本實用新型屬于人體或動物組織局部保存及測試技術領域，具體涉及一種基于新型刺激電極的離體腦片電信號記錄裝置。
背景技術：
Gamma神經振蕩是一種30-80Hz的同步信號，存在于人和動物大腦的很多區(qū)域。研究神經振蕩可以了解動物和人類認知、學習、記憶、興奮和喚醒的神經特征，是醫(yī)學和心理學研究的熱點。目前，已知的離體神經網絡振蕩技術包括腦片記錄裝置、腦片記錄槽、氣體供給裝置、灌流給藥裝置、照明及溫度控制裝置、電極固定及操縱裝置、神經網絡信號記錄裝置、屏蔽及接地裝置及系統(tǒng)防震裝置。腦片制備后，放入腦片記錄槽中進行記錄及其相關的操作，或存放于腦片儲存槽內，一般只能儲存2-3小時。但是由于舊式儀器技術方面的限制，出現(xiàn)了許多影響實驗準確性和使用不方便的問題。
技術實現(xiàn)要素：
本實用新型解決的技術問題是提供了一種基于新型刺激電極的離體腦片電信號記錄裝置，該系統(tǒng)克服了舊式的離體腦片記錄裝置不能自動控溫、孵育槽較小、使用不方便、由于各種情況引起的震動使記錄不準確以及沒有高效刺激微電極等缺陷。
本實用新型為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種基于新型刺激電極的離體腦片電信號記錄裝置，包括腦片記錄槽、腦片儲存槽、氣體供給裝置、灌流給藥裝置、溫度控制裝置、電極固定及操作裝置、神經網絡信號記錄裝置和解剖顯微鏡，其特征在于：所述的腦片記錄槽為長方體形狀的容器，容器側壁上開有混合氧氣輸入口，容器內設置有哺育槽，該哺育槽的投影形狀是兩條相對短邊為弧形、兩條相對長邊為直線的軸對稱圖形，哺育槽前側的弧形部分凸出到容器的外部，哺育槽的兩側均開有透氣孔，哺育槽后側的弧形部分開有進液孔，該進液孔通過管路連接容器側壁上的人工腦脊液循環(huán)輸入口，混合氧氣輸入口通過管路連接氣體供給裝置，其中延伸至容器內部的盲端出氣管上均布有多個出氣孔，人工腦脊液循環(huán)輸入口通過管路連接灌流給藥裝置；所述的腦片儲存槽與腦片記錄槽的結構一致，腦片儲存槽的人工腦脊液循環(huán)輸入口通過管路連接灌流給藥裝置，該人工腦脊液循環(huán)的管路通過蠕動泵；所述的溫度控制裝置設置于容器的側壁上，該溫度控制裝置包括用于加熱的環(huán)形熱電阻和溫度傳感器，環(huán)形熱電阻和溫度傳感器均設置于腦片記錄槽內；所述的電極固定及操縱裝置上固定兩個微電極，該微電極從腦片記錄槽的頂蓋上插入到哺育槽內，微電極的另一端通過導線連接神經網絡信號記錄裝置，兩個微電極分別為刺激微電極和記錄微電極，其中刺激微電極為環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅復合材料電極；所述解剖顯微鏡位于腦片記錄槽的正上方。
進一步優(yōu)選，所述的腦片記錄槽和腦片儲存槽的內側底部均設有傾斜板，該傾斜板底部的容器側壁上連接有排水管。
進一步優(yōu)選，所述的腦片記錄槽的底部設有精密高度調節(jié)裝置，該精密高度調節(jié)裝置由兩個相對的三角形支座于一端通過銷軸鉸接而成，三角形支座的另一端通過絲桿及于中部連接絲桿的螺套固定連接，在精密高度調節(jié)裝置的底部依次設有氣體緩沖墊和復合緩沖墊，其中氣體緩沖墊的上部均布有多個矩形凸起，復合緩沖墊由聚氨酯泡沫層復合粘接在天然纖維層上而成，該天然纖維層為天然棕纖維或天然椰子殼纖維。
進一步優(yōu)選，所述的環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅復合材料電極的具體制備過程為，將氧化石墨烯與蒸餾水混合后超聲得到氧化石墨烯溶膠；將氧化石墨烯溶膠和硫酸銅水溶液置于反應容器中于常溫超聲振蕩1h，然后置于70℃的水浴中在攪拌的條件下依次加入水合肼水溶液和氫氧化鈉水溶液，持續(xù)攪拌45min后自然降至室溫得到負載納米銅粉的石墨烯；將負載納米銅粉的石墨烯分散到環(huán)氧樹脂E-51中得到環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅混合物；利用固化劑聚酰胺651對環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅混合物進行固化得到環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅復合材料，該環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅復合材料經絕緣化處理得到電極，絕緣化處理的電極兩端需要經過裸露處理使其兩端均具有導電性。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果：
1、容器壁上的盲端出氣管周圍均布有出氣孔，防止通氣過程中管路的來回擺動，有效避免了單一大孔出氣產生氣泡引起震動產生噪音對測量產生的影響；
2、精密高度調節(jié)裝置通過精密微調來控制哺育槽與地面之間的角度，更精準地控制人工腦脊液通過腦片的速率；
3、同時使用氣體緩沖墊和復合緩沖墊，能夠起到更好的減震效果；
4、采用環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅復合材料制成電極，其中環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的電絕緣性、耐化學介質性和粘接性，石墨烯具有優(yōu)異的導電性和生物相容性，它是人類已知的強度最高的物質，將其均勻地分散在環(huán)氧樹脂中可以增加環(huán)氧樹脂的韌性，納米銅具有良好的導電性和較低的電子遷移率，其均勻地分散在環(huán)氧樹脂中可以很好地改善環(huán)氧樹脂的導電性，使用該環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅復合材料電極能夠有效提高測量精確度。
5、溫度控制裝置能夠實現(xiàn)當溫度低于或者高于某個溫度時自動調節(jié)，同時環(huán)形熱電阻也可以避免加熱時產生很大的震動產生噪音對實驗產生影響。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖中：1、腦片記錄槽，2、混合氧氣輸入口，3、哺育槽，4、透氣孔，5、進液孔，6、人工腦脊液循環(huán)輸入口，7、盲端出氣管，8、溫度控制裝置，9、環(huán)形熱電阻，10、溫度傳感器，11、刺激微電極，12、記錄微電極，13、傾斜板，14、排水管，15、三角形支座，16、絲杠，17、螺套，18、氣體緩沖墊，19、復合緩沖墊。
具體實施方式
為了能夠更好地理解本實用新型的上述技術方案，下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細描述。一種基于新型刺激電極的離體腦片電信號記錄裝置，包括腦片記錄槽1、腦片儲存槽、氣體供給裝置、灌流給藥裝置、溫度控制裝置、電極固定及操作裝置、神經網絡信號記錄裝置和解剖顯微鏡，所述的腦片記錄槽1為長方體形狀的容器，容器側壁上開有混合氧氣輸入口2，容器內設置有哺育槽3，該哺育槽3的投影形狀是兩條相對短邊為弧形、兩條相對長邊為直線的軸對稱圖形，哺育槽3前側的弧形部分凸出到容器的外部，哺育槽3的兩側均開有透氣孔4，哺育槽3后側的弧形部分開有進液孔5，該進液孔5通過管路連接容器側壁上的人工腦脊液循環(huán)輸入口6，混合氧氣輸入口2通過管路連接氣體供給裝置，其中延伸至容器內部的盲端出氣管7上均布有多個出氣孔，人工腦脊液循環(huán)輸入口6通過管路連接灌流給藥裝置；所述的腦片儲存槽與腦片記錄槽1的結構一致，腦片儲存槽的人工腦脊液循環(huán)輸入口通過管路連接灌流給藥裝置，該人工腦脊液循環(huán)的管路通過蠕動泵；所述的溫度控制裝置8設置于容器的側壁上，該溫度控制裝置8包括用于加熱的環(huán)形熱電阻9和溫度傳感器10，環(huán)形熱電阻9和溫度傳感器10均設置于腦片記錄槽1內；所述的電極固定及操縱裝置上固定兩個微電極，該微電極從腦片記錄槽1的頂蓋上插入到哺育槽3內，微電極的另一端通過導線連接神經網絡信號記錄裝置，兩個微電極分別為刺激微電極11和記錄微電極12，其中刺激微電極11為環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅復合材料電極；所述解剖顯微鏡位于腦片記錄槽1的正上方。
所述的腦片記錄槽1和腦片儲存槽的內側底部均設有傾斜板13，該傾斜板13底部的容器側壁上連接有排水管14。
所述的腦片記錄槽1的底部設有精密高度調節(jié)裝置，該精密高度調節(jié)裝置由兩個相對的三角形支座15于一端通過銷軸鉸接而成，三角形支座15的另一端通過絲桿16及于中部連接絲桿16的螺套17固定連接，在精密高度調節(jié)裝置的底部依次設有氣體緩沖墊18和復合緩沖墊19，其中氣體緩沖墊18的上部均布有多個矩形凸起，復合緩沖墊19由聚氨酯泡沫層復合粘接在天然纖維層上而成，該天然纖維層為天然棕纖維或天然椰子殼纖維。
所述的環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅復合材料電極的具體制備過程為：
1、制備氧化石墨烯溶膠：用傳統(tǒng)的Hummers法制備氧化石墨烯，將氧化石墨烯與蒸餾水混合后超聲得到氧化石墨烯溶膠，氧化石墨烯溶膠中氧化石墨烯的濃度為0.01g/mL；
2、氧化石墨烯負載納米銅粉：將CuSO4·5H2O加入蒸餾水中超聲至完全溶解得到硫酸銅水溶液，將步驟1制備的氧化石墨烯溶膠和硫酸銅水溶液倒入250mL的三口瓶內，常溫超聲振蕩1h，然后放置在70℃的水浴中在攪拌速度為300r/min的條件下依次加入水合肼水溶液和氫氧化鈉水溶液，繼續(xù)在70℃的水浴中在攪拌速度為300r/min的條件下攪拌45min后自然降至室溫得到負載納米銅粉的石墨烯，所述的硫酸銅水溶液的濃度為0.0267g/mL，氫氧化鈉水溶液的濃度為0.05g/mL，水合肼水溶液的體積濃度為61.54%，氧化石墨烯溶膠和硫酸銅水溶液的體積比為1:2，水合肼水溶液與硫酸銅水溶液的體積比為 1:2.3，氫氧化鈉水溶液與硫酸銅水溶液的體積比為1:3；
3、負載納米銅粉的石墨烯在環(huán)氧樹脂中的分散：將步驟2得到的負載納米銅粉的石墨烯加入到環(huán)氧樹脂中，用乳化機在轉速為7000r/min的條件下分散5-7min得到環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅混合物，所述的環(huán)氧樹脂為E-51，負載納米銅粉的石墨烯與環(huán)氧樹脂的質量比為1:10；
4、固化：在聚四氟乙烯模具的內表面涂上高真空硅脂，然后將內表面涂有高真空硅脂的聚四氟乙烯模具、步驟3得到的環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅混合物和固化劑分別放入到60℃的烘箱中保溫2h，然后將預熱好的環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅混合物和預熱好的固化劑混合后在轉速為100r/min的條件下攪拌4-5min得到環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅預聚物，將環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅預聚物倒入預熱好的內表面涂有高真空硅脂的聚四氟乙烯模具中，在溫度為70℃的條件下保溫2h，再升溫至125℃并保溫2.5h，繼續(xù)升溫至150℃并保溫1h，然后自然降至室溫得到環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅復合材料，該環(huán)氧樹脂/石墨烯/納米銅復合材料經絕緣化處理得到電極，絕緣化處理的電極兩端需要經過裸露處理使其兩端均具有導電性，所述的固化劑為聚酰胺651，固化劑與步驟3中所用環(huán)氧樹脂的質量比為1:2。
本實用新型中刺激微電極可產生長時程增強或長時程壓抑。長時程增強：長時程增強（LTP）是指突觸前神經元在短時間內受到快速重復的刺激后，在突觸后神經元快速形成的持續(xù)時間較長的EPSP增強，表現(xiàn)為潛伏期縮短、幅度增高和斜率加快。與強直后增強相比，LTP的持續(xù)時間要長的多，最多可達數(shù)日；且由突觸后神經元胞質內Ca2+增加，而非突觸前末梢軸漿Ca2+增加而引起。LTP可見于神經系統(tǒng)的許多部位，尤其多見于與學習記憶有關的腦區(qū)，已被公認是脊椎動物學習和記憶的細胞學基礎。不同的LTP具有不同的產生機制。LTP在海馬有苔蘚纖維LTP和Schaffer側支LTP兩種形式。前者發(fā)生于突觸前，其機制尚不清楚，可能與cAMP和一種超極化激活的陽離子通道有關。后者發(fā)生于突觸后，其產生機制是當?shù)皖l刺激Schaffer側支時，突觸前末梢釋放少量谷氨酸遞質，后者與海馬CAI區(qū)神經元樹突膜（突觸后膜）中的谷氨酸促離子型AMPA受體結合，使AMPA受體通道開放，Na+內流，產生一定幅度的EPSP，此時另一種谷氨酸促離子型NMDA受體通道因Mg2+阻塞與通道內而不能開放；當給予高頻（50Hz）刺激時，突觸前末梢釋放大量谷氨酸，使突觸后膜產生的EPSP幅度增大，導致阻塞于NMDA受體通道中的Mg2+移出。Ca2+和Na+得以進入突觸后神經元，進入突觸后神經元的Ca2+可激活Ca2+-CaM依賴的蛋白激酶II，進而使AMPA受體通道磷酸化而增加其電導，也能將儲存于胞質中的AMPA受體轉移到突觸后膜中二增加其密度，使突觸后反應增強；此外，可能還有化學性信號（可能是花生四烯酸和一氧化碳）自突觸后神經元產生，逆向作用于突觸前神經元，引起谷氨酸的長時程量子式釋放。
長時程壓抑：長時程壓抑（LTD）是指突觸強度的長時程減弱，LTD也廣泛存在于中樞神經系統(tǒng)。在海馬神經元中若給予等量的低頻（1Hz）刺激，LTD可在產生LTP的同一突觸被引出，此時突觸后胞質內Ca2+濃度輕度升高。胞質內Ca2+濃度輕度升高時蛋白磷酸酶優(yōu)先被激活，結果使AMPA受體去磷酸化而電導降低，突觸后膜中AMPA受體的數(shù)量也減少，從而產生LTD。LTD有多種形式，不同部位不同形式的LTD，其發(fā)生機制也不同，有的LTD依賴谷氨酸促代謝型受體，而多數(shù)LTD則需要大麻素受體的激活。持續(xù)時間更長的LTP和LTD還涉及蛋白合成以及突觸和樹突棘的結構改變。
本實用新型含有多種緩沖結構，減少由于震動對實驗結果的影響，同時含有自動控溫裝置，當溫度低于或者高于某個溫度時，它可以自動調節(jié)。環(huán)形熱電阻為均勻排布的金屬絲也可以有效避免加熱時產生很大的震動產生噪音對實驗產生影響。還擁有特殊哺育槽和精密高度調節(jié)裝置，用于1-2千克的豚鼠以及小白兔，解決了之前的哺育槽太小的問題，精密高度調節(jié)裝置通過精密微調來用于控制哺育槽與地面之間的角度，更精準的控制人工腦脊液通過腦片的速率。
上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理、主要特征及優(yōu)點，在不脫離本實用新型原理的范圍下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本實用新型保護的范圍內。