Questo articolo fornisce una descrizione dettagliata del processo di fabbricazione di una interfaccia piana del nervo elettrodo ad alta contatto densità (FINE). Questo elettrodo è ottimizzato per la registrazione e stimolare l'attività neuronale selettivamente all'interno di nervi periferici.
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Articolo metodologico
Fabbricazione di High Contact-Density, Flat-Interface Elettrodi nervose per la registrazione e la stimolazione Applicazioni
In questo articolo
Sommario
Abstract
Molti tentativi sono stati fatti per fabbricare multi-contatto elettrodi polsino nervo che sono sicuri, robusto e affidabile per applicazioni Neuroprotesi lungo termine. Questo protocollo descrive una tecnica di fabbricazione di un elettrodo bracciale nervo cilindrica modificata per soddisfare questi criteri. progettazione minima di computer-aided design e produzione (CAD e CAM) le competenze sono necessarie per produrre costantemente polsini con alta precisione (posizionamento contatto 0,51 ± 0,04 millimetri) e diverse misure di bracciale. La precisione nel distribuire spazialmente i contatti e la capacità di mantenere una geometria predefinita compiuto con questo motivo sono due criteri essenziali per ottimizzare l'interfaccia del bracciale per la registrazione selettiva e la stimolazione. Il progetto presentato massimizza anche la flessibilità nella direzione longitudinale mantenendo sufficiente rigidità in direzione trasversale di rimodellare il nervo utilizzando materiali con differenti elasticità. L'espansione della sezione trasversale del polsinoarea come risultato di aumentare la pressione all'interno del bracciale è stata osservata essere del 25% a 67 mm Hg. Questo test dimostra la flessibilità del bracciale e la sua risposta al nervo gonfiore post-impianto. La stabilità dei contatti 'interfaccia e la qualità di registrazione sono stati anche esaminati con contatti' impedenza e segnale-rumore metriche di rapporto da un polsino cronicamente impiantato (7,5 mesi), e ha osservato di essere 2,55 ± 0,25 rispettivamente kΩ e 5,10 ± 0,81 dB.
Introduzione
Interfaccia con il sistema nervoso periferico (PNS) fornisce accesso a segnali di comando neurali altamente trasformati come viaggiano a diverse strutture all'interno del corpo. Questi segnali sono generati da assoni confinati all'interno di fascicoli e circondati da cellule perinevrio strettamente giunti. La grandezza dei potenziali misurabili risultanti dalle attività neurali è influenzata dalla impedenza dei vari strati all'interno del nervo, come lo strato perineurio altamente resistivo che circonda i fascicoli. Di conseguenza, due approcci di interfaccia sono state esplorate a seconda della posizione di registrazione rispetto allo strato perineurio, ....
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Protocollo
1. elettrodi Componenti Preparazione
- Raccogliere quattro componenti elettrodi che richiedono precisione di taglio (è stato utilizzato tagliato al laser, Si prega di fare riferimento alla lista dei materiali) prima del processo di fabbricazione. Questi componenti sono (Figura 1):
Contatti gamma Telaio: Il telaio è realizzato in lamiera di spessore 125 micron polietere etere chetone (PEEK). Esso copre l'intera larghezza del bracciale e tiene i contatti centrali ed ha bordi a forma di serpentina (Figura 1B). I contatti centrali sono avvolti nei canali di guida; quindi la larghezza esposto dei contatti è limitata da....
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Risultati
Registrazione attività neurale è stata eseguita con una misura di pre-amplificatore utilizzando l'amplificatore super-β strumentazione di ingresso (700 Hz - larghezza di banda di 7 kHz e guadagno totale di 2.000). Un esempio dell'elettrodo AMMENDA fabbricato con il protocollo presentato è mostrato in figura 3. L'impianto FINE intorno al nervo è fatto da sutura dei due bordi liberi insieme. Una dimostrazione della flessibilità del bracciale (Figura 3B) indica che il bracciale.......
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Discussione
Il metodo di fabbricazione descritto in questo articolo richiede movimenti agili e sottili al fine di garantire la qualità del bracciale finale. I contatti di registrazione devono essere posizionati esattamente nel mezzo dei due elettrodi di riferimento. Questo posizionamento è stato dimostrato di ridurre significativamente le interferenze dal circostante muscoli attività elettrica 27. Qualsiasi squilibrio nella posizione relativa del contatto durante la fabbricazione può degradare il rigetto di segnali di mo.......
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti. I fornitori elencati in questo manoscritto sono forniti solo per riferimento.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato sponsorizzato dalla OMT Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), sotto gli auspici del Dr. Jack Judy e il Dr. Doug Weber attraverso lo spazio e il Naval Warfare Systems Center, Pacific di Grant / contract No.N66001-12-C-4173 . Vorremmo ringraziare Thomas Eggers per il suo aiuto nel processo di fabbricazione, e Ronald Triolo, Matthew Schiefer, Lee Fisher e Max Friburgo per il loro contributo nello sviluppo del design della cuffia dei nervi composito.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Lamina di platino-iridio | Alfa Aesar | 41802 | 90% platino iridio |
| Fili DFT | Fort Wayne Metals | 35N LT-DFT-28% Ag | |
| Connettore in piombo | Omnetics Connector Corporation | MCS-27-SS | |
| Foglio di silicone | speciale Produttore di silicio | 0,005 "x 12" x 12 "Foglio di silicone | Alto durometro, vulcanizzato |
| Foglio di polietere etere chetone (PEEK) | Peek-Optima | 0,005 foglio LT3 | |
| stabilizzante in poliestere | Surgicalmesh | PETKM2002 | |
| tubi in silicone (0,04" ID 0,085" OD) | Silcon Medical/Industrie NewAge. | ||
| Strato schermante esterno | Alfa Aesar, A Johnson Matthey | MFCD00003436 (11391) | Lamina d'oro, 0,004" di spessore |
| Foglio lucido | APOLLO | APOCG7060 | |
| Pulitore per bagno ad ultrasuoni | Terra | Universal 2603-00A-220 | |
| Isotemp standard da laboratorio | Fisher Scientific | 13247637G | |
| Microscopio ottico | Fisher Scientific | 15-000-101 | |
| Pinzetta | Technik | 18049USA (2A-SA) | |
| Manici per lame chirurgiche | Aspen Surgical Products | 371031 | |
| Telaio di base | McMaster-Carr | 9785K411 | |
| Trave di supporto | McMaster-Carr | 9524K359 | |
| Due parti di silicone | Nusil | MED 4765 | |
| Flusso di saldatura | SRA Prodotti per saldatura | FLS71 | |
| Nastro | 3M Healthcare | 1535-0 (SKUMMM15350H) | Carta, nastro chirurgico ipoallergenico |
| Saldatrice a punti | Unitek | Alimentatore 125 con testa | |
| Piattaforma di taglio laser | Universal Laser Systems | PLS6.150D | Laser da 150 watt |
Riferimenti
- Naples, G. G., et al. A spiral nerve cuff electrode for peripheral nerve stimulation. Biomed Eng, IEEE Tran. 10, 905-916 (1988).
- Tyler, D. J., Durand, D. M. Functionally selective peripheral nerve stimulation with a flat inte....
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Ristampe e permessi
