ES2252708T3 - Instrumento para matrices de tejido. - Google Patents
Instrumento para matrices de tejido.Info
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Abstract
Instrumento para construir matrices de tejido en un bloque receptor, comprendiendo el instrumento: primeras y segundas unidades de punzón, comprendiendo cada unidad de punzón un punzón que incluye una parte central del punzón y un estilete que incluye una parte central del estilete, medios para sostener por lo menos un bloque donante, medios por sostener por lo menos un bloque receptor, medios de agarre para sostener de manera liberable uno de dichos punzones a la vez con precisión, medios asociados a dichos medios de agarre para mover la citada parte central del estilete respecto a dicha parte central del punzón, medios para mover y posicionar con precisión dicha parte central del punzón respecto a por lo menos uno de los citados soportes del bloque donante y receptor, en el que dichos medios de agarre están adaptados para recibir, mover, y soltar los punzones de manera individual.
Description
Instrumento para matrices de tejido.
Pueden crearse matrices de tejido biológico
eliminando núcleos de zonas de interés en una serie de bloques
donantes de tejidos incluidos. Los núcleos eliminados se colocan en
una matriz regular en un bloque receptor. Esto se realiza
típicamente con dos punzones diferentes, uno para obtener núcleos de
interés y el otro para crear los orificios receptores en el bloque
receptor. La presente invención se refiere a un sistema simplificado
y económico y a un dispositivo para la creación automatizada de
matrices de tejido.
Las matrices del tejido biológico consisten en
unas matrices regulares de núcleos de tejido biológico incluido
dispuestos en un bloque seccionable realizado típicamente del mismo
material de inclusión utilizado originalmente para el tejido en los
núcleos. Los nuevos bloques pueden ser seccionados a través de
medios tradicionales (micrótomos, etc.) para crear múltiples
secciones casi idénticas cada una conteniendo docenas, centenas o
incluso más de un millar de diferentes tipos de tejido. Estas
secciones pueden utilizarse para análisis histoquímicos y otros.
Cualquier prueba realizada sobre cada una de estas secciones se
lleva a cabo de una manera eficaz sobre centenares de muestras de
una vez. El resultado es un gran ahorro en esfuerzo y tiempo y un
cierto aumento en la disponibilidad y la precisión de las muestras
de control. Se han construido matrices de tejido completamente a
mano (Battifora, H., "The Multitumor (sausage) tissue block: novel
method for immunohistochemical antibody testing" Laboratory
Investigation Vol. 55, pp. 244-248, 1986) y con la
ayuda de mecanismos mecánicos (Kononen y otros "Tissue
microarrrays for high-throughput molecular profiling
of tumor specimens", Nature Medicine Vol. 4, número 7, Julio de
1998 pp. 844-847) para una variedad de
aplicaciones
biológicas.
biológicas.
En la patente americana 6.103.518 (Leighton)
titulada "Instrument for constructiong tissue arrays" se
describe un instrumento manual. Los procedimientos manuales han
sido superados en buena parte por los asistidos por instrumentos
debido a la velocidad, precisión y mayor densidad de estos últimos.
En estos dispositivos se utilizan dos punzones huecos en forma de
aguja. Uno, ligeramente más pequeño, se utiliza para formar un
orificio en un bloque receptor, típicamente de parafina u otro
medio de inclusión. El otro, el punzón más grande y ligero, se
utiliza para obtener una muestra del núcleo de un bloque donante de
un tejido biológico incluido de interés. Los punzones presentan un
tamaño tal que la muestra obtenida del bloque donante simplemente
encaja en el orificio creado en el bloque receptor. De este modo,
la muestra es un ajuste sin holgura en el bloque receptor y puede
crearse una matriz precisa.
El bloque receptor se mantiene en un dispositivo
de sujeción apropiado durante todo el proceso - aunque puede
extraerse y alternarse con uno o más otros bloques receptores para
crear más de una matriz de un grupo de bloques donantes. Unos
accionadores de micrómetros u otro medio de posicionamiento lineal
de precisión colocan los punzones respecto al bloque receptor o el
bloque receptor respecto a los punzones. Es claramente deseable que
el punzón donante alcance exactamente la misma posición x, y que el
punzón receptor alcanza en el bloque receptor para un determinado
ajuste de los accionadores del micrómetro. Si no lo hace, la muestra
recuperada no pasará con suavidad hacia el orificio creado
justamente para la misma, sino que en cambio se dañará o se perderá.
Además, es deseable que este movimiento se cree de una manera fiable
y económica.
En Kononen y otros se indica el uso de unos
portaobjetos y unos mecanismos de accionamiento para mover primero
el punzón receptor a una posición central y, alternadamente, el
punzón donante. Este mecanismo es voluminoso, costoso, lento y
propenso a errores de desalineación. El uso de portaobjetos en un
ángulo intermedio, por ejemplo de 45 grados, tal como indica Kononen
y otros, es particularmente problemático, ya que los pequeños
errores de posicionando en altura pueden dar lugar a
correspondientes errores en posición lateral y viceversa.
La patente americana de Leighton 6.103.518
titulada "Instrument for constructing tissue arrays") describe
una torreta u otros medios que permiten que dos punzones compartan
un portaobjetos o accionador de un solo eje z. Este mecanismo es
apropiado para un instrumento simple de accionamiento manual, pero
puede ser poco práctico para un instrumento automatizado en el que
todos los movimientos se accionan a través de actuadores impulsados
(neumáticos, eléctricos, etc.). Los mecanismos especiales deben
mecanizarse y montarse, y no hay disponibles componentes
estándar.
Aunque los sistemas anteriores pueden funcionar,
sigue existiendo la necesidad de un sistema que pueda automatizarse
totalmente y que contenga todavía menos piezas robóticas que los
sistemas descritos anteriormente.
El objetivo de la presente invención es superar
la voluminosa calidad y la poca velocidad de la técnica anterior y
disponer medios precisos y simples para posicionar los dos punzones
alternadamente en cualquier instrumento de matrices de tejido.
Además, el objetivo de la presente invención es disponer medios para
construir un instrumento automatizado robusto.
La invención comprende la completa separación de
los dos punzones (donante y receptor), proporcionándoles a cada uno
su propio estilete (a diferencia del dispositivo descrito
anteriormente) y a cada uno su propio accionador en z (a diferencia
de Leighton). Los accionadores en x, y, que tienen que estar
presentes para poner en posición diferentes secciones de los
bloques donantes y receptores bajo los punzones en cualquier
dispositivo para la fabricación de matrices pueden programarse
simplemente con valores de desplazamiento apropiados para
posicionar el punto de interés a su vez bajo cualquier punzón según
se requiera.
Debido a que este valor de desplazamiento se
utiliza ahora en el control, también puede utilizarse para otra
mejora: Las posiciones de las puntas de los dos punzones pueden
medirse periódicamente de manera automática mediante unos sensores
montados en la misma plataforma que los bloques donantes y
receptores. Siempre que sus posiciones puedan haberse desplazado
(debido quizás a que se encuentren un bloque más denso o a
irregularidad, o quizás al ser perturbado por un operario o un
objeto extraño, o simplemente al ser alterado por un nuevo punzón
que se está instalando) entonces las nuevas posiciones pueden
medirse y pueden utilizarse automáticamente para actualizar el
valor de desplazamiento. Esta nueva combinación de
a) detección de las posiciones de la punta con un
sensor montado en la plataforma de soporte de los bloques con
b) dos accionadores en z diferentes
permiten construir un sistema con componentes
estándar y que es robusto ante la agresión medioambiental y la
deriva mecánica.
Cada accionador en z mueve su respectivo punzón
en línea con el eje del punzón. En primer lugar, cada accionador
puede mover su punzón completamente fuera de la trayectoria de los
bloques receptores y donantes, por ejemplo cuando se está
utilizando el otro punzón o cuando se están utilizando los
accionadores en x o y para mover puntos diferentes en los bloques
bajo los punzones o para observación. En segundo lugar, cada
accionador puede mover su punzón simplemente para hacer contacto o
casi contacto con la superficie de un bloque, por ejemplo para
depositar un núcleo donante en un bloque receptor. En tercer lugar,
cada accionador puede mover su punzón hacia los bloques, por
ejemplo para obtener y extraer un núcleo de partida de un bloque
receptor o un núcleo de tejido de un bloque donante.
Debido a que cada uno de los dos accionadores
puede mover su punzón hacia y fuera de trayectoria así como
provocar que haga contacto o penetre en el bloque apropiado,
solamente son necesarios dos accionadores para dos punzones. En la
solicitud de patente también pendiente en la que el presente
inventor es co-inventor, se requieren cuatro
unidades, dos para mover los dos punzones hacia y fuera de la
posición, y dos para mover los punzones hacia y fuera de los
bloques. En Leighton se contempla el accionamiento manual, pero el
sistema tiene que ser automatizado, se requerirían dos
accionadores, pero sería necesario que fuesen de dos tipos
diferentes, uno para el basculamiento de la torreta de una posición
a otra, y otro para mover la torreta de arriba a abajo. Esto
tendría como resultado unos mayores costes, ya que sería necesario
diseñar y fabricar dos tipos diferentes de accionadores para los
dos tipos diferentes de movimiento. En la presente invención, los
dos accionadores pueden ser idénticos, lo que conduce a unos costes
reducidos y en simplicidad.
Está dentro del alcance de esta invención el uso
de más de dos punzones, cada uno con su propio accionador, por
ejemplo para permitir cambios rápidos entre diferentes tamaños de
punzones para aplicaciones diferentes.
El resto de un sistema que utiliza este
perfeccionamiento puede ser similar al que ya se ha descrito en la
técnica anterior. Por ejemplo, pueden utilizarse accionadores de
micrómetros manuales o motorizados o similares para posicionar el
mecanismo perforador encima de los bloques o los bloques debajo del
mecanismo perforador. Puede utilizarse un puente desmontable para
sostener los bloques donantes encima de los bloques receptores, o
los bloques donantes pueden unirse a la misma plataforma de soporte
de los bloques receptores. La última disposición permite utilizar
el mismo accionador x e y, y portaobjetos para bloques donantes y
receptores.
En un desarrollo adicional de la presente
invención, el presente inventor se dio cuenta de que en toda la
técnica anterior el hecho de que los dos punzones diferentes tienen
que sostenerse permanentemente en alguna parte del mecanismo o de
los accionadores ha sido el pensamiento convencional. Al parecer, se
puede haber pensado que era necesario sostener los punzones
permanentemente en respectivos soportes para garantizar la
precisión y el correcto alineamiento, o que los objetivos
principales de simplicidad operativa y velocidad en una única
máquina especializada no dejó ver a los expertos en la técnica la
posibilidad de utilizar un único grupo de ejes
x-y-z y añadir después un mecanismo
para colocar alternadamente primero uno y después los otros de los
dos o más punzones en posición en el extremo activo de uno de los
ejes.
El presente inventor ha descubierto ahora
sorprendentemente que la robótica dúplex de la técnica anterior no
es necesaria, y ha desarrollado un medio simple y preciso para
formar matrices de tejido posicionando los dos punzones diferentes
alternadamente en cualquier instrumento de matriz de tejido.
La invención comprende separar completamente los
dos punzones (donante y receptor), proporcionarle a cada su propio
estilete (a diferencia de Kononen y otros) y utilizar un único
accionador en z (a diferencia del doble accionador en z descrito en
la solicitud de patente de la Leighton) pero sin recurrir a una
torreta o portaobjetos voluminoso (tal como se describe, por
ejemplo, en la patente americana de Leighton 6.103.518
"Instrument for constructing tissue arrays"). Las mejoras sobre
la técnica anterior incluyen el uso de punzones cambiables que
pueden quedar sostenidos automáticamente y alternadamente por unos
medios de agarre y un actuador móviles.
Los accionadores x, y, y z que están presentes
para el posicionamiento general en la mayoría de robots de
laboratorio pueden programarse simplemente no sólo para disponer el
punzón activo en la posición apropiada respecto a un bloque donante
o receptor y realizar la perforación, sino también para disponer el
soporte del punzón en una recámara o zona de almacenamiento, soltar
un punzón, y adquirir otro.
Las posiciones de las puntas de los dos punzones
pueden medirse periódicamente de manera automática mediante unos
sensores montados en la misma plataforma que los bloques donante y
receptor. Siempre que sus posiciones puedan haberse desplazado
(debido quizás a que encuentren un bloque más denso o irregularidad,
o quizás al ser perturbado por un operario o un objeto extraño, o
simplemente al ser alterado por un nuevo punzón que se está
instalando) entonces las nuevas posiciones pueden medirse y pueden
utilizarse automáticamente para actualizar el valor de
desplazamiento. La detección de las posiciones de la punta con un
sensor montado en la plataforma de soporte de los bloques permite
construir un sistema con componentes estándar y que es robusto ante
la agresión medioambiental y la deriva mecánica. La detección de la
posición puede utilizarse para vencer cualquier variación en la
posición de la punta provocada por la sustitución de alternada de
punzones automáticamente.
Típicamente, los punzones se almacenan en simples
soportes unidos al mismo substrato que sostiene el bloque donante y
receptor y un soporte complementario o medios de agarre se acoplan a
un elemento o brazo que puede moverse en x, y, y z respecto al
citado substrato. (Es evidente que existen diversas combinaciones de
movimientos que son obvias para los expertos en la técnica, tal
como tener el substrato fijado respecto a la estructura del
laboratorio de referencia y el brazo moviéndose en x, y, y z o el
substrato moviéndose en x e y, y el brazo moviéndose solamente en
z, o el substrato moviéndose en x y el brazo moviéndose en y y z,
etc. La referencia al movimiento en el eje z debe entenderse como
el movimiento relativo entre el punzón y el bloque donante o
receptor.) El soporte o los medios de agarre pueden cambiarse entre
un modo de agarre y liberación a través del mismo ordenador o
controlador que está controlando el resto de las operaciones del
instrumento, o el agarre y la liberación pueden ser completamente
mecánicos, activados por los movimientos de acercamiento y
extracción de los medios de agarre respecto a la posición de
retención.
Una vez que el punzón apropiado queda retenido
firmemente en los medios de agarre, el accionador de movimiento
puede mover el punzón a la posición apropiada para realizar
orificios en un bloque receptor, descargar los desperdicios en un
receptáculo de desechos, adquirir tejido de un bloque donante, o
insertar el tejido en un bloque receptor. Podría conectarse un
dispositivo de detección superficial de manera permanente en el
brazo móvil o bien podría ser una herramienta alternativa que pueda
cogerse cuando sea necesario en lugar de uno de los punzones.
Como que cada uno de los dos punzones puede
cogerse y puede utilizarse a través del mismo eje, solamente es
necesario un sistema accionador x, y, z. Compárese Kononen y otros
donde son necesarias seis unidades, dos para mover los dos punzones
hacia y fuera de la posición, uno para mover los punzones hacia y
fuera de los bloques y dos para los movimientos en x, y de los
bloques. En la patente americana 6.103.518 de Leighton titulada
"Instrument for constructiong tissue arrays" se contempla el
funcionamiento manual, pero el sistema tiene que ser automatizado,
se necesitarían cuatro unidades, y sería necesario que fuesen de dos
tipos diferentes, uno para el basculamiento de la torreta de una
posición a otra, y otro para mover la torreta de arriba abajo. Esto
tendría como resultado unos mayores costes, ya que sería necesario
diseñar y fabricar dos tipos diferentes de accionadores para los
dos tipos diferentes de movimiento.
En la presente invención puede utilizarse un
robot de laboratorio estándar, lo que se traduce en unos costes
reducidos y en simplicidad.
Aunque por motivos de simplicidad en la anterior
descripción se utilizan dos punzones, se entenderá fácilmente que
se encuentra dentro del alcance de esta invención utilizar más de
dos punzones, cada uno guardado en un soporte similar en el
substrato, por ejemplo para permitir cambios rápidos entre punzones
de tamaños diferentes para las aplicaciones distintas. También es
posible utilizar el soporte del punzón para sostener un útil para
el movimiento de los bloques, un útil para etiquetar los bloques, u
otros útiles o dispositivos.
El resto del sistema puede ser similar al que ya
se ha descrito en la técnica anterior. Por ejemplo, pueden
utilizarse accionadores de micrómetros manuales o motorizados o
similares para posicionar el mecanismo perforador encima de los
bloques o los bloques debajo del mecanismo perforador. Puede
utilizarse un puente desmontable para sostener los bloques donantes
encima de los bloques receptores, o los bloques donantes pueden
unirse a la misma plataforma que sostiene los bloques receptores.
La última disposición permite utilizar el mismo accionador x e y, y
portaobjetos para bloques donantes y receptores. Alternativamente,
podrían utilizarse sistemas en x e y independientes para los
bloques receptores y los bloques donantes. Esto es más complicado,
pero puede permitir un funcionamiento más rápido para sistemas de
alta capacidad de producción.
Para una mejor comprensión de la naturaleza y los
objetivos de la presente invención debe hacerse referencia a la
siguiente descripción detallada en combinación con los dibujos que
se acompañan, en los
cuales
cuales
La figura 1 es un dibujo isométrico
semi-esquemático de la invención, visto desde la
perspectiva del operario; y
La figura 2 es una sección longitudinal de uno de
los conjuntos punzón/estilete.
La figura 3 es una vista ampliada de uno de los
punzones y su relación con los sensores tal como se muestra en la
figura 1.
La figura 4 es un dibujo isométrico
semi-esquemático del instrumento de matrices de
tejido de cambio de punzón.
La figura 5 es una vista en detalle un mecanismo
de agarre de tipo abrazadera.
La figura 6 es una vista en detalle de un
mecanismo de agarre de tipo con orificios.
La presente invención dispone un medio para
construir matrices de tejido que es simple, rápido y fácil de
automatizar. Las mejoras respecto a la técnica anterior son
atribuibles, en un primer aspecto de la invención, al uso de ejes z
independientes, uno para cada punzón, y o que no se requiere la
robótica dúplex de la técnica anterior, y se ha desarrollado un
medio simple y preciso para formar matrices de tejido posicionando
alternadamente los dos punzones diferentes en cualquier instrumento
de matrices de tejido. En una segunda realización de la invención,
la simplificación de la automatización se obtiene separando
completamente los dos punzones (donante y receptor),
proporcionándole a cada uno su propio estilete (a diferencia de
Kononen y otros) y utilizando un accionador en z único o doble,
pero sin acudir a una torreta o portaobjetos voluminoso (tal como se
describe, por ejemplo, en la patente americana 6.103.518 de
Leighton "Instrument for constructing tissue arrays"). Las
mejoras respecto a la técnica anterior también incluyen, de este
modo, el uso de punzones cambiables que pueden sostenerse
automáticamente y alternadamente a través de unos medios de agarre y
un actuador móviles.
A continuación se describen nuevas
características adicionales.
En el extremo de los estiletes puede disponerse
guata o relleno para cerrar herméticamente el espacio que existe
entre el estilete y el punzón con el fin de mantener el núcleo de
tal manera que no sea extruido a lo largo del estilete y evitar que
pueda dañarse y/o perderse.
En la técnica anterior, los estiletes son
alambres metálicos que deslizan en los tubos metálicos del punzón.
Esta disposición más bien rudimentaria es funcional pero,
dependiendo del tipo del tejido, la temperatura y la proximidad del
ajuste del alambre y el tubo, parte del tejido puede extruirse entre
el alambre y el tubo, dando lugar a pérdidas de tejido
imprevisibles. Además de la simple pérdida del tejido, esto provoca
el problema adicional de un volumen diferente de tejido bajo el
estilete y que las matrices se están construyendo con profundidades
no uniformes. Esta no uniformidad se traduce en un rendimiento muy
reducido de secciones útiles que pueden cortarse a partir del
bloque de matrices.
La presente invención comprende el uso de
pequeños pedazos de guata o relleno en los extremos de los estiletes
para evitar esta extraña extrusión. Estos pedazos pueden ser
preferiblemente de un material elastomérico tal como poliuretano,
caucho natural o cloruro de polivinilo o similar. Puede hacerse que
encajen en los punzones exactamente utilizando el punzón como útil
para perforar con exactitud el disco de tamaño correcto a partir de
una hoja del material seleccionado.
Puede diseñarse un accionador para uno o ambos
estiletes para que ejerza las fuerzas prescritas así como el
movimiento en posiciones precisas, permitir el apriete de los
núcleos para un mejor agarre por parte de los punzones y una
extracción más fácil de los núcleos desde los bloques.
El sistema más cercano del que el inventor es
consciente para dispositivos automatizados para la fabricación de
matrices de tejido utiliza solamente controles de posición del
estilete. Esto tiene el inconveniente de que el estilete solamente
puede retirarse completamente fuera de la trayectoria del tejido o
núcleos de cera mientras están siendo adquiridos o se empujan hacia
abajo alineado con el extremo del punzón para insertar el núcleo
del tejido en un bloque receptor. Aunque, en teoría son posibles
posiciones intermedias, éstas no son útiles ya que la máquina
automatizada no tiene información sobre la longitud exacta del tapón
de cera con la que calcular una posición intermedia apropiada para
el estilete. Existen combinaciones de tipo de tejido, tipo de cera,
temperatura y geometría del punzón para los cuales ha existido un
problema para extraer el núcleo del bloque de una manera fiable.
Aunque el punzón puede tener cortado un núcleo, éste no se elimina
debido a que todavía se encuentra sostenido en el fondo por el
bloque y no hay bastante rozamiento a lo largo de los lados del
punzón para agarrar el núcleo y romper la conexión al bloque en el
fondo.
La presente invención incluye controlar la fuerza
aplicada al estilete por ejemplo a través de un cilindro neumático
o hidráulico. Esta fuerza controlada puede establecerse para que sea
lo suficientemente elevada para empujar el núcleo completamente
fuera de un punzón hacia un bloque de tejidos o a un valor
intermedio para apretar el núcleo sólo antes de que sea retirado.
El apriete hace que el núcleo se comprima axialmente y de este modo
se expanda radialmente contra las paredes cilíndricas del punzón.
Este aumento de la fuerza radial crea un agarre mayor del punzón en
el núcleo y permite que el punzón extraiga el núcleo. Este fenómeno
es, en cierta medida, contra intuitivo ya que algunos usuarios de
máquinas automatizadas anteriores pensaban que la fuerza axial
empujaría el núcleo completamente fuera del punzón. De hecho lo
empujaría hacia afuera si se empleasen grandes fuerzas para forzar
al estilete toda la trayectoria hacia el extremo del tubo del
punzón. Las descripciones anteriores de máquinas automatizadas
indican ciclos simples que implican que el estilete se encuentra en
un extremo de toda su carrera o bien en el otro.
La fuerza controlada puede ejercerse a través de
cualquier número de maneras conocidas en la técnica, tal como
motores neumáticos, hidráulicos, o controlados por corriente,
sistemas de retroalimentación que implican sensores de fuerza en
cualquier clase de actuador o combinaciones de muelles y varios
mecanismos.
La invención se describirá ahora con mayor
detalle con referencia a la realización ilustrada en las
figuras.
En la figura 1, unos punzones 1 y 2 quedan
sostenidos por unos brazos 3 y 4 y se mueven verticalmente a través
de unos accionadores 5 y 6. Para cada uno de los dos punzones se
disponen unos estiletes 7 y 8, respectivamente. Éstos se mueven
verticalmente respecto a los punzones por medio de los actuadores 9
y 10. Para los actuadores de los estiletes se disponen unos
accionadores 11 y 12. Un ordenador 13 controla todos los
accionadores o actuadores. Una plataforma 14 se mueve en las
direcciones x e y a través de los actuadores 17 y 18. La plataforma
sostiene los bloques receptores 15, los bloques donantes 16, un
receptáculo de residuos 19 y unos sensores 20. Los sensores 20
detectan que los estiletes permiten que el ordenador encuentra la
posición de los punzones respecto a la plataforma. Pueden ser
necesarios otros sensores, interruptores de final de carrera,
codificadores y elementos de retroalimentación, pero no se muestran
por motivos de claridad ya que su uso es bien conocido en la
técnica. Para ello, las patentes americanas 6.103.518 y 6.136.592 se
incorporan aquí por
referencia.
referencia.
Volviendo ahora a la figura 2, se muestra un
punzón 21, un estilete 22 dentro del punzón, un pedazo de guata o
relleno 23 y un tejido o núcleo de cera 24.
La figura 3 es una vista ampliada de uno de los
punzones de la figura 1, y muestra mejor el actuador hidráulico o
neumático de dos vías en relación a los sensores 20.
Aunque existen muchas maneras de construir un
dispositivo dentro de lo que contempla el inventor, se describe
aquí una realización preferida. Se posicionan dos punzones, un
punzón receptor 1 y un punzón donante 2, cada uno en un
portaobjetos independiente 5, 6 accionado electromecánicamente. Los
respectivos estiletes 7, 8 son accionados de manera independiente
por medio de simples cilindros neumáticos 9, 10. Los cilindros
neumáticos permiten un posicionamiento preciso de los estiletes en
la posición totalmente superior, o bien en la posición totalmente
inferior y también permiten realizar fuerzas controladas en las
posiciones intermedias para el apriete de los núcleos, simplemente
regulando la presión de aire.
También estaría dentro del alcance de la
invención el uso de actuadores electromecánicos - con sensores de
fuerza si es necesario - en lugar de los cilindros neumáticos. De
manera similar, cabe la posibilidad de utilizar cilindros
neumáticos o hidráulicos para posicionar los punzones.
Preferiblemente, los portaobjetos accionados
electromecánicamente posicionan la plataforma 14 en los ejes x e y
para permitir el posicionamiento preciso de un grupo de uno o más
bloques receptores 15 y donantes 16 bajo los punzones.
Alternativamente, la plataforma puede ser circular y puede ser
accionada en un movimiento circular. Todo lo que es necesario es
que pueda efectuarse un reposicionamiento preciso y predecible de
los bloques donantes y receptores respecto a los punzones. Todos
los movimientos pueden encontrarse bajo un control electrónico e
informático a través de cualquiera de muchos medios conocidos
-interruptores de final de carrera, sensores, retroalimentación de
la posición, motores paso a paso y/o servo motores y similares.
Un ciclo típico consiste en llevar la posición
del receptor deseada bajo el punzón receptor mediante los
accionadores en x-y; mover el punzón receptor a
través de su accionador en z para penetrar y extraer un núcleo de
partida, crear un receptáculo para un uso posterior; disponer el
punzón receptor (por medio de los accionadores en
x-y) cerca de un receptáculo de desechos (que puede
montarse en la misma plataforma x-y que los bloques)
y mover el estilete receptor para descargar el núcleo de partida en
el receptáculo de desechos; obtener la posición deseada de un
bloque donante a través de los accionadores en x-y
bajo el punzón donante; mover el punzón donante por medio de su
accionador en z para penetrar y extraer un núcleo de tejido deseado;
disponer el receptáculo previamente creado en uno de los bloques
receptores por medio de los accionadores en x-y bajo
el punzón donante; y disponer el punzón donante en contacto o casi
en contacto con el bloque receptor por medio de su accionador en z
y mover después su estilete para implantar el núcleo de tejido en el
receptáculo creado en el bloque receptor. Después, la posición
lateral se incrementa con los accionadores en X y o Y a la siguiente
posición y el ciclo se repite.
Está dentro del alcance de la invención que los
bloques o bien los punzones se puedan mover en las direcciones x,
y, y z respecto a la estructura del laboratorio de referencia - en
la invención solamente importa el movimiento relativo.
Por ejemplo, en lugar de unirse rígidamente a una
base o estructura fija, cualquiera o ambos accionadores en el eje z
pueden montarse en accionadores de posicionamiento horizontal para
moverlos respecto a la base fija y por lo tanto respecto a la
plataforma en lugar de mover la plataforma respecto a la base fija.
Alternativamente, la plataforma podría moverse en la dirección x,
por ejemplo, y uno o ambos accionadores en la dirección y.
Alternativamente, podría utilizarse un sistema de posicionamiento
basado en coordenadas polares, siendo uno o los movimientos
giratorios y el otro siendo un movimiento radial. De hecho, por
ejemplo los bloques donantes podrían montarse en una plataforma
giratoria accionada por un ordenador y el bloque receptor en una
plataforma giratoria diferente, con los accionadores en z movidos
linealmente horizontalmente de una plataforma giratoria a la otra.
Este movimiento lineal también serviría para seleccionar posiciones
radiales de interés en cualquier plataforma giratoria.
Alternativamente, un grupo de bloques podría encontrarse en una mesa
x-y, y el otro en una mesa giratoria, o cada uno en
su propia
mesa x-y.
mesa x-y.
Puede apreciarse que existen muchas combinaciones
y permutaciones posibles con ventajas para distintas aplicaciones.
El elemento clave que todos tienen en común es el uso de por lo
menos dos accionadores en z independientes.
Además, para aumentar el rango o la capacidad del
instrumento desatendido, es posible disponer adicionalmente una
recámara que contenga bloques donantes y/o receptores, sin perforar
o bien perforados, en el que la recámara se encuentre asociada
operativamente al citado instrumento para proporcionar bloques a
dicho instrumento y/o bloques receptores desde el citado
instrumento.
En la figura 4 se ilustra un instrumento de
matrices de tejido de punzón cambiable en el que el punzón 31 queda
sostenido por un brazo 33 y se mueve verticalmente por medio de un
accionador 35. Un estilete 37 se encuentra coaxialmente en el
interior del punzón y se mueve a través del accionador 41 para el
actuador del estilete y se mueve verticalmente respecto a los
punzones por medio de un actuador 39. Un ordenador 43 controla
todos los accionadores o actuadores. Una plataforma 44 se mueve en
las direcciones x e y a través de los actuadores 47 y 48. La base
sostiene el bloque receptor 45, el bloque donante 46, un receptáculo
de desechos 49 y un sensor 50. El sensor le permite a la
computadora encontrar la posición de los punzones respecto a la
base. Pueden emplearse otros sensores, interruptores de final de
carrera, codificadores y elementos de retroalimentación pero no se
muestran por motivos de claridad en la ilustración, y debido a que
su uso es bien conocido en la técnica.
La figura 5 muestra un mecanismo de sujeción dual
tal como un posible tipo de mecanismo de agarre. Unos solenoides
70, 73 controlados por ordenador se conectan a unas mordazas de
sujeción 71, 74 a través de unos brazos de accionamiento 72, 75. La
mordaza de sujeción superior agarra la parte central del estilete y
se conecta al accionador del estilete, la mordaza de sujeción
inferior agarra la parte central del punzón y se conecta al
accionador del punzón.
La figura 6 muestra un mecanismo de agarre dual
alternativo. Unas mordazas del estilete 80 presentan un orificio
ligeramente más grande que la parte central del estilete. Las
mordazas del estilete 81 tienen un orificio ligeramente más grande
que la parte central del punzón. Al activar un medio hidráulico (por
ejemplo, una junta de balón, unas mordazas de sujeción hidráulicas),
electromagnético, o de aspiración por vacío, las mordazas del
estilete y las mordazas del punzón agarran el estilete y el punzón,
respecti-
vamente.
vamente.
Es preferible que las mordazas vayan provistas de
un registro, que puede ser en forma de "V" simple, contra el
cual se posiciona la parte central del estilete o del punzón para un
posicionamiento preciso.
Es evidente que las mordazas pueden diseñarse y
pueden accionarse de manera similar, o las mordazas pueden ser de un
tipo diferente.
Aunque hay muchas maneras de construir el
instrumento de matrices de tejido de punzón cambiable, se describirá
ahora una realización con mayor detalle. Dos punzones, un punzón
receptor y uno donante, se almacenan cada uno en un soporte
independiente en un substrato que también sostiene el bloque donante
y receptor (figura 4). Cada uno está provisto de un estilete para
empujar cera o tejido fuera del punzón. Cualquier conjunto de
punzón/estilete puede disponerse debajo de las mordazas del eje z
(figura 5) con el mismo sistema de desplazamiento en x, y que se
utiliza para mover el bloque donante y receptor. El eje z se utiliza
entonces para hacer descender las mordazas y agarrar el punzón que
se requiere para la siguiente operación. Cuando es necesario cambiar
a un punzón diferente, el soporte del punzón vacío 60 se dispone
debajo de las mordazas del accionador en eje z y el accionador en
eje z desciende y suelta el punzón que ya no se requiere. El
accionador en eje z entonces eleva las mordazas vacías, el otro
punzón se dispone debajo de las mordazas, y el accionador en eje z
desciende los medios de agarre para adquirir el punzón
designado.
Cuando se adquiere un punzón, su estilete se
conecta al accionador del estilete en la misma operación. El
estilete del punzón activo puede accionarse por medio de un simple
cilindro neumático. El cilindro neumático permite un posicionamiento
preciso del estilete en la posición totalmente superior o bien en la
posición totalmente inferior, y también permite realizar fuerzas
controladas en posiciones intermedias para el apriete de los
núcleos, simplemente regulando la presión del aire. También estaría
dentro del alcance de la invención utilizar un actuador
electromecánico (con un sensor de fuerza si es necesario) en lugar
del cilindro neumático, o utilizar cilindros neumáticos o
hidráulicos para posicionar el punzón.
Preferiblemente, los portaobjetos de
accionamiento electromecánico posicionan una base en los ejes x e y
para permitir un posicionamiento preciso de un grupo de uno o más
bloques receptores y donantes bajo el punzón. Todos los movimientos
pueden encontrarse bajo control electrónico e informático a través
de cualquiera de muchos medios bien conocidos - por ejemplo,
interruptores de final de carrera, sensores, retroalimentación de la
posición, motor paso a paso y/o servomotor y similar.
Un ciclo típico consiste en llevar la posición
del receptor deseada bajo el punzón receptor por medio de los
accionadores x-y; mover el punzón receptor a través
de su accionador en z para penetrar y extraer un núcleo de partida,
crear un receptáculo para un uso posterior; disponer el punzón
receptor (por medio de los accionadores en x-y)
cerca de un receptáculo de residuos (que puede estar montado en la
misma base x-y que los bloques) y mover el estilete
receptor para descargar el núcleo de partida en el receptáculo de
residuos; devolver el punzón receptor a su soporte y adquirir el
punzón donante, llevar la posición deseada de un bloque donante por
medio los accionadores en x-y bajo el punzón
donante; mover el punzón donante a través de su accionador en z para
penetrar y extraer un núcleo de tejido deseado; dispone el
receptáculo previamente creado en uno de los bloques receptores por
medio de los accionadores en x-y bajo el punzón
donante; y disponer finalmente el punzón donante en contacto o casi
en contacto con el bloque receptor a través de su accionador en z y
mover entonces su estilete para implantar el núcleo de tejido en el
receptáculo creado en el bloque receptor. Después, la posición
lateral se incrementa con los accionadores X y o Y a la siguiente
posición y el ciclo se
repite.
repite.
Queda dentro del alcance de la patente que los
bloques o bien los punzones pueden moverse en las direcciones x, y,
y z respecto a la estructura del laboratorio de referencia - en la
invención solamente importa el movimiento relativo.
Puede apreciarse que existen muchas combinaciones
y permutaciones posibles con ventajas para aplicaciones diferentes.
El elemento clave que todos tienen en común es el uso de por lo
menos dos accionadores en z independientes.
Además, para aumentar el rango o la capacidad del
instrumento desatendido, es posible disponer adicionalmente una
recámara que contenga bloques donantes y/o receptores, sin perforar
o bien perforados, en el que la recámara se encuentre asociada
operativamente al citado instrumento para proporcionar bloques a
dicho instrumento y/o bloques receptores desde el citado
instrumento.
Ahora que la invención se ha descrito,
Claims (14)
1. Instrumento para construir matrices de tejido
en un bloque receptor, comprendiendo el instrumento:
primeras y segundas unidades de punzón,
comprendiendo cada unidad de punzón un punzón que incluye una parte
central del punzón y un estilete que incluye una parte central del
estilete, medios para sostener por lo menos un bloque donante,
medios por sostener por lo menos un bloque
receptor,
medios de agarre para sostener de manera
liberable uno de dichos punzones a la vez con precisión,
medios asociados a dichos medios de agarre para
mover la citada parte central del estilete respecto a dicha parte
central del punzón,
medios para mover y posicionar con precisión
dicha parte central del punzón respecto a por lo menos uno de los
citados soportes del bloque donante y receptor,
en el que dichos medios de agarre están adaptados
para recibir, mover, y soltar los punzones de manera individual.
2. Instrumento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dichos medios de agarre
están provistos de medios para el movimiento en el eje z.
3. Instrumento según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado por el hecho de que dichos soportes del bloque
donante y receptor están dotados de medios para el movimiento en el
eje x e y para reposicionar de manera selectiva el citado soporte
del bloque receptor y el citado soporte del bloque donante respecto
a dichos medios de agarre.
4. Instrumento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dichos soportes del bloque donante y el bloque receptor se
encuentran dispuestos sobre una plataforma giratoria que puede
girar alrededor de un eje z.
5. Instrumento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que uno o más de los movimientos se realizan bajo control
informático o manual a través de unos accionadores motorizados.
6. Instrumento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el soporte del bloque donante y el soporte del bloque receptor
se encuentran dispuestos sobre plataformas distintas.
7. Instrumento según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que la plataforma del soporte
del bloque donante y la plataforma del soporte del bloque receptor
es móvil en por lo menos un eje x e y, y por el hecho de que la otra
de dichas plataformas está formada por una plataforma giratoria que
puede girar alrededor del eje z.
8. Instrumento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que el
soporte del bloque donante y soporte del bloque receptor se
encuentran dispuestos en la misma plata-
forma.
forma.
9. Instrumento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que comprende, además, una
cantidad de material de guata flexible que se dispone en el interior
del punzón en la punta del esti-
lete.
lete.
10. Instrumento según la reivindicación 9,
caracterizado por el hecho de que el citado material de guata
flexible es un elastómero.
11. Instrumento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que los citados estiletes están accionados por un actuador que puede
ejercer fuerzas controladas.
12. Instrumento según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que la longitud de carrera de
los citados estiletes puede controlarse por medio de dichos
actuadores de los estiletes.
13. Instrumento según la reivindicación 12,
caracterizado por el hecho de que los actuadores de los
estiletes están controlados por longitud de carrera a través de un
ordenador.
14. Instrumento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que comprende además una recámara que contiene bloques, y asociada
operativamente a medios para proporcionar bloques a dicho
instrumento y/o bloques receptores desde dicho instrumento.
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