مقالة منهجية

تصنيع أقطاب عصبية مسطحة الواجهة لتسجيل النشاط العصبي

يوليو 8, 2025

في هذه المقالة

الملخص

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
< p class="jove_content">المصدر: Dweiri, Y. M., et al. تصنيع أقطاب عصبية عالية الكثافة ومسطحة الواجهة لتطبيقات التسجيل والتحفيز. J. Vis. Exp. (2016)

يوضح هذا الفيديو تصنيع قطب كهربائي مسطح لتغليف الأعصاب. يعرض تكامل المعدن الواقي وطبقات البوليمر الدقيقة للحصول على سطح تسجيل فعال. تتضمن العملية إرفاق طبقات البوليمر ومعالجتها وتشذيبها وقطعها للحصول على ملامسة الأعصاب المثلى وتسجيل الإشارات بدقة.

البروتوكول

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
فئة

1. تحضير مكونات القطب الكهربائي

  1. اجمع أربعة مكونات قطب كهربائي تتطلب قطعا دقيقا (تم استخدام القطع بالليزر ؛ يرجى الرجوع إلى قائمة المواد) قبل التصنيع. هذه المكونات هي (الشكل 1):
    إطار مصفوفة جهات الاتصال: يتكون هذا الإطار من ورقة كيتون بولي إيثر (نظرة خاطفة) بسمك 125 ميكرومتر. يغطي عرض الكفة بالكامل ويحمل جهات الاتصال الوسطى وله حواف على شكل أفعواني (الشكل 1 ب). يتم لف جهات الاتصال الوسطى في قنوات التوجيه ؛ ومن ثم فإن العرض المكشوف لجهات الاتصال محدود بعرض القنوات ويتم تحديد التباعد من خلال التباعد بين القنوات.
    شرائط جهات الاتصال الوسطى: تتشكل جهات الاتصال الوسطى عن طريق لف هذه الشرائط حول إطار مصفوفة جهات الاتصال (الشكل 1 ب). قم بقص الشرائط من لوح البلاتين / 10٪ إيريديوم إلى عرض قنوات التوجيه وأضف طولا إضافيا للسماح بطيها بالكامل حول الإطار. قم بلحام سلك جهة الاتصال بزاوية 0 درجة مع المحور الرئيسي للشريط.
    جهات الاتصال المرجعية: هناك حاجة إلى أربعة مراجع. البعد الطويل لهذه جهات الاتصال أقصر قليلا من عرض الكفة لاحتوائها بالكامل داخل الكفة. قم بلحام كل جهة اتصال مرجعية بزاوية 90 درجة مع المحور الرئيسي لجهة الاتصال.
    فواصل نظرة خاطفة: تخلق الفواصل منطقة أرق على القطب للسماح بالانحناء والإغلاق (الشكل 1C). جميع الفواصل مصنوعة من نظرة خاطفة (يمكن استخدام مواد أخرى) ويتم قطعها بطول القطب. عرض المساحة الوسطى يساوي ارتفاع القطب.

2. إعداد صفيف جهات الاتصال

  1. قم بتنظيف المكونات التي تم إجراؤها في الخطوة 1 عن طريق صوتنة في الإيثانول لمدة دقيقتين عند 40 كيلو هرتز ودرجة حرارة الغرفة ، ثم دقيقتين في الماء المقطر منزوع الأيونات تحت نفس معايير الصوتنة. دعها تجف.
  2. افحص جهات الاتصال بصريا بحثا عن أي عيوب مثل بقايا القطع بالليزر أو تشوهات السطح.
  3. ضع جهات الاتصال واحدة تلو الأخرى تحت المجهر بحيث تكون بقعة اللحام متجهة لأعلى. بدءا من الطرف الحر ، امسك التلامس مع الملقط بحوالي 1/3 من طوله. ارفع الرصاص إلى زاوية 45 درجة مع الضغط على جهة الاتصال لإجراء الانحناء الأول.
  4. ضع جهة الاتصال المنحنية مسبقا أسفل إطار المصفوفة بحيث يكون اللحام متجها لأعلى. أمسك الإطار لأسفل بالملاقط وارفع السلك إلى زاوية 45 درجة لعمل انحناء ثان. أثناء الاستمرار في الضغط على الإطار لأسفل ، أمسك الطرف الحر للتلامس بالملاقط وانحني بزاوية 180 درجة (قم بطيها باتجاه الخط الأوسط للإطار).
  5. قم بتصويب وسحب جهة الاتصال باتجاه المشغل ثم ثني بزاوية 180 درجة (قم بطيها إلى الخط الأوسط). يجب الآن إحاطة نقطة اللحام النقطي بين الطرفين المنحنيين.
  6. كرر الخطوات 2.3 - 2.5 لجهات الاتصال المتبقية. اجعلها ضيقة قدر الإمكان. قم بتبديل أسلاك التلامس على كل جانب من إطار المصفوفة.

3. دليل تخطيط الكفة

  1. قم بإنشاء رسم تخطيطي ثنائي الأبعاد للصفعة في وضع مفتوح مسطح.
    ملاحظه: استخدم أي برنامج CAD (التصميم بمساعدة الكمبيوتر) لإنتاج رسم تخطيطي حقيقي. سيحدد هذا الرسم البياني أبعاد القطب الكهربائي وموقع التنسيب لمكونات القطب الكهربائي المختلفة.
  2. اطبع الرسم التخطيطي ثنائي الأبعاد على ورق عادي للقياس باستخدام آلة طباعة عادية ، ثم قم بقص قطعة مربعة مقاس 5 سم × 5 سم مع الرسم في المنتصف.
  3. باستخدام مشرط ، اقطع قطعة مربعة مقاس 5 سم × 5 سم من ورقة الشفافية الحرارية (T1).
  4. ضع قطعة الشفافية T1 أعلى ورق الرسم التخطيطي، ثم ضع كلتا الطبقتين على لوحة القاعدة بحيث يكون الرسم التخطيطي متجها لأعلى. قم بتثبيتها على لوحة القاعدة بشريط لاصق.

4. طبقة قاعدة القطب ووضع جهات الاتصال المرجعية

  1. اقطع لوح سيليكون مقاس 5 سم × 5 سم بمشرط (S1) وضعه على طبقة الشفافية. ابدأ بإسقاط زاوية واحدة ، ثم اخفض باقي الورقة ببطء لتجنب احتجاز فقاعات الهواء بين ورقتي T1 و S1 (الشكل 2 أ).
  2. امزج ما يقرب من 2 جم من السيليكون غير المعالج وفقا لتوجيه ورقة بيانات الشركة المصنعة. حرك الجزأين بجدة مع عصا تحريك خشبية معقمة. ضع المزيج في غرفة مفرغة لمدة 3 دقائق. قم بتدوير الفراغ للتخلص من الفقاعات عند ارتفاعها إلى السطح. سخني الفرن متساوي درجة الحرارة إلى 130 درجة مئوية
    ملاحظه: يمكن أن تمنع قفازات اللاتكس عملية معالجة السيليكون. كما أنها تحتوي على الكبريت ، والذي يمكن أن يترك ملوثات على أسطح العمل. يوصى باستخدام قفازات النتريل بدلا من ذلك.
  3. باستخدام أداة انتقاء الأسنان ، قم بتطبيق خط رفيع من السيليكون غير المعالج على طول منتصف أجزاء الفاصل حيث توجد في الرسم التخطيطي التوجيهي.
  4. ضع الفواصل على المناطق المحددة ، ثم اضغط عليها لأسفل على لوح السيليكون S1.
  5. قم بمعالجة السيليكون جزئيا في فرن isotemp لمدة 30 دقيقة ، واتركه يبرد لمدة 10 دقائق.
  6. ضع جهات الاتصال المرجعية في مناطق مخصصة. تأكد من أن نقاط اللحام متجهة لأعلى وأن خيوط التلامس يتم توجيهها نحو خط الوسط للصفعة للخروج من الطرف البعيد. بعد التأكد من الموضع الصحيح ، اضغط على جهات الاتصال لأسفل على طبقة السيليكون S1. قم بإيداع السيليكون غير المعالج في الثقوب.
  7. قم بلصق الخيوط ثم قم بمعالجة السيليكون بالكامل عند 130 درجة مئوية لمدة 90 دقيقة ، أو طوال الليل في درجة حرارة الغرفة (الشكل 2 ب).

5. وضع صفيف جهات الاتصال المركزية

  1. اقطع قطعة شفافة مقاس 1.5 سم × 5 سم بمشرط (T2). قم بلصق الخيوط المرجعية بعيدا عن المنطقة الوسطى لمنعها من العمل أسفل مصفوفة جهات الاتصال أثناء الخطوة التالية.
  2. ضع مصفوفات التلامس في الموقع المخصص بحيث يكون جانب الخيوط متجها لأعلى. قم بإيداع السيليكون غير المعالج لتثبيت المصفوفة في مكانها.
  3. ضع القطعة من 5.1 (T2) عبر خط وسط القطب الكهربائي وفوق المصفوفات لتثبيتها لأسفل. قم بلصق الأطراف أثناء الضغط لأسفل على المصفوفات. قم بمحاذاة المصفوفة يدويا مع الموضع المخصص. قم بلصق الخيوط خارج محيط الكفة.
  4. ضع شريط التثبيت الصغير عبر مركز القطب الكهربائي وفوق جزء الشفافية T2. قم بتثبيته لأسفل على لوحة القاعدة بضغط معتدل للضغط على جهات الاتصال الوسطى مقابل طبقة السيليكون الأساسية S1.
  5. قم بمعالجة السيليكون بالكامل لمدة 90 دقيقة عند 130 درجة مئوية أو طوال الليل عند RT.
< p class = "jove_title" >6. تضمين مكونات القطب الكهربائي

  1. قم بإزالة شريط التثبيت الصغير وقم بإزالة الورقة الشفافة T2 برفق لفضح مصفوفات التلامس الوسطى. قم بإزالة جميع الأشرطة التي تحتوي على الخيوط للمراجع وجهات الاتصال الوسطى (الشكل 2 ج).
  2. باستخدام مشرط ، قم بقص قطعة مربعة من ورقة الشفاف بنفس عرض القطب الكهربائي وطول 5 سم (T3) ، ثم قم بقص قطعة مربعة من لوح السيليكون لتغطية سطح القطب بالكامل (S2).
  3. ضع لوح السيليكون (S2) فوق قطعة الشفافية (T3) وقم بتمديده لإزالة أي موجات أو مخالفات وللتخلص من فقاعات الهواء من الوقوع بينهما.
  4. قطع أربع قطع من أنابيب السيليكون ؛ بطول كل منها 5 سم. ضعها في موقع الخروج من العملاء المتوقعين كما هو محدد في الرسم التخطيطي الإرشادي. اترك مسافة 2 مم بين القطب وحواف الأنبوب. أثناء الضغط باستمرار على كل زوج من الأنابيب باستخدام ملاقط ، قم بلصق الأنابيب بدءا من 1 مم بعيدا عن نهاية الأنبوب. كرر مع الزوج الآخر.
  5. قم بترتيب وقيادة جهات الاتصال الوسطى والمراجع إلى حزم ، ثم قم بتمريرها عبر الأنبوب المقابل بالقرب من مواقع الخروج. كرر مع الأنابيب الثلاثة الأخرى. (الشكل 2 د).
  6. قم بإيداع كمية وفيرة من السيليكون غير المعالج على جسم القطب بالكامل.
    ملاحظه: تجنب تكوين فقاعات الهواء خلال هذه الخطوة إما عن طريق صب السيليكون غير المعالج ببطء من حاوية الخلط المفرغة بالمكنسة الكهربائية أو حقنه بحقنة.
  7. ضع الهيكل من 6.3 أعلى السيليكون غير المعالج المودع مع توجيه لوح السيليكون S2 لأسفل. قم بمحاذاة قطعة الشفافية T3 مع القطب مع الحفاظ على لوح السيليكون S2 ملتصقا به.
  8. قم بلصق قطعة الشفافية T3 ثم اضغط لإخراج أي فقاعات هواء محاصرة. ضع شريط التثبيت الكبير عبر مركز القطب الكهربائي وفوق جزء الشفافية T3. ثم قم بتثبيته على لوحة القاعدة بضغط معتدل. قم بمعالجة السيليكون بالكامل لمدة 90 دقيقة عند 130 درجة مئوية ، أو طوال الليل في RT.

7. وضع طبقة التدريع (موصى به لتسجيل الأصفاد)

  1. قم بإزالة شريط التثبيت الكبير وقم بفك قطعة الشفافية (T3) بالملاقط. ضع ورقة التدريع في وسط كل وجه من وجهي القطب واضغط قليلا للضغط عليها في القطب. قم بإيداع السيليكون غير المعالج في الثقوب.
  2. قم بمعالجة السيليكون جزئيا لمدة 30 دقيقة عند 130 درجة مئوية ، ثم اتركه يبرد تماما إلى درجة حرارة الغرفة. ضع شريطا لاصقا على الأطراف الخارجية للقطب الكهربائي وفوق حواف الإغلاق لمنع إضافة سيليكون إضافي غير معالج إلى هذه الأجزاء.
  3. كرر الخطوات من 6.6 إلى 6.8.
< p class = "jove_title" >8. الاستغناء عن القطب النهائي

  1. انزع السيليكون الزائد وقطعه أعلى الشريط اللاصق المضاف في الخطوة 7.2 باستخدام شفرة مشرط ، ثم قم بإزالة الشريط اللاصق بعناية.
  2. قم بقص النوافذ من خلال السيليكون لفضح أجزاء الفاصل من خلال طبقة S2. استخرج مقاطع الفاصل المضمنة باستخدام الملقط. ستترك هذه الخطوة فراغات وتشكل لوح سيليكون واحد مرن في هذه المناطق (في الأصل S1).
  3. انزع السيليكون الزائد أعلى الأشرطة اللاصقة التي تغطي أنابيب السيليكون ، ثم قم بقصه بشفرة مشرط لتسوية الأنابيب بجسم القطب.
  4. قطع حول محيط القطب وصولا إلى لوحة القاعدة.
  5. اقطع مثلثا بين كل زوج أنبوب بالكامل من خلال لوحة القاعدة. على الجانب الخارجي ، اتبع الرسم التخطيطي الإرشادي لتشكيل مواقع خروج العملاء المحتملين. قم بإزالة جميع مواد السيليكون التي تم فصلها عن جسم القطب خلال الخطوات الأخيرة.

9. تعريض جهات الاتصال وطبقات التدريع

  1. اقطع النوافذ من خلال طبقة السيليكون S2 التي تغطي طبقة التدريع. حرك خيوط خياطة البولي بروبلين بين قاعدة القطب الكهربائي (الطبقة S1) والطبقة الشفافة T1 على لوحة القاعدة لتفكيك قطب الكفة النهائي.
  2. اقلب القطب الكهربائي بحيث تكون جهات الاتصال المركزية وطبقة السيليكون S1 متجهة لأعلى ، ثم قم بتعريضها عن طريق قطع النوافذ من خلال طبقة السيليكون الأساسية S1. كرر هذا مع جهات الاتصال المرجعية الخارجية ، مع تعريض أجزاء بعرض 1 مم على طول مركز جهات الاتصال. تأكد من أن الفتحات المستقرة على جانبي جهات الاتصال المرجعية مدمجة بالكامل داخل جسم القطب.

10. لحام موصل إلى الخيوط

  1. قم بإيداع مادة اللحام بشكل منفصل على الخيوط ودبابيس التوصيل ، ثم قم بتسخين ودمج كلا الجزأين معا باستخدام مكواة لحام.
    ملاحظه: تتكون أسلاك الرصاص DFT من قلب فضي محاط بطبقة خارجية مصنوعة من سبائك النيكل والكوبالت الأساسية MP35N. يتطلب ترسيب مادة اللحام على هذه الأسلاك استخدام تدفق متخصص للسماح بالالتصاق بالسلك (يرجى الرجوع إلى قائمة المواد).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

figure-results-1
الشكل 1: نظرة عامة على FINE ومكوناتها. أ) FINE في الوضع المفتوح ومكونات المبنى الأربعة الرئيسية التي تتطلب قطعا دقيقا. هذه المكونات هي: إطار صفيف جهات الاتصال (I) ، شرائط جهات الاتصال الوسطى (II) ، جهات الاتصال المرجعية (III) ، فواصل PEEK (IV). الكفة متجهة لأسفل فيما يتعلق بوضع جهات الاتصال ضد العصب. تتم إزالة الفواصل (IV) بعد التجميع. ب) عرض موسع لجهات الاتصال المرك...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
لم يتم الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة الاسم الشركة رقم فهرسي التعليقات رقائق البلاتين والإيريديوم ألفا إيسار 41802 90٪ البلاتين إيريديوم أسلاك DFT فورت واين ميتالز 35N LT-DFT-28٪ Ag موصل الرصاص شركة Omnetics Connector Corporation MCS-27-SS ورقة سيليكون مصنع السيليكون المتخصص 0.005 "x12" x12" ورقة سيليكون مقياس التحمل العالي ، المفلكنة ورقة بولي إيثر إيثر كيتون (نظرة خاطفة) نظرة خاطفة أوبتيما 0.005 ورقة LT3 الصف شبكة تثبيت البوليستر الجراحية PETKM2002 أنابيب السيليكون (0.04 "معرف 0.085" OD) سيلكون الطبية / نيو إيج إندستريز. 2810458 طبقة التدريع الخارجية ألفا إيسار ، جونسون ماثي MFCD00003436 (11391) ورق ذهبي، بسمك 0.004 بوصة ورقة الشفافية ابولو APOCG7060 منظف الحمام بالموجات فوق الصوتية تيرا يونيفرسال 2603-00 أ -220 فرن المختبر القياسي Isotemp فيشر ساينتيك هاتف: 13247637 جرام المجهر البصري فيشر ساينتيك 15-000-101 الملقط تكنيك 18049الولايات المتحدة الأمريكية (2A-SA) مقابض الشفرة الجراحية منتجات أسبن الجراحية 371031 الإطار الأساسي ماكماستر كار 9785 ك411 شعاع الدعم ماكماستر كار 9524 كيه 359 جزءان من السيليكون نسيل 4765 ميد تدفق اللحام منتجات لحام SRA إف إل إس71 شريط 3M للرعاية الصحية 1535-0 (SKUMMM15350H) ورق، شريط جراحي مضاد للحساسية آلة لحام البقعة يونيتيك 125 امدادات الطاقة مع رأس لحام 101F منصة القطع بالليزر أنظمة الليزر العالمية PLS6.150D 150 واط ليزر

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة