Name: 低コストのエピミジオル筋電図電極の開発:製造と試験のための簡素化されたワークフロー (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T14:50:00.000+00:00
Duration: 4 min 48 s
Description: 学ぶエピミジオル筋電図電極の製造と試験方法。前臨床ロデントモデルを用いて四頭筋活動を評価し、神経筋研究におけるカスタム電極の応用を促進します。

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<meta charset="utf8"></head><body> 前臨床げっ歯類モデルのためのエピミシスEMG電極の作製

<ol><li>Grandjean, P. A., Mortimer, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recruitment+properties+of+monopolar+and+bipolar+epimysial+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Recruitment properties of monopolar and bipolar epimysial electrodes.</a> Ann. Biomed. Eng. 14 (1), 53-66 (1986).</li>
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<li>Patel, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insertion+of+linear+8.4+%C2%B5m+diameter+16+channel+carbon+fiber+electrode+arrays+for+single+unit+recordings%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Insertion of linear 8.4 µm diameter 16 channel carbon fiber electrode arrays for single unit recordings.</a> J. Neural Eng. 12 (4), 046009(2015).</li>
<li>Richie, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open-source+toolkit%3A+benchtop+carbon+fiber+microelectrode+array+for+nerve+recording%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Open-source toolkit: benchtop carbon fiber microelectrode array for nerve recording.</a> J. Vis. Exp. (176), e63099(2021).</li>
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</ol>

<table><tbody><tr><td><ストロング>電極材料</ストロング></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>電極あたりの数量と価格</td></tr><tr><td>接触面</td><td>プリンス&イザント PT90/IR10 1.25 mm x 5 mm ホイル</td><td>カタログ #1040055&nbsp;</td><td>電極あたり2個 フォイルあたり$7.50 電極あたり$15.00</td></tr><tr><td>PFA被覆ステンレス電極リード線&nbsp;</td><td>A-M Systems マルチストランド PFA コーティング ステンレス鋼線 50.8 & マイクロ;mストランド径&nbsp;</td><td>カタログ#793500</td>希望<td>のリード線の長さに依存します(例:9インチのリード線x2) 25フィートスプールあたり128ドル フィートあたり5.12ドル インチあたり0.42ドル(x18) 電極あたり7.68ドル</td></tr><tr><td>折りたたみ治具&nbsp;</td><td>3Dプリント (.gcodeファイルを参照)</td><td>NA</td><td>NA</td></tr><tr><td>電極本体用シーラント</td><td>Nusil Med-1137液体シリコーン</td><td>カタログ #MED-1137</td><td>1グラム 2オンスあたり344.66ドル(59.15mL) 電極あたり5.83ドル</td></tr><tr><td>シリコーンベース</td><td>Implantech Alliedsilシリコーンシート強化、長期埋め込み型(8 "x 6") .007厚</td><td>カタログ#701-07&nbsp;</td><td>10mm x 5mm シート $225.00/8 x 6 inch $0.36/電極 (10 mm x 5 mm)</td></tr><tr><td>&nbsp;シーラント混合物用シンナー</td><td>トルエン 99.5% ACS 試薬 500mL または キシレン ACS 99.5%</td><td>カタログ #179418-500 ML</td><td>0.75 mL $25.53 / 500 mL $0.38 / 電極</td></tr><tr><td>シリコンベースを穿孔するためのテンプレート</td><td>カッティングジグ &ndash; 3D プリント (CADファイルを参照)</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>NA カスタムメイド電極: $29.25</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>業界標準電極(EP105 EMGパッチ電極、2接点、片面、7mm x 4mm、ライフサイエンス用MicroProbe):$305.00</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>追加の製造材料&nbsp;</強い></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;&nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;&nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;&nbsp;</td><td>電極あたりの数量と価格</td></tr><tr><td>3Dプリンティングソフトウェア&nbsp;</td><td>Solidworks(Solidworks、2022)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Micro-Tig溶接機&nbsp;</td><td>Micro-Tig溶接機(CD1000SPM、シングルパルス研究および光生産抵抗スポット溶接機、サンストーン)</td><td>SKU&nbsp;301010</td><td>$3,500</td></tr><tr><td>超音波浴</td><td>超音波浴 (CPXシリーズ超音波浴、フィッシャーブランド).&nbsp;</td><td>15-337-403</td><td>NA</td></tr><<tr><td>strong>Ex Vivo 試験材料&nbsp;</ストロング></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>電極あたりの数量と価格</td></tr><tr><td>データ取得プラットフォームおよびソフトウェア</td><td>DigitalLynx 4sX Base Cheetah version 6.0 (Neuralynx Inc.)&nbsp;</td><td>NA</td><td>EMG取得ハードウェアおよびソフトウェア</td></tr><tr><td>電極インターフェースボード(EIB)</td><td>EIB、EIB16-QC、Neuralynx Inc.</td><td>31-0603-0007</td><td>NA</td></tr><tr><td>信号発生器</td><td>5 MHz関数発生器、B&Kプレシジョン&nbsp;</td><td>&nbsp;4005DDS220V</td><td>$387.46</td></tr><tr><td>ポテンショスタ</td><td>ット PGSTAT1 ポテンショスタット (EcoChemie, Utrecht, Netherlands)</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>NA ステンレス鋼ネジ</td><td>Fine Science Tools</td><td>19010-00</td><td>$98</td></tr><tr><td>Ex Vivo Testing Materials&nbsp;</ストロング></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>電極あたりの数量と価格</td></tr><tr><td>げっ歯類のトレッドミル&nbsp;</td><td>Exer 3/6 オープントレッドミル、Columbus Instruments</td><td>NA</td><td>NA</td></tr><tr><td>デンタルセメント</td><td>Excel Formula&reg;ポアブルデンタルマテリアル、セントジョージテクノロジー株式会社</td><td>#24211</td><td>$125.60</td></tr><tr><td>光学顕微鏡</td><td>キーエンス BZ-X800, キーエンスコーポレーション, 大阪, 日本&nbsp;</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>NA モーションキャプチャーシステム</td><td>Optitrack カラーカメラ、Optitrack、NaturalPoint Inc.</td><td>NA</td><td>NA</td></tr><tr><td>ピーク検出アルゴリズム</td><td>」SciPy.signal.find_peaks - SciPy v1.8.1 マニュアル」、2022</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>NA Python ソフトウェア</td><td>Python ソフトウェア財団。Python 言語リファレンス、バージョン 3.9。http://www.python.org</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>NA Rat</td><td>HsdBlu: LE, Envigo</td><td>140</td><td>NA</td></tr><tr><td>統計ソフトウェア</td><td>GraphPad Prismバージョン10.0.0 (GraphPad Software, Boston, Massachusetts USA)</td><td>NA</td><td>NA</td></tr>で入手可能</tbody></table>

低コストのエピミジオル筋電図電極の開発:製造と試験のための簡素化されたワークフロー

Development of a Low-cost Epimysial Electromyography Electrode: A Simplified Workflow for Fabrication and Testing

生体外 性能 ICCは、すべての波形(正弦[ICC = 0.993]、正方形[ICC = 0.995]、三角形[ICC = 0.958]、p&lt;.001)にわたって、カスタム製造電極と業界標準電極との間に高いレベルの一致を示しました。Bland-Altmanプロットは、電極間の信号の一致度が高いことも明らかにしました。Bland AltmanプロットとPearson相関は、カスタム作製電極と業界標準の電極との間に強い正の相関があることを 図3 にまとめています。ピアソン相関により、カスタムメイドの電極と業界標準の電極との間には、すべての波形(正弦波[r = 0.987]、正方形[r = 0.990]、三角形[r = 0.931])で高レベルの時間同期が明らかになりました。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66744/66744fig03.jpg"> 図3: ex vivo 試験結果。 0.1 Vおよび5 Hzでの繰り返し(A)正弦波、(D)方形波、および(G)三角波のカスタム電極および業界標準電極からの生データ(B、E、H)それぞれの波形の8,000サンプルのカスタム電極とMicroProbe電極の電圧測定値の相関関係。(C,F,I)Bland Altmanプロットは、それぞれの波形の平均値に対するカスタム電極とMicroProbe電極の差の割合を評価します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/66744fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
カスタム作製したエピミシアル電極の代表的なインピーダンススペクトルを 図4に示します。インピーダンス測定値は10Hzから31kHzで収集されましたが、結果はEMG取得に関連する周波数である1kHzで報告されています。業界標準(参照電極)のインピーダンスは2kΩでした。比較のために、カスタム作製した10個のエピミシール電極の平均インピーダンスは、接触面1と2でそれぞれ1kHzで7.95kΩ±3.61、1.63±1.59kΩでした。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66744/66744fig04.jpg"> 図4:インピーダンス。 代表的なカスタム作製エピミシアル電極のインピーダンス値を ~ 1 kHz でのオーム (Ω) 単位で示したボード線の大きさプロット。チャネル 1 と 2 は、それぞれ接触面 1 と 2 に関連します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/66744fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
In vivo での性能(補足ビデオS1) カスタム作製の電極は、さまざまなトレッドミル歩行条件で誘発されるVL EMG活動の生理学的変動を効果的に捉えました。注目すべきは、平均ピーク筋電図活動は、下り坂の歩行時(0.008 ± 0.005 mV)が上り坂(0.031 ± 0.180 mV、p = 0.005)よりも有意に低いことがわかったことであり、これは以前の知見と一致している10。さらに、対応のある t検定により、14日時点のEMG振幅のピーク値(0.01 ± 0.007 mV)は、56日時点のピーク振幅値(0.012 ± 0.007 mV、p &gt; 0.05)と有意差を示さず、デバイスの長期的な信頼性を裏付けていることが示されました(図5)。同じ記録条件下でEMGの大きさの値が大きく異なる場合は、電極の損傷または故障を示している可能性があります。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66744/66744fig05.jpg"> 図5: in vivo 電極の信頼性。 計装後 14 日 (T14) および 56 日 (T56) での水平トレッドミル歩行 (16 m/分) 中の外側広筋のピーク EMG 振幅 (mV) のテューキー箱ひげ図。略語:EMG =筋電図;ns = 重要ではありません。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/66744fig05large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
生体適合性 H&amp;Eは、計装された筋肉(図6、右パネル)と比較して、対照筋(図6、左パネル)に炎症の証拠を示さなかった。これには、免疫細胞の浸潤、内部筋核蓄積、線維形成、および/または対照筋または計装筋から抽出された断面間のサルコレンマの断片化の明確な証拠は含まれていませんでした。
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66744/66744fig06.jpg"> 図6:生体適合性。 ヘマトキシリンとエオシンで染色した対照筋(左)と計装(右)の外側広筋(40x)の組織学的比較。スケールバー = 100 μm。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/66744fig06large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル1:Catch_tray.gcode。 折りたたみ治具から折りたたまれた箔をキャッチするために折りたたみ治具の一部として設計されたキャッチトレイの3D印刷テンプレート。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/Supplementary%20File%201.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル2:Cutting_jig.gcode。 カッティングジグの3Dプリントテンプレートは、シリコンベースに一貫して穴を開けるためのガイドとして等間隔のスロットが含まれています。カッティングジグは、20枚の箔を配置して10個のバイポーラエピミシャル電極を形成するように構成されています。ただし、現在、カッティングジグを使用して6つのバイポーラ電極のバッチを作成しており、電極間にスペースを空けることをお勧めします。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/Supplementary%20File%202.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル3:Folding_jig.gcode。 折り畳み治具の3Dプリントテンプレートにより、プラチナイリジウム箔を簡単に折りたたんで目的のU字型に形成できます。ホイルの折り畳みは、必要に応じて手動で行うこともできます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/Supplementary%20File%203.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足ビデオS1: In vivo 試験。 カスタムメイドのエピミジアルEMG電極を使用して、電動トレッドミルで16m/minの衰退歩行(-16°)中のVLのEMG信号。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/Supplemental_Video.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

Electromyography (EMG) is a valuable diagnostic tool for detecting neuromuscular abnormalities. Implantable epimysial electrodes are commonly used to ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

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