[发明专利]一种兼容光学成像和电生理记录的自动化脑皮层降温失活系统

权利要求书

1.一种兼容光学成像和电生理记录的自动化脑皮层降温失活系统，其特征在于：本系统主要分为自动温度控制电路和钛合金植入装置两部分，自动温度控制电路用以控制调节系统温度，钛合金植入装置为本系统的主体结构；自动温度控制电路由上位计算机、控制单片机和基于运算放大器的测温电路组成；测温电路利用运算放大器读取T型热电偶探头的温差电压，AD转换后通过SPI总线发送给控制单片机；测温电路使用锂电池独立供电，与单片机通讯的SPI总线使用高速光电耦合器进行隔离，并且隔离电路部分整体需要进行电磁屏蔽，以保证测温系统不会引入外源噪音对电生理记录产生干扰；控制单片机通过SPI总线读取脑组织温度数据后，按照设定的目标温度以PWM的方式控制制冷泵的转速，最终控制冷酒精流过冷却管的流速，使脑组织温度稳定在设定温度附近；脑组织的实时温度由控制单片机通过USB转UART串口发送给上位计算机，并由上位计算机进行记录；制冷的目标温度、制冷工作的开始和停止命令由上位计算机通过USB转UART串口发送给单片机；上位计算机上的温度记录和系统控制通过自行开发的软件完成；

钛合金植入装置由硅胶膜(9)、底盘(1)、滑块(4)、盖板(2)、顶盖(3)、侧盖(5)、接线塔(6)和接线塔盖(7)组成；其中，硅胶膜(9)通过伸出的裙边插入硬脑膜下，依靠颅内压与硬脑膜内壁贴合密封并固定在颅骨开窗处，保护脑组织，并提供透明的成像观察窗口；底盘(1)由三颗钛合金骨钉(10)固定在颅骨上，用于支撑和固定冷却管(8)以及其他零部件；冷却管(8)从滑块(4)的孔中穿过，相对位置能够调整，最终位置确定后，由M2顶丝固定在滑块(4)上；滑块(4)能在底盘(1)的开槽中上下滑动，或左右转动角度，用于调整冷却管(8)在皮层上的位置，位置确定后通过底盘(1)开槽旁边的M1.4顶丝固定；盖板(2)通过八颗对称的M1.4的平头螺钉固定在底盘(1)上，用于转接记录或成像系统，盖板(2)上端螺纹的尺寸和规格按照记录和成像系统的需要进行适配；接线塔(6)由三颗钛合金骨钉固定在颅骨上，用于连接热电偶探头线(11)，接线塔(6)内部设有用于安装热电偶的接线端子(12)的安装孔，使用前需要将热电偶与接线端子(12)连接后插入开孔，并用骨科水泥从接线塔(6)的底部进行密封；顶盖(3)通过螺纹安装在盖板(2)上，中间设有通气孔，并通过旋入M2螺钉密封；侧盖(5)通过两颗M1.4螺钉固定在底盘(1)上；接线塔盖(7)通过螺纹安装在接线塔(6)上；顶盖(3)、侧盖(5)和接线塔盖(7)用于保护冷却管(8)、硅胶膜(9)、皮层和接线端子(12)不受污染、锈蚀和外力损伤，实验过程中需要用碘伏对该系统的外侧进行消毒后打开。

2.根据权利要求1所述的一种兼容光学成像和电生理记录的自动化脑皮层降温失活系统，其特征在于：硅胶膜(9)由透明硅胶压制而成。

3.根据权利要求1所述的一种兼容光学成像和电生理记录的自动化脑皮层降温失活系统，其特征在于：接线塔(6)由聚醚醚酮材料加工而成。

4.一种利用权利要求1所述的系统进行的实施方法的实验前准备方法，其特征在于：实验前，将不锈钢腰穿针或细不锈钢管弯曲成冷却管(8)并将T型热电偶探头焊接在冷却管根部，用聚四氟乙烯热缩管保护后，将冷却管末端插入滑块的孔中，并将流入和流入口分开一定角度，防止滑块脱落；热电偶探头线(11)末端装上相同金属材料的接线端子(12)，从底部装入接线塔的孔洞后用骨水泥将孔洞封死。