CN111000548A - 可重复使用的慢性多通道电极装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可重复使用的慢性多通道电极装置，包括：电极主体，包括多通道电极丝阵列，与所述多通道电极丝阵列连接的电极连接器，与所述电极连接器连接的参考地线，和用于束缚所述多通道电极丝阵列的电极插芯；所述多通道电极丝阵列包括多个金属丝电极，每个所述金属丝电极包括金属电极丝和包裹在金属电极丝表面的高分子修饰层；电极固定部件，包括固定套筒和与固定套筒连接的固定基座，固定套筒套设在所述电极插芯上，用于固定所述电极插芯，所述固定基座设有一通孔，所述多通道电极丝阵列穿过所述通孔。该慢性多通道电极装置能用于多通道神经电生理记录，成本低，可重复使用，适用于慢性长期植入。本发明还该慢性多通道电极装置的应用。

Description

可重复使用的慢性多通道电极装置及其应用
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种可重复使用的慢性多通道电极装置及其应用。
背景技术
神经电生理早在两百年前就已被发现，但限于记录手段的制约，其发展较为缓慢。随着计算机技术和高精密电子设备的研发，人们在神经电信号的研究也得到了快速发展，并发展出多通道神经电生理记录技术，可以同时获得更多数量的神经元电活动信息，便于更好的研究神经元网络的工作机制。
现有技术中，主要采用的多通道记录电极是犹他电极和密歇根电极，前者适合大脑浅层区域的研究，后者适宜较深核团不同层神经元放电的信号采集，但是这两种电极都存在价格昂贵，且不能重复使用。同时，现有电极大部分为急性电极，不适用于慢性长期植入的电生理记录。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可可重复使用的慢性多通道电极装置及其应用，该可重复使用的慢性多通道电极装置能用于多通道神经电生理记录，可适用于慢性长期植入，并且所述慢性多通道电极装置成本低，可重复使用。本发明还提供了所述慢性多通道电极装置的应用。
第一方面，本发明提供了一种可重复使用的慢性多通道电极装置，包括：
电极主体，包括多通道电极丝阵列，与所述多通道电极丝阵列连接的电极连接器，与所述电极连接器连接的参考地线，和用于束缚所述多通道电极丝阵列的电极插芯；所述多通道电极丝阵列包括多个金属丝电极，每个所述金属丝电极包括金属电极丝和包裹在所述金属电极丝表面的高分子修饰层；
电极固定部件，包括固定套筒和与所述固定套筒连接的固定基座，所述固定套筒套设在所述电极插芯上，用于固定所述电极插芯，所述固定基座设有一通孔，所述多通道电极丝阵列穿过所述通孔。
可选地，所述高分子修饰层的材质包括聚丙烯酸类聚合物、聚丙烯酸酯类聚合物和环氧树脂类聚合物中的至少一种。
可选地，所述高分子修饰层的厚度为0.1-10μm。
可选地，所述金属丝电极为单电极、双电极或四电极。
可选地，所述参考地线的一端连接所述电极连接器，所述参考地线的另一端连接所述固定基座。
可选地，所述固定套筒可拆卸套设在所述电极插芯上，所述电极插芯的外壁表面与所述固定套筒的内壁表面贴合。
可选地，所述电极连接器包括与所述金属丝电极一一对应的电极接口。
可选地，所述参考地线与所述电极连接器可拆卸连接。
可选地，可通过如下处理后进行二次使用，所述处理包括：将使用后的所述慢性多通道电极装置的所述多通道电极丝阵列采用胰蛋白酶溶液进行表面处理，除去所述多通道电极丝阵列表面的残留物。
例如，可以将多通道电极丝阵列浸入所述胰蛋白酶溶液中，以让所述胰蛋白酶溶液消化掉所述多通道电极丝阵列表面残留的生物组织等，然后经进一步洗涤和干燥。
可选地，所述处理还包括：调整所述表面处理后的所述多通道电极丝阵列的长度尺寸，然后矫正所述慢性多通道电极装置的电化学性能参数。
本发明第一方面提供的可重复使用的慢性多通道电极装置，其多通道电极丝阵列能用于多通道神经电生理记录，且所述慢性多通道电极装置可适用于慢性长期植入，并且所述慢性多通道电极装置成本低，可重复使用。所述慢性多通道电极装置可以解决电生理记录消耗电极多而导致的材料成本、时间成本和人力成本均过高的问题。
并且，本发明第一方面提供可重复使用的慢性多通道电极装置可以通过简单方便，成本低的处理过程，实现二次使用。所述处理过程可以快速将已使用过的所述慢性多通道电极装置达到重复使用的要求，使其能进行二次使用，大大降低实验成本。
第二方面，本发明还提供了一种如本发明第一方面所述的慢性多通道电极装置在神经电生理监测领域中的应用。可选地，所述慢性多通道电极装置还可以应用在传感或刺激分析检测方面。例如，所述慢性多通道电极装置可以用于记录神经电生理。
由于神经细胞的信息传递由脉冲放电和神经递质(化学物质)共同完成，同时研究表面检测电生理信号和神经递质含量变化，籍以研究某些疾病的发病机理、神经信号传递、药物反应等具有重要科学意义和临床价值。因此，本发明所述可重复使用的慢性多通道电极装置，性能优越，且具有成本低，可重复使用的特点，在未来的神经科学的研究中可以发挥着越来越重要的作用，在神经生理、脑科学研究等生命科学领域均具有广大应用前景。
本发明的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
附图说明
为更清楚地阐述本发明的内容，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
图1为本发明一实施例提供的可重复使用的慢性多通道电极装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的多通道电极丝阵列的局部结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的金属丝电极的制备流程示意图；
图4为本发明一实施例提供的慢性多通道电极装置进行二次使用前的处理过程示意图。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。其中，本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
若无特别说明，本发明实施例所采用的原料及其它化学试剂皆为市售商品。
参见图1所示，本发明一实施例提供了一种可重复使用的慢性多通道电极装置，包括：
电极主体101，包括多通道电极丝阵列112，与所述多通道电极丝阵列112连接的电极连接器111，与所述电极连接器111连接的参考地线113，和用于束缚所述多通道电极丝阵列112的电极插芯114；
电极固定部件102，包括固定套筒121和与所述固定套筒121连接的固定基座122，所述固定套筒121套设在所述电极插芯114上，用于固定所述电极插芯114，所述固定基座122设有一通孔，所述多通道电极丝阵列112穿过所述通孔。
本实施方式中，参见图2，所述多通道电极丝阵列112包括多个金属丝电极115，每个所述金属丝电极115包括金属电极丝116和包裹在所述金属电极丝116表面的高分子修饰层117组成。
本实施方式中，所述高分子修饰层覆盖整个所述金属电极丝外侧壁，所述金属电极丝的端面未覆盖所述高分子修饰层。其中，所述金属电极丝可以但不限于由金属丝和设置在所述金属丝表面的绝缘层组成。图2中为突出显示金属电极丝116，高分子修饰层117未完全覆盖整个所述金属电极丝外侧壁。
可选地，所述高分子修饰层117的材质包括聚丙烯酸类聚合物、聚丙烯酸酯类聚合物和环氧树脂类聚合物中的至少一种。所述聚丙烯酸类聚合物可以但不限于为聚丙烯酸树脂。所述聚丙烯酸酯类聚合物可以但不限于为聚丙烯酸甲酯类聚合物、聚丙烯酸乙酯类聚合物、聚丙烯酸丙酯类聚合物、聚丙烯酸丁酯类聚合物和聚丙烯酸戊酯类聚合物中的至少一种。所述环氧树脂类聚合物可以但不限于为环氧树脂胶。进一步地，所述环氧树脂类聚合物包括双酚A型环氧树脂或改性环氧树脂。
本实施方式中，所述高分子修饰层具有一定绝缘性能，及润滑性能，同时所述高分子修饰层能进一步提升所述金属丝电极的整体硬度，使其能满足正常是实际应用，所述高分子修饰层的生物毒性极小，几乎无影响。本发明金属丝电极在含有所述高分子修饰层后的尺寸符合实验要求的基础上增加金属丝电极的硬度，以确保金属丝电极能够更好的进入待测物体(例如脑组织)，并精确定位到目标位置监测相关数据，当监测结束后从待测物体中取出后仍然保持良好的电极阵列形态，可以保证二次记录的质量。
本实施方式中，多通道电极丝阵列112部分区域束缚在所述电极插芯114内。所述电极插芯114通过包裹的方式将所述多通道电极丝阵列112中的多个金属丝电极115聚拢在一起，以便于穿过所述固定套筒121，并实现固定。其中，每个所述金属丝电极115可以作为一个单独通道，用于记录电生理。
本实施方式中，多通道电极丝阵列112中的所述金属丝电极115的长度尺寸可以相同也可以不同。一实施方式中，所述全部所述金属丝电极115的长度尺寸相同。另一实施方式中，所述金属丝电极115之间的长度尺寸不同。
本实施方式中，所述多通道电极丝阵列112穿过所述固定基座122的通孔后，可以对待测物进行植入。例如，所述多通道电极丝阵列112的多个所述金属丝电极115可以植入到待测物的多个目标脑区，进行多通道记录。
可选地，所述金属丝电极为单电极、双电极或四电极。图2中，所述金属丝电极115就为双电极。
本实施方式中，所述金属丝电极可以通过以下前处理过程得到。一实施方式中，以双电极为例，参见图3，先通过在电极丝116预成型后快速包覆高分子修饰层117，在保持成型后得到金属丝电极115的尺寸符合实验要求的基础上增加电极的硬度，以确保得到的金属丝电极115能够更好的进入脑组织，并精确定位到目标位置。同时，在记录结束后从脑组织中取出后仍然保持良好的电极丝阵列形态，以保证二次记录的质量。所述前处理过程中，电极的预成型和包覆修饰过程都需要在绷紧的水平横线104上进行，该水平横线104可以由两个立柱1105支撑。
本实施方式中，所述金属电极丝116在进行前处理之前，表面是包裹有绝缘层材料的，经所述前处理过程后，得到的所述金属丝电极115外侧壁表面还包括至少一层高分子修饰层117。
本实施方式中，所述金属丝电极115的具体长度尺寸可以根据实际的应用进行调整，本实施方式中不做过多赘述。所述电极丝116的直径和材质，也可以根据实际的应用进行调整。
本实施方式中，所述高分子修饰层的厚度为0.1-10μm。进一步地，可选地，所述高分子修饰层的厚度为0.1-8μm。例如，所述高分子修饰层的厚度为0.1μm，0.2μm，或为0.3μm，或为0.5μm，或为0.8μm，或为1.0μm，或为1.5μm，或为3.0μm，或为4.0μm，或为5.0μm，或为8.0μm，或为10μm。
本实施方式中，所述电极连接器111包括与所述金属丝电极115一一对应的电极接口。例如，每个所述金属丝电极115对应至少一个电极接口。所述电极连接器111可以用于传输由所述金属丝电极记录的电信号。所述电极连接器可以用于连接其他组件，以对所述金属丝电极记录的电信号进行处理。
本实施方式中，所述参考地线与所述电极连接器可拆卸连接。
可选地，所述参考地线的一端连接所述电极连接器，所述参考地线的另一端连接所述固定基座。可选地，所述参考地线还可以与所述固定基座可拆卸连接。
本实施方式中，所述固定基座与所述固定套筒可拆卸连接。例如所述固定套筒与所述固定基座通过扣合方式连接，或所述固定套筒的一端外侧壁设有外螺纹，所述固定基座的所述通孔的靠近所述固定基座一侧表面的内表面设有与其匹配的内螺纹，以使所述固定基座与所述固定套筒通过旋合方式连接。可选地，所述固定基座与所述固定套筒还可以通过其他方式可拆卸连接。
本实施方式中，所述参考地线可以用于参考电极或地线组件。可选地，所述固定基座用于固定在待测物体表面，以保证电极主体的位置相对稳固，有利于多通道电极丝阵列更准确的记录。例如，当所述可重复使用的慢性多通道电极装置用于监测脑组织的神经电生理时，所述多通道电极丝设置在脑组织中，所述固定基座固定在颅骨上。
可选地，所述固定套筒可拆卸套设在所述电极插芯上，所述电极插芯的外壁表面与所述固定套筒的内壁表面贴合。所述电极插芯可以方便自如地从所述固定套筒上拆卸下来，以使本发明所述慢性多通道电极装置应用更加方便。
可选地，所述电极连接器的截面形状包括为圆形、三角形、四边形和多边形中的一种或多种。优选地，所述电极连接器的截面形状包括为长方形。
本发明实施方式提供的可重复使用的慢性多通道电极装置，其多通道电极丝阵列能用于多通道神经电生理记录，且所述慢性多通道电极装置可适用于慢性长期植入，并且所述慢性多通道电极装置成本低，可重复使用。所述慢性多通道电极装置可以解决电生理记录消耗电极多而导致的材料成本、时间成本和人力成本均过高的问题。
本发明实施方式中，所述可重复使用的慢性多通道电极装置可通过如下处理后进行二次使用，所述处理包括：将使用后的所述慢性多通道电极装置的所述多通道电极丝阵列采用胰蛋白酶溶液进行表面处理，除去所述多通道电极丝阵列表面的残留物。
参照图4，可以将多通道电极丝阵列112浸入所述胰蛋白酶溶液106中，以让所述胰蛋白酶溶液消化掉所述多通道电极丝阵列表面残留的生物组织等，然后经进一步洗涤和干燥。
可选地，所述处理还包括：调整所述表面处理后的所述多通道电极丝阵列的长度尺寸，然后矫正所述慢性多通道电极装置的电化学性能参数。
本发明经过多次试验，本发明实施方式提供的可重复使用的慢性多通道电极装置可以进行多少重复使用，都能保持相对灵敏的记录效果。
本发明所述可重复使用的慢性多通道电极装置可以通过简单方便，成本低的处理过程，实现二次使用。所述处理过程可以快速将已使用过的所述慢性多通道电极装置达到重复使用的要求，使其能进行二次使用，大大降低实验成本。
由于神经细胞的信息传递由脉冲放电和神经递质(化学物质)共同完成，同时研究表面检测电生理信号和神经递质含量变化，籍以研究某些疾病的发病机理、神经信号传递、药物反应等具有重要科学意义和临床价值。因此，本发明所述可重复使用的慢性多通道电极装置，性能优越，且具有成本低，可重复使用的特点，在未来的神经科学的研究中可以发挥着越来越重要的作用，在神经生理、脑科学研究等生命科学领域均具有广大应用前景。
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本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)

1.一种可重复使用的慢性多通道电极装置，其特征在于，包括：
电极主体，包括多通道电极丝阵列，与所述多通道电极丝阵列连接的电极连接器，与所述电极连接器连接的参考地线，和用于束缚所述多通道电极丝阵列的电极插芯；所述多通道电极丝阵列包括多个金属丝电极，每个所述金属丝电极包括金属电极丝和包裹在所述金属电极丝表面的高分子修饰层；
电极固定部件，包括固定套筒和与所述固定套筒连接的固定基座，所述固定套筒套设在所述电极插芯上，用于固定所述电极插芯，所述固定基座设有一通孔，所述多通道电极丝阵列穿过所述通孔。
2.如权利要求1所述的慢性多通道电极装置，其特征在于，所述高分子修饰层的材质包括聚丙烯酸类聚合物、聚丙烯酸酯类聚合物和环氧树脂类聚合物中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的慢性多通道电极装置，其特征在于，所述高分子修饰层的厚度为0.1-10μm。
4.如权利要求1所述的慢性多通道电极装置，其特征在于，所述金属丝电极为单电极、双电极或四电极。
5.如权利要求1所述的慢性多通道电极装置，其特征在于，所述参考地线的一端连接所述电极连接器，所述参考地线的另一端连接所述固定基座。
6.如权利要求1所述的慢性多通道电极装置，其特征在于，所述固定套筒可拆卸套设在所述电极插芯上，所述电极插芯的外壁表面与所述固定套筒的内壁表面贴合。
7.如权利要求1所述的慢性多通道电极装置，其特征在于，所述电极连接器包括与所述金属丝电极一一对应的电极接口。
8.如权利要求1-7任一项所述的慢性多通道电极装置，其特征在于，可通过如下处理后进行二次使用，所述处理包括：将使用后的所述慢性多通道电极装置的所述多通道电极丝阵列采用胰蛋白酶溶液进行表面处理，除去所述多通道电极丝阵列表面的残留物。
9.如权利要求8所述慢性多通道电极装置，其特征在于，所述处理还包括：调整所述表面处理后的所述多通道电极丝阵列的长度尺寸，然后矫正所述慢性多通道电极装置的电化学性能参数。
10.一种如权利要求1-7任一项所述慢性多通道电极装置在神经电生理监测领域中的应用。
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