KR100991548B1 - system for measuring neurological changes in the ischemia of rat model - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동물 모델의 이스케미아에 따른 실시간 신경계 측정 시스템에 관한 것으로, 특히 동물의 이스케미아 상태에서 동물의 최적 상태 조건(체온 및 뇌의 온도)을 충족하고, 이스케미아 유발이 정상적으로 이루어졌는지를 확인하면서 뇌의 신경전달물질의 변화량 값을 측정하는 동물 모델의 이스케미아에 따른 실시간 신경계 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time nervous system measurement system according to the Iskemia of the animal model, in particular, meets the optimal conditions of the animal (temperature and temperature of the brain) in the Ischemia state of the animal, and the induction of the Ischemia is made normally The present invention relates to a real-time nervous system measurement system according to Ischemia of an animal model that measures the amount of change in neurotransmitters in the brain while checking whether it is lost.
본 발명인 동물 모델의 이스케미아에 따른 실시간 신경계 측정 시스템을 이루는 구성수단은, 상기 동물의 이스케미아(ischemia) 유발 확인을 위하여 상기 동물의 생체 파라미터를 측정하는 이스케미아 유발 확인 장치, 상기 이스케미아에 따라 상기 동물의 생존을 유지시키고 신경 변화의 실시간 측정을 최적화시키기 위하여 상기 동물의 생체 파라미터를 측정 및 유지시키는 이스케미아 유지 최적 장치, 상기 동물의 이스케미아 상태에서 방출되는 신경전달물질의 변화량을 측정하는 신경전달물질 측정 장치, 상기 장치들로부터 데이터들을 전달받아 저장하고 분석하는 데이터 분석 장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The constituent means constituting the real-time nervous system measurement system according to the present invention iskemia of the animal model, the estimia induced confirmation device for measuring the biological parameters of the animal in order to confirm the induction of ischemia of the animal, the es Ischemia maintenance optimal device for measuring and maintaining the biometric parameters of the animal in order to maintain the survival of the animal and optimize the real-time measurement of nerve changes in accordance with Chemia, neurotransmitters released in the ischemia state of the animal Neurotransmitter measuring device for measuring the amount of change, characterized in that it comprises a data analysis device for receiving and storing data from the devices.
동물모델, 이스케미아, 신경전달물질, 글루타메이트 Animal Models, Ischemia, Neurotransmitters, Glutamate
Description
본 발명은 동물 모델의 이스케미아에 따른 실시간 신경계 측정 시스템에 관한 것으로, 특히 동물의 이스케미아 상태에서 동물의 최적 상태 조건(체온 및 뇌의 온도)을 충족하고, 이스케미아 유발이 정상적으로 이루어졌는지를 확인하면서 뇌의 신경전달물질의 변화량 값을 측정하는 동물 모델의 이스케미아에 따른 실시간 신경계 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time nervous system measurement system according to the Iskemia of the animal model, in particular, meets the optimal conditions of the animal (temperature and temperature of the brain) in the Ischemia state of the animal, and the induction of the Ischemia is made normally The present invention relates to a real-time nervous system measurement system according to Ischemia of an animal model that measures the amount of change in neurotransmitters in the brain while checking whether it is lost.
현재 동물을 모델로 하여 다양한 의학 실험이 진행되고 있는데, 이 동물 모델을 이용한 실험의 결과 데이터를 의학용의 유효 데이터로 결정하고 사용하기 위해서는 실험 과정 중에 동물의 상태는 최적의 상태를 유지하여야 한다. 즉, 생존 상태를 유지함을 물론, 일정한 정상 체온을 유지해야할 필요성이 있다.Currently, various medical experiments are being conducted using animals as models, and in order to determine and use the data of the experiment using the animal model as valid data for medical use, the condition of the animals must be maintained during the experiment. That is, there is a need to maintain a constant normal temperature as well as to maintain a survival state.
또한, 이스케미아 상태의 신경전달물질의 방출에 대한 실시간 변화량을 측정하기 위해서는 동물의 이스케미아 상태가 정상적으로 도달했는지도 실시간으로 측정할 필요가 있다. In addition, in order to measure the amount of real-time change of the release of neurotransmitters in the escapia state, it is necessary to measure in real time whether the animal's escapia state is normally reached.
한편, 이스케미아가 유발되었을 때 발생하는 신경 변화 중, 뇌에서 방출되는 흥분독성을 가진 신경전달물질의 변화가 어떻게 변화하는지에 대한 측정도 필요하다.On the other hand, it is also necessary to measure how the changes in the neurotransmitters with excitatory toxicities released from the brain are changed among the neurological changes that occur when esketemia is induced.
정리하면, 동물의 세포 공간(interstitial space)에서의 glutamate level을 실시간으로 측정하기 위해서는 가능한 완벽하게 전뇌(forebrain) 이스케미아(ischemia)를 구현할 수 있고, 동물이 건강한 상태로 수분간의 이스케미아(ischemia)와 함께 재관류(reperfusion)까지도 견딜 수 있는지도 확인할 필요가 있다. In summary, in order to measure the glutamate level in the interstitial space of the animal in real time, it is possible to implement forebrain ischemia as completely as possible, and the animal is in a healthy state for several minutes. In addition to ischemia, it is also necessary to verify that it can withstand reperfusion.
이와 같이, 동물 모델에 대하여 이스케미아 상태에서 신경 변화를 실시간으로 측정하기 위해서는 종합적인 생체 파라미터의 측정 및 유지가 필요하고, 이 상태에서 신경전달물질의 변화량을 측정하여야 하는데, 현재까지는 이와 같은 종합적인 측정 및 유지 상태에서 신경전달물질인 글루타메이트의 변화량을 측정하지 못하고 있는 실정이다.As described above, in order to measure the neural change in the escapia state in real time with respect to the animal model, it is necessary to measure and maintain a comprehensive biometric parameter, and in this state, the amount of change of the neurotransmitter must be measured. The amount of change in glutamate, a neurotransmitter, cannot be measured under normal measurement and maintenance conditions.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 동물의 이스케미아 상태에서 동물의 최적 상태 조건(체온 및 뇌의 온도)을 충족하고, 이스케미아 유발이 정상적으로 이루어졌는지를 확인하면서 뇌의 신경전달물질의 변화량 값을 측정하는 동물 모델의 이스케미아에 따른 실시간 신경계 측정 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, and meets the optimal conditions of the animal (temperature and temperature of the brain) in the escapia state of the animal, and whether the induction of escapia is normally performed. The purpose of the present invention is to provide a real-time nervous system measurement system according to the escapia of animal models that measure the amount of change of neurotransmitters in the brain while checking.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 동물 모델의 이스케미아에 따른 실시간 신경계 측정 시스템을 이루는 구성수단은, 상기 동물의 이스케미아(ischemia) 유발 확인을 위하여 상기 동물의 생체 파라미터를 측정하는 이스케미아 유발 확인 장치, 상기 이스케미아에 따라 상기 동물의 생존을 유지시키고 신경 변화의 실시간 측정을 최적화시키기 위하여 상기 동물의 생체 파라미터를 측정 및 유지시키는 이스케미아 유지 최적 장치, 상기 동물의 이스케미아 상태에서 방출되는 신경전달물질의 변화량을 측정하는 신경전달물질 측정 장치, 상기 장치들로부터 데이터들을 전달받아 저장하고 분석하는 데이터 분석 장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The constituent means constituting the real-time nervous system measurement system according to the present invention iskemia in order to solve the above problems, measuring the biological parameters of the animal in order to confirm the induction of the animal (ischemia) Ischemia-induced confirmation device, Ischemia maintenance optimization device for measuring and maintaining the biological parameters of the animal in order to maintain the survival of the animal and optimize the real-time measurement of nerve changes in accordance with the Neurotransmitter measuring device for measuring the amount of change in neurotransmitter released in the escape state, characterized in that it comprises a data analysis device for receiving and storing data from the devices.
또한, 상기 이스케미아 유발 확인 장치는 동물의 뇌파도 변화를 측정하는 뇌파도 측정 수단과, 동물 뇌의 혈류량 변화를 측정하는 뇌 혈류량 측정 수단 및 동 물의 혈압 변화를 측정하는 혈압 측정 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the apparatus for confirming the induction of Eschiaia includes an electroencephalogram measuring means for measuring the change in the brain wave of the animal, a brain blood flow measuring means for measuring the blood flow change in the animal brain, and a blood pressure measuring means for measuring the blood pressure change in the animal. Characterized in that made.
또한, 상기 측정된 뇌파도, 뇌 혈류량 및 혈압 값은 A/D 컨버터를 통하여 디지털 값으로 변환된 후, 상기 데이터 분석 장치에 저장되는 것을 특징으로 한다.In addition, the measured electroencephalogram, brain blood flow and blood pressure values are converted into digital values through an A / D converter, and then stored in the data analysis device.
또한, 상기 이스케미아 유지 최적 장치는 이스케미아 상태에서 상기 동물의 급격한 체온 저하를 방지하기 위하여 동물의 체온을 정해진 온도로 유지시키는 체온 측정 및 유지 수단과 스트로크 볼륨(stroke volume)을 최대화하기 위해 뇌의 온도를 정해진 온도로 유지시키는 뇌 온도 측정 및 유지 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the Ischemia maintenance optimum device is to maximize the body temperature measurement and maintenance means and stroke volume to maintain the body temperature of the animal at a predetermined temperature in order to prevent the rapid temperature decrease of the animal in the escape state Characterized in that it comprises a means for measuring and maintaining the temperature of the brain to maintain the temperature of the brain at a predetermined temperature.
또한, 상기 신경전달물질 측정 장치는 마이크로다이앨러시스(microdialysis) 바이오 센서 또는 CNT 프로브를 이용하여 글루타메이트(Glutamate)의 방출량을 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the neurotransmitter measuring device is characterized in that for measuring the amount of release of glutamate (glutamate) using a microdialysis (microdialysis) biosensor or CNT probe.
상기와 같은 목적 및 해결 수단을 가지는 본 발명인 동물 모델의 이스케미아에 따른 실시간 신경계 측정 시스템에 의하면, 동물의 이스케미아 상태에서 동물의 최적 상태 조건(체온 및 뇌의 온도)을 충족하고, 이스케미아 유발이 정상적으로 이루어졌는지를 확인하면서 뇌의 신경전달물질의 변화량 값을 측정하기 때문에, 최적의 상태에서 신경전달물질인 글루타메이트의 방출 변화량을 실시간으로 측정할 수 있는 장점이 있다.According to the real-time nervous system measurement system according to the present invention iskemia of the animal model having the above object and the solution means, meets the optimal condition conditions (temperature and temperature of the brain) of the animal in the escape state of the animal, Since the change in the amount of neurotransmitters in the brain is measured while checking whether the chemia induction has been performed normally, there is an advantage in that it is possible to measure the change in the amount of changes in the neurotransmitter glutamate in real time in an optimal state.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결 수단 및 효과를 가지는 본 발명인 동물 모델의 이스케미아에 따른 실시간 신경계 측정 시스템에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the real-time nervous system measurement system according to the Esmemia of the animal model of the present invention having the above problems, solving means and effects.
본 발명은 동물의 생리적 조건에서 최소한의 변형을 허락하면서 혈류역학적으로 안정하면서도 스스로 호흡하여 생명을 유지할 수 있으며 동시에 신경전달물질인 글루타메이트(glutamate) 방출을 최대한 유도할 수 있는 동물 모델로서 11VO 모델을 기반으로 한다.The present invention is based on the 11VO model as an animal model that allows minimal modifications in physiological conditions of animals while maintaining hemodynamically stable breathing and self-sustaining life, and at the same time inducing glutamate release, a neurotransmitter. It is done.
본 발명에 따른 동물 모델을 이용한 이스케미아에 따른 신경 변화의 실시간 측정 시스템은 11 vessel occlusion(VO) rat model을 이용하여 이스케미아(ischemia) 유발에 따라 수반되는 신경 변화(neurological changes)를 여러 생체변수들과 동시에 실시간적으로 측정하는 시스템이다.The real-time measurement system of neural changes in accordance with the Ischemia using the animal model according to the present invention, the 11 vessel occlusion (VO) rat model using a variety of neurological changes (neurological changes) accompanying the induction of ischemia It is a system that measures in real time simultaneously with biological variables.
본 발명에 적용되는 11VO stroke model에서는 단면이 원통인 고무밴드(rubber band)를 이용하여 고리를 만들어 클램핑(clamping) 준비를 해 놓은 CCA와 ECA snare를 트랙킹(traction)하면서 10분 동안 cerebral ischemia를 유발한다. 10분동안 ischemia를 유발하고 나면 혈관을 막았던 고리를 풀어주어 다시 재관류(reperfusion) 시킨다. Ischemia 유발은 EEG 신호가 완전히 flat하게 사라지고 CBF의 현격한 감소를 확인하면서 진행된다.In the 11VO stroke model applied to the present invention, a cerebral ischemia is induced for 10 minutes while tracking a CCA and an ECA snare prepared by clamping by using a rubber band having a cylindrical cross section. do. After 10 minutes of induction of ischemia, the rings that blocked the blood vessels are released and reperfused again. Ischemia induction proceeds with the EEG signal disappearing completely flat and confirming a marked decrease in CBF.
도 1은 본 발명에 따른 동물 모델을 이용한 이스케미아에 따른 신경 변화의 실시간 측정 시스템의 전체 블록도이다.1 is an overall block diagram of a system for real-time measurement of nerve changes according to Ischemia using an animal model according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동물 모델을 이용한 이스케미아에 따른 신경 변화의 실시간 측정 시스템은 11VO rat 모델에서 이스케미아 유발 확인을 위한 생체 파라미터를 측정하는 이스케미아 유발 확인 장치(30), 11VO rat 모델에서 이스케미아 유발 실험의 최적화를 위해 온도와 관련된 생체 파리미터를 일정하게 유지시키는 이스케미아 유지 최적 장치(40), 11VO rat 모델에서 이스케미아 유발에 의해 나타나는 대표적인 신경전달물질인 글루타메이트의 변화량을 측정하는 신경전달물질 측정 장치(50) 및 상기 장치들(30, 40, 50)로부터 측정되는 데이터들을 전달받아 저장하고, 이를 이용하여 분석하는 데이터 분석 장치(60)를 포함하여 이루어진다.As shown in Figure 1, the real-time measurement system of the nerve changes according to the Iskemia using the animal model according to the present invention is an apparatus for confirming the induction of Ischemia to measure the bio-parameters for confirming the induction of the Ischemia in 11VO rat model (30), Ischemia maintenance optimizer (40), which maintains a constant temperature-related bioparameter for optimization of ischemia-induced experiments in the 11VO rat model (40), a representative neuron caused by ischemia induction in the 11VO rat model The
본 발명에 따른 동물 모델은 11VO rat(10) 모델이다. rat의 세포 공간(interstitial space)에서의 글루타메이트 레벨(glutamate level)을 실시간으로 측정하기 위해서는 가능한 완벽하게 전뇌(forebrain) 이스케미아(ischemia)를 구현할 수 있고, rat의 상태가 건강하여 10분간의 이스케미아(ischemia)와 함께 재관류(reperfusion)까지도 견딜 수 있는 새로운 rat 모델이 필요하게 되었다. The animal model according to the invention is a 11VO rat (10) model. In order to measure the glutamate level in the interstitial space of the rat in real time, it is possible to realize the forebrain ischemia as perfectly as possible. Along with ischemia, a new rat model is needed that can withstand reperfusion.
이를 충족시키고자 동물의 생리적 조건에서 최소한의 변형을 허락하면서 혈류역학적으로 안정하면서도 스스로 호흡하여 생명을 유지할 수 있으며 동시에 신경전달물질인 glutamate 방출을 최대한 유도할 수 있는 동물 모델로서 11VO 모델을 적용한다. 이러한 11VO 모델을 통하여 뇌파, 뇌혈류, 혈압, 온도 및 신경전달물질의 변화를 실시간으로 측정 가능하게 할 수 있다. To meet this, the 11VO model is applied as an animal model that allows minimal modifications in the physiological conditions of animals and is hemodynamically stable while maintaining self-breathing life and at the same time inducing the release of glutamate, a neurotransmitter. Through this 11VO model it is possible to measure in real time changes in EEG, EEG blood pressure, blood pressure, temperature and neurotransmitters.
상기 이스케미아 유발 확인 장치(30)는 모델로 사용되는 동물(10 : rat)의 이스케미아 유발 확인을 위하여 상기 동물의 생체 파라미터들을 측정하는 장치이다. 이와 같이 생체 파라미터를 측정하는 이유는 실험 모델로 사용되는 동물이 정상적으로 이스케미아 상태에 있는지를 실시간으로 확인하기 위해서이다.The apparatus for confirming the induction of
상기 이스케미아 유발 확인 장치(30)는 크게 동물의 뇌파도(EEG : electroencephalogram)를 측정하는 수단, 동물의 뇌 혈류량(CBF : cerebral blood flow) 변화를 측정하는 수단 및 동물의 혈압(BP : blood pressure)을 측정하는 수단으로 구성된다.The escapia
상기 동물의 뇌파도 변화를 측정하는 뇌파도 측정 수단(31)은 실험 모델인 동물의 뇌파도 변화를 측정하는 기능을 수행한다. 상기 실험 모델인 동물의 뇌파도 변화를 측정하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.The electroencephalogram measuring means 31 for measuring the electroencephalogram change of the animal performs a function of measuring the electroencephalogram change of the animal which is an experimental model. Referring to the method for measuring the changes in the EEG of the animal of the experimental model as follows.
도 2는 본 발명에서 사용되는 실시간 측정을 위한 rat 모델의 두개골 개두(craniotomy)(20) 및 생체 변수 측정을 위한 각각의 위치를 보여주는 개략도이다. Figure 2 is a schematic diagram showing the respective craniotomy 20 of the rat model for the real-time measurement used in the present invention and the respective positions for the measurement of the biological variables.
상기 rat 모델의 두개골 개두(craniotomy)의 Coronal suture(도 1에서 "a") 후방 1mm, 미드라인(midline)으로부터 양방향으로 4mm에 2개의 홈(23')을 만들고, 이들 홈(23')으로부터 후방으로 4mm에 2개의 홈(23")을 만든다. 그런 후 상기 총 네개의 홈(23', 23") 각각에 스컬 스크류(skull screw)를 박는다. Coronal suture (“a” in FIG. 1) of the craniotomy of the rat model makes two
상기 실험 모델인 rat의 양 쪽 귀에 electrode cream으로 고정하여 그라운드(ground)를 만들고, 상기 두 개의 전극(electrode)과 상기 네 개의 스크류는 각각 와이어로 연결하였다. The ground was made by fixing the electrode cream on both ears of the experimental model rat, and the two electrodes and the four screws were connected by wires, respectively.
상기와 같이 구성하여 측정되는 뇌파도 값은 상기 네 개의 채널(네 개의 스크류)을 통해 입력되고, 입력되는 아날로그 신호는 D/A 컨버터를 통하여 디지털 값으로 변환되어 출력된다. 이 출력되는 디지털 값은 상기 데이터 분석 장치(60)에 저장된다.The EEG values measured and configured as described above are input through the four channels (four screws), and the input analog signals are converted into digital values through a D / A converter and output. The output digital value is stored in the
상기와 같이 측정되는 뇌파도 값은 이스케미아가 유발되면 그 이전에 비하여 급격하게 감소될 것이다. 즉, 측정되는 뇌파도 값의 급격한 감소를 확인하여 이스케미아가 발생되고 있음을 알 수 있다.The electroencephalogram values measured as described above will be drastically reduced compared to the previous time when the escapia is induced. In other words, it can be seen that the escapia is generated by confirming a rapid decrease in the measured EEG value.
상기 뇌파도 값과 더불어 측정되는 생체 파라미터는 뇌 혈류량이다. 이는 뇌 혈류량 측정 수단(33)에 의하여 측정된다. 상기 뇌 혈류량 측정 방법 역시 도 2를 참조하여 설명한다.The biological parameter measured along with the EEG value is the brain blood flow. This is measured by the brain blood flow measuring means 33. The brain blood flow measurement method will also be described with reference to FIG. 2.
상기 rat 모델의 두개골 개두(craniotomy)의 Coronal suture(도 1에서 "a")로부터 후방 3mm, 미드라인(midline)으로부터 4mm 위치에 한 쌍의 1.5mm 직경의 홈(21)을 형성하고, 이 홈에 혈류량 측정용 프로브를 삽입하여 혈류량을 측정한다. 이 뇌 혈류량 역시 이스케미아 상태에 들어가면 급격하게 감소하는 경향을 보인다. 따라서, 측정되는 뇌 혈류량의 급격한 감소를 확인하여 이스케미아가 발생되고 있음을 알 수 있다. 상기 동물 모델이 마취된 동물인 경우에는 상기 이스케미아 유발 확인을 위하여 상기 뇌 혈류량 측정은 필수적이다. A pair of 1.5
상기 뇌파도 변화 및 뇌 혈류량 변화와 더불어 이스케미아 유발 확인을 위해 측정되는 생체 파라미터는 동물의 혈압이다. 상기 동물 혈압은 혈압 측정 수단(35)에 의하여 이루어진다.Along with the changes in EEG and changes in brain blood flow, the biometric parameters measured for estimating the induction of eismia are the blood pressure of the animal. The animal blood pressure is made by the blood pressure measuring means 35.
동맥 라인(Arterial line)을 이용한 혈압 그리고 맥박의 측정을 위해서 우측 대퇴부(femoral) 동맥(artery)을 박리한 후에 지름 0.2mm인 튜브를 이용하여 동맥에 삽입하고 4.0 black silk를 이용하여 고정하였다. 혈압은 동물 모델에 부착해 놓은 A-라인을 Pressure transducer(Harvard apparatus)와 연결하여 측정한다.For measurement of blood pressure and pulse rate using the arterial line, the right femoral artery was detached and then inserted into the artery using a 0.2 mm diameter tube and fixed using 4.0 black silk. Blood pressure is measured by connecting an A-line attached to an animal model with a pressure transducer (Harvard apparatus).
격렬한 ischemia stroke이 유발되었을 경우 혈압이 일시적으로 상승한다고 알려져 있으므로 혈압의 변화를 연속적으로 측정하여 11VO에서 ischemia 유발시 혈압의 상승여부를 확인해야 한다.It is known that blood pressure rises temporarily when an intense ischemia stroke is triggered. Therefore, it is necessary to continuously measure the change in blood pressure to confirm the increase in blood pressure when ischemia is induced at 11VO.
상기 뇌파도 측정 수단(31), 뇌 혈류량 측정 수단(33) 및 혈압 측정 수단(35)에서 측정된 값들은 A/D 컨버터를 통하여 디지털 값으로 변환된 후, 상기 데이터 분석 장치(60)에 저장되고, 필요에 따라 분석된다.The values measured by the
상술한 이스케미아 유발 확인 장치(30)는 동물의 이스케미아가 잘 이루어지고 있는지를 확인하는 장치인데, 이와 더불어 상기 이스케미아에 따라 상기 동물의 생존을 유지시키고 신경 변화의 실시간 측정을 최적화시키기 위하여 상기 동물의 생체 파라미터를 측정 및 유지시키는 기능도 수행해야 한다. 이는 이스케미아 유지 최적 장치(40)에서 수행한다.The above-mentioned escapia
상기 이스케미아 유지 최적 장치(40)는 이스케미아 상태에서 상기 동물의 급격한 체온 저하를 방지하기 위하여 동물의 체온을 정해진 온도로 유지시키는 체온 측정 및 유지 수단(41)과 스트로크 볼륨(stroke volume)을 최대화하기 위해 뇌의 온도를 정해진 온도로 유지시키는 뇌 온도 측정 및 유지 수단(43)으로 구성된다.The escapia
상기 체온 측정 및 유지 수단(41)은 Homeothermic Blanket Control Unit(Harvard apparatus)을 이용하여 실시간으로 동물 모델의 온도를 측정하면서, 상기 동물의 체온이 정해진 온도(약 37.5℃)로 유지될 수 있도록 조절한다. 이와 같이 동물의 체온을 정해진 온도로 유지시키는 이유는 이스케미아와 같은 데미지로 인한 급격한 체온 저하를 방지하여 실험용 동물 모델의 생존을 유지시키기 위함이다.The body temperature measuring and maintaining
또한, 상기 뇌 온도 측정 및 유지 수단(43)은 cerebral ischemia 동안 온도가 내려가면서 protecting effect가 나타나는데 이를 방지하여 스트로크 볼륨(stroke volume)을 최대화시킨다. 이를 통하여 글루타메이트 방출(glutamate release)을 최대화시키고, 글루타메이트(glutamate) 감지를 위해 사용되는 효소의 최적 온도를 유지하여 반응을 최대화시킨다.In addition, the brain temperature measuring and maintaining
상기 뇌(brain) 온도는 도 2에 도시된 바와 같이, Coronal suture 전방 1mm, 미드라인(midline)으로부터 4mm에 다이아몬드 드릴(diamond drill)을 이용하여 홈(25)을 형성한다. 여기에 thermocouple을 접촉시키고 온도 컨트롤러(controller)를 이용하여 뇌의 온도(brain temperature)를 정해진 온도(약 37.5℃)로 유지하도록 한다.As shown in FIG. 2, the brain temperature forms a
상기와 같은 생체 파라미터(뇌파도, 뇌 혈류량, 혈압, 체온 및 뇌 온도)를 측정하여 최적의 상태를 유지하면서 동물의 이스케미아 상태에서 방출되는 신경전달물질의 변화량을 측정한다. 이는 신경전달물질 측정 장치(50)를 통해 이루어진다.The biological parameters (eg, electroencephalogram, brain blood flow, blood pressure, body temperature, and brain temperature) are measured to measure the amount of change in neurotransmitter released from the animal's Essemia state while maintaining an optimal state. This is done through the
본 발명에 적용되는 11VO rat 모델에서 이스케미아 유발에 의해 나타나는 대 표적인 신경 변화는 흥분독성을 가진 신경전달물질인 글루타메이트의 변화이다. 이를 측정하기 위하여 상기 신경전달물질 측정 장치(50)는 마이크로다이앨러시스(microdialysis) 바이오 센서(biosensor) 또는 CNT 프로브를 이용하여 글루타메이트의 방출량을 측정한다. In the 11VO rat model to be applied to the present invention, a representative neuronal change caused by estimia induction is a change in glutamate, a neurotransmitter with excitatory toxicity. In order to measure this, the
상기 글루타메이트를 측정하는 방법은 Calibration을 마친 마이크로 다이앨러시스 바이오 센서를 미리 37.5℃로 설정되어 있는 버퍼용액이 담겨있는 항온 셀에서 1시간 이상 안정화시킨다. 그리고 나서 도 2에 도시된 바와 같이, Coronal suture 전방 1mm, 미드라인(midline)으로부터 4mm에 다이아몬드 드릴(diamond drill)을 이용하여 구멍(27)을 뚫어놓은 11VO rat model에 상기 안정화시킨 microdialysis biosensor를 천천히 삽입한다. 그리고 케이블을 통해 상기 바이오 센서와 측정 장치를 연결한 후 동작시킴으로써 데이터를 수집한다. 또는 효소를 고정시킨 CNT probe를 삽입하여 데이터를 수집한다. 여기서 상기 CNT 프로브는 특허출원 10- 2007-0032581에 기재된 센서를 이용한다.The method for measuring the glutamate is stabilized for at least 1 hour in a constant temperature cell containing a buffer solution that is pre-calibrated micro-dialasis biosensor is set to 37.5 ℃. Then, as shown in FIG. 2, the stabilized microdialysis biosensor was slowly added to the 11VO rat model in which a
이스케미아(ischemia)가 유발되어 뇌로 혈액의 공급이 중단되면 흥분독성 물질인 글루타메이트(glutamate) 분비가 촉진되어 결국은 세포(cell)의 apotosis를 초래하게 된다. 그러므로 glutamate 변화량에 대한 실시간적인 관찰은 수술중이나 후에 수반될 수 있는 brain injury를 평가하는데 큰 도움을 줄 수 있을 뿐 아니라 여러 약물들의 효과를 동시에 실시간으로 확인할 수 있다. 따라서 11VO 동물모델을 통해 이스케미아(ischemia)에 따른 글루타메이트 방출(Glutamate release)이라는 신경학적인 변화(neurological change)를 실시간적으로 측정하고 관찰한다.When ischemia is induced and blood supply to the brain stops, the excitatory secretion of glutamate is promoted, resulting in cell apotosis. Therefore, real-time observations of glutamate changes can be helpful in assessing brain injury that may be involved during or after surgery, as well as to determine the effects of multiple drugs in real time. Therefore, the 11VO animal model measures and observes the neurological changes called glutamate release in real time according to ischemia.
상기 장치(30, 40, 50)들로부터 측정된 데이터들은 모두 D/A 컨버터들을 통하여 디지털 값으로 변환된다. 이 디지털로 변환된 값들은 데이터 분석 장치(60)에 전달되어 저장된다. 그러면, 상기 데이터 분석 장치(60)는 상기 데이터들을 이용하여 생체 파라미터들 간의 관계 및 이와 관련된 신경전달물질의 변화량을 분석할 수 있다. 또한 이러한 생체 파라미터 값들과 신경전달물질의 변화량을 실시간으로 모니터링될 수 있다.The data measured from the
도 1은 본 발명에 적용되는 동물 모델을 이용한 이스케미아(ischemia)에 따른 신경 변화의 실시간 측정 시스템의 전체 블록도이다.1 is a block diagram of a system for real-time measurement of nerve changes according to ischemia using an animal model applied to the present invention.
도 2는 본 발명에 사용되는 실시간 측정을 위한 rat 모델의 두개골 개두(craniotomy) 및 생체 변수 측정을 위한 각각의 위치를 보여주는 개략도이다. FIG. 2 is a schematic diagram showing respective positions for craniiotomy and bioparametric measurements of a rat model for real time measurement used in the present invention.
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KR100834564B1 (en) | 2007-01-26 | 2008-06-02 | 가톨릭대학교 산학협력단 | Method for predicting neuronal death in a mouse model of transient global forebrain ischemia |
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