一种无线程控光刺激装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光刺激系统，特别是一种无线程控光刺激装置。
【背景技术】
[0002]光遗传学神经调控技术具有高特异性和高时空分辨率等优点，该技术所用到的传统光刺激器多是基于固定波长的激光器，再通过光纤将光传递到光感基因脑区的神经刺激靶点。激光器本身价格昂贵且体积大，这使得系统集成度不高，光纤的有线传导方式限制了活体动物的在体神经调控。解决动物在体神经调控的一个办法就是提供轻负荷的无线光刺激系统。
[0003]目前的无线光刺激系统一般包括上位机、无线通信模块、刺激控制模块、发光模块，光纤耦合模块以及光纤。用LED和光纤耦合代替了激光光源，如专利CN201210166377.5一种背包式无线光刺激装置及其方法，以及专利CN201310030139.6针对动物的无线遥控光刺激系统，上位机的指令通过无线方式发送，刺激控制模块无线接收到指令后，根据指令控制调整发光模块的LED发光，LED发出的光经过光纤耦合模块到达光纤管，然后沿光纤到达刺激靶点。这种光源方案虽然用LED摆脱了激光器的束缚，但需要光纤耦合部件和较短的可植入光纤，才能将LED发出的光导入到脑区。但光纤耦合部件的设计加工复杂而且存在光功率衰减，刺激器效率不高。再者一根光纤只能刺激一个靶点，不能实现不同深度多点刺激。
【实用新型内容】
[0004]针对上述技术问题，本实用新型公开了一种无线程控光刺激装置，采用FPC技术设计制作的可植入脑区的神经刺激光极，并配合焊接在光极尖端若干个微型LED实现多点光刺激，本实用新型的装置用于研究光遗传学神经调控技术的小动物身上，取消了光纤模块从而解决了刺激过程中光功率衰退、刺激效率不高的技术问题。
[0005]本实用新型还有一个目的在于，通过上位机无线发送模块和光刺激器的无线接收模块，实现无线程控调节刺激参数，具有多通道多点、微负荷、长时间在体刺激。
[0006]为了实现根据本实用新型的目的，提供了一种无线程控光刺激装置，包括:
[0007]上位机；
[0008]无线发送模块，其与所述上位机连接；
[0009]刺激器，其与所述无线发送模块无线连接，且所述刺激器固定在目标动物身上；以及
[0010]光极，其包括基板、设置在所述基板一端的LED焊盘、设置在所述基板另一端的尾部接口，所述LED焊盘和所述尾部接口通过铺设在所述基板上的导电铜线连接，所述LED焊盘上焊接有若干个亮度多阶可调的LED，所述光极焊有LED的一端植入到所述目标动物体内使得若干个所述LED到达目标光感脑区，所述光极另一端上的所述尾部接口暴露在所述目标动物的体外，所述尾部接口通过PFC接插件与所述刺激器导线连接。
[0011]优选的，所述无线发送模块中设置有串口转USB接口，所述无线发送模块通过所述串口转USB接口插接在所述上位机上。
[0012]优选的，所述刺激器中集成有阻抗匹配电路、天线、控制器、LED驱动电路以及电源，所述刺激器通过背包固定在所述目标动物背上，所述刺激器的尺寸为20mmX 16mm。
[0013]优选的，所述尾部接口上设置有若干个焊锡引脚，所述LED焊盘上设置有与所述焊锡引脚相同个数的LED焊接引脚，每一个所述焊锡引脚分别通过一根所述导电铜线与每一个所述LED焊接引脚连接。
[0014]优选的，若干个所述LED焊接引脚中设置有一个正极端，其余若干个所述LED焊接引脚为负极端，若干个所述LED共正极焊接在所述LED焊接引脚上。
[0015]优选的，若干个所述LED排布成目标阵列，所述目标阵列中的每一个LED布置在每一个所述目标光感脑区。
[0016]优选的，所述尾部接口设置成插头结构，所述插头结构设置在所述目标动物的体夕卜，所述LED驱动电路的输出端连接有引出导线，所述引出导线的另一端设置有所述FPC接插件，所述插头结构与所述FPC接插件插接。
[0017]优选的，所述光极采用柔性电路板印制加工而成。
[0018]优选的，所述光极表层通过真空气相镀膜方式镀有一层parylene C。
[0019]优选的，所述LED选用波长462nm的蓝光微型LED。
[0020]本实用新型至少包括以下有益效果:
[0021]1、本实用新型可应用于自由活动小鼠等目标动物的在体神经刺激研究中，目标动物的活动范围不受设备的限制；
[0022]2、此外本实用新型具有很好的扩展性，可兼容用于脑深部、脑皮层、脊髓等处的光极，为光遗传技术在行为学相关的神经回路和疾病机理研究中提供一种有效的调控工具；
[0023]3、取消了传统刺激系统中的光纤传输模块，本实用新型直接采用LED植入到目标光感脑区，减小了光功率衰退，提高了刺激效率；
[0024]4、该装置结构紧凑、体积小、效率高、易于产品化；
[0025]5、设置有若干个LED，并同时驱动，在目标光感脑区实现了多区域多点的光刺激。
[0026]本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型的无线程控光刺激装置的结构示意图；
[0028]图2是一种实施例中所述光极的结构示意图；
[0029]图3是另一种实施例中所述光极的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0031]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0032]如图1和2所示的是根据本实用新型的无线程控光刺激装置的一种实现形式，其中包括:上位机1、无线发送模块2、刺激器3以及光极4。
[0033]所述上位机1是运行在PC上的交互控制程序，是用户控制调整刺激模式的操作界面，可对光刺激的频率、占空比、幅度三个参数进行调节。
[0034]所述无线发送模块2集成了无线接收阻抗匹配24和天线23、控制器22、电源25以及串口转USB接口 21，无线发送模块2通过串口转USB接口 21实现和上位机1的通信，可将上位机1的交互指令数据包通过无线发送模块2发送至所述刺激器3。
[0035]所述刺激器3集成了无线接收阻抗匹配33和天线34、控制器32、LED驱动电路31以及电源35。所述刺激器3固定在目标动物身上，本实施例中，目标动物选为小鼠，刺激器3通过背包固定在小鼠背上，当无线接收模块2通过天线23将收到的上位机1的交互指令数据包之后，通过天线23无线发送出去，刺激器3中天线34接收所述交互指令数据包，将该数据包传至控制器32中，控制器32中依据指令数据包内容修改LED驱动电路31的参数设置，LED驱动电路31更新驱动模式。
[0036]所述光极4为神经刺激光极，包括采用FPC技术制作的微型植入式基板42、设置在所述基板42 —端的LED焊盘43、设置在所述基板42另一端的尾部接口 41，微型植入式基板42上铺有导电铜线44，所述LED焊盘43和所述尾部接口 41通过铺设在所述基板42上的导电铜线44连接，所述LED焊盘43上焊接有若干个亮度多阶可调的LED，本实用新型中，实现了刺激强度，即LED亮度多阶可调，实现了光强度从1.5到4.5mff的调节，精度为
0.lmff,光刺激器强度多阶精确可调，可以实现对神经元不同强度的刺激，对于探索神经元不同程度的激活有重要价值。
[0037]所述光极4焊有LED的一端植入到所述目标动物体内使得若干个所述LED到达目标光感脑区，所述光极4另一端上的所述尾部接口 41暴露设置在所述目标动物的体外，所述尾部接口 41通过PFC接插件与所述刺激器3中的LED驱动电路31导线连接，从而实现了 LED驱动电路31与若干个所述LED的电连接，从而传导刺激器3中驱动所述LED的电信号。将光极4植入到目标脑区后，LED可依据上位机1无线传来的刺激参数闪烁，实现脑区光刺激。
[0038]本实用新型中刺激器3设置在小鼠身上，刺激器3与植入在小鼠脑内的光极4导电连接，无线发送模块2插设在上位机1上，无线发送模块2与刺激器3无线连接，从而使得小鼠等目标动物的在体神经刺激研究中可以自由移动，活动范围不受设备的限制；同时，本实用新型具有很好的扩展性，刺激器3可兼容用于设置在脑深部、脑皮层、脊髓等处的光极，刺激器3跟任意一个本实用新型中的光极连接，即可实现对光极所处位置的光刺激，为光遗传技术在行为学相关的神经回路和疾病机理研究中提供一种有效的调控工具；作为技术改进点之一，本实用新型采用的是微型刺激器，刺激器整体电路板尺寸:20mmX16mm，重量3g，现有技术中采用的刺激器都没这么小，导致限制了动物的行为能力，而本实用新型设置在动物身上的微型刺激器更加小巧、轻便，减轻动物负重比，避免因负重而影响动物行为学相关的实验结果。
[0039]本实用新型中，刺激器和无线发送模块的有效无线工作距离达到10m，现有的无线刺激器工作限制在无线供能场内，范围一般不超过一般lm，而本实用新型可以实现10m的工作距离，可以让实验动物实现长时、大范围活动等，对于相关的行为学研究有实际意义。
[0040]本实用新型中，取消了传统刺激系统中的光纤传输模块，本实用新型直接采用LED植入到