Т-образный монополярный игольчатый электрод для регистрации электрической активности органов желудочно-кишечного тракта животных

Т-образный монополярный игольчатый электрод для регистрации электрической активности органов желудочно-кишечного тракта животных

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение преимущественно относится к экспериментальной медицине, ветеринарии и биологии, а именно, к устройствам для проведения медико-биологических исследований на органах желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) в хронических экспериментах на крысах, но может быть использовано и на других мелких животных.

Известен биполярный игольчатый электрод по патенту РФ №RU 2317000 С1 для вживления в серозно-мышечный слой желудка и тонкой кишки крыс для регистрации их электрической активности в хронических экспериментах, выполненный в виде двух изолированных друг от друга параллельно расположенных игл и припаянных к каждой из них изолированных проводов, выполняющих функции кабелей отведений, плотно охваченных фторопластовой втулкой в области соединения игл с проводами, а также электродный фиксатор для фиксирования биполярного игольчатого электрода на органах ЖКТ, устанавливаемый на выводимые наружу из биологических тканей органов ЖКТ концы игл.

Этот биполярный электрод обеспечивает достаточно надежную свою фиксацию к стенкам желудка или кишечника и, как следствие, обеспечивает продолжительную достоверную регистрацию биоэлектрических потенциалов за счет того, что две его рядом расположенные иглы после осуществления вколов, с одной стороны, обеспечивают биполярному электроду двойную устойчивость, препятствуя его ротационному и иному смещению, а, с другой стороны, площадка, расположенная между иглами, служит хорошей опорой, распределяющей механическую нагрузку так, чтобы биполярный электрод не имел тенденции к прободению биологических тканей, где он установлен, а надетый на выведенные наружу из биологических тканей концы игл электродный фиксатор препятствует выдергиванию биполярного электрода обратно и также служит хорошей опорной площадкой для установленного биполярного электрода. Однако, существенным недостатком биполярных электродов для проведения хронических исследований и, в частности, биполярного игольчатого электрода по патенту РФ № RU 2317000 C1 является необходимость использования двух электродных проводов, идущих от каждого биполярного электрода, для осуществления биполярного отведения биологических потенциалов, а также двойная травматизация биологических тканей исследуемого участка органа ЖКТ, обусловленная необходимостью осуществления двух вколов при установке биполярного игольчатого электрода.

Преимуществом монополярной схемы отведения биоэлектрических потенциалов является то, что при монополярной схеме снимается разность биоэлектрических потенциалов между участком биологического объекта, находящимся в электрическом поле исследуемого органа (ЖКТ), где установлен монополярный электрод (потенциальный электрод), и участком, в котором потенциал электрического поля исследуемого органа стремится к нулю, где установлен нулевой электрод (ГОСТ 24878-81 Электроды для съема биоэлектрических потенциалов термины и определения). Следовательно, форма сигнала будет отражать изменения электрического поля, генерируемого участком исследуемого органа, находящимся под потенциальным электродом. При регистрации электрической активности органов ЖКТ крыс в качестве потенциального может использоваться монополярный игольчатый электрод, а в качестве нулевого электрода - игольчатый электрод традиционной конструкции, вкалываемый преимущественно в хвост крысы.

Монополярное отведение биоэлектрического потенциала позволяет одновременно отводить потенциалы фактически в два раза большего числа исследуемых участков ЖКТ биологического объекта, чем биполярное, за счет того, что количество проводов, идущих от монополярных электродов, вдвое меньше в сравнении с биполярной схемой подключения. Это особенного актуально при выведении идущих от электродов проводов через хвост лабораторного животного, поскольку имеют место жесткие анатомические ограничения на свободное пространство, которое может быть занято проводами, идущими от электродов.

Наиболее близким к предложенному в изобретении T-образному монополярному игольчатому электроду является монополярное электродное устройство по патенту РФ № RU 2102005 C1 (по сути своей являющееся монополярным игольчатым биоэлектрическим электродом), содержащее один игольчатый биоэлектрический электрод, соединенный с покрытым электроизоляцией проводом, выполняющим функцию кабеля отведения, смонтированный в корпусе в виде пластинки из диэлектрического материала. Данному монополярному электродному устройству присущ ряд существенных недостатков. При проведении хронических экспериментов с использованием крыс было установлено, что устройство по патенту РФ № RU 2102005 C1 могло мигрировать с места его первоначальной установки. Так, было установлено, что данное устройство приводило, например, к деформации мест вкола, нарушающей контакт между его токосъемной поверхностью и биологическими тканями, и как следствие к прободению стенки кишки в месте вживления электрода и его миграции внутри кишки, что влекло за собой невозможность получения достоверного сигнала. На основании тщательного изучения всех обстоятельств было также установлено, что устройство по патенту РФ №РФ 2102005 C1 не имеет достаточной поверхности опоры на биологические ткани, где оно установлено. Кроме того, недостатком данного монополярного электродного устройства является то, что электродный фиксатор опирается только на мягкие биологические ткани и имеет одну единственную точку взаимодействия с электродом в области выводимого наружу из биологических тканей конца иглы, вследствие чего возможна ротация электродного фиксатора относительно электрода, что не способствует, как устойчивому фиксирующему соединению между самим электродом и электродным фиксатором, так и устойчивому фиксирующему соединению с мягкими биологическими тканями, где он установлен.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности фиксации электрода в стенке органа ЖКТ и, как следствие этого, повышение достоверности регистрируемого сигнала. Еще одним техническим результатом является улучшение приживляемости электрода к биологическим тканям из-за более щадящего механического воздействия, оказываемого на биологические ткани.

Технический результат достигается тем, что в предложенном монополярном игольчатом электроде для регистрации электрической активности органов ЖКТ-животных, содержащем иглу, провод, корпус, плотно охватывающий иглу, соединенную с проводом, и электродный фиксатор, выполненный с возможностью надевания с натягом на выводимый наружу из биологических тканей конец иглы, согласно изобретению корпус выполнен в виде полимерной втулки, заполненной фиксирующим веществом и имеющей отношение ее длины к ее диаметру не менее 3:1, рабочая часть иглы выступает из средней части боковой поверхности корпуса под углом, близким к прямому углу по отношению к самой боковой поверхности корпуса, а провод выходит из одного из торцов корпуса.

Кроме того, электродный фиксатор имеет Г-образную форму с возможностью опоры одной своей частью на провод, выходящий из торца корпуса, далее называемой поперечной частью, при надевании с натягом на выводимый наружу из биологических тканей конец иглы другой своей частью, прилежащей к корпусу через биологические ткани, далее называемой продольной частью.

Кроме того, рабочая часть иглы предпочтительно покрыта диэлектрическим покрытием на участке, размещенном внутри электродного фиксатора и выступающем над его поверхностью, и на участке, выступающем над поверхностью корпуса, при этом эти участки выступают на высоту, достаточную для изолирования открытой токосъемной поверхности иглы от поверхности органа ЖКТ.

Предложенная в данном изобретении Т-образная конструкция монополярного игольчатого электрода препятствует возможной деформации (например, перерастяжению) биологических тканей в месте его установки, возникающей вследствие оказания различных тянущее-толкающих нагрузок на место вкола электрода. Такая деформация предотвращается за счет большего захвата биологических тканей между электродным фиксатором и корпусом электрода, за счет увеличения площади опоры корпуса электрода и фиксатора на биологические ткани, а также за счет того, что поперечная часть фиксатора, опираясь на провод электрода, препятствует его ротации и иным смещениям.

На фиг.1 изображен предложенный Т-образный монополярный игольчатый электрод без электродного фиксатора.

На фиг.2 - Т-образный монополярный игольчатый электрод, показанный на фиг.1, с надетым на него электродным фиксатором.

На фиг.3 - сечение по А-А на фиг.2.

Т-образный монополярный игольчатый электрод для регистрации электрической активности органов ЖКТ животных содержит корпус 1, плотно охватывающий иглу 2, соединенную с изолированным проводом 3 таким образом, что через это соединение обеспечивается проведение биоэлектрических токов, создаваемых разностью биологических потенциалов. Корпус 1 выполнен в виде полимерной фторпластовой втулки, заполненной фиксирующим веществом, индифферентным к тканям организма, например, эпоксидным клеем. Рабочая часть иглы 2 выступает из средней части боковой поверхности корпуса 1 под углом близким к прямому углу по отношению к самой боковой поверхности корпуса 1, а провод 3 выходит из одного из торцов корпуса 1.

Втулка имеет длину 3-4 мм, как правило, 3,4-3,5 мм, диаметр 0,9-1,2 мм, как правило, 1,1 мм. Рабочая часть иглы 2 имеет длину 1,8-2,2 мм.

При фиксировании рабочей части иглы 2 в стенке кишки крысы боковая поверхность втулки обеспечивает опору на окружающие место вкола биологические ткани и тем самым препятствует дальнейшему ее прохождению в отверстие, образованное в результате прокола стенки кишки иглой 2.

Эксперименты показали, что при отношении длины втулки к ее диаметру от 3:1 и более (предпочтительно до 4:1, поскольку длина втулки более 4:1 является излишней) не наблюдалось прободения Т-образным электродом стенки органов ЖКТ. В то время как в 40% случаев монополярные электродные устройства по патенту РФ № RU 2102005 C1 обнаруживались в полости кишки.

Электродный фиксатор 4 имеет Г-образную форму (преимущественно прямоугольного сечения). При фиксации иглы 2 в стенке органа ЖКТ электродный фиксатор 4 устанавливают на выведенный наружу из биологических тканей конец иглы 2 таким образом, что его продольная часть, надеваемая на иглу и прилежащая к корпусу 1 через биологические ткани, прижимает захваченные иглой 2 биологические ткани стенки органа ЖКТ к боковой поверхности корпуса 1, а его поперечная часть опирается на провод 3, выходящий из торца корпуса 1, удерживая их. То есть электродный фиксатор 4 в отличие от электродного фиксатора по патенту РФ № RU 2102005 C1 имеет две точки взаимодействия с корпусом 1 электрода, вследствие чего электродный фиксатор 4 опирается не только на мягкие биологические ткани стенки органа ЖКТ, но и имеет жесткую опору на провод 3, идущий из торца корпуса 1. В свою очередь предложенный игольчатый электрод ограничивается в возможности ротации относительно электродного фиксатора 4, что улучшает фиксирующее соединение между корпусом 1 и электродным фиксатором 4, а также между игольчатым электродом и биологическими тканями органа ЖКТ.

Электродный фиксатор 4 на своей поперечной части имеет углубление для размещения провода 3 (как показано на фиг.2), что позволяет выровнять между собой опорные поверхности корпуса 1 и электродного фиксатора 4, контактирующие с биологическими тканями, а также размещать электродный фиксатор 4 вровень с корпусом 1.

Для стабильности пятна контакта между токосъемной поверхностью игольчатого электрода с биологическими тканями токосъемная поверхность иглы 2 может быть ограничена (например, кольцеобразно) диэлектрическим покрытием 5 (как показано на фиг.3) в области основания рабочей части иглы (в месте ее выхода из корпуса 1) и диэлектрическим покрытием 6 в области конца иглы 2, расположенного внутри электродного фиксатора 4, таким образом, что диэлектрическое покрытие 6 несколько выступает за поверхность электродного фиксатора 4. При этом свободной от диэлектрического покрытия остается лишь та часть рабочей части иглы 2, которая расположена в биологических тканях внутри стенки органа ЖКТ. Таким образом, токосъемная поверхность иглы 2 располагается только в биологических тканях внутри стенки органа ЖКТ без возможности электрического контакта как с поверхностью органа ЖКТ, так и с биологическими электропроводными текучими средами (например, такими как серозная жидкость, экссудат, транссудат, излившаяся кровь и т.п.), находящимися на поверхности органа ЖКТ. Диэлектрическим покрытием может быть, например, электроизолирующий лак или тефлон. Помимо изолирующих свойств диэлектрическое покрытие, в частности, может улучшать свойства фиксирующего соединения между игольчатым электродом (а точнее, выводимым наружу из биологических тканей концом иглы 2, имеющим диэлектрическое покрытие) и электродным фиксатором 4. Вышеописанная конструкция токосъемной поверхности иглы применима и для биполярных игольчатых электродов.

Таким образом, предложенный Т-образный монополярный игольчатый электрод совмещает в себе преимущества надежной фиксации, свойственной биполярным игольчатым электродам, с меньшей травматизацией биологических тканей, свойственной монополярным игольчатым электродам.

1. Монополярный игольчатый электрод для регистрации электрической активности органов ЖКТ животных, содержащий иглу, провод, корпус, плотно охватывающий иглу, соединенную с проводом, и электродный фиксатор, выполненный с возможностью надевания с натягом на выводимый наружу из биологических тканей конец иглы, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде полимерной втулки, заполненной фиксирующим веществом и имеющей отношение ее длины к ее диаметру не менее 3:1, рабочая часть иглы выступает из средней части боковой поверхности корпуса, а провод выходит из одного из торцов корпуса.

2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что электродный фиксатор имеет Г-образную форму с возможностью опоры поперечной частью на провод, выходящий из торца корпуса, при надевании продольной части на выводимый наружу из биологических тканей конец иглы.

3. Электрод по п.1, отличающийся тем, что рабочая часть иглы покрыта диэлектрическим покрытием на участке, размещенном внутри электродного фиксатора и выступающем над его поверхностью, и на участке, выступающем над поверхностью корпуса, при этом эти участки выступают на высоту, достаточную для изолирования открытой токосъемной поверхности иглы от поверхности органа ЖКТ.