CN110604567A - 植入式光电极及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植入式光电极的制备方法以及一种植入式光电极。本发明植入式光电极的制备方法包括如下步骤：将光纤与陶瓷头连接固定；在光纤的侧壁上涂覆第一胶粘剂，将多个硅管粘附在光纤的侧壁上；调整硅管的位置，使所有硅管围绕光纤均匀分布，且每个硅管的长度方向均与光纤的长度方向平行；在每个硅管中穿入微电极丝，得到植入式光电极。本发明植入式光电极的制备方法能够控制微电极丝均匀环绕在光纤外围，使整个植入式光电极更加有效和稳定，该制备方法操作简单，可以加速和简化光电极的制备过程，且提高了植入式光电极的制备精度，使电极微丝和光纤整合成功率高，同时能有效控制成本。

Description

植入式光电极及其制备方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种植入式光电极以及植入式光电极的制备方法。

背景技术

大脑是生物体内最复杂的系统。在人的大脑内存在非常复杂的神经网络结构，这些神经网络由数以千亿计的神经元构成。这些复杂的神经网络帮助人们对外部事件进行快速响应以及处理信息。在此背景下，脑科学已成为当今国际科学研究的热点之一。对这些神经元联合作用的研究可以帮助人类了解很多行为的内在机制，比如记忆、社交、决策等高级认知任务。然而，要想研究大脑信息处理的复杂机制，必须通过在体方式获得充足数量的神经元电活动的证据。在体电生理提供给研究者机会在清醒、自由活动的动物模型中研究神经信息编码特征与对应行为学之间的联系。

微电极阵列是一种理想的电生理检测方式，可以同时获得大量神经元的电活动信息。植入式电极阵列的优势是具有丰富的信息带宽，是研究大脑相关神经机制的重要手段。近年来，市面上开始出现一些商用电极，比如密西根电极或者尤它电极等，这些商用电极主要基于硅基材制备，工艺复杂、造价昂贵。而光电极阵列由于其制备方法简单，成本低廉，已成为实验室首选的神经电生理研究工具。

植入式光电极是用于光遗传技术开展神经科学研究的必要工具，最常用的方法是将植入式微电极阵列与植入光纤整合在一起构造光电极。在整合过程中，如何让微电极丝均匀地围绕在光纤的周围是操作的难点，目前的解决办法有：通过3D打印技术来制造固定微丝的模具、化学气象沉积或离子束反应刻蚀等，但是这些技术都存在制作工艺复杂，需要额外价格高昂的设备来辅助制备等缺点。光电极的性能与制备的工艺密切相关，微丝阵列和植入光纤的制备都需要科研人员有较好的显微操作能力，一定程度上限制了植入式微丝光电极在电生理记录中的应用。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种植入式光电极的制备方法，该制备方法操作简单，且能够提高植入式光电极的制备精度，同时控制成本。

本发明的另一个目的在于提出一种植入式光电极，该植入式电极更加有效和稳定，成本低。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种植入式光电极的制备方法，包括如下步骤：

将光纤与陶瓷头连接固定；

在所述光纤的侧壁上涂覆第一胶粘剂，将多个硅管粘附在所述光纤的侧壁上；

调整所述硅管的位置，使所有所述硅管围绕所述光纤均匀分布，且每个所述硅管的长度方向均与所述光纤的长度方向平行；

在每个所述硅管中穿入微电极丝，得到植入式光电极。

在一些实施例中，所述在所述光纤的侧壁上涂覆第一胶粘剂，将多个硅管粘附在所述光纤的侧壁上包括：

将多个硅管分组摆放在实验台上，每个硅管组包括至少两个硅管；

在所述光纤的侧壁上涂覆第一胶粘剂后使用所述光纤依次粘接各个硅管组，粘接过程中变换所述光纤的角度，直至所有硅管全部粘附在所述光纤上。

在一些实施例中，所述调整所述硅管的位置包括：使用精细镊子在显微镜下调整所述硅管在所述光纤上的位置。

在一些实施例中，所述在所述光纤的侧壁上涂覆第一胶粘剂包括：在所述光纤的三分之一至二分之一处涂覆所述第一胶粘剂。

在一些实施例中，所述将光纤与陶瓷头连接固定包括：

使用第二胶粘剂将所述光纤和所述陶瓷头连接，并在所述光纤与所述陶瓷头的连接处套设一加固套。

在一些实施例中，所述第二胶粘剂为环氧树脂胶。

在一些实施例中，所述加固套为塑胶套。

在一些实施例中，在每个所述硅管中穿入微电极丝之后，还包括：

在每两个相邻的所述硅管之间涂覆第三胶粘剂，以连接相邻的两个所述硅管。

在一些实施例中，所述第一胶粘剂为AB胶。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种植入式光电极，该植入式光电极由上述的植入式光电极的制备方法制得。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明植入式光电极的制备方法通过在光纤的侧壁上涂覆第一胶粘剂，将多个硅管粘附在光纤的侧壁上，并调整硅管的位置使所有硅管围绕光纤均匀分布，且每个硅管的长度方向均与光纤的长度方向平行，在每个硅管中穿入微电极丝，从而能够控制微电极丝均匀环绕在光纤外围，使整个植入式光电极更加有效和稳定，该制备方法操作简单，可以加速和简化光电极的制备过程，且提高了植入式光电极的制备精度，使电极微丝和光纤整合成功率高，同时能有效控制成本。

本发明植入式光电极的微电极丝穿设于围绕光纤均匀分布的硅管中，从而能够控制微电极丝均匀环绕在光纤外围，使整个植入式光电极更加有效和稳定，同时该植入式光电极成本低。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的植入式光电极的制备方法流程图；

图2为本发明实施方式提供的植入式光电极的制备过程示意图；

图3为本发明实施方式提供的植入式光电极的结构示意图；

图4为图3所示植入式光电极省略微电极丝后的结构示意图；

附图标号说明：

光纤10，陶瓷头20，硅管30，微电极丝40，加固套50。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1，一实施方式的植入式光电极的制备方法，包括如下步骤：

S100、将光纤10与陶瓷头20连接固定。

在一些实施例中，将光纤10与陶瓷头20连接固定的步骤中，使用第二胶粘剂将光纤10和陶瓷头20连接，并在光纤10与陶瓷头20的连接处套设一加固套50。

其中，设置加固套50的目的是加固整个装置，起到支撑和保护光纤10的作用，以防在电生理信号记录过程中，光纤10由于支撑不够而断裂。可选地，加固套50为塑胶套，塑胶套比较易得。当然，加固套50也可以是橡胶套或其它材质的，只要能起到支撑光纤10的作用即可，本发明对此不作过多的限制。

可选地，第二胶粘剂可以为环氧树脂胶、丙烯酸酯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂或其它适用于光纤粘接的胶粘剂，优选环氧树脂胶，环氧树脂胶具有很好的自粘性和快干特性,室温固化后粘接强度好、耐用，且环氧树脂胶适用粘接材质范围广，与金属，硅石、滑石、陶瓷、玻璃、塑胶和其它材质均有良好粘接性。

S200、在光纤10的侧壁上涂覆第一胶粘剂，将多个硅管30粘附在光纤10的侧壁上。

在一些实施例中，在光纤10的侧壁上涂覆第一胶粘剂，将多个硅管30粘附在光纤10的侧壁上(即步骤S200)包括：将多个硅管30分组摆放在实验台上，每个硅管30组包括至少两个硅管30；在光纤10的侧壁上涂覆第一胶粘剂后使用光纤10依次粘接各个硅管30组，粘接过程中变换光纤10的角度，直至所有硅管30全部粘附在光纤10上。

应当理解的是，硅管30的数量可根据实际情况自定，将多个硅管30分组摆放在实验台上比较方便操作光纤10粘接硅管30，并且有利于硅管30粘接在光纤10上后进行位置的调整。

可选地，在光纤10的侧壁上涂覆第一胶粘剂包括：在光纤10的三分之一至二分之一处涂覆第一胶粘剂。这样操作实现了既能满足硅管30成功粘接在光纤10上的要求，又可以减少胶粘剂使用量和节省涂胶时间。当然，操作者也可以选择在光纤10的整个侧壁上涂满第一胶粘剂，然后再将多个硅管30粘附在光纤10的侧壁上，本发明对此不作过多限制，只要能将硅管30与光纤10牢固地粘接起来即可。

S300、调整硅管30的位置，使所有硅管30围绕光纤10均匀分布，且每个硅管30的长度方向均与光纤10的长度方向平行。

可选地，第一胶粘剂可以为AB胶、环氧树脂胶、丙烯酸酯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂或其它适用于光纤粘接的胶粘剂，优选为AB胶。AB胶具有凝固时间长和流动性差的特点，同时具有无需加热、可常温固化、环保无毒、高粘接强度、韧性好、耐油、耐水、粘接物固化后完美无痕等众多优点，尤其对于金属、陶瓷、木材、玻璃及硬质塑胶之间的粘接有优异的粘接强度，因此可以利用AB胶粘合性强，凝固时间长和流动性差的特点来实现硅管30和光纤10结合时硅管30的环绕角度调整，达到微电极丝40围绕着光纤10均匀分布的效果。

在一些实施例中，调整硅管30的位置的步骤中，使用精细镊子在显微镜下调整硅管30在光纤10上的位置，以进一步提高植入式光电极的制备精度，使微电极丝40更精确地均匀环绕在光纤10周围并调整到最佳环绕位置，以使整个光电极更加有效和稳定。

S400、在每个硅管30中穿入微电极丝40，得到植入式光电极。需要注意的是，在每个硅管30中穿入微电极丝40的步骤中，注意将作为记录点的微电极丝40的前端稍微超过光纤10端面，以便记录光激活的神经活动。

在一些实施例中，在每个硅管30中穿入微电极丝40的步骤之后，还包括以下步骤：在每两个相邻的硅管30之间涂覆第三胶粘剂，以连接相邻的两个硅管30。通过在每两个相邻的硅管30之间涂覆第三胶粘剂，可以对硅管30外圈进行加固，实现整个光电极更加牢固的效果。

可选地，第三胶粘剂可以为AB胶、丙烯酸酯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂或其它能实现硅管30之间连接的胶粘剂。

请参阅图2，下面对图2所示实施方式的操作过程进行说明：

首先，用环氧树脂胶将光纤10和陶瓷头20连接，并在两者的连接处套上一截塑胶套，以加固整个装置，以防在电生理信号记录过程中，光纤10由于支撑不够而断裂；

其次，如图2所示，将九个硅管30以三个一组的形式摆放在实验台上(适用于32通道微电极丝40制作)，随后将AB胶的A胶和B胶以1：1的比例混合，混合好后取少量涂抹到光纤10的三分之一至二分之一处；

然后快速将沾有AB胶的光纤10依次放置在上一步摆好的硅管30上，粘住一组硅管30后变换角度继续粘下一组硅管30，直至所有硅管30全部粘附在光纤10上，随后用精细镊在显微镜下调整硅管30的位置，使所有硅管30围绕光纤10均匀分布，且每个硅管30的长度方向均与光纤10的长度方向平行；

最后在每个硅管30中穿入微电极丝40，得到植入式光电极，植入式光电极的结构如图3所示。可以理解的，可将得到的植入式光电极固定在步进装置上进行慢性电生理记录或者直接固定在连接器上进行固定位点信号记录或者急性电生理记录。

综上，上述植入式光电极的制备方法与现有技术相比，至少具有以下优点：

目前存在的技术例如通过3D打印技术来制造固定微丝的模具、化学气相沉积、离子束反应刻蚀等方案存在价格高昂、制作工艺复杂、电极微丝和光纤10整合困难、成功率低等缺点；而本发明提出的植入式光电极的制备方法通过在光纤10的侧壁上涂覆第一胶粘剂后将多个硅管30粘附在光纤10的侧壁上，并调整硅管30的位置使所有硅管30围绕光纤10均匀分布，且每个硅管30的长度方向均与光纤10的长度方向平行，然后在每个硅管30中穿入微电极丝40，能够控制微电极丝40均匀环绕在光纤10外围，使整个植入式光电极更加有效和稳定，本发明植入式光电极的制备方法操作简单、易于控制，可以加速和简化光电极的制备过程，且提高了植入式光电极的制备精度，使电极微丝和光纤10整合成功率高，同时能有效控制成本。

本实施方式还公开了一种植入式光电极，该植入式光电极由上述的植入式光电极的制备方法制得。

具体地，请一并参阅图3和图4，植入式光电极包括光纤10、陶瓷头20、多个硅管30和多个微电极丝40，光纤10与陶瓷头20通过第二胶粘剂粘接，多个硅管30通过第一胶粘剂粘接在光纤10的侧壁上并围绕光纤10均匀设置，多个微电极丝40一一对应地穿设于多个硅管30中。

上述植入式光电极的微电极丝40穿设于围绕光纤10均匀分布的硅管30中，从而能够控制微电极丝40均匀环绕在光纤10外围，使整个植入式光电极更加有效和稳定，同时该植入式光电极成本低。

可选地，第一胶粘剂为AB胶，即多个硅管30可以通过AB胶粘接在光纤10的侧壁上。AB胶具有凝固时间长和流动性差的特点，同时具有无需加热、可常温固化、环保无毒、高粘接强度、韧性好、耐油、耐水、粘接物固化后完美无痕等众多优点，尤其对于金属、陶瓷、木材、玻璃及硬质塑胶之间的粘接有优异的粘接强度，因此可以利用AB胶粘合性强，凝固时间长和流动性差的特点来实现硅管30和光纤10结合时硅管30的环绕角度调整，达到微电极丝40围绕着光纤10均匀分布的效果。

当然，在其它实施方式中，第一胶粘剂也可以为丙烯酸酯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂或其它适用于光纤粘接的胶粘剂。

可选地，第二胶粘剂可以为环氧树脂胶、丙烯酸酯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂或其它适用于光纤粘接的胶粘剂，优选环氧树脂胶，环氧树脂胶具有很好的自粘性和快干特性,室温固化后粘接强度好、耐用，且环氧树脂胶适用粘接材质范围广，与金属，硅石、滑石、陶瓷、玻璃、塑胶和其它材质均有良好粘接性。

可选地，每两个相邻的硅管30之间通过第三胶粘剂相互粘接，以对硅管30外圈进行加固，实现整个光电极更加牢固的效果。可选地，第三胶粘剂可以为AB胶、丙烯酸酯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂或其它能实现硅管30之间连接的胶粘剂。

进一步地，植入式光电极还包括加固套50，加固套50套设在光纤10与陶瓷头20的连接处，设置加固套50的目的是加固整个装置，起到保护作用，以防在电生理信号记录过程中，光纤10由于支撑不够而断裂。

可选地，加固套50为塑胶套，因为塑胶套比较易得。当然，加固套50也可以是橡胶套或其它材质的，只要能起到支撑光纤10的作用即可，本发明对此不作过多的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种植入式光电极的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将光纤与陶瓷头连接固定；

在所述光纤的侧壁上涂覆第一胶粘剂，将多个硅管粘附在所述光纤的侧壁上；

调整所述硅管的位置，使所有所述硅管围绕所述光纤均匀分布，且每个所述硅管的长度方向均与所述光纤的长度方向平行；

在每个所述硅管中穿入微电极丝，得到植入式光电极。

2.根据权利要求1所述的植入式光电极的制备方法，其特征在于，所述在所述光纤的侧壁上涂覆第一胶粘剂，将多个硅管粘附在所述光纤的侧壁上包括：

将多个硅管分组摆放在实验台上，每个硅管组包括至少两个硅管；

在所述光纤的侧壁上涂覆第一胶粘剂后使用所述光纤依次粘接各个硅管组，粘接过程中变换所述光纤的角度，直至所有硅管全部粘附在所述光纤上。

3.根据权利要求1所述的植入式光电极的制备方法，其特征在于，所述调整所述硅管的位置包括：使用精细镊子在显微镜下调整所述硅管在所述光纤上的位置。

4.根据权利要求1所述的植入式光电极的制备方法，其特征在于，所述在所述光纤的侧壁上涂覆第一胶粘剂包括：在所述光纤的三分之一至二分之一处涂覆所述第一胶粘剂。

5.根据权利要求1所述的植入式光电极的制备方法，其特征在于，所述将光纤与陶瓷头连接固定包括：

使用第二胶粘剂将所述光纤和所述陶瓷头连接，并在所述光纤与所述陶瓷头的连接处套设一加固套。

6.根据权利要求5所述的植入式光电极的制备方法，其特征在于，所述第二胶粘剂为环氧树脂胶。

7.根据权利要求5所述的植入式光电极的制备方法，其特征在于，所述加固套为塑胶套。

8.根据权利要求1所述的植入式光电极的制备方法，其特征在于，在每个所述硅管中穿入微电极丝之后，还包括：

在每两个相邻的所述硅管之间涂覆第三胶粘剂，以连接相邻的两个所述硅管。

9.根据权利要求1至8任一项所述的植入式光电极的制备方法，其特征在于，所述第一胶粘剂为AB胶。

10.一种植入式光电极，其特征在于，由权利要求1至9任一项所述的植入式光电极的制备方法制得。