目标光感脑区，取消了光纤耦合这一过程，减小了光功率衰退，提高了刺激效率；取消了光纤，而采用软质的光极，光极不易折断，使得光信号传输更稳定，不易中断。
[0041]本实用新型中，该装置中只由四部分组成，结构紧凑、体积小、效率高、易于产品化。
[0042]本实用新型中，采用LED作为刺激光源，功耗更小，使得本实用新型的光刺激装置能实现微负荷、长时间在体刺激。
[0043]上述技术方案中，所述尾部接口 41上设置有若干个焊锡引脚411，所述LED焊盘43上设置有与所述焊锡引脚411相同个数的LED焊接引脚，每一个所述焊锡引脚411分别通过一根所述导电铜线44与每一个所述LED焊接引脚连接。本实施例中为了叙述方便，在尾部接口 41上设置有4个焊锡引脚411，如图2所示，所述LED焊盘43上对应设置有4个LED焊接引脚，每一个LED焊接引脚通过一根导电铜线44分别与每一个焊锡引脚411导电连接。
[0044]上述技术方案中，若干个所述LED焊接引脚中设置有一个正极端，如图2和3中最下端的引脚所示，其余若干个所述LED焊接引脚为负极端，若干个所述LED共正极焊接在所述LED焊接引脚上。即所有LED都公用的一根正极端引脚作正极，每一个所述LED的正极分别与LED焊接引脚的正极端焊接，每一个所述LED的负极分别与LED焊接引脚的其中一个负极端焊接。从而实现了 LED与LED驱动电路31的连接，LED驱动电路31可以单独控制每一个LED。本实施例中，焊接有一个LED，如图2所示，另一种实施例中，焊接有2个LED，如图3所示，可以理解的是，根据需要，可以设置有多个LED，通过LED驱动电流31同时驱动，LED设置在不同深度的目标区域，从而在目标光感脑区实现了多区域多点的光刺激，通过一次植入，可以实现多点同时或每个区域点的单独刺激，刺激效果更好，有利于更全面的观察小鼠的行为反应。
[0045]上述技术方案中，若干个所述LED在LED焊盘43上排布成所需的目标阵列，所述目标阵列中的每一个LED布置在每一个所述目标光感脑区。
[0046]上述技术方案中，所述尾部接口 41设置成插头结构，所述插头结构设置在所述目标动物的体外，光极4与小鼠的颅骨用牙科水泥固定，插头结构外周设置有防护套管，防止小鼠误咬到尾部接口 41，所述LED驱动电路31的输出端连接有引出导线，引出导线为带屏蔽的导线，所述引出导线的另一端设置有所述FPC接插件，所述插头结构与所述FPC接插件插接，从而方便刺激器3与光极4的连接，根据需要，刺激器3可以任意与小鼠头上的光极4进行连接，研究结束后，方便摘取刺激器3。
[0047]上述技术方案中，光极需要考虑生物兼容性和绝缘处理，在所述光极3表层通过真空气相镀膜方式镀有一层parylene C。
[0048]上述技术方案中，所述LED选用波长462nm的蓝光微型LED。
[0049]具体实现过程如下:
[0050]上位机1是运行在PC上的交互控制界面，实现光刺激的开启或停止以及频率、占空比、幅度的调节控制，实时显示光刺激波形，并将调节参数以指令包的形式通过串口传送至无线发送模块2。无线发送模块2主要包括和PC端通信的串口转USB接口 21、控制器22、电源25以及无线发送天线23和阻抗匹配24，当接收到PC端传来的刺激参数指令包时，控制器22将改指令包通过天线23发送至刺激器3。刺激器3可固定在小鼠背上，主要包括控制器32、LED驱动电路31、电源35以及无线接收天线24和阻抗匹配33，刺激器3无线接收到刺激参数指令包后，控制器32依据指令数据包内容修改LED驱动电路31的参数设置，LED驱动电路31更新驱动模式。植入式光极4主要包括尾部接口 41、微型植入式基板42以及LED焊盘和若干个LED，尾部接口 41上的接口结构用来接插连通刺激器3中的LED驱动电路31的导线，微型植入式基板32上铺有导电铜线，一端通过尾部接口 41与刺激器3的LED驱动电路31相接，另一端与LED焊盘43相接，从而传导刺激器驱动LED的电信号。将光极4植入到目标脑区后，LED可依据上位机1无线传来的刺激参数闪烁，实现脑区光刺激。
[0051]本实用新型中上位机软件可用LabVIEW或者C#等语言编写。
[0052]本实用新型中的无线发送模块和刺激器的无线接收模块相互匹配，可采用NRF51822自带的无线模块实现通信。
[0053]本实用新型中刺激器的控制器可选用NRF51822，该处理器可采用2.4G私有协议的无射频模式进行数据传输，空中速率最高可达到2Mbps，集成了无线模块所以减小电路尺寸和重量。
[0054]本实用新型中的天线选用陶瓷天线，选用NRF51822的专用阻抗匹配2450BM14E0003。
[0055]本实用新型中的LED驱动电路可选用恒流驱动芯片，如可采用聚积公司的MBI5036，有16路可调恒流源驱动输出，输出电流范围3?45mA。
[0056]本实用新型中电源模块采用锂电池供电，再通过线性稳压芯片稳压，可采用ADP151稳压输出。
[0057]本实用新型中微型植入式光极可采用柔性电路板印制技术加工，LED可选用波长462nm的蓝光微型LED。
[0058]本实用新型中的光极需要考虑生物兼容性和绝缘处理，可采用真空气相镀膜技术在光极表层镀上一层parylene C。
[0059]本实用新型不仅可以固定在小鼠背上，也可以固定在小鼠头上。
[0060]本实用新型不仅适用于小鼠，同样适用于大鼠等小型动物上。
[0061]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种无线程控光刺激装置，其特征在于，包括: 上位机； 无线发送模块，其与所述上位机连接； 刺激器，其与所述无线发送模块无线连接，且所述刺激器固定在目标动物身上；以及 光极，其包括基板、设置在所述基板一端的LED焊盘、设置在所述基板另一端的尾部接口，所述LED焊盘和所述尾部接口通过铺设在所述基板上的导电铜线连接，所述LED焊盘上焊接有若干个亮度多阶可调的LED，所述光极焊有LED的一端植入到所述目标动物体内使得若干个所述LED到达目标光感脑区，所述光极另一端上的所述尾部接口暴露在所述目标动物的体外，所述尾部接口通过PFC接插件与所述刺激器导线连接。2.如权利要求1所述的无线程控光刺激装置，其特征在于，所述无线发送模块中设置有串口转USB接口，所述无线发送模块通过所述串口转USB接口插接在所述上位机上。3.如权利要求2所述的无线程控光刺激装置，其特征在于，所述刺激器中集成有阻抗匹配电路、天线、控制器、LED驱动电路以及电源，所述刺激器通过背包固定在所述目标动物背上，所述刺激器的尺寸为20mm X 16mm。4.如权利要求3所述的无线程控光刺激装置，其特征在于，所述尾部接口上设置有若干个焊锡引脚，所述LED焊盘上设置有与所述焊锡引脚相同个数的LED焊接引脚，每一个所述焊锡引脚分别通过一根所述导电铜线与每一个所述LED焊接引脚连接。5.如权利要求4所述的无线程控光刺激装置，其特征在于，若干个所述LED焊接引脚中设置有一个正极端，其余若干个所述LED焊接引脚为负极端，若干个所述LED共正极焊接在所述LED焊接引脚上。6.如权利要求5所述的无线程控光刺激装置，其特征在于，若干个所述LED排布成目标阵列，所述目标阵列中的每一个LED布置在每一个所述目标光感脑区。7.如权利要求6所述的无线程控光刺激装置，其特征在于，所述尾部接口设置成插头结构，所述插头结构设置在所述目标动物的体外，所述LED驱动电路的输出端连接有引出导线，所述引出导线的另一端设置有FPC接插件，所述插头结构与所述FPC接插件插接。8.如权利要求1所述的无线程控光刺激装置，其特征在于，所述光极采用柔性电路板印制加工而成。9.如权利要求8所述的无线程控光刺激装置，其特征在于，所述光极表层通过真空气相镀膜方式镀有一层parylene C。10.如权利要求1所述的无线程控光刺激装置，其特征在于，所述LED选用波长462nm的蓝光微型LED。
【专利摘要】本实用新型公开了一种无线程控光刺激装置，包括：上位机；无线发送模块；刺激器，其与所述无线发送模块无线连接，且所述刺激器固定在目标动物身上；光极，其包括基板、设置在所述基板一端的LED焊盘、设置在所述基板另一端的尾部接口，所述LED焊盘上焊接有若干个LED，所述光极焊有LED的一端植入到所述目标动物体内使得若干个所述LED到达目标光感脑区，所述光极另一端上的所述尾部接口暴露在所述目标动物的体外，所述尾部接口通过PFC接插件与所述刺激器导线连接。本实用新型的装置用于研究光遗传学神经调控技术的小动物身上，取消了光纤模块从而解决了刺激过程中光功率衰退、刺激效率不高的技术问题，整个装置实现微负荷无线控制、多点神经刺激。
【IPC分类】A61N5/06
【公开号】CN205145406
【申请号】CN201520785024
【发明人】袁明军, 张云鹏, 陈骁, 赵晓东, 岳森, 王守岩
【申请人】中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年10月10日