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動物肌肉生理功能檢測系統

目前全球唯一通過三種不同的實驗方法(在體/原位/離體)去測量大鼠和小鼠的肌肉功能和其機械特性,測量力度-長度-速率三種參數及探索參數之間的關系,關系背后的原因等等。結合三種不同的實驗是因為要滿足不同的需求,最傳統的離體實驗雖然可以做的肌肉種類比較多,但肌肉是完全處于離體人工環境,而且一些比較厚和肌腱結構複雜的肌肉不適于做離體便可用原位來做。在體實驗更是一種能表達肌肉功能在生理環境下測出來的功能表現,而且具連續性。

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目前全球唯一通過三種不同的實驗方法(在體/原位/離體)去測量大鼠和小鼠的肌肉功能和其機械特性,測量力度-長度-速率三種參數及探索參數之間的關系,關系背后的原因等等。結合三種不同的實驗是因為要滿足不同的需求,最傳統的離體實驗雖然可以做的肌肉種類比較多,但肌肉是完全處于離體人工環境,而且一些比較厚和肌腱結構複雜的肌肉不適于做離體便可用原位來做。在體實驗更是一種能表達肌肉功能在生理環境下測出來的功能表現,而且具連續性。

勢:

-第一,省時省力,這個系統雖然是應用在三種不同類型的實驗上,但你需要學習的硬件只有一套,軟件也是一套。當你想進行實驗類型之間的轉換,所涉及的配件置換是非常簡單和鎖細的,例如把做離體實驗的浴盆轉換成做原位或在體實驗的動物平臺只涉及調整幾個螺絲的功夫,過程不用超過5分鐘。

-第二,省錢。系統裝置的設計是建基于以上所提及的三種實驗類型,每個實驗本身有不同的實驗方案可以進行,例如離體實驗可以做的測量有等長收縮張力,拉長收縮,疲勞,和力度與刺激頻率的關系等等,三種不同性質的實驗加起來可以做的東西非常多。因此系統的性價比很高,單一系統可以做多種實驗方案。

-第三,我們都知道,每一個研究主題都是會產生非常多的問題和質疑,沒有單一的實驗和方法可以給出所有的答案。其實這個系統為甚么要把這三種類型的實驗結合在一起?就是因為每種實驗所給出的答案是和另一種實驗之間有一個互補性,可以讓你對進行測試的動物有一個更完整的拼圖。

應用領域:

-肌肉生理/病理學家: 研究肌肉收縮的機制,肌肉不同機械特性的影響因子/通道,用肌病大/小鼠模型 (例如患肌肉萎縮癥,肌痛,脊髓損傷等大/小鼠) 去研究不同肌肉疾病的病理,研究發病﹑損傷﹑疲勞﹑恢復等相關機制,測量肌肉功能在藥物或基因治療前后的改變。

其他一些例子:

-代謝和心血管學家: 可以利用這個系統去研事代謝引起的功能失調,例如糖尿病。

-運動科學家: 探索如何讓肌肉發揮于最佳功能

-生物工程師: 可以測試改善肌肉功能的生物材料和植入物的效能

-遺傳學家和藥理學家: 可以用來測試轉基因或基因敲除的小鼠經過基因治療后的成效,用來做藥物篩選

-神經學家: 可以用來研究肌肉收縮時肌電圖 (EMG) 的變化

-生物學家和生化學家: 用來找出肌肉功能的基本指標

-老年學家: 測試年老對肌肉功能的影響,持續性的在體實驗對這個領域幫助很大。

原理:

在體實驗

主要是測量踝關節經蹠屈和背屈所產生的力矩。在體測試運用的軟件,刺激器,雙模傳感器,動物平臺和前兩個實驗是相同的。唯一的不同是連接在雙模傳感器的懸臂需要更換成一個腳套。

動物先被麻醉,然后放置在動物平臺上,接著腳部會和腳套綁在一塊,最后使用電極針通過特定的肌肉神經去給肌組提供電刺激,整個過程不用涉及到任何手術過程。

-電刺激方面,哪些肌組會被刺激到取決于我們刺激哪些神經,通常來說,刺激肺神經和肺總神經就會促發背屈 (脛骨前肌和趾長伸肌) ,而刺激到坐骨神經就會促發蹠屈 (肺腸肌,比目魚肌) 。

當你把腳部連接于實驗裝置后,就可以通過我們的軟件系統的操作去完成整個實驗,建立于只連接一條肌腱的基礎上就可以進行不同的收縮和測量(例如離心收縮,向心收縮,等長收縮,等張收縮(等等),完整地描述肌條的機械特性。

 

原位實驗

原位實驗針對于單條肌肉或肌組進行測量,因為肌肉的其中一端與動物身體保持連接,肌肉可以在生理環境下保持活性。同時,原位測試系統運用的軟件,刺激器和雙模傳感器和離體系統運用的是相同的。唯一不同的是硬件方面的實驗裝置,離體用的浴盆會更換成一個可控溫平臺。

-在這個平臺上,動物會先被麻醉然后放置在這個平臺上,目標腿部會使用我們客制的夾器去固定在適當的位置,其中一端肌腱會利用線條與雙模傳感器的懸臂連接在一起,最后利用兩條電極針去給肌肉的神經產生一個刺激或者直接給予肌肉電刺激。

 

當你把肌條連接于實驗裝置后,就可以通過我們的軟件系統的操作去完成整個實驗,建立于只連接一條肌腱的基礎上就可以進行不同的收縮和測量(例如離心收縮,向心收縮,等長收縮,等張收縮(等等),完整地描述肌條的機械特性。

離體實驗

把單條肌肉通過手術過程抽離出來然后放置于一個浴盆里

讓肌條處于一個垂直的浴瓶,浴瓶有營養液灌流和一直打氧氣的。肌肉的其中一端肌腱連接于一個固定位置,另一端連接于一個雙模傳感器的懸臂上。雙模傳感器可以讓你在只連接一端肌腱的基礎上同時測量和控制力度和長度這兩個參數。

當你把肌條連接于實驗裝置后,就可以通過我們的軟件系統的操作去完成整個實驗,建立于只連接一條肌腱的基礎上就可以進行不同的收縮和測量(例如離心收縮,向心收縮,等長收縮,等張收縮(等等),完整地描述肌條的機械特性。

系列的核心裝置305C-FP的雙模傳感器

-雙模的意思是,它不僅僅是力傳感器,還具備位置傳感器的功能。雙模傳感器除了能夠同時測量力度和位置(肌肉張力和長度變化)之外,也具備著控制力度和長度的能力。

在這一方面雙模傳感器可以說是非常罕有,因為這個傳感器可以同時執行兩個參數的測量和控制,所以它和樣本之間只需要一個連接點,就是說只需要連接肌肉其中一端肌腱,這是非常重要的,實驗步驟更簡略,需時更短,而這也同時是做原位和在體兩種實驗的原因,。

因為雙模傳感器不僅僅是力傳感器,還具備位置傳感器的功能,所以在測量方面也可以執行的實驗方案也更廣泛: 如簡單的等長抽搐,強直收縮,疲勞,張力-刺激頻率等傳統方案外,更可以做離心收縮和等壓收縮,向心收縮等,力與收縮速率的關系等等……




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