一种灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极制造技术

本发明专利技术属于生物、医疗设备领域，具体公开了一种灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极，包括电路板和多组电极微丝束，这些由不同长度的电极微丝组成的微丝束竖直分布在电路板上，微丝束的自由端用于插入不同深度和位置的目标脑区，在同一脑区设置不同记录深度，从而对多目标脑区进行同步电刺激和电信号记录。本发明专利技术通过对多脑区阵列电极的细节组件及结构进行改进，利用特定的电路板及电极微丝设置，将多个电极微丝置于同一个电路板上，制作成为体积小，重量轻的多脑区阵列电极，只需进行一次插入操作，便可以植入多个脑区，操作简便，能够在小鼠等小动物上实现多脑区多深度同步电刺激和电记录，并能够根据实验需求，任意设计记录和刺激的脑区。设计记录和刺激的脑区。设计记录和刺激的脑区。

【技术实现步骤摘要】
一种灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极


[0001]本专利技术属于生物、医疗设备领域，更具体地，涉及一种灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极，该多脑区灵活的阵列电极能够合并记录、刺激，且能够实现高精度批量化制备。

技术介绍

[0002]对实验动物中枢神经系统的电信号进行采集以及同步刺激，是神经科学研究的常用技术手段。适用于多脑区的阵列电极可以记录自由活动的实验动物多个脑区的电活动并给与刺激，以研究不同脑区之间的相互功能关系以及脑网络分析，解析与特定行为学相关的网络和脑区节点的功能。
[0003]目前，市面上主流的植入式阵列电极仅能用于单脑区或少数几个脑区的信号记录，在进行分布式的多脑区信号记录以及刺激时，需要分别依次植入多个单脑区电极或刺激电极，此过程耗时长、成本高，并且单脑区植入电极整体体积较大，受单脑区电极整体积影响，当实验动物的脑区较小，多脑区间距较近时，特别是小鼠等啮齿类动物，多脑区的广泛电极植入将无法进行。且由于多脑区记录实验需求不同，记录和刺激的脑区不统一，需要个性化定制电极，如果是商业化定制电极，成本较高，大大提高了实验成本。市面上主流记录单细胞放电的电极多采用在同一位置放置多个记录点的策略以实现捕捉更多细胞放电的目的，这种电极体积较大，难以实现多个脑区同时记录。此外，电极制作对精度要求很高，常规的胶粘等操作难以达到需要的精度，也无法批量化制作。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极，其中通过对多脑区阵列电极的细节组件及结构进行改进，利用特定的电路板及电极微丝设置，将多根不同长度的电极微丝组成微丝束，置于同一个电路板上，制作成为体积小，重量轻的多脑区阵列电极，只需进行一次插入操作，便可以植入多个脑区，能够同时记录多个脑区的单细胞放电和场电，操作简便，能够在小鼠等小动物上实现多脑区多深度同步电刺激和电记录，并能够根据实验需求，任意设计记录、刺激的脑区。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极，其特征在于，包括电路板(120)和多组电极微丝束(130)，每组电极微丝束(130)是由位于同一微丝束连接孔(122)内的多根不同长度的电极微丝(131)组成，这些电极微丝束(130)竖直分布在所述电路板(120)上，并通过位于所述电路板(120)上的微丝束连接孔(122)与所述电路板(120)固定连接；并且，每组电极微丝束(130)中的电极微丝(131)能够通过电路板(120)上的电极微丝连接孔(123)与排母(110)相连通；所述电极微丝束(130)的自由端用于插入目标脑区，每组电极微丝束(130)对应同一脑区、不同深度，使得该阵列电极整体能够对不同位置和不同深度的多目标脑区进行同步电刺激和电信号记录；
[0006]所述电路板(120)用于与所述排母(110)相连，所述电路板(120)能够通过任意一组电极微丝束(130)上任意两根电极微丝(131)输入所述电刺激信号从而对目标脑区进行电刺激，其它电极微丝(131)则用于同步记录脑电信号；所述电路板(120)能够通过所述排母(110)输出脑电信号或输出刺激。
[0007]作为本专利技术的进一步优选，所述电极微丝束(130)的自由端位于所述电路板(120)的同一侧，这些电极微丝束(130)的自由端在所述电路板(120)所在平面上的投影坐标对应x
‑
y坐标，距所述电路板(120)所在平面的距离则对应z坐标，并且这些自由端对应的三维x
‑
y
‑
z坐标是根据待记录、待刺激的不同脑区空间位置预先确定的。
[0008]作为本专利技术的进一步优选，所述电路板(120)上还设置有排母焊盘(121)，用于连接所述排母(110)，所述电极微丝连接孔(123)通过所述电路板(120)中的电路与所述排母焊盘(121)相连通；
[0009]所述电路板(120)上还设置连接有2根导电丝(132)，它们分别作为参比通道和地线通道。
[0010]作为本专利技术的进一步优选，任意一组电极微丝束(130)是由多根电极微丝(131)平行粘接而成，这些电极微丝(131)的长度预先选定、且彼此长度不同，不同长度的电极微丝(131)对应不同z坐标值；每根电极微丝(131)是根据绝缘层剥离长度做标记，分别与对应的电极微丝连接孔(123)焊接。
[0011]作为本专利技术的进一步优选，所述排母(110)焊接在所述电路板(120)的排母焊盘(121)上；所述电极微丝束(130)固定在所述电路板(120)的微丝束连接孔(122)上，其中的每根电极微丝(131)则是焊接在电极微丝连接孔(123)内。
[0012]按照本专利技术的另一方面，提供了上述灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013](1)对预先选取的多个需求目标脑区进行定位，根据待记录、待刺激的不同脑区空间位置，确定出这些目标脑区的x
‑
y
‑
z三维坐标；对于这些x
‑
y
‑
z三维坐标所基于的XYZ空间坐标系，其Z轴正方向与电极微丝插入脑区的方向相同，XY平面与插入脑区时电路板所在平面相重合；
[0014](2)利用得到的目标脑区的x
‑
y
‑
z三维坐标，根据其中的x
‑
y坐标定位电路板上每一个微丝束连接孔，确定所有微丝束连接孔后在空余位置设置电极微丝连接孔和排母焊盘，通过电路板线路将焊盘与电极微丝连接孔连通；将电路板拼接形成拼板；
[0015](3)制备用于放置电极微丝的微丝排布模具，具体包括以下子步骤：
[0016](3
‑
1)根据预先选定的电极插入深度的精度要求，以及所述目标脑区的x
‑
y
‑
z三维坐标中的最大z坐标值，选取若干个模具片层，这些模具片层自下而上堆叠后的厚度之和大于所述最大z坐标值，且单个模具片层的厚度小于等于插入深度的精度要求；接着，根据所述目标脑区的x
‑
y坐标，确定打孔位置，同时根据各个模具片层在按顺序堆叠时距最上层模具片层的高度距离，除最底层模具片层外，对于每个模具片层，判断各打孔位置是否打孔；若所述目标脑区的x
‑
y
‑
z三维坐标的z坐标值大于该模具片层距最上层模具片层的高度距离，则在该模具片层上与x
‑
y坐标对应位置处打孔；否则，不打孔；如此，即可得到处理后的各个模具片层；
[0017](3
‑
2)将处理后的各个模具片层按顺序依次堆叠，即可得到具有多个不同深度的
圆柱形纵向盲孔模具，这些盲孔用于放置电极微丝束，每个盲孔底部的x
‑
y
‑
z三维坐标与同一x
‑
y坐标下最大z坐标的目标脑区的x...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极，其特征在于，包括电路板(120)和多组电极微丝束(130)，每组电极微丝束(130)是由位于同一微丝束连接孔(122)内的多根不同长度的电极微丝(131)组成，这些电极微丝束(130)竖直分布在所述电路板(120)上，并通过位于所述电路板(120)上的微丝束连接孔(122)与所述电路板(120)固定连接；并且，每组电极微丝束(130)中的电极微丝(131)能够通过电路板(120)上的电极微丝连接孔(123)与排母(110)相连通；所述电极微丝束(130)的自由端用于插入目标脑区，每组电极微丝束(130)对应同一脑区、不同深度，使得该阵列电极整体能够对不同位置和不同深度的多目标脑区进行同步电刺激和电信号记录；所述电路板(120)用于与所述排母(110)相连，所述电路板(120)能够通过任意一组电极微丝束(130)上任意两根电极微丝(131)输入所述电刺激信号从而对目标脑区进行电刺激，其它电极微丝(131)则用于同步记录脑电信号；所述电路板(120)能够通过所述排母(110)输出脑电信号或输出刺激。2.如权利要求1所述灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极，其特征在于，所述电极微丝束(130)的自由端位于所述电路板(120)的同一侧，这些电极微丝束(130)的自由端在所述电路板(120)所在平面上的投影坐标对应x
‑
y坐标，距所述电路板(120)所在平面的距离则对应z坐标，并且这些自由端对应的三维x
‑
y
‑
z坐标是根据待记录、待刺激的不同脑区空间位置预先确定的。3.如权利要求1所述灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极，其特征在于，所述电路板(120)上还设置有排母焊盘(121)，用于连接所述排母(110)，所述电极微丝连接孔(123)通过所述电路板(120)中的电路与所述排母焊盘(121)相连通；所述电路板(120)上还设置连接有2根导电丝(132)，它们分别作为参比通道和地线通道。4.如权利要求1所述灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极，其特征在于，任意一组电极微丝束(130)是由多根电极微丝(131)平行粘接而成，这些电极微丝(131)的长度预先选定、且彼此长度不同，不同长度的电极微丝(131)对应不同z坐标值；每根电极微丝(131)是根据绝缘层剥离长度做标记，分别与对应的电极微丝连接孔(123)焊接。5.如权利要求1所述灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极，其特征在于，所述排母(110)焊接在所述电路板(120)的排母焊盘(121)上；所述电极微丝束(130)固定在所述电路板(120)的微丝束连接孔(122)上，其中的每根电极微丝(131)则是焊接在电极微丝连接孔(123)内。6.如权利要求1－5任意一项所述灵活电刺激并记录多脑区多深度阵列电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对预先选取的多个需求目标脑区进行定位，根据待记录、待刺激的不同脑区空间位置，确定出这些目标脑区的x
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y
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z三维坐标；对于这些x
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y
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z三维坐标所基于的XYZ空间坐标系，其Z轴正方向与电极微丝插入脑区的方向相同，XY平面与插入脑区时电路板所在平面相重合；(2)利用得到的目标脑区的x
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y
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z三维坐标，根据其中的x
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y坐标定位电路板上每一个微丝束连接孔，确定所有微丝束连接孔后在空余位置设置电极微丝连接孔和排母焊盘，通过电路板线路将焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜会芸，景伟，蒋敬睿，胡悦涵，吴世平，朱梦铮，成龙，鲁友明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：