用于进行慢性记录的电极装置制造方法

专利名称:用于进行慢性记录的电极装置制造方法
【专利摘要】本实用新型实施例提供了一种用于进行慢性记录的电极装置，该电极装置包括：电极骨架和至少3根电极，其中，所述电极骨架上分布有贯穿所述电极骨架且相互平行的孔道；所述至少3根电极，穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，所述至少3根电极用于采集多个脑区的慢性电生理信号。由于该方案可以同时提供多个脑区的慢性电生理信号，从而更有利于对神经环路的研究，还有利于一个脑区及其上下游相关脑区组成的一个神经环路的解析。
【专利说明】用于进行慢性记录的电极装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及医疗【技术领域】，特别涉及一种用于进行慢性记录的电极装置。

【背景技术】
[0002]神经电生理技术是脑认知与脑疾病科学研宄中的技术方法，尤其是这两年备受瞩目的脑网络解析方面的研宄。神经电生理技术主要包括膜片钳记录和多通道电生理记录技术。其中膜片钳记录技术主要在全细胞乃至离子通道的深入研宄中有着举足轻重的作用，而多通道电生理记录技术则主要是记录大量的细胞外电活动。随着近年来计算科学份额迅猛发展，尤其是大数据存储与分析的时代的到来，使得之前多通道电生理记录到的大量数据解读困难的问题有望解决，该电生理技术越来越不可或缺。相较于膜片钳技术的单细胞记录，多通道电生理记录可以实现大量细胞活动的同时记录，可以获得更多的信息；更重要的是，多通道电生理记录技术的优势在于活体条件下的记录。
[0003]在体的多通道电生理记录技术可分为急性记录和慢性记录两大类。其中急性记录主要指麻醉条件下的在体记录和轻型固定条件下的记录，而慢性记录主要指的是自由活动的清醒动物上的电生理记录。因此，慢性记录的优点也是显而易见的一一可以与特定的行为联系起来，研宄相关脑区中神经元的活动情况。如可以研宄动物在足底电刺激诱导的恐惧中杏仁核的神经元活动情况。
[0004]目前市场上售卖的慢性电极并不多，市售的电极主要是急性电极，若将急性电极用于慢性植入后记录效果并不理想，这主要是由于生物体对植入电极产生的炎性反应导致电极性能的下降导致的。其中犹他电极用于记录皮层的神经元活动效果尚能勉强接受，因为大脑越浅层，如皮层对植入电极的炎性反应就越轻微。因此，越是深部的核团，就越缺乏有效的慢性电极。
[0005]各大研宄机构中常常自制一些慢性电极供实验使用。这主要包括两类方法来解决上述慢性植入炎性反应的问题:其一，通过电极表面界面修饰的方法提高电极的生物相容性，降低电极表面的炎性反应，提高电极性能；其二，设计一种可以步进的电极，在需要记录之前通过电极在脑组织中的前进来制造一个急性损伤的电极-神经界面，继而记录到电极新接触到的神经元活动。上述慢性电极主要指的是单脑区记录的电极，而在很小一部分实验室也能够实现双脑区的电生理记录。
[0006]在一个神经环路研宄中，常常涉及一个脑区及其上下游相关脑区组成的一个环路的解析，尤其需要解析一个行为所涉及的某个特定神经环路，但是，现有技术中的单脑区的电极或双脑区的电极不利于对神经环路的研宄。
实用新型内容
[0007]本实用新型实施例提供了一种用于进行慢性记录的电极装置，以解决现有技术中单脑区的电极或双脑区的电极不利于对神经环路的研宄的技术问题。该电极装置包括:电极骨架和至少3根电极，其中，所述电极骨架上分布有贯穿所述电极骨架且相互平行的孔道；所述至少3根电极，穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，所述至少3根电极用于采集多个脑区的慢性电生理信号。
[0008]在一个实施例中，所述电极骨架由至少3块薄板水平固定形成，所述用于进行慢性记录的电极装置还包括:驱动部件，用于水平固定所述至少3块薄板，并调整所述至少3块薄板中最上层的薄板与所述至少3块薄板中其他两块薄板之间的距离，使得改变所述至少3根电极进入所述多个脑区的长度。
[0009]在一个实施例中，所述驱动部件包括:螺钉，所述螺钉从所述至少3块薄板中最上层的薄板穿过所述至少3块薄板上的预设孔道；卡件，固定在所述螺钉的螺杆上，所述卡件用于在垂直薄板平面的方向上将所述螺钉固定在所述至少3块薄板中最上层的薄板上，且允许所述螺钉沿着螺杆的轴心旋转；螺母，与所述螺钉的螺杆下端进行螺纹连接，位于所述至少3块薄板中其他两块薄板之间，且与该两块薄板固定连接。
[0010]在一个实施例中，还包括:驱动设备，按照预设圈数和角度旋转所述螺钉。
[0011]在一个实施例中，所述至少3块薄板为印制电路板(Printed Circuit Board，简称为 PCB)ο
[0012]在一个实施例中，还包括:光纤，穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，用于为所述多个脑区输入光信号；和/或，给药管，穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，用于为所述多个脑区输入生物化学分子。
[0013]在一个实施例中，还包括:引导部件，固定在所述孔道中，用于引导所述至少3根电极穿过所述孔道。
[0014]在一个实施例中，还包括:电极夹持组件，与所述电极骨架连接，用于将所述电极骨架夹持到所述至少3根电极能够进入所述多个脑区的位置。
[0015]在本实用新型实施例中，通过电极骨架上分布的孔道固定至少3根电极，并通过至少3根电极来同时采集多个脑区的慢性电生理信号，实现了可以同时采集多个脑区的慢性电生理信号，与现有技术中的单脑区的电极或双脑区的电极相比，可以同时提供多个脑区的慢性电生理信号，更有利于对神经环路的研宄，还有利于一个脑区及其上下游相关脑区组成的一个神经环路的解析。

【附图说明】

[0016]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中:
[0017]图1是本实用新型实施例提供的一种用于进行慢性记录的电极装置的结构图；
[0018]图2是本实用新型实施例提供的一种具体的电极骨架的结构图。

【具体实施方式】
[0019]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0020]实用新型人考虑到，现有技术中单脑区的电极或双脑区的电极不能同时采集多个脑区的慢性电生理信号，使得不利于进行神经环路的研宄，因此提出一种可调整的、可以同时采集多个脑区慢性电生理信号的用于进行急性记录的电极装置，以便于进行神经环路的研宄。
[0021]基于此，在本实用新型实施例中，提供了一种用于进行慢性记录的电极装置，如图1所示，该电极装置包括:
[0022]电极骨架101和至少3根电极102，其中，
[0023]所述电极骨架101上分布有贯穿所述电极骨架且相互平行的孔道；
[0024]所述至少3根电极102，穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，所述至少3根电极用于采集多个脑区的慢性电生理信号。
[0025]由图1所示可知，在本实用新型实施例中，通过电极骨架上分布的孔道固定至少3根电极，并通过至少3根电极来同时采集多个脑区的慢性电生理信号，实现了可以同时采集多个脑区的慢性电生理信号，与现有技术中的单脑区的电极或双脑区的电极相比，可以同时提供多个脑区的慢性电生理信号，更有利于对神经环路的研宄，还有利于一个脑区及其上下游相关脑区组成的一个神经环路的解析。
[0026]具体实施时，上述用于进行慢性记录的电极装置还可以包括电极与电生理记录系统耦合的接头/排针，可以根据需要选择不同样式、不同通道数、不同个数的排针，排针的一半牢固地粘接在电极骨架上，与电极粘接导通，另一半与多通道电生理记录仪相连。
[0027]具体实施时，为了可以根据不同需求调整电极进入脑区组织的长度，在本实施例中，如图2所示，所述电极骨架101由至少3块薄板201水平固定形成，所述用于进行慢性记录的电极装置还包括:驱动部件，用于水平固定所述至少3块薄板，并调整所述至少3块薄板中最上层的薄板与所述至少3块薄板中其他两块薄板之间的距离，使得改变所述至少3根电极进入所述多个脑区的长度。具体的，如图2所示，所述驱动部件包括:螺钉202，所述螺钉从所述至少3块薄板中最上层的薄板穿过所述至少3块薄板上的预设孔道(即螺钉202可以穿过所述至少3块薄板上相同位点的圆孔)；卡件203，固定在所述螺钉的螺杆上(例如，可以通过固化成型胶将卡件203固定在螺钉202的螺杆上)，所述卡件用于在垂直薄板平面的方向上将所述螺钉固定在所述至少3块薄板中最上层的薄板上(即螺钉在垂直于薄板平面的方向上不能有丝毫移动，在薄板的圆孔中也刚好合适，不能左右晃动)，且允许所述螺钉沿着螺杆的轴心旋转；螺母204，与所述螺钉的螺杆下端进行螺纹连接，位于所述至少3块薄板中其他两块薄板之间，且与该两块薄板固定连接(例如，螺母204可以粘接在两块薄板之间后，最好涂上适量的固化成型胶(如图1、2中的207，与702所在角斜对称的角上的黑色阴影也是固化成型胶)包裹在螺母旁边，以确保螺钉转动时螺母不会在孔板之间跟着旋转，固化成型胶可以为AB胶等)。电极骨架101通过上述驱动部件固定后，可以通过旋转螺钉202前进或后退一段距离(例如，30微米)，以使得所述至少3块薄板中最上层的薄板可以上下移动，调整至少3块薄板中最上层的薄板与其他两块薄板之间在距离，以改变电极进入脑区组织的长度，进而调整电极进入脑组织的深度。
[0028]具体实施时，组成上述电极骨架的薄板可以是PCB板，本实施例对组成上述电极骨架的薄板的形状不做限定，例如，可以是如图2所示的长方形，也可以是其他的规则形状。为了可以牢固地固定组成上述电极骨架的薄板，并灵活地调整薄板之间的距离，上述用于进行慢性记录的电极装置可以包括多个驱动部件，例如，如果上述薄板是长方形，则可以选择3个驱动部件，分别固定在薄板的3个角上，当三组螺钉完全安装好后，以同一方向依次小幅度旋转螺钉，螺母带着下面的两块孔板上下移动，且移动的距离由螺钉相对螺母旋转的角度决定。
[0029]具体实施时，根据电极植入后需要调整的前进后退距离，可调整电极骨架中最下层薄板的厚度，薄板越厚则可调的范围越大；或者可以调整螺母的厚度，螺母越厚，则电极可调的范围也越大。
[0030]具体实施时，为了可以精确地控制螺钉的旋转，在本实施例中，用于进行慢性记录的电极装置还包括:驱动设备，按照预设圈数和角度旋转所述螺钉。例如，该驱动设备可以是具有刻度线或零点标识线的螺丝刀，按照预设圈数和角度旋转螺钉，以便于计算电极前进或后退的距离。
[0031]具体实施时，为了实现药理学或光遗传学与电生理学的有效结合，对神经环路中某些核团甚至某些神经元的功能进行精细解析，在本实施例中，上述用于进行慢性记录的电极装置还包括:光纤，穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，用于为所述多个脑区输入光信号；和/或，给药管，穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，用于为所述多个脑区输入生物化学分子。具体的，光纤或给药管可与外界光刺激或给药泵等仪器设备耦合，对自由活动的动物中某个特定的行为或情绪等相关的神经环路进行扰动解析。
[0032]具体实施时，为了便于将电极、光纤和给药管等引入孔道中，在本实施例中，如图1所示，上述用于进行急性记录的电极装置还包括:引导组件103，固定在所述孔道中，用于引导所述至少3根电极穿过所述孔道。具体的，引导组件103可置于电极骨架的不同位点的孔道中，根据实验设计的需求，可以将途中简单的电极阵列更换成光电极、光纤、给药管、给药电极、标记电极等电生理记录、光遗传学技术、神经药理学相关技术的输入/输出部件。
[0033]本实施例不做限定，如图2所示，电极骨架101上的孔道205可以根据具体需求进行一定方式的排列，进而实现对电极、光纤、给药管等固定，固定电极、光纤、给药管等的相对位置，以实现目标核团的精确定位，每个孔道可以固定电极、光纤和给药管中的其中之一或任意组合。
[0034]具体实施时，为了便于电极的固定以及保证电极可以准确进入目标脑区，在本实施例中，如图2所示，上述用于进行急性记录的电极装置还包括:电极夹持组件206，与所述电极骨架连接，用于将所述电极骨架夹持到所述至少3根电极能够进入所述多个脑区的位置，以保持电极尖竖直或以固定角度准确地进入脑组织。
[0035]上述用于进行慢性记录的电极装置，在实际使用过程中，电极可以是电极阵列也可以是单根电极，还可以是光电极或电刺激-记录电极及给药管等。此外，本实用新型主要列举了上述用于进行慢性记录的电极装置用于神经环路中几个脑区之间的关系研宄，然而实际使用中，根据不同的设计，可以通过给药管的给药实现某些疾病的动物模型的点燃/诱导，可通过光刺激、药物给予进行疾病的治疗干预研宄，在必要的时候可以研宄不同行为、不同科学问题之间的神经环路相互作用或共享机制等。
[0036]在本实用新型实施例中，通过电极骨架上分布的孔道固定至少3根电极，并通过至少3根电极来采集多个脑区的慢性电生理信号，实现了可以同时采集多个脑区的慢性电生理信号，与现有技术中的单脑区的电极或双脑区的电极相比，可以同时提供多个脑区的慢性电生理信号，更有利于对神经环路的研宄，还有利于一个脑区及其上下游相关脑区组成的一个神经环路的解析。
[0037]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于进行慢性记录的电极装置，其特征在于，包括:电极骨架和至少3根电极，其中， 所述电极骨架上分布有贯穿所述电极骨架且相互平行的孔道； 所述至少3根电极，穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，所述至少3根电极用于采集多个脑区的慢性电生理信号。2.如权利要求1所述用于进行慢性记录的电极装置，其特征在于，所述电极骨架由至少3块薄板水平固定形成，所述用于进行慢性记录的电极装置还包括: 驱动部件，用于水平固定所述至少3块薄板，并调整所述至少3块薄板中最上层的薄板与所述至少3块薄板中其他两块薄板之间的距离，使得改变所述至少3根电极进入所述多个脑区的长度。3.如权利要求2所述用于进行慢性记录的电极装置，其特征在于，所述驱动部件包括: 螺钉，所述螺钉从所述至少3块薄板中最上层的薄板穿过所述至少3块薄板上的预设孔道； 卡件，固定在所述螺钉的螺杆上，所述卡件用于在垂直薄板平面的方向上将所述螺钉固定在所述至少3块薄板中最上层的薄板上，且允许所述螺钉沿着螺杆的轴心旋转； 螺母，与所述螺钉的螺杆下端进行螺纹连接，位于所述至少3块薄板中其他两块薄板之间，且与该两块薄板固定连接。4.如权利要求3所述用于进行慢性记录的电极装置，其特征在于，还包括: 驱动设备，按照预设圈数和角度旋转所述螺钉。5.如权利要求2所述用于进行慢性记录的电极装置，其特征在于，所述至少3块薄板为印制电路板。6.如权利要求1至5中任一项所述用于进行慢性记录的电极装置，其特征在于，还包括: 光纤，穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，用于为所述多个脑区输入光信号；和/或 给药管，穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，用于为所述多个脑区输入生物化学分子。7.如权利要求1至5中任一项所述用于进行慢性记录的电极装置，其特征在于，还包括: 引导部件，固定在所述孔道中，用于引导所述至少3根电极穿过所述孔道。8.如权利要求1至5中任一项所述用于进行慢性记录的电极装置，其特征在于，还包括: 电极夹持组件，与所述电极骨架连接，用于将所述电极骨架夹持到所述至少3根电极能够进入所述多个脑区的位置。
【文档编号】A61B5-04GK204293149SQ201420656273
【发明者】王立平, 钟成, 鲁艺, 唐永强, 李娟 [申请人]中国科学院深圳先进技术研究院