Устройство для микроэлектрофоретического исследования клеток Советский патент 1981 года по МПК A61B5/05 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОГО Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам дляцитологических исследований и может быть использовано при направлен-г ном поиске биологически активных веществ, при исследовании клеточных мембран, а также в фармакологии при создании новых лекарственных средств Известно устройство для микроэлектрофоретического исследования клеток которое содержит многоканальный электрод, первый канал которого служит для отведения потенциала действия клетки-мишени, а остальные - для микроэлектрофоретического подведения исследуемлх биологически активных веществ, каналы соединены соответстйенно с последовательно включенными усилителями и согласующей схемой и первым формирователем электрофоретического тока, а также индифферентный электрод, соединенный с общим проводом и регистрирующий прибор 1. Недостатком известного устройства является то, что измерения эффективности биологически активных веществ сопровождаются большими погрешностями и характеризуются плохой воспро изводимостью результата, так как при измерениях клетка-г.1ишень находится ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТОК в различных начальных функциональных состояниях. Цель изобретения - обеспечение исследования эффективности действия биологически активных веществ при различных функциональных состояниях клетки. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для микроэлектрофоретического исследования клеток, содержащее многоканальный микроэлекТрод, индифферентный электрод, формирователь электрофоретического тока, соединенный с рядом каналов микроэлектродов, согласующую схему, соединенную через усилитель с одним из каналов микроэлектрода и регистрирующий прибор, введены последовательно -соединенные блок вычислений и управления, задатчик и схема сравнения причем второй вход сравнения соединен с выходом согласующей схемл, а блок вычислений и управления соединен с формирователем электрофоретического тока и регистрирукявим прибором. При этом число каналов микроэлектрода, соединенных через дополнительно установленные формирователи электрофоретического тока с блоком вычислений и управления, выбиргиот по числу воздействующих биологически активны веществ. На чертеже изображена структурная схема устройства для микроэлект,рофоретического исследования клеток Устройство содержит многоканальный микроэлектрод, например семиканальный, и индифферентный электрод 1, соединенный с общим приводом. Первый канал 2 микроэлектрода 1 соединен с первым выходом блока 3 вычислений и управления через формирователь 4 компенсирующего тока. Второй канал 5 микроэлектрода соединен со вторым выходом блока 3 через второй формирователь 6 электрофорет. ческого тока химического агента возбуждающего типа, например глютаната натрия. Третий канал 7 микроэлектрода соединен с третьим выходом блока 3 через третий формирователь 8 элект форетического тока химического агент угнетающего действия, например ЗГ-ами номасляной кислоты. Четвертый канал 9 микроэлектрода, который использует ся для отведения потенциалов действи через последовательно включенный уси литель 10, согласующую схему 11, первый вход схемы 12 сравнения соеди нен со входом блока 3. Второй вход схемы 12 сравнения соединен с задатчиком 13 функционального состояния клетки-мишени (частоты потенциалов действия .нервной клетки). Требуемый уровень стабильного функционального состояния объекта можно устанавливать на задатчике 13 как вручную оператором, так и по сигналам управления с четвертого выхода блока 3, Пятый, шестой и седьмой каналы 14, 35 и 16 микроэлектрода соединены с выходом первого формирователя 17 электрофоретических токов исследуемых биологически активных веществ, вход которого соединен с пятым выходом блока 3, Шестой выход блока 3 и выход усилителя 10 соединены со входами регистрирующего прибора 18. Устройство работает следующим образом. Каналы микроэлектрода заполняются различными веществами: первый канал 2 - веществом, ионы которого не обладают биологическим действием второй канал - 5 - глютанатом натрия третий канал 7 - у- аминомасляной кислотой; каналы 5-7 - исследуемыми веществами. Многоканальный микроэлек трод .водят, например, в требуемый участок мозга препарированного живот ного Процесс ввода контролируется по четвертому каналу 9 микроэлектрода. Для этого отводимый этим каналом потенциал действия нервной клетки усиливается усилителем 10 и подается на регистрирующий прибор 18. После окончания процесса ввода микроэлектрода осуществляется стаби лизация функционального состояния нервной клетки-мишени следующим образом. Схема 11 согласования формирует прямоугольные импульсы с частотой следования потенциалов действия, которые подаются на схему 12 сравнения. На второй вход схемы 12 сравнения подается сигнал установки от задатчика 13. Величина уставки задается оператором. Схема 12 сравнения формирует коды, пропорциональные отклонению частоты потенциалов действия клетки от заданной, которые поступают на блок 3 вычислений и управления. Блок 3 вырабатывает код регулирующего воздействия-, который подается на формирователь б форетического тока химического агента возбуждающего типа, если начальная частота потенциалов действия клетки ниже заданной и на формирователь 8 ионофоретического тока химического агента угнетающего типа, если начальная частота потенциалов действия клетки выше заданной. Формирователи 6 и 8 вырабатывают токи, пропорциональные коду регулирующего воздействия блока 3. В результате действия химических агентов частота потенциалов действия клетки устанавливается на заданном уровне. Начальное значение форетического тока (кода регулирующего воздействия) формирователей 6 или 8 служит началом шкалы отсчета активности угнетающих биологически активных веществ. Начальное значение одного из токов по выбору оператора может поддерживаться блоком 3 на требуемом уровне одновременным воздействием на формирователи 6 и 8 в соответствии со значением уставки задатчика 13. После стабилизации функционального состояния клетки (при этом схема 12 сравнения выдает нулевые коды) блок 3 выдает код величины воздействия (код дозы) на формирователь 17 электрофоретических токов исследуемых биологически активных веществ, который формирует ток заданной величины по одному из каналов 14, 15 или 16 микроэлектрода в соответствии с программой исследования. В результате действия биологически активного вещества частота потенциалов действия клетки отклоняется от заданной. Схема 12 сравнения выдает код этого отклонения, по которому блок 3 вырабатывает новый код регулирующего воздействия на второй или третий формирователи б или 8 (в зависимости от знака отклонения) и возвращает клетку на заданный уровень активности. Изменение величины кода регулирующего воздействия блока 3 служит показателем эффекта воздействия заданной дозы биологически активного вещества. По сигналам блока 3 на регистрирующем приборе 18 отмечается точка графика доза - эффект. Задав блоку 3 программу изменения кода-дозы, аналогично описанному, мож но получить на регистрирующем приборе полный график доза - эффект, вещества, содержащегося в канале 14, а также семейство графиков, проведя измерения активности веществ, содержащихся в каналах 15 и 16 микроэлектрода. Задав блоку 3 дополнитель но программу изменения уровня стабил ного функционального состояния биоло гического объекта и проведя измерения аналогично описанному при различ ных уровнях стабильного функционального состояния, можно получить семейство графиков доза - эффект характеризующих эффективность биологически активного вещества при разном функциональном состоянии клетки. Таким образом, устройство обеспечивает проведение исследования эффективности действия биологически активных веществ при различных функционсшьных состояниях клетки. Формула изобретения 1. Устройство для микроэлектрофоретического исследования клеток. содержащее многоканальный микроэлектрод, индифферентый электрод, формирователь электрофоретического тока, соединенный с рядом каналов микроэлектродов, согласующую схему, соединенную через усилитель с одним из каналов микроэлектрода и регистрирующий прибор, отличающееся тем,что, с целью исследования эффективности действия биологически активных веществ при различных функциональных состояниях клетки, в него введены последовательно соединенные блок вычислений и управления, задатчик и схема сравнения, причем второй вход схемы сравнения соединен с выходом согласуквдей схемы, а блок вычислений и управления соединен с формирователем электрофоретического тока и регистрирующим прибором. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что число каналов микроэлектрода, соединенных через дополнительно установленные формирователи электрофоретического тока с блоком вычислений и управления, выбирают по числу воздейстаующих биологически активных веществ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кружевич К. Микроинтофорез ,„ Мето/да (исследования) в нейрохимии. Нью-Йорк, 1971, с. 148.