ES2331658T3 - Dispositivo de almacenamiento para la crioconservacion de muestras biologicas. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de almacenamiento para crioconservación (100), en particular para la crioconservación de muestras biológicas, que comprende: - una pluralidad de módulos multimuestra (20) que están adaptados para acomodar las muestras biológicas y memorias de muestra, - un dispositivo de control del módulo (30) que controla un acceso a las memorias de muestra ubicadas en los módulos multimuestra (20), y - una interfaz de datos (41) para acceder al dispositivo de control del módulo (30), caracterizado porque - el dispositivo de control del módulo (30) incluye un procesador de gestión de datos (31), el cual puede ser controlado mediante la interfaz de datos (41), estando dispuesto el procesador de gestión de datos para leer señales mediante la interfaz de datos, para direccionar y acceder a las memorias de muestra ubicadas en los módulos multimuestra (20), y para transmitir datos de la muestra mediante la interfaz de datos, y - se proporciona un dispositivo de control de potencia (42) para operar el procesador de gestión de datos (31), que se puede alimentar mediante el dispositivo de control de potencia (42) en respuesta a una señal de potencia recibida a través de la interfaz de datos (41).
Description
Dispositivo de almacenamiento para la
crioconservación de muestras biológicas.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de almacenamiento para crioconservación, en particular
para la crioconservación de muestras biológicas, en particular a un
dispositivo de almacenamiento para crioconservación para acomodar
las muestras biológicas y los datos asociados de los datos de la
muestra. Además, la presente invención se refiere a un equipo para
crioconservación que incluye una pluralidad de dispositivos de
almacenamiento para crioconservación y a un procedimiento para la
crioconservación de muestras biológicas, en particular a un
procedimiento para procesar datos de la muestra almacenados junto
con las muestras biológicas en el dispositivo de almacenamiento para
crioconservación.
En el campo de la crioconservación de muestras
biológicas hay una creciente necesidad de almacenar grandes
cantidades de muestras a una temperatura de crioconservación como,
por ejemplo, la temperatura del nitrógeno líquido o del vapor de
nitrógeno líquido. Las muestras se almacenan en recipientes
térmicamente aislados (los llamados criocontenedores).
Normalmente, las muestras se depositan junto con
datos asociados de la muestra que incluyen una identificación de
las muestras y opcionalmente información más específica, como por
ejemplo propiedades del donante de la muestra o datos concernientes
a un procesado anterior de las muestras. En el documento DE 100 60
889, se ha propuesto la disposición combinada de receptáculos de
muestra y registros de la muestra en el criodepósito para asegurar
que se mantiene la correspondencia entre la muestra y los datos de
la muestra asignados durante la crioconservación.
Para acceder a los datos de la muestra desde el
exterior del criodepósito, se necesita un canal de comunicación
para conectar los registros de la muestra con por ejemplo un
ordenador central. En la patente DE 102 02 304 se ha propuesto un
canal de comunicación inalámbrica usando tecnología de
transpondedor. La tecnología de transpondedor tiene ventajas en
términos de evitar cualquier puente térmico a través de la pared del
criodepósito. Sin embargo, hay limitaciones si se deben manipular
un gran número de muestras y datos de las muestras. Con la
creciente densidad de almacenamiento, los transpondedores RFID
pueden interferir entre sí.
Otro canal de comunicación inalámbrico para
aplicaciones generales ha sido desarrollado mediante tecnología
WLAN, la cual, sin embargo, requiere que todos los clientes
disponibles estén alimentados eléctricamente para poder acceder
desde un ordenador central. Según esto, la tecnología WLAN tendría
desventajas si se usara con objeto de crioconservación ya que los
clientes potenciados serían una fuente de calor para el
criodepósito.
F. R. Ihmig y col. ("Cryogenics" vol. 46,
2006, p. 312 a 320) han propuesto un canal de comunicación unido
por cable basado en un sistema multiplexor tal como se ilustra
esquemáticamente en la Figura 6. El equipo para crioconservación
200' comprende un módulo multimuestra 20' que incluye ocho tarjetas
de memoria 21' (memorias FLASH) para los datos de la muestra, un
dispositivo de control del módulo 30' para controlar el acceso a las
tarjetas de memoria alojado en el módulo multimuestra 20' y un
ordenador central 70'. Los componentes 20' y 30' se disponen en el
criodepósito 60' a temperatura de crioconservación, mientras que el
ordenador central 70' se ubica a temperatura ambiente. El
dispositivo de control del módulo 30' comprende una dirección lógica
31' y un circuito interruptor analógico 32'. El ordenador central
70' está conectado mediante una primera y segunda interfaz de datos
41a', 41b' con la dirección lógica 31' y el circuito interruptor
analógico 32', resp.
Con un número creciente de muestras y datos de
muestras, el sistema multiplexor convencional requiere un número
creciente de conexiones cableadas desde el ordenador central 70'
hasta el interior del criodepósito 60'. Como ejemplo, el diseño
convencional de ocho canales requiere 50 conexiones de peine en la
segunda interfaz de datos 41b'. En la práctica, serían necesarias
incluso más, por ejemplo, serían necesarios 200 cables para
conectar todas las tarjetas de memoria 21' de datos de la muestra
con el ordenador central 70'. El número creciente de conexiones
cableadas crean un puente térmico desventajoso que tiene un efecto
negativo sobre el control de la temperatura en el criodepósito.
Otro problema del sistema multiplexor convencional viene dado por
el hecho de que todas las tarjetas de memoria 21' de datos de la
muestra deben de ser activadas para acceder a cualquier dato de la
muestra. Activar todas las tarjetas de memo-
ria 21' de datos de la muestra requiere un importante consumo de electricidad y la correspondiente generación de calor en el interior del criodepósito. Según esto, se puede limitar una eficacia de enfriamiento adicional del equipo para crioconservación convencional 200'. Si el módulo multimuestra 20' convencional debe retirarse del criodepósito, surge otra desventaja debido a la compleja estructura y elevado número de conexiones cableadas del sistema multiplexor.
ria 21' de datos de la muestra requiere un importante consumo de electricidad y la correspondiente generación de calor en el interior del criodepósito. Según esto, se puede limitar una eficacia de enfriamiento adicional del equipo para crioconservación convencional 200'. Si el módulo multimuestra 20' convencional debe retirarse del criodepósito, surge otra desventaja debido a la compleja estructura y elevado número de conexiones cableadas del sistema multiplexor.
La patente DE 100 60 889 A1 desvela un
dispositivo de almacenamiento para crioconservación de muestras
biológicas. El dispositivo comprende una pluralidad de módulos de
muestra y de memorias de muestra normalmente dispuestos en una
placa de circuito impreso. La placa de circuito impreso lleva un
circuito informático, el cual está adaptado para controlar los
registros de las muestras. La placa de circuito impreso está
conectada con un sistema de bus informático. Mediante el sistema de
bus informático, se proporciona un acceso y control individual del
registro de una única muestra.
La patente DE 102 02 304 A1 desvela un
dispositivo de almacenamiento para crioconservación, en el que se
usa un transpondedor para la transferencia de datos desde las
memorias de muestra a un dispositivo de control y evaluación. El
dispositivo de control y evaluación está adaptado para recibir los
datos desde los registros de la muestra, para establecer las
condiciones de operación de control de datos del dispositivo de
almacenamiento para crioconservación y para escribir los datos en
los registros de la muestra. El dispositivo de control y evaluación
puede ir provisto de una interfaz de una conexión cableada o
inalámbrica con una unidad de control central, que se proporciona
para controlar el dispositivo de control y evaluación.
La patente DE 299 12 346 U1 desvela un
refrigerador que incluye una pluralidad de compartimentos para
disponer la mercancía a congelar. Se puede asignar a cada una de
las mercancías un sistema de almacenamiento de datos. Se
proporciona al refrigerador una antena y/o dispositivo de lectura
para evaluar los datos procedentes del sistema de almacenamiento de
datos y la posición de almacenamiento. La antena y/o dispositivo de
lectura se puede conectar con un ordenador de control central.
La presente invención se basa en el objetivo de
proporcionar un dispositivo de almacenamiento para la
crioconservación de muestras biológicas mejorado evitando las
desventajas de las técnicas convencionales. Adicionalmente, la
presente invención se basa en el objetivo de proporcionar un
procedimiento de crioconservación mejorado.
El objetivo anterior se solventa con un
dispositivo de almacenamiento, un equipo para crioconservación o un
procedimiento de crioconservación que comprende las características
de las reivindicaciones 1, 13 ó 16, resp. Las realizaciones y
aplicaciones ventajosas de la invención se definen en las
reivindicaciones dependientes.
Según un primer aspecto de la invención, el
anterior objetivo se solventa mediante la enseñanza de la técnica
general de proporcionar un dispositivo de almacenamiento para
crioconservación (o brevemente: dispositivo de almacenamiento), que
incluye
- -
- una pluralidad de módulos multimuestra adaptados para ubicar las muestras biológicas y las memorias de muestra,
- -
- un dispositivo de control del módulo que controla un acceso a las memorias de muestra ubicadas en el módulo multimuestra, y
- -
- una interfaz de datos para acceder al dispositivo de control del módulo,
en el que
- -
- el dispositivo de control del módulo incluye un procesador de gestión de datos, que se puede controlar mediante la interfaz de datos, estando dispuesto el procesador de gestión de datos para leer señales mediante la interfaz de datos, para direccionar y acceder a las memorias de muestra ubicados en los módulos multimuestra, y para trasmitir los datos de la muestra mediante la interfaz de datos, y
- -
- se proporciona un sistema de control de potencia para operar el procesador de gestión de datos, que se puede alimentar con electricidad desde el dispositivo de control de potencia en respuesta a una señal eléctrica recibida mediante la interfaz de datos.
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El módulo multimuestra incluye receptáculos de
muestra para depositar las muestras biológicas. Además, el módulo
multimuestra incluye memorias de muestra para almacenar datos
asociados con las muestras biológicas. Las memorias de muestra
están ubicadas de forma fija en el módulo multimuestra.
Alternativamente, el módulo multimuestra incluye conectores de
memoria para conexión flexible o separar las memorias de
muestra.
El dispositivo de control del módulo es un
circuito con una pluralidad de componentes de circuito que controlan
el acceso (lectura/escritura de datos) a todas las memorias de
muestra accesibles ubicadas en el módulo multimuestra. El
componente de circuito esencial del dispositivo de control del
módulo es el procesador de gestión de datos, que despliega la
función de control de acceso dependiendo de las señales recibidas
mediante la interfaz de datos. En general, el procesador de gestión
de datos incluye un microcontrolador capaz de ejecutar un programa
informático y una memoria de proceso asociada. En particular, el
procesador de gestión de datos está dispuesto para leer señales
mediante la interfaz de datos, para direccionar y acceder a las
memorias de muestra ubicadas en el módulo multimuestra, y para
transmitir los datos de la muestra mediante la interfaz de datos.
Adicionalmente, el procesador de gestión de datos está dispuesto
para controlar las condiciones de crioconservación, tales como por
ejemplo, la temperatura de crioconservación.
Según la invención, el funcionamiento del
procesador de gestión de datos se controla mediante la interfaz de
datos y el procesador de gestión de datos se puede conectar
(encenderse/apagarse) mediante una señal de control recibida por el
dispositivo de almacenamiento mediante la interfaz de datos.
Preferiblemente, la interfaz de datos funciona con un bus de
comunicación compartido que incluye en particular conexiones por
cable eléctrico y/o cable óptico.
La provisión del procesador de gestión de datos
y el funcionamiento del mismo en condiciones de crioconservación da
como resultado una serie de las siguientes ventajas, que permiten
superar las anteriores limitaciones de las técnicas
convencionales.
En primer lugar, se pueden controlar un gran
número de memorias de muestra con el procesador de gestión de datos
mediante la única interfaz de datos. Debido al procesamiento local
de los datos en el dispositivo de almacenamiento, un número
creciente de memorias de muestra no necesitan un número creciente de
conexiones cableadas. Según esto, se puede evitar una transferencia
térmica desventajosa mediante las conexiones cableadas.
Adicionalmente, debido a la capacidad de
controlar la demanda el funcionamiento del procesador de gestión de
datos mediante la única interfaz de datos, se puede reducir el
consumo de electricidad y la correspondiente generación de calor en
el interior del criodepósito encendiendo el procesador de gestión de
datos de un dispositivo de almacenamiento particular únicamente
para algunas demandas de funcionamiento. Si una pluralidad de
dispositivos de almacenamiento está habitualmente dispuesta en el
criodepósito sólo se encenderá un único procesador de gestión de
datos de un dispositivo de almacenamiento particular, mientras que
los procesadores de gestión de datos de los restantes dispositivos
de almacenamiento pueden mantenerse apagados.
Adicionalmente, la estructura del procesador de
gestión de datos permite proporcionar a las memorias de muestra un
diseño esencialmente simplificado. Según la invención, cada memoria
de muestra comprende un chip de circuito de memoria sin una
controladora de memoria adicional. Se pueden usar chips de circuito
de memoria simples de bajo coste, tales como por ejemplo, las
memorias FLASH disponibles, de modo que se obtiene una ventaja
esencial incluso con números crecientes de muestras y de datos de
muestras a almacenar.
Adicionalmente, el procesador de gestión de
datos permite implementar nuevas funciones en términos de procesado
de datos de las muestras, como seguimiento, evaluación, y
autodocumentación de los datos de la muestra. Todas estas funciones
pueden llevarse a cabo mediante el programa informático que se
ejecuta en el procesador de gestión de datos independientemente de
la comunicación adicional con cualquier ordenador central.
El procesador de gestión de datos tiene una
ventaja esencial adicional en términos de la seguridad de la
crioconservación. Los datos del ordenador central se pueden
duplicar en la memoria de proceso del procesador de gestión de
datos. Adicionalmente, el dispositivo de almacenamiento que incluye
el procesador de gestión de datos representa una unidad
autosuficiente, que se puede transferir sin pérdida de datos de un
criodepósito a otra localización, como por ejemplo, otro
criodepósito.
Según un segundo aspecto independiente de la
invención, el objetivo anterior se solventa mediante la enseñanza
de la técnica general de proporcionar un equipo para
crioconservación que comprende al menos un dispositivo de
almacenamiento según el primer aspecto anterior de la invención,
estando dicho al menos un dispositivo de almacenamiento en un
contenedor de criodepósito para la crioconservación de las muestras
biológicas. En general, el contenedor de criodepósito (también:
criotanque) es un contenedor capaz de acomodar el al menos un
dispositivo de almacenamiento y medio refrigerante y que posee una
pared térmicamente aislada.
El aparato para crioconservación de la invención
tiene una ventaja esencial en que todos los dispositivos de
almacenamiento normalmente ubicados en el contenedor de criodepósito
se pueden controlar mediante una única interfaz de datos. La
interfaz de datos habitualmente es compartida por todos los
dispositivos de almacenamiento. Según esto, los dispositivos de
almacenamiento se pueden conectar con un ordenador central en el
exterior del contenedor de criodepósito mediante un número pequeño
(por ejemplo, < 10) de líneas de conexión, incluso si en el
contenedor del criodepósito están ubicados más de diez dispositivos
de almacenamiento comprendiendo cada uno más de 500 chips de
circuitos de memoria.
Según un tercer aspecto independiente de la
invención, el objetivo anterior se puede solventar mediante la
enseñanza de la técnica general de proporcionar un procedimiento
para la crioconservación de muestras biológicas, en el que las
muestras biológicas y los datos de las muestras asociadas se
disponen en al menos un dispositivo de almacenamiento según el
anterior primer aspecto de la invención a una temperatura de
crioconservación predeterminada y en el que se utiliza una interfaz
de datos para controlar el procesador de gestión de datos del
dispositivo de control del módulo así como para acceder a los datos
de las muestras.
Según la invención, el procesador de gestión de
datos se conecta a un dispositivo de control de potencia incluido
en el dispositivo de almacenamiento. Ventajosamente, el procesador
de gestión de datos puede ser alimentado con el dispositivo de
control de potencia en respuesta a una señal de potencia (señal de
direccionamiento del dispositivo de almacenamiento) recibida
mediante la interfaz de datos.
Según una realización particularmente preferida
de la invención, el dispositivo de almacenamiento tiene un diseño
completamente en serie. Todos los datos de comunicación se
proporcionan mediante líneas en serie (buses). En particular, la
interfaz de datos es una interfaz de datos en serie para una
comunicación en serie entre un ordenador central y procesador de
gestión de datos. Con el procedimiento de crioconservación de la
invención, las señales para controlar el procesador de gestión de
datos del dispositivo de control del módulo y para acceder a los
datos de las muestras se transfieren en serie.
Según otra realización preferida de la invención
adicional, se proporciona una unidad base que incluye la interfaz
de datos y el dispositivo de control de potencia del dispositivo de
almacenamiento. La unidad base comprende una placa de circuito
impreso que lleva la interfaz de datos y el dispositivo de control
de potencia, mientras que las unidades multimuestra y el
dispositivo de control del módulo están ubicados en al menos una
placa de circuito distinta, y en particular en un rack común. La
unidad base tiene una ventaja particular para manipular el
dispositivo de almacenamiento de la invención en condiciones de
crioconservación prácticas. Como ejemplo, la unidad base (o una
pluralidad de unidades base) se puede disponer de forma fija en el
contenedor de criodepósito para un acoplamiento flexible del rack
común con las unidades multimuestra y el dispositivo de control del
módulo. Según esto, una realización preferida de la invención se
caracteriza por una conexión separable entre la unidad base y el
módulo multimuestra y/o el dispositivo de control del módulo. Con el
procedimiento de la invención, el módulo multimuestra y el
dispositivo de control del módulo se pueden separar habitualmente
de la unidad base. Se prefiere particularmente la provisión de un
canal de comunicación óptico entre la unidad base y el dispositivo
de control del módulo, de manera que se facilite la separación de
las unidades multimuestra y del dispositivo de control del módulo
de una unidad base particular. La unidad base se puede colocar por
encima o por debajo de los módulos multimuestra y/o del dispositivo
de control del módulo.
Según una realización adicional preferida de la
invención, cada módulo multimuestra comprende un panel matriz para
disponer las muestras biológicas y las memorias de muestra. El panel
matriz se puede fijar al rack común trasportando adicionalmente el
dispositivo de control del módulo. Alternativamente, el panel matriz
se puede ajustar mediante un conector al rack común. El panel
matriz comprende una disposición en matriz de las muestras
biológicas y los datos de la muestra con hileras y columnas rectas,
de forma que se facilite el acceso y direccionamiento de los
datos.
Según otra realización particularmente preferida
de la invención, el procesador de gestión de datos está adaptado
para una activación específica de uno solo de los tableros matriz.
De nuevo, se puede obtener una reducción esencial del consumo
eléctrico en el contenedor de criodepósito.
Otra ventaja de la invención viene dada por la
elevada flexibilidad en términos de usar diferentes tipos de
interfaces de datos, en particular interfaces de datos en serie.
Según una realización preferida de la invención, la interfaz de
datos es una Interfaz Periférica en Serie (en lo sucesivo, interfaz
SPI).
La interfaz SPI comprende un bus de datos en
serie sincronizado con únicamente tres líneas de conexión.
Ventajosamente, todas las comunicaciones de datos entre el
ordenador central y el al menos un dispositivo de almacenamiento se
pueden implementar mediante las tres líneas de conexión, a las que
están conectados en paralelo todos los dispositivos de
almacenamiento. Una ventaja adicional de la interfaz SPI es la
elevada frecuencia de reloj que se puede usar hasta el intervalo de
MHz. Alternativamente, la interfaz de datos puede comprender el
denominado sistema de bus "Microwire" (National
Semiconductor).
Según una realización de la invención ventajosa
adicional, todos los componentes del dispositivo de almacenamiento
para crioconservación son capaces de funcionar a una temperatura de
crioconservación predeterminada, en particular a la temperatura del
nitrógeno líquido o del vapor de nitrógeno líquido. Preferiblemente,
la temperatura de crioconservación se ajusta en el contenedor de
criodepósito del dispositivo de almacenamiento para crioconservación
de la invención.
Si según una modificación adicional ventajosa de
la invención, el dispositivo de almacenamiento comprende un
convertidor optoelectrónico conectado con la interfaz de datos, se
puede mejorar la comunicación de datos con el ordenador central.
Preferiblemente, el convertidor optoelectrónico está igualmente
adaptado para funcionamiento a la temperatura de crioconservación.
Según esto, los datos se pueden transferir ópticamente mediante
cableado óptico a través del contenedor de crioalmacenamiento.
Según una realización preferida adicional, el
equipo para crioconservación de la invención comprende un ordenador
central, que está ubicado en el exterior del contenedor de
crioalmacenamiento. Preferiblemente, los dispositivos de
almacenamiento están conectados con el ordenador central mediante el
bus en serie SPI.
Detalles y ventajas adicionales de la invención
se describen a continuación con referencia a los dibujos adjuntos,
que muestran:
la fig. 1 una realización preferida de un
dispositivo de almacenamiento según la presente invención;
la fig. 2 una realización preferida de un
aparato para crioalmacenamiento según la presente invención;
la fig. 3 una ilustración esquemática de una
interfaz SPI usada según la presente invención;
la fig. 4 una ilustración esquemática de un
módulo multimuestra que incluye un panel matriz;
la fig. 5 detalles adicionales del panel matriz
según la fig. 4; y
la fig. 6 una ilustración esquemática de una
interfaz SPI utilizada según la presente invención.
Las realizaciones preferidas de la invención se
describen a continuación con referencia a los dibujos esquemáticos
y diagramas de los componentes de circuito usados para proporcionar
el dispositivo de almacenamiento para crioconservación y el aparato
para crioconservación, respectivamente. Se enfatiza que el alcance
de las reivindicaciones no está restringido a las realizaciones
mostradas. En particular, el número de módulos multimuestra y
dispositivos de almacenamiento, el diseño del módulo multimuestra,
la forma del criotanque, las funciones para operar y controlar el
equipo para crioconservación y la conexión con uno o más ordenadores
centrales pueden variarse por la persona experta en la técnica
dependiendo de los requerimientos de una determinada tarea y
aplicación de la crioconservación.
Según la Figura 1, el dispositivo de
almacenamiento para crioconservación 100 comprende una pluralidad de
módulos multimuestra 20, el dispositivo de control del módulo 30,
la unidad base 40 y opcionalmente un convertidor optoelectrónico
45. Para objetivos de crioconservación, estos componentes se ubican
en un criodepósito 60.
Cada uno de los módulos multimuestra 20
comprende un panel matriz 21 que incluye una disposición en forma
de matriz de las memorias de muestra 10 (véase la Figura 5) y
paneles de circuitos impresos adicionales, los cuales se describen
a continuación con referencia a las Figuras 4 y 5. Todos los módulos
multimuestra 20 están conectados con un único dispositivo de
control del módulo 30.
El dispositivo de control del módulo 30
comprende el procesador de gestión de datos 31, un módulo de bus de
control 32 para acceder a los módulos multimuestra 20, circuitos de
control de potencia 33 para activar un único memoria de muestra,
tableros matrices o componentes de circuito adicionales de los
módulos multimuestra 20, y memorias adicionales, como RAM 34 y
memorias FLASH 35 para almacenar información específica adicional
concerniente al control y operaciones del dispositivo de control del
módulo 30. El procesador de gestión de datos 31 comprende un
microcontrolador para ejecutar un programa informático de módulo de
control y una memoria de procesador para almacenar los datos usados
por el programa informático de módulo de control.
La unidad base 40 comprende la interfaz SPI 41,
el dispositivo de control de potencia 42 y un circuito de
conmutación de la comunicación 43. La interfaz SPI 41 se puede
conectar mediante el bus SPI 44 y opcionalmente el convertidor
optoelectrónico 45 con un ordenador central (véase la Figura 2).
Detalles adicionales de la interfaz SPI 41 se describen más
adelante con referencia a la fig. 3.
Los módulos multimuestra 20 y el dispositivo de
control del módulo 30 están ubicados en un panel de soporte común
50. En la práctica, el panel de soporte 50 está en dirección
vertical, de manera que los módulos multimuestra 20 están
dispuestos como en una pila por encima del dispositivo de control
del módulo 30. Según esto, el panel de soporte también se denomina
torre 50.
El panel de soporte 50 no solo soporta las
partes del circuito de los componentes 20 y 30, sino también los
conectores 51, 52, los cuales están dispuestos en un extremo
inferior y en uno superior del panel de soporte 50,
respectivamente. El primer conector 51 del extremo inferior del
panel de soporte 50 proporciona el canal de comunicación con la
unidad base 40. Preferiblemente, al menos las conexiones con el
circuito de conmutación de las comunicaciones 43 se implementan con
optoacopladores 53, de manera que se facilita la conexión o
desconexión del panel de soporte 50 respecto de la unidad base
40.
El segundo conector 52 en el extremo superior
del panel de soporte 50 se proporciona opcionalmente para un acceso
adicional a los componentes 20 y/o 30. Tras retirar el panel de
soporte 50 del criodepósito 60, la torre completa se puede apoyar,
por ejemplo, sobre una mesa de laboratorio. En esta situación, el
segundo conector 52 en el extremo superior del panel de soporte 50
se puede usar ventajosamente en lugar del primer conector 51.
Adicionalmente, el panel de soporte incluye
conexiones cableadas, como por ejemplo el módulo de bus de control
32, las líneas de potencia 36 para activar los módulos multimuestra
20 y un bus de direccionamiento 37 para direccionar uno o más
módulos multimuestra 20 usando el conmutador de direccionamiento
38.
El dispositivo de almacenamiento para
crioconservación 100 según la Figura 1 se puede adaptar para
acomodar 256 muestras en cada uno de los tableros matriz 21,
mientras que en el panel de soporte 50 se pueden proporcionar 64
ranuras para acomodar tableros matriz 21. Según esto, se pueden
gestionar 16.384 memorias de muestra mediante el procesador de
gestión de datos 31, que se puede controlar completamente mediante
el bus SPI 44. Esto representa una ventaja esencial en comparación
con la técnica convencional del multiplexor, que para lo mismo
necesitaría aproximadamente 400 conexiones cableadas para controlar
un número similar de muestras.
La Figura 2 ilustra una realización preferida
del equipo para crioconservación 200 que comprende una pluralidad
de dispositivos de almacenamiento para crioconservación 100, los
cuales están ubicados en el criodepósito 60 y están conectados con
el ordenador central 70. El ordenador central 70 incluye una unidad
de computación así como un suministro eléctrico, un monitor de
potencia, un convertidor de señal y un conductor de señal para
controlar los dispositivos de almacenamiento para crioconservación
100 en el criodepósito 60. Cada uno de los dispositivos de
almacenamiento para crioconservación 100, en particular los
componentes 20 a 50 está estructurado como se ha descrito
anteriormente con referencia a la Figura 1. Todos los dispositivos
de almacenamiento para crioconservación 100 están conectados
mediante un bus SPI común 44 y el convertidor optoelectrónico 45
con el ordenador central 70. Las conexiones cableadas y/u ópticas
45.1 desde el convertidor optoelectrónico 45 hasta el ordenador
central 70 atraviesan el aislamiento del criodepósito 61, el cual se
muestra parcialmente mediante una vista ampliada.
El criodepósito 60 está estructurado según se
conoce de los criodepósitos convencionalmente disponibles. En
particular, el criodepósito 60 incluye un medio de refrigeración 62,
tal como nitrógeno líquido y vapor de nitrógeno líquido, y una tapa
de cubierta 63.
La Figura 3 ilustra esquemáticamente la interfaz
SPI 41, que se proporciona según el estándar de la industria
generalmente conocido. La interfaz SPI 41 comprende únicamente
cuatro líneas de señal, concretamente una línea de reloj en serie
41.1, una línea de selección de chip 41.2, una línea de entrada de
datos 41.3 y una línea de salida de datos 41.4. Todos los
dispositivos de almacenamiento para crioconservación 100 se pueden
conectar con la interfaz SPI 41 en paralelo.
Las Figuras 4 y 5 ilustran detalles adicionales
del módulo multimuestra 20 que incluyen el panel matriz 21 con un
selector de dirección de fila 22 y un selector de dirección de
columna 23 así como paneles de circuitos impresos adicionales 24 a
27. Todos estos componentes están dispuestos en un panel común que
se puede instalar en la correspondiente ranura del panel de soporte
(torre) 50. Los paneles de circuitos impresos comprenden un chip de
circuito impreso de memoria 24, un circuito conmutador 25, un
control de potencia 26, sensores de temperatura 27 y diodos
emisores de luz (LED) 28. El chip de circuito impreso de memoria 24
está adaptado para almacenar información relacionada con el propio
panel matriz 21, tal como información acerca del tipo de panel como
la geometría del mismo.
Los sensores de temperatura 27 están adaptados
para detectar la temperatura en diferentes puntos del panel matriz
21. Los sensores de temperatura comprenden por ejemplo un sensor
PT100. Los LED 28 están adaptados para indicar una condición de
funcionamiento del panel matriz 21, tal como por ejemplo una
interacción de uno de las memorias de muestra 10 con el dispositivo
de control del módulo 30 (véase la Figura 1) y/o el ordenador
central 70 (véase la Figura 2).
El procedimiento para la crioconservación según
la invención comprende las siguientes etapas procedimentales. En
primer lugar, las muestras biológicas y los datos de la muestra
asociados se almacenan en al menos uno de los módulos multimuestra
del dispositivo de almacenamiento para crioconservación a la
temperatura de crioconservación. Con este fin, se pueden
implementar las siguientes etapas de preparación.
Dependiendo en particular del número de muestras
biológicas y de la tarea de crioconservación, se puede seleccionar
el diseño apropiado del panel de soporte (torre) 50. Como ejemplo,
los receptáculos de muestra incluidos en el módulo multimuestra 20
pueden comprender compartimentos más grandes para acomodar por
ejemplo grupos de células o tejidos en comparación con
compartimentos más pequeños para acomodar por ejemplo células
biológicas sencillas. Según esto, se puede seleccionar el diseño
del panel de soporte 50 para alojar un número más pequeño (por
ejemplo 10) de módulos multimuestra 20 para muestras biológicas más
grandes, o una mayor cantidad de módulos multimuestra (por ejemplo
100) para alojar menos muestras biológicas. Se puede aplicar el
mismo concepto con respecto a los datos de la muestra asociados a
las muestras biológicas.
Esta capacidad para introducir en el panel de
soporte 50 diferentes tipos de tamaños de módulos multimuestra
manteniendo constante el formato de la conexión con la unidad base
40 representa una ventaja esencial de la invención en términos de
flexibilidad de uso del criodepósito 60.
La preparación del dispositivo de almacenamiento
para crioconservación puede adicionalmente comprender el
almacenamiento de un programa informático particular de módulo de
control en el procesador de gestión de datos 31 o información
particular en la memoria FLASH 35 (Figura 1) y/o el circuito impreso
de memoria 24 (Figura. 4). Como ejemplo, la memoria FLASH 35
incluye datos del tipo y propiedades de la torre 50, mientras que el
circuito impreso de memoria 24 incluye datos acerca del tipo y
propiedades del panel matriz 21. Ambos grupos de datos facilitan el
reconocimiento del dispositivo de almacenamiento para
crioconservación 100 particular y del panel matriz 21 particular
por el ordenador central 70.
Como una etapa procedimental adicional del
procedimiento de crioconservación de la invención, los módulos
multimuestra 20 están controlados por el dispositivo de control del
módulo 30 en particular mediante el procesador de gestión de datos
31 del correspondiente dispositivo de almacenamiento para
crioconservación 100. Con este fin, se utiliza el bus común SPI 44
tanto para controlar el procesador o procesadores de gestión de
datos 31 y para acceder a los datos de la muestra.
Como ejemplo, si se van a leer datos de la
muestra en el panel matriz 21.1 del dispositivo de almacenamiento
para crioconservación 100.1 (Figura 2), se enciende el procesador de
gestión de datos 31.1 de este dispositivo 100.1 particular. Con
este fin, se transmite una señal de potencia mediante el bus SPI 44
hasta las interfaces SPI 41 de los dispositivos de almacenamiento
para crioconservación incluidos en el criodepósito 60. La señal de
potencia incluye la dirección del dispositivo 100.1 particular de
manera que únicamente se enciende el procesador de gestión de datos
31.1 del mismo mientras que el resto de procesadores se mantienen en
el estado no activado. La señal de potencia se transmite mediante
la línea 41.2 de la interfaz SPI de datos 41. En correspondencia, se
minimiza el consumo eléctrico en el criodepósito 60.
Posteriormente, se transmite un mensaje de
selección de chip mediante la Interfaz SPI 41 al procesador de
gestión de datos 31.1. El procesador de gestión de datos 31.1
incluye un directorio completo de las memorias de muestra
acomodadas en los módulos multimuestra asociados en el dispositivo
de almacenamiento para crioconservación 100.1 particular. Según
esto, el procesador de gestión de datos 31.1 puede activar el panel
matriz 21.1 apropiado para leer o escribir datos de la muestra en
un memoria de muestra particular.
Posteriormente, se puede transmitir una señal de
mando mediante la Interfaz SPI 41. Como ejemplo, la señal de mando
puede comprender el comando "COMPILAR UN INVENTARIO" o
"IDENTIFICAR UN ESPACIO VACÍO".
Según la señal de mando en particular, los datos
procedentes del panel matriz 21.1 se procesan según lo
solicitado.
Según esto, se puede completar al menos una de
las siguientes funciones mediante la interfaz SPI 41. En primer
lugar, la torre 50 particular de uno de los dispositivos de
almacenamiento para crioconservación 100 se puede encender o
apagar. En segundo lugar, se pueden enrutar señales selectoras de
chip a la torre 50 para acceder a un panel matriz particular. En
tercer lugar, se pueden enrutar señales de mando al procesador de
gestión de datos de la torre 50 particular.
La invención tiene las siguientes ventajas
adicionales. Proporcionando el procesador de gestión de datos en
cada torre, el número de conexiones con el ordenador central externo
pueden esencialmente rechazarse. Concretamente, solo son necesarias
8 conexiones ópticas y 2 conexiones eléctricas cableadas para
enrutar las señales SPI y los datos adicionales, tales como por
ejemplo señales de los sensores. Cada torre ubicada en el
criodepósito 60 se conecta automáticamente con la unidad base 40 y
en correspondencia con el bus SPI 44. Por otra parte, la torre
puede retirarse de manera sencilla (elevarse) empujando el panel de
soporte 50. Cada procesador de gestión de datos tiene un enlace en
serie exclusivo con la unidad base y el ordenador central. El grupo
de procesadores de gestión de datos de los diferentes dispositivos
de almacenamiento para crioconservación representan ventajosamente
un directorio deslocalizado de datos de la muestra e información de
los registros, lo cual facilita el acceso automático a los datos de
la muestra.
Las características de la invención
anteriormente desveladas en esta memoria descriptiva, los dibujos y
las reivindicaciones pueden ser importantes tanto por separado como
combinados para la implementación de la invención es sus diferentes
aspectos y realizaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
En la lista de documentos indicados por el
solicitante se ha recogido exclusivamente para información del
lector, y no es parte constituyente del documento de patente
europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la
EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u
omisiones.
- \bullet DE 10060889 [0003]
- \bullet DE 10202304 A1[0009]
- \bullet DE 10202304 [0004]
- \bullet DE 29912346 U1 [0010]
\bullet DE 10060889 A1 [0008]
\bullet F.R. IHMIG et al.
Cryogenics, 2006, vol. 46,312-320
[0006]
Claims (17)
1. Dispositivo de almacenamiento para
crioconservación (100), en particular para la crioconservación de
muestras biológicas, que comprende:
- -
- una pluralidad de módulos multimuestra (20) que están adaptados para acomodar las muestras biológicas y memorias de muestra,
- -
- un dispositivo de control del módulo (30) que controla un acceso a las memorias de muestra ubicadas en los módulos multimuestra (20), y
- -
- una interfaz de datos (41) para acceder al dispositivo de control del módulo (30),
caracterizado porque
- -
- el dispositivo de control del módulo (30) incluye un procesador de gestión de datos (31), el cual puede ser controlado mediante la interfaz de datos (41), estando dispuesto el procesador de gestión de datos para leer señales mediante la interfaz de datos, para direccionar y acceder a las memorias de muestra ubicadas en los módulos multimuestra (20), y para transmitir datos de la muestra mediante la interfaz de datos, y
- -
- se proporciona un dispositivo de control de potencia (42) para operar el procesador de gestión de datos (31), que se puede alimentar mediante el dispositivo de control de potencia (42) en respuesta a una señal de potencia recibida a través de la interfaz de datos (41).
2. Dispositivo de almacenamiento para
crioconservación según la reivindicación 1, en el que la interfaz de
datos (41) proporciona un acceso en serie al procesador de gestión
de datos (31).
3. Dispositivo de almacenamiento para
crioconservación según al menos una de las reivindicaciones
anteriores, que comprende adicionalmente una unidad base (40), en
el que la interfaz de datos (41) y el dispositivo de control de
potencia (42) están ubicados en la unidad base (40).
4. Dispositivo de almacenamiento para
crioconservación según la reivindicación 3, en el que los módulos
multimuestra (20) y el dispositivo de control del módulo (30) se
pueden separar de la unidad base (40).
5. Dispositivo de almacenamiento para
crioconservación según la reivindicación 3 ó 4, en el que la unidad
base (40) y el dispositivo de control del módulo (30) están
acoplados ópticamente.
6. Dispositivo de almacenamiento para
crioconservación según al menos una de las reivindicaciones
anteriores, en el que
- -
- cada uno de los módulos multimuestra (20) comprende un panel matriz (21) para acomodar las muestras biológicas y las memorias de muestra, y
- -
- el procesador de gestión de datos (31) está adaptado para la activación específica de uno de los paneles matriz (21).
7. Dispositivo de almacenamiento para
crioconservación según al menos una de las reivindicaciones
anteriores, en el que la interfaz de datos es una interfaz SPI
(41).
8. Dispositivo de almacenamiento para
crioconservación según al menos una de las reivindicaciones
anteriores, en el que los módulos multimuestra (20), el dispositivo
de control del módulo (30) y la interfaz de datos (41) están
adaptados para funcionamiento a una temperatura de crioconservación
predeterminada.
9. Dispositivo de almacenamiento para
crioconservación según al menos una de las reivindicaciones
anteriores, que comprende además un convertidor optoelectrónico
(45) conectado con la interfaz de datos (41).
10. Dispositivo de almacenamiento para
crioconservación según la reivindicación 9, en el que el convertidor
optoelectrónico (45) está adaptado para el funcionamiento a una
temperatura de crioconservación predeterminada.
11. Dispositivo de almacenamiento para
crioconservación según al menos una de las reivindicaciones
anteriores, en el que la interfaz de datos (41) está conectada
mediante un bus de comunicación (44) unido por cable.
12. Aparato para crioconservación (200), que
comprende:
- -
- al menos un dispositivo de almacenamiento para crioconservación (100) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, y
- -
- un recipiente de almacenamiento (60) que está adaptado para la crioconservación de una pluralidad de muestras biológicas, en el que el al menos un dispositivo de almacenamiento (100) está ubicado en el recipiente para almacenamiento (60).
13. Aparato para crioconservación (200) según
la reivindicación 12, que comprende una pluralidad de dispositivos
de almacenamiento para crioconservación (100), que comparten un bus
en serie común (44).
14. Aparato para crioconservación (200) según la
reivindicación 12 ó 13, que comprende además un ordenador central
(70), en el que el al menos un dispositivo de almacenamiento para
crioconservación (100) está conectado mediante el bus en serie (44)
con el ordenador central (70).
15. Procedimiento para la crioconservación de
muestras biológicas, que comprende las etapas de.
- -
- ubicar las muestras biológicas y los datos de la muestra asociados en módulos multimuestra (20) a una temperatura de crioconservación predeterminada,
- y
- -
- controlar los módulos multimuestra (20) con un dispositivo de control del módulo (30) que incluye un procesador de gestión de datos (31), en el que
- -
- se aplica una interfaz de datos (41) para controlar el procesador de gestión de datos (31) y para acceder a los datos de la muestra, y
- -
- el procesador de gestión de datos (31) se opera con un dispositivo de control de potencia (42), que puede alimentar el procesador de gestión de datos (31) en respuesta a una señal de potencia recibida mediante la interfaz de datos (41).
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
que comprende además la etapa de
- -
- activar el procesador de gestión de datos (31) con el dispositivo de control de potencia (42) en respuesta a una señal de potencia.
17. Procedimiento según la reivindicación 15 ó
16, que comprende además la fase de
- -
- separar los módulos multimuestra (20) y el dispositivo de control del módulo (30) de una unidad base (40) que incluye la interfaz de datos (41) y el dispositivo de control de potencia (42).
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