Устройство стимуляции микроскопических электрофизиологических клеточных препаратов

Устройство стимуляции состоит из предварительного и конечного каскадов усилителя и трех электронных переключателей. Устройство работает следующим образом. Входной стимулирующий сигнал поступает на предварительный каскад усилителя. На время прохождения импульса стимуляции при помощи электронных переключателей выходной каскад усилителя отключается и остается открытым, в ждущем режиме. Запуск электронных переключателей производится от переднего фронта раздражающего импульса. После окончания прохождения импульса артефакта от стимуляции электронные переключатели вновь соединяют входной и выходной каскады усилителя, обеспечивая прохождение и усиление полезного сигнала. При этом постоянное напряжение усилителя остается неизменным и усилитель не перегружается от артефакта большей амплитуды, чем полезный сигнал. В цепь одного из электронных переключателей включена переменная емкость предназначенная для устранения «паразитных» емкостей. Преимущество предложенного устройства в том, что оно позволяет регистрировать электрические сигналы от электрофизиологических клеточных препаратов микроамперной амплитуды без наложения сигнала стимуляции и соответственно искажения их передней "начальной" формы и амплитудно-временных характеристик благодаря снабжению его электронными переключателями, отключающими путь для артефакта раздражения. (1 илл.)

Изобретение относится к медицинской технике.

При регистрации отведенных электрических сигналов от микроскопических переживающих электрофизиологических препаратов при близком (в пределах нескольких мм) расположении стимулирующего и отводящего электродов возникает искажение полезного отводимого микроамперного сигнала раздражающим стимулом (артефактом), накладывающимся и перекрывающим полезный отводимый сигнал. Для решения этой проблемы применяются различные приемы: отключение усилителя с помощью электромагнитных реле, срабатывающих в момент подачи раздражающего импульса стимуляции, сложные электронные устройства [1, 2, 3]. Однако недостаток аналогов в усложнении входных каскадов усилителей, приводящим к их нестабильной работе, возникновению «паразитных» емкостей, искажающих отводимые регистрируемые сигналы, а также и в том, что коротколатентные ответные реакции (0,5-1,1 мсек) оказываются незарегистрированными, когда их латентный период меньше чем, продолжительность отключения усилителя (на несколько секунд).

Цель - предотвращение наложения артефакта от сигнала стимуляции при регистрации отводимых электрических ответов микроамперных амплитуд от клеточных микроскопических электрофизиологических препаратов.

Сущность предложеннного устройства стимуляции микроскопических электрофизиологических клеточных препаратов, включающего входной и выходной каскады усилителя заключается в параллельном подключении выхода входного каскада 1 первого входа электронного переключателя К6, выход которого подключен ко входу выходного каскада 2, и 2-го и 4-го входов электронного переключателя К3, выход которого связан со 2-ым входом переключателя К6, при этом вход 3 переключателя К3 связан через вход 1 переключателя К4, и регулируемую емкость 5 с его контактом 3, а его контакт 2 заземлен. Устройство работает следующим образом. Входной стимулирующий сигнал поступает на предварительный каскад усилителя 1. Поскольку артефакт, возникающий от раздражающего импульса, появляется на выходе 2 раньше, чем ответный полезный сигнал, если отсутствуют электронные переключатели, то на время прохождения импульса стимуляции (длительностью 0,3-0,5 мс) при помощи электронных переключателей К6, К4, К3 выходной каскад усилителя отключается и остается открытым, в ждущем режиме. Запуск электронных переключателей производится передним фронтом раздражающего импульса. Задним фронтом раздражающего импульса электронные переключатели вновь соединяют напрямую входной и выходной каскады усилителя, тем самым обеспечивая прохождение и усиление полезного сигнала. При этом постоянное напряжение усилителя остается неизменным и усилитель не перегружается стимулом раздражения большей амплитуды, чем полезный сигнал. Переменная емкость 5 предназначена для устранения «паразитных» емкостей, возникающих от включения между входом и выходом усилителя электронных переключателей. Электронные устройства К6, К4, К3 управляют предлагаемым устройством стимуляции микроскопических электрофизиологических клеточных препаратов.

Преимущество предложенного устройства в том, что оно позволяет регистрировать ответные электрические сигналы микроамперной амплитуды в электрофизиологических клеточных препаратах без наложения сигнала стимуляции и, соответственно, искажения их передней "начальной" формы и амплитудно-временных характеристик, т.к. предотвращается сквозное прохождение сигнала стимуляции благодаря электронным ключам.

Предложенное устройство изображено на Рис., где:

1 - входной каскад усилителя

2 - выходной каскад усилителя

К3 К4, К6- электронные переключатели

5 - переменная емкость для устранения «паразитных» емкостей

Литература.

1. Волошин М.Я. Электрофизиологические методы исследования головного мозга в эксперименте. Киев, 1987. с.44.

2. Barker A.T., Eyre J.A., Kenyon B.R. et al. Blocking of transmission of stimulus-related electrical interference to inputs of high-gain a.c. preamplifiers used for neurophysiological measurement//J.Physiol. 1987. P.4.

3. Kiss I., Shizgal P. Improved artifact rejection and isolation of compound action potentials by means of digital subtraction // J.Neurosci. Meth., 1989. V.30. P.221.

Устройство стимуляции микроскопических электрофизиологических клеточных препаратов, состоящее из входного и выходного каскадов усилителя, отличающееся тем, что к выходу входного каскада параллельно подключены: 1-й вход электронного переключателя К6, выход которого подключен ко входу выходного каскада, и 2-й, 4-й входы электронного переключателя К3, выход которого связан со 2-м входом переключателя К6; при этом вход 3 электронного переключателя К3 связан через вход 1 переключателя К4 и через регулируемую емкость 5 с контактом 3 переключателя К4, контакт 2 которого заземлен.