Устройство для исследования биологических объектов

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Изобретение относится к методам исследования биологических объектов и может быть использовано в научной работе и в учебном процессе студентов при рзучении деятельности сердца, желудочно-кишечного тракта, нервно-мышечной системы организма, что осуществляется весьма широко.
В частности, изучаются свойства нервно-мышечного препарата и фармакологических агентов,блокирующих в синапсах передачу,что важно с учебной целью, для хирургической практики (выключение мышечной активности) и для фармакологии - изучение новых препаратов. При этом довольно часто в экспериментах
используется вертикальный миограф и рычажки. С помощью этих устройств можно зарегистрировать деятельность кишечника, сердца, сравнить возбудимость нерва и мышцы нервно-мышечного препарата, силу и работоспособность мышцы, суммацию мышечных сокращений, оптимум и пессимум частоты раздражений и другие показатели, а также свойства различных фармакологических агентов и их дозировок, с помощью кэторых можно блокировать передачу в нервно-мышечном синапсе.
До настоящего времени с этой целью используются рычажки и вертикальный миограф,описанный в Руководстве к практическим занятиям по физиологии,под редакцией Г.И.Косицкого и В.А.Полянцева, М.: Медицина,1988, с. 75-77, который является прототипом предлагаемого изобретения.
-зA 9W/4U0//4 Автор: СМИРНОВ Виктор Михайлович
МКИ5 A6IMII/00
меры с увлажнитенем,в результате чего нерв,мышца,кишка,подвешенные к специальным крючкам миографа и находящиеся в воздушной среде,быстро (через несколько минут от начала опыта) подсыхают, что исключает дальнейшее проведение экспреимента. Миограф известной конструкции не инезт электрической цепи,позволяющей быстрое переключение раздражения с мышцы на нерв и обратно - с нерва на мышцу. Точность исследований,проводимых с помощью известного устройства снижена ещё и потому,что писчик, укрепленный на рычажке с одной степенью свободы вращения,вследствие сильного трения,возникающего в области кантакта пера с бумагой,укрепленной на барабане крмографа,искажает запись показателей исследуемых свойств нервно-мышечного препарата,деятельности сердца,сокращения кишки. Ход исследования затрудняется ещё и потому,что устройство известной конструкции не имеет кюветы для исследуемых растворов и экспозиции биологического объекта,например с целью блокады пррфдачи возбуждения в нервно - мышечном синапсе. Известное устройство не обеспечивает постоянства температуры изучаемого объекта,что исключает исследования на препаратах теплокровных животных.
Целью нашей работы являлось создание устройства,обеспечивающего точнее определение показателей свойств нервно-мышечного препарата холоднокровных и теплокровных животных,исследование свойств фармакологических препаратов в течении длительного времени,а также регистрации деятельности сердца и кишечника.
3A 930M3J0
-Ъ
Указанная цель достигается тем,что устройство содержит камеру с увлажнителеи,который представляет собой пульверизатор сифонного типа,приводимый в действие компрессором известной конструкции,укрепленном на изогнутой под углом 9и° трубе выполняющей роль несущей конструкции. Пульверизатор обеспечивает распыление исследуемого раствэра и поддержание увлажненной ере A MMMV
ды в камере,что предотвращает подсыхание биологического объекта и обеспечивает длительное (в течение часа и более) проведение эксперимента. В. камере имеется также кювета для раствора и экспозиции в нём исследуемого препарата и рычажок с двумя степенями свободы вращения,уменьшающий трения писчика и обеспечивающий точную запись механограммы на барабане электрическое кимографа.
Внутри изагнутой трубы смонтирована электрическая цепь, которая замыкается или рашыкается с помощью переключателя,, укрепленного на трубе,и тем самым обеспечивается поочередное раздражение нерва или мышцы нервно-мышечного препарата,мышцы сердца и кишки или иннервирующих их нервов, устройство снабжено комплектом грузиков: l,b,lU,2U,40,bO,I(JU,00 г,обеспечивающих точную дозировку ншгрузки на мышцу и определение её работоспособности и утомляемости в условиях действия различных фармакологических агентов и без них. Наличие кюветы в камере дает возможность определять эффективность блокады нервно-мышечного синапса с помощью экспозиции препарата в исследуемом растворе и последующего раздражения нерва и регистрации сокращения органа (в случае полной блокады раздражение нерва не вызывает ответной реакции органа). Камера в увлажнителем,в которую помещают биологический объект,имеет подогрев до 38°С,что обеспечивает постановку опытов не только на холоднокровных,но и на теплокровных животных.
Таким образом,именно предложенная конструкция устройства в совокупности описанных элементов (камеры с увлажнителем,рычажка в камере с двумя степенями свободы вращения,внутренней электрической сети,подогрева камеры и кюветы) обеспечивает достижение цели - повышение точности и проведение исследования не только на холоднокровных,но и на теплокровных животных,причем в обоих случаях s течение длительного времени - часа и более (вместо нескольких минут эксперимента с помощью иоеетнэго
устройства).
ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ УСТРОЙСТВА
Главным элементом устройства является камера I (см.фиг. I), к правой торцевой стенке которой изнутри припаян увлажнитель 2, представляющий собой пульверизатор сифонного типа для распыления раствора,используемого в эксперименте. Камера I прямоугольной формы,её высота 14 см,ширина 14 см,глубина 4 см, передняя стенка открывается в виде дверцы. В левой торцевой стенке камеры 1 имеется щель Ъ шириной 4 мм,высотой 2 см,обеспечивающая движение двухплечего рычажка 4,имеющего две степени свободы вращения. На свободном конце рычажка 4 укреплено перо 5 обеспечивающее запись механограммы препарата на фаль-аппарате или электрическом кимографе 6 известной конструкции. К наружной,вне камеры,части рычажка 4 припаян крючок 7 для подвески груза 8. Устройство снабжено комплектом грузиков различной массы i,b,l(j,2U,4U,bU,iOQ,iUU г. На дне камеры 1 слева укреплена кювета У для исследуемого раствора и экспозиции исследуемого биологического объекта.
Ј дне камеры I имеется винт IU,ограничивающий избыточное движение рычажка 4 вниз и прерастяжение мышцы в случае подвески большого груза ь. Винт IU ввинчивается в штуцер И,имеющий внутреннюю резьбу и выступающий внутрь камеры I на Ь мм,что предотвращает вытекание накапливающегося раствора из камеры. Ко дну камеры I припаян также штуцер 12 с внешней резьбой,на который навинчивается приемник раствора 13,емкостью Ь мл, в который поступает раствор,используемый в эксперименте. Рычажок 4 крепится с помощью шарнира 14 с двумя степенями свободы вра щения,обеспечивающими значительные смещения рычажка в вертикальной плоскости и достаточное-в горизонтальной плоскости. Шарнир 14 с помощью стержня 1Ь крепится в штуцере 16 с помощью винта IV. Штуцер 16 приварен к боковой стенке камеры справа и
9беи$Јд
имеет перпендикулярно расположенный штуцер 1В с. внутренней резьбой,в которую завинчивается винт 17. На рычажке 4 имеется также два колъца(один слева,другой справа от шарнира 14). и левом кольце крепится крючок- 2U,являющийся одним из электродов ддя раздражения мышцы. Крючок 20 крепится в кольце 19 с помощью винта 21,который ввинчивается в штуцер 22,приваренный к кольцу 19.
В верхней стенке камеры I имеется крючок 23 для крепления второго конца мышцы,он же является вторым электродом для её раздражения. Крючок 23 туго вводится в штуцер 24,выполненный из диэлектрика. Верхний свободный конец крючка 23 загнут под углом 90° для обеспечения надежной его фиксации. Точно также выполнен и крючок 25,введенный в штуцер 26 и являющийся одним из электродов для раздражения нерва нервно-мышечного препарата. К верхней стенке камеры I приварен также крючок 27,являющийся вторым электродом для нерва. Крючки 20 и 23 остро заточены для фиксации на них мышцы. Крючки 25 и 27 не заточены,на них накладывается нерв нервно-мышечного препарата с целью его раздражения.
Камера I в точках 28,29 и 30 приварена к монтажной трубе 31,изогнутой под углом 90° . Диаметр монтажной трубы 51 равен 2 ем,толщина её стенки I мм. В нижнем торце монтажной трубы 31 имеются клеммы 32 и 33 с боковыми отверстиями для электродов 38- и 35,которые фиксируются винтами 36 и 37,ввинчивающимися в клеммы 32 и 33,которые имеют канал с резьбой,слепо заканчивающийся на уровне боковых отверстий этих клемм.
В нижней трети монтажной трубы 31 справа укреплен переключатель 38,который с помощью клемм 39 и 40 обеспечивает подачу электрического импульса от стимулятора 41 по проводам 42 и 43 на крючок-электрод 25,обеспечивающий раздражение нерва (второй электрод 27,раздражающий нерв,присоединен на массу) и на крючок-электрод 23,обеспечивающий раздражение мышцы (второй электрод-крючок 20,раздражающий мышцу также присоединен на
массу). В верхней трети монтажной трубы 31 крепится компрессор № известной конструкции с помощью приваренных к трубе 31 двух болтов 45 и 46. Компрессор 44 нагнетает воздух и обеспечивает его поступвение через эластичную трубку 47 в пульверизатор 2« Трубка 47 проводится в камеру I через круглое сквозное отверстие 48 в монтажной трубе 31 соответствующее диаметру трубки и присоединяется к пульверизатору 2. Нагнетание воздуха в пульверизатор 2 обеспечивает распыление раствора,находящегося в пульверизаторе и увлажнение камеры I.
Устройство с помощью стержня 49,приварено нижней трети монтажной трубы 31 и муфты 50 с винтом крепится на штативе 51. Компрессор 44 на нижней стенке имеет штуцер 52,на который надевается резиновая груша (баллон) 53, с помощью которого нагнетается воздух вручную в случае неисправности компрессора и срочной необходимости работы пульверизатора. J3 компрессоре предусмотрены два клапана 54 и 55,обеспечивающие поступление воздуха только в одном направлении - к пульверизатору: при работе компрессора - клапан 55,при нагнетании воздуха вручную клапан 54.
Б верхней,горизонтальной части монтажной трубы 31 имеется окно 56 для монтажа электродов 23 и 25,и контактов 24 и 26. икно 56 закрывается пластинкой с помощью 2-х винтов. Такое же окно 57 имеется в нижней части трубы для монтажа электропереключателя 38,обеспечивающего поочередную подачу стимула на мышцу или нерв.
Стенки камеры 1,за исключением дверцы,являются двойными с расстоянием между внешними и внутренними слоями 10 мм. В этом пространстве циркулирует вода,подогретая термостатом 58 до температуры 38°С. Термостат подогретую воду подав через штуцер 59 по эластичной трубке 60 и посредством штуцера 61 в пространство между внешним и внутренним слоями камерн 1. возвращается вода из камеры I через штуцер 62 по эластичной трубке 63 и
л, $MM$JP
- р - ц и штуцер 64 Б термостат 58 для подогрева. Внешний слой стенок камеры I и дверца снаружи покрыты теплоизоляционным слоем. В вертикальной части монтажной трубы 31 вверху имеется окно 65, закрытое пластинкой. Оно обеспечивает доступ для монтажа эластичной трубки 4-7. В камере 1 имеется также столик бь для препарата лягушки торцом приваренный к боковой стенке камеры 1,а свободным концом - к стене кюветы 9. Столик 66 представляет собой металлическую пластинку прямоугольной формы размером 4 х 10 см. К крючку-электроду 23 с помощью тонкого многожильного гибкого провода припаян также электрод 67 игольного типа,который в нерабочем состоянии размещается на- крючке 68. С целью непосредственного раздражения сердца или гладкой мышцы желудочно-кишечного тракта электрод 67 вводится в кольцо 69 раздражающего электрода-крючка 70. В случае постановки опытов только с учебной целью на холоднокровных животных,устройство изготовляется в упрощенном варианте. При этом исключается термостат 58,и детали его соединения с камерой I. Исключается также компрессор с узлами крепления,а нагнетание воздуха обеспечивается вручную с помощью предусмотренной в устройстве резиновой груши 53. Стенки какамеры изготовляются однослойными и не покрываются теплоизоляным материалом. Устройство используется следующим образом. Ход конкретного эксперимента определяется поставленной задачей. Но во всех случаях необходимо заранее приготовить растворы исследуемых фармакологических агентов,которые применяются либо с целью выяснения влияния их на силу и работоспособность мышцы сердца или кишки, на передачу возбуждения в нервно-мышечном препарате,либо - растворы агентов,свойства которых известны,а применяются они с целью блокады определенного процесса или структурного элемента нервно-мышечного препарата и изучении его сократительнэй деятельности в условиях    0504teЈ
ш О т
В случае выполнения например,задачи по изучению нервной регуляции деятельности сердца в опыте на лягушке подготовите льная часть эксперимента выполняется следующим образом. Лягушка обездвиживается путем прокола иглой через большое затылочное отверстие и разрушения спинного мозга препаровальной иглой. Удаляется передняя часть мозга,сохраняется продолговатый мозг. Затем вскрывается грудная клетка и удаляется перикард.
После препаровки лягушка размещается на столике 66 и за верхушку сердца зацепляется крючок электрод 70. Высота крючка 70 устанавливается так,чтобы рычажок 4 находился в горизонта льном положении. Высота расположения крючка 70 регулируется винтом 21,который вывинчивается на  оборота,в результате чего крючок 70 освобождается и экспериментатор смешает его в нужном направлении. При зацеплении крючка 70 верхушка сердца берется глазным (маленьким) пинцетом, а крючок - любым,имеющим моя терапевтическим пинцетом.
После начала записи сокращений сердца электрод 67 острием подводится к продолговатому мозгу для его раздражения. При непосредственном раздражении сердца для получения,напри мер экстрасистолы (ем. фиг. 2,средняя килограмма),электрод в вводится в кольцо 69. На фиг. 2 представлена также кинограмма сокращения кишки лягушки (нижняя кривая),без раздражения (автоматия кишки).
Таким образом,предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности и длительное(более часа),углубленное исследование деятельности различных органов и действия фармакологических атеистов,оно надежно в работе,не требует специальной прдготовки экспериментатора и может быть использовано с учебной целью и в научных исследованиях.
- /о - A 9№M3Je