电刺激器

1.本技术属于电刺激设备技术领域，尤其涉及一种电刺激器。


背景技术：

2.神经元活性的调节，通常是利用细胞外环境的局部微小扰动来实现的，神经在外源刺激下能够产生兴奋，常用的外源刺激有电刺激、光刺激和化学遗传学技术等。
3.其中，电刺激方法历史悠久，电场能引起离子运动，调节细胞内、外离子的分布，通过轴突反射和节段反射引起血管扩张，还能电解微量组织蛋白，释放血管活性肽，扩张小动脉改善局部血运，具有促进dna和蛋白合成、细胞分化、两性离子交换、钙离子代谢和激活环-磷酸腺苷酶等功效。然而，体外激活神经元实验所用的传统电刺激器无法重复利用，每次实验均需制作电刺激器，造成了资源浪费。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种电刺激器，以解决现有的电刺激器无法重复利用的问题。
5.本技术实施例提供的电刺激器包括电极、第一插头、第二插头和两根导线，所述电极包括刺激部和连接在所述刺激部同一端的两个连接部，所述第一插头的两端分别设置有两根第一导电针和两个导电孔，所述第二插头设置有两根第二导电针，两根所述第二导电针分别插入两个所述导电孔中以使所述第二插头与所述第一插头电连接；两个所述连接部和所述两根导线两者中的一者与两根所述第二导电针电连接，另一者与两根所述第一导电针电连接。
6.可选的，所述刺激部的直径为17.8μm；和/或，所述电极为铂铱合金丝。
7.可选的，当两个所述连接部与两根所述第一导电针电连接时，两个所述连接部与两根所述第一导电针通过导电胶一一对应连接，两根所述导线与两根所述第二导电针通过导电胶一一对应连接；当两个所述连接部与两根所述第二导电针电连接时，两个所述连接部与两根所述第二导电针通过导电胶一一对应连接，两根所述导线与两根所述第一导电针通过导电胶一一对应连接。
8.可选的，所述电刺激器还包括第一保护管，所述电极穿设在所述第一保护管中且所述刺激部从所述第一保护管的一端伸出。
9.可选的，当两个所述连接部与两根所述第一导电针电连接时，所述第一插头连接在所述第一保护管的另一端；当两个所述连接部与两根所述第二导电针电连接时，所述第二插头连接在所述第一保护管的另一端。
10.可选的，所述第一插头包括第一绝缘体，所述第一绝缘体的一端设置有两根所述第一导电针，所述第一绝缘体的另一端开设有两个所述导电孔；当两个所述连接部与两根所述第一导电针电连接时，两根所述第一导电针均位于所述第一保护管中，所述第一绝缘体插在所述第一保护管的一端开口中并通过粘胶密封连接；
11.可选的，所述第二插头包括第二绝缘体和两根所述第二导电针，两根所述第二导
电针平行且均贯穿所述第二绝缘体；当两个所述连接部与两根所述第二导电针电连接时，两根所述第二导电针的一端位于所述第一保护管中，两根所述第二导电针的另一端插入两个所述导电孔中，所述第二绝缘体插在所述第一保护管的一端开口中并通过粘胶密封连接。
12.可选的，所述第一保护管为玻璃管、亚克力管或塑料管。
13.可选的，所述电刺激器还包括第二保护管，两根所述导线穿设于所述第二保护管中且所述导线的一端从所述第二保护管的一端伸出；当两根所述导线与两根所述第一导电针电连接时，所述第一插头连接在所述第二保护管的另一端；当两根所述导线与两根所述第二导电针电连接时，所述第二插头连接在所述第二保护管的另一端。
14.可选的，所述第二保护管为塑料管或亚克力管。
15.可选的，所述电刺激器还包括两个金属夹，两个所述金属夹分别与两根所述导线的一端电连接。
16.本技术实施例提供的电刺激器，将电极和导线通过第一插头和第二插头进行电连接，由于第二插头的第二导电针能插入第一插头的导电孔中电连接，因此可以根据实验需求对第一插头和第二插头进行拆卸和组装，实现重复利用，减少资源浪费。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对本领域技术人员来说，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。
18.为了更完整地理解本技术及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
19.图1为本技术实施例提供的电刺激器的结构示意图。
20.图2为图1所示的电刺激器的第一种结构分解示意图。
21.图3为图1所示的电刺激器的第二种结构分解示意图。
22.附图标号说明：
23.10、电极；11、刺激部；12、连接部；20、第一插头；21、第一导电针；22、导电孔；23、第一绝缘体；30、第二插头；31、第二导电针；32、第二绝缘体；40、导线；50、第一保护管；60、第二保护管；70、金属夹。
具体实施方式
24.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.神经系统在人体内是起主导作用的系统，神经纤维的电位变化是神经传导的一个重要表征，所有的神经传导都是靠电位的变化产生的。轴突和胞体的细胞膜含有电压门控离子通道，使神经元能够产生和传播电信号(动作电位)，一些神经元还产生阈下膜电位振荡；这些信号是由携带电荷的离子产生和传播的，包括钠离子(na
+
)、钾离子(k
+
)、氯离子
(cl-)和钙离子(ca
2+
)。
26.当神经元活动的时候，胞内钙离子浓度能上升10倍～100倍，增加的钙离子对于包含有神经递质的突触囊泡的胞吐释放过程必不可少。也就是说，神经元的活动与其内部的钙离子浓度密切相关，神经元在放电的时候会爆发出一个短暂的钙离子浓度高峰。神经元钙成像技术的原理就是借助钙离子浓度与神经元活动之间的严格对应关系，利用特殊的荧光染料或者蛋白质荧光探针，将神经元当中的钙离子浓度通过荧光强度表现出来，从而达到检测神经元活动的目的。钙离子是细胞内的第二信使，其产生通用的细胞内信号控制着细胞的多种功能，例如树突和细胞体内的钙浓度变化能调节多种神经元的功能，包括突触信号传导、神经元的可塑性以及调节基因转录，因此对神经元进行钙离子激活、钙离子传输研究有十分重要的生物学意义。
27.神经元活性的调节，通常是利用细胞外环境的局部微小扰动来实现的，神经元在外源刺激下能够产生兴奋，常用的外源刺激如电刺激、光刺激、化学遗传学技术等。其中，电刺激方法历史悠久，电场能引起离子运动，调节细胞内、外离子的分布，通过轴突反射和节段反射引起血管扩张，还能电解微量组织蛋白，释放血管活性肽，扩张小动脉改善局部血运，具有促进dna和蛋白合成、细胞分化、两性离子交换、钙离子代谢和激活环-磷酸腺苷酶等。光刺激是指通过光刺激细胞来控制细胞膜活动或细胞内信号，然而传统的可见光激发波段在组织中穿透深度有限(小于100μm)，并且光刺激的能量比较难掌控，如果功率过高，时间过长，就会对组织产生不可逆的热损伤，而且需要准备很多配件，如光纤、激光控制器和导管等。化学遗传学技术是通过小分子化学药物与改造后的生物大分子-g蛋白偶联受体(gpcrs)结合，从而激活其下游信号通路，进而兴奋或抑制神经元，但其存在的缺点在于操作神经元活动的时间精确度不高以及刺激的强度存在无法掌控性。
28.光刺激和化学遗传学技术都需要工具病毒来实现受体在特定细胞中的稳定表达，操作比较复杂，且会受到标记效率的限制，而电刺激仅需电刺激器即可激活神经元，基本不需要工具配件，因此被广泛应用。然而，体外激活神经元实验所用的传统电刺激器无法重复利用，每次实验需重新制作电刺激器，造成了资源浪费。
29.为解决现有的电刺激器无法重复利用的问题，本技术实施例提供了一种电刺激器。如图1-图3所示，本技术实施例提供的电刺激器包括电极10、第一插头20、第二插头30和两根导线40，电极10包括刺激部11和连接在刺激部11同一端的两个连接部12，第一插头20的两端分别设置有两根第一导电针21和两个导电孔22，第二插头30设置有两根第二导电针31，两根第二导电针31分别插入两个导电孔22中以使第二插头30与第一插头20电连接；两个连接部12和两根导线40两者中的一者与两根第二导电针31电连接，另一者与两根第一导电针21电连接。也就是说，可以是两个连接部12与两根第二导电针31一一对应地电连接，两根导线40与两根第一导电针21一一对应地电连接；或者，也可以是两个连接部12与两根第一导电针21一一对应地电连接，两根导线40与两根第二导电针31一一对应地电连接。
30.本技术实施例提供的电刺激器，将电极10和导线40通过第一插头20和第二插头30进行电连接，由于第二插头30的第二导电针31能插入第一插头20的导电孔22中电连接，因此可以根据实验需求对第一插头20和第二插头30进行拆卸和组装，实现重复利用，减少资源浪费，也省去了每次实验均需制作电刺激器的麻烦，节约实验时间。也就是说，本技术实施例提供的电刺激器可以通过改变第一插头20的数量来调整电刺激器的长度(例如在第一
插头20与第二插头30之间适当增加第一插头20来延长电刺激器的长度)，使得电刺激器的应用场景不受限制，远近距离均可使用，从而实现电刺激器的重复利用，减少资源浪费。
31.优选的，电极10的刺激部11的直径为17.8μm，其微小的直径可刺激单个细胞，满足激活单个神经元的需求。传统的电刺激器难以区分神经元类型，只能激活一整片神经元，不能只激活单个神经元，导致容易刺激到不需要的神经元；而本技术的电刺激器由于电极10的刺激部11直径仅为17.8μm，单个神经元直径在15μm～30μm之间，所以可以达到激活单个神经元的目的，更容易区分神经元类型，实现高精确度。
32.可选的，电极10可以为铂铱合金丝、镍铬合金丝、钨丝或其它的导电金属丝，优选为铂铱合金丝，铂铱合金丝具有高硬度、高密度、导电性良好、生物相容性较好等特点，在刺激离体神经元时不易弯折，不会影响实验效率且可以重复利用，同时铂铱合金丝良好的导电性能更好增强神经元的激活作用，也使得神经元钙成像更清晰。而传统的电刺激器的电极比较容易弯折，电极弯折会导致导电性变差、实现记录效率低，而且使用一次就需要更换新的电极。在本技术的优选实施例中，电极10采用直径为17.8μm的铂铱合金丝。
33.可选的，当两个连接部12与两根第一导电针21电连接时，两个连接部12与两根第一导电针21通过导电胶一一对应连接，两根导线40与两根第二导电针31通过导电胶一一对应连接；当两个连接部12与两根第二导电针31电连接时，两个连接部12与两根第二导电针31通过导电胶一一对应连接，两根导线40与两根第一导电针21通过导电胶一一对应连接。导电胶不仅可以导电实现电连接，而且可以使连接更牢固，提高电刺激器的可靠性。
34.在本技术的一些实施例中，电刺激器还包括第一保护管50，电极10穿设在第一保护管50中且刺激部11从第一保护管50的一端伸出。通过采用第一保护管50对电极10进行保护，可以减少电极10与空气的接触，避免杂质和湿度影响电极10的导电性能。可选的，当两个连接部12与两根第一导电针21电连接时，第一插头20连接在第一保护管50的另一端，例如第一插头20可以插在第一保护管50的一端开口中并通过粘胶(例如ab胶)密封连接；当两个连接部12与两根第二导电针31电连接时，第二插头30连接在第一保护管50的另一端，例如第二插头30可以插在第一保护管50的一端开口中并通过粘胶(例如ab胶)密封连接。
35.具体的，第一插头20包括第一绝缘体23，第一绝缘体23的一端设置有两根第一导电针21，第一绝缘体23的另一端开设有两个导电孔22，两个导电孔22可供第二插头30的两根第二导电针31一一对应地插入，以实现第一插头20与第二插头30的电连接。具体的，如图1-图3所示，当两个连接部12与两根第一导电针21电连接时，两根第一导电针21均位于第一保护管50中，第一绝缘体23插在第一保护管50的一端开口中并通过粘胶(例如ab胶)密封连接。
36.第二插头30包括第二绝缘体32和两根第二导电针31，两根第二导电针31平行且均贯穿第二绝缘体32，如此设置方便于第二导电针31与其它部件的电连接。具体的，如图1-图3所示，当两个连接部12与两根第二导电针31电连接时，两根第二导电针31的一端位于第一保护管50中，两根导电针的另一端插入两个导电孔22中，第二绝缘体32插在第一保护管50的一端开口中并通过粘胶(例如ab胶)密封连接。
37.可选的，第一保护管50为玻璃管、亚克力管或塑料管，优选为玻璃管，玻璃管的硬度较好而不易变形，并且不易被实验中的化学品腐蚀。此外，第一保护管50可以采用横截面形状为圆形或者长方形的管体，本技术对此不做限制。
38.在本技术的一些实施例中，电刺激器还包括第二保护管60，两根导线40穿设于第二保护管60中且导线40的一端从第二保护管60的一端伸出。通过设置第二保护管60，可以对导线40进行保护，防止导线40被外部利器破坏；同时也使得两根导线40更集中，避免导线40缠绕在其它物体上。
39.其中，当两根导线40与两根第一导电针21电连接时，第一插头20连接在第二保护管60的另一端；当两根导线40与两根第二导电针31电连接时，第二插头30连接在第二保护管60的另一端。可选的，第二保护管60为塑料管或亚克力管。具体的，当两根导线40与两根第一导电针21电连接时，两根第一导电针21均位于第二保护管60中，第一插头20的第一绝缘体23插在第二保护管60的一端开口中并通过粘胶(例如ab胶)密封连接，如图1-图3所示；当两根导线40与两根第二导电针31电连接时，两根第二导电针31的一端位于第二保护管60中并分别与两根导线40电连接，两根第二导电针31的另一端插入两个导电孔22中，第二插头30的第二绝缘体32插在第二保护管60的一端开口中并通过粘胶(例如ab胶)密封连接。
40.可选的，电刺激器还包括两个金属夹70，两个金属夹70分别与两根导线40的一端电连接，金属夹70的设置方便于电刺激器快速与电化学工作站的正极和负极相连。具体的，电刺激器在使用时仅需将两个金属夹70分别与电化学工作站的正极和负极相连，即可刺激神经元。
41.本技术的电刺激器制作过程和使用方法较为简单，下面以采用铂铱合金丝作为电极10、采用玻璃管作为第一保护管50、采用塑料管作为第二保护管60为例，结合图1-图3进行说明：
42.先将铂铱合金丝绕丝、加热、褪去绝缘层后，用剪刀将铂铱合金丝的上端环形从中间剪开以形成两个连接部12；接着将铂铱合金丝穿过玻璃管，两个连接部12分别与第二插头30的两根第二导电针31电连接，第二插头30与玻璃管的连接处用ab胶密封；然后将第二插头30的两根第二导电针31分别插入第一插头20的两个导电孔22中，第一插头20的两根第一导电针21分别与两根导线40电连接；最后将两根导线40穿过塑料管后分别与两个金属夹70电连接，第一插头20与塑料管的连接处用ab胶密封。
43.使用该电刺激器记录肠道神经元时，将两个金属夹70分别与电化学工作站的正极和负极相连以构成一个闭合回路，通过电化学工作站给电，电流通过导线40
→
第一插头20和第二插头30
→
电极10的刺激部11刺激到神经元，使神经元产生动作电位的变化，即可进行后续的荧光标定。
44.综上所述，本技术实施例提供的电刺激器简易、精确度高、可重复利用，尤为重要的是填补了当前市场中没有专用肠道神经元钙成像电刺激器的空白，同时解决了当前其它神经元刺激方式存在的不足。此外，本技术实施例提供的电刺激器可批量生产，具有一定的经济效益。
45.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
46.在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
47.以上对本技术实施例所提供的电刺激器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。