CN104367314B - 用于进行急性记录的电极装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种用于进行急性记录的电极装置，该电极装置包括：电极骨架和至少3根电极，其中，所述电极骨架为一封闭结构，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急性电生理信号。由于该方案可以同时提供多个脑区的急性电生理信号，从而更有利于对神经环路或神经网络的研究，还有利于研究几个相关脑区之间的相关性以及分析每个脑区在该神经环路中所发挥的作用。

Description

用于进行急性记录的电极装置

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，特别涉及一种用于进行急性记录的电极装置。

背景技术

神经电生理技术是神经科学研究、大脑神经网络解析的重要工具。其中多通道电生理记录技术可以分为两部分来看待，一方面是急性记录，包括麻醉电生理记录和清醒固定电生理记录，另一方面是慢性记录，主要是自由活动的动物在体电生理记录。麻醉电生理记录可以在较少的外界干扰条件下获得固有的神经环路联系、信号传递等信息。

多通道电生理记录技术在近年来更是发展迅速，在即将到来的“大脑研究”盛宴中发挥越来越重要的作用。这主要得益于大数据存储与分析的发展，使得相较于经典的膜片钳技术更为海量的数据得以解读。在世界各国，包括美国、欧盟、日本等国家相继启动各项脑计划伊始，科学家们即提出来大尺度、动态的神经元活动记录技术的重要性与不可或缺性。其中多通道细胞外记录技术的发展同样备受关注，包括进来发表在科学顶级杂志上的柔性电极的研究开发。

此外，随着神经环路研究的发展，神经电生理记录与其他技术的联用变得越来越普遍，包括光遗传技术、神经药理学方法、行为学研究等。其中行为学的研究极少需要电极设计上的配合，而其他两种方法却常常需要电极设计上的匹配，例如已经有几年研究历史的光电极。单脑区的光电极已经较为普遍的用于实验室科研活动中，而双脑区光电极则相对稀缺。但是，现有技术中的单脑区的光电极或双脑区的光电极不利于对神经环路或神经网络的研究。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于进行急性记录的电极装置，以解决现有技术中的光电极不利于对神经环路或神经网络的研究的技术问题。该电极装置包括：电极骨架和至少3个电极阵列，其中，所述电极骨架为一封闭结构，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个电极阵列穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，所述至少3个电极阵列用于采集多个脑区的急性电生理信号。

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。

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个电极阵列能够进入所述多个脑区的位置。

在一个实施例中，所述电极夹持组件包括：夹持棒，所述夹持棒的一端与所述电极骨架固定连接；操作设备，与所述夹持棒的另一端固定连接，用于将所述电极骨架夹持到所述至少3个电极阵列能够进入所述多个脑区的位置。

在一个实施例中，还包括：引导组件，固定在所述孔道中，用于引导所述至少3个电极阵列穿过所述孔道。

在一个实施例中，还包括：电极长度控制组件，所述电极长度控制组件为预设尺寸的空心管，所述电极长度控制组件的一端固定在所述孔道的电极穿入端，所述电极长度控制组件的另一端在所述孔道的外面，所述引导组件穿过所述电极长度控制组件，所述电极长度控制组件用于改变所述至少3个电极阵列进入脑区的长度。

在一个实施例中，所述电极长度控制组件为单层空心管或双层空心套管。

在一个实施例中，采用快干胶将所述电极长度控制组件的一端固定在所述孔道的电极穿入端。

在一个实施例中，所述电极骨架通过3D打印机打印成型。

在本发明实施例中，通过电极骨架上分布的孔道固定至少3个电极阵列，并通过至少3个电极阵列来同时采集多个脑区的急性电生理信号，实现了可以同时采集多个脑区的急性电生理信号，与现有技术中的单脑区的光电极或双脑区的光电极相比，可以同时提供多个脑区的急性电生理信号，更有利于对神经环路或神经网络的研究，还有利于研究几个相关脑区之间的相关性以及分析每个脑区在该神经环路中所发挥的作用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种用于进行急性记录的电极装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

发明人考虑到，现有技术中单脑区的光电极或双脑区的光电极不能同时采集多个脑区的电生理信号，使得不利于进行神经环路或神经网络的研究，因此提出一种可以同时采集多个脑区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或神经网络的研究。

基于此，在本发明实施例中，提供了一种用于进行急性记录的电极装置，如图1所示，该电极装置包括：

电极骨架101和至少3个电极阵列102，其中，所述电极骨架101为一封闭结构，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103；

所述至少3个电极阵列102穿过所述孔道103固定在所述电极骨架101上，所述至少3个电极阵列用于采集多个脑区的急性电生理信号。

由图1所示可知，在本发明实施例中，通过电极骨架上分布的孔道固定至少3个电极阵列，并通过至少3个电极阵列来同时采集多个脑区的急性电生理信号，实现了可以同时采集多个脑区的电生理信号，与现有技术中的单脑区的光电极或双脑区的光电极相比，可以提供多个脑区的电生理信号，更有利于对神经环路或神经网络的研究，还有利于研究几个相关脑区之间的相关性以及分析每个脑区在该神经环路中所发挥的作用。

具体实施时，如图1所示，电极骨架101可以为正方体的封闭结构，电极骨架101的具体形状，本实施例不做限定；电极骨架101上的孔道103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。

具体实施时，上述用于进行急性记录的电极装置还可以包括电极与电生理记录***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，另一半可以***headstage与多通道电生理记录仪相连。

具体实施时，如图1所示，上述用于进行急性记录的电极装置还可以包括：光纤104，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105，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104或给药管105可与外界光刺激或给药泵等仪器设备耦合，对所研究神经环路进行信号输入或扰动，以实现药理学或光遗传学与电生理学的有效结合，进而对神经环路进行精细解析。

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，本实施例中，上述用于进行急性记录的电极装置还包括：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个电极阵列能够进入所述多个脑区的位置。具体的，所述电极夹持组件可以包括：夹持棒，所述夹持棒的一端与所述电极骨架固定连接；操作设备，与所述夹持棒的另一端固定连接，用于将所述电极骨架夹持到所述至少3个电极阵列能够进入所述多个脑区的位置。例如，夹持棒的一端与电极骨架中相应孔道(如图1中的106)镶嵌，夹持棒可以为金属或其他坚硬材质的方形或其他形状的棒状物体，其主要特点在于形状笔直，操作设备(操作设备可以为微操***)与夹持棒的另一端固定连接，以将整个电极骨架牢固的固定在操作设备上，通过操控操作设备来调整电极骨架的位置，以保持电极尖竖直或以固定角度准确地进入脑组织。

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107，固定在所述孔道103中，用于引导所述至少3个电极阵列穿过所述孔道。具体的，引导组件107可置于电极骨架的不同位点的孔道中，根据需求以一定方式排布，继而实现对电极、光纤及给药管的引导，其材质可以为聚氨酯/硅管等材质的光滑细管，以排列成阵列或单根的形式固定在电极骨架的孔道中。

具体实施时，为了可以根据具体需求有效控制电极的长度，在本实施例中，上述用于进行急性记录的电极装置还包括：电极长度控制组件，所述电极长度控制组件为预设尺寸的空心管，所述电极长度控制组件的一端固定在所述孔道的电极穿入端，所述电极长度控制组件的另一端在所述孔道的外面，所述引导组件穿过所述电极长度控制组件，所述电极长度控制组件用于改变至少3个电极阵列进入脑区的长度。具体的，电极长度控制组件的长度可由目标脑区的深度决定，以调整电极进入脑组织的相对深度。电极长度控制组件可以是单层空心套管，只负责一个阵列中的一个长度；还可以是双层空心套管，两层套管可确定两个不同的长度，例如，可分别控制电极和光纤的长度。

另外，可采用聚丙烯酸类等快干胶将电极长度控制组件的一端固定在所述孔道的电极穿入端，以实现固定长度控制管的同时较容易的拧下为基准。

具体实施时，如此复杂的电极设计，对电极制备工艺的要求相当高，这需要花费相当的时间来培养相关的技术人员或专业学生。进一步讲，即便实验科研人员熟练掌握了该项技术，制备一个电极所需要花费的时间成本就相当高，尤其越是精细的电极设计就会有越高的废品率，这对于提高效率、进行更有开创性的工作是一个很难接受的瓶颈制约。因此，本实施例的电极装置考虑到目前迅猛发展的3D打印技术的先进性与优越性，所述电极骨架通过3D打印机打印成型，即可以自行设置3D打印机的参数来打印电极骨架，所用材质可以根据打印机的能力范围以及以较为坚硬为限进行选择，以能够大大节约人力、时间成本，使大量的电生理实验研究成为可能。

在本发明实施例中，通过电极骨架上分布的孔道固定至少3个电极阵列，并通过至少3个电极阵列来同时采集多个脑区的急性电生理信号，实现了可以同时采集多个脑区的急性电生理信号，与现有技术中的单脑区的光电极或双脑区的光电极相比，可以提供多个脑区的电生理信号，更有利于对神经环路或神经网络的研究，还有利于研究几个相关脑区之间的相关性以及分析每个脑区在该神经环路中所发挥的作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于进行急性记录的电极装置，其特征在于，包括：电极骨架和至少3个电极阵列，其中，

所述电极骨架为一封闭结构，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个电极阵列穿过所述孔道固定在所述电极骨架上，所述至少3个电极阵列用于采集多个脑区的急性电生理信号；

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个电极阵列能够进入所述多个脑区的位置；

所述电极夹持组件包括：

夹持棒，所述夹持棒的一端与所述电极骨架固定连接；

操作设备，与所述夹持棒的另一端固定连接，用于将所述电极骨架夹持到所述至少3个电极阵列能够进入所述多个脑区的位置；

还包括：

引导组件，固定在所述孔道中，用于引导所述至少3个电极阵列穿过所述孔道；

还包括：

电极长度控制组件，所述电极长度控制组件为预设尺寸的空心管，所述电极长度控制组件的一端固定在所述孔道的电极穿入端，所述电极长度控制组件的另一端在所述孔道的外面，所述引导组件穿过所述电极长度控制组件，所述电极长度控制组件用于改变所述至少3个电极阵列进入脑区的长度；

所述电极长度控制组件为单层空心管或双层空心套管。

2.如权利要求1所述用于进行急性记录的电极装置，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。

3.如权利要求1所述用于进行急性记录的电极装置，其特征在于，采用快干胶将所述电极长度控制组件的一端固定在所述孔道的电极穿入端。

4.如权利要求1至2中任一项所述用于进行急性记录的电极装置，其特征在于，所述电极骨架通过3D打印机打印成型。