WO2016128604A1 - Dispositivo automático de posicionamiento para corte de tejido tridimensional en una muestra, vibrátomo que lo comprende y su uso - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an automatic positioning device for cutting three-dimensional tissue in live or fixed samples, which has application, mainly, in histology and neuroscience, also in anatomy, biochemistry or pharmacology.
- Document EP0386840 A discloses a micromanipulator device for moving a sample holder with various degrees of freedom with the aid of displacement elements fixed to elastic bellows that participate in the transmission of movement through a wall.
- the sample holder can perform at least one translation movement and at least one rotation movement by means of rods that transmit the movement.
- the support can also rotate not only in the plane in which it is located, but also in an inclined plane with respect to the first.
- this system only allows rotation of the sample as indicated in figure 3 of the document. And also does not allow cuts following tracts. Therefore it also maintains differences with the system of the present invention that make it clearly advantageous with respect to the device described in EP0386840.
- US5461953 A discloses a method and apparatus for cutting tissue sections to generate strips with any desired section sequence. It is a three-dimensional microtome that allows the relative movement of the sample of fabric and the blade in three dimensions. It can also include a blade capable of advancing in the longitudinal direction and providing a fresh cutting edge to the cutting area of the microtome.
- the apparatus disclosed in US5461953 is not a positioning device that can be included in a vibratom as described in the present invention, the microtome disclosed in US5461953 generates relative movement only if the sample is hardened, otherwise it cannot be cut. .
- the sample While in the case of the present invention the sample may be alive, it may be immersed in buffered liquid and may be at a temperature below room temperature.
- DE10258555 A1 discloses a method of preparation in a microtome or ultra-microtome in which before the insertion of the sample into the microtome the distance between the cut surface of the sample and the sample holder is determined and It is transmitted to the microtome.
- a method for measuring the trajectory that allows detecting changes in the aforementioned distance is also disclosed, and an automatic positioning system of a sample in a microtome.
- any orientation plane can be chosen to present a sample to a vibratom with a previously established orientation based on a selected plane in a virtual three-dimensional environment. It is also possible to vary the position and orientation of the sample as the vibratom is sectioning it, so that it is possible to make a tomographic cut of any plane that follows a curved three-dimensional path. Thanks to this, long-distance circuits can be dissected and studied in electrophysiological experiments in vitro.
- the present invention relates to an automatic positioning device for cutting three-dimensional tissue in a sample of living or fixed tissue, characterized in that it at least comprises:
- the automatic positioning device of the invention further comprises electronic means for controlling the movement of the electromechanical subsystem.
- the first mechanical means are two toothed gears, namely a first gear (4) and a second gear (5).
- the second mechanical means are a third gear of the screw type and a fourth gear gear.
- the third worm type gear is implemented at the end of the platform shaft (6), on the side near the second motor (3) and the fourth toothed gear is fixed to the axis of the second motor (3).
- the gearing of the second mechanical means takes place inside the base of the second motor (7).
- the electromechanical subsystem comprises a first motor and first mechanical means which are two toothed gears that transmit the angular movement to the platform (1) in which the tissue samples are deposited, a second motor (3 ) and second mechanical means comprising a third worm type gear (1 1) and a fourth toothed gear (12) that gives the aforementioned platform (1) the possibility of modifying the inclination with which the vibratom blade (8) penetrates the tissue, achieving with these two degrees of freedom the possibility of making multidirectional histological cuts.
- the fourth gear or cogwheel (12) and the worm (1 1) are the elements that provide the gear joint and which in turn produces the angular movement of the sample holder.
- the device of the invention comprises two containers (9, 10) with dimensions approximately equal to that of the containers usually used in the vibration microtomes, but modified to have the described electromechanical subsystem.
- the two aforementioned containers one of them, inner container (9), is a cuvette contained inside the second container, outer container (10), which is therefore larger than the cuvette.
- This bucket is made of a material that has good transmission properties thermal
- the cuvette can be made of any metallic material or alloy, which does not rust easily, such as Ti, Cr, Va, Mo, Mn, Ni, Al, stainless steel.
- the bucket is made of stainless steel, aluminum, alumide (nylon filled with aluminum powder) to achieve maximum thermal transmission between the ice to be arranged (if the sample is not fixed) in the outer container (10) of larger size, and the solution that maintains the tissue.
- said tray is the same for cutting live tissue as well as fixed samples.
- the outer container (10) must be of such dimensions and characteristics that it allows to contain ice and thus maintain a temperature below room temperature.
- the outer container (10), larger than the cuvette, and the platform (1) of the cuvette are composed of a plastic material to reduce the weight of the device and also resist water.
- a suitable material may be methacrylate, PLA (polylactic acid) or ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene); They are preferably made of white nylon plastic with a matt finish.
- the automatic positioning device also preferably comprises two limit switches that allow the platform (1) to be positioned at the point of origin each time a cut is made, so that said cut is optimized and the desired path can be obtained.
- the gears and axle can be made of various materials, which can be non-oxidizing metals or any type of moisture resistant polymer. According to particular embodiments, they are made of plastic, and its manufacture in aluminum is also recommended. They can also be gears available in the market.
- the gears can be manufactured in different ways, either by laser cutting, by selective laser sintering or by any manufacturing system that allows high detail. According to particular embodiments, the gears are manufactured by laser sintering (SLS).
- SLS laser sintering
- the gears are cut by means of a laser cutter in methacrylate.
- the automatic positioning device according to the invention can also comprise means for the control of the electromechanical subsystem: - means to create open source electronic prototypes,
- control means of two stepper motors that drive the gears of the device are composed according to a particular embodiment by:
- MATLAB In MATLAB, the desired path or position is selected. MATLAB, through the USB port of the PC, transmits the script to be executed tohen.
- control system used By combining these motors, the control system used and the gears used, angular and tilt resolutions of thousandths of degree are achieved.
- the speed of the control system is set based on the feed rate at which the device is configured.
- the entire device can be powered by a 12V and 2A universal transformer, such that said 12V power supply provides the necessary voltage range for the chicken system and the steppers.
- the present invention also relates to an apparatus, preferably a vibratom (8) comprising a positioning device as defined.
- the present invention also relates to the use of the defined automatic positioning device, or of an apparatus comprising the positioning device, such as a vibratom (8), in histology, neuroscience, anatomy or biochemistry. Samples for cutting with the device of the invention can be live or fixed samples.
- the use of the automatic positioning device or the vibratom (8) comprising this device comprises:
- the use of the automatic positioning device, or of the vibratom (8), as they have been defined comprises making cuts of the cerebral cortex parallel to defined layers thereof, in brains extracted from small laboratory animals
- the live tissue samples are functionally connected samples and located in different brain regions.
- the automatic positioning device of the invention or the apparatus that includes said device, preferably a vibratom (8), according to the invention allows to make cuts of the cerebral cortex parallel to defined layers thereof.
- the biggest advantage of the system is that it allows cuts in living tissue with changes of orientation while the cut is being made.
- this invention allows the preparation of tissue slices for electrophysiological studies in functionally connected neuronal populations located in different brain regions. This application is unpublished today and has been called “circuit electrophysiology”,
- the device allows the sample to be at a low temperature because it supports the sample being surrounded by ice
- 3D positioning system composed of the following elements:
- Inner container in which the buffered liquid is deposited 9.
- FIG. 1 3D representation of the VT 1200S commercial vibratom from Leica Biosystems.
- Figure 3 Shows a top view of the 3D positioning device.
- Figure 3a shows a view through the section on the H-H line of Figure 3
- the figure shows the union of the auger (11) and the gearwheel (12) to form the gear that provides inclination to the sample.
- Figure 3b shows a view through the section along the line F-F of figure 3.
- Figure 3c shows a view through the section along the G-G line of Figure 3.
- Figure 4. Shows a front view of the device, a view from the element 5 of Figure 1.
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Abstract
Dispositivo automático de posicionamiento para corte de tejido tridimensional en una muestra, vibrátomo que lo comprende y su uso La presente invención se refiere a un dispositivo automático de posicionamiento para corte de tejido tridimensional, en una muestra de tejido viva o fijada caracterizado porque al menos comprende: - una plataforma (1) para depositar las muestras de tejido - un subsistema electromecánico que al menos comprende - un primer motor (2) y primeros medios mecánicos que imprimen un movimiento angular a la plataforma(1) - un segundo motor (3) y segundos medios mecánicos que imprimen un movimiento de inclinación de la plataforma (1) a un vibrátomo que comprende este dispositivo de posicionamiento, y a su uso en histología, anatomía, neurociencia, bioquímica o farmacología.
Description
Dispositivo automático de posicionamiento para corte de tejido tridimensional en una muestra, vibrátomo que lo comprende y su uso
DESCRIPCIÓN
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo automático de posicionamiento para corte de tejido tridimensional en muestras vivas o fijadas, que tiene aplicación, principalmente, en histología y neurociencia, también en anatomía, bioquímica o farmacología.
Estado de la técnica anterior a la invención En las últimas dos décadas se ha incrementado el uso de vibrátomos (micrótomos de vibración) en los laboratorios de neurociencias con el fin de simplificar la complejidad tridimensional del sistema objeto de estudio e investigar la conectividad anatomo- funcional de grupos neuronales seleccionados. Estos equipos permiten obtener cortes relativamente gruesos (cientos de μηι de espesor) sin tener que procesar el tejido en medios de inclusión; por lo tanto, permiten realizar estudios electrofisiológicos in vitro en los que investigar las propiedades eléctricas y el acoplamiento funcional entre las poblaciones neuronales, así como los detalles finos de la conectividad estructural. El problema de los vibrátomos comerciales existentes es que permiten realizar cortes en un único plano definido por el usuario, no pudiendo variar el plano una vez iniciado el corte. Además, estos planos están sujetos a las direcciones axiales y longitudinales. Esto se traduce en la imposibilidad física de estudiar la mayor parte de las vías de procesamiento de información, por ejemplo, en el cerebro, por su anatomía curva. Es decir, un vibrátomo convencional en la mayoría de los casos secciona los tractos axonales entre las poblaciones neuronales que se pretendía estudiar. Por este motivo, los vibrátomos convencionales reducen su campo de utilidad a estudios fisiológicos entre poblaciones neuronales locales, en marcada contradicción con los requerimientos de una estructura tridimensional como el cerebro, constituido por circuitos neuronales altamente distribuidos por territorios físicamente distantes y que se comunican por conexiones de largo recorrido.
La solicitud de patente WO2013095972 A2 (SAKURA FINETEK USA INC) divulga un aparato que tiene un dispositivo para seccionar muestras, el cual tiene un mecanismo accionable para el corte de secciones de una muestra y un soporte de muestra que es accionable para sujetar dicha muestra. Además tiene un sistema de accionamiento acoplado con el soporte de la muestra para accionar el propio soporte; y un elemento de vaivén acoplado al sistema de accionamiento para proveer de movimiento vertical al soporte de la muestra. El elemento de vaivén se mueve alternativamente en un ángulo de rotación de menos de 180°. Este es uno de los sistemas según el cual, y a diferencia del sistema propuesto en la presente invención, no se puede cambiar la orientación de la muestra una vez iniciado el proceso de corte, y tampoco se pueden realizar cortes siguiendo tractos. Otras diferencias con la presente invención y que hacen que ésta sea especialmente ventajosa son, entre otras, que según WO2013095972:
• la muestra tiene que estar fijada en resina, parafina o materiales similares por lo que no puede cortar tejidos vivos como en el caso de la presente invención,
• la muestra no puede estar sumergida en líquido tamponado,
• el dispositivo no permite mantener una muestra a temperatura inferior a la temperatura ambiente,
y no puede realizar cortes siguiendo tractos, al menos de tejido vivo.
El documento EP0386840 A (LAB ELECTRONIQUE PHILIPS) divulga un dispositivo micromanipulador para desplazar un soporte de muestra con varios grados de libertad con la ayuda de elementos de desplazamiento fijados a fuelles elásticos que participan en la transmisión del movimiento a través de una pared. El soporte de la muestra puede realizar al menos un movimiento de traslación y al menos un movimiento de rotación mediante varillas que transmiten el movimiento. El soporte puede también rotar no sólo en el plano en el que se encuentra, sino también en un plano inclinado respecto al primero. Sin embargo, a pesar de estos grados de libertad, este sistema solo permite la rotación de la muestra como se indica en la figura 3 del documento. Y además tampoco permite realizar cortes siguiendo tractos. Por lo tanto mantiene también diferencias con el sistema de la presente invención que hacen que ésta sea claramente ventajosa respecto al dispositivo descrito en EP0386840.
US5461953 A (MCCORMICK J B) divulga un método y un aparato para cortar secciones de tejido para generar tiras con cualquier secuencia de sección deseada. Es un micrótomo tridimensional que permite el movimiento relativo de la muestra de
tejido y la cuchilla en tres dimensiones. También puede incluir una cuchilla con capacidad de avanzar en dirección longitudinal y proporcionar un borde de corte fresco a la zona de corte del micrótomo. Además de que el aparato divulgado en US5461953 no es un dispositivo de posicionamiento que se puede incluir en un vibrátomo como se describe en la presente invención, el microtomo divulgado en US5461953 genera movimiento relativo únicamente si la muestra esta endurecida, en caso contrario no puede cortarla.
Otras ventajas del dispositivo de la presente invención son: que según US5461953
• la muestra tiene que estar fijada en resina, parafina o materiales similares por lo que no puede cortar tejidos vivos.
• la muestra no puede estar sumergida en líquido tamponado.
• no permite mantener una muestra a temperatura inferior a la temperatura ambiente.
Mientras que en el caso de la presente invención la muestra puede estar viva, se puede sumergir en líquido tamponado y puede estar a temperatura inferior a la temperatura ambiente.
DE10258555 A1 (LEICA Mikrosysteme GMBH) divulga un método de preparación en un micrótomo o ultra-micrótomo en el que antes de la inserción de la muestra en el micrótomo se determina la distancia entre la superficie cortada de la muestra y el soporte de la muestra y se transmite al micrótomo. También se divulga un método para medir la trayectoria que permite detectar cambios en la distancia mencionada, y un sistema de posicionamiento automático de una muestra en un micrótomo.
Otros documentos relacionados con dispositivos para seccionar muestras son DE 202004007658 que divulga un micrótomo de vibración para preparar muestras blandas, y tiene elementos de alineación circulares o prismáticos para la plataforma de soporte del contenedor de vibración y el porta-cuchilla, dispuestos en paralelo y perpendiculares a la dirección de vibración. O el documento US 7954406 B2, que se refiere a un dispositivo para medir la desviación vertical de la cuchilla vibrante durante la operación de corte en un micrótomo de vibración.
Los vibrátomos convencionales presentan marcadas limitaciones que ralentizan el avance de la neurociencia. La estructura tridimensional del cerebro está constituida por circuitos neuronales altamente distribuidos por territorios físicamente distantes y que se comunican por conexiones de largo recorrido. Los estudios dirigidos a entender
la función de los circuitos cerebrales conducirán a un mejor entendimiento del cerebro como sistema y con ello de sus patologías, y necesitan información electrofisiológica de dichas poblaciones neuronales distribuidas. Estos estudios no se pueden realizar hoy en día con los vibrátomos existentes por lo que todas las posibilidades experimentales se reducen a estudios in vivo, con un rendimiento menor por su complejidad, y en los que tanto los registros múltiples, como las manipulaciones causales (farmacológicas y/o genéticas) necesarias para una comprensión profunda del cerebro son limitados. No existe en la actualidad un sistema de posicionamiento tridimensional de muestras, y de modo preferente, para vibrátomo, que permita presentar la muestra al micrótomo de vibración (vibrátomo) para que éste la corte en un plano cualquiera de forma automática. No existe tampoco, por tanto, ningún sistema automático que permita variar el plano en el que la muestra es presentada al micrótomo para que éste realice un corte siguiendo una trayectoria cualquiera en el espacio.
A la vista de lo anterior, es necesario encontrar una solución al problema de la limitación de los planos de corte de los vibrátomos conocidos.
Con el sistema de posicionamiento de la presente invención se puede elegir cualquier plano de orientación para presentar una muestra a un vibrátomo con una orientación cualquiera previamente establecida atendiendo a un plano seleccionado en un entorno tridimensional virtual. También es posible variar la posición y orientación de la muestra a medida que el vibrátomo está seccionándola, de forma que es posible realizar un corte tomográfico de un plano cualquiera que siga una trayectoria tridimensional curva. Gracias a ello, los circuitos de largo recorrido podrán ser diseccionados y estudiados en experimentos electrofisiológicos in vitro.
Descripción detallada de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo automático de posicionamiento para corte de tejido tridimensional en una muestra de tejido vivo o fijado, caracterizado porque al menos comprende:
• una plataforma (1) para depositar las muestras de tejido
• un subsistema electromecánico que al menos comprende
o un primer motor (2) y primeros medios mecánicos que imprimen un movimiento angular a la plataforma (1)
o un segundo motor (3) y segundos medios mecánicos que imprimen un movimiento de inclinación de la plataforma (1).
El dispositivo automático de posicionamiento de la invención comprende además medios electrónicos de control del movimiento del subsistema electromecánico.
Según realizaciones preferentes los primeros medios mecánicos son dos engranajes dentados, concretamente un primer engranaje (4) y un segundo engranaje (5).
Según realizaciones preferentes adicionales los segundos medios mecánicos son un tercer engranaje de tipo tornillo sinfín y un cuarto engranaje dentado. El tercer engranaje de tipo tornillo sinfín está implementado en el extremo del eje de plataforma (6), en el lado cercano al segundo motor (3) y el cuarto engranaje dentado está fijado al eje del segundo motor (3). El engrane de los segundos medios mecánicos se produce en el interior de la base del segundo motor (7).
En una realización especialmente preferida del dispositivo, el subsistema electromecánico comprende un primer motor y primeros medios mecánicos que son dos engranajes dentados que transmiten el movimiento angular a la plataforma (1) en la que se depositan las muestras de tejido, un segundo motor (3) y segundos medios mecánicos que comprenden un tercer engranaje de tipo tornillo sinfín (1 1) y un cuarto engranaje dentado (12) que dota a la plataforma (1) anteriormente mencionada de la posibilidad de modificar la inclinación con la que la cuchilla del vibrátomo (8) penetra en el tejido, consiguiendo con estos dos grados de libertad la posibilidad de realizar cortes histológicos multidireccionales. El cuarto engranaje o rueda dentada (12) y el tornillo sinfín (1 1) son los elementos que proporcionan la unión de engranajes y que a su vez produce el movimiento angular del soporte de la muestra.
El dispositivo de la invención comprende dos recipientes (9, 10) con unas dimensiones aproximadamente iguales a la de los recipientes que se emplean habitualmente en los micrótomos de vibración, pero modificados para disponer del subsistema electromecánico descrito.
De acuerdo con la invención, de los dos recipientes mencionados uno de ellos, recipiente interior (9), es una cubeta contenida en el interior del segundo recipiente, recipiente exterior (10), que es por lo tanto de mayor tamaño que la cubeta. Esta cubeta se fabrica de un material que tenga unas buenas propiedades de transmisión
térmica. La cubeta se puede fabricar de cualquier material metálico o aleación, que no se oxide con facilidad, tal como Ti, Cr, Va, Mo, Mn, Ni, Al, acero inoxidable. De modo preferente la cubeta es de acero inoxidable, aluminio, alumide (nylon relleno con polvo de aluminio) para conseguir la máxima transmisión térmica entre el hielo que hay que disponer (si la muestra no está fijada) en el recipiente exterior (10) de mayor tamaño, y la solución que mantiene el tejido. Además dicha cubeta es la misma tanto para cortar tejido vivo, como muestras fijadas.
El recipiente exterior (10) debe ser de tales dimensiones y características que permita contener hielo y mantener así una temperatura inferior a la temperatura ambiente. Según realizaciones particulares, el recipiente exterior (10), de mayor tamaño que la cubeta, y la plataforma (1) de la cubeta están compuestos por un material plástico para reducir el peso del dispositivo y que también resista el agua. Un material adecuado puede ser el metacrilato, PLA (ácido poliláctico) o ABS (acrilonitrilo- butadieno- estireno); preferentemente están compuestos por plástico de nylon blanco con un acabado mate.
El dispositivo automático de posicionamiento comprende además preferentemente dos finales de carrera que permiten posicionar la plataforma (1) en el punto de origen cada vez que se realiza un corte, de modo que se optimiza dicho corte y se pueda obtener la trayectoria deseada.
Los engranajes y eje se pueden fabricar de diversos materiales, que pueden ser metales que no se oxiden o cualquier tipo de polímero resistente a la humedad. Según realizaciones particulares están realizados en plástico, siendo recomendable también su fabricación en aluminio. También pueden ser engranajes disponibles en el mercado.
Los engranajes se pueden fabricar de distintos modos, ya sea por corte láser, mediante sinterizado láser selectivo o mediante cualquier sistema de fabricación que permita un alto detalle. Según realizaciones particulares los engranajes son fabricados por sinterizado mediante láser (SLS).
Según una realización particular adicional, los engranajes están cortados mediante un cortador láser en metacrilato. El dispositivo automático de posicionamiento según la invención también puede comprender medios para el control del subsistema electromecánico:
- medios para crear prototipos electrónicos de código abierto,
- medios de control de dos motores paso a paso que accionan los engranajes del dispositivo. Estos medios de control del sistema electromecánico están compuestos según una realización particular por:
- Arduino Mega (plataforma de creación de prototipos electrónicos de código abierto)
- Ramps 1.4
- un conjunto de drivers para controlar motores A4988
- dos motores paso a paso (steppers) que accionan los engranajes anteriormente descritos, por ejemplo 2 motores paso a paso nema 14 de la marca Pololu.
El firmware de Arduino se limita a recibir órdenes recibidas por puerto USB enviadas desde MATLAB. La secuencia de control se produce de la siguiente forma:
En MATLAB se selecciona la trayectoria o posición deseada. MATLAB, a través del puerto USB del PC, le transmite a Arduino la secuencia de comandos a ejecutar.
- Arduino, a través de la shield RAMPS 1.4, le manda la cantidad de pulsos y dirección necesarios a los drivers A4988. Éstos últimos son los encargados de traducir estos pulsos a polarizaciones de las bobinas de los motores paso a paso.
Mediante la combinación de estos motores, el sistema de control empleado y los engranajes utilizados, se consiguen resoluciones angulares y de inclinación de milésimas de grado. La velocidad del sistema de control va configurada en función de la velocidad de avance a la que se configure el dispositivo.
Todo el dispositivo puede ser alimentado mediante un transformador universal de 12V y 2A, tal que dicha fuente de alimentación de 12 V proporciona el intervalo de tensión necesaria para el sistema Arduino y los steppers.
Además, la presente invención se refiere también a un aparato, preferentemente un vibrátomo (8) que comprende un dispositivo de posicionamiento tal como se ha definido.
La presente invención se refiere también al uso del dispositivo automático de posicionamiento definido, o de un aparato que comprenda el dispositivo de posicionamiento, tal como un vibrátomo (8), en histología, neurociencia, anatomía o bioquímica. Las muestras para el corte con el dispositivo de la invención pueden ser muestras vivas o fijadas.
Según realizaciones particulares, el uso del dispositivo automático de posicionamiento o del vibrátomo (8) que comprenda este dispositivo, comprende:
- disponer un líquido tamponado en la cubeta
- disponer hielo en el recipiente exterior de mayor tamaño
- sumergir una muestra de tejido viva en el líquido tamponado contenido en la cubeta,
- posicionar dicha muestra para ser seccionada,
- iniciar el proceso de corte y realizar cambios de orientación mientras el corte se está efectuando según la necesidades del usuario.
Según realizaciones particulares el uso del dispositivo automático de posicionamiento, o del vibrátomo (8), tal como han sido definidos, comprende realizar cortes de la corteza cerebral paralelos a capas definidas de la misma, en cerebros extraídos de animales pequeños de laboratorio
Según realizaciones particulares adicionales las muestras de tejido vivo son muestras conectadas funcionalmente y localizadas en distintas regiones cerebrales.
El dispositivo automático de posicionamiento de la invención, o el aparato que incluya dicho dispositivo, preferentemente un vibrátomo (8), según la invención permite realizar cortes de la corteza cerebral paralelos a capas definidas de la misma.
La mayor ventaja del sistema es que permite cortes en tejido vivo con cambios de orientación mientras el corte se está efectuando.
Las ventajas de la presente invención son entre otras:
- Posicionamiento automático de una muestra viva o fijada en cualquier orientación del espacio para su corte en vibrátomo. Dicho posicionamiento se realiza gracias a un entorno virtual informatizado que facilita dicha operación al usuario,
- ajuste dinámico y sincronizado de la orientación 3D de la muestra gracias al dispositivo de la presente invención, para posibilitar el corte tomográfico de un plano cualquiera, incluidos aquellos que sigan una trayectoria tridimensional curva.
- permite mediante la combinación de dos motores seguir trayectorias de corte multidimensionales predefinidas (a través de una imagen de resonancia magnética, por ejemplo),
- gracias a su capacidad para cortar muestras de tejido vivo siguiendo trayectorias curvas, esta invención permite la preparación de rodajas de tejido para estudios electrofisiológicos en poblaciones neuronales conectadas funcionalmente y localizadas en distintas regiones cerebrales. Dicha aplicación es inédita a día de hoy y se le ha llamado "electrofisiología de circuitos",
- gracias a su capacidad para cortar muestras en cualquier plano del espacio tiene aplicación en cualquier campo de la histología con muestras fijadas de todo tipo. En el ámbito de la neurociencia y para muestras fijadas esta capacidad permite: seccionar complejos tractos de fibras nerviosas para estudiar su densidad, localización de sus proyecciones, estructura 3D. Además, permitirá realizar cortes de tejido seleccionando un plano por su interés anatómico y no por limitaciones o restricciones impuestas por el sistema de corte, por ejemplo, cortes de la corteza cerebral paralelos a capas definidas de la misma serían fáciles de realizar, algo imposible en la actualidad,
- accesibilidad para que el usuario capture los cortes histológicos con facilidad,
- permite que la muestra esté sumergida en liquido tamponado para mantenerla viva,
- el dispositivo permite que la muestra esté a una temperatura baja gracias a que soporta que la muestra esté rodeada de hielo,
- funciona tanto con muestras fijadas como con tejido vivo,
- ofrece la posibilidad de anclaje a un vibrátomo comercial, como por ejemplo el de Leica Biosystems, Modelo VT 1200S.
Breve descripción de las figuras.
Figura 1. Detalle del dispositivo de posicionamiento 3D desarrollado.
Sistema de posicionamiento 3D compuesto por los siguientes elementos:
1 Base para la muestra que se pretende cortar.
2 Motor paso a paso para movimiento de rotación.
3 Motor paso a paso para movimiento de inclinación.
4 Rueda dentada motriz para rotación.
5. Rueda dentada secundaria para rotación.
6. Eje trasmisor de inclinación.
7. Caja de engranajes para inclinación.
9. Recipiente interior en el cual se deposita el líquido tamponado. 10. Recipiente exterior en el cual se contiene el hielo.
Figura 2. Representación en 3D del vibrátomo comercial VT 1200S de Leica Biosystems.
Figura 3. Muestra una vista superior del dispositivo de posicionamiento 3D.
La Figura 3a muestra una vista a través del corte por la línea H-H de la figura 3
Se ilustra en la figura la unión del sinfín (11) y la rueda dentada (12) para conformar el engranaje que proporciona inclinación a la muestra.
La Figura 3b muestra una vista a través del corte por la línea F-F de la figura 3.
Se representa cómo está unida la rueda dentada (12) al eje de transmisión (6). La Figura 3c muestra una vista a través del corte por la línea G-G de la figura 3.
En la parte derecha del sistema se encuentra la unión de engranajes que proporciona movimiento angular al soporte para la muestra. Esta unión está compuesta por un sinfín (11) y una rueda dentada (12). El movimiento es trasmitido gracias al motor paso a paso (3) el cual es solidario al sinfín (1 1). Esta transmisión se puede ver más claramente en la figura 3a.
Figura 4. Muestra una vista frontal del dispositivo, una vista desde el elemento 5 de la figura 1.
Claims
1. Dispositivo automático de posicionamiento para corte de tejido tridimensional, en una muestra de tejido viva o fijada caracterizado por que al menos comprende: · una plataforma (1) para depositar las muestras de tejido
• un subsistema electromecánico que al menos comprende
o un primer motor (2) y primeros medios mecánicos que imprimen un movimiento angular a la plataforma (1)
o un segundo motor (3) y segundos medios mecánicos que imprimen un movimiento de inclinación de la plataforma (1).
2. Dispositivo automático de posicionamiento según la reivindicación 1 , caracterizado por que comprende además medios electrónicos de control del movimiento del subsistema electromecánico.
3. Dispositivo automático de posicionamiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los primeros medios mecánicos son dos engranajes dentados (4, 5).
4. Dispositivo automático de posicionamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los segundos medios mecánicos son un tercer engranaje tipo tornillo sinfín y un cuarto engranaje dentado.
5. Dispositivo automático de posicionamiento según la reivindicación 1 , caracterizado por que comprende dos finales de carrera que permiten posicionar la plataforma (1) en el punto de origen cada vez que se realiza un corte.
6. Dispositivo automático de posicionamiento según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende además dos recipientes (9, 10), de los cuales uno es un recipiente interior que es una cubeta y un recipiente exterior de mayor tamaño que la cubeta, estando ésta contenida en él.
7. Dispositivo automático de posicionamiento según la reivindicación 6, caracterizado por que la cubeta está fabricada en aluminio o alumide.
8. Dispositivo automático de posicionamiento según la reivindicación 6, caracterizado por que dicho recipiente de mayor tamaño que la cubeta y la plataforma (1) de la cubeta están fabricados con plástico de nylon blanco con un acabado mate.
9. Dispositivo automático de posicionamiento según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende además medios electrónicos de control del subsistema mecánico que son:
- medios para crear prototipos electrónicos de código abierto,
- medios de control de dos motores paso a paso que accionan los engranajes.
10. Un dispositivo automático de posicionamiento según la reivindicación 9 caracterizado por que dichos medios para crear prototipos electrónicos de código abierto son un Arduino, y los medios de control de los dos motores paso a paso que accionan los engranajes son drivers.
1 1. Un vibrátomo que comprende un dispositivo de posicionamiento como el definido en una de las reivindicaciones 1 a 10.
12. Uso del dispositivo automático de posicionamiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 10, o del vibrátomo definido en la reivindicación 11 , en histología, anatomía, bioquímica, farmacología o neurociencia.
13. Uso según la reivindicación 12, caracterizado por que comprende:
- disponer un líquido tamponado en la cubeta
- disponer hielo en el recipiente de mayor tamaño
- sumergir una muestra de tejido viva en el líquido tamponado contenido en la cubeta y
- posicionar dicha muestra para ser seccionada,
- iniciar el proceso de corte y realizar cambios de orientación mientras el corte se está efectuando el corte según la necesidades del usuario.
14. Uso según la reivindicación 13, caracterizado por que comprende seccionar una muestra fijada.
15. Uso según la reivindicación 13, caracterizado por que comprende seccionar muestras de tejido vivo conectadas funcionalmente y localizadas en distintas regiones cerebrales.
16. Uso del dispositivo automático de posicionamiento o del vibrátomo (8), según la reivindicación 13, caracterizado por que comprende realizar cortes de la corteza cerebral paralelos a capas definidas de la misma, en cerebros extraídos de animales pequeños de laboratorio.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ESP201530181 | 2015-02-13 | ||
| ES201530181A ES2538408B9 (es) | 2015-02-13 | 2015-02-13 | Dispositivo automático de posicionamiento para corte de tejido tridimensional en una muestra, vibrátomo que lo comprende y su uso |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016128604A1 true WO2016128604A1 (es) | 2016-08-18 |
Family
ID=53379976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/ES2016/070078 Ceased WO2016128604A1 (es) | 2015-02-13 | 2016-02-10 | Dispositivo automático de posicionamiento para corte de tejido tridimensional en una muestra, vibrátomo que lo comprende y su uso |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2538408B9 (es) |
| WO (1) | WO2016128604A1 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022231412A1 (es) * | 2021-04-26 | 2022-11-03 | Beltran Ramirez Jesus Raul | Aparato ensamblable para realizar parafinado y corte de muestras histológicas |
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2015
- 2015-02-13 ES ES201530181A patent/ES2538408B9/es not_active Expired - Fee Related
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2016
- 2016-02-10 WO PCT/ES2016/070078 patent/WO2016128604A1/es not_active Ceased
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2538408B1 (es) | 2016-02-19 |
| ES2538408A1 (es) | 2015-06-19 |
| ES2538408B9 (es) | 2016-06-22 |
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