brain extraction process, its proper handling and other procedures designed to enable high-scale, low-cost industrial reproduction - as it can be reproduced in various types of materials such as resins, plaster, acrylic, etc.
Assim, corolário do exposto e ilustrado, percebe-se que o referido aperfeiçoamento é provido dos os requisitos necessários para obter o privilégio de Patente de Invenção aqui reivindicado.Thus, corollary to the foregoing and illustrated, it is understood that said improvement is provided with the necessary requirements to obtain the patent privilege claimed herein.
Claims (8)
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| BRPI1003387-4A BRPI1003387B1 (en) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | Manufacturing process of anatomical models of the nervous system from a biological specimen |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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