[发明专利]用于神经元刺激及电信号记录的光电极阵列及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于生物神经刺激与电信号检测的电极传感器设计及加工领域，更具体涉及在生物医学工程中基于光遗传学的用于神经元刺激及电信号记录的光电极阵列及制备方法。

背景技术

阐明神经活动的基本过程是现代脑科学的目标之一。在分析神经细胞如何完成各种功能时，往往需要激活或者抑制特定细胞以确定其在复杂的神经回路中发挥的作用。近年来快速发展的光遗传学可以让某一类型的神经细胞对特定波长的光产生兴奋或抑制。利用光电极对神经元进行光刺激与电信号记录逐渐成为主要的研究手段。

目前常用的光电极结构包括：将金属丝与光纤粘附在一起；在金属丝表面涂覆一定厚度的六甲基硅氧烷(PDMS)等透明材料形成中间导电，外部导光的结构；在Utah立体电极中间穿入一根光纤构成光电极；在Michigan平面电极表面固定一根光纤或者SU-8光刻胶等材料制备的光波导作为光刺激源。以往的光电极均是先制备出电记录点之后再组装或者制备导光层，为了不妨碍电记录点的信号采集功能，导光层会与电极点保持一定距离，因此出光口与电记录点之间很难满足光刺激部位与电记录部位的一致性，也意味着刺激的细胞与记录的细胞存在一定差异。这种不明确的刺激与响应的因果关系影响了神经信号的分析结果。另外，现有的光电极大多只有一个光波导，在面临多种波段的光源对神经造成的不同影响时，不具备同时刺激的条件。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于神经元刺激及电信号记录的光电极阵列及制备方法，以保证光刺激点与电记录点在同一位置，同时可以连接多个光源进行不同波段的光学刺激，以及具有制备简单和兼容性强的优点。

本发明提供一种用于神经元刺激及电信号记录的光电极阵列，包括：

多个波导结构，该波导结构为圆柱形；

一连接器，为矩形，该连接器的一面开有多个连接孔，所述波导结构插接在连接器的连接孔内；

一PCB板，该PCB板为L型，该PCB板的长边固定在波导结构的根部。

本发明还提供一种用于神经元刺激及电信号记录的光电极阵列的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：取多个圆柱形波导层和一矩形的连接器，该连接器的一面开有多个连接孔，将波导层的一端加入在连接器的连接孔内；

步骤2：腐蚀波导层前端，使波导层前端为锥形；

步骤3：在波导层上表面沉积导电层；

步骤4：在沉积有导电层的波导层上沉积绝缘层，形成波导结构；

步骤5：采用光刻或激光刻蚀的方法，刻蚀波导结构前端及根部的绝缘层，暴露部分出导电层，该导电层的前端为电极；

步骤6：将一L型PCB板的长边固定在波导结构的根部，使PCB板与暴露出的导电层电性连接。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种用于神经元刺激及电信号记录的光电极阵列，由于金属记录点是附着在波导光纤表面的金属薄膜，所以光刺激位点与电信号记录点在空间位置上是重叠的，实现了刺激对象与记录对象的一致性，保证了在神经工程科学研究中数据可靠对应的因果关系。

2、本发明提供的这种用于神经元刺激及电信号记录的光电极阵列，是由多个光纤排列而成的阵列器件，可以根据需要研究的脑部区域灵活地选择某一个或者多个电极进行刺激与记录，而且这种阵列器件可以同时与多种光源想连接，可以实现多种光源刺激下的神经元活动，分析这些条件的制约消长关系，可以更全面地分析脑部活动；

3、本发明提供的这种用于神经元刺激及电信号记录的光电极阵列，工艺简单，实现成本低，具有工艺合理性。

附图说明

为了进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图和实施例进行详细说明，其中：

图1是本发明提供的用于神经元刺激及电信号记录的光电极阵列结构示意图；

图2是本发明提供的用于神经元刺激及电信号记录的光电极阵列的制备方法流程图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种用于神经元刺激及电信号记录的光电极阵列，包括：