本發(fā)明涉及一種神經(jīng)診療裝置，更具體的說(shuō)是一種光刺激及信號(hào)采集探針。

背景技術(shù)：

隨著老齡化社會(huì)的到來(lái)，阿爾茨海默、帕金森等老年神經(jīng)退行性疾病越來(lái)越受到關(guān)注。然而，大腦依舊是人類(lèi)認(rèn)知的黑洞。2005年之后發(fā)展起來(lái)的光遺傳學(xué)方法可通過(guò)光來(lái)激活或者失活特定腦區(qū)的神經(jīng)環(huán)路或者單個(gè)神經(jīng)元，由于光具有實(shí)時(shí)、原位、快速、可逆等優(yōu)點(diǎn)，該方法一經(jīng)問(wèn)世就掀起了腦科學(xué)研究領(lǐng)域上百年來(lái)的第三次革命，光遺傳學(xué)技術(shù)被譽(yù)為21世紀(jì)神經(jīng)生物學(xué)最有影響力的技術(shù)方法。目前光遺傳學(xué)還處在鼠類(lèi)和非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的研究階段，通過(guò)將led光探針植入大腦的不同區(qū)域，以記錄和刺激大腦中特定的位點(diǎn)，從而能夠進(jìn)行細(xì)胞級(jí)別實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)、處理以及解釋神經(jīng)數(shù)據(jù)，從而幫助醫(yī)學(xué)人員深入了解神經(jīng)疾病并研究出合理的治療方案。

目前已有的實(shí)驗(yàn)類(lèi)裝置還不足以滿足光遺傳學(xué)研究的技術(shù)需求，現(xiàn)有技術(shù)的一種微型led神經(jīng)探針包含led驅(qū)動(dòng)單元和led發(fā)光單元，該種類(lèi)型的探針只有光刺激功能，用于光遺傳學(xué)的研究功能有限，并不能獲得經(jīng)元在光刺激下產(chǎn)生的反饋信號(hào)，對(duì)光遺傳學(xué)進(jìn)行更加深入的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種在進(jìn)行光遺傳學(xué)及人類(lèi)神經(jīng)科學(xué)研究過(guò)程中，可以植入的光刺激及信號(hào)采集探針。

為解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種光刺激及信號(hào)采集探針，包括探針基板，其中，

所述探針基板包括前端部分和后端部分；

所述前端部分呈尖銳結(jié)構(gòu)以植入生物體內(nèi)，前端部分設(shè)置有傳感器和發(fā)光源；

所述后端部分設(shè)置有與傳感器電性連接的傳感器電極、與發(fā)光源電性連接的發(fā)光源電極以及公共電極。

作為優(yōu)選的，所述探針基板為柔性軟基板。

作為優(yōu)選的，所述柔性軟基板材料為pdms。

作為優(yōu)選的，所述傳感器為溫度檢測(cè)傳感器、電流檢測(cè)傳感器和/或光信號(hào)檢測(cè)傳感器。

作為優(yōu)選的，所述發(fā)光源為led光源，其為芯片結(jié)構(gòu)，通過(guò)焊接方式固定于探針基板的前端部分。

作為優(yōu)選的，所述探針基板包括多層疊加的基板，每層基板的前端部分設(shè)置有單一的傳感器或發(fā)光源。

作為優(yōu)選的，所述探針基板的前端部分包覆有生物相容性材料。

作為優(yōu)選的，所述生物相容性材料為mgo、zno或al2o3。

作為優(yōu)選的，所述傳感器和發(fā)光源均為一個(gè)或多個(gè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少有以下有益效果：

1.探針上同時(shí)集成了光刺激的發(fā)光器發(fā)光單元和傳感器檢測(cè)單元，方便進(jìn)行操作；

2.探針外側(cè)包裹生物相容性材料，加強(qiáng)生物體的術(shù)后恢復(fù)，減小排異反應(yīng)；

3.通過(guò)探針另一端的電極，同時(shí)控制led的發(fā)光強(qiáng)度、頻率、波長(zhǎng)和向外傳輸傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)信號(hào)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的光刺激及信號(hào)采集探針結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的光刺激及信號(hào)采集探針結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的單層探針基板示意圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的基本構(gòu)思，提供一種光刺激及信號(hào)采集探針，包括探針基板，探針基板分為前端部分和后端部分；其中前端部分呈尖銳結(jié)構(gòu)以植入生物體內(nèi)，前端部分設(shè)置有傳感器和發(fā)光源；后端部分設(shè)置有與傳感器電性連接的傳感器電極、與發(fā)光源電性連接的發(fā)光源電極以及公共電極。通過(guò)同時(shí)在基板上設(shè)置傳感器和發(fā)光源，在同一設(shè)備上即可實(shí)現(xiàn)光刺激以及獲得經(jīng)元在光刺激下產(chǎn)生的反饋信號(hào)。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的光刺激及信號(hào)采集探針結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種微型光刺激及信號(hào)采集探針，包括探針基板6，探針基板6前端呈尖銳結(jié)構(gòu)，例如呈尖銳鋒利外形，在尖銳結(jié)構(gòu)端同時(shí)集成了發(fā)光源(光刺激單元)和傳感器(信號(hào)采集單元)，在探針基板6的另一端(即為后端部分)設(shè)置有金屬接觸電極(3，4，5)，通過(guò)該金屬接觸電極可將探針基板6與外部電路相連接，探針基板兩端發(fā)光源1、傳感器2與電極通過(guò)金屬布線相連接?；迩岸说陌l(fā)光源通過(guò)金屬布線，分別連接在基板后端的發(fā)光源電極3和公共電極4上，基板前端的傳感器通過(guò)金屬布線，分別連接在基板后端的傳感器電極5和公共電極4上，其中公共電極可以接地。

作為優(yōu)選，所述探針基板6可為剛性硬基板和柔性軟基板。其中剛性硬基板使用的材料為pcb常用材料，如環(huán)氧玻璃布層壓板(fr-4)、聚酰亞胺(polymide)、氰酸酯樹(shù)脂(cyanateester)、聚四氟乙烯(ptfe)等，透明剛性硬基板則采用玻璃基板，在植入生物體內(nèi)部的基板外部需要包裹生物相容性材料，可以為mgo、zno和al2o3等。柔性軟基板使用的材料為pdms，pdms材料本身就具有良好的生物相容性。使用生物相容性材料，是為了防止探針植入生物體內(nèi)部后，對(duì)生物體組織產(chǎn)生較大排異或炎癥反應(yīng)。優(yōu)選的，采用柔性軟基板，優(yōu)選的性軟基板材料為pdms。

對(duì)于發(fā)光源，其可以為led發(fā)光源，所述的led發(fā)光源波長(zhǎng)覆蓋范圍為280nm-630nm(可在制備工藝階段控制相應(yīng)led發(fā)光源的發(fā)射光波波長(zhǎng))，芯片尺寸小于100um×100um，led可以只作為芯片結(jié)構(gòu)，芯片結(jié)構(gòu)可為正裝、倒裝、垂直結(jié)構(gòu)，led發(fā)光源與探針基板固定，優(yōu)選采用焊接方式固定，其與探針基板的結(jié)合方式可為打金線焊接、倒裝植金球焊接、共晶焊接等工藝。所述發(fā)光源均個(gè)數(shù)可以為一個(gè)或多個(gè)，為調(diào)節(jié)發(fā)光源亮度和頻率等，可以對(duì)發(fā)光源進(jìn)行串、并聯(lián)，并通過(guò)外部控制器對(duì)發(fā)光源的亮度和頻率進(jìn)行調(diào)整。

優(yōu)選的，所述的傳感器檢測(cè)功能可為溫度檢測(cè)、電流檢測(cè)、光信號(hào)檢測(cè)等。相應(yīng)的，包含的傳感器可以為溫度檢測(cè)傳感器、電流檢測(cè)傳感器和/或光信號(hào)檢測(cè)傳感器。

優(yōu)選的，所述探針基板包括多層疊加的基板，每層基板的前端部分設(shè)置有單一的傳感器或發(fā)光源，各基板之間通過(guò)粘接或者焊接等方法進(jìn)行固定，優(yōu)選的采用焊接方式固定。

但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知曉，也可以在各層基板上設(shè)置多個(gè)發(fā)光源或者多個(gè)傳感器；也可以將各傳感器和發(fā)光源均設(shè)置在一個(gè)基板上。

優(yōu)選的，探針基板的前端部分包覆有生物相容性材料?？蛇x的，所述生物相容性材料為mgo、zno或al2o3。

以下進(jìn)一步結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)探針的各技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步解釋說(shuō)明，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

實(shí)施例1

如圖1所示的一種微型光刺激及信號(hào)采集探針，包括探針基板6，探針基板6前端為尖銳鋒利外形，在尖銳端同時(shí)集成了發(fā)光源1，本實(shí)施例為led和信號(hào)采集傳感器2，在探針基板的另一端為金屬接觸電極3、4、5，通過(guò)該電極3、4、5可將探針基板與外部電路相連接，探針基板兩端發(fā)光源1、傳感器2與電極3、4、5通過(guò)金屬布線相連接。其中公共電極4為發(fā)光源1和傳感器r2的共地端，發(fā)光源電極3為led1的控制信號(hào)和供電線，傳感器電極5為傳感器2的信號(hào)采集和供電線。

所述探針基板6為剛性硬基板。其中剛性硬基板使用的材料為pcb常用材料，為fr-4板材，透明剛性硬基板則采用玻璃基板，在植入生物體內(nèi)部的基板外部需要包裹生物相容性材料，可以為mgo、zno和al2o3中的一種或組合等。使用生物相容性材料，是為了防止探針植入生物體內(nèi)部后，對(duì)生物體組織產(chǎn)生較大排異或炎癥反應(yīng)。

所述的發(fā)光源1波長(zhǎng)為450nm，芯片尺寸為50μm×50μm，led芯片結(jié)構(gòu)可為正裝、倒裝、垂直結(jié)構(gòu)，與探針基板的結(jié)合方式可為打金線焊接、倒裝植金球焊接、共晶焊接等工藝。

所述的傳感器2檢測(cè)功能可為溫度檢測(cè)、電流檢測(cè)、光信號(hào)檢測(cè)等。

實(shí)施例2

如圖2和3所示，為一種微型光刺激及信號(hào)采集探針，包括探針基板6，探針基板前端為尖銳鋒利外形，在尖銳端同時(shí)集成了發(fā)光源1(光刺激led單元)和傳感器2(信號(hào)采集單元)，在探針基板6的另一端為金屬接觸電極，通過(guò)該電極可將探針基板與外部電路相連接，探針基板6兩端發(fā)光源1、傳感器2與電極通過(guò)金屬布線相連接。該種探針基板6為疊層結(jié)構(gòu)，即每層基板只含有一種控制單元(即只包含傳感器2或者只包含發(fā)光源1)，如圖2所示三層基板疊加，1、2可為發(fā)光源或傳感器，并且本發(fā)明不限層數(shù)，組合方式根據(jù)實(shí)際應(yīng)用靈活多變。

所述探針基板6為柔性軟基板。柔性軟基板使用的材料為pdms，pdms材料本身就具有良好的生物相容性。使用生物相容性材料，是為了防止探針基板6植入生物體內(nèi)部后，對(duì)生物體組織產(chǎn)生較大排異或炎癥反應(yīng)。

所述的發(fā)光源1波長(zhǎng)580nm，芯片尺寸為50μm×50μm，led芯片結(jié)構(gòu)可為正裝、倒裝、垂直結(jié)構(gòu)，與探針基板的結(jié)合方式可為打金線焊接、倒裝植金球焊接、共晶焊接等工藝。

所述的傳感器2檢測(cè)功能可為溫度檢測(cè)、電流檢測(cè)、光信號(hào)檢測(cè)等。

所述的三層基板完成各自單元層上元件的焊接及布線后，通過(guò)粘性材料合成一塊軟基板，如圖3所示。探針基板6在植入生物體內(nèi)部的基板外部需要包裹生物相容性材料，可以為mgo、zno和al2o3等。

本發(fā)明實(shí)施例的探針可作為神經(jīng)學(xué)科領(lǐng)域的神經(jīng)元光刺激及信號(hào)采集探針，是一種可廣泛用于光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)和人類(lèi)神經(jīng)類(lèi)疾病研究的核心裝置。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。