Изготовление High-Density Контакт, с плоским Интерфейс Нервные электроды для записи и стимуляция приложений

Общая цель этого протокола заключается в изготовлении электродов манжеты с плоским интерфейсом для использования в приложениях с нейронными интерфейсами. Использование электродов с плоским интерфейсом может помочь решить проблемы в области нейропротезирования, например, как записать намерение переместить конечность от нервов. Несмотря на то, что манжетные электроды имеют субмиллиметровые характеристики, их все равно можно надежно изготовить вручную.

И конструкция гибкая. Его можно легко настроить под множество различных приложений нейроинтерфейса. Начните с программного обеспечения CAD, чтобы создать реалистичную масштабную диаграмму электрода.

На этой схеме будут определены размеры электрода и места размещения различных компонентов электрода. Аналогичным образом создайте дополнительный файл САПР контактов и компонентов электродов, чтобы их можно было изготовить с помощью оборудования для лазерной резки. В процессе подготовки поместите центральные контакты под микроскоп и приклейте их к свинцу с помощью аппарата для точечной сварки.

Удерживая контакт, сделайте первоначальный изгиб под углом примерно 45 градусов, а затем сложите его вокруг рамы контакта. Чередуйте контактные провода с каждой стороны рамы массива. Затем поместите прозрачный лист поверх направляющей схемы и прикрепите его скотчем к опорной пластине.

Теперь, чтобы начать сборку, вырежьте квадратный кусок диаметром пять см из силиконового листа толщиной пять мил. Поместите его на опорную плиту, не задерживая пузырьки воздуха. Затем приготовьте два грамма неотвержденного кремния и дегазируйте его в вакуумной камере в течение трех минут.

Периодически выпускайте и снова подавайте вакуум, чтобы захваченный воздух мог выйти. Теперь нанесите тонкую линию неотвержденного силикона на места распорных сегментов в соответствии с руководством. Затем приклейте подготовленные компоненты распорки к отведенным для этого областям, прижав их к силиконовому листу.

Теперь поместите кремний в разогретую до 130 градусов Цельсия изотемповую духовку на 30 минут, а затем охладите в течение 10 минут. Теперь разместите опорные контакты в назначенных местах точками сварки вверх, а контактные провода направлены к средней линии манжеты для выхода на дальнем конце. Убедившись в правильном позиционировании, прижмите контакты к слою кремния и нанесите неотвержденный кремний в сквозные отверстия.

Затем временно закрепите провода скотчем и отверждите силикон при температуре 130 градусов Цельсия в течение 90 минут или в течение ночи при комнатной температуре. После того, как опорные контакты будут закреплены кремнием, используйте ту же технику для крепления массива центральных контактов. Важно, чтобы контакты центра были размещены точно для получения качественной записи.

Правильная маршрутизация проводов к обозначенным местам выхода также имеет решающее значение. Вырежьте прозрачный лист размером один см на пять см и используйте его для покрытия центральных контактных массивов. Затем прикрепите его скотчем к опорной пластине.

Поместите небольшую планку приспособления в центр электрода и прижмите ее к опорной пластине, чтобы зафиксировать средние контакты на месте, пока силикон затвердевает. После отверждения снимаем маленькую планку приспособления. Затем снимите всю ленту, фиксирующую провода для опорных и металлических контактов, и аккуратно снимите прозрачный лист, чтобы обнажить металлические контактные массивы.

Теперь вырежьте квадратный кусок прозрачности, который имеет ту же ширину, что и электрод, и имеет пять см в длину. Затем отрежьте квадратный кусок силиконового листа, который может покрыть всю поверхность электрода. Теперь положите этот силикон на кусок прозрачности и растяните его, чтобы удалить любые неровности и предотвратить попадание пузырьков воздуха.

Затем отрежьте четыре куска силиконовой трубки, каждый длиной пять см, и поместите их в местах выхода, следуя схеме. Оставьте зазор в два мм между краем электрода и трубкой. Удерживая каждую пару трубок пинцетом, заклейте трубки скотчем, начиная с расстояния одного мм от конца трубки.

Теперь разложите отводы средних контактов и ссылки в пучки. Затем пропустите их через соответствующую трубку рядом с местами выхода. Проделайте это для всех трубок.

Затем из вакуумного емкости для смешивания или шприца медленно нанесите большое количество неотвержденного кремния на весь корпус электрода. Теперь поместите силикон и прозрачную структуру на неотвержденный кремний. Совместите прозрачную деталь с электродом, сохраняя при этом силиконовый лист приклеенным к нему.

Затем заклейте прозрачность скотчем и слегка надавите, чтобы удалить все захваченные пузырьки воздуха. Наконец, поместите большую планку приспособления по центру электрода и над прозрачным сегментом. Затем прижмите его к опорной пластине с умеренным давлением и полностью отверждите кремний.

Чтобы добавить экранирующий слой, снимите большую планку приспособления и удалите прозрачный кусок пинцетом. Затем поместите экранирующий лист в центр каждой грани электрода и аккуратно вдавите его в электрод. Затем поместите немного неотвержденного силикона в сквозные отверстия и частично отверждите его в течение 30 минут при 130 градусах Цельсия.

После охлаждения до комнатной температуры наклейте клейкую ленту на внешние концы электрода и на закрывающиеся фланцы, чтобы предотвратить попадание силикона в эти сегменты. Затем повторите процесс добавления слоя кремния, чтобы покрыть весь корпус электрода. После этого поместите силиконовые и прозрачные листы на электрод, а затем закрепите их большой планкой приспособления и отверждите кремний.

После отверждения, чтобы завершить процесс, удалите излишки силикона и скотч. Затем прорежьте окна в силиконе, чтобы обнажить сегменты распорки, и используйте пинцет для удаления сегментов распорки. Далее под микроскопом снимите скотч и кремний над трубками до уровня корпуса электрода.

Затем аккуратно разрежьте по периметру электрод вниз до опорной пластины. Теперь, соблюдая осторожность, чтобы не повредить электрод, следуйте направляющей схеме, чтобы сформировать места выхода провода. Вырежьте треугольник между каждой парой трубок, который полностью проходит через слои электродов и выходит на внешнюю сторону.

Теперь вырежьте окна в кремнии, который покрывает экранирующий слой. Затем проведите полипропиленовый шов между основанием электрода и прилегающим прозрачным слоем и используйте его для расслаивания почти готового электрода манжеты. Наконец, вырежьте окна из силикона, чтобы обнажить центральные контакты и опорные контакты.

Изготовленный электрод FINE был использован для регистрации активности седалищного нерва у собаки в течение 7,5 месяцев. Были реализованы кастомизированный предусилитель и супер-бета входной инструментальный усилитель. Электрод был имплантирован вокруг нерва путем сшивания двух свободных краев вместе.

Манжета уплощает нерв, сохраняя при этом гибкость в продольном направлении. Измеряли реакцию электродов на повышение уровня давления внутри манжеты. При диастолическом давлении 67 мм ртутного столба манжета была расширена до 1,25 ее начальной площади поперечного сечения.

Это расширение может быть использовано для компенсации отека нерва после процедуры имплантации. В течение длительности хронического имплантата периодически измерялся ряд параметров. Соотношение сигнал/шум оставалось стабильным в течение всех 7,5 месяцев.

Контактное сопротивление, измеренное на частоте 1 кГц, также осталось стабильным. Наконец, никогда не было более двух неактивных контактов, которые произошли из-за плохих соединений на коже животного. После просмотра этого видео вы должны иметь хорошее представление о том, как изготавливать подобные многоканальные нервные электроды, и уметь корректировать конструкцию в соответствии с вашими конечными требованиями.

Использование этих электродов открыло путь исследователям в области нейропротезирования к записи произвольных сигналов от нервов.