CN216317652U - 一种多位点在体多通道电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多位点在体多通道电极，旨在实现在自由活动的动物身上同时记录到多个位点神经元活动的功能，满足神经生物学领域研究者的需求。本电极系统通过使用电极印刷电路板以及弯折电极丝的方式来减小电极的体积，并通过带有柔性臂的座子来连接各个电极的方式实现多个位点电信号的同步记录。电极和座子都可根据研究者的需求量身定制，电极的数量、长度、通道数以及座子臂的长度、接口的角度等参数均可调整，适用于小鼠、大鼠、兔、猴等实验动物，且在麻醉或清醒的状态下均可使用。本发明灵活性强，成本相对低廉，可操作性强，并可结合光遗传、神经药理学操控、深部脑刺激等技术，在神经生物学领域中能够有广泛的运用。

Description

一种多位点在体多通道电极

技术领域

本发明属于生物医学技术领域，具体涉及一种多位点在体多通道电极。

背景技术

人类对大脑的探索从未停止，神经科学是一个非常活跃且发展迅速的学科，而神经解码、脑机接口等问题也受到越来越多的关注。在体多通道记录技术是在实验动物中研究脑神经元活动、揭示神经系统工作机理的重要工具。目前脑在体多通道记录电极系统在不断向着多通道、微小化、集成化演变。而在神经科学的研究中，越来越关注不同位点之间的联系与神经环路的功能，不同位点与环路中各组成成分的神经信号的时序关系是十分重要的，而如何同时记录不同位点的神经元活动则成了困扰许多研究者的难题。

目前市场上商品化的在体多通道记录电极如美国公司专利保护的Utah电极和Michigan电极，大多只针对单个位点或是只能在线性水平上记录不同深度的神经元的活动，且造价高昂，无法满足大跨度、多位点、大批量使用的脑电信号记录要求。与此同时，由于传统电极端与记录设备皆是通过线材连接，但这样将采集到的初始神经信号经由相对较长距离的线材传输到记录设备，往往会导致微弱的神经信号与周围的环境噪声产生混叠，导致记录设备中将噪声也错误的进行放大。传统的做法是在得到数据之后再进行滤波处理，这样既引入了多余的操作，也不免会对信号的真实程度产生影响。

如公开号CN103519808B公开了一种多通道微电极阵列及其制作方法，通过模具内设置的若干个微米级通孔实现电极丝的精确排列，以排除各个通道的信号互相干扰的情况；模具内设置的通孔可以根据对多通道微电极阵列间距和通道数量的不同需要，相应地来变换其间距和通道数量，通孔的直径最小可满足100μm的电极丝穿入，通孔之间的最小间距可达250μm；电路板的线路可以根据电极丝直径大小的变化，相应地调整，实现与电极丝的很好的连接；本发明的制作方法降低了制作多通道微电极阵列的工艺复杂度，进而降低了制作工艺的成本，并且提高了阵列的排列精度。

又如公开号CN105561469B公开了一种植入式多功能双面微型脑电极阵列芯片，电极杆的每一个面分布有三个电脉冲刺激电极，四个电化学检测电极和七个脑电检测电极；电脉冲刺激电极、脑电检测电极和电化学检测电极对称分布在电极杆两个面的中轴线上；电化学检测电极和脑电检测电极通过检测电极引线连接到电极引线接口焊盘；电脉冲刺激电极通过刺激电极引线连接到电极引线接口焊盘；电极引线接口焊盘7对称分布在电极柄的两个面的中轴线的两侧；本发明把不同功能的电极集成到一个芯片上，实现在电脉冲刺激脑深部组织的同时检测脑部特定区域的脑电信号和电化学信号，适合长期植入脑内，为神经性疾病的治疗和研究提供帮助。

因此本实用新型提出一种多位点在体多通道电极来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多位点在体多通道电极，能大跨度地实现多位点同时记录神经元活动，缩短原始信号到达数据处理芯片之间的距离，从而能够在记录多位点脑电信号的同时，最大限度的避免外界噪声的引入，使采集到的神经信号更加真实可靠，并且简化了实验人员的操作。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种多位点在体多通道电极，其特征在于，包括：

座子，所述座子包括座子印刷电路板，所述座子印刷电路板上连接有座子外部接口单元和若干座子内部接口单元，所述座子印刷电路板上还设有用于处理接收到的采集型号并输送给座子外部接口单元的信号处理芯片和用于控制电极系统开启或关闭的磁性开关；

电极本体，所述电极本体包括用于采集信号的电极阵列，所述电极阵列与电极印刷电路板焊接，所述电极印刷电路板上还焊接有若干与所述座子内部接口单元连接的电极接口单元，用于将电极阵列采集的信号传输给所述座子中的信号处理芯片。

优选的，所述座子印刷电路板采用双层电路板，所述座子印刷电路板上设有若干柔性电路板制成的电极臂，所述电极臂能够弯曲伸展，以保证使用的灵活性，每个所述电极臂上连接有一个所述座子内部接口单元。

优选的，所述双层电路板的基材为聚酰亚胺或聚酯薄膜。

优选的，两层电路板上均布设有数量相同的焊盘，上层电路板上的焊盘用于与所述电极接口单元焊接，下层电路板上的焊盘用于与所述电极阵列的电极丝逐一焊接。

优选的，所述电极阵列的电极丝外部设有用于绝缘的聚四氟乙烯涂层，所述聚四氟乙烯涂层外部设有用于稳固电极丝形态的聚乙二醇涂层。

优选的，所述电极丝的直径为35μm～100μm。

优选的，所述座子内部接口单元、所述座子印刷电路板和所述座子外部接口单元以及所述电极接口单元、所述电极印刷电路板和所述电极阵列的焊接端处均通过环氧胶封装。

优选的，所述座子印刷电路板上还焊接有地线和参考线，用于提供参考电势。

一种多位点在体多通道电极的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据研究者的需求确定制作需求参数，所述制作需求参数包括：电极的数量、座子电极臂的数量、每根电极的通道数、电极丝的排列方式、电极丝的长度、电极丝的粗细、电极丝的材料、座子外部接口单元的总通道数；

S2：根据所需研究位点的空间位置关系，确定电极接口单元的朝向，进而确定座子内部接口单元的角度；

S3：根据步骤S1和步骤S2中确定的信息设计电极印刷电路板和座子印刷电路板的内部电路排布并制作电路板；

S4：将电极丝以及电路板的线路对应焊接起来，实现有效连接；

S5：将电极接口单元与电极印刷电路板对应地焊接到一起，实现有效连接，并将电极弯折度，以减小电极在颅骨上方所占的空间，增强可操作性；

S6：用环氧胶将电极接口单元、电极印刷电路板和电极阵列的焊接端封装起来，封装高度与电极接口单元齐平；

S7：再用聚乙二醇将电极丝进行包埋以维持电极丝形状；

S8：将座子内部接口单元与座子外部接口单元对应地与座子印刷电路板的电路焊接到一起，实现有效连接；

S9：用环氧胶将座子内部接口单元、座子印刷电路板和座子外部接口单元封装，封装高度与座子外部接口单元持平。

一种多位点在体多通道电极的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

T1：将电极阵列与实验生物体连接、座子外部接口单元与接有电脑设备的脑电信号放大器连接，完成电路连接；

T2：调整屏蔽、接地等设备，尽可能排除外界干扰；

T3：试验员通过磁铁杆将座子和电极本体的工作模式开启；关闭空的通道与无信号的通道，以减少记录文件的大小提高数据处理速度；

T4：电极阵列采集其附近的神经元发放产生的电信号，并通过电极接口单元和座子内部接口单元输送给座子印刷电路板上的信号处理芯片；信号处理芯片处理完成后通过座子外部接口单元将信号输送给电脑设备；

T5：电脑设备和软件在屏幕上显示出对应的波形；

T6：一次试验完成后，试验员通过磁铁杆将座子和电极本体的工作模式关闭。

本实用新型的有益效果是：

1.柔性电路板制成的电极臂能够弯曲伸展，其自由活动的范围基本覆盖了所有需要记录的脑部区域，使得本系统能够同时测量不同位点的电信号，且这些位点可以由实验人员自由选择，相对于市面上流通的硅电极，此方法更为灵活，可根据研究者的需求定制，并且成本相对低廉，可大批量使用；

2.电极的电极丝材料、数量、粗细、长度，以及电极丝之间的间距、排布方式都可根据研究者的实验需求进行灵活定制，座子的座子臂数量、长度、接口单元也可随之进行调整，可适应大部分实验动物，包括小鼠、大鼠、兔、猴等；

3.电极上集成了信号处理芯片，将未经影响的原始信号直接放大，放大后的信号由于幅度较大，便能够有效抵御环境中的噪声，从而保证了信号的真实性；

4.采用磁性开关进行开启关闭，试验员可以通过磁铁杆非接触的开启和关闭本系统，从而避免了对电极的频繁插拔，延长了系统的使用寿命以及简化了实验人员的操作。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的整体连接结构示意图；

图2是本实用新型的座子内部结构示意图；

图3是本实用新型的座子内部俯视结构示意图；

图4是本实用新型的座子内部底面结构示意图；

图5是本实用新型的座子印刷电路板结构示意图；

图6是本实用新型的电极本体结构示意图；

图7是本实用新型在大鼠上应用的实验示意图；

图8是本实用新型实施例三的座子印刷电路板结构示意图。

具体实施方式

如图1～图2所示，为本实用新型提供的一种多位点在体多通道电极，其特征在于，包括：座子，座子包括座子印刷电路板1，座子印刷电路板1上连接有座子外部接口单元2和若干座子内部接口单元3，座子印刷电路板1采用双层电路板，两层电路板上均布设有数量相同的焊盘，上层电路板上的焊盘用于与电极接口单元8焊接，下层电路板上的焊盘用于与电极阵列6的电极丝逐一焊接，上层的焊盘宽度小于下层焊盘宽度；双层电路板的基材为聚酰亚胺或聚酯薄膜(座子印刷电路板1内的电路排布也可根据臂的长度、臂的宽度、臂的位置、电路板的大小和座子内部接口单元3的朝向等因素进行灵活调整)；座子印刷电路板1上设有若干柔性电路板制成的电极臂9，电极臂9在一定限度内弯曲伸展，以保证使用的灵活性，每个电极臂9上连接有一个座子内部接口单元3；座子印刷电路板1上还设有用于处理接收到的采集型号并输送给座子外部接口单元2的信号处理芯片4和用于控制电极系统开启或关闭的磁性开关5；座子印刷电路板1上还焊接有地线和参考线，用于提供参考电势。

电极本体，电极本体包括用于采集信号的电极阵列6，电极阵列6的电极丝外部设有用于绝缘的聚四氟乙烯涂层，聚四氟乙烯涂层外部设有用于稳固电极丝形态的聚乙二醇涂层(聚乙二醇涂层图中未示出，聚乙二醇可溶于水，对实验体无毒害作用)；电极丝的直径为35μm～100μm(用于从所埋植的位点获得附近100μm～200μm内的神经元电信号电极阵列6中的电极丝是采集和传输电信号的重要部件，材料、粗细、长度，都可根据所研究脑区的特点来定制，电极丝最细可使用15μm的金属丝，电极丝之间的最小间距可为100μm)；电极阵列6与电极印刷电路板7焊接，电极印刷电路板7一端的上下两面等量的均布设有印有若干毫米级焊盘，便于实验人员将电极丝焊接在电极印刷电路板7上，其中，位于电极印刷电路板7下表面的焊盘通过通孔连接至电极接口单元8，通孔的直径为0.45mm，通孔之间的间隔最小距离为0.9mm，通孔数量等于电极丝的数量的一半，焊盘与电极丝二者一一对应焊接，电极丝和焊盘的数量可根据研究者的需求进行调整(每个电机本体的规格可以相同也可以不同，可以根据试验需求灵活调整，电极阵列中心也可以加入其他材料，比如光纤、深部脑刺激电极、给药导管等，都可根据实验需要进行定制)。电极印刷电路板7上还焊接有若干与座子内部接口单元3连接的电极接口单元8，用于将电极阵列6采集的信号传输给座子中的信号处理芯片4。座子内部接口单元3、座子印刷电路板1和座子外部接口单元2以及电极接口单元8、电极印刷电路板7和电极阵列6的焊接端处均通过环氧胶10封装，环氧胶10能够减少外界电磁对电极阵列6的影响，是封装电极的重要材料。

一种多位点在体多通道电极的制作方法，包括以下步骤：

S1：根据研究者的需求确定制作需求参数，制作需求参数包括：电极的数量、座子电极臂9的数量、每根电极的通道数、电极丝的排列方式、电极丝的长度、电极丝的粗细、电极丝的材料、座子外部接口单元2的总通道数；

S2：根据所需研究位点的空间位置关系，确定电极接口单元8的朝向，进而确定座子内部接口单元3的角度；

S3：根据步骤S1和步骤S2中确定的信息设计电极印刷电路板7和座子印刷电路板1的内部电路排布并制作电路板；

S4：将电极丝以及电路板的线路对应焊接起来，实现有效连接；

S5：将电极接口单元8与电极印刷电路板7对应地焊接到一起，实现有效连接，并将电极弯折90度，以减小电极在颅骨上方所占的空间，增强可操作性；

S6：用环氧胶10将电极接口单元8、电极印刷电路板7和电极阵列6的焊接端封装起来，封装高度与电极接口单元8齐平；

S7：再用聚乙二醇将电极丝进行包埋以维持电极丝形状；

S8：将座子内部接口单元3与座子外部接口单元2对应地与座子印刷电路板1的电路焊接到一起，实现有效连接；

S9：用环氧胶10将座子内部接口单元3、座子印刷电路板1和座子外部接口单元2封装，封装高度与座子外部接口单元2持平。

一种多位点在体多通道电极的使用方法，包括以下步骤：

T1：将电极阵列6与实验生物体连接、座子外部接口单元3与接有电脑设备的脑电信号放大器连接，完成电路连接；

T2：调整屏蔽、接地等设备，尽可能排除外界干扰；

T3：试验员通过磁铁杆将座子和电极本体的工作模式开启；关闭空的通道与无信号的通道，以减少记录文件的大小提高数据处理速度；

T4：电极阵列6采集其附近的神经元发放产生的电信号，并通过电极接口单元8和座子内部接口单元3输送给座子印刷电路板1上的信号处理芯片4；信号处理芯片4处理完成后通过座子外部接口单元2将信号输送给电脑设备；

T5：电脑设备和软件在屏幕上显示出对应的波形；

T6：一次试验完成后，试验员通过磁铁杆将座子和电极本体的工作模式关闭。

实施例一

如图1～图2所示，为本实用新型提供的一种多位点在体多通道电极，其特征在于，包括：座子，座子包括座子印刷电路板1，座子印刷电路板1上连接有座子外部接口单元2和若干座子内部接口单元3，其中座子外部接口单元2采用Omnetics-36接口，其与专用的脑电信号放大器相连接，用于将原始脑电信号输出给脑电信号放大器，由放大器完成后续的滤波、选频等操作。

座子印刷电路板1采用双层电路板，两层电路板上均布设有数量相同的焊盘，上层电路板上的焊盘用于与电极接口单元8焊接，下层电路板上的焊盘用于与电极阵列6的电极丝逐一焊接；双层电路板的基材为聚酰亚胺或聚酯薄膜；座子印刷电路板1上设有若干柔性电路板制成的电极臂9，电极臂9的数量取决于研究者的需求，即实验需要植入位点的数量。从电极臂9延伸出来的电路最终汇聚到座子印刷电路板1的中央，与座子印刷电路板1上的焊盘连接，座子印刷电路板1上的焊盘数量为36的整数倍，便于与外部接口单元组装。电极臂9在一定限度内弯曲伸展(电极臂9是使用聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的，可大大提高座子的灵活程度和实用程度，方便电极和座子的对接以及手术时的包埋)，以保证使用的灵活性，每个电极臂9上连接有一个座子内部接口单元3。

座子印刷电路板1上还设有用于处理接收到的采集型号并输送给座子外部接口单元2的信号处理芯片4和用于控制电极系统开启或关闭的磁性开关5；其中信号处理芯片4采用ADS1299脑电采集芯片，其拥有颅外脑电图(EEG)和心电图(ECG)应用所需的全部通用功能。具有高集成度和出色的性能，能够以大幅缩小的尺寸，显着降低的整体成本集成在可扩展的医疗仪器系统上。其用于将采集到的原始脑电信号立刻进行放大，避免原始信号受到环境中噪声的干扰；磁性开关5采用DRV5032FADMRR磁通量感应芯片，其能够感应周围环境的磁通量，在磁通量大于一定数值时进行电平的翻转操作，以实现电路的开启和关断。座子印刷电路板1上还焊接有地线和参考线，用于提供参考电势。

电极本体，电极本体包括用于采集信号的电极阵列6，电极阵列6的电极丝外部设有用于绝缘的聚四氟乙烯涂层，聚四氟乙烯涂层外部设有用于稳固电极丝形态的聚乙二醇涂层，防止植入过程中电极丝出现弯折导致记录信号质量的下降；电极丝采用钨丝制作，电极丝的直径为35μm～100μm，用于直接采集植入位点周边100μm～200μm内的神经元电信号；电极阵列6与电极印刷电路板7焊接，电极印刷电路板7一端的上下两面等量的均布设有印有若干毫米级焊盘，便于实验人员将电极丝焊接在电极印刷电路板7上，其中，位于电极印刷电路板7下表面的焊盘通过通孔连接至电极接口单元8，通孔的直径为0.45mm，通孔之间的间隔最小距离为0.9mm，通孔数量等于电极丝的数量的一半，焊盘与电极丝二者一一对应焊接，电极丝和焊盘的数量可根据研究者的需求进行调整。电极印刷电路板7上还焊接有若干与座子内部接口单元3连接的电极接口单元8，电极接口单元8采用molex 5046182012公头接口，座子内部接口单元3采用molex 5046182012母头接口，特殊的卡接接口设计能够保证电路连接的稳定性与一致性，不会出现断联或错位的现象，二者接合用于将电极阵列6采集的信号传输给座子中的信号处理芯片4，其中电极印刷电路板7以FR-4环氧树脂为基板，其上敷贴铜箔并进行蚀刻的双层电路板，其厚度为0.6mm，拥有较好的阻燃以及绝缘特性。座子内部接口单元3、座子印刷电路板1和座子外部接口单元2以及电极接口单元8、电极印刷电路板7和电极阵列6的焊接端处均通过环氧胶10封装，环氧胶10能够减少外界电磁对电极阵列的影响，是封装电极的重要材料。

一种多位点在体多通道电极的制作方法，包括以下步骤：

S1：根据研究者的需求确定制作需求参数，制作需求参数包括：电极的数量、座子电极臂9的数量、每根电极的通道数、电极丝的排列方式、电极丝的长度、电极丝的粗细、电极丝的材料、座子外部接口单元2的总通道数；

S2：根据所需研究位点的空间位置关系，确定电极接口单元8的朝向，进而确定座子内部接口单元3的角度；

S3：根据步骤S1和步骤S2中确定的信息设计电极印刷电路板7和座子印刷电路板1的内部电路排布并制作电路板；

S4：将电极丝以及电路板的线路对应焊接起来，实现有效连接；

S5：将电极接口单元8与电极印刷电路板7对应地焊接到一起，实现有效连接，并将电极弯折90度，以减小电极在颅骨上方所占的空间，增强可操作性；

S6：用环氧胶10将电极接口单元8、电极印刷电路板7和电极阵列6的焊接端封装起来，封装高度与电极接口单元8齐平；

S7：再用聚乙二醇将电极丝进行包埋以维持电极丝形状；

S8：将座子内部接口单元3与座子外部接口单元2对应地与座子印刷电路板1的电路焊接到一起，实现有效连接；

S9：用环氧胶10将座子内部接口单元3、座子印刷电路板1和座子外部接口单元2封装，封装高度与座子外部接口单元2持平。

一种多位点在体多通道电极的使用方法，包括以下步骤：

T1：将电极阵列6与实验生物体连接、座子外部接口单元3与接有电脑设备的脑电信号放大器连接，完成电路连接；

T2：调整屏蔽、接地等设备，尽可能排除外界干扰；

T3：试验员通过磁铁杆将座子和电极本体的工作模式开启；关闭空的通道与无信号的通道，以减少记录文件的大小提高数据处理速度；

T4：电极阵列6采集其附近的神经元发放产生的电信号，并通过电极接口单元8和座子内部接口单元3输送给座子印刷电路板1上的信号处理芯片4；信号处理芯片4处理完成后通过座子外部接口单元2将信号输送给电脑设备；

T5：电脑设备和软件在屏幕上显示出对应的波形；

T6：一次试验完成后，试验员通过磁铁杆将座子和电极本体的工作模式关闭。

实施例二

以神经生物学为基础，利用显微加工工艺，能够实现同时在自由活动的动物中记录不同位点的神经元电活动的功能，包括单个神经元的放电和所记录位点整体的场电位。以下以用于大鼠的可记录三个位点的在体多通道记录电极系统为例，包括以下步骤：

1、电极制作：本实施例提供的多通道电极为5×2共十根电极丝，结构如图6所示，具体包括：电极阵列A、电极印刷电路板B、电极接口单元C、夹片(图中未示出)、环氧胶E和聚乙二醇。

(1)电极阵列A。电极阵列为两排，5×2共十根电极丝，电极阵列使用侧表面包被有聚四氟乙烯的直径为35μm的钨丝制作，电极丝间距为250μm；

测试位点为三个，每个位点的对应一个电极本体，三个电极本体的规格一致(包括电极的数量、电极阵列的大小、电极丝之间的间距、电极丝数量、电极丝排布和电极丝的材料、粗细、长度等)。

(2)将电极印刷电路板B与所述电极接口单元C相连(提供了电极阵列A与电极接口单元C的连接电路，用于将电极丝处记录到的神经元电信号传到电极接口单元C)。制作时将电极丝通过细微操作一一焊接到电极印刷电路板B一端的焊盘处，与电极印刷电路板B的电路形成电气连接，形成电极阵列A。(电极印刷电路板B内的电路排布也可根据所需电极丝的数量、直径和间距、电路板的大小等进行相应调整)；

(3)电极接口单元C共10个通道，与电极印刷电路板B上的10个焊盘相对应。制作时将电极接口单元C的金属节点与电极印刷电路板B的焊盘对应着焊接到一起，实现二者的有效连接。

(4)完成焊接后将电极丝弯折90度，电极丝弯折后可减小电极所占的空间，大大增加颅骨上方的可操作面；

(5)用聚乙二醇将电极丝包埋(可以维持电极丝的形状)，也可以根据电极阵列的大小制作夹片D(塑料薄片)，将电极丝按照设计进行排布后，用绝缘胶水将两片夹片D粘附于处在同一平面上的电极丝的两侧用以固定电极丝的排列，夹片D带着电极丝一起弯折90度。(其中夹片D不是必需的，但可简化操作并对微小电极起到一定的支持和定型作用。夹片D的数量、大小和形状也都可根据需求进行调整。)

(6)用环氧胶E将电极印刷电路板B、电极接口单元C和夹片D封装起来，封装高度与电极接口单元C持平，并且不能将模具整个包埋，以免影响电极上方的可操作空间。

2、座子制作：座子设有3个电极臂，用于同时记录大鼠3个位点的电信号。座子结构如图3～图5所示，具体包括：座子内部接口单元G、座子印刷电路板H、座子外部接口单元I、地线和参考线(图中未示出)、环氧胶K。

(1)所述座子内部接口单元G用于和电极接口单元C对接。如图4所示，3个座子内部接口单元均为5×2个通道，分别与3根电极的电极接口单元对应。制作时将座子内部接口单元G的金属节点与座子印刷电路板H的焊盘对应着焊接到一起，实现二者的有效连接(座子内部接口单元G是连接电极和座子的重要部件，使用时务必确保二者的连接有效性)。

(2)确认所研究脑区位点的空间排布(如位点之间的距离，三个以上位点时几个位点之间的夹角等因素，并据此设计好电极的摆放位置与电极接口单元的朝向)后，根据电极本的排布需求来制作座子印刷电路板H(包括电路板伸出的臂长以及座子内部接口单元G的朝向等)以免使用时无法匹配形成有效连接。座子印刷电路板H提供了连接座子内部接口单元G与座子外部接口单元I的电路，用于将从不同电极处传来的电信号汇总到座子外部接口单元I处，实现不同位点记录功能的同步化。

(3)所述座子外部接口单元I是连接专用的脑电信号放大器的总接口，用于将从所有电极处汇总而来的电信号传递给数模转换接头从而被数据采集系统记录。制作时将座子外部接口单元I与座子印刷电路板H上的线路一一对应并焊接到一起。座子外部接口单元I由一个或数个通用的36pin或68pin的连接器组成，每个连接器两端的4个pin是不用来接收电极信号的，是地线以及参考线的位置，座子印刷电路板H上也有对应的地线和参考线的焊盘。连接器数量决定于所有电极总的通道数，若电极总通道数不是32或64的整数倍，则必须补足成整数倍。比如电极总通道数为40，则需要2个36pin的连接器。

(4)将地线和参考线焊接于座子印刷电路板H的对应位置，用于在记录时提供参考电势。

(5)所述环氧胶K用于在座子制作的最后一步，将座子内部接口单元G、座子印刷电路板H和座子外部接口单元I封装，封装高度与外部接口单元F持平，柔性的座子臂无需封装。

以大鼠基底神经节环路中三个临近核团的多通道在体记录实验为例，如图7所示：

(1)准备一只健康的250g左右的SD雄性大鼠，并做好各项实验前准备。本实验所用多位点在体多通道记录电极系统即为图1和图2的实物。

(2)将大鼠用异氟烷麻醉，在手术台上插好耳杆后连上呼吸麻醉机。剔除大鼠头部的绒毛，经过消毒后切开皮肤暴露颅骨，通过前囟和后囟调整头部的高度使二者的高度齐平。接着根据大鼠脑图谱进行定位，在颅骨对应的地方打电极的孔以及固定用的颅骨钉孔，电极的孔的大小应比电极阵列的尺寸稍大。将颅骨钉植入颅骨钉孔中。小心移除孔处的硬脑膜，用生理盐水将脑组织覆盖以保护脑组织，生理盐水也可在下电极过程中溶解聚乙二醇。将电极按照先前设计好的排布调整好电极接口单元的朝向，将其中一根电极以3—5μm/s的速度垂直下到所研究脑区位点，用牙科水泥固定到附近的颅骨钉上，注意不能把电极接口单元包埋住。依次将三根电极下到所需位点并分别用牙科水泥固定住。固定好之后将座子上的地线和参考线连接在空闲的颅骨钉上，将座子的内部接口单元与电极对应的接口单元连接。最后用牙科水泥将座子外部接口单元以下的部分全部包埋，手术完成。

(2-1)座子上的地线和参考线也可在下电极之前先连接在颅骨钉上，防止牙科水泥因流动而导致最后没有空闲的颅骨钉。

(3)在大鼠恢复5天后可进行数据采集。在用异氟烷麻醉大鼠后接上专用的脑电信号放大器，加屏蔽罩，专用的脑电放大器与系统相连。调整屏蔽、接地等尽可能排除外界干扰。关闭空的通道与无信号的通道，以减少记录文件的大小提高数据处理速度。当电极附近的神经元发放时，电信号就会通过电极阵列传导出来被信号采集系统捕获，捕获的信号包括单个神经元的放电和附近神经元整体的场电位，捕获后软件就能在屏幕上显示出对应的波形。本实用新型在大鼠麻醉状态或自由移动状态下均可使用，也可在实施行为学检测时来同步记录各位点的放电，例如矿场、跑步机、社交等。也可根据实验需求结合光遗传、深部脑刺激技术、神经药理学操控等来进行更为复杂的实验。信号采集结束后可通过一系列数据分析得到各位点神经元放电的时空关系等信息。至此，一个完整过程的多通道记录实验就此结束。

(4)从实例可以看出本实用新型可以满足小动物实验的在体电生理实验的要求，且可在自由活动的小动物身上采集到信号，实际应用可操作性强，实用性高。

(5)本实用新型提供的在体多通道记录电极系统可以根据研究者的需求改变电极的材料、粗细、通道数，以及座子臂的长度、数量等，灵活性强，且所需材料易得，成本相对低廉，可大批量使用。

实施例三

如图8所示，为本实用新型提供的一种多位点在体多通道电极，其与实施例一的区别在于座子印刷电路板上设有四个电极臂，其制作和使用方法与实施例一相同。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多位点在体多通道电极，其特征在于，包括：

座子，所述座子包括座子印刷电路板(1)，所述座子印刷电路板(1)上连接有座子外部接口单元(2)和若干座子内部接口单元(3)，所述座子印刷电路板(1)上还设有用于处理接收到的采集型号并输送给座子外部接口单元(2)的信号处理芯片(4)和用于控制电极系统开启或关闭的磁性开关(5)；

电极本体，所述电极本体包括用于采集信号的电极阵列(6)，所述电极阵列(6)与电极印刷电路板(7)焊接，所述电极印刷电路板(7)上还焊接有若干与所述座子内部接口单元(3)连接的电极接口单元(8)，用于将电极阵列(6)采集的信号传输给所述座子中的信号处理芯片(4)。

2.根据权利要求1所述的多位点在体多通道电极，其特征在于，所述座子印刷电路板(1)采用双层电路板，所述座子印刷电路板(1)上设有若干柔性电路板制成的电极臂(9)，所述电极臂(9)能够弯曲伸展，以保证使用的灵活性，每个所述电极臂(9)上连接有一个所述座子内部接口单元(3)。

3.根据权利要求2所述的多位点在体多通道电极，其特征在于，所述双层电路板的基材为聚酰亚胺或聚酯薄膜。

4.根据权利要求2所述的多位点在体多通道电极，其特征在于，两层电路板上均布设有数量相同的焊盘，上层电路板上的焊盘用于与所述电极接口单元(8)焊接，下层电路板上的焊盘用于与所述电极阵列(6)的电极丝逐一焊接。

5.根据权利要求1所述的多位点在体多通道电极，其特征在于，所述电极阵列(6)的电极丝外部设有用于绝缘的聚四氟乙烯涂层，所述聚四氟乙烯涂层外部设有用于稳固电极丝形态的聚乙二醇涂层。

6.根据权利要求5所述的多位点在体多通道电极，其特征在于，所述电极丝的直径为35μm～100μm。

7.根据权利要求1所述的多位点在体多通道电极，其特征在于，所述座子内部接口单元(3)、所述座子印刷电路板(1)和所述座子外部接口单元(2)以及所述电极接口单元(8)、所述电极印刷电路板(7)和所述电极阵列(6)的焊接端处均通过环氧胶(10)封装。

8.根据权利要求1所述的多位点在体多通道电极，其特征在于，所述座子印刷电路板(1)上还焊接有地线和参考线，用于提供参考电势。

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