устройство для исследования электрической активности желудочно-кишечного тракта в хронических экспериментах на крысах

Формула изобретения

1. Устройство для исследования электрической активности желудочно-кишечного тракта в хронических экспериментах на крысах, содержащее клетку для размещения крыс, которая выполнена с отверстием под втулку, игольчатые электроды для вживления в серозно-мышечный слой желудка и тонкой кишки, каждый из которых выполнен в виде двух изолированных параллельных игл, двух изолированных проводов, припаянных к соответствующей игле, и средства фиксации игл электрода после вживления, втулку, состоящую из цилиндрической части с двумя ограничительными фланцами и имеющую осевое сквозное отверстие для расположения хвоста крысы, выполненные в стенке цилиндрической части соосные поперечные отверстия под иглу для фиксации хвоста крысы, при этом втулка закреплена в отверстии клетки с возможностью выведения проводов электродов из клетки через осевое отверстие втулки под кожей хвоста крысы, а из хвоста - через прокол в хвосте, выполненный после втулки, а провода электродов подключены к средствам регистрации, отличающееся тем, что клетка выполнена в виде прямого параллелепипеда, все стороны которого закрыты, выполнены из нержавеющей стали и перфорированы равномерно расположенными отверстиями, а в одной из боковых сторон клетки выполнена запирающаяся дверца для перемещения крысы, при этом втулка выполнена разборной, а ее фланцы связаны с цилиндрической частью резьбовым соединением, причем отверстие в клетке под втулку выполнено круглым, имеет диаметр, больший наружного диаметра цилиндрической части втулки, но меньший диаметра фланцев втулки, а поперечные отверстия под фиксирующую иглу размещены в плоскости, расположенной перпендикулярно оси втулки, посередине ее длины, при этом ось поперечных отверстий смещена относительно оси втулки в этой плоскости на расстояние, составляющее 0,3 от диаметра осевого отверстия, причем параллельные иглы электродов в месте их припоя к изолированным проводам плотно охвачены фторопластовой втулкой, отношение длины которой к ее толщине выдержано в пределах (3÷3,5):0,3.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение диаметра сечения провода электрода к диаметру сечения иглы электрода составляет (2,5÷3):0,2.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам для медико-биологических исследований в хронических экспериментах на крысах.

Известно устройство по пат. RU №1750461, опубл. 1998 г., (1) для проведения медико-биологических исследований, в котором крысу фиксируют хвостом к клетке втулкой, выполненной с цилиндрической частью и с двумя ограничительными фланцами, с осевым сквозным отверстием и с поперечными отверстиями в стенке цилиндрической части втулки. Исследование проводят с помощью зондов, которые после закрепления в соответствующем отделе желудка и тонкой кишки выводятся наружу из брюшной полости, проходя через мягкие ткани тазовой области, под кожей хвоста крысы, а хвост располагают в осевом отверстии втулки. Зонды выводят через прокол, расположенный в хвосте, ниже втулки. Фиксацию втулки на хвосте крысы выполняют с помощью иглы, пропущенной через поперечные отверстия в стенке втулки и прокалывающей ткани хвоста.

В этом устройстве втулка выполнена неразборной и ее цилиндрическая часть выполнена за одно целое с фланцами. Отверстие в клетке, в котором установлена втулка, имеет форму прорези, закрытой щеколдой. Это ненадежно, усложняет крепление и демонтаж при креплении к клетке втулки с расположенным в ней хвостом крысы и ведет к увеличению времени проведения эксперимента. При этом выбор внутреннего диаметра осевого отверстия во втулке и расположение поперечных отверстий в стенке втулки под фиксирующую иглу выполнен без учета диаметра поперечного сечения хвоста крысы в месте расположения втулки. Поэтому при креплении хвоста крысы к клетке иглой, пропущенной через поперечные отверстия втулки и через хвост, это может привести к травме хвоста. При этом возможен прижим хвоста к стенке осевого отверстия втулки с появлением на хвосте крысы пролежней. Это приводит к болезненному состоянию крысы, к снижению точности показаний и может послужить причиной срыва эксперимента.

В пат. RU №2102005, 1998 г., (2) описан электрод, который вживляют в серозно-мышечный слой желудка или тонкой кишки при исследовании электрической активности отделов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), а затем для записи сигнала электрической активности подключают к средствам регистрации. Электрод выполнен в виде двух изолированных параллельных игл, двух изолированных проводов, припаянных к соответствующей игле, и средства фиксации игл электрода после вживления рабочих концов игл в отделы желудка и тонкой кишки.

В этом устройстве для расположения игл электрода на постоянном расстоянии относительно друг друга используют самотвердеющую пластмассу, например протакрил, которым заливают форму с иглами. Однако протакрил, изготовленный без полимеризации, имеет пониженные физико-механические свойства (ударную вязкость, прочность на изгиб, модуль упругости, прочность и др.), имеет высокую пористость и не достаточно надежен при эксплуатации, что ведет к пониженным срокам сохранения расстояния между иглами электрода и к недостаточным срокам его службы.

Ближайшим аналогом является устройство для исследования электрической активности желудочно-кишечного тракта в хронических экспериментах на крысах, содержащее клетку для размещения крыс, которая выполнена с отверстием под втулку, игольчатые электроды для вживления в серозно-мышечный слой желудка и тонкой кишки, каждый из которых выполнен в виде двух изолированных параллельных игл, двух изолированных проводов, припаянных к соответствующей игле, и средства фиксации игл электрода после вживления, втулку, состоящую из цилиндрической части с двумя ограничительными фланцами и имеющую осевое сквозное отверстие для расположения хвоста крысы, и выполненные в стенке цилиндрической части соосные поперечные отверстия под иглу для фиксации хвоста крысы, при этом втулка закреплена в отверстии клетки с возможностью выведения проводов электродов из клетки через осевое отверстие втулки под кожей хвоста крысы и выведения проводов из хвоста через прокол в хвосте после втулки, а провода электродов подключены к средствам регистрации (см. книгу «Искусственное питание в неотложной хирургии и травматологии», изд. Москва, НИИ скорой помощи им. Н.В.Склифосовского, 2001 г., с.126-129).

Однако клетка в устройстве выполнена открытой сверху и рассчитана на общение крыс между собой, что в случае исследования электрической активности ЖКТ может привести к искажению сигнала и снижает точность и достоверность полученной информации. При этом в клетке не предусмотрено экранирование, что ведет к наведению внешних электромагнитных излучений, к появлению артефактных потенциалов, не связанных с активностью гладкомышечных волокон исследуемых отделов ЖКТ, и дополнительно снижает точность и достоверность эксперимента. Отверстие в клетке под втулку имеет вид прорези, закрытой щеколдой, как это указано в аналоге (1), что ведет к недостаткам, указанным в этом аналоге.

В устройстве используют электрод, такой же как в аналоге (2), и ему свойственны все перечисленные в аналоге (2) недостатки. Электрод не имеет защиты от механических воздействий, что, как уже было указано выше, ведет к пониженным срокам сохранения расстояния между иглами, а также может быть причиной повреждений игл. При хронических экспериментах с крысами это влечет за собой дополнительное снижение точности и достоверности полученной информации. Частая замена электродов при их высокой стоимости ведет к повышению стоимости экспериментов.

В этом устройстве, как и в аналоге (1), цилиндрическая часть втулки выполнена за одно целое с фланцами, что в сочетании с использованием электродов, выполненных без средств для защиты от внешних воздействий, ведет к существенному снижению технологичности и удобства устройства при проведении длительных экспериментов на крысах, приводит к повышенной стоимости, к увеличению времени, затрачиваемого на эксперимент, с одновременным снижением точности и достоверности регистрируемых параметров.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности и достоверности полученных данных при исследовании электрической активности ЖКТ в хронических экспериментах на крысах, повышение надежности и сроков службы электродов, повышение удобства использования и надежности крепления втулки к клетке при одновременном уменьшении травмы хвоста крыс, повышении технологичности устройства, расширении возможностей эксперимента и снижении его стоимости.

Для решения поставленных задач в предлагаемом устройстве для исследования электрической активности желудочно-кишечного тракта в хронических экспериментах на крысах, содержащем клетку для размещения крыс, которая выполнена с отверстием под втулку, игольчатые электроды для вживления в серозно-мышечный слой желудка и тонкой кишки, каждый из которых выполнен в виде двух изолированных параллельных игл, двух изолированных проводов, припаянных к соответствующей игле, и средства фиксации игл электрода после вживления, втулку, состоящую из цилиндрической части с двумя ограничительными фланцами и имеющую осевое сквозное отверстие для расположения хвоста крысы, и выполненные в стенке цилиндрической части соосные поперечные отверстия под иглу для фиксации хвоста крысы, при этом втулка закреплена в отверстии клетки с возможностью выведения проводов электродов из клетки через осевое отверстие втулки под кожей хвоста крысы, а из хвоста - через прокол в хвосте после втулки, а провода электродов подключены к средствам регистрации, согласно изобретению клетка выполнена в виде прямого параллелепипеда, все стороны которого закрыты, выполнены из нержавеющей стали и перфорированы равномерно расположенными отверстиями, а в одной из боковых сторон клетки выполнена запирающаяся дверца для размещения крысы, при этом втулка выполнена разборной, а ее фланцы связаны с цилиндрической частью резьбовым соединением, причем отверстие в клетке под втулку выполнено круглым, имеет диаметр, больший наружного диаметра цилиндрической части втулки, но меньший диаметра ее фланцев, а поперечные отверстия под фиксирующую иглу размещены в плоскости, расположенной перпендикулярно оси втулки, посередине ее длины, при этом ось поперечных отверстий смещена относительно оси втулки в этой плоскости на расстояние, составляющее 0,3 от диаметра осевого отверстия втулки, причем параллельные иглы электродов в месте их припоя к изолированным проводам плотно охвачены фторопластовой втулкой, отношение длины которой к ее толщине выдержано в пределах (3÷3,5):0,3.

Кроме того, в предлагаемом устройстве, согласно изобретению, отношение диаметра сечения провода электрода к диаметру сечения иглы электрода составляет (2,5÷3):0,2.

Технический результат предлагаемого решения состоит в повышении точности и достоверности контроля при исследовании электрической активности ЖКТ в хронических экспериментах на крысах за счет снижения наведения внешних электромагнитных излучений на полезный сигнал, при одновременном повышении надежности за счет увеличения сроков сохранения расстояния между иглами электродов, в снижении стоимости экспериментов, в уменьшении травмы хвоста крысы, под кожей которого проводят провода электродов, в повышении технологичности устройства и в повышении удобства эксплуатации.

На фиг.1 представлен общий вид устройства.

На фиг.2 показана конструктивная схема разборной втулки.

На фиг.3 показано сечение А-А втулки.

На фиг.4 показана конструктивная схема электрода.

На фиг.5 показано расположение хвоста животного в отверстии клетки.

Устройство содержит клетку 1, имеющую форму прямого параллелепипеда, которая предназначена для размещения одной крысы 2. Все стороны клетки 1 закрыты и перфорированы равномерно расположенными отверстиями 3, имеющими круглую или иную форму. Клетка выполнена с запирающейся дверцей 4. Объем клетки превышает среднестатистический объем тела крысы в 6-10 раз.

В состав устройства входят электроды 5, которые предназначены для контроля сигнала электрической активности отделов желудка и тонкой кишки крысы. Каждый электрод 5 содержит две изолированные между собой параллельные иглы 6, 7, скрепленные припоем 8 с соответствующим изолированным проводом 9, 10. Изолированные параллельные иглы 6, 7 в месте припоя 8 игл с проводами 9, 10 плотно охвачены фторопластовой втулкой 11, длина которой «L» и толщина «а». Электроды 5 содержат средство фиксации 12, предназначенное для фиксации игл электродов после их вживления.

Устройство содержит втулку 13, предназначенную для крепления хвоста 2 ¹ крысы 2 к клетке 1 и одновременно для выведения проводов 9, 10 электродов из клетки. Втулка 13 выполнена разборной (см. фиг 2, фиг.3) и содержит три детали: цилиндрическую часть 14 диаметром D и два ограничительных фланца 15, 16 диаметром D1. Фланцы 15, 16 втулки 13 скрепляют в эксперименте с ее цилиндрической частью 14 резьбовым соединением 17. Во втулке выполнено осевое сквозное отверстие 13 диаметром D2. В стенке цилиндрической части 14 втулки 13 в плоскости, перпендикулярной оси, и посередине длины втулки выполнены соосные поперечные отверстия 18 под фиксирующую иглу 19. Ось отверстий 18 смещена относительно оси втулки 13 в этой плоскости на расстояние, составляющее 0,3 от диаметра D2 осевого отверстия 13¹ втулки 13. В одной из боковых сторон клетки 1 выполнено отверстие 20 диаметром D3, предназначенное для установки и крепления в нем втулки 13. В устройстве может быть использован зонд 21, который предназначен для введения в желудок или тонкую кишку крысы лекарственных веществ или тестируемых питательных растворов. Дистальные концы электродов и зонда, проводят под кожей хвоста, а выводят через прокол 2 ¹¹ в хвосте 2¹ крысы 2, выполненный после втулки. Провода 9, 10 электродов 5 подключены к средствам регистрации 22.

Предложенное устройство используется следующим образом.

Назначение устройства - исследование электрической активности различных отделов ЖКТ при различных патологиях в хронических экспериментах на крысах, которое проводят с использованием игольчатых биполярных электродов 5.

Перед помещением в клетку крысам 2 выполняют лапаротомию, выделяют желудок и тонкую кишку, что необходимо для вживления электродов. Место вживления электродов 5 в ЖКТ определяют задачами эксперимента. При вживлении электродов 5 рабочими концами их игл 6, 7 прокалывают серозно-мышечные слои соответствующего отдела, после чего для надежной фиксации на концы игл 6, 7 каждого электрода надевают средство фиксации 12, которое выполнено из изоляционного материала.

Параллельные, изолированные друг от друга иглы электродов 5 в месте их припоя 8 к изолированным проводам 9, 10 плотно охвачены фторопластовой втулкой 11. Длина «L» фторопластовой втулки 11 и ее толщина «а» выдержаны в соотношении (3÷3,5):0,3. Этим повышают физико-механические свойства электродов, увеличивают сроки сохранения расстояния между иглами, сроки многократного использования электродов, способствуют защите игл от механических воздействий и повышают точность и достоверность контролируемых параметров при одновременном снижении стоимости экспериментов.

Провода 9, 10 электродов из желудка и из выбранных отделов тонкой кишки крысы, в которых они закреплены, проводят через мягкие ткани передней брюшной стенки и через тазовую область крысы. Затем провода протягивают под кожей хвоста крысы. На хвосте 2¹ крысы 2 располагают частично собранную втулку, состоящую из цилиндрической части 14 и одного из ограничительных фланцев 15, который закрепляют на цилиндрической части 14 резьбовым соединением 17. Хвост крысы располагают в осевом отверстии 13¹ втулки, а дистальную часть проводов электродов выводят наружу через прокол 2 ¹¹ в хвосте 2, расположенный дистальнее втулки.

Иглой 19, пропущенной через соосные поперечные отверстия 18, выполненные в стенке цилиндрической части втулки, прокалывают ткани хвоста и закрепляют частично собранную втулку на хвосте 2 ¹ крысы. Размещение поперечных отверстий 18 под иглу в плоскости, перпендикулярной оси, посередине длины втулки со смещением оси отверстий относительно оси втулки в этой плоскости на расстояние, составляющее 0,3 от диаметра D2 осевого отверстия 13 ¹ втулки 13, выбрано с учетом диаметра хвоста крыс в месте, на котором располагают втулку. Выбор основан на данных, полученных в результате многочисленных экспериментов с крысами, выполненных в Лаборатории экспериментальной патологии НИИ скорой помощи им. Н.В.Склифосовского. Этим при экспериментах предотвратили травму хвоста и исключили прижимание хвоста к стенке осевого отверстия втулки и образование пролежней.

После этого каждую крысу 2 через дверцу 4 помещают в свою клетку 1, а частично собранную втулку с расположенным в ней хвостом и с проводами электродов, которые размещены в хвосте крысы, выводят через отверстие 20 в клетке. Цилиндрическая часть 14 располагается в отверстии 20 клетки 1, имеющем круглую форму диаметром D3, а фланец 15, диаметр D1 которого больше диаметра D3 отверстия 20, надежно удерживается внутри клетки. Диаметр D3 отверстия 20 в клетке больше диаметра D цилиндрической части втулки, что облегчает проведение через отверстие 20 клетки цилиндрической части втулки со стороны, не имеющей фланца. После этого дверцу 4 клетки запирают. Выполнение клетки с запирающейся дверцей позволяет упростить эксперимент и изолировать крыс относительно друг друга, что при исследовании электрической активности повышает точность и достоверность полезного сигнала.

Закрепление втулки к клетке 1 и хвоста крысы к клетке выполняют вторым фланцем 16 втулки, который навинчивают на втулку с внешней стороны клетки с использованием резьбового соединения 17.

Выполнение втулки разборной упрощает эксперимент, повышает удобство помещения крысы в клетку, а также повышает надежность и упрощает крепление и демонтаж втулки с размещенным в ней хвостом крысы к клетке, упрощает выведение проводов из клетки и сокращает время эксперимента, при одновременном упрощении изготовления втулки.

После расположения и закрепления крысы в клетке контролируют электрическую активность отделов желудка и тонкой кишки по сигналам вживленных игольчатых электродов. В процессе контроля сигнал по проводам 9, 10 электродов поступает на средства регистрации 22, где его преобразуют, регистрируют и визуально наблюдают на экране средства регистрации 22 (имеющего компьютер). Оценку электрической активности проводят по изменениям интенсивности потенциалов действия и временных параметров миоэлектрического комплекса, что выполняют путем расчета по методике, известной из пат. RU №2057483. Данные эксперимента используют для разработки методов восстановления электрической активности ЖКТ и ее нормализации при различных патологиях.

Использование клетки закрытой, выполненной из нержавеющей стали, обеспечивает экранирование полезного сигнала электрической активности мышечных волокон в различных отделах и исключает наведение внешних электромагнитных излучений на полезный сигнал, а также исключает контакты между крысами, что повышает точность и достоверность информации в эксперименте. Объем клетки, выполненной в форме прямого параллелепипеда (в 6-8 раз больший объема тела крысы), допускает комфортную подвижность крысы, а выполненная в стенках клетки перфорация равномерно расположенными отверстиями улучшает условия содержания крысы в клетке и способствует повышению достоверности показаний. Это подтверждено многочисленными опытами, проведенными в Лаборатории экспериментальной патологии НИИ скорой помощи им. Н.В.Склифосовского.

В этой лаборатории выбран диаметр сечения проводов электродов для использования в хронических экспериментах на крысах, который по отношению к диаметру сечения иглы стандартного электрода (0,2 мм) соответствует диапазону (2,5÷3):0,2. Уменьшением диаметра провода электрода увеличивали число проводов, проводимых под кожей хвоста крысы, а следовательно, увеличивали число электродов в эксперименте и число исследуемых отделов ЖКТ. При этом можно одновременно провести под кожей хвоста крысы один или несколько зондов 21, например, при необходимости введения в желудок или тонкую кишку лекарственных веществ или тестируемых питательных растворов. Это позволило расширить возможности экспериментов на крысах.

Технико-экономический эффект предложенного технического решения состоит в повышении точности и достоверности данных электрической активности ЖКТ в экспериментах на крысах, в повышении надежности и сроков службы электродов, в повышении удобства использования и надежности крепления втулки к клетке при одновременном уменьшении травмы хвоста крыс, повышении технологичности устройства, расширении возможностей эксперимента и снижении его стоимости.