CN109011136A - 脑深部刺激电极组件、脑深部电刺激装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种脑深部刺激电极组件、脑深部电刺激装置及其使用方法，脑深部刺激电极组件包括正电极线和负电极线，正电极线的一端设有正电极，负电极线的一端设有负电极，正电极和负电极上皆至少设有一个外延部，外延部凸伸出与之连接的正电极或负电极的外侧面设置。本申请提供的脑深部刺激电极组件、脑深部电刺激装置及其使用方法，通过在正电极和负电极上皆设有外延部，且外延部凸伸出与之连接的正电极或负电极的外侧面设置，不仅增加了正电极与负电极在周向上插入骨水泥的深度，进而提高了正电极和负电极与脑深部之间的连接稳固性，还避免了现有技术中采用螺钉将电极固定于颅骨上而导致脑皮层受损伤问题的出现。

Description

脑深部刺激电极组件、脑深部电刺激装置及其使用方法

技术领域

本发明一般涉及实验动物技术领域，尤其涉及脑深部刺激电极组件、脑深部电刺激装置及其使用方法。

背景技术

在实验动物等领域，对小鼠或豚鼠等小动物的脑深部的模拟研究一直是本领域的热点。由于受限于小动物的体积以及小动物的正常活动，使得小动物的深部脑电刺激技术的模拟研究鲜有进展。其中，为了不影响小鼠的正常活动，小动物的脑深部电刺激的技术目前主要都通过间断电刺激实现，或在小鼠麻醉后给予一定时间段的电刺激。然而，上述的研究方案终究不能对小动物的脑深部进行持续地电刺激。

为此，本领域技术人员将刺激电极的电极头端通过螺钉固定在小动物的脑部的颅骨上，再用骨水泥加以保护以实现刺激电极的固定，进而实现对小动物的脑深部进行持续地电刺激。但是，上述的刺激电极的固定方式仅适合于体积较大的动物(例如大鼠等)，相较于体积较小的小动物而言，因其颅骨菲薄，在使用螺钉时很容易穿透颅骨造成脑皮层损伤，进而对脑深部电刺激的研究造成较大的影响。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种脑深部刺激电极组件、脑深部电刺激装置及其使用方法。

本申请提供一种脑深部刺激电极组件，包括正电极线和负电极线，正电极线的一端设有正电极，负电极线的一端设有负电极，正电极和负电极上皆至少设有一个外延部，外延部凸伸出与之连接的正电极或负电极的外侧面设置。

进一步地，正电极和负电极上皆设有分别位于两侧的两个外延部，且两个外延部反向设置。

进一步地，脑深部刺激电极组件还包括第一保护套管和第二保护套管，第二保护套管套设于第一保护套管上，正电极线和负电极线皆穿设于第一保护套管中，且正电极和负电极皆位于第一保护套管的外侧；

其中，第一保护套管的硬度大于第二保护套管的硬度，第一保护套管的弹性小于第二保护套管的弹性。

进一步地，脑深部刺激电极组件还包括第三保护套管，第三保护套管套设于第二保护套管上。

进一步地，第三保护套管在第二保护套管上可移动地设置。

进一步地，正电极和负电极上皆包括作用端，作用端位于外延部背离与之连接的正电极或负电极的一侧；

作用端的外表面上设有可导电的隔离层。

进一步地，正电极线与正电极为一体结构，负电极线与负电极为一体结构。

本申请还提供一种脑深部电刺激装置，包括电源和脑深部刺激电极组件，电源的输出端通过导电滑环与正电极线和负电极线电连接。

本申请还提供一种脑深部刺激电极组件的使用方法，使用方法包括如下步骤：

步骤S1：将正电极和负电极植入预定的靶点位置，靶点位置位于颅骨内的脑部区域；

步骤S2：通过固定粘合剂将正电极和负电极固定于脑部区域上。

进一步地，步骤S2具体包括：

S21：通过固定粘合剂将正电极和负电极上的作用端固定于脑部区域上；

S22：将余下的正电极和负电极皆沿颅骨外表面弯折，并通过固定粘合剂固定于颅骨的外表面上。

本申请提供的脑深部刺激电极组件、脑深部电刺激装置及其使用方法，通过在正电极和负电极上皆设有外延部，且外延部凸伸出与之连接的正电极或负电极的外侧面设置，不仅增加了正电极与负电极在周向上插入骨水泥的深度，进而提高了正电极和负电极与脑深部之间的连接稳固性，还避免了现有技术中采用螺钉将电极固定于颅骨上而导致脑皮层受损伤问题的出现。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的脑深部刺激电极组件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的脑深部刺激电极组件使用方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1，本申请提供一种脑深部刺激电极组件，包括正电极线和负电极线，正电极线的一端设有正电极，负电极线的一端设有负电极，正电极和负电极上皆至少设有一个外延部2，外延部2凸伸出与之连接的正电极或负电极的外侧面设置。

在本实施例中，电极线1包括正电极线和负电极线，电极11包括正电极和负电极。正电极设置于正电极线的一端，负电极设置于负电极线的一端，正电极和负电极通过与之连接的电极线1接收到刺激电流以对脑深部进行电刺激。其中，正电极线和负电极线的外周面上皆紧固套设有绝缘外层，以避免正电极线和负电极线之间接触而导致短路情况的出现。在进一步优选的实施例中，正电极线和负电极线皆为漆包线，其中导电线为铜线。铜线的导电性能好，且漆包线容易获取且价格便宜，利于降低脑深部刺激电极组件的制造成本。

正电极和负电极上皆至少设有一个外延部2，外延部2凸伸出与之连接的正电极或负电极的外侧面设置，使得正电极和负电极在周向上的宽度得以增加，即增加了正电极与负电极在周向上插入骨水泥的深度，进而提高了正电极和负电极与脑深部之间的连接稳固性。此外，本实施例中将正电极和负电极通过固定粘合剂固定连接于脑部上，避免了现有技术中采用螺钉将电极11固定于颅骨上而导致脑皮层受损伤问题的出现。

在某些优选的实施例中，正电极线与正电极为一体结构，负电极线与负电极为一体结构。

在本优选的实施例中，正电极线和正电极之间的连接关系为一体成型，正电极线和正电极之间的连接关系也为一体成型，使得电极线1与电极11之间的连接稳固性能好，不易发生折断。其中，电极线1与电极11之间一体成型的方式较多，以正电极和正电极线之间一体成型为例：正电极和正电极线之间通过模具一体制造，或者两者之间通过热压成型等。应当注意的是，正电极线的端部也可作为正电极，负电极线的端部也可作为负电极。

在某些优选的实施例中，正电极和负电极上皆设有分别位于两侧的两个外延部2，且两个外延部2反向设置。

在本优选的实施例中，正电极上设有两个外延部2，两个外延部2分别位于正电极的两侧且反向设置；负电极上设有两个外延部2，两个外延部2分别位于负电极的两侧且反向设置。两个外延部2反向设置，可使得两个外延部2处于同一平面上，便于将与脑部贴合。当然，在其它实施例中，正电极和负电极上皆可设有多个外延部2，且多个外延部2沿周向设置于正电极和负电极上的外侧面上。

两个外延部2可间隔设置，或者两个外延部2为一体结构。例如：正电极和负电极上皆连接有连接杆，连接杆的两端凸伸出正电极或负电极的外侧面，以形成上述的两个外延部2。其中，连接杆正电极线和负电极线的连接方式优选为固定连接，以避免连接杆从正电极线或负电极线上脱离。固定连接方式例如但不局限于焊接，或者正电极线或负电极线的端部固定缠绕于连接杆上。连接杆为导电金属杆，进一步优选为铜杆。

在某些优选的实施例中，脑深部刺激电极组件还包括第一保护套管3和第二保护套管4，第二保护套管4套设于第一保护套管3上，正电极线和负电极线皆穿设于第一保护套管3中，且正电极和负电极皆位于第一保护套管3的外侧，即正电极和负电极皆露出第一保护套管3；

其中，第一保护套管3的硬度大于第二保护套管4的硬度，第一保护套管3的弹性小于第二保护套管4的弹性。

在本优选的实施例中，正电极线和负电极线皆穿设于第一保护套管3中，且正电极和负电极皆位于第一保护套管3的外侧，使得第一保护套管3可对正电极线和负电极线具有保护作用。其中，第一保护套管3固定套设于正电极线和负电极线上，避免正电极线和负电极线在第一保护套管3中移动。第一保护套管3与内部的正电极线和负电极线之间保持固定方式较多，例如：通过端部打结的方式来使两者之间保持固定，或者通过连接件将两者固定连接。第二保护套管4套设于第一保护套管3上，对第一保护套管3以及正电极线和负电极线皆具有保护作用。其中，第二保护套管4固定套设于第一保护套管3上，两者保持固定方式如上文所述，本文在此不再赘述。

第一保护套管3的硬度大于第二保护套管4的硬度，可保证正电极线和负电极线的硬度，以避免正电极线和负电极线的出现打结的情况；第一保护套管3的弹性小于第二保护套管4的弹性，可保证正电极线和负电极线的弹性，利于对弯曲的正电极线和负电极线的进行复原。其中，第一保护套管3例如但不局限于聚四氟乙烯管等，第二保护套管4例如但不局限于硅胶管等。

此外，第一保护套管3的两端皆外伸出第二保护套管4，且伸出的长度可为2cm以上，正电极线和负电极线外伸出第一保护套管3，且伸出的长度可为1cm以上。

在某些优选的实施例中，脑深部刺激电极组件还包括第三保护套管5，第三保护套管5套设于第二保护套管4上。

在本优选的实施例中，第三保护套管5套设于第二保护套管4上，已对内部的第二保护套管4、第一保护套管3以及电极线1进行保护，以避免被小动物咬坏。第二保护套管4的两端皆外伸出第三保护套管5，以避免第三保护套管5对小动物的皮肤造成磨伤。

第三保护套管5优选为金属管，例如但不局限于不锈钢管等。

在某些优选的实施例中，第三保护套管5在第二保护套管4上可移动地设置。

在本优选的实施例中，第三保护套管5在第二保护套管4上可移动地设置，以便于调节第三保护套管5与正电极或负电极之间的距离，以满足不同的使用需求。

在某些优选的实施例中，正电极和负电极上皆包括作用端12，作用端12位于外延部2背离与之连接的正电极或负电极的一侧；

作用端12的外表面上设有可导电的隔离层。

在本优选的实施例中，正电极和负电极上皆包括作用端12，作用端12位于待电刺激的靶点位置，用于靶点位置的脑深部进行电刺激。其中，作用端12位于外延部2背离与之连接的正电极或负电极的一侧，即正电极上的作用端12位于外延部2背离正电极的一侧，负电极上的作用端12位于外延部2背离负电极的一侧。作用端12的头部与外延部2之间的距离即为电极11植入脑深部的深度，所以根据靶点位置的深度可对作用端12的头部与外延部2之间的距离进行调节。因为电极11的作用端12在通电后产生铜离子对神经组织细胞造成损伤，所以在作用端12的外表面上设有可导电的隔离层，以避免产生的铜离子在脑部扩散。隔离层的材质可在接受电极11传导来的电流后，不会产生有害于脑部神经组织细胞的离子；或者隔离层的材质的化学稳定性高于铜的稳定性，在相同的电流作用下不易电解分离。所以，隔离层优选为镀金层。

本申请还提供了镀金层的制备工艺，包括如下步骤：

首先，将正电极或负电极置于浓硝酸中处理20～40s，使电极11平整；

然后，再将正电极或负电极在电镀金液中镀金，镀金期间对正电极或负电极使用5V直流通电5min，使得正电极或负电极的外表面形成一层镀金层；

最后，利用去离子水冲洗掉多余镀金液，以及对正电极或负电极进行紫外线照射消毒，以待备用。

本申请实施例还提供一种脑深部电刺激装置，包括电源和脑深部刺激电极组件，电源的输出端通过导电滑环与正电极线和负电极线电连接。

在本实施例中，脑深部电刺激装置包括电源，以及脑深部刺激电极组件，电源的输出端通过导电滑环与正电极线和负电极线电连接，以避免正电极与负电极在电源输出端的固定下从小动物的脑深部脱离。电源的输出端保护正负端，正负端与导电滑环之间的连接关系不限，只要能够实现将电源的正极端与正电极线电连接以及电源的负极端与负电极线电连接即可。

此外，在某些优选的实施例中，电源还包括电刺激程序控制器，用于控制正电极线和负电极上电刺激参数。

请参考附图2，本申请实施例还提供一种脑深部刺激电极组件的使用方法，使用方法包括如下步骤：

步骤S1：将正电极和负电极植入预定的靶点位置，靶点位置位于颅骨内的脑部区域；

步骤S2：通过固定粘合剂将正电极和负电极固定于脑部上。

在本实施例中，小动物以小鼠为例。靶点位置即为小鼠脑部待电刺激的位置。靶点位置可为：前囟前0.5mm，旁开2.0mm，颅骨下3.5mm处。步骤S1中将正电极和负电极植入预定的靶点位置具体可为：将小鼠麻醉后固定于立体定向仪上，使用注射器标定靶点位置，磨钻磨去颅骨，注射器针头刺破硬脑膜，然后用夹持器将正电极和负电极固定于定向仪上，缓慢向靶点位置植入正电极和负电极(即将正电极和负电极的作用端12送至靶点位置)。步骤S2中的固定粘合剂例如但不局限于玻璃离子体水门汀或骨水泥等。

在某些优选的实施例中，步骤S2具体包括：

S21：通过固定粘合剂将正电极和负电极上的作用端12固定于脑部区域上；

S22：将余下的正电极和负电极皆沿颅骨外表面弯折，并通过固定粘合剂固定于颅骨的外表面上。

在本优选的实施例中，在将正电极和负电极上的作用端12固定于脑部区域上后，撤去夹持器，将余下的正电极和负电极沿颅骨的外表面弯折，例如沿颅骨的外表面向后弯折，用手术缝线将余下的电极11固定于小鼠两耳后背部皮肤上，再次使用固定粘合剂将弯折部分的电极11固定在颅骨上，以避免对于的正负电极对小鼠的脑部造成伤害。

然后，调整不锈钢管位置，以避免在小鼠活动时不锈钢管对小鼠皮肤造成磨伤。

接着，将正电极线和负电极线加装导电滑环后连接到电源上，并将小鼠放置于鼠笼中，并将正电极线和负电极线固定在鼠笼铁丝网盖上，盖上笼盖。

最后，根据实验对正电极和负电极施加相应的刺激电流。

本申请提供的脑深部刺激电极组件、脑深部电刺激装置及其使用方法，通过在正电极和负电极上皆设有外延部2，且外延部2凸伸出与之连接的正电极或负电极的外侧面设置，不仅增加了正电极与负电极在周向上插入骨水泥的深度，进而提高了正电极和负电极与脑深部之间的连接稳固性，还避免了现有技术中采用螺钉将电极11固定于颅骨上而导致脑皮层受损伤问题的出现。

需要理解的是，本文如有涉及术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种脑深部刺激电极组件，包括正电极线和负电极线，所述正电极线的一端设有正电极，所述负电极线的一端设有负电极，其特征在于，所述正电极和所述负电极上皆至少设有一个外延部，所述外延部凸伸出与之连接的所述正电极或所述负电极的外侧面设置。

2.根据权利要求1所述的脑深部刺激电极组件，其特征在于，所述正电极和所述负电极上皆设有分别位于两侧的两个所述外延部，且两个所述外延部反向设置。

3.根据权利要求1所述的脑深部刺激电极组件，其特征在于，还包括第一保护套管和第二保护套管，所述第二保护套管套设于所述第一保护套管上，所述正电极线和所述负电极线皆穿设于所述第一保护套管中，且所述正电极和所述负电极皆位于所述第一保护套管的外侧；

其中，所述第一保护套管的硬度大于所述第二保护套管的硬度，所述第一保护套管的弹性小于所述第二保护套管的弹性。

4.根据权利要求3所述的脑深部刺激电极组件，其特征在于，还包括第三保护套管，所述第三保护套管套设于所述第二保护套管上。

5.根据权利要求4所述的脑深部刺激电极组件，其特征在于，所述第三保护套管在所述第二保护套管上可移动地设置。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的脑深部刺激电极组件，其特征在于，所述正电极和所述负电极上皆包括作用端，所述作用端位于所述外延部背离与之连接的所述正电极或所述负电极的一侧；

所述作用端的外表面上设有可导电的隔离层。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的脑深部刺激电极组件，其特征在于，所述正电极线与所述正电极为一体结构，所述负电极线与所述负电极为一体结构。

8.一种脑深部电刺激装置，包括电源，其特征在于，还包括如权利要求1-7任意一项所述脑深部刺激电极组件，所述电源的输出端通过导电滑环与所述正电极线和所述负电极线电连接。

9.一种如权利要求1-7任意一项所述的脑深部刺激电极组件的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将所述正电极和所述负电极植入预定的靶点位置，所述靶点位置位于颅骨内的脑部区域；

步骤S2：通过固定粘合剂将所述正电极和所述负电极固定于所述脑部区域上。

10.根据权利要求9所述的脑深部刺激电极组件的使用方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21：通过固定粘合剂将所述正电极和所述负电极上的作用端固定于脑部区域上；

S22：将余下的所述正电极和所述负电极皆沿颅骨外表面弯折，并通过所述固定粘合剂固定于所述颅骨的外表面上。