Fabrication de haute Contactez-Density, Flat-Interface Electrodes nerveuses pour l'enregistrement et de stimulation Applications

L’objectif global de ce protocole est de fabriquer des électrodes de brassard à interface plate à utiliser dans des applications d’interface neuronale. L’utilisation d’électrodes de brassard à interface plate peut aider à résoudre des problèmes dans le domaine des neuroprothèses, tels que la façon d’enregistrer l’intention de déplacer un membre des nerfs. Même si les électrodes du ballonnet ont des caractéristiques submillimétriques, elles peuvent toujours être fabriquées à la main de manière fiable.

Et le design est flexible. Il peut être facilement personnalisé pour de nombreuses applications d’interface neuronale différentes. Commencez avec un logiciel de CAO pour produire un véritable diagramme à l’échelle de l’électrode.

Ce schéma déterminera les dimensions de l’électrode et les sites de placement des différents composants de l’électrode. De même, créez un fichier CAO supplémentaire des contacts et des composants de l’électrode, afin qu’ils soient produits à l’aide de machines de découpe laser. Pour vous préparer, placez les contacts centraux sous le microscope et collez-les au fil à l’aide d’une soudeuse par points.

Maintenez le contact enfoncé pour effectuer une première courbure à un angle d’environ 45 degrés, puis pliez-le autour du cadre du contact. Alternez les fils de contact de chaque côté du cadre du réseau. Ensuite, placez une feuille de transparence sur le schéma directeur et collez-la sur la plaque de base.

Maintenant, pour commencer la construction, découpez un morceau carré de cinq cm dans une feuille de silicone de cinq mil d’épaisseur. Placez-le sur la plaque de base sans piéger les bulles d’air. Ensuite, préparez deux grammes de silicium non polymérisé et dégazez-le dans une chambre à vide pendant trois minutes.

Relâchez et réappliquez l’aspirateur périodiquement afin que l’air emprisonné puisse s’échapper. Maintenant, appliquez une fine ligne de silicium non durci aux emplacements des segments d’espacement selon le guide. Ensuite, collez les composants d’espacement préparés sur leurs zones désignées en les pressant sur la feuille de silicium.

Maintenant, placez le silicium dans un four isotemp préchauffé à 130 degrés Celsius pendant 30 minutes, puis refroidissez pendant 10 minutes. Maintenant, placez les contacts de référence à leurs emplacements désignés, avec les points de soudure vers le haut et les fils de contact acheminés vers la ligne médiane du brassard pour sortir par l’extrémité la plus éloignée. Après avoir assuré un positionnement correct, appuyez sur les contacts sur la couche de silicium et déposez du silicium non durci dans les trous traversants.

Ensuite, fixez temporairement les fils avec du ruban adhésif et durcissez le silicium à 130 degrés Celsius pendant 90 minutes, ou toute la nuit à température ambiante. Une fois que les contacts de référence sont fixés avec du silicium, utilisez la même technique pour fixer le réseau de contacts central. Il est important de noter que les contacts centraux doivent être placés avec précision pour obtenir un enregistrement de haute qualité.

Il est également essentiel d’acheminer correctement les pistes vers les sites de sortie désignés. Découpez une feuille transparente d’un cm sur cinq cm et utilisez-la pour couvrir les réseaux de contacts centraux. Ensuite, collez-le sur la plaque de base.

Placez la petite barre de fixation au centre de l’électrode et fixez-la à la plaque de base pour fixer les contacts du milieu en place pendant que le silicium durcit. Une fois durci, retirez la petite barre de fixation. Ensuite, retirez tout le ruban adhésif fixant les fils pour les références et les contacts métalliques, et retirez délicatement la feuille transparente pour exposer les réseaux de contacts métalliques.

Maintenant, coupez un morceau carré de transparence qui a la même largeur que l’électrode et mesure cinq cm de long. Ensuite, coupez un morceau carré de feuille de silicium qui peut couvrir toute la surface de l’électrode. Maintenant, posez ce silicone sur le morceau de transparence et étirez-le à plat pour éliminer toutes les irrégularités et éviter que les bulles d’air ne soient piégées.

Ensuite, coupez quatre morceaux de tube en silicone, chacun de cinq cm de long, et placez-les aux sites de sortie en suivant le schéma. Laissez un espace de deux mm entre le bord de l’électrode et le tube. Tout en maintenant chaque paire de tubes avec une pince à épiler, collez les tubes en commençant à un mm de l’extrémité du tube.

Maintenant, disposez les fils des contacts du milieu et les références en faisceaux. Ensuite, passez-les dans le tube correspondant près des sites de sortie. Faites cela pour tous les tubes.

Ensuite, à partir d’un récipient de mélange sous vide ou d’une seringue, déposez lentement une quantité généreuse de silicium non polymérisé sur l’ensemble du corps de l’électrode. Maintenant, placez la structure de silicium et de transparence sur le silicium non durci. Alignez la pièce de transparence avec l’électrode tout en gardant la feuille de silicium collée à celle-ci.

Ensuite, fixez du ruban adhésif sur le transparent et appliquez une légère pression pour éliminer les bulles d’air emprisonnées. Enfin, placez la grande barre de fixation au centre de l’électrode et sur le segment de transparence. Ensuite, fixez-le à la plaque de base avec une pression modérée et durcissez complètement le silicium.

Pour ajouter une couche de protection, retirez la grande barre de fixation et retirez la pièce transparente à l’aide d’une pince à épiler. Placez ensuite la feuille de blindage au centre de chaque face de l’électrode et appuyez doucement dessus dans l’électrode. Ensuite, déposez du silicium non polymérisé dans les trous traversants et durcissez-le partiellement pendant 30 minutes à 130 degrés Celsius.

Une fois refroidi à température ambiante, placez du ruban adhésif sur les extrémités extérieures de l’électrode et sur les brides de fermeture pour empêcher le silicium d’entrer dans ces segments. Ensuite, répétez le processus d’ajout d’une couche de silicium pour couvrir l’ensemble du corps de l’électrode. Ensuite, placez des feuilles de silicium et de transparence sur l’électrode, puis fixez-les avec une grande barre de fixation et durcissez le silicium.

Après le durcissement, pour terminer le processus, retirez l’excès de silicium et le ruban. Ensuite, découpez des fenêtres à travers le silicium pour exposer les segments d’espacement et utilisez une pince à épiler pour retirer les segments d’espacement. Ensuite, sous un microscope, retirez le ruban adhésif et le silicium sur les tubes jusqu’à ce qu’ils soient au niveau du corps de l’électrode.

Ensuite, coupez soigneusement le pourtour du périmètre de l’électrode jusqu’à la plaque de base. Maintenant, en prenant soin de ne pas endommager l’électrode, suivez le schéma guide pour façonner les sites de sortie du son. Découpez un triangle entre chaque paire de tubes qui traverse complètement les couches d’électrodes et sur le côté extérieur.

Maintenant, découpez les fenêtres dans le silicium qui recouvre la couche de blindage. Ensuite, faites glisser la suture en polypropylène entre la base de l’électrode et la couche transparente adjacente et utilisez-la pour délaminer l’électrode du brassard presque finie. Enfin, découpez des fenêtres dans le silicium pour exposer les contacts centraux et les contacts de référence.

L’électrode FINE fabriquée a été utilisée pour enregistrer l’activité du nerf sciatique chez un chien pendant 7,5 mois. Un préamplificateur personnalisé et un amplificateur d’instrumentation d’entrée super-bêta ont été mis en œuvre. L’électrode a été implantée autour du nerf en suturant les deux bords libres ensemble.

Le brassard aplatit le nerf tout en conservant sa flexibilité dans le sens longitudinal. La réponse de l’électrode à l’augmentation des niveaux de pression à l’intérieur du brassard a été mesurée. À un niveau de pression diastolique de 67 mm de mercure, le ballonnet a été élargi à 1,25 de sa section transversale initiale.

Cette expansion peut être utilisée pour compenser le gonflement des nerfs après la procédure d’implantation. Plusieurs paramètres ont été mesurés périodiquement pendant la durée chronique de l’implant. Le rapport signal/bruit est resté stable pendant les 7,5 mois.

L’impédance de contact, mesurée à 1 kHz, est également restée stable. Enfin, il n’y a jamais eu plus de deux contacts inactifs qui se sont produits en raison de mauvaises connexions à travers la peau de l’animal. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la fabrication d’électrodes nerveuses multicanaux similaires et être en mesure d’ajuster la conception pour répondre aux exigences de votre application finale.

L’utilisation de ces électrodes a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine des neuroprothèses pour enregistrer les signaux volontaires des nerfs.