[發明專利]光電極組件及光電極在體成像系統

有效

• 申請號: 201310398943.X
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103462600A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 魯藝;王立平;鐘成;劉楠
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04;A61B5/00;A61N5/067
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，尤其是涉及一種可拆式的光電極組件及含有該光電極組件的光電極在體成像系統。

背景技術

目前世界范圍內的神經系統和精神疾病患者有約6億人，其中我國約占四分之一。包括癲癇、帕金森癥、精神分裂癥、神經性厭食、抑郁癥、老年癡呆癥、震顫、痙攣、強迫癥、焦慮癥、腦中風、以及毒癮等在內的眾多中樞神經系統和精神疾病一直威脅人類健康，困擾人類正常生活。并且隨著社會的老齡化發展以及經濟、社會、環境等多因素的影響，這些疾病的患者數量有逐年增加的趨勢，對社會和經濟的發展造成了巨大的障礙。因此，亟需一種方法來深入地研究神經回路的重塑與修復機制，進而揭示和闡明神經系統和精神疾病在細胞回路層面上的發病機理和探討更加有效的臨床治療靶點。而光遺傳學技術（Optogenetics）的出現讓使得上述問題的解決成為可能。

所謂的光遺傳學技術是近幾年正在迅速發展的一項整合了光學、基因工程、電生理以及電子工程的一種全新的多學科交叉的生物技術。其主要原理是首先采用基因技術將光感基因轉入到神經系統中特定類型的細胞中進行表達，使其在細胞膜上形成特殊的離子通道。這些離子通道在不同波長的光照刺激下會分別對陽離子或者陰離子的通過產生選擇性，從而造成細胞膜兩邊的膜電位發生變化，達到對細胞選擇性地興奮或者抑制的目的。

作為一種全新的神經科學研究技術，在比較理想的光遺傳學技術實施過程中希望能在光調控的同時，能夠獲取影像和電生理等多種信號，從而對神經環路進行非常精細的調控和研究。然而，受限于目前的微電極和光纖制造技術，目前還沒有完善的光電極陣列滿足對光遺傳學技術的研究，更沒有出現集合了在體光纖成像、光刺激和電生理記錄的新型光電極陣列系統，無法使研究者能在電生理和分子影像等層面對神經系統和神經疾病進行更加深入的研究，同時也限制了該技術的進一步深入發展。

發明內容

基于此，有必要提供一種可適用于光遺傳學研究的光電極組件及含有該光電極組件的光電極在體成像系統。

一種光電極組件，包括支架、電極組件及光纖組件；所述支架包括固定頭及固定座；所述電極組件包括電極接口和電極；所述光纖組件包括光纖接口、刺激光纖和成像光纖束；所述電極接口及所述光纖接口固定在所述固定頭上，所述電極與所述電極接口連接并固定在所述電極接口上；所述刺激光纖與所述光纖接口連接并固定在所述光纖接口上；所述固定頭、所述成像光纖束及所述固定座鎖緊固定在一起。

在其中一個實施例中，所述固定頭為中空的圓柱體結構，所述電極接口及所述光纖接口固定在所述固定頭的外周壁上，所述固定頭的內徑與所述成像光纖束的外徑一致，所述成像光纖束從所述固定頭的中空部位穿過所述固定頭。

在其中一個實施例中，所述固定座包括鎖緊部及延伸部，所述鎖緊部及所述延伸部均為中空的圓柱體結構，所述鎖緊部與所述延伸部共軸固定連接，所述鎖緊部的外徑大于所述延伸部的外徑，所述鎖緊部的內徑、所述延伸部的內徑及所述成像光纖束的外徑一致，所述成像光纖束從所述鎖緊部及所述延伸部的中空部位穿過所述固定座。

在其中一個實施例中，所述光電極組件還包括鎖緊件，所述鎖緊件為中空的圓柱體結構，所述固定頭的一端設有外螺紋，所述鎖緊件的一端設有與所述固定頭上外螺紋匹配的內螺紋，所述鎖緊件與所述固定頭螺紋連接，且所述鎖緊部的外徑與所述鎖緊件的內徑一致，從而當所述鎖緊件與所述固定頭螺紋連接后所述固定頭、所述成像光纖束及所述固定座鎖緊固定在一起。

在其中一個實施例中，所述電極有多根，多根所述電極形成電極陣列。

在其中一個實施例中，所述電極為外周設有絕緣層的針狀電極、柱狀電極及平板電極中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述刺激光纖有多根，多個所述刺激光纖形成刺激光纖陣列。

一種光電極在體成像系統，包括控制單元、激光器、采集單元、記錄單元及上述任一實施例所述的光電極組件；所述控制單元控制所述激光器發射激光經由所述刺激光纖對導入光敏感基因的細胞進行光刺激治療；所述控制單元控制所述采集單元經所述電極采集電生理信號及所述成像光纖束采集生物體微環境圖像信號，并將所述電生理信號及所述微環境圖像信號發送至所述記錄單元。

通過將微電極技術與光纖技術結合在一起構成上述光電極組件，同時該光電極組件耦合成像光纖束，可以實現對目標神經元更加精確、有效及高空間分別率的光調控和電生理記錄，從而滿足對神經系統和精神疾病的研究和治療的要求。

附圖說明

圖1為一實施方式的光電極在體成像系統的模塊示意圖；