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造方法及图纸

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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及光遗传学技术、电生理学技术及生物工程
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的技术方案如下：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。一种实现微量给药与光电探测的复合光纤装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：取外包层材料制成的实心柱体，在该柱体中分别加工放置光纤纤芯、导电金属丝和给药微管的通孔并保证三个通孔轴线平行，作为复合光纤的外包层使用；S2:用光纤切割笔截取适宜长度和芯径的光纤置于光纤纤芯通孔中使得一端伸出外包层底端面，另一端从外包层上端面自然伸出；截取适宜长度的导电金属丝置于导电金属丝通孔中使得一端伸出外包层底端面，另一端从外包层上端面自然伸出；用给药微管材料制成总长度长于外包层的微管预制棒，并加工一内通孔，内通孔轴线与预制棒轴线共线，制成给药微管，将之置入外包层给药微管通孔中，使得一端伸出外包层底端面，另一端从外包层上端面自然伸出；S3:用AB胶封住外包层底端面，同时从外包层上端面向光纤纤芯、导电金属丝、给药微管与外包层的间隙处注入外包层液体材料并固化处理以制成无缝隙的复合光纤；S4：使用注塑或微注射成型技术将连接器材料制成连接器，保证加工成型的连接器的空腔使得复合光纤从连接器底端进入，自然延伸出外包层上端面的光纤纤芯、导电金属丝、给药微管通过连接器内不同通道从连接器顶端伸出，所述不同通道轴线间距离自下而上呈扩大状态。S5：将所制成的复合光纤与连接器耦合：将自由伸出外包层上端面的光纤纤芯、导电金属丝与给药微管通过连接器内的不同通道伸出在连接器顶端之外，用胶水填充复合光纤与连接器的耦合处缝隙。本专利技术的技术效果如下：本专利技术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。本专利技术将光纤中复合光纤纤芯、导电金属丝与给药药管，使得该装置在实现光纤本身光信号传播功能的同时可实现体内精准给药与电信号刺激，同时进行电生理学记录；同时由于其微小型的设计与使用生物相容性材料的特点，该专利技术有对生物体创伤小，生物相容性强的优点，而复合光纤内的无缝填充设计可保证血液不回流，避免其对于实验结果的影响，连接器底端平板结构，平板结构之上的倒锥体结构设计可满足减轻质量，易于加工，稳定放置的需求。该装置可广泛用于脑科学、生物医学工程等研究领域。本专利技术相对于现有技术优势在于：1、可实现光信号、电信号、化学信号的传递并完成对以上信号造成的脑区活动的记录，单光纤装置具有多功能。2、光纤小型化、对组织创伤小。3、对脑内微小神经核团的给药与刺激及电生理信号记录精确同时。4、对于复合光纤的功能区与外包层之间的无缝隙处理，避免血液回流影响数据记录与复合光纤后续使用。5、使用生物相容性材料，提高光纤的生物相容性，降低组织创伤。附图说明图1是本专利技术的实现微量给药与光电探测的复合光纤装置的立体示意图。图2是本专利技术的实现微量给药与光电探测的复合光纤装置的结构示意图。图3是图2中复合光纤1的截面结构示意图。图4是图3中的A-A’剖面结构示意图。图5是图3中B-B’剖面结构示意图。图6是图3中C-C’剖面结构示意图。附图标记列示如下：1-复合光纤；2-连接器；3-光纤纤芯；4-导电金属丝；5-给药微管；6-陶瓷插芯；7-外部光纤；8-注射器；9-外包层。具体实施方式下面结合附图(图1-图6)对本专利技术进行说明。参考图1至图6，一种实现微量给药与光电探测的复合光纤装置，包括复合光纤1及连接器2，所述复合光纤1包括给药微管5、光纤纤芯3和导电金属丝4，所述给药微管5用于实现向生物体内微量给药，所述光纤纤芯3用于光信号刺激及探测，所述导电金属丝4用于电信号刺激及电生理学记录，所述复合光纤1用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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。/n

【技术特征摘要】
1.一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。


2.根据权利要求1所述的实现微量给药与光电探测的复合光纤装置，其特征在于，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。


3.根据权利要求1所述的实现微量给药与光电探测的复合光纤装置，其特征在于，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。


4.根据权利要求1所述的实现微量给药与光电探测的复合光纤装置，其特征在于，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。


5.根据权利要求1所述的实现微量给药与光电探测的复合光纤装置，其特征在于，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％。


6.根据权利要求1所述的实现微量给药与光电探测的复合光纤装置，其特征在于，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。

【专利技术属性】
技术研发人员：余霞，田恬，张昕，栾汶林，宋清澄，张恺，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11