A Real-Time Wearable Electromyography Measurement System for Small Animals

この方法は、測定機器につながれた接続を必要とせずに、小動物のEMGを測定することを目指しています。テザリングは、動物の動きを制限し、特定の欠点につながる可能性があります。私たちは、これらの制限に対処できるかどうかという問題から始めました。

現在、筋肉や神経を治療するための電気刺激装置を開発・試験しています。回復のためにオープンループ刺激を使用する従来の方法とは異なり、私たちのアプローチにはクローズドループフィードバックが組み込まれており、リアルタイムで効果を監視します。この統合は、治療結果を向上させることを目的としています。

私たちは、生きた動物の動きを制限することなく使用できるように、デバイスを小型化することに重点を置いています。経験豊富なエンジニアリングチームの中には、同様のテストを気軽に行う人もいるかもしれませんが、純粋に科学的なバックグラウンドを持つチームにとっては、これを達成するのは困難です。私たちの研究は、特にワイヤレスウェアラブルシステムを使用することを目的としており、その目標を念頭に置いてデバイスを設計しました。

主な利点の1つは、コネクタとデバイス自体を小型化したことです。この設計は、特に動物被験者を扱う際の測定実験時の負担を軽減するのに役立ちます。当研究室では、クローズドループフィードバックモニタリングを用いた生体信号計測システムを開発することで、小動物治療の研究を進めることを目指しています。

このシステムにより、より正確で適応性の高い治療結果を達成し、治療の有効性を高めることができます。まず、ポリテトラフルオロエチレンでコーティングされたステンレス鋼線を140ミリメートルと60ミリメートルの長さに切断します。140mmの長さのワイヤーに3つのオーバーハンドノットを結び、結び目に対して40mmと100mmの位置に配置します。

140mmのワイヤーの短辺の結び目から2mmの隙間を空けます。次に、はんだごてを使用して、2ミリメートルの断熱材を部分的に剥がします。長辺では、端から2ミリメートルの断熱材を完全に剥がします。

60 mm のワイヤの場合、一方の端から 2 mm の絶縁体を、もう一方の端から 10 mm の絶縁体を剥がします。絶縁体を完全に取り除いたら、ワイヤをコネクタアクセサリにはんだ付けして固定します。ワイヤーに接続されている金属部品をプラスチックハウジングに組み立てます。

コネクタを動物の皮膚に固定するための穴がある3Dプリントプラスチックガイドに取り付けます。生体適合性シアノアクリレートを塗布して、はんだ付けされた部分が切開部位に接触するのを防ぎます。厚さ0.2mmのニッケルプレートをカットし、コネクタの周りで曲げてシールドし、動物による潜在的な損傷を防ぎます。

まず、手術用ハサミを使用して、コネクタが取り付けられる麻酔をかけたラットの腰部の周りに5〜10ミリメートルの切開を行います。次に、対象の筋肉の上の皮膚に約10〜15ミリメートルの切開を行い、皮膚の下の筋膜を切除して筋肉を露出させます。滅菌トロカールを使用して、ワイヤーが腰椎切開部から目標の筋肉位置まで通過するための通路を作成します。

ワイヤー電極とコネクターアセンブリを準備したら、トロカールを使用して腰椎切開部でワイヤー電極をつまみ、目的の筋肉切開部まで慎重に引き抜きます。縫合針を使用して、電極ワイヤーを目的の筋肉に挿入します。マッスルを通過したワイヤーを挿入ポイントに戻します。

オーバーハンドノットで固定し、残ったワイヤーをカットします。ワイヤー電極を標的筋に固定した後、4/0縫合糸を使用して切開部位を縫合します。コネクタの下の切開部を縫合し、ワイヤー全体が体に挿入され、しっかりと縫合されていることを確認します。

最後に、縫合糸を使用してコネクタをラットの背側の皮膚に固定します。