ES2221528B1 - Electrodo de succion flotante. - Google Patents
Electrodo de succion flotante.Info
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Abstract
Electrodo de succión flotante. Se trata de un dispositivo de registro neurofisiológico que permite la monitorización eléctrica de señales bioeléctricas o la estimulación eléctrica de nervios espinales o craneales "in vitro". El dispositivo consiste en una pareja de electrodos, uno de registro (1) y otro de referencia (5), conectados a un amplificador (6), de los que el electrodo de registro (5) se inserta en el interior de un tubo (2) acoplado a una fuente de vacío y dotado en su extremidad libre de una estrangulación perimetral (3) para una perfecta adaptación al nervio (4) sobre el que se pretende efectuar el registro neurofisiológico. La invención presenta la ventaja de que, fabricada enteramente con materiales flexibles, permite su adaptación a entornos restringidos como baños de órganos y libera del uso de micromanipuladores cuando se usa combinado con microscopios de platina móvil.
Description
Electrodo de succión flotante.
La presente invención se refiere a un dispositivo
que permite el registro neurofisiológico y la estimulación
eléctrica bajo condiciones estables de nervios o haces nerviosos
in vitro. En lo sucesivo al presente dispositivo lo
denominaremos "electrodo de succión" aunque haremos
referencia a su característica de "flotante" por
prescindir de sujeciones a dispositivos micromanipuladores.
Utilizando dos o más de estos dispositivos se puede, por ejemplo,
estimular un nervio sensorial mientras se registra la actividad de
un nervio motor relacionado con el anterior.
La invención se ha diseñado para obtener una
serie de ventajas que se describen a continuación:
- -
- Permite el registro de biopotenciales de tejidos aislados in vitro bajo condiciones de aislamiento eléctrico mediante sello de alta resistencia entre el polo de registro y el polo de referencia situado en el baño.
- -
- Permite la estimulación eléctrica bipolar a través de la estructura nerviosa seleccionada gracias también al sellado de alta resistencia.
- -
- La observación microscópica de los tejidos aislados gracias a los pequeños requerimientos de espacio que tiene el dispositivo inventado. Los tres objetivos no son excluyentes por lo que se puede realizar registro de biopotenciales en tejidos visualizados microscópicamente mientras se estimulan eléctricamente otras estructuras sensoriales y en combinación con tratamientos farmacológicos o otros tipos de registros electrofisiológicos. La aplicabilidad de esta invención se extiende a campos de investigación como Fisiología, Farmacología, Biofísica, Biología Celular y Anatomía.
Los electrodos de succión fueron originalmente
diseñados para registrar biopotenciales en preparaciones aisladas
in vitro como nervios intestinales, corazones de
invertebrados, nervios ópticos y médulas espinales de roedores. Los
electrodos de succión presentes en el mercado son de precio elevado
y además presentan el inconveniente de estar fabricados con
materiales rígidos para ser micromanipulados hacia el punto de
registro mediante dispositivos micromanipuladores de aún más
costoso precio. Si la preparación de la que se desean registrar
biopotenciales se sitúa bajo un microscopio entonces la necesidad
de enfocar y desplazar el campo de visión bajo las lentes de
observación hace imposible el uso de micromanipuladores salvo que
estos sean solidarios con la platina del microscopio. En este
sentido, la presente invención se dirige a cubrir la necesidad de
poder disponer varios dispositivos de registro por succión en un
ambiente de espacio restringido y con el mayor número de grados de
libertad para que el sistema sea desplazable obviando el uso de
dispositivos micromanipuladores de alto coste.
El electrodo de la invención se compone de:
elementos conductores eléctricos (llamados electrodos de registro y
referencia) para el registro y/o la estimulación eléctrica,
dispositivo de vacío, y dispositivo de acoplamiento al tejido sobre
el que se hará el sellado mediante vacío.
Los elementos conductores son alambre de plata
monofilamento de 200 micras de diámetro aislados con teflón excepto
en la punta para permitir el registro de señales bioeléctricas o la
estimulación eléctrica de los nervios a los que se aplica. Los
elementos conductores se denominan electrodo de registro y
electrodo de referencia si bien no deben confundirse con la
denominación genérica del dispositivo objeto de la presente
invención que recoge el mismo término electrodo en el nombre del
mismo. La misión de los electrodos de registro y referencia es
establecer un circuito eléctrico a través de la preparación en este
caso un nervio. Ambos conductores se conectan a las entradas
positiva y negativa de un preamplificador de registro y
amplificación de señales (que no es objeto de esta invención) o bien
constituyen los denominados cátodo y ánodo cuando se conectan a un
estimulador eléctrico (tampoco objeto de la presente invención) para
evocar actividad neural en la preparación.
El dispositivo de vacío se utiliza exclusivamente
durante el procedimiento de inserción del nervio en el dispositivo
objeto de la presente invención. Se utiliza para ello una
jeringuilla de entre 1 y 5 c.c. conectada a través de una válvula
de dos vías al tubo flexible cuyo extremo final está afilado. El
objeto de la válvula de tres vías es el de estar cerrada al exterior
durante la formación de vacío mediante la jeringuilla. Una vez
introducido el nervio se libera el vacío abriendo la válvula y
comunicando el tubo con el exterior a través de la segunda vía de
la válvula. El tubo usado para formar vacío es de silicona de
2-5 mm de diámetro y con espesor de pared de 0.5 a 1
mm.
El acoplamiento al tejido se realiza a través de
un segundo tubo que se fabricará con tubo de polietileno. El
diámetro externo de este tubo de polietileno será similar a
diámetro interno del tubo de silicona descrito en b, de esta manera
ambos tubos podrán acoplarse entre sí y sellarse mediante silicona
fluida de fraguado rápido que se dejará fraguar durante unas horas.
El extremo del tubo de polietileno por el que se acoplará el nervio
deberá adaptarse lo mejor posible al diámetro externo del nervio
que se succionará. Para ello se calentará a temperatura próxima a
la de fusión del polietileno y se estirará manualmente. Una vez
enfriado se corta a la longitud y diámetro requeridos para que
ajuste al nervio a insertar.
Para el ensamblaje final se conectará primero el
tubo de polietileno al tubo de silicona. Después se alojará en el
interior del tubo de polietileno y cercano a extremo abierto el
electrodo de registro a través de un orificio en la pared del tubo
que se sellará con silicona para impedir la pérdida de vacío.
Además, se dispondrá el electrodo de referencia unido a la pared
externa del tubo de silicona y cercano al extremo. Finalmente se
conectará una válvula de tres vías al extremo libre del tubo de
silicona sobre la que se podrá conectar una jeringuilla.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de
realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante
de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter
ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra un diagrama de la relación
entre los electrodos de registro en referencia con el tubo de
polietileno.
La figura 2.- Muestra el diagrama eléctrico de
conjunto electrodo de succión-nervio bajo las
condiciones de registro.
La figura 3.- Muestra un ejemplo de aplicación
práctica del electrodo, concretamente del modo de operación en una
preparación fisiológica.
La figura 4.- Muestra un ejemplo de registro
obtenido mediante electrodos de succión flotantes en simultaneidad
con un registro intracelular de un elemento neuronal.
La figura 5.- Muestra, finalmente, un ejemplo de
utilización del electrodo de succión flotante para la estimulación
eléctrica y registro de un elemento neuronal.
En la figura 1 puede observarse como el electrodo
de registro (1) ha de insertarse en la luz del tubo de polietileno
(2) a través de su pared, tubo (2) cuya embocadura (3) ha de ser
conformada para adaptarse lo mejor posible al extremo del nervio
(4) al que se acoplará, mientras que el electrodo de referencia (5)
queda situado fuera del tubo de polietileno (2), que debe estar
conectado por su extremidad opuesta a la boca (3), al sistema de
vacío.
Como caso práctico de la utilidad de la invención
que debe entenderse no tiene carácter limitativo, se describe la
aplicación del electrodo de succión flotante a un ejemplo real de
utilización.
Para ello bajo las condiciones experimentales
señaladas por la legislación vigente para el uso y experimentación
con animales (European Union Council Directive 86/609/EEC, y real
decreto sobre el uso y cuidado de animales de laboratorio, BOE
67/8509-12, 1988) se anestesia y prepara
quirúrgicamente las raíces dorsales y ventrales de segmentos
lumbares 4º y 5º. Una vez aislada in vitro el área de
registro se mantiene en una solución oxigenada a pH y temperatura
controladas por dispositivos distintos a los aquí expuestos. El
electrodo de succión previamente construido dispondrá de los dos
tubos (polietileno y silicona) ya sellados con silicona de fraguado
rápido para evitar fugas durante la formación de vacío y los
electrodos (l) y (5) ya estarán dispuestos tanto en el interior (de
registro) como en el exterior (de referencia) y conectados a un
dispositivo amplificador de señales (6) y/o estimulador dependiendo
del modo de aplicación en que se use.
En lo sucesivo se explica a modo de pasos
discretos la utilización del electrodo de succión flotante.
En primer lugar y bajo observación microscópica
se acerca el extremo afilado (3) del dispositivo a los extremos
cortados de los nervios (4) dorsal y ventral. De aquí se deduce que
para cada nervio se empleará un dispositivo distinto.
En segundo lugar se forma vacío con la
jeringuilla para introducir el nervio (4) de forma ajustada a la
pared interna del tubo (2). Previamente se introducirá salino de tal
modo que el electrodo de registro pueda formar un puente salino
conductor entre el electrodo de registro y el nervio inmerso en el
dispositivo. La disposición final de la configuración de registro es
la que se ilustra en el diagrama eléctrico de la unión entre
nervio y electrodo mostrado en la figura 2. Los electrodos de
registro y de referencia se conectan a amplificadores (6) o
estimuladores que no son objeto de la presente invención. No
obstante, las medidas se realizan entre los dos extremos del
circuito señalados como G y M en el diagrama. Rb es la resistencia
del fluido en el baño hacia el electrodo de referencia, Rs es la
resistencia en serie en el interior del dispositivo entre en cabo
terminal del nervio y el electrodo de registro inmerso en líquido.
Re y Ri son las resistencias externas e internas del tejido
nervioso. Debe considerarse Re como una resistencia de fuga y que
por tanto debe minimizarse mediante la formación de un sello
estrecho entre el tubo afilado y el tejido De esta manera toda la
corriente generada por el tejido nervioso circula por la
resistencia Ri que conecta los dos puntos de medida G y M donde
mediante puente salino (a través del líquido del baño) miden los
electrodos de referencia y de registro, respectivamente.
Caso de no estar realizándose medidas directas de
potencial sino estimulando el nervio concreto también es posible
obtener información de la preparación tras estimular diversas
estructuras neurales utilizando la presente invención. La figura 3
muestra un ejemplo de una disposición de dos electrodos (7) y (8)
de succión flotantes conectados a las raíces ventrales 4ª y 5º de
una médula espinal in vitro. La estimulación eléctrica (9)
puede aplicarse a las raíz dorsales como la que se ilustra en la
figura 3. Además y por métodos electrofisiológicos de registro
intracelular con dispositivos que no son objeto de esta invención
se puede registrar simultáneamente de una célula nerviosa motora
inlracelularmente para corroborar los resultados del electrodo de
succión flotante. Ejemplo práctico de lo anteriormente expuesto se
encuentra en la figura 4. En los trazos superior y medio se observa
el registro mediante dos electrodos flotantes de potenciales
evocados por estimulación eléctrica (9) de la raíz dorsal, además
se ilustra (trazo inferior) el registro simultáneo intracelular de
una célula motora que demuestra el alto grado de similitud en la
forma del registro por lo que el uso del electrodo de succión
flotante puede de forma simple dar información valiosa sobre
determinados aspectos de la electrofisiología de las células
nerviosas sin la necesidad de acudir a sofisticadas técnicas y
costosos aparatos de registro. Por último una aplicación de uso del
electrodo de registro flotante en el modo de estimulación
eléctrica, es decir, conectando el dispositivo a una fuente de
aislamiento de estímulos eléctricos se ilustra en la figura 5. Se
observa el registro del disparo de una célula motora en respuesta a
la aplicación de un pulso de corriente al nervio succionado en el
electrodo flotante de registro objeto de la presente invención.
Claims (4)
1. Electrodo de succión flotante, que permitiendo
el registro y/o estimulación de nervios mediante su acoplamiento a
los mismos, y siendo de aplicación en neurofisiología, se
caracteriza porque está constituido mediante la combinación
funcional de dos electrodos, un electrodo de registro (1) y un
electrodo de referencia (5), un dispositivo de vacío y un
dispositivo de acoplamiento al tejido (4) sobre el que se hace el
sellado mediante el dispositivo de vacío, a cuyo efecto tal
dispositivo de vacío consiste en un tubo de polietileno (2)
conectado por uno de sus extremos a una fuente de vacío, y dotado
en su otro extremo de una estrangulación (3), conformada para
adaptarse ajustadamente al nervio (4).
2. Electrodo de succión flotante, según
reivindicación 1ª, caracterizado porque el electrodo de
registro (1) se inserta en la luz del tubo de polietileno (2),
mientras que el electrodo de referencia (5) es exterior de dicho
tubo, estando ambos electrodos (1) y (5) conectados a un
amplificador de señales (6) y/o a un estimulador.
3. Electrodo de succión flotante, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque varios
tubos de polietileno (2) disponen de bocas o estrangulaciones (3)
de diferentes calibres, adaptables a nervios (4) de diferentes
diámetros.
4. Electrodo de succión flotante, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el citado
tubo está fragmentado en dos porciones, una minoritaria, la de
polietileno (2), portadora de la estrangulación (3) de acoplamiento
al nervio, y otra mayoritaria, de silicona, a través de la que se
conecta a la fuente de vacío, estando ambos tubos interacoplados
entre sí y sellados mediante silicona fluida de fraguado
rápido.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200201572A ES2221528B1 (es) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | Electrodo de succion flotante. |
Applications Claiming Priority (1)
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| ES200201572A ES2221528B1 (es) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | Electrodo de succion flotante. |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2221528A1 ES2221528A1 (es) | 2004-12-16 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2002
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| BASE DE DATOS WPI en QUESTEL, semana 197540, Londres: Derwent Publications Ltd., AN 1975-K9552W, Class P31, SU 459214 A (LENINGRAD ZHDANOV UNIV), resumen. * |
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| Publication number | Publication date |
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| EC2A | Search report published |
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