19. Электромиографические (эмг) бэ, метрологические характеристики

Электромиография – это диагностика биоэлектрических потенциалов в мышце при возбуждении (сокращении) мышечных волокон.

Регистрация потенциалов производится при помощи накожных или игольчатых электродов.

Электроды накожные записывают общие показания с мышцы (глобальная ЭМГ). Это электроды с относительно большой отводящей поверхностью (30— 100 мм²), обычно помещенных на кожу над мышцей на сравнительно большом расстоянии друг от друга (1—2 см). При использовании накожных электродов амплитуда сигнала лежит в пределах от 0,1 до 1мВ, электродное сопротивление не превышает величин десятка КОм.

В зависимости от типа электрода , токосъемная поверхность электрода :

Размеры, мм: 6х20, 15х100.

Электрическая прочность изоляции, В : не менее 30

Напряжение шума, мкВ: не более 20

емя непрерывного контактирования , не менее 1ч

Электроды игольчатые вводятся в разные участки мышцы, разные мышцы (локальная ЭМГ).

Это электроды с относительно малой отводящей поверхностью (сотые доли квадратного миллиметра). При исследовании ЭМГ с помощью внутримышечных электродов, амплитуда сигналов может меняться от 0, 3 до 100мВ, сопротивление таких электродов велико .

В зависимости от типа игольчатого электрода :

Диаметр иглы : от 0, 65мм до 1, 1мм;

Длина рабочей части иглы: от 20 до 90 мм;

Потенциальная токосъемная поверхность :

Количество : от 1 до 14 , длина оси от 0, 07 до 0, 15 мм , номинальная площадь, мм2 : от

0, 07 до 0, 16

Электрическая прочность изоляции, В : не менее 30

Напряжение шума, мкВ: не более 15

Время непрерывного контактирования , не менее 40 мин

20.Металлические и стеклянные микроэлектроды (мэ) для внеклеточных и внутриклеточных исследований

Стекля́нный микроэлектро́д — очень тонкая стеклянная пипетка, заполненная электролитом.

Диаметр кончика стандартных микроэлектродов лежит за пределами разрешающей способности светового микроскопа и составляет менее 0,5 мкм. Минимальные размеры кончика не превышают 0,05 мкм.

При измерении мембранного потенциала в клетку вводят микроэлектрод, который устанавливает контакт между внутриклеточной средой и неполяризующимся хлорсеребряным или каломельным электродом сравнения. Второй идентичный электрод сравнения помещают в наружный раствор. Разность потенциалов между электродами измеряют электрометрическим усилителем. В рассматриваемой электрической цепи изменение потенциала на двух электродах сравнения взаимно компенсируется. Диффузионный потенциал на кончике микропипетки будет относительно мал, так как подвижность диффундирующих из кончика ионов К+ и Сl- в водных растворах одинакова. Поэтому измеряемая разность потенциалов обусловлена практически полностью скачком потенциала на клеточной мембране.

Сопротивление микроэлектродов составляет 10-100 МОм. 

Для заполнения микроэлектродов обычно используют концентрированный раствор KCl. Благодаря одинаковой подвижности ионов К+ и Cl- в воде (u+=u-) диффузионный потенциал примерно равен нулю, однако полностью избежать появления скачка потенциала между микроэлектродом и средой не удается.  Величина потенциала кончика зависит от физических свойств стекла и возрастает с уменьшением толщины кончика. При обламывании микропипетки потенциал кончика исчезает. Физическая причина возникновения потенциала кончика связано с ионообменными свойствами стекла и низким сопротивлением стенок капилляра в оттянутом носике микропипетки. Рисунок - Схема кончика микроэлектрода:  б а а)- упрощённая эквивалентная схема; б) – геометрия кончика Rc - сопротивление стенок капилляра, Rн - сопро­тивление электролита в канале, Е - разность скачков потенциала на наружной и внутренней поверхностях стекла, С - емкость кончика На рисунке а) показано, что электрическая цепь между средой и пипеткой замыкается не только через отверстие микропипетки, но частично и в обход его через тонкие стенки в области кончика. Показанная на схеме ЭДС отражает разность скачков потенциала на границах стекла с раствором. Причина возникновения ЭДС:  При погружении микроэлектрода в разбавленные солевые растворы потенциал кончика имеет отрицательную величину, точно так же как приобретает отрицательный потенциал стеклянный калиевый электрод в среде с низкой концентрацией К+. Влияние ЭДС, включенной параллельно основному пути тока, стано­вится тем заметнее, чем меньше сопротивление стенок капилляра. Появлению потенциала кончика также способствуют электроотрицательные атомы кислорода, входящие в структуру стекла. Внутри капилляра вблизи отрицательно заряженной поверхности создается избыток подвижных катионов, но понижена концентрация анионов. Основными носителями заряда в области двойного слоя становятся катионы, в результате чего на кончике микроэлектрода возникает диффузионная разность потенциалов со знаком "-" внутри кончика. Потенциалу кончика свойственна зависимость от ионного состава среды. Для того чтобы избежать ошибок в определении потенциала покоя, микроэлектроды сортируют и отбирают только те, у которых потенциал кончика не превышает 5 мВ

Сопротивление микроэлектродов Электрическое сопротивление — важнейший параметр микроэлектрода. Сопротивление обязательно контролируется перед началом эксперимента, а в ряде случаев — и в ходе работы. Для годного электрода сопротивление находится в диапазоне между 5 и 20 МОм. Сопротивление менее 1 МОм — признак обломленной колющей части, более 60 МОм — кончик электрода слишком тонок, либо закупорен выпавшими кристаллами или частицами исследуемого объекта

Металлические микроэлектроды

Металлические микроэлектроды, предназначенные для съѐма

быстро изменяющихся внутриклеточных биопотенциалов, выпол-

няются из тонкой прямой или завитой в спираль проволоки. Диа-

метр рабочей части микроэлектрода составляет 0,05–10 мкм. По

всей длине, за исключением рабочего торца, электрод обычно изо-

лируется. Металлические микроэлектроды изготавливаются из ма-

териалов, обладающих необходимой твѐрдостью и жѐсткостью (не-

ржавеющая сталь, платино-иридиевый сплав, вольфрам).

Достоинством металлических микроэлектродов является их зна­чительная механическая прочность. Они могут использоваться неод­нократно в течение достаточно продолжительного времени. В то же время, как правило, не удается изготовить металлический микроэлектрод с таким тонким кончиком (менее 1 мкм), как у стеклянных микропипеток. В связи с этим металлические микроэлектроды непригодны для внутриклеточного исследования активности от­дельных нейронов.

При значительных диаметрах кончика (5-10 мкм) избиратель­ность металлических электродов ухудшается. Это приводит к тому, что исследователь наблюдает на экране осциллографа активность нескольких нервных клеток одновременно. Кроме этого, металлические микроэлектроды, как правило, сильно "шумят" и выделение на этом фоне полезных сигналов, особенно при неблагоприятном соотно­шении сигнал - шум, значительно затрудняется.

Заточка микроэлектрода Заточка позволяет снизить сопротивление микроэлектрода, существенно не увеличивая диаметр его кончика. Это достигается за счет изменения геометрической формы отверстия на конце микроэлектрода - из круглого оно превращается в овальное. Изменяется и форма кончика, который приобретает вид инъекционной иглы. Такая "игла" прокалывает, а не рвет ткани по ходу трека и мембрану нервной клетки.