用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，該電極裝置包括：電極骨架和至少3根電極，其中，所述電極骨架上分布有貫穿所述電極骨架且相互平行的孔道；所述至少3根電極，穿過所述孔道固定在所述電極骨架上，所述至少3根電極用于采集多個腦區(qū)的慢性電生理信號。由于該方案可以同時提供多個腦區(qū)的慢性電生理信號，從而更有利于對神經(jīng)環(huán)路的研究，還有利于一個腦區(qū)及其上下游相關(guān)腦區(qū)組成的一個神經(jīng)環(huán)路的解析。
【專利說明】用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]神經(jīng)電生理技術(shù)是腦認(rèn)知與腦疾病科學(xué)研究中的技術(shù)方法，尤其是這兩年備受矚目的腦網(wǎng)絡(luò)解析方面的研究。神經(jīng)電生理技術(shù)主要包括膜片鉗記錄和多通道電生理記錄技術(shù)。其中膜片鉗記錄技術(shù)主要在全細(xì)胞乃至離子通道的深入研究中有著舉足輕重的作用，而多通道電生理記錄技術(shù)則主要是記錄大量的細(xì)胞外電活動。隨著近年來計算科學(xué)份額迅猛發(fā)展，尤其是大數(shù)據(jù)存儲與分析的時代的到來，使得之前多通道電生理記錄到的大量數(shù)據(jù)解讀困難的問題有望解決，該電生理技術(shù)越來越不可或缺。相較于膜片鉗技術(shù)的單細(xì)胞記錄，多通道電生理記錄可以實現(xiàn)大量細(xì)胞活動的同時記錄，可以獲得更多的信息；更重要的是，多通道電生理記錄技術(shù)的優(yōu)勢在于活體條件下的記錄。
[0003]在體的多通道電生理記錄技術(shù)可分為急性記錄和慢性記錄兩大類。其中急性記錄主要指麻醉條件下的在體記錄和輕型固定條件下的記錄，而慢性記錄主要指的是自由活動的清醒動物上的電生理記錄。因此，慢性記錄的優(yōu)點也是顯而易見的——可以與特定的行為聯(lián)系起來，研究相關(guān)腦區(qū)中神經(jīng)元的活動情況。如可以研究動物在足底電刺激誘導(dǎo)的恐懼中杏仁核的神經(jīng)元活動情況。
[0004]目前市場上售賣的慢性電極并不多，市售的電極主要是急性電極，若將急性電極用于慢性植入后記錄效果并不理想，這主要是由于生物體對植入電極產(chǎn)生的炎性反應(yīng)導(dǎo)致電極性能的下降導(dǎo)致的。其中猶他電極用于記錄皮層的神經(jīng)元活動效果尚能勉強接受，因為大腦越淺層，如皮層對植入電極的炎性反應(yīng)就越輕微。因此，越是深部的核團(tuán)，就越缺乏有效的慢性電極。
[0005]各大研究機構(gòu)中常常自制一些慢性電極供實驗使用。這主要包括兩類方法來解決上述慢性植入炎性反應(yīng)的問題:其一，通過電極表面界面修飾的方法提高電極的生物相容性，降低電極表面的炎性反應(yīng)，提高電極性能；其二，設(shè)計一種可以步進(jìn)的電極，在需要記錄之前通過電極在腦組織中的前進(jìn)來制造一個急性損傷的電極-神經(jīng)界面，繼而記錄到電極新接觸到的神經(jīng)元活動。上述慢性電極主要指的是單腦區(qū)記錄的電極，而在很小一部分實驗室也能夠?qū)崿F(xiàn)雙腦區(qū)的電生理記錄。
[0006]在一個神經(jīng)環(huán)路研究中，常常涉及一個腦區(qū)及其上下游相關(guān)腦區(qū)組成的一個環(huán)路的解析，尤其需要解析一個行為所涉及的某個特定神經(jīng)環(huán)路，但是，現(xiàn)有技術(shù)中的單腦區(qū)的電極或雙腦區(qū)的電極不利于對神經(jīng)環(huán)路的研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明實施例提供了一種用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中單腦區(qū)的電極或雙腦區(qū)的電極不利于對神經(jīng)環(huán)路的研究的技術(shù)問題。該電極裝置包括:電極骨架和至少3根電極，其中，所述電極骨架上分布有貫穿所述電極骨架且相互平行的孔道；所述至少3根電極，穿過所述孔道固定在所述電極骨架上，所述至少3根電極用于采集多個腦區(qū)的慢性電生理信號。
[0008]在一個實施例中，所述電極骨架由至少3塊薄板水平固定形成，所述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置還包括:驅(qū)動部件，用于水平固定所述至少3塊薄板，并調(diào)整所述至少3塊薄板中最上層的薄板與所述至少3塊薄板中其他兩塊薄板之間的距離，使得改變所述至少3根電極進(jìn)入所述多個腦區(qū)的長度。
[0009]在一個實施例中，所述驅(qū)動部件包括:螺釘，所述螺釘從所述至少3塊薄板中最上層的薄板穿過所述至少3塊薄板上的預(yù)設(shè)孔道；卡件，固定在所述螺釘?shù)穆輻U上，所述卡件用于在垂直薄板平面的方向上將所述螺釘固定在所述至少3塊薄板中最上層的薄板上，且允許所述螺釘沿著螺桿的軸心旋轉(zhuǎn)；螺母，與所述螺釘?shù)穆輻U下端進(jìn)行螺紋連接，位于所述至少3塊薄板中其他兩塊薄板之間，且與該兩塊薄板固定連接。
[0010]在一個實施例中，還包括:驅(qū)動設(shè)備，按照預(yù)設(shè)圈數(shù)和角度旋轉(zhuǎn)所述螺釘。
[0011]在一個實施例中,所述至少3塊薄板為印制電路板(Printed Circuit Board,簡稱為 PCB)。
[0012]在一個實施例中，還包括:光纖，穿過所述孔道固定在所述電極骨架上，用于為所述多個腦區(qū)輸入光信號；和/或，給藥管，穿過所述孔道固定在所述電極骨架上，用于為所述多個腦區(qū)輸入生物化學(xué)分子。
[0013]在一個實施例中，還包括:引導(dǎo)部件，固定在所述孔道中，用于引導(dǎo)所述至少3根電極穿過所述孔道。
[0014]在一個實施例中，還包括:電極夾持組件，與所述電極骨架連接，用于將所述電極骨架夾持到所述至少3根電極能夠進(jìn)入所述多個腦區(qū)的位置。
[0015]在本發(fā)明實施例中，通過電極骨架上分布的孔道固定至少3根電極，并通過至少3根電極來同時采集多個腦區(qū)的慢性電生理信號，實現(xiàn)了可以同時采集多個腦區(qū)的慢性電生理信號，與現(xiàn)有技術(shù)中的單腦區(qū)的電極或雙腦區(qū)的電極相比，可以同時提供多個腦區(qū)的慢性電生理信號，更有利于對神經(jīng)環(huán)路的研究，還有利于一個腦區(qū)及其上下游相關(guān)腦區(qū)組成的一個神經(jīng)環(huán)路的解析。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0017]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2是本發(fā)明實施例提供的一種具體的電極骨架的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施方式和附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0020]發(fā)明人考慮到，現(xiàn)有技術(shù)中單腦區(qū)的電極或雙腦區(qū)的電極不能同時采集多個腦區(qū)的慢性電生理信號，使得不利于進(jìn)行神經(jīng)環(huán)路的研究，因此提出一種可調(diào)整的、可以同時采集多個腦區(qū)慢性電生理信號的用于進(jìn)行急性記錄的電極裝置，以便于進(jìn)行神經(jīng)環(huán)路的研究。
[0021]基于此，在本發(fā)明實施例中，提供了一種用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，如圖1所示，該電極裝置包括:
[0022]電極骨架101和至少3根電極102，其中，
[0023]所述電極骨架101上分布有貫穿所述電極骨架且相互平行的孔道；
[0024]所述至少3根電極102，穿過所述孔道固定在所述電極骨架上，所述至少3根電極用于采集多個腦區(qū)的慢性電生理信號。
[0025]由圖1所示可知，在本發(fā)明實施例中，通過電極骨架上分布的孔道固定至少3根電極，并通過至少3根電極來同時采集多個腦區(qū)的慢性電生理信號，實現(xiàn)了可以同時采集多個腦區(qū)的慢性電生理信號，與現(xiàn)有技術(shù)中的單腦區(qū)的電極或雙腦區(qū)的電極相比，可以同時提供多個腦區(qū)的慢性電生理信號，更有利于對神經(jīng)環(huán)路的研究，還有利于一個腦區(qū)及其上下游相關(guān)腦區(qū)組成的一個神經(jīng)環(huán)路的解析。
[0026]具體實施時，上述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置還可以包括電極與電生理記錄系統(tǒng)耦合的接頭/排針，可以根據(jù)需要選擇不同樣式、不同通道數(shù)、不同個數(shù)的排針，排針的一半牢固地粘接在電極骨架上，與電極粘接導(dǎo)通，另一半與多通道電生理記錄儀相連。
[0027]具體實施時，為了可以根據(jù)不同需求調(diào)整電極進(jìn)入腦區(qū)組織的長度，在本實施例中，如圖2所示，所述電極骨架101由至少3塊薄板201水平固定形成，所述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置還包括:驅(qū)動部件，用于水平固定所述至少3塊薄板，并調(diào)整所述至少3塊薄板中最上層的薄板與所述至少3塊薄板中其他兩塊薄板之間的距離，使得改變所述至少3根電極進(jìn)入所述多個腦區(qū)的長度。具體的，如圖2所示，所述驅(qū)動部件包括:螺釘202，所述螺釘從所述至少3塊薄板中最上層的薄板穿過所述至少3塊薄板上的預(yù)設(shè)孔道(即螺釘202可以穿過所述至少3塊薄板上相同位點的圓孔)；卡件203，固定在所述螺釘?shù)穆輻U上(例如，可以通過固化成型膠將卡件203固定在螺釘202的螺桿上)，所述卡件用于在垂直薄板平面的方向上將所述螺釘固定在所述至少3塊薄板中最上層的薄板上(即螺釘在垂直于薄板平面的方向上不能有絲毫移動，在薄板的圓孔中也剛好合適，不能左右晃動)，且允許所述螺釘沿著螺桿的軸心旋轉(zhuǎn)；螺母204，與所述螺釘?shù)穆輻U下端進(jìn)行螺紋連接，位于所述至少3塊薄板中其他兩塊薄板之間，且與該兩塊薄板固定連接(例如，螺母204可以粘接在兩塊薄板之間后，最好涂上適量的固化成型膠(如圖1、2中的207，與702所在角斜對稱的角上的黑色陰影也是固化成型膠)包裹在螺母旁邊，以確保螺釘轉(zhuǎn)動時螺母不會在孔板之間跟著旋轉(zhuǎn)，固化成型膠可以為AB膠等)。電極骨架101通過上述驅(qū)動部件固定后，可以通過旋轉(zhuǎn)螺釘202前進(jìn)或后退一段距離(例如，30微米)，以使得所述至少3塊薄板中最上層的薄板可以上下移動，調(diào)整至少3塊薄板中最上層的薄板與其他兩塊薄板之間在距離，以改變電極進(jìn)入腦區(qū)組織的長度，進(jìn)而調(diào)整電極進(jìn)入腦組織的深度。
[0028]具體實施時，組成上述電極骨架的薄板可以是PCB板，本實施例對組成上述電極骨架的薄板的形狀不做限定，例如，可以是如圖2所示的長方形，也可以是其他的規(guī)則形狀。為了可以牢固地固定組成上述電極骨架的薄板，并靈活地調(diào)整薄板之間的距離，上述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置可以包括多個驅(qū)動部件，例如，如果上述薄板是長方形，則可以選擇3個驅(qū)動部件，分別固定在薄板的3個角上，當(dāng)三組螺釘完全安裝好后，以同一方向依次小幅度旋轉(zhuǎn)螺釘，螺母帶著下面的兩塊孔板上下移動，且移動的距離由螺釘相對螺母旋轉(zhuǎn)的角度決定。
[0029]具體實施時，根據(jù)電極植入后需要調(diào)整的前進(jìn)后退距離，可調(diào)整電極骨架中最下層薄板的厚度，薄板越厚則可調(diào)的范圍越大；或者可以調(diào)整螺母的厚度，螺母越厚，則電極可調(diào)的范圍也越大。
[0030]具體實施時，為了可以精確地控制螺釘?shù)男D(zhuǎn)，在本實施例中，用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置還包括:驅(qū)動設(shè)備，按照預(yù)設(shè)圈數(shù)和角度旋轉(zhuǎn)所述螺釘。例如，該驅(qū)動設(shè)備可以是具有刻度線或零點標(biāo)識線的螺絲刀，按照預(yù)設(shè)圈數(shù)和角度旋轉(zhuǎn)螺釘，以便于計算電極前進(jìn)或后退的距離。
[0031]具體實施時，為了實現(xiàn)藥理學(xué)或光遺傳學(xué)與電生理學(xué)的有效結(jié)合，對神經(jīng)環(huán)路中某些核團(tuán)甚至某些神經(jīng)元的功能進(jìn)行精細(xì)解析，在本實施例中，上述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置還包括:光纖，穿過所述孔道固定在所述電極骨架上，用于為所述多個腦區(qū)輸入光信號；和/或，給藥管，穿過所述孔道固定在所述電極骨架上，用于為所述多個腦區(qū)輸入生物化學(xué)分子。具體的，光纖或給藥管可與外界光刺激或給藥泵等儀器設(shè)備耦合，對自由活動的動物中某個特定的行為或情緒等相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路進(jìn)行擾動解析。
[0032]具體實施時，為了便于將電極、光纖和給藥管等引入孔道中，在本實施例中，如圖1所示，上述用于進(jìn)行急性記錄的電極裝置還包括:引導(dǎo)組件103，固定在所述孔道中，用于引導(dǎo)所述至少3根電極穿過所述孔道。具體的，引導(dǎo)組件103可置于電極骨架的不同位點的孔道中，根據(jù)實驗設(shè)計的需求，可以將途中簡單的電極陣列更換成光電極、光纖、給藥管、給藥電極、標(biāo)記電極等電生理記錄、光遺傳學(xué)技術(shù)、神經(jīng)藥理學(xué)相關(guān)技術(shù)的輸入/輸出部件。
[0033]本實施例不做限定，如圖2所示，電極骨架101上的孔道205可以根據(jù)具體需求進(jìn)行一定方式的排列，進(jìn)而實現(xiàn)對電極、光纖、給藥管等固定，固定電極、光纖、給藥管等的相對位置，以實現(xiàn)目標(biāo)核團(tuán)的精確定位，每個孔道可以固定電極、光纖和給藥管中的其中之一或任意組合。
[0034]具體實施時，為了便于電極的固定以及保證電極可以準(zhǔn)確進(jìn)入目標(biāo)腦區(qū)，在本實施例中，如圖2所示，上述用于進(jìn)行急性記錄的電極裝置還包括:電極夾持組件206，與所述電極骨架連接，用于將所述電極骨架夾持到所述至少3根電極能夠進(jìn)入所述多個腦區(qū)的位置，以保持電極尖豎直或以固定角度準(zhǔn)確地進(jìn)入腦組織。
[0035]上述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，在實際使用過程中，電極可以是電極陣列也可以是單根電極，還可以是光電極或電刺激-記錄電極及給藥管等。此外，本發(fā)明主要列舉了上述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置用于神經(jīng)環(huán)路中幾個腦區(qū)之間的關(guān)系研究，然而實際使用中，根據(jù)不同的設(shè)計，可以通過給藥管的給藥實現(xiàn)某些疾病的動物模型的點燃/誘導(dǎo)，可通過光刺激、藥物給予進(jìn)行疾病的治療干預(yù)研究，在必要的時候可以研究不同行為、不同科學(xué)問題之間的神經(jīng)環(huán)路相互作用或共享機制等。
[0036]在本發(fā)明實施例中，通過電極骨架上分布的孔道固定至少3根電極，并通過至少3根電極來采集多個腦區(qū)的慢性電生理信號，實現(xiàn)了可以同時采集多個腦區(qū)的慢性電生理信號，與現(xiàn)有技術(shù)中的單腦區(qū)的電極或雙腦區(qū)的電極相比，可以同時提供多個腦區(qū)的慢性電生理信號，更有利于對神經(jīng)環(huán)路的研究，還有利于一個腦區(qū)及其上下游相關(guān)腦區(qū)組成的一個神經(jīng)環(huán)路的解析。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明實施例可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，其特征在于，包括:電極骨架和至少3根電極，其中， 所述電極骨架上分布有貫穿所述電極骨架且相互平行的孔道； 所述至少3根電極，穿過所述孔道固定在所述電極骨架上，所述至少3根電極用于采集多個腦區(qū)的慢性電生理信號。
2.如權(quán)利要求1所述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，其特征在于，所述電極骨架由至少3塊薄板水平固定形成，所述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置還包括: 驅(qū)動部件，用于水平固定所述至少3塊薄板，并調(diào)整所述至少3塊薄板中最上層的薄板與所述至少3塊薄板中其他兩塊薄板之間的距離，使得改變所述至少3根電極進(jìn)入所述多個腦區(qū)的長度。
3.如權(quán)利要求2所述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，其特征在于，所述驅(qū)動部件包括: 螺釘，所述螺釘從所述至少3塊薄板中最上層的薄板穿過所述至少3塊薄板上的預(yù)設(shè)孔道； 卡件，固定在所述螺釘?shù)穆輻U上，所述卡件用于在垂直薄板平面的方向上將所述螺釘固定在所述至少3塊薄板中最上層的薄板上，且允許所述螺釘沿著螺桿的軸心旋轉(zhuǎn)； 螺母，與所述螺釘?shù)穆輻U下端進(jìn)行螺紋連接，位于所述至少3塊薄板中其他兩塊薄板之間，且與該兩塊薄板固定連接。
4.如權(quán)利要求3所述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，其特征在于，還包括: 驅(qū)動設(shè)備，按照預(yù)設(shè)圈數(shù)和角度旋轉(zhuǎn)所述螺釘。
5.如權(quán)利要求2所述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，其特征在于，所述至少3塊薄板為印制電路板。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，其特征在于，還包括: 光纖，穿過所述孔道固定在所述電極骨架上，用于為所述多個腦區(qū)輸入光信號；和/或 給藥管，穿過所述孔道固定在所述電極骨架上，用于為所述多個腦區(qū)輸入生物化學(xué)分子。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項所述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，其特征在于，還包括: 引導(dǎo)部件，固定在所述孔道中，用于引導(dǎo)所述至少3根電極穿過所述孔道。
8.如權(quán)利要求1至5中任一項所述用于進(jìn)行慢性記錄的電極裝置，其特征在于，還包括: 電極夾持組件，與所述電極骨架連接，用于將所述電極骨架夾持到所述至少3根電極能夠進(jìn)入所述多個腦區(qū)的位置。
【文檔編號】A61B5/0478GK104367319SQ201410616299
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】王立平, 鐘成, 魯藝, 唐永強, 李娟
申請人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院