[发明专利]植入式光电极采集调控装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种植入式光电极采集调控装置。

【背景技术】

癫痫、帕金森症、精神分裂症、神经性厌食、抑郁症、老年痴呆症、震颤、痉挛、强迫症、焦虑症、脑中风、以及毒瘾等众多的中枢神经系统和精神疾病一直威胁人类健康，困扰人类的正常生活。目前世界范围内的神经系统和精神疾病患者有约6亿人，其中我国约占四分之一。并且随着社会的老龄化发展以及经济、环境等多方面因素的影响，这些疾病的患者数量有逐年增加的趋势，对社会和经济的发展造成了巨大的障碍。因此，亟需一种方法来深入地研究神经回路的重塑与修复机制，进而揭示和阐明神经系统和精神疾病在细胞回路层面上的发病机理和探讨更加有效的临床调控靶点。光遗传学技术的出现让使得上述问题的解决成为可能。

光遗传学技术是近几年迅速发展的一项整合了光学、基因工程、电生理以及电子工程的全新的多学科交叉的生物技术，其主要使用植入式光电极(包括光纤和电极)作为调控器械。主要原理是首先采用基因工程技术将光感基因转入到神经系统中特定类型的细胞中进行表达，使其在细胞膜上形成特殊的离子通道。这些离子通道在不同波长的光照刺激下对不同阴阳离子的通过具有选择性，造成细胞膜两侧的膜电位发生变化，从而可以通过光纤达到对细胞选择性地兴奋或者抑制的目的。在光调控的同时，通过电极对目标神经元的生理信号的获取和分析，完成对光调控的监控和回馈。

然而，受限于目前的微电极和光纤的制造技术，传统的植入式光电极存在较多的缺点，如传统的光电极中光纤和电极的位置固定，无法根据实际的需要进行调节，无法适应复杂的生物体内环境的光调控和电生理测量等。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能有效根据生物体内环境进行调节的植入式光电极采集调控装置。

一种植入式光电极采集调控装置，包括中央处理单元、位移调节单元及光电极采集调控单元；中央处理单元与位移调节单元及光电极采集调控单元相连，用于控制位移调节单元及光电极采集调控单元；位移调节单元与光电极采集调控单元相连，用于调节光电极采集调控单元的植入深度；光电极采集调控单元用于对植入部位进行光调控及生理信号的采集，并将采集的生理信号反馈至中央处理单元。

在优选的实施方式中，位移调节单元为微型步进电机。

在优选的实施方式中，光电极采集调控单元包括信号采集器、电极单元、电极接口单元、激光发生器、光纤单元、光纤接头及用于固定位移调节单元、电极单元、电极接口单元、光纤单元及光纤接头的底座固定板；信号采集器通过电极接口单元与电极单元相连，信号采集器接收电极单元采集的生理信号，并将生理信号反馈至中央处理单元；激光发生器通过光纤接头与光纤单元相连，激光发生器向光纤单元发送激光脉冲，对植入部位进行光调控。

在优选的实施方式中，电极接口单元包括固定在底座固定板上的电极座及开设在电极座上的插孔；信号采集器上设有与插孔适配的插头，信号采集器通过插头插入插孔与电极单元相连。

在优选的实施方式中，电极单元包括至少一个微电极，光纤单元包括至少一个光纤，电极单元与光纤单元平行设置。

在优选的实施方式中，电极单元为包括多个微电极的电极阵列。

在优选的实施方式中，微电极为表面设有绝缘层的针状电极或柱状电极，且所述微电极在远离所述底座固定板的一端裸露，光纤单元设在电极阵列的一侧、两侧或均匀分布在电极阵列中。

在优选的实施方式中，微电极的自由端距底座固定板的距离大于光纤的自由端距底座固定板的距离。

在优选的实施方式中，所述微电极为盘状，所述电极单元还包括微电极板，所述微电极设在所述微电极板上。

在优选的实施方式中，所述微电极的表面修饰有金属颗粒、金属氧化物、水凝胶、导电聚合物、碳材料、多肽及蛋白质中的至少一种修饰材料。

在优选的实施方式中，所述底座固定板上开设有固定孔，所述底座固定板通过所述固定孔固定在植入部位。

在优选的实施方式中，所述激光脉冲的频率为1～200Hz，所用激光的波长范围为450～600nm。

在优选的实施方式中，所述生理信号为神经元放电生理信号、局部场电位信号、脑生理信号及生化信号中的至少一种。

该植入式光电极采集调控装置通过位移调节单元对光电极采集调控单元进行操控，能根据生物体内环境，调节其植入的深度和位置，灵活度高，可以实现对植入部位更加精确、有效、高空间分辨率和长期的光调控和电生理记录，满足对神经系统和精神疾病的研究和治疗的要求。

【附图说明】