ES2538408A1 - Automatic positioning device for cutting three-dimensional tissue in a sample, vibratome that comprises it and its use (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
Automatic positioning device for cutting three-dimensional tissue in a sample, vibratome that comprises it and its use (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDFInfo
- Publication number
- ES2538408A1 ES2538408A1 ES201530181A ES201530181A ES2538408A1 ES 2538408 A1 ES2538408 A1 ES 2538408A1 ES 201530181 A ES201530181 A ES 201530181A ES 201530181 A ES201530181 A ES 201530181A ES 2538408 A1 ES2538408 A1 ES 2538408A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- positioning device
- automatic positioning
- sample
- platform
- cutting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J7/00—Micromanipulators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
- G01N1/06—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting providing a thin slice, e.g. microtome
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
- G01N1/06—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting providing a thin slice, e.g. microtome
- G01N2001/061—Blade details
- G01N2001/063—Blade details with sawing action
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
- G01N1/06—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting providing a thin slice, e.g. microtome
- G01N2001/065—Drive details
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
Abstract
Description
Dispositivo automático de posicionamiento para corte de tejido tridimensional en una muestra, vibrátomo que lo comprende y su uso Automatic positioning device for cutting three-dimensional tissue in a sample, vibratom that includes it and its use
DESCRIPCIÓN 5 DESCRIPTION 5
Campo de la invención Field of the Invention
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 10 neurociencia, también en anatomía, bioquímica o farmacología. 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.
Estado de la técnica anterior a la invención State of the art prior to the invention
En las últimas dos décadas se ha incrementado el uso de vibrátomos (micrótomos de vibración) en los 15 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 µm 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 20 neuronales, así como los detalles finos de la conectividad estructural. In the last two decades, the use of vibratoms (vibration microtomes) in the 15 neuroscience laboratories has been increased in order to simplify the three-dimensional complexity of the system under study and investigate the anatomo-functional connectivity of selected neuronal groups. These equipments allow to obtain relatively thick cuts (hundreds of µm thick) without having to process the tissue in inclusion means; therefore, they allow in vitro electrophysiological studies in which to investigate electrical properties and functional coupling between neuronal populations, as well as the fine details of structural connectivity.
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 25 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 30 que se comunican por conexiones de largo recorrido. The problem with existing commercial vibratoms is that they allow cuts to be made in a single user-defined plane, the plane not being able to vary once the cut has begun. In addition, these planes are subject to axial and longitudinal directions. This translates into the physical impossibility of studying most of the information processing pathways, for example, in the brain, because of its curved anatomy. That is, a conventional vibratom in most cases sections the axonal tracts between the neuronal populations that were intended to study. For this reason, conventional vibratoms reduce their field of usefulness to physiological studies among local neuronal populations, in marked contradiction with the requirements of a three-dimensional structure such as the brain, constituted by neuronal circuits highly distributed by physically distant territories and 30 that communicate by Long haul connections
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. 35 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 180º. 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 40 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: Patent application WO2013095972 A2 (SAKURA FINETEK USA INC) discloses an apparatus that has a device for sectioning samples, which has an operable mechanism for cutting sections of a sample and a sample holder that is operable to hold said sample. 35 It also has a drive system coupled with the sample holder to drive the holder itself; and a reciprocating element coupled to the drive system to provide vertical movement to the sample holder. The reciprocating element moves alternately at a rotation angle of less than 180 °. This is one of the systems according to which, and unlike the system proposed in the present invention, the orientation of the sample cannot be changed once the cutting process has begun, nor can cuts be made following tracts. Other differences with the present invention and which make it especially advantageous are, among others, that according to 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, 45 the sample must be fixed in resin, paraffin or similar materials so it cannot cut live tissues as in the case of the present invention,
la muestra no puede estar sumergida en líquido tamponado, the sample cannot be submerged in buffered liquid,
el dispositivo no permite mantener una muestra a temperatura inferior a la temperatura ambiente, the device does not allow keeping a sample at a temperature below room temperature,
y no puede realizar cortes siguiendo tractos, al menos de tejido vivo. and cannot make cuts following tracts, at least of living tissue.
50 fifty
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 55 Document EP0386840 A (LAB ELECTRONIQUE PHILIPS) 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 stand can also rotate 55
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. 5 not only in the plane in which it is located, but also in an inclined plane with respect to the first. However, despite these degrees of freedom, 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. 5
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 10 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. US5461953 A (MCCORMICK J B) 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 tissue sample 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 10 to the cutting area of the microtome. In addition to the fact that 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. .
Otras ventajas del dispositivo de la presente invención son: que según US5461953 15 Other advantages of the device of the present invention are: according to US5461953
la muestra tiene que estar fijada en resina, parafina o materiales similares por lo que no puede cortar tejidos vivos. the sample has to be fixed in resin, paraffin or similar materials so it cannot cut live tissues.
la muestra no puede estar sumergida en líquido tamponado. the sample cannot be submerged in buffered liquid.
no permite mantener una muestra a temperatura inferior a la temperatura ambiente. does not allow keeping a sample at a temperature below room temperature.
Mientras que en el caso de la presente invención la muestra puede estar viva, se puede sumergir en 20 líquido tamponado y puede estar a temperatura inferior a la temperatura ambiente. 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 (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. 25 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. DE10258555 A1 (LEICA Mikrosysteme GMBH) 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. 25 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.
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 30 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. Other documents related to sample sectioning devices are DE 202004007658 which discloses a vibration microtome to prepare soft samples, and has circular or prismatic alignment elements 30 for the support platform of the vibration container and the blade holder, arranged in parallel and perpendicular to the direction of vibration. Or US 7954406 B2, which refers to a device for measuring the vertical deviation of the vibrating blade during the cutting operation in a vibration microtome.
35 35
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 40 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. 45 Conventional vibratoms have marked limitations that slow the progress of neuroscience. The three-dimensional structure of the brain is constituted by neuronal circuits highly distributed by physically distant territories and that communicate by long-distance connections. Studies aimed at understanding the function of brain circuits will lead to a better understanding of the brain as a system and with it its pathologies, and need electrophysiological information on these distributed neuronal populations. These studies cannot be carried out today with existing vibratoms, so all experimental possibilities are reduced to in vivo studies, with a lower performance due to their complexity, and in which both multiple registrations and causal (pharmacological) manipulations and / or genetic) necessary for a deep understanding of the brain are limited. Four. Five
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 50 para que éste realice un corte siguiendo una trayectoria cualquiera en el espacio. There is currently no three-dimensional sample positioning system, and preferably, for vibratoms, which allows the sample to be presented to the vibration microtome (vibratom) so that it can be cut in any plane automatically. There is also, therefore, no automatic system that allows to vary the plane in which the sample is presented to microtome 50 so that it makes a cut following any path in space.
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. In view of the above, it is necessary to find a solution to the problem of limiting the cutting planes of known vibratoms.
Con el sistema de posicionamiento de la presente invención se puede elegir cualquier plano de 55 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 With the positioning system of the present invention, any orientation plane can be chosen to present a sample to a vibratom with a previously established orientation in response to a selected plane in a virtual three-dimensional environment. It is also
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. It is 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.
5 5
Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention
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: The present invention relates to an automatic positioning device for cutting three-dimensional tissue in a live or fixed tissue sample, characterized in that at least it comprises:
una plataforma (1) para depositar las muestras de tejido 10 a platform (1) for depositing tissue samples 10
un subsistema electromecánico que al menos comprende an electromechanical subsystem that at least comprises
o un primer motor (2) y primeros medios mecánicos que imprimen un movimiento angular a la plataforma (1) or a first motor (2) and first mechanical means that print an angular movement to the platform (1)
o un segundo motor (3) y segundos medios mecánicos que imprimen un movimiento de inclinación de la plataforma (1). 15 or a second motor (3) and second mechanical means that print a tilting movement of the platform (1). fifteen
El dispositivo automático de posicionamiento de la invención comprende además medios electrónicos de control del movimiento del subsistema electromecánico. The automatic positioning device of the invention further comprises electronic means for controlling the movement of the electromechanical subsystem.
Según realizaciones preferentes los primeros medios mecánicos son dos engranajes dentados, concretamente un primer engranaje (4) y un segundo engranaje (5). 20 According to preferred embodiments, the first mechanical means are two toothed gears, namely a first gear (4) and a second gear (5). twenty
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 25 mecánicos se produce en el interior de la base del segundo motor (7). According to further preferred embodiments, 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 25 takes place inside the base of the second 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 30 (3) y segundos medios mecánicos que comprenden un tercer engranaje de tipo tornillo sinfín (11) 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 (11) son los elementos que proporcionan la unión de 35 engranajes y que a su vez produce el movimiento angular del soporte de la muestra. In an especially preferred embodiment of the device, 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 30 ( 3) and second mechanical means comprising a third worm type gear (11) 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 (11) are the elements that provide the union of gears and which in turn produces the angular movement of the sample holder.
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. 40 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. 40
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 45 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. 50 According to the invention, of 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 thermal transmission properties. 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. Preferably, 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. In addition, said tray is the same for cutting live tissue as well as fixed samples. fifty
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. 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.
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 55 According to particular embodiments, 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 (acid 55
poliláctico) o ABS (acrilonitrilo- butadieno-estireno); preferentemente están compuestos por plástico de nylon blanco con un acabado mate. polylactic) or ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene); They are preferably made of white nylon plastic with a matt finish.
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 5 corte, de modo que se optimiza dicho corte y se pueda obtener la trayectoria deseada. 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.
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 10 engranajes disponibles en el mercado. 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. There can also be 10 gears available in the market.
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 laser (SLS). 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).
15 fifteen
Según una realización particular adicional, los engranajes están cortados mediante un cortador láser en metacrilato. According to a further particular embodiment, the gears are cut by means of a laser cutter in methacrylate.
El dispositivo automático de posicionamiento según la invención también comprende medios para el control del subsistema electromecánico: 20 The automatic positioning device according to the invention also comprises means for the control of the electromechanical subsystem:
- medios para crear prototipos electrónicos de código abierto, - means to create open source electronic prototypes,
- medios de control de dos motores paso a paso que accionan los engranajes del dispositivo. - control means of two stepper motors that drive the gears of the device.
Estos medios de control del sistema electromecánico están compuestos según una realización particular por: 25 These electromechanical system control means are composed according to a particular embodiment by:
- Arduino Mega (plataforma de creación de prototipos electrónicos de código abierto) - Arduino Mega (open source electronic prototype creation platform)
- Ramps 1.4 - Ramps 1.4
- un conjunto de drivers para controlar motores A4988 - a set of drivers to control A4988 engines
- 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. 30 - two stepper motors that drive the gears described above, for example 2 nema 14 stepper motors of the Pololu brand. 30
El firmware de Arduino se limita a recibir órdenes recibidas por puerto USB enviadas desde MATLAB. Arduino firmware is limited to receiving orders received by USB port sent from MATLAB.
La secuencia de control se produce de la siguiente forma: The control sequence is produced as follows:
- 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. 35 - In MATLAB the desired path or position is selected. MATLAB, through the USB port of the PC, transmits the script to be executed to Arduino. 35
- 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. - Arduino, through the RAMPS 1.4 shield, sends the necessary number of pulses and direction to the A4988 drivers. The latter are responsible for translating these pulses to polarizations of the motor coils step by step.
Mediante la combinación de estos motores, el sistema de control empleado y los engranajes utilizados, 40 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. By combining these motors, the control system used and the gears used, 40 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.
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 45 Arduino y los steppers. The entire device can be powered by a 12V and 2A universal transformer, such that said 12V power supply provides the voltage range necessary for the Arduino system and 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. In addition, the present invention also relates to an apparatus, preferably a vibratom (8) comprising a positioning device as defined.
50 fifty
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. 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.
55 55
Según realizaciones particulares, el uso del dispositivo automático de posicionamiento o del vibrátomo (8) que comprenda este dispositivo, comprende: According to particular embodiments, the use of the automatic positioning device or the vibratom (8) comprising this device comprises:
- disponer un líquido tamponado en la cubeta - arrange a buffered liquid in the cuvette
- disponer hielo en el recipiente exterior de mayor tamaño - arrange ice in the larger outer container
- sumergir una muestra de tejido viva en el líquido tamponado contenido en la cubeta, - immerse a sample of living tissue in the buffered liquid contained in the cuvette,
- posicionar dicha muestra para ser seccionada, - position said sample to be sectioned,
- iniciar el proceso de corte y realizar cambios de orientación mientras el corte se está efectuando según la necesidades del usuario. 5 - Start the cutting process and make changes of orientation while the cutting is taking place according to the user's needs. 5
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 According to particular embodiments, 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
10 10
Según realizaciones particulares adicionales las muestras de tejido vivo son muestras conectadas funcionalmente y localizadas en distintas regiones cerebrales. According to additional particular embodiments, the live tissue samples are functionally connected samples and located in different brain regions.
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 15 paralelos a capas definidas de la misma. The automatic positioning device of the invention, or the apparatus that includes said device, preferably a vibratom (8), according to the invention allows cuts of the cerebral cortex 15 parallel to defined layers thereof.
La mayor ventaja del sistema es que permite cortes en tejido vivo con cambios de orientación mientras el corte se está efectuando. The biggest advantage of the system is that it allows cuts in living tissue with changes of orientation while the cut is being made.
20 twenty
Las ventajas de la presente invención son entre otras: The advantages of the present invention are among others:
- 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, - Automatic positioning of a live or fixed sample in any orientation of the space for its cutting in vibratom. This positioning is carried out thanks to a computerized virtual environment that facilitates said operation to the user,
- ajuste dinámico y sincronizado de la orientación 3D de la muestra gracias al dispositivo de la presente 25 invención, para posibilitar el corte tomográfico de un plano cualquiera, incluidos aquellos que sigan una trayectoria tridimensional curva. - Dynamic and synchronized adjustment of the 3D orientation of the sample thanks to the device of the present invention, to enable tomographic cutting of any plane, including those that follow a curved three-dimensional path.
- permite mediante la combinación de dos motores seguir trayectorias de corte multidimensionales predefinidas (a través de una imagen de resonancia magnética, por ejemplo), - allows the combination of two motors to follow predefined multidimensional cutting paths (through an MRI image, for example),
- gracias a su capacidad para cortar muestras de tejido vivo siguiendo trayectorias curvas, esta 30 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”, - Thanks to its ability to cut samples of living tissue following curved paths, 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”,
- 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 35 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, 40 - Thanks to its ability to cut samples on any plane of space it has application in any field of histology with fixed samples of all kinds. In the field of neuroscience and 35 for fixed samples this capacity allows: sectioning complex tracts of nerve fibers to study their density, location of their projections, 3D structure. In addition, it will allow tissue cuts by selecting a plane for its anatomical interest and not for limitations or restrictions imposed by the cutting system, for example, cuts of the cerebral cortex parallel to defined layers of the same would be easy to perform, something impossible in today, 40
- accesibilidad para que el usuario capture los cortes histológicos con facilidad, - accessibility for the user to capture histological cuts easily,
- permite que la muestra esté sumergida en liquido tamponado para mantenerla viva, - allows the sample to be submerged in buffered liquid to keep it alive,
- el dispositivo permite que la muestra esté a una temperatura baja gracias a que soporta que la muestra esté rodeada de hielo, - the device allows the sample to be at a low temperature because it supports the sample being surrounded by ice,
- funciona tanto con muestras fijadas como con tejido vivo, 45 - works with both fixed and live tissue samples, 45
- ofrece la posibilidad de anclaje a un vibrátomo comercial, como por ejemplo el de Leica Biosystems, Modelo VT 1200S. - offers the possibility of anchoring to a commercial vibratom, such as that of Leica Biosystems, Model VT 1200S.
Breve descripción de las figuras. 50 Brief description of the figures. fifty
Figura 1. Detalle del dispositivo de posicionamiento 3D desarrollado. Figure 1. Detail of the 3D positioning device developed.
Sistema de posicionamiento 3D compuesto por lo siguientes elementos: 3D positioning system composed of the following elements:
1. Base para la muestra que se pretende cortar. 1. Basis for the sample to be cut.
2. Motor paso a paso para movimiento de rotación. 55 2. Stepper motor for rotation movement. 55
3. Motor paso a paso para movimiento de inclinación. 3. Stepper motor for tilt movement.
4. Rueda dentada motriz para rotación. 4. Motor sprocket for rotation.
5. Rueda dentada secundaria para rotación. 5. Secondary sprocket for rotation.
6. Eje trasmisor de inclinación. 6. Tilt transmitter shaft.
7. Caja de engranajes para inclinación. 7. Gear box for inclination.
9. Recipiente interior en el cual se deposita el líquido tamponado. 9. Inner container in which the buffered liquid is deposited.
10. Recipiente exterior en el cual se contiene el hielo. 5 10. External container in which the ice is contained. 5
Figura 2. Representación en 3D del vibrátomo comercial VT 1200S de Leica Biosystems. Figure 2. 3D representation of the VT 1200S commercial vibratom from Leica Biosystems.
Figura 3. Muestra una vista superior del dispositivo de posicionamiento 3D. Figure 3. Shows a top view of the 3D positioning device.
La Figura 3a muestra una vista a través del corte por la línea H-H de la figura 3 Figure 3a shows a view through the section on the H-H line of Figure 3
Se ilustra en la figura la unión del sinfín (11) y la rueda dentada (12) para conformar el 10 engranaje que proporciona inclinación a la muestra. The figure shows the union of the auger (11) and the sprocket (12) to form the gear that provides inclination to the sample.
La Figura 3b muestra una vista a través del corte por la línea F-F de la figura 3. Figure 3b shows a view through the section along the line F-F of figure 3.
Se representa cómo está unida la rueda dentada (12) al eje de transmisión (6). It is shown how the sprocket (12) is attached to the drive shaft (6).
La Figura 3c muestra una vista a través del corte por la línea G-G de la figura 3. Figure 3c shows a view through the section along the G-G line of Figure 3.
En la parte derecha del sistema se encuentra la unión de engranajes que proporciona 15 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 (11). Esta transmisión se puede ver más claramente en la figura 3a. On the right side of the system is the gear joint that provides angular movement to the sample holder. This union is composed of an auger (11) and a cogwheel (12). The movement is transmitted thanks to the stepper motor (3) which is integral to the auger (11). This transmission can be seen more clearly in Figure 3a.
Figura 4. Muestra una vista frontal del dispositivo, una vista desde el elemento 5 de la figura 1. Figure 4. Shows a front view of the device, a view from the element 5 of Figure 1.
20 twenty
Claims (16)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201530181A ES2538408B9 (en) | 2015-02-13 | 2015-02-13 | Automatic positioning device for cutting three-dimensional tissue in a sample, vibratom that includes it and its use |
| PCT/ES2016/070078 WO2016128604A1 (en) | 2015-02-13 | 2016-02-10 | Automatic positioning device for three-dimensional tissue cutting in a sample, vibratome comprising same and use thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201530181A ES2538408B9 (en) | 2015-02-13 | 2015-02-13 | Automatic positioning device for cutting three-dimensional tissue in a sample, vibratom that includes it and its use |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2538408A1 true ES2538408A1 (en) | 2015-06-19 |
| ES2538408B1 ES2538408B1 (en) | 2016-02-19 |
| ES2538408B9 ES2538408B9 (en) | 2016-06-22 |
Family
ID=53379976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201530181A Expired - Fee Related ES2538408B9 (en) | 2015-02-13 | 2015-02-13 | Automatic positioning device for cutting three-dimensional tissue in a sample, vibratom that includes it and its use |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2538408B9 (en) |
| WO (1) | WO2016128604A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MX2021004786A (en) * | 2021-04-26 | 2022-10-27 | Jesus Raul Beltran Ramirez | Assembly apparatus to perform waxing and cutting of histological samples. |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3700228A (en) * | 1970-09-25 | 1972-10-24 | Robert E Peale | Adjustable axis work support |
| DE2732001A1 (en) * | 1977-07-15 | 1979-02-01 | Guenter Dittes | Microtome cut widener with adjustable, permanent magnet clamp - has adjustable repeatable gap and constant application force |
| US20080072722A1 (en) * | 2006-09-02 | 2008-03-27 | Leica Microsystems Nussloch Gmbh | Vibrating Microtome With Automated Measurement Of Vertical Runout |
| RU2435152C1 (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Аграрный Университет Имени Н.И. Вавилова" | Holder for soft biological tissue sample to microtome |
| CN102632436A (en) * | 2012-04-23 | 2012-08-15 | 郝玉民 | Blade grinding machine for external conical surface of drill |
| WO2012172024A1 (en) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | Vib Vzw | Microtome chamber, sample holder and sample processing method |
-
2015
- 2015-02-13 ES ES201530181A patent/ES2538408B9/en not_active Expired - Fee Related
-
2016
- 2016-02-10 WO PCT/ES2016/070078 patent/WO2016128604A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3700228A (en) * | 1970-09-25 | 1972-10-24 | Robert E Peale | Adjustable axis work support |
| DE2732001A1 (en) * | 1977-07-15 | 1979-02-01 | Guenter Dittes | Microtome cut widener with adjustable, permanent magnet clamp - has adjustable repeatable gap and constant application force |
| US20080072722A1 (en) * | 2006-09-02 | 2008-03-27 | Leica Microsystems Nussloch Gmbh | Vibrating Microtome With Automated Measurement Of Vertical Runout |
| RU2435152C1 (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Аграрный Университет Имени Н.И. Вавилова" | Holder for soft biological tissue sample to microtome |
| WO2012172024A1 (en) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | Vib Vzw | Microtome chamber, sample holder and sample processing method |
| CN102632436A (en) * | 2012-04-23 | 2012-08-15 | 郝玉民 | Blade grinding machine for external conical surface of drill |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2538408B1 (en) | 2016-02-19 |
| ES2538408B9 (en) | 2016-06-22 |
| WO2016128604A1 (en) | 2016-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2673398T3 (en) | Accessory support for particle beam apparatus | |
| ES2538408B1 (en) | Automatic positioning device for cutting three-dimensional tissue in a sample, vibratom that includes it and its use | |
| BR112015020601A2 (en) | biopsy device | |
| ES2900774T3 (en) | Microfluidic Screening System and Procedure for Use | |
| Pégard et al. | Flow-scanning optical tomography | |
| BR112017003167B1 (en) | IN VITRO METHOD, APPARATUS FOR ANALYSIS OF THE BEHAVIOR OF SUBSTANCES IN A SIMULATED PHYSIOLOGICAL ENVIRONMENT AND USE OF THE SAME | |
| Mejía-Rodríguez et al. | Assessment and educational quality: Advances, limitations and current challenges | |
| ES2739028B2 (en) | 3D PRINTING MACHINE AND SIMULTANEOUS FOOD COOKING | |
| ES2921804T3 (en) | Microbubble distribution device for cell sonoporation | |
| RU101903U1 (en) | X-ray Phantom Phantom | |
| RU2018114084A (en) | 3D-ULTRASONIC IMAGE SYSTEM FOR APPLICATIONS RELATED TO BLOCKING THE NERVE | |
| ES2967069T3 (en) | Apparatus and method for generating microgravity | |
| Alvarez et al. | Prospects for Social Employment Insertion of Graduates in Pedagogy in the Autonomous Community of Galicia. From the University to the Labour Market | |
| WO2017125635A1 (en) | Automatic lens switching device for a planar laser beam microscope | |
| RU78596U1 (en) | FIXING DEVICE FOR ANATOMIC DRUG | |
| Tiana Ferrer | La Evaluación y la calidad: dos cuestiones sometidas a discusión | |
| RU108276U1 (en) | CARTRIDGE FOR HISTOLOGICAL FILLING | |
| US20230081048A1 (en) | Tissue cutting system and method | |
| RU114838U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING BIOLOGICAL Slices | |
| Edelmann | BASIC BIOLOGICAL RESEARCH WITH THE STRL4TED MUSCLE BY USING CRYOTECHMQUES AND ELECTRON MICROSCOPY | |
| Rodríguez Gutiérrez | Las actividades económicas y la organización funcional del territorio litoral de Asturias | |
| Meléndez Delgado | Studying the role of staphyloxanthin in modulating membrane structural parameters in DMPG and DPPG lipid bilayers | |
| Plitea et al. | An innovative family of modular parallel robots for brachytherapy | |
| Sun et al. | The preoperative evaluation value of three-dimensional ultrasound imaging for ovarian masses | |
| WO2022231412A1 (en) | Connectable apparatus for paraffin-embedding and cutting histological samples |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2538408 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20160219 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20210929 |