本發(fā)明涉及一種輕型可重復(fù)使用的微電極推進(jìn)器及其埋置方法。

背景技術(shù)：

記錄不同腦區(qū)間群體神經(jīng)元的同步發(fā)放活動(dòng)，是研究神經(jīng)環(huán)路功能的重要方法之一。而將微電極陣列準(zhǔn)確、穩(wěn)定埋置到不同目標(biāo)腦區(qū)則是多通道細(xì)胞外記錄的關(guān)鍵?，F(xiàn)有微電極推進(jìn)器往往具有以下不足之處：(1)體積大，使得小型嚙齒類動(dòng)物(如小鼠)頭部?jī)H能安放一個(gè)微電極推進(jìn)器，從而給兩個(gè)或者多個(gè)腦區(qū)的同步記錄造成困難，特別是在非左右對(duì)稱的腦區(qū)進(jìn)行同步記錄。(2)重量大，這會(huì)給小型嚙齒類動(dòng)物頭部增加過多負(fù)荷，從而限制自由活動(dòng)的能力。(3)與信號(hào)記錄接口直接硬性連接。在這種情況下，插入或拔出信號(hào)記錄接頭會(huì)使電極尖端發(fā)生微小的移動(dòng)(>15um)，從而降低信號(hào)長(zhǎng)時(shí)程記錄的穩(wěn)定性。(4)不能重復(fù)使用，增加實(shí)驗(yàn)人員的使用費(fèi)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一是提供一種微電極推進(jìn)器，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕，可重復(fù)使用，適用于小型嚙齒類動(dòng)物研究。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二是提供一種微電極埋置方法，該方法可以在小型嚙齒類動(dòng)物(小鼠)的兩(多)個(gè)腦區(qū)同時(shí)緩慢、精確地推進(jìn)植入多通道記錄電極，進(jìn)行穩(wěn)定記錄，同時(shí)不影響型嚙齒類動(dòng)物的自由活動(dòng)。

就微電極推進(jìn)器而言，包括基板、導(dǎo)向針、活動(dòng)塊、螺絲和導(dǎo)管，所述導(dǎo)向針豎向設(shè)置在基板上，所述活動(dòng)塊沿導(dǎo)向針滑動(dòng)，所述螺絲與活動(dòng)塊螺紋配合，所述螺絲軸向通過限位結(jié)構(gòu)固定，通過螺絲轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)活動(dòng)塊沿導(dǎo)向針移動(dòng)，所述導(dǎo)管位于活動(dòng)塊上以對(duì)微電極進(jìn)行導(dǎo)向。

進(jìn)一步地，所述限位結(jié)構(gòu)包括上板、下板、上螺帽和下螺帽，所述上板和下板分別位于活動(dòng)塊的上下兩側(cè)，且均與導(dǎo)向針固定連接，所述螺絲自由穿過上板和下板，所述上螺帽和下螺帽分別與螺絲上下兩端固定連接并分別抵靠在上板的上表面和下板的下表面上。

進(jìn)一步地，所述基板、導(dǎo)向針、活動(dòng)塊、螺絲、導(dǎo)管、上板以及下板分別為牙科水泥板、排針、排針膠塊、銅螺絲、聚丙酰胺管、上PCB板和下PCB板。

進(jìn)一步地，還包括將導(dǎo)向針底部和下螺帽包裹的散狀黏土層，所述牙科水泥板將黏土層包裹并與下板連接。

本發(fā)明的微電極推進(jìn)器的有益效果：

1、本發(fā)明的微電極推進(jìn)器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕，適用于小型嚙齒類動(dòng)物研究，可以在小型嚙齒類動(dòng)物的腦部布置至少兩個(gè)本發(fā)明的微電極推進(jìn)器。

2、本發(fā)明的微電極推進(jìn)器與信號(hào)記錄接頭之間采取柔性鏈接，信號(hào)記錄接頭不與微電極推進(jìn)器直接相連，避免信號(hào)記錄接頭插入或拔出時(shí)對(duì)微電極推進(jìn)器穩(wěn)定性的損害。

3、本發(fā)明的微電極推進(jìn)器可被重復(fù)使用：基板上的下螺帽和排針均被黏土覆蓋，既保證螺絲自由轉(zhuǎn)動(dòng)，又使牙科水泥易于被清除，重新添加黏土和水泥后，裝置即可重新使用。

就微電極埋置方法而言，包括如下步驟：

S1.對(duì)小鼠進(jìn)行預(yù)處理：使用異氟烷氣體麻醉小鼠，固定其顱骨并保持顱骨水平；脫去小鼠顱頂部毛發(fā)，碘伏清潔皮膚，7 5％酒精脫碘，切開皮膚，去除結(jié)締組織，暴露頂部顱骨，暴露范圍從前囟前1mm到小腦上方；使用10％雙氧水清潔手術(shù)區(qū)，再用生理鹽水反復(fù)沖洗，并利用鑷子輕刮頂部顱骨，使顱骨表面粗糙。

S2.定位標(biāo)記：使用定位臂檢測(cè)顱骨是否水平，前囟和后囟的高度差需小于200um。之后，將定位針重新移動(dòng)至前囟，并在坐標(biāo)為前囟后1.8mm，右側(cè)旁開1.2mm和左側(cè)旁開1.2mm的顱骨區(qū)域進(jìn)行定位標(biāo)記；

S3.在小腦上方的顱骨區(qū)域安裝參考電極和地線電極螺絲；

S4.使用牙科水泥覆蓋參考和地線電極螺絲，在顱骨上方建立正方形的牙科水泥墻；

S5.使用顱鉆，在顱骨定位出打磨出兩個(gè)面積為1mm²的骨窗；

S6.將兩個(gè)微電極推進(jìn)器上的電極絲分別植入左、右側(cè)腦組織中，初始植入深度均為600-800μm，兩個(gè)微電極推進(jìn)器分別對(duì)應(yīng)左右側(cè)腦組織，再將已植入電極絲的微電極推進(jìn)器的基板固定在牙科水泥墻上；

進(jìn)一步地，還包括如下步驟：

S7.在牙科水泥墻的四個(gè)外表面上各粘附一片等邊三角形銅網(wǎng)；

S8.將信號(hào)記錄接頭焊接在兩側(cè)豎起的銅網(wǎng)上；

S9.將四片銅網(wǎng)相互焊接固定，形成信號(hào)記錄的屏蔽網(wǎng)；

S10.在銅網(wǎng)底面與肌肉組織相鄰出涂上牙科水泥，以減少肌肉組織點(diǎn)活動(dòng)對(duì)細(xì)胞外記錄信號(hào)的干擾；

S11.使用繃帶將銅網(wǎng)上端開口封住，以防止異物進(jìn)入記錄區(qū)域；

S12.將動(dòng)物放回飼養(yǎng)盒，單籠飼養(yǎng)。

本發(fā)明的微電極埋置方法的有益效果：

1、本發(fā)明的微電極埋置方法，可以在小型嚙齒類動(dòng)物(小鼠)的兩(多)個(gè)腦區(qū)同時(shí)緩慢地、精確地推進(jìn)植入多通道記錄電極；

2、本發(fā)明的微電極埋置方法，將與微電極連接的信號(hào)記錄接頭安裝在微電極推進(jìn)器外圍的銅網(wǎng)上，信號(hào)記錄接頭與微電極推進(jìn)器與之間采取柔性連接，故長(zhǎng)時(shí)程記錄穩(wěn)定。

3、本發(fā)明的微電極埋置方法，微電極推進(jìn)器外圍的銅網(wǎng)可以對(duì)外界干擾電信號(hào)形成屏蔽，并可以減少肌肉組織活動(dòng)對(duì)細(xì)胞外記錄信號(hào)產(chǎn)生干擾。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種微電極推進(jìn)器及其埋置方法的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記：

1-基板、2-導(dǎo)向針、3-活動(dòng)塊、4-螺絲、5-導(dǎo)管、6-上板、7-下板、8-上螺帽、9-下螺帽、10-黏土層。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本實(shí)施例為一種微電極推進(jìn)器，包括基板1、導(dǎo)向針2、活動(dòng)塊3、螺絲4和導(dǎo)管5，基板1作為微電極推進(jìn)器的底板用于支撐其他零件，而導(dǎo)向針2豎向設(shè)置在基板1上，活動(dòng)塊3沿導(dǎo)向針2滑動(dòng)，螺絲4與活動(dòng)塊3螺紋配合，螺絲4軸向通過限位結(jié)構(gòu)固定，即限位結(jié)構(gòu)使螺絲4僅能轉(zhuǎn)動(dòng)而不能軸向移動(dòng)，這樣，通過螺絲4轉(zhuǎn)動(dòng)就可以帶動(dòng)活動(dòng)塊3沿導(dǎo)向針2移動(dòng)。導(dǎo)管5位于活動(dòng)塊3上以對(duì)微電極進(jìn)行導(dǎo)向。

使用時(shí)，將微電極推進(jìn)器放置于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腦部上，微電極穿入導(dǎo)管5后插入腦顱內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)螺絲4驅(qū)動(dòng)活動(dòng)塊上下移動(dòng)從而可以改變微電極的埋入深度。

限位結(jié)構(gòu)具體包括上板6、下板7、上螺帽8和下螺帽9，上板6和下板7分別位于活動(dòng)塊3的上下兩側(cè)，且均與導(dǎo)向針2固定連接，螺絲4自由穿過上板6和下板7，上螺帽8和下螺帽9擰在螺絲4上下兩端后再焊接在螺絲4上，即上、下螺帽8、9分別與螺絲4上下兩端固定連接，上螺帽8的下表面抵靠在上板6的上表面上，下螺帽9的上表面抵靠在下板7的下表面上。當(dāng)螺絲向下旋擰時(shí)，上板6對(duì)上螺母8形成阻礙，螺絲4只能旋轉(zhuǎn)而不能向下移動(dòng)，此時(shí)活動(dòng)塊3在螺紋作用下上升。同理，當(dāng)螺絲4向上旋擰時(shí)，下板7對(duì)下螺帽9形成阻礙，螺絲4只能旋轉(zhuǎn)而不能向上移動(dòng)，此時(shí)活動(dòng)塊3在螺紋作用下下降。

基板1、導(dǎo)向針2、活動(dòng)塊3、螺絲4、導(dǎo)管5、上板6和下板7分別為牙科水泥板、排針、排針膠塊、銅螺絲、聚丙酰胺管、上PCB板和下PCB板。其中：銅螺絲直徑1mm，螺距280μm，排針膠塊長(zhǎng)8mm x寬2mm x高1.5mm，聚丙酰胺管內(nèi)徑100μm。

還包括將導(dǎo)向針2底部和下螺帽9包裹的散狀黏土層10，牙科水泥板將黏土層包裹并與下板7連接。一方面黏土層10能夠保證螺絲和下螺帽9自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面，牙科水泥板易于被清除，基板以上部分可以重復(fù)使用。

本發(fā)明的微電極推進(jìn)器的制作方法是：

S1.使用絲錐在排針膠塊上形成螺紋孔，在形成螺紋孔時(shí)，注意絲錐與排針膠塊的角度務(wù)必垂直；

S2.用鉆頭在上、下PCB板上分別鉆光孔，光孔的直徑以銅螺絲可以自由通過為基本要求；

S3.在銅螺絲擰入上螺帽；

S4.將旋有上螺帽的銅螺絲由上至下穿過上PCB板；

S5.再將該銅螺絲旋擰并穿過排針膠塊的螺紋孔；

S6.將銅螺絲穿過另一塊已擴(kuò)大的雙孔PCB板，并在其末端再擰上一顆螺帽；

S7.將排針從上至下依次穿過PCB板、排針膠塊和另一PCB板。

S8.在推進(jìn)器頂部，焊接PCB板與排針，并將螺絲頭與螺帽之間的縫隙焊接；

S9.在推進(jìn)器底部，焊接PCB板與排針，并將螺絲底部與螺帽相焊接；

S10.使用螺絲刀旋轉(zhuǎn)螺帽，檢查排針膠塊沿排針和銅螺絲的移動(dòng)情況；

S11.如果排針膠塊移動(dòng)良好，使用黏土包裹底部螺帽和排針，再用牙科水泥包裹整個(gè)推進(jìn)器底部，待其凝固干燥。

S12.使用牙科水泥，在排針膠塊的一側(cè)，垂直粘附安裝一塊鐵片11。

S13.將4根1cm的聚丙酰胺管平行粘附在鐵片上，用于后期安裝微電極；

S14.在排針膠塊上安裝一個(gè)折彎的夾持桿12，在該夾持桿上焊接信號(hào)記錄接頭，將微電極絲依次與信號(hào)記錄接頭連接，備用。

本發(fā)明的微電極推進(jìn)器整體質(zhì)量輕(約1克)、體積小(長(zhǎng)8mm x寬2mm x高15mm)，適用于在小鼠兩(多)個(gè)腦區(qū)的多通道細(xì)胞外同步記錄實(shí)驗(yàn)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例為一種使用實(shí)施例1中的微電極推進(jìn)器進(jìn)行埋置微電級(jí)的方法，也就是一種微電級(jí)埋置方法，該方法包括以下步驟：

S1.對(duì)小鼠進(jìn)行預(yù)處理：使用異氟烷氣體麻醉小鼠，固定其顱骨并保持顱骨水平；脫去小鼠顱頂部毛發(fā)，碘伏清潔皮膚，75％酒精脫碘，切開皮膚，去除結(jié)締組織，暴露頂部顱骨，暴露范圍從前囟前1mm到小腦上方；使用10％雙氧水清潔手術(shù)區(qū)，再用生理鹽水反復(fù)沖洗，并利用鑷子輕刮頂部顱骨，使顱骨表面粗糙。

S2.定位標(biāo)記：使用定位臂檢測(cè)顱骨是否水平，前囟和后囟的高度差需小于200um。之后，將定位針重新移動(dòng)至前囟，并在坐標(biāo)為前囟后1.8mm，右側(cè)旁開1.2mm和左側(cè)旁開1.2mm的顱骨區(qū)域進(jìn)行定位標(biāo)記；

S3.在小腦上方的顱骨區(qū)域安裝參考電極和地線電極螺絲；

S4.使用牙科水泥覆蓋參考和地線電極螺絲，在顱骨上方建立正方形的牙科水泥墻；

S5.使用顱鉆，在顱骨定位出打磨出兩個(gè)面積為1mm²的骨窗；

S6.將兩個(gè)微電極推進(jìn)器上的電極絲分別植入左、右側(cè)腦組織中，初始植入深度均為600-800μm，兩個(gè)微電極推進(jìn)器分別對(duì)應(yīng)左右側(cè)腦組織，再將已植入電極絲的微電極推進(jìn)器的基板固定在牙科水泥墻上；

進(jìn)一步地，還包括如下步驟：

S7.在牙科水泥墻的四個(gè)外表面上各粘附一片等邊三角形銅網(wǎng)；

S8.將信號(hào)記錄接頭焊接在兩側(cè)豎起的銅網(wǎng)上；

S9.將四片銅網(wǎng)相互焊接固定，形成信號(hào)記錄的屏蔽網(wǎng)；

S10.在銅網(wǎng)底面與肌肉組織相鄰出涂上牙科水泥，以減少肌肉組織點(diǎn)活動(dòng)對(duì)細(xì)胞外記錄信號(hào)的干擾；

S11.使用繃帶將銅網(wǎng)上端開口封住，以防止異物進(jìn)入記錄區(qū)域；

S12.將動(dòng)物放回飼養(yǎng)盒，單籠飼養(yǎng)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。