ЭРГОНОМИЧНО-АДАПТИРУЕМАЯ ЭЛЕКТРОДНАЯ ПЛОЩАДКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИИ ЖИВОТНЫХ

Полезная модель относится к области медицинского приборостроения, физиологии и ветеринарной медицины.
Заявлено электротехническое устройство, позволяющее усовершенствовать методику неинвазионной регистрации электроэнцефалограммы (ЭЭГ) животных с различными анатомическими формами свода черепной коробки и внешней поверхности скальпа.
На сегодняшний день известны и применяются различные способы регистрации биопотенциалов головного мозга, как в медицине, так и в ветеринарии.
При их применении электроды-датчики ЭЭГ устанавливают различными способами (субдермальным, посредством контактной аппликации на поверхности черепа с помощью специальных устройств и приспособлений и т.д.).
Так, например, в гуманной медицине применяют различные конструктивные решения и модификации энцефалографических шлемов в виде эластичных шапочек, корзинок из переплетенных резиновых жгутов, трубок, ремней и т.п. (патент SU №166446 А1 от 01.01.1964, патент US №5293867 от 15.03.1994, патент US №3998213 от 21.12.1976, патент DE №19516659 А1 от 07.11.1996, патент №DE 10145325 А1 от 13.6.2002), с помощью которых достигается фиксация, пространственная конфигурация и аппликация электродов-датчиков ЭЭГ на поверхности головы человека. Все эти вышеперечисленные устройства либо с трудом адаптируются для фиксации электродов-датчиков ЭЭГ на голове у животных, либо вообще не пригодны для этой цели, что обусловлено значительными анатомическими различиями форм и размеров черепов, в зависимости от породы, вида и возраста.
В ветеринарной медицине так же известны устройства и методы неинвазионной регистрации ЭЭГ у животных. (Walter Lewin. «Eine Methode zur nichtinvasiven EEG-Ableitung am wachen, stehenden Pferd». Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der  an der Freien Universitat Berlin. Berlin 1998, Э.Б. Николаева. «Биоэлектрическая активность головного мозга рысистых лошадей». Дисс. канд. биол. наук: 03.00.13. / МГАВМиБ им. К.И. Скрябина. - Москва, 2004, патент ФРГ №DE 10127500 Ф1, приоритет от 12.12.2002).
Авторы данных методик используют в качестве держателя электродов-датчиков ЭЭГ широкую резиновую ленту, которую необходимо удерживать руками на протяжении всего времени сеанса регистрации ЭЭГ, либо фиксировать ее на поверхности скальпа дополнительными крепежными средствами, не обеспечивающими должного контакта при проявлении животным беспокойных движений. Вследствие, происходит диспозиция электродов, влекущая за собой ослабление кожно-электродного контакта и искажение получаемой записи ЭЭГ помехами и артефактами.
Зачастую на практике для получения записи биопотенциалов мозга животных используются также и инвазионные игольчатые электроды, припаянные к концам кабельных отведений. Они вводятся субкутанно над соответствующим участком коры головного мозга и остаются под кожей на протяжении всего сеанса записи ЭЭГ. При этом получаемая кривая ЭЭГ так же часто искажается, в связи с наличием болевого раздражителя, а при совершении животным беспокойных движений и поворотов головы позиция электродов-датчиков ЭЭГ нарушается и зачастую приводит к обрыву контакта.
Ближайшим аналогом заявленной полезной модели, является запатентованное нами ранее «Устройство для установки и фиксации электродов ЭЭГ на голове животных» (патент RU №2380032 от 13.03.2008) представляющее из себя контактную площадку с множественными, круглыми, гнездовыми отверстиями, внутри которых подвижно (на обрамляющих их корпуса пружинах) закреплены полые, трубчатые электроды-датчики ЭЭГ.
Несмотря на то, что данное устройство лишено многих вышеперечисленных недостатков, у него имеются конструктивные недоработки, осложняющие его практическое применение.
К ним можно отнести необходимость введения электролитного геля в полость каждого из подключаемых электродов-датчиков при записи ЭЭГ и связанная с этим необходимость использования в качестве штекеров разъемных контактов инъекционных игл, а также внешнее расположение возвратных пружин, увеличивающее их общий внешний диаметр и влекущее за собой ограничение количества монтируемых на поверхности пластины-держателя электродов-датчиков ЭЭГ. Это не позволяет увеличивать количество подключаемых каналов на ограниченной площади, а также влияет на качество графических записей ЭЭГ, обусловленное электромагнитным взаимовлиянием электродов-датчиков при чрезмерно близком расположении соседних витков их пружин.
Помимо этого, внешнее расположение возвратных пружин, обрамляющих электроды-датчики ЭЭГ, усложняет чистку устройства после его использования, а прозрачные полимерные материалы (плексиглас, поликарбонат и т.д.), рекомендуемые для изготовления пластины-держателя, не допускают применение высокопроцентного алкоголя при ее поверхностной дезинфекционной обработке и очистки, т.к. это нарушает их целостность и прозрачность. Помимо этого, подвижный способ закрепления электродов-датчиков ЭЭГ в данном устройстве вызывает изменение угла наклона их вертикальных осей во время манипуляций по установке и фиксации устройства на скальпе животного, что вынуждает оператора к дополнительной корректировки их положение вручную.
В связи с этим, задачей данной полезной модели явилась разработка устройства с усовершенствованной конструкцией, позволяющей купировать вышеперечисленные недостатки.
Поставленная задача и технический результат достигаются благодаря новой совокупности существенных конструктивных признаков заявленного в данной полезной модели устройства - «Эргономично-адаптируемая электродная площадка для электроэнцефалографии животных», а именно за счет того, что площадка выполнена в виде плоской пластины-держателя (1), изготовленной из прозрачной, эпоксидной смолы с залитыми в нее множественными корпусами электродов - датчиков ЭЭГ (2), которые сгруппированы в центральной части пластины-держателя, перпендикулярно ее поверхности, проецируемой у животных на конгруэнтный участок конвекситальной поверхности головного мозга. Корпус датчиков ЭЭГ (2) выполнен в форме металлической гильзы с расположенной внутри компрессионной пружиной (9) и оснащенного униполярным, электрическим, ручным разъемом (7), предназначенным для подключения к отведениям электроэнцефалографа (8) со стороны противоположной подвижной, подпружиненной части его корпуса (4) с контактной поверхностью (3). Подпружиненная часть корпуса должна быть атравматичной, а размеры должны обеспечивать ее беспрепятственное проникновение сквозь волосяной покров на поверхности скальпа животного.
Прозрачный, твердо-полимерный материал (эпоксидная смола), из которого изготовлена плоская пластина-держатель электродов ЭЭГ (1), обеспечивает не только возможность механической чистки устройства, но и его обработку антисептическими (спиртовыми) растворами без помутнения поверхности.
Жесткость монтажа электродов - датчиков ЭЭГ исключает изменение угла осевого наклона при их аппликации на поверхности скальпа животного, а также уменьшает вероятность их смещения по кожной поверхности во время сеанса регистрации ЭЭГ, что обеспечивает точность соблюдения проекции их пространственного распределения на конгруэнтный участок конвекситальной поверхности головного мозга в соответствии с общепринятой международной схемой (10-20%. или 10-10%).
Данная схема разработана в отношении конвекситальной поверхности мозга человека и, соответственно, представлена в программном обеспечении большинства современных приборов-электроэнцефалографов. При этом принцип обозначения каждого из электродов в соответствии определенному участку мозга человека, в отношении к животным не может быть соблюден, и требует соответствующей корректировки при интерпретации результатов записи ЭЭГ с учетом зонального функционального распределения корковой активности их головного мозга.
Внутреннее расположение компрессионной пружины внутри полого телескопического корпуса эргономичного электрода - датчика ЭЭГ облегчает его механическую очистку от волос и жира, а также сокращает артефакты при записи ЭЭГ (электромагнитной и гальванической природы). Помимо этого, данная конструкция позволяет уменьшить внешний диаметр электродов-датчиков ЭЭГ, что обеспечивает возможность их более плотной «посадки» на поверхности пластины-держателя в случае необходимости увеличения количества каналов ЭЭГ или уменьшения ее размеров.
Неудобство в использовании предыдущего аналога, связанное с введением электролитного геля в полость каждого из подключаемых электродов-датчиков (в процессе записи ЭЭГ) полностью отсутствует, т.к. заявляемое устройство оснащено электродами-датчиками с минимальными размерами их контактной поверхностей (3), обеспечивающей их прямую кожную аппликацию между отдельных волос (т.е. шерстный покров не попадает между кожей и контактной поверхностью.)
Связанная с этим возможность замены используемых (в качестве штекеров) в предыдущем устройстве инъекционных игл на стандартные электрические разъемы (типа «банан», «лопатка», TOUCH PROOF «розетка» и т.д.), также упрощает манипуляции, связанные с вариабельным подключением заявляемого устройства к кабельной разводке энцефалографа, делает конструкцию более стабильной и надежной, а также имеет значительные эстетические преимущества по сравнению с предшествующей моделью.
Такие электрические разъемы дают возможность адаптации устройства к кабельной разводке любого прибора ЭЭГ и смене количества подключаемых каналов.
Эргономичность устройства при его использовании у животных с различными формами и размерами голов, достигается оказанием механического давления на поверхность пластины-держателя. При этом, она смещается в направлении скальпа, что вызывает неравномерное сжатие пружин внутри электродов-датчиков ЭЭГ и, таким образом, адаптацию эргономично-адаптируемой электродной площадки ЭЭГ к трехдимензиональной (3D) поверхности скальпа животного. Возникающее в пружинах упругие силы обеспечивают устойчивое механическое давление кожно-контактных поверхностей электродов-датчиков ЭЭГ на поверхность кожи. Предусмотренное стандартной методикой смачивание контактных поверхностей электродов-датчиков ЭЭГ раствором электролитного геля может быть заменено (либо скомбинировано) предварительным спиртовым обезжириванием исследуемой поверхности скальпа.
На предлагаемом к описанию чертежах и фотографиях показаны варианты предпочтительного исполнения эргономично-адаптируемой электродной площадки для электроэнцефалографии животных:
Фигура 1. показывает изображение пластины-держателя овальной формы (1) с распределенными по ее поверхности электродами-датчиками ЭЭГ (2) (вид сверху).
Фигура 2. показывает изображение фрагмента эргономично-адаптируемой электродной площадки ЭЭГ (вид с боку) с двумя подпружиненными электродами-датчиками ЭЭГ (2).
Контактные поверхности (3) электродов-датчиков ЭЭГ (2) соприкасаются с кожной поверхностью скальпа животного (6). В связи с неравномерностью поверхности скальпа (6), подпружиненная подвижная часть корпуса (4) неподключенного электрода сжата (задвинута во внутрь) интенсивнее, чем у соседнего (крайнего). Крайний электрод-датчик ЭЭГ подключен к кабелю отведения прибора (8) посредством ручного электрического разъема (7), а его подвижная, подпружиненная часть (4) в форме продолговатого штифта находится между отдельными волосами шерстного покрова (5).
На фото 1. Показана эргономично-адаптируемая электродная площадка с одним подключенным и одним неподключенным штекером кабеля отведения прибора.
А. Вид сверху.
Б. Вид сбоку.
Эргономично-адаптируемая электродная площадка была предварительно экспериментально и практически опробована в клинических и лабораторных условиях. Были получены положительные результаты в соответствии с поставленными задачами.