Устройство для введения микроэлектрода в клетку биологического объекта Советский патент 1991 года по МПК A61B5/04 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для исследования биопотенциалов клеток человека и животных без разрушения этих клеток.

Цель изобретения - снижение травма- тичности клетки при произвольной ориентации устройства и поступательном перемещении микроэлектрода в двух противоположных направлениях.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема питания обмотки; на фиг. 3 - схема формирователя.

Устройство содержит микроманипулятор 1, на котором расположены центрирующие стойки для держателя микроэлектрода 2, прижимную пружинную скобу 3 держателя с регулировочным винтом 4, жестко закрепленныйнадержателе

электромагнитный толкатель 5, содержащий обмотку 6 и подпружиненный якорь 7. микроэлектрод 8.

Устройство работает следующим образом.

При подаче импульса тока на обмотку 6 электромагнитного привода 5 подпружиненный якорь 7 втягивается в обмотку 6, затем выталкивается пружиной и ударяет по держателю микроэлектрода 2 или, в зависимости от взаимного расположения пружины и якоря, по корпусу электромагнитного привода 5. При этом держатель микроэлектрода 2 вместе с электромагнитным приводом 5 и микроэлектродом 8 быстро проскальзывают на определенное расстояние. Устройство обеспечивает направленное перемещение электрода при любой ориентации в проО

ON hO Јь О Ю

странстве. Величина смещениия устанавливается прижимной пружинной скобой 3 с помощью регулировочного винта 4, а также за счет регулировки мощности импульса тока в обмотке электромагнитного толкателя.

Одинаковое смещение держателя микроэлектрода на один импульс тока можно получить при разных силах прижима держателя и мощности импульса в обмотке толкателя. Чем больше сила прижима, тем при той же величине одиночного смещения больше ускорение держателя и тем эффективнее прокалывается соединительно-тканная оболочка перед клеткой. Оптимальное соотношение между силой прижима держателя и мощностью импульса тока в обмотке толкателя для каждого типа биологической ткани подбирается экспериментально. В конкретном устройстве величина одиночного смещения регулируется в пределах 0-100 мкм при силе трения между держателем микроэлектрода и центрирующими стойками микроманипуляторал2Н.

Изменить направление смещения держателя микроэлектрода можно перестановкой якоря и пружины в электромагнитном толкателе. Кроме того, направление перемещения держателя микроэлектрода 2 зависит от особенностей схемы формирователя импульсов тока в обмотке 6 электромагнитного привода 5. На фиг. 2 и 3 приведены две схемы формирователей импульсов тока.

Схема транзисторного формирователя прямоугольных импульсов тока работает следующим образом.

Транзистор VT1 работает в ключевом режиме. Регулировка мощности импульса производится за счет изменения длительности управляющего импульса. Диапазон дли- тельностей управляющих импульсов определяется экспериментально и в изготовленных устройствах составляет 0,2-5 мс. Обмотка электромагнитного толкателя включена- в коллекторную цепь VT1. Резистор 3 служит для защиты транзистора VT1 от повреждения при случайном закорачивании обмотки толкателя.

На фиг. 3 показана схема формирователя коротких импульсов тока, выполненная на тиристоре /Д2. При замыкании пусковой кнопки тиристор открывается, и емкости С2+СЗ разряжаются через обмотку электромагнитного толкателя.

При использовании формирователей импульсов тока, выполненных по этим двум схемам, обнаружено, что направление смещения держателя микроэлектрода 2 зависит от того, какой формирователь подключен к электромагнитному приводу. Формирователь, выполненный по фиг. 2, вызывает смещение держателя микроэлектрода и закрепленного на нем электромагнитного привода в направлении удара подпружиненного якоря 7. Если подключить к устройству формирователь по фиг. 3, держатель микроэлектрода вместе с электромагнитным приводом смещаются в противоположном направлении. Указанные направления смещения не зависят от ориентации устройства в пространстве.

Закрепление электромагнитного толкателя непосредственно на держателе микроэлектрода позволяет сразу получить поступательное движение инструмента без боковых вибраций с большой скоростью. Причем эта скорость регулируется силой

прижимной пружины. Также регулируется величина поступательного движения на один управляющий импульс тока (в базовом объекте величина шага не регулируется). Устройство для введения микроэлектрода в

клетку обеспечивает эффективный прокол клетки микроэлектродом независимо от конкретных размеров устройства. Оно может закрепляться при необходимости непосредственно на исследуемом объекте.

Устройство обеспечивает направленное поступательное перемещение держателя микроэлектрода при любой ориентации в пространстве и регулировку величины одиночного шага в широких пределах. В совокупности все это позволяет уменьшить степень травматизации клетки микроэлектродом и обеспечивает получение более устойчивого сигнала от биологического объекта.

Формула изобретения Устройство для введения микроэлектрода в клетку биологического объекта, содержащее микроманипулятор с

центрирующими стойками, в которых размещен держатель микроэлектрода, и привод, выполненный в виде электромагнитной обмотки и подвижного якоря, отличающееся тем, что, с целью снижения травматичности клетки при произвольной ориентации устройства и поступательном перемещении микроэлектрода в двух противоположных направлениях, электромагнитная обмотка привода установлена

неподвижно на держателе микроэлектрода, соединенном с микроманипулятором прижимной пружинной скобой, при этом якорь привода выполнен подпружиненным.

ss

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при измерении биопотенциала клетки биообъекта. Цель изобретения - снижение травматичности клетки при произвольной ориентации устройства и поступательном перемещении микроэлектрода в двух противоположных направлениях. Устройство содержит держатель микроэлектрода, жестко закрепленный на держателе электромагнитный толкатель с подпружиненным якорем и обеспечивает быстрое двунаправленное скачкообразное перемещение микроэлектрода без боковых вибраций, что уменьшает степень травматизации клеток, позволяет получать более устойчивую регистрацию биопотенциалов и вводить в живые клетки толстые микроэлектроды. 3 ил.

Фиг.1

W ti я/

-KHI

VS2

О -100V

V

Фиг.I

I

h

Я2

mt