만성에 대한 마이크로 드라이브 배열 생체내에 녹화 : 드라이브 제작

이 동영상은 21개의 독립적으로 조정 가능한 스크류 구동 마이크로 드라이브가 있는 경량 마이크로 드라이브 어레이의 조립을 다룹니다. 각 마이크로 드라이브는 단일 전극의 기록 위치를 제어합니다. 마이크로 드라이브는 움직이는 동물의 두개골에 대해 고정시키고 전극을 조밀하게 채워진 패턴으로 모아 작은 개두술을 통해 뇌로 들어갈 수 있도록 컴퓨터로 설계된 플라스틱 베이스에 장착됩니다.

베이스는 또한 녹음 기기에 연결하기 위한 전극 인터페이스 보드를 지원하여 실험의 시작과 끝에서 동물을 편리하게 연결하고 분리할 수 있습니다. 베이스에 부착된 플라스틱 원뿔은 쥐 케이지의 요소로부터 마이크로 드라이브와 전극을 보호합니다. 안녕하세요, 저는 매사추세츠 공과 대학(MIT)의 PIKA 학습 및 기억 연구소(PIKA Institute for Learning and Memory)의 매트 윌슨(Matt Wilson) 연구실에서 근무하는 파이아 포스트맨(Faia Postman)입니다.

오늘 우리는 이러한 마이크로 다이브 어레이 중 하나를 제작하는 방법에 대한 프로토콜을 보여드리겠습니다. 우리 실험실에서는 이러한 마이크로 다이브 어레이를 사용하여 쥐의 뇌에 있는 많은 뉴런 집단, 예를 들어 피질 또는 해마에서 기록합니다. 먼저 마이크로 다이브 어레이를 설계한 방법을 보여드리겠습니다.

그런 다음 Steve와 Stewart가 원자재를 가공하는 방법과 완전한 기능을 갖춘 장치로 조립하는 방법을 보여주는 작업장으로 향합니다. 시작하겠습니다. 플라스틱 베이스는 컴퓨터 등급 설계 소프트웨어를 사용하여 설계되었으며 저렴한 3D 프린팅 프로세스를 사용하여 제조됩니다.

또한 마이크로 드라이브 어레이의 다른 모든 구성 요소를 모델링합니다. 이를 통해 완성 된 드라이브의 크기와 무게를 신중하게 제어 할 수 있습니다. 플라스틱 바닥의 상단에는 개별 마이크로 드라이브를 수용할 수 있는 두 개의 구멍 고리가 있습니다.

3D 모델은 입체 리소그래피를 사용하여 레이저 경화 수지로 설계를 제작하는 서비스 부서로 보내집니다. 이 작업은 며칠 밖에 걸리지 않으며 결과 부품은 가볍고 재사용할 수 있습니다. 서비스 사무소에서 부품이 도착하면 사용할 준비를 해야 합니다.

그럼 워크숍으로 가볼까요? 3D 프린팅 프로세스는 작은 구멍을 안정적으로 인쇄할 수 없으므로 모델에 더 작은 직경의 구멍을 지정합니다. 그런 다음 작업장에서 필요한 크기로 구멍을 뚫고 두드립니다.

베이스의 외부 링에 플라스틱 베이스, 숫자 61비트, 숫자 65비트 및 1.55mm 비트를 준비하기 위해 세 가지 크기의 드릴 비트가 사용됩니다. 매우 낮은 속도에서 61비트의 숫자가 있는 핸드 드릴을 사용하여 나중에 마이크로 드라이브 나사를 삽입할 파일럿 구멍을 준비합니다. 다음으로, 숫자 65비트로 이 구멍을 뚫어 베이스의 입구에 있는 마이크로 드라이브 지지 튜브의 구멍을 준비합니다.

더 큰 1.55mm 비트를 사용하여 전극 인터페이스 보드와 보호 콘에 베이스를 부착할 구멍을 뚫습니다. 마이크로 드라이브에서 부드러운 움직임을 보장하려면 스테인리스 스틸 슬리브를 구멍의 내부 링에 삽입하십시오. 각 슬리브는 베이스 상단과 같은 높이가 될 때까지 한 쌍의 펜치로 압입해야 합니다.

이제 나사 파일럿 구멍을 나사산으로 끼워야 합니다. 핀 바이스를 사용하여 탭을 잡고 두드리기 전에 건조 윤활제를 바르십시오. 탭을 정렬하고 인접한 슬리브에 임시로 삽입하는 23 게이지 튜브와 평행이 되도록 하면 됩니다.

인터페이스 보드와 보호 콘을 고정하는 구멍은 나사산을 끼워야 합니다. 이 구멍을 같은 방법으로 손으로 두드립니다. 플라스틱 기반 설계는 각 나사 파일럿 구멍에 탭 스타터를 갖추고 있어 나사산 가공 중에 초기 나사산이 손상되지 않도록 합니다.

모든 파일럿 구멍이 나사산 인 후. 이 탭 스타터는 면도날을 사용하여 쉽게 분리할 수 있습니다. 전극은 여러 개의 전기 가이드 튜브에 의해 드라이브 하단의 단일 위치로 안내됩니다.

먼저 모든 전기 가이드 튜브를 고정할 수집기 캐뉼러를 만들어야 합니다. 수집기 캐뉼라는 1.5cm 길이의 스테인리스 스틸 튜브 조각으로 만들어집니다. 수집기 캐뉼라는 치과 용 시멘트로 고정됩니다.

따라서 접착력을 높이려면 Dremel 연삭 휠을 사용하여 튜브를 조심스럽게 거칠게 만들고 이 캐뉼라를 플라스틱 베이스 바닥에 삽입합니다. 캐뉼라의 5-7mm가 마이크로 드라이브 어레이 외부에 남아 있도록 배치합니다. 외과적 이식을 용이하게 하려면 수집기 캐뉼라를 플라스틱 베이스 바닥에 부착하십시오.

치과용 아크릴을 사용하면 최소 15분 동안 경화시킵니다. 이제 면도날로 폴리아미드 21개를 잘라 가이드 튜브를 준비합니다. 21개의 가이드 튜브를 모두 드라이브 베이스 하단의 수집기 캐뉼라에 공급하여 이 단계를 시작합니다.

이렇게 하면 튜브가 모두 서로 평행하게 됩니다. 번들의 튜브가 너무 느슨하거나 빡빡하면 더 적은 수의 튜브로 시작하거나 필요에 따라 튜브를 추가할 수 있습니다. 이제 각 가이드 튜브를 한 번에 하나씩 제거하고 드라이브 상단의 슬리브 중 하나에 넣습니다.

튜브 다발에 남아 있는 틈을 통해 튜브를 아래로 통과시킵니다. 가이드 튜브에 꼬임이나 심하게 구부러진 부분이 있는지 검사하고 필요에 따라 교체하십시오. 슬리브 상단에서 1-2mm 확장되도록 각 가이드 튜브 위치를 조정합니다.

이제 수집기 캐뉼러 바닥에 얇은 sano acro lake 접착제를 작은 방울 떨어뜨립니다. 접착제가 가이드 튜브로 흘러 들어가지 않도록 각별히 주의하십시오. 다음으로, 새 면도날을 사용하여 수집기 캐뉼러 바닥에 있는 여분의 튜브 다발을 잘라냅니다.

스테레오스코프 아래에서 튜브가 깔끔하게 절단되고 캐뉼라와 같은 높이인지 확인합니다. 각 전극은 자체 마이크로 드라이브로 진행되므로 21개의 마이크로 드라이브를 만든 다음 플라스틱 베이스에 삽입해야 합니다. 각 마이크로 드라이브는 서로 부착된 맞춤형 나사와 속이 빈 지지 튜브로 구성됩니다.

치과용 아크릴을 사용하면 전극이 지지 튜브를 통과합니다. 나사는 치과용 아크릴에 내장된 작은 립이 있는 나사산이 없는 부분을 특징으로 하며 이러한 방식으로 나사가 자유롭게 회전할 수 있도록 합니다. 나사가 플라스틱 베이스로 바뀌면 전극을 전진시키거나 후퇴시킵니다.

나사의 머리는 반 실린더 모양입니다. 마이크로 드라이브를 만들기 전에 맞춤형 나사를 돌릴 드라이버를 만들어야 합니다. 우리의 임시 드라이버는 맞춤형 나사를 사용하여 하프 실린더 헤드를 둘러싸고 있는 립을 완전히 연마하여 구성됩니다.

나사 머리가 완전히 싸일 때까지 5cm 길이의 15 게이지 튜브에 나사 머리를 삽입합니다. 이제 나사의 나사산 주위로 튜브를 부수어 튜브에 고정하고 회전하지 않도록 합니다. 짜잔 드라이버에서 핸들 역할을 하는 미니 핀 바이스를 부착합니다.

마이크로 드라이브는 나사와 지지 튜브 주위에 치과용 아크릴을 성형하여 만듭니다. 우리가 사용하는 금형은 플라스틱 베이스와 마찬가지로 3D 프린팅 플라스틱이며 아크릴을 금형에 부을 때 나사와 지지 기둥을 정렬된 상태로 유지하는 바닥에 구멍이 있습니다. 먼저 금형을 준비하고 23 게이지 바늘을 사용하여 지지 튜브 구멍을 제거하고 나사 구멍을 청소하고 탭을 사용하여 나사산을 만들어야 합니다.

이것은 플라스틱 베이스에 방금 사용한 것과 동일한 절차입니다. 이제 금형을 사용하여 마이크로 드라이브를 만들 준비가 되었습니다. 치과용 아크릴이 금형에 달라붙는 것을 방지하기 위해 테프론 기반 윤활제를 금형에 라이닝합니다.

14mm 길이의 23 게이지 스테인리스 스틸 지지대의 상단 2-3mm를 연삭 휠로 긁어 아크릴 깊이에 단단히 고정되도록 합니다. 지지대를 금형의 작은 구멍에 삽입하여 기둥의 상단이 상단 위에 오도록 합니다. 잘. 나사에 테프론 기반 윤활제의 박막을 바르고 나사산이 우물 바닥 바로 아래에 올 때까지 나사 구멍에 삽입합니다.

이제 치과용 아크릴을 섞어 틀에 붓습니다. 모든 구석구석에 들어가는지 확인하십시오. 바늘은 아크릴이 굳어지면 기포를 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다.

나사를 뒤로 당겨 마이크로 드라이브를 제거할 수 있습니다. 엄격한 품질 검사를 수행하십시오. 아크릴에 균열이나 기포가 없어야 합니다.

포스트와 나사는 평행해야 하며 옆으로 움직일 수 없어야 합니다. 나사는 부드럽게 회전해야 하지만 유격이 없으면 불량 마이크로 드라이브가 재사용되는 부품에서 분해되어야 합니다. 21개의 양호한 마이크로 드라이브가 생길 때까지 이 과정을 반복합니다.

금형에 여러 개의 웰이 있는 경우 시간을 절약하기 위해 마이크로 드라이브와 배치를 만들 수 있습니다. 각 마이크로 드라이브를 플라스틱 베이스에 있는 한 쌍의 구멍에 조심스럽게 맞춥니다. 마이크로 드라이브 지지 튜브를 poly me 가이드 튜브 위로 밀어 넣고 금속 슬리브에 삽입하면서 드라이버를 사용하여 마이크로 드라이브 나사를 전진시킵니다.

이것은 까다로울 수 있습니다. 마이크로 드라이브가 내려갈 때 가이드 튜브가 버클에 걸리지 않도록 베이스 중앙을 주시하십시오. 모든 마이크로 드라이브가 제자리에 있고 완전히 내려가면 소량의 아크릴을 드라이브 중앙에 떨어뜨려 가이드 튜브의 부케를 제자리에 고정합니다.

아크릴이 15분 동안 경화되도록 합니다. 아크릴이 건조되면 각 마이크로 드라이브를 약 3mm 후퇴시키려면 마이크로 드라이브의 하향식 뷰 회로도를 만들고 각 마이크로 드라이브에 고유한 이름 또는 번호를 지정합니다. 이제 입체경을 보고 드라이브를 거꾸로 뒤집고 수집기 캐뉼라와 가이드 튜브의 바닥 사진을 찍습니다.

다음 단계에서 참조로 사용할 수 있는 그림을 인쇄하십시오. 그런 다음 드라이브를 거꾸로 한 상태에서 좁은 폴리아미드 캐리어 튜브를 마이크로 드라이브의 상단이 나올 때까지 각 가이드 튜브에 삽입합니다. 가이드 튜브가 어떤 마이크로 드라이브에 해당하는지 사진에 대한 참고.

캐리어 튜브는 나중에 섬세한 전극선을 보호하고 지지합니다. 마이크로 드라이브를 통과합니다. 마이크로 드라이브 지지 튜브 상단에서 1cm 위가 될 때까지 각 캐리어 튜브를 확장한 다음 5분 에폭시 또는 두꺼운 sano acro lake 접착제로 캐리어 튜브를 지지 튜브에 붙입니다.

이 단계에서 매우 주의하십시오. 접착제가 지지 튜브 내부로 떨어지면 지지 튜브를 고정 가이드 튜브에 묶어 마이크로 드라이브를 망칠 수 있습니다. 이것이 캐리어 튜브를 삽입하기 전에 마이크로 드라이브를 올리는 이유입니다.

모든 캐리어 튜브가 제자리에 접착되면 마이크로 드라이브를 다시 완전히 내리고 새 면도날을 사용하여 드라이브 바닥에서 모든 캐리어 튜브를 같은 높이로 자릅니다. 그런 다음 날카로운 가위를 사용하여 마이크로 드라이브 상단에서 1-2mm 위의 캐리어 튜브를 자릅니다. 마지막으로 전극 인터페이스 보드를 드라이브 베이스 위에 놓고 두 개의 나사로 장착합니다.

이 시점에서 드라이브 어레이에 전극과 실험을 로드할 준비가 되었습니다. 우리는 일반적으로 테트로스라고 하는 4채널 마이크로와이어 전극을 사용하지만 모든 유형의 전극을 사용할 수 있습니다. teros 제작, 마이크로 드라이브에 로드하는 방법 및 외과적 이식을 위해 드라이브 어레이를 준비하는 방법은 다른 Joe 비디오에서 다룹니다.

이 프로토콜은 직접 따르거나 필요에 맞게 수정할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 연구자들은 더 깊은 뇌 구조를 기록하기 위해 더 긴 나사가 필요할 것입니다. 다른 사람들은 하나 이상의 뇌 위치를 대상으로 하는 드라이브를 설계하고 싶어할 수 있습니다.

이 디자인은 또한 약간 더 많은 변형을 가진 마우스와 같은 작은 동물에 사용하기 위해 소형화할 수 있으며, 전극 위치를 원격으로 조정할 수 있는 전동 마이크로 드라이브를 사용할 수 있습니다. 우리는 쥐의 머리에 이식할 수 있고 동물이 실제로 움직이는 동안 많은 뉴런 개체군을 기록할 수 있는 마이크로 드라이브 어레이를 설계하고 제작하는 방법을 보여드렸습니다. 이 절차를 수행할 때 마이크로 드라이브 나사가 미끄러지지 않도록 플라스틱 베이스의 구멍을 조심스럽게 끼우는 것을 기억하는 것이 중요합니다.

제작된 마이크로 드라이브에 대한 엄격한 품질 검사를 수행합니다. 나사와 지지 튜브가 평행하고 나사가 유격 없이 부드럽게 회전하는지 확인하십시오. 접착제나 치과용 아크릴을 사용할 때 실수로 튜브가 막히지 않도록 주의하십시오.

마지막으로, MyDrive 어레이를 완성하고 수술을 하기 전에 드라이브에 테트로와 저용량을 제작해야 한다는 점을 기억하십시오. 이것은 다른 직업 비디오 기사에서 다룹니다. 그게 다야.

지켜봐 주셔서 감사드리며 실험에 행운을 빕니다.