SIMULADOR DE MICROINYECCIÓN INTRACITOPLÁSMICA.

Simulador de microinyección intracitoplásmica.

Es un simulador de microinyección intracitoplásmica de espermatozoides,

diseñado para proporcionar un entorno de aprendizaje y entrenamiento para los especialistas en microinyección, el cual permite de forma adaptativa ir mejorando el manejo de los aparatos a medida que el usuario va ejercitándose, para alcanzar la sensibilidad y habilidad requerida en el entorno real.

Para ello, el sistema propuesto comprende unos manipuladores (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) con varios grados de sensibilidad, adaptables, que interactúan con un módulo de simulación de entorno (11) para proporcionar imágenes de la actividad que está siendo realizada, las cuales serán mostradas en unos medios de representación gráfica (13).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201031038.

Solicitante: UNIVERSIDAD MIGUEL HERNANDEZ DE ELCHE.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: BOTELLA BEVIA, FEDERICO, BORRAS ROCHER,Fernando, SEGURA HERAS,José Vicente, LÓPEZ GÁLVEZ,José Jesús.

Fecha de Publicación: 16 de Noviembre de 2012.

Clasificación Internacional de Patentes:

A61B19/00
G09B23/28 FISICA. › G09 ENSEÑANZA; CRIPTOGRAFIA; PRESENTACION; PUBLICIDAD; PRECINTOS. › G09B MATERIAL EDUCATIVO O DE DEMOSTRACION; MEDIOS DE ENSEÑANZA O DE COMUNICACION DESTINADOS A LOS CIEGOS, SORDOS O MUDOS; MODELOS; PLANETARIOS; GLOBOS; MAPAS GEOGRAFICOS; DIAGRAMAS. › G09B 23/00 Modelos para usos científicos, médicos o matemáticos, p. ej. dispositivos a escala real para la demostración (bajo forma de juguetes A63H). › para la medicina.

Fragmento de la descripción:

Simulador de microinyección intracitoplásmica.

Objeto de la invención

La presente invención forma parte del área de la biomedicina y en particular en el campo de la medicina reproductiva.

El objeto principal de la presente invención es un simulador de microinyección intracitoplásmica de espermatozoides, proporcionando un entorno de aprendizaje y entrenamiento para los especialistas en microinyección, el cual permite de forma adaptativa ir mejorando el manejo de los aparatos a medida que el usuario va ejercitándose, para alcanzar la sensibilidad y habilidad requerida en el entorno real.

Para ello, el sistema propuesto comprende unos micromanipuladores con varios grados de sensibilidad, adaptables, que interactúan con un simulador del entorno real para proporcionar imágenes de la actividad que está siendo realizada.

Antecedentes de la invención

Se entiende por Inyección Intracitoplasmática de Espermatozoides (ICSI) la técnica de reproducción asistida para el tratamiento de la infertilidad, que consiste en la introducción de un espermatozoide dentro de un óvulo maduro.

El procedimiento de microinyección intracitoplásmica (ICSI) consiste en los siguientes pasos:

- Preparación del entorno.

\circ La placa de trabajo debe ser preparada con varias gotas con óvulos, con una gota con espermatozoides y con una gota con polivinilpirrolidona (PVP).

\circ Los espermatozoides se deben colocar en un medio viscoso para ayudar a ralentizar su movimiento y sea más fácil el trabajo del experto.

\circ La pipeta utilizada para la microinyección debe ser cargada de PVP previamente.

- Selección y captura de espermatozoides según morfología y movilidad.

\circ Con zoom 10x se debe bajar la pipeta derecha y se enfoca la imagen para localizar los espermatozoides en el borde de la gota, donde el movimiento no es tan rápido y se facilita su captura.

\circ Con zoom 40x se debe seleccionar un espermatozoide con buena morfología. Para facilitar la captura es necesario inmovilizarlo y para ello se le coloca la pipeta encima de la cola, se baja la pipeta pisándole la cola y se le golpea haciendo un movimiento de zig-zag con la pipeta. Una vez inmovilizado se posiciona para realizar la captura aspirando por la cola.

- Inyección del espermatozoide en el óvulo.

\circ Mover la placa hacia la gota que contiene el óvulo, utilizando el zoom 10x para localizar el óvulo.

\circ Enfocar a 40x una vez encontrado el óvulo para comenzar el proceso de inyección.

\circ Buscar el cuerpo polar del óvulo. El cuerpo polar debe estar siempre a las 6 o a las 12, para evitar dañarlo durante la microinyección. Para ello se requiere apoyar la pipeta derecha en la membrana del óvulo y moverlo hasta situarlo en la posición adecuada.

\circ Subir zoom a 20x y buscar pipeta izquierda.

\circ Aspirar con pipeta izquierda para fijar óvulo. Mover pipeta para comprobar fijación.

\circ Bajar zoom a 10x y buscar pipeta derecha, para acercar pipeta a óvulo y subir el zoom a 40x.

\circ Una vez posicionada la pipeta derecha, bajar el espermatozoide a la punta de la pipeta derecha para inyectar.

\circ Pinchar el óvulo con pipeta derecha y aspirar un poco de citoplasma para relejar el óvulo y así comprobar que la aguja está dentro y no presenta "efecto globo".

\circ Introducir el espermatozoide y sacar pipeta derecha.

\circ Soltar óvulo de pipeta izquierda y fin del proceso.

A parte de las muestras biológicas válidas, el equipamiento necesario para llevar a cabo el procedimiento ICSI consiste básicamente en un microscopio invertido con una placa calentada para un mantenimiento óptimo del material biológico, así como unos manipuladores. Estos son dos pipetas: una pipeta de sujeción, que permite realizar la fijación del óvulo en una posición determinada, y una pipeta de inyección, que permite realizar la inmovilización y captura de un espermatozoide, así como la microinyección en el óvulo. Además, son necesarios un manipulador eléctrico para grandes movimientos (pipeta de sujeción) y uno hidráulico para movimientos más finos (pipeta de inyección). También se van a necesitar jeringas herméticas rellenas con aceite mineral y una mesa antivibratoria para asegurar las condiciones idóneas de trabajo.

Dependiendo de la tarea a realizar en cada momento se trabajará a varios niveles de zoom: 40x, 20x y 10x.

Entre los problemas que presenta la formación de especialistas utilizando entornos reales se pueden citar: la frecuente rotura de pipetas y el habitual deterioro y pérdida del material biológico, así como el desgaste del entorno real.

Son conocidos múltiples tipos de simuladores entrenadores personales, como son, por ejemplo: US 2009/0263775 (Christopher J. Ullrich, Patent Department Kilpatrick Stockton LLP) 2009, ES 2 111 557 T3 (Roland Brodard, MED-EL Medical Electronics) 1998, ES 2 324 054 T3 (Johnson Chiang, Yin-Liang Lai) 2009, ES 1 065 281 (Juan Ruiz Castillo, et al) 2007.

En esos diferentes registros patentados se reflejan equipos de entrenamiento con variantes en sus funciones y en elementos constitutivos, sin embargo debe señalarse que, por parte del peticionario, se desconoce la existencia de alguno que presente las características técnicas, estructurales y de configuración semejante a las que describe el sistema objeto de la invención.

Descripción de la invención

El simulador de microinyección intracitoplásmica es un instrumento de prácticas, tanto para la primera toma de contacto y adiestramiento de especialistas para familiarizarse y controlar los movimientos y el dominio de los distintos instrumentos, como para el perfeccionamiento de gestos típicos en este tipo de actividad de especialistas y formados.

Este entorno representa una notable mejora en lo referente al coste ya que tiene la ventaja de ofrecer al usuario un método para adquirir paulatinamente la sensibilidad requerida, sin necesidad de usar horas en entorno profesional y sin riesgos como la utilización de material biológico o la rotura de pipetas. Además, este entorno es práctico, sencillo y fácilmente desmontable permitiendo su portabilidad.

El simulador para llevar a cabo la microinyección intracitoplásmica objeto de la invención debe incorporar como elementos fundamentales los siguientes:

• actuadores que permiten realizar movimientos en el plano y en la vertical con las pipetas virtuales de sujeción del óvulo y de inyección del espermatozoide,

• actuadores que permiten controlar las funciones de aspiración y expulsión con las pipetas virtuales,

• módulo de simulación de entorno, que establece la escena de trabajo, en base a una serie de parámetros de configuración y coordinando los elementos simulados, así como el movimiento representado por el muestreo de señales procedentes de los actuadores,

• medios de introducción de datos, para establecer el valor de los parámetros de configuración y seleccionar los ejercicios a realizar, así como permitir continuar el ejercicio, una vez finalizada cada fase del mismo, y

• medios de representación gráfica, en los que puede visualizar toda la escena desarrollada, de forma análoga a como ocurre en la realidad.

Los actuadores requeridos son los siguientes:

• Un actuador de movimiento de pipeta virtual izquierda.

• Un actuador de movimiento de pipeta virtual derecha.

• Un actuador de aspiración-expulsión izquierdo.

• Un actuador de aspiración-expulsión derecho.

Un...

Reivindicaciones:

1. Simulador para microinyección intracitoplásmica (1) caracterizado porque comprende:

• un actuador (2) de movimiento en el plano de la pipeta virtual izquierda (18) que permite el movimiento en el plano,

• un actuador (3) de movimiento de descenso en la vertical de la pipeta virtual izquierda (18) que permite el movimiento de bajada a lo largo del eje perpendicular al plano,

• un actuador (4) de movimiento de ascenso en la vertical de la pipeta virtual izquierda (18) que permite el movimiento de subida a lo largo del eje perpendicular al plano,

• un actuador (5) de movimiento en el plano de la pipeta virtual derecha (19) que permite el movimiento en el plano,

• un actuador (6) de movimiento de ascenso en la vertical de la pipeta virtual derecha (19) que permite el movimiento de subida a lo largo del eje perpendicular al plano,

• un actuador (7) de movimiento de descenso en la vertical de la pipeta virtual derecha (19) que permite el movimiento de bajada a lo largo del eje perpendicular al plano,

• un actuador (8) de aspiración-expulsión de la pipeta virtual izquierda (18) que permite aspirar y expulsar fluido virtual,

• un actuador (9) de aspiración-expulsión de la pipeta virtual derecha (19) que permite aspirar y expulsar fluido virtual,

• un controlador de actuadores (10), que lleva a cabo el muestreo de señales procedentes de la manipulación de los actuadores (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9),

• un módulo de simulación de entorno (11) que comprende a su vez:

\circ medios para generar los diferentes escenarios de trabajo, incorporando al menos las fases de inicialización (22), llenado de pipetas (24) de PVP, captura (25) de un espermatozoide, microinyección (26) de espermatozoide en el óvulo, en las que se recrean la posición y velocidad de los elementos simulados correspondientes a cada etapa, incorporando al menos, una gota de fluido virtual tipo polivinilpirrolidona PVP (15), una ventana (14) de observación, espermatozoides (17), pipeta virtual izquierda (18), pipeta virtual derecha (19), un óvulo (16) con su cuerpo polar (20), ubicado dentro de la capa pelúcida (21), y

\circ medios para coordinar los movimientos de los elementos simulados anteriores y su interacción con los movimientos de las pipetas virtuales (18, 19), llevados a cabo por el usuario y representados por el muestreo de señales captadas por los actuadores (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) a través del controlador (10),

• unos medios de introducción de datos (12) que permiten, al menos, establecer el valor de los parámetros de configuración, así como seleccionar la etapa a simular, iniciar/continuar/finalizar la simulación y cualquiera de sus etapas, aumentar/disminuir el zoom, aumentar/disminuir tanto la velocidad como la sensibilidad de ambas pipetas virtuales (18, 19), y

• unos medios de representación gráfica (13), que permiten visualizar el escenario simulado con los diferentes elementos y su interacción con los movimientos de las pipetas virtuales (18, 19), llevados a cabo por el usuario.

2. Simulador para microinyección intracitoplásmica (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque los actuador (2, 5) que representan movimientos en el plano de las pipetas virtuales derecha e izquierda (18, 19) respectivamente, son joysticks verticales con 360º grados de libertad.

3. Simulador para microinyección intracitoplásmica (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque los actuadores (3, 4) que representan el movimiento de bajada y subida a lo largo del eje perpendicular al plano, respectivamente, de la pipeta virtual derecha (18), son pulsadores independientes, que transmiten un movimiento constante, y están incorporados en la parte superior del actuador (2).

4. Simulador para microinyección intracitoplásmica (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque los actuadores (6, 7) que representan el movimiento de bajada y subida a lo largo del eje perpendicular al plano, respectivamente, de la pipeta virtual izquierda (19), son proporcionados por el giro antihorario y horario, respectivamente, del actuador (5).

5. Simulador para microinyección intracitoplásmica (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque los actuadores (8, 9) de aspiración-expulsión de las pipetas virtuales izquierda y derecha (18, 19) respectivamente, son botones con giro infinito, que mediante el giro antihorario se aspira y mediante el giro horario se expulsa.

6. Simulador para microinyección intracitoplásmica (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque el módulo de simulación de entorno (11) tiene una configuración que incorpora al menos los siguientes parámetros:

• nivel de sensibilidad, que establece el tiempo de muestreo de señales de los diferentes actuadores (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) empleados para aspirar y expulsar y para realizar movimientos espaciales de las pipetas virtuales (18, 19),

• nivel de velocidad, que establece la relación entre el movimiento simulado y el tacto aplicado a cada actuador (2, 3, 4, 5, 6, 7) de movimientos,

• nivel de aumentos, que establece el escalado de los elementos simulados, según el alcance deseado, pudiendo seleccionarse entre 40x, 20x y 10x,

• asumir inicialmente la pipeta virtual derecha (19) cargada de PVP, para aquellos usuarios que dominen esta fase del entrenamiento,

• nivel de PVP de carga inicial,

• control de llenado de PVP en pipeta virtual derecha (19), que establece la rapidez con que se aspira o expulsa PVP, y

• número de espermatozoides (17) simulados.

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