[发明专利]一种实现微量给药与光电探测的复合光纤装置及制备方法

说明书

一种实现微量给药与光电探测的复合光纤装置及制备方法，制备工艺简单，所制备的复合光纤能够实现生物体脑内微量给药与光电刺激并进行探测结果的同步记录，可在一根光纤中有效实现光、电、化学信号的传输与记录。本发明的装置包括复合光纤及连接器；所述复合光纤包括用于实现向生物体内微量给药的给药微管、光信号刺激及探测的光纤纤芯与电信号刺激及电生理学记录的导电金属丝；植入生物体内的给药微管、光纤纤芯、导电金属丝包覆有外包层，留在生物体外的给药微管、光纤纤芯、导电金属丝通过连接器分别与生物体外信号源相连接。

技术领域

本发明涉及光遗传学技术、电生理学技术及生物工程技术领域，特别是涉及一种实现微量给药与光电探测的复合光纤装置及制备方法。

背景技术

目前在脑科学、生物医学等领域的研究上常用光信号、电信号或化学信号对生物体脑神经进行刺激并探测相关反应以获得相应实验结果，具有信号刺激及探测功能的装置在脑科学、生物医学、光遗传学等领域的研究上均有广泛的应用前景。

而目前所使用的刺激及探测装置大多仅具有单种信号刺激及探测功能，功能较为单一。若要研究某种药物对于某脑区神经活动的影响，将给药管与金属电极集合成一种装置可使得装置体积更小，插入位置更稳定，在降低对生物体的伤害的同时，保证给药与电生理信号变化的同时性与脑区信号变化的区域精确性。而光电复合材料现正处于热门研究时期，满足光纤材料多功能化的发展趋势。故可实现微量给药与光电探测功能的复合光纤是具有重大现实意义与应用前景的。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种实现微量给药与光电探测的复合光纤装置及制备方法，制备工艺简单，所制备的复合光纤能够实现生物体脑内微量给药与光电刺激并进行探测结果的同步记录，可在一根光纤中有效实现光、电、化学信号的传输与记录。

本发明的技术方案如下：

一种实现微量给药与光电探测的复合光纤装置，其特征在于，包括复合光纤及连接器，所述复合光纤包括给药微管、光纤纤芯和导电金属丝，所述给药微管用于实现向生物体内微量给药，所述光纤纤芯用于光信号刺激及探测，所述导电金属丝用于电信号刺激及电生理学记录，所述复合光纤用于植入生物体内的部分其给药微管、光纤纤芯和导电金属丝均包覆有外包层，所述复合光纤留在生物体外的部分其给药微管、光纤纤芯和导电金属丝均从所述连接器的顶端伸出以与各自的生物体外信号源相连接。

所述生物体外信号源包括化学信号源、光信号源和电信号源。

所述生物体外信号源包括连接所述给药微管的注射器，连接所述光纤纤芯的激光器，以及连接所述导电金属丝的脑电仪。

植入生物体内的光纤纤芯、导电金属丝、给药微管的轴线平行且长度相同并相互靠近以减小横截面积，且光纤纤芯、导电金属丝、给药微管与外包层间的缝隙由外包层材料填充以免干扰信号探测和避免血液回流。

所述光纤纤芯芯径为105微米±10％，所述给药微管外径为160微米±10％，所述给药微管内径为60微米±10％，所述导电金属丝直径为150微米±10％，所述复合光纤直径为400微米±10％。

所述连接器的底端具有向四周延伸的平板结构，所述连接器位于所述平板结构之上的部分呈倒锥体结构，所述连接器的底端中部设置有向上延伸至连接器中部的底端孔，所述连接器的顶端分散设置有均向下延伸至连接器中部并与所述底端孔上顶连通的纤芯孔、金属丝孔和微管孔，所述微管孔竖直向下，所述复合光纤与所述连接器中的孔径缝隙通过胶水填充以实现无缝衔接。

所述光纤纤芯采用玻璃材料，所述导电金属丝采用金、铜、钛、银中的一种，所述给药微管采用特氟龙管，所述外包层采用有机材料。

所述外包层采用聚醚砜树脂PES，或聚砜树脂PSU，或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。

所述连接器材料采用聚醚酰亚胺PEI树脂或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物ABS树脂。