녹화 및 자극 애플리케이션을위한 높은 접촉 밀도의 제작, 평면 인터페이스 신경 전극

이 프로토콜의 전반적인 목표는 신경 인터페이스 응용 분야에 사용할 평면 인터페이스 커프 전극을 제작하는 것입니다. 평면 인터페이스 커프 전극을 사용하면 신경에서 팔다리를 이동하려는 의도를 기록하는 방법과 같은 신경 보철 분야의 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 커프 전극은 밀리미터 미만의 기능을 가지고 있지만 여전히 안정적으로 손으로 만들 수 있습니다.

그리고 디자인은 유연합니다. 다양한 신경 인터페이스 응용 프로그램에 맞게 쉽게 사용자 지정할 수 있습니다. CAD 소프트웨어로 시작하여 전극의 실제 스케일 다이어그램을 생성하십시오.

이 다이어그램은 전극의 치수와 다양한 전극 구성 요소의 배치 위치를 결정합니다. 마찬가지로, 레이저 절단 기계를 사용하여 생산할 수 있도록 접점 및 전극 구성 요소의 추가 CAD 파일을 생성합니다. 준비 과정에서 중앙 접점을 현미경 아래에 놓고 스폿 용접기를 사용하여 리드에 접착합니다.

접점을 누른 상태에서 약 45도 각도로 초기 구부린 다음 접점 프레임 주위로 접습니다. 어레이 프레임의 양쪽에 있는 접점 리드를 번갈아 가며 사용합니다. 다음으로, 안내 다이어그램 위에 투명 시트를 놓고 베이스 플레이트에 테이프로 붙입니다.

이제 빌드를 시작하려면 5mil 두께의 실리콘 시트에서 5cm 정사각형 조각을 잘라냅니다. 기포를 가두지 않고 베이스 플레이트에 놓습니다. 그런 다음 경화되지 않은 실리콘 2g을 준비하고 진공 챔버에서 3분 동안 가스를 제거합니다.

갇힌 공기가 빠져나갈 수 있도록 주기적으로 진공 청소기를 해제하고 다시 적용합니다. 이제 가이드에 따라 스페이서 세그먼트의 위치에 경화되지 않은 실리콘의 얇은 선을 적용합니다. 그런 다음 준비된 스페이서 구성 요소를 실리콘 시트에 눌러 지정된 영역에 부착합니다.

이제 실리콘을 예열된 섭씨 130도의 isotemp 오븐에 30분 동안 넣은 다음 10분 동안 냉각합니다. 이제 참조 접점을 지정된 위치에 배치하고 용접 지점이 위로 향하게 하고 접점 리드를 커프의 정중선으로 라우팅하여 맨 끝에서 빠져나오게 합니다. 올바른 위치를 확인한 후 접점을 실리콘 층에 누르고 경화되지 않은 실리콘을 관통 구멍에 삽입하십시오.

다음으로, 리드를 테이프로 임시로 고정하고 실리콘을 섭씨 130도에서 90분 동안 또는 실온에서 밤새 경화시킵니다. 기준 접점이 실리콘으로 고정되면 동일한 기술을 사용하여 중앙 접점 어레이를 부착합니다. 중요한 것은 고품질 녹음을 위해 중앙 접점을 정확하게 배치해야 한다는 것입니다.

리드를 지정된 출구 지점으로 적절하게 라우팅하는 것도 중요합니다. 1cm x 5cm 투명 시트를 잘라 중앙 접점 어레이를 덮는 데 사용합니다. 그런 다음 베이스 플레이트에 테이프로 붙입니다.

전극 중앙을 가로질러 작은 고정 막대를 놓고 clamp실리콘이 경화되는 동안 중간 접점을 제자리에 고정하기 위해 베이스 플레이트까지 고정합니다. 경화되면 작은 고정 장치 막대를 제거했습니다. 그런 다음 참조 및 금속 접점의 리드를 고정하는 모든 테이프를 제거하고 투명 시트를 부드럽게 제거하여 금속 접점 어레이를 노출시킵니다.

이제 전극과 너비가 같고 길이가 5cm인 정사각형 투명 조각을 자릅니다. 그런 다음 전극 표면 전체를 덮을 수 있는 정사각형 실리콘 시트를 자릅니다. 이제 이 실리콘을 투명 조각 위에 놓고 평평하게 늘려 불규칙성을 제거하고 기포가 갇히는 것을 방지합니다.

다음으로, 각각 5cm 길이의 실리콘 튜브 4개를 자르고 다이어그램에 따라 출구 위치에 놓습니다. 전극 가장자리와 튜브 사이에 2mm의 간격을 두십시오. 핀셋으로 각 튜브 쌍을 누른 상태에서 튜브 끝에서 1mm 떨어진 곳에서 시작하여 튜브를 테이프로 감습니다.

이제 중간 접점의 리드와 참조를 번들로 정렬합니다. 그런 다음 출구 사이트 근처의 해당 튜브를 통과하십시오. 모든 튜브에 대해 이 작업을 수행합니다.

다음으로, 진공 청소기로 청소한 혼합 용기 또는 주사기에서 전체 전극 본체에 충분한 양의 경화되지 않은 실리콘을 천천히 증착합니다. 이제 경화되지 않은 실리콘 위에 실리콘과 투명 구조를 놓습니다. 실리콘 시트가 전극에 부착된 상태를 유지하면서 투명 조각을 전극에 맞춥니다.

그런 다음 투명 필름을 테이프로 감고 가벼운 압력을 가하여 갇힌 기포를 제거합니다. 마지막으로 큰 고정 막대를 전극 중앙과 투명도 세그먼트 위에 놓습니다. 그런 다음 적당한 압력으로 베이스 플레이트에 고정하고 실리콘을 완전히 경화시킵니다.

차폐 층을 추가하려면 큰 고정 장치 막대를 제거하고 핀셋으로 투명 부분을 제거합니다. 그런 다음 전극의 각 면 중앙에 차폐 시트를 놓고 전극에 부드럽게 누릅니다. 그런 다음 경화되지 않은 실리콘을 관통 구멍에 넣고 섭씨 30도에서 130분 동안 부분적으로 경화시킵니다.

실온으로 냉각되면 전극의 바깥쪽 끝과 닫는 플랜지 위에 접착 테이프를 붙여서 실리콘이 이 세그먼트에 들어가지 않도록 합니다. 그런 다음 전체 전극 본체를 덮기 위해 실리콘 층을 추가하는 과정을 반복합니다. 전극 위에 실리콘과 투명 시트를 놓고 큰 고정 막대로 고정하고 실리콘을 경화시킵니다.

경화 후 프로세스를 완료하려면 여분의 실리콘과 테이프를 제거하십시오. 그런 다음 실리콘을 통해 창을 잘라 스페이서 세그먼트를 노출시키고 핀셋을 사용하여 스페이서 세그먼트를 제거합니다. 다음으로, 현미경으로 전극 본체와 수평이 될 때까지 튜브 위의 테이프와 실리콘을 제거합니다.

그런 다음 전극 둘레를 베이스 플레이트까지 조심스럽게 자릅니다. 이제 전극이 손상되지 않도록 주의하면서 가이드 다이어그램을 따라 리드의 출구 위치를 형성하십시오. 전극 층을 완전히 통과하여 바깥쪽으로 가는 각 튜브 쌍 사이의 삼각형을 잘라냅니다.

이제 차폐 층을 덮고있는 실리콘으로 창을 자릅니다. 그런 다음 전극 베이스와 인접한 투명 층 사이에 폴리프로필렌 봉합사를 미끄러지듯 밀어 넣고 이를 사용하여 거의 완성된 커프 전극을 박리합니다. 마지막으로 실리콘에서 창을 잘라 중앙 접점과 참조 접점을 노출시킵니다.

제작된 FINE 전극은 7.5개월 동안 개의 좌골 신경의 활동을 기록하는 데 사용되었습니다. 맞춤형 프리앰프와 수퍼 베타 입력 계측 앰프가 구현되었습니다. 전극은 두 개의 자유 가장자리를 함께 봉합하여 신경 주위에 이식되었습니다.

커프는 신경을 평평하게 하는 동시에 세로 방향의 유연성을 유지합니다. 커프 내부의 압력 수준 증가에 대한 전극 반응을 측정했습니다. 이완기 혈압 수준인 수은 67mm에서 커프는 초기 단면적의 1.25로 확장되었습니다.

이 확장은 임플란트 시술 후 신경 부종을 보상하기 위해 사용할 수 있습니다. 만성 임플란트 기간 동안 여러 매개변수를 주기적으로 측정했습니다. 신호 대 잡음비는 7.5개월 내내 일정하게 유지되었습니다.

1kHz에서 측정된 접촉 임피던스도 안정적으로 유지되었습니다. 마지막으로, 동물의 피부를 가로지르는 나쁜 연결로 인해 발생한 것으로 관찰된 비활성 접촉은 두 개 이상 없었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 유사한 다중 채널 신경 전극을 제작하는 방법을 잘 이해하고 최종 응용 분야 요구 사항에 맞게 설계를 조정할 수 있어야 합니다.

이러한 전극의 사용은 신경 보철 분야의 연구자들이 신경의 자발적 신호를 기록할 수 있는 길을 열었습니다.