[發明專利]一種實現微量給藥與光電探測的復合光纖裝置及制備方法

在審

• 申請號: 202010421716.4
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111603159A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 余霞;田恬;張昕;欒汶林;宋清澄;張愷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476;A61B5/0478;A61B5/0484;A61B5/00;A61M31/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦;張濤

一種實現微量給藥與光電探測的復合光纖裝置及制備方法，制備工藝簡單，所制備的復合光纖能夠實現生物體腦內微量給藥與光電刺激并進行探測結果的同步記錄，可在一根光纖中有效實現光、電、化學信號的傳輸與記錄。本發明的裝置包括復合光纖及連接器；所述復合光纖包括用于實現向生物體內微量給藥的給藥微管、光信號刺激及探測的光纖纖芯與電信號刺激及電生理學記錄的導電金屬絲；植入生物體內的給藥微管、光纖纖芯、導電金屬絲包覆有外包層，留在生物體外的給藥微管、光纖纖芯、導電金屬絲通過連接器分別與生物體外信號源相連接。

技術領域

本發明涉及光遺傳學技術、電生理學技術及生物工程技術領域，特別是涉及一種實現微量給藥與光電探測的復合光纖裝置及制備方法。

背景技術

目前在腦科學、生物醫學等領域的研究上常用光信號、電信號或化學信號對生物體腦神經進行刺激并探測相關反應以獲得相應實驗結果，具有信號刺激及探測功能的裝置在腦科學、生物醫學、光遺傳學等領域的研究上均有廣泛的應用前景。

而目前所使用的刺激及探測裝置大多僅具有單種信號刺激及探測功能，功能較為單一。若要研究某種藥物對于某腦區神經活動的影響，將給藥管與金屬電極集合成一種裝置可使得裝置體積更小，插入位置更穩定，在降低對生物體的傷害的同時，保證給藥與電生理信號變化的同時性與腦區信號變化的區域精確性。而光電復合材料現正處于熱門研究時期，滿足光纖材料多功能化的發展趨勢。故可實現微量給藥與光電探測功能的復合光纖是具有重大現實意義與應用前景的。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的缺陷或不足，提供一種實現微量給藥與光電探測的復合光纖裝置及制備方法，制備工藝簡單，所制備的復合光纖能夠實現生物體腦內微量給藥與光電刺激并進行探測結果的同步記錄，可在一根光纖中有效實現光、電、化學信號的傳輸與記錄。

本發明的技術方案如下：

一種實現微量給藥與光電探測的復合光纖裝置，其特征在于，包括復合光纖及連接器，所述復合光纖包括給藥微管、光纖纖芯和導電金屬絲，所述給藥微管用于實現向生物體內微量給藥，所述光纖纖芯用于光信號刺激及探測，所述導電金屬絲用于電信號刺激及電生理學記錄，所述復合光纖用于植入生物體內的部分其給藥微管、光纖纖芯和導電金屬絲均包覆有外包層，所述復合光纖留在生物體外的部分其給藥微管、光纖纖芯和導電金屬絲均從所述連接器的頂端伸出以與各自的生物體外信號源相連接。

所述生物體外信號源包括化學信號源、光信號源和電信號源。

所述生物體外信號源包括連接所述給藥微管的注射器，連接所述光纖纖芯的激光器，以及連接所述導電金屬絲的腦電儀。

植入生物體內的光纖纖芯、導電金屬絲、給藥微管的軸線平行且長度相同并相互靠近以減小橫截面積，且光纖纖芯、導電金屬絲、給藥微管與外包層間的縫隙由外包層材料填充以免干擾信號探測和避免血液回流。

所述光纖纖芯芯徑為105微米±10％，所述給藥微管外徑為160微米±10％，所述給藥微管內徑為60微米±10％，所述導電金屬絲直徑為150微米±10％，所述復合光纖直徑為400微米±10％。

所述連接器的底端具有向四周延伸的平板結構，所述連接器位于所述平板結構之上的部分呈倒錐體結構，所述連接器的底端中部設置有向上延伸至連接器中部的底端孔，所述連接器的頂端分散設置有均向下延伸至連接器中部并與所述底端孔上頂連通的纖芯孔、金屬絲孔和微管孔，所述微管孔豎直向下，所述復合光纖與所述連接器中的孔徑縫隙通過膠水填充以實現無縫銜接。

所述光纖纖芯采用玻璃材料，所述導電金屬絲采用金、銅、鈦、銀中的一種，所述給藥微管采用特氟龍管，所述外包層采用有機材料。

所述外包層采用聚醚砜樹脂PES，或聚砜樹脂PSU，或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。

所述連接器材料采用聚醚酰亞胺PEI樹脂或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物ABS樹脂。