一种面向鱼类控脑技术应用的固定装置及其方法

本发明涉及生物控制技术领域，尤其涉及一种面向鱼类控脑技术应用的固定装置及其方法。

背景技术：

国际上应用控脑技术实现对各种动物机器人的控制，主要是通过植入在脑运动区的脑电极施加模拟电生理信号来实现。但在电极植入鱼类脑组织的过程中，如果对鱼头部固定不牢固、鱼自身发生抽搐反应以及电极固定时的微动，都会导致脑电极植入不准确和造成脑组织的局部损伤。

杨育林等公开了一种研究鱼鳍运动实验台(cn204724203u)，包括固定夹、固定台、固定支架、连接柱、固定螺母、鱼嘴固定装置，该装置只固定部分鱼体，不固定鱼鳍，用于观察各鱼鳍运动，鱼头部是将鱼嘴固定装置上的鱼嘴固定杆插入鱼嘴来实现固定的，这样的固定方式可以直接观察到鱼鳍运动，但不能针对鱼头部进行上、下、左、右、前、后的全方位固定，不能解决脑电极植入时产生微动损伤的问题。孙斌斌等公开了一种活鱼实验装置(cn111265327a)，包括固定台、液槽、固定夹，该装置能够牢固地将鱼体固定住，主要用于活鱼的采血与药物注射，但该装置用于固定鱼头部的固定夹与固定鱼体固定夹相同，不利于鱼头部手术操作。

虽然现有技术中存在有针对鱼的固定装置，但主要是针对鱼体固定的，尚不能满足植入脑电极操作时的脑部固定需要，适用范围还相对有限，所以现有的技术手段中还具有进一步提升和完善的空间。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种面向鱼类控脑技术应用的固定装置及其方法，可解决植入脑电极操作时的脑部固定和脑电极植入过程产生微动损伤的问题，可应用于鱼的手术、解剖、采血、心脏灌流、脑科学、生物控制等方面。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种面向鱼类控脑技术应用的固定装置，所述装置包括盒体、鱼头固定组件、鱼体夹持组件、夹持高度调节组件、夹持松紧调节组件和电极夹持组件；所述鱼头固定组件滑动连接在盒体的前侧，所述鱼体夹持组件对称设置在盒体内部的左右两侧，所述夹持高度调节组件分别设置在鱼体夹持组件的中部外侧，且所述夹持高度调节组件与盒体侧壁滑动连接，所述夹持松紧调节组件设置在夹持高度调节组件的外端；所述电极夹持组件设置在盒体的前端外侧；

所述盒体包括盒架、内滑槽、尾槽、滑槽ⅰ、外滑槽、滑槽ⅱ、固定座、固定孔、固定螺孔、滑槽ⅲ、圆弧状滑槽和漏水孔；所述内滑槽对称均布于盒架长边内的两侧，每个内滑槽内设置有两个通槽，即滑槽ⅰ和滑槽ⅱ，每个内滑槽对应盒架外侧均设置有外滑槽，所述盒架一侧短边的中上部设置有尾槽，另一侧短边的底部设置有圆弧状滑槽，所述盒架前端左右两侧的上部对称设置有凸起部，所述凸起部上设置有滑槽ⅲ，所述盒架内前端底部设置有固定座，所述固定座的顶部设置有固定孔，所述固定座的侧面设置有固定螺孔，所述漏水孔等距分布在盒架底部；

进一步的，所述鱼头固定组件包括支撑杆、支撑台、螺钉、滑动杆、螺母、翼形螺母、弧状固定臂；所述支撑杆穿过固定座，所述支撑杆设置为台阶圆柱，直径小的一端与支撑台连接，直径大的一头可在固定孔内滑动调节位置，所述螺钉设置在固定座侧面的固定螺孔内，所述弧状固定臂对称设置在盒架前端的左右两侧，用于压住鱼头，所述弧状固定臂的弧度与鱼颅骨弧度一致，所述弧状固定臂通过螺母与滑动杆内端螺纹连接，所述滑动杆安装于盒架两侧的滑槽ⅲ中，所述翼形螺母设置在滑动杆与滑槽iii连接处的外端；所述支撑台与弧状固定臂的内侧表面均设置有棉层。

进一步的，所述鱼体夹持组件包括内侧附有棉层的夹板和连接座；所述连接座固定在夹板的外侧下部，且所述连接座的外端面设置有螺纹孔。

进一步的，所述夹持高度调节组件包括滑块、螺栓和固定槽；所述滑块安装于内滑槽处，所述滑块上设置有一个通孔和一个螺纹孔，所述滑动杆固定槽安装于盒体的外滑槽处，所述螺栓一端从盒体外侧依次穿过滑动杆固定槽和盒体后连接在滑块的螺纹孔内。

进一步的，所述固定槽中部设置有滑槽，所述固定槽内端设置有滑块对应的挡板，所述挡板安装于外滑槽处，且所述挡板上设置有螺栓孔和滑孔。

进一步的，所述夹持松紧调节组件包括l形滑动杆和固定螺母；所述l形滑动杆安装在固定槽上，其一端穿过挡板上的滑孔和滑块上的通孔后与连接座固定连接，另一端与固定槽中部的滑槽滑动连接，且连接处外侧通过固定螺母锁紧。

进一步的，所述电极夹持组件包括螺栓、翼形螺母、转动杆、夹持底板、夹持板、弹簧和异形u形夹；所述螺栓依次穿过圆弧形滑槽和转动杆底部，所述螺栓与转动杆的底部之间通过翼形螺母固定，所述转动杆顶部与异形u形夹滑动连接，所述异形u形夹的开口端之间通过翼形螺母锁紧，所述异形u形夹可绕着转动杆旋转，所述异形u形夹的一侧设置有带螺纹的杆，所述杆穿过夹持底板后通过螺母固定，所述夹持底板可绕异形u形夹的杆转动，所述夹持底板下部与夹持板之间通过翼形螺母连接固定，所述弹簧分别连接在夹持板和夹持底板的之间。

一种面向鱼类控脑技术应用的固定方法，所述方法包括如下步骤：

步骤s1：选取一尾健康成年鲤鱼放置于丁香酚溶液中进行药浴麻醉；

步骤s2：将麻醉的鲤鱼放入盒体内，将鱼头放在鱼头固定组件的支撑台上，鱼体放入鱼体夹持组件内，调整支撑台与夹持高度调节组件高度到达适宜位置，使得鲤鱼颅骨表面与水平面平行；将鱼头固定组件的螺钉与夹持高度调节组件的螺栓拧紧固定；将弧状固定臂贴合鱼头颅骨，拧紧鱼头固定组件的螺母和翼形螺母固定；根据鱼体大小，将夹持松紧组件的固定螺母拧紧固定，夹紧固定住鱼体；

步骤s3：使用磨骨钻进行开颅，暴露脑组织；

步骤s4：将脑电极置于夹持底板与夹持板之间，拧紧夹持板上的翼形螺母，根据脑组织的植入位点，调整适宜的脑电极植入角度拧紧转动杆下部的翼形螺母，固定后，缓慢向下推进异形u形夹，直至脑电极植入完毕，拧紧异形u形夹上的翼形螺母；

步骤s5：将牙科水泥涂抹到颅骨与脑电极之间，固定脑电极；

步骤s6：完成固定后，松开各个固定和夹持组件，即可对鲤鱼进行离水电刺激实验和水下电刺激控制实验。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明可对鱼进行上、下、左、右、前、后的全方位固定，便于实验操作，提高安全性和稳定性；可调节鱼头颅骨表面与水平面平行，便于脑电极的植入，从而提高植入的精度；而且能够减少脑电极植入过程中产生的微动损伤；同时可防止污渍飞溅，具有较高的实际应用价值。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的俯视整体结构示意图；

图3是本发明的右侧视整体结构示意图；

图4是盒体的结构示意图；

图5是盒体的剖视结构示意图；

图6是鱼头固定组件的结构示意图；

图7是鱼体夹持组件的结构示意图；

图8是夹持高度调节组件的结构示意图；

图9是滑动杆固定槽的结构示意图；

图10是夹持松紧调节组件的结构示意图；

图11是电极夹持组件的结构示意图；

图12是电极夹持组件的正视结构示意图。

其中，附图标记：盒体1；盒架1-1；内滑槽1-2；尾槽1-3；滑槽ⅰ1-4；外滑槽1-5；滑槽ⅱ1-6；滑槽ⅲ1-7；圆弧状滑槽1-8；固定孔1-9；固定螺孔1-10；固定座1-11；漏水孔1-12；鱼头固定组件2；支撑杆2-1；支撑台2-2；螺钉2-3；滑动杆2-4；螺母2-5；翼形螺母2-6；弧状固定臂2-7；鱼体夹持组件3；连接座3-1；内侧附有棉层的夹板3-2；夹持高度调节组件4；滑块4-1；固定槽4-2；滑孔4-2-1；滑槽4-2-2；螺栓孔4-2-3；螺栓4-3；夹持松紧调节组件5；l型滑动杆5-1；固定螺母5-2；电极夹持组件6；螺栓6-1；翼形螺母6-2；转动杆6-3；异形u形夹6-4；夹持底板6-5；杆6-6；夹持板6-7；弹簧6-8。

具体实施方式

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

参见附图1至4，给出了本发明所提出的一种面向鱼类控脑技术应用的固定装置一个实施例的具体结构。所述装置盒体1、鱼头固定组件2、鱼体夹持组件3、夹持高度调节组件4、夹持松紧调节组件5和电极夹持组件6；所述鱼头固定组件2滑动连接在盒体1的前侧，所述鱼体夹持组件3对称设置在盒体内部的左右两侧，所述夹持高度调节组件4分别设置在鱼体夹持组件3的中部外侧，且所述夹持高度调节组件4与盒体1侧壁滑动连接，所述夹持松紧调节组件5设置在夹持高度调节组件4的外端；所述电极夹持组件6设置在盒体1的前端外侧；本实施例中，所述盒体1是一个长方体结构；所述鱼头固定组件2可根据不同种类、不同大小的鱼，对鱼头的高度进行调节后全方位固定；所述鱼体夹持组件3用于夹持鱼体；所述夹持高度调节组件4可调节鱼体夹持组件3的高度并固定；所述夹持松紧调节组件5可调节鱼体夹持组件3的松紧并固定；所述鱼头固定组件2、鱼体夹持组件3、夹持高度调节组件4和夹持松紧调节组件5是互相配合使用的，可调节鱼头颅骨表面与水平面平行，方便电极的植入，提高实验精度；所述电极夹持组件6可解决脑电极植入产生微动损伤的问题，还可用于夹持神经假体等。

所述盒体1包括盒架1-1、内滑槽1-2、尾槽1-3、滑槽ⅰ1-4、外滑槽1-5、滑槽ⅱ1-6、滑槽ⅲ1-7、弧状滑槽1-8、固定座孔1-9、固定螺孔1-10、固定座1-11和漏水孔1-12；所述盒架1-1在开颅过程中可有效防止污渍乱飞；本实施例中，所述内滑槽1-2对称均匀分布于盒架1-1长边内的两侧，每侧各三个，每个内滑槽1-2内设置有两个通槽，即滑槽ⅰ1-4和滑槽ⅱ1-5，每个内滑槽1-2对应盒架1-1外侧均设置有外滑槽1-5，所述盒架1-1后侧短边中上部设置有尾槽1-3，前侧短边底部设置有圆弧状滑槽1-8，所述盒架1-1前端左右两侧的上部对称设置有凸起部，所述凸起部上均设置有一延伸至盒架1-1侧面中部的滑槽，即滑槽ⅲ1-7，所述盒架1-1内的前侧底部设置有固定座1-11，所述固定座1-11的顶部设置有固定孔1-9，所述固定座1-11的侧面设置有固定螺孔1-10，所述盒架1-1底部等距分布三个漏水孔1-12。使用时将各个组件安装于盒体1上，将待实验鱼置于鱼头固定组件2和鱼体夹持组件3上进行固定。

所述鱼头固定组件2包括支撑杆2-1、支撑台2-2、螺钉2-3、滑动杆2-4、螺母2-5、翼形螺母2-6、弧状固定臂2-7；所述支撑杆2-1穿过固定座1-11，所述支撑杆2-1设置为台阶圆柱，所述支撑杆2-1直径小的一头与支撑台2-2连接，所述支撑杆2-1直径大的一头可在固定座1-11中滑动，调节至合适位置后，从固定座1-11侧面的固定螺孔1-10将螺钉2-3拧紧即可，所述弧状固定臂2-7用于压住鱼头，盒体1左右各一个，所述弧状固定臂2-7设计小巧、弧度与鱼颅骨弧度一致，即可全方位固定鱼头，又可将控脑技术研究所需颅骨表面暴露在外，所述弧状固定臂2-7通过螺母2-5与滑动杆2-4内端螺纹连接，所述滑动杆2-4安装于盒体1两侧的滑槽ⅲ1-7中，并通过翼形螺母2-6锁紧，可将鱼头调节到合适位置进行固定；本实施例中，所述支撑台2-2和弧状固定臂2-7的内侧表面上均设置有棉层。

所述鱼体夹持组件3包括连接座3-1和内侧附有棉层的夹板3-2，所述夹板3-2设置为贴合鱼体侧面的弧形轮廓，其内侧为海绵层，所述夹板3-2的外侧中部与连接座3-1固定连接，且所述连接座3-1外端面设置有螺纹孔。使用时，盒体两侧的夹板3-2两两互相配合使用，用于夹持住鱼体。

所述夹持高度调节组件包括滑块4-1、固定槽4-2和螺栓4-3，所述滑块4-1与内滑槽处1-2对应滑动连接，所述滑块4-1表面设置有一个通孔和一个螺纹孔，所述固定槽4-2与外滑槽1-5对应滑动连接，所述螺栓4-3从盒体1外侧依次穿过固定槽4-2和滑槽ii1-6后，连接在滑块4-1的螺纹孔内，所述螺栓4-3松开，可滑动滑块4-1和固定槽4-2，所述螺栓4-3拧紧，可固定滑块4-1和固定槽4-2。

所述固定槽4-2内端固定连接有与滑块4-1对应的挡板，并通过挡板与外滑槽1-5滑动连接，所述挡板表面两侧分别设置有滑孔4-2-1和螺栓孔4-2-3、所述固定槽4-2的中部设置有滑槽4-2-2，紧贴挡板的孔用于穿过滑动杆，即滑动杆孔4-2-1，另一个用于螺栓穿过，即螺栓孔4-2-3，滑槽用于滑动杆滑动。

所述夹持松紧调节组件5包括l型滑动杆5-1和固定螺母5-2，所述l型滑动杆5-1安装在固定槽4-2上，其一端穿过滑孔4-2-1和滑块上的通孔后与连接座3-1外端面上的螺纹孔连接，另一端与滑槽4-2-2滑动连接，且连接处通过固定螺母5-2锁紧，所述固定螺母5-2松开，可滑动l型滑动杆5-1调节夹持的力度，所述固定螺母5-2拧紧，可对l型滑动杆5-1进行固定。

所述电极夹持组件6包括螺栓6-1、翼形螺母6-2、转动杆6-3、异形u形夹6-4、夹持底板6-5、异形u形夹杆6-6、夹持板6-7和弹簧6-8；所述转动杆6-3设置在盒体1前端外侧，所述螺栓6-1的一端依次穿过圆弧形滑槽1-8和转动杆6-3底部后通过翼形螺母6-2固定，所述转动杆6-3的顶部穿过异形u形夹6-4，所述异形u形夹6-4可沿着转动杆6-3上下滑动，可绕着滑动杆6-3旋转，且所述异形u形夹6-4的开口端之间通过翼形螺母6-2锁紧，所述异形u形夹6-4的一侧设置有带螺纹的杆6-6，所述杆6-6穿过夹持底板6-5后用翼形螺母6-2固定，所述夹持底板6-5可绕杆6-6转动，所述夹持底板6-5的外侧与夹持板6-7上端之间通过翼形螺母6-2连接固定，且所述夹持板6-7与夹持底板6-5之间设置有两根弹簧6-8，所述电极夹持组件6可实现电极、神经假体等实验装置的多角度夹持与固定。

本发明所提出的一种面向鱼类控脑技术应用的固定方法，以鲤鱼为例，具体步骤如下：

步骤s1：选取一尾体重1.05kg、体长34.50cm的健康成年鲤鱼放置于丁香酚溶液中进行药浴麻醉；

步骤s2：将麻醉的鲤鱼放入盒体1内，将鱼头放在鱼头固定组件2的支撑台2-2上，鱼体放入鱼体夹持组件3内，调整支撑台2-2与夹持高度调节组件4的高度到达适宜位置，使得鲤鱼颅骨表面与水平面平行；将鱼头固定组件2的螺钉2-3与夹持高度调节组件4的螺栓4-3拧紧固定；将弧状固定臂2-7贴合鱼头颅骨，拧紧鱼头固定组件2的螺母2-5和翼形螺母2-6固定；根据鱼体大小，将夹持松紧调节组件5的固定螺母5-2拧紧固定，夹紧固定住鱼体；

步骤s3：使用磨骨钻进行开颅，暴露脑组织；

步骤s4：将脑电极置于夹持底板6-5与夹持板6-7之间，拧紧夹持板6-7上的翼形螺母6-2，根据脑组织的植入位点，调整适宜的脑电极植入角度拧紧转动杆6-3底部的翼形螺母6-2，固定后，缓慢向下推进异形u形夹6-4，直至脑电极植入完毕，拧紧异形u形夹6-4的翼形螺母6-2；

步骤s5：将牙科水泥涂抹到颅骨与脑电极之间，固定脑电极；

步骤s6：完成固定后，松开各个固定组件，即可对鲤鱼进行离水电刺激实验和水下电刺激控制实验。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。