Yöntem makalesi

Nöral Aktivitenin Kaydedilmesi için Düz Arayüzlü Sinir Elektrotlarının İmalatı

8 Temmuz 2025

Bu makalede

Özet

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kaynak: Dweiri, Y. M., et al. Kayıt ve stimülasyon uygulamaları için yüksek temas yoğunluklu, düz arayüzlü sinir elektrotlarının üretimi. J. Vis. Uzm. (2016)

Bu video, düz bir sinir sarma elektrodunun üretimini göstermektedir. Etkili bir kayıt yüzeyi için koruyucu metal ve hassas polimer katmanlamanın entegrasyonunu sergiler. İşlem, optimum sinir teması ve doğru sinyal kaydı için polimer katmanların takılmasını, sertleştirilmesini, kırpılmasını ve kesilmesini içerir.

Protokol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Elektrot Bileşenlerinin Hazırlanması

  1. Üretimden önce hassas kesim gerektiren dört elektrot bileşenini toplayın (lazer kesim kullanılmıştır; lütfen Malzeme Listesine bakın). Bu bileşenler şunlardır (Şekil 1):
    Kontak dizisi çerçevesi: Bu çerçeve, 125 μm kalınlığında bir Polieter eter keton (PEEK) tabakası içerir. Manşetin tüm genişliğini kaplar ve orta kontakları tutar ve serpantin şeklinde kenarlara sahiptir (Şekil 1B). Orta kontaklar kılavuz kanallara sarılır; bu nedenle kontakların açıkta kalan genişliği, kanalların genişliği ile sınırlıdır ve aralık, kanallar arasındaki boşluk ile belirlenir.
    Orta kontaklar şeritleri: Orta kontaklar, bu şeritlerin kontaklar dizisi çerçevesinin etrafına sarılmasıyla oluşturulur (Şekil 1B). Platin/%10 İridyum levhadan şeritleri kılavuz kanalların genişliğine kadar kesin ve çerçevenin etrafına tam olarak katlanmalarını sağlamak için ekstra uzunluk ekleyin. Kontağın ucunu şeridin ana ekseni ile 0º açıyla punta kaynağı yapın.
    Referans iletişim kişileri: Dört referansa ihtiyaç vardır. Bu kontakların uzun boyutu, onları manşetin içinde tam olarak tutmak için manşet genişliğinden biraz daha kısadır. Her bir referans kontağını, kontağın ana ekseni ile 90º açıyla bir kabloya punta kaynağı yapın.
    PEEK ara parçaları: Ara parçalar, bükülmeye ve kapanmaya izin vermek için elektrot üzerinde daha ince bir bölge oluşturur (Şekil 1C). Tüm ara parçalar PEEK'ten yapılmıştır (başka malzemeler de kullanılabilir) ve elektrotun uzunluğuna göre kesilir. Orta boşluğun genişliği elektrotun yüksekliğine eşittir.

2. Kişiler Dizisi Hazırlama

  1. Adım 1'de yapılan bileşenleri, 40 KHz ve oda sıcaklığında 2 dakika etanol içinde sonikasyon ile temizleyin, daha sonra aynı sonikasyon parametreleri altında damıtılmış deiyonize suda 2 dakika temizleyin. Kurumasını bekleyin.
  2. Kontaklarda lazer kesim kalıntıları veya yüzey deformasyonları gibi kusurlar olup olmadığını görsel olarak inceleyin.
  3. Kontakları, kaynak noktası yukarı bakacak şekilde mikroskop altında tek tek konumlandırın. Serbest uçtan başlayarak, cımbızla teması uzunluğunun yaklaşık 1 / 3'ü kadar tutun. İlk virajı yapmak için kontağı tutarken ucu 45º'lik bir açıyla yükseltin.
  4. Önceden bükülmüş kontağı, kaynak yukarı bakacak şekilde dizi çerçevesinin altına yerleştirin. Çerçeveyi cımbızla basılı tutun ve ikinci bir bükülme yapmak için ucu 45º'lik bir açıyla yükseltin. Çerçeveyi aşağıda tutmaya devam ederken, cımbızla temas noktasının serbest ucunu tutun ve 180º açıyla bükün (çerçevenin orta çizgisine doğru katlayın).
  5. Kontağı düzeltin ve operatöre doğru çekin ve ardından 180º açıyla bükün (orta çizgiye katlayın). Punta kaynak noktası şimdi iki bükülmüş uç arasına yerleştirilmelidir.
  6. Kalan kişiler için 2.3 - 2.5 arasındaki adımları tekrarlayın. Mümkün olduğunca sıkı yapın. Dizi çerçevesinin her iki yanındaki kontak uçlarını değiştirin.

3. Manşet Düzeni Kılavuzu

  1. Düz açık konumda manşetin 2B diyagramını oluşturun.
    not: Gerçek ölçekli bir diyagram oluşturmak için herhangi bir CAD (Bilgisayar destekli tasarım) yazılımı kullanın. Bu diyagram, çeşitli elektrot bileşenleri için elektrot boyutlarını ve yerleştirme yerini belirleyecektir.
  2. Sıradan bir baskı makinesi kullanarak ölçeklendirmek için 2B diyagramı normal kağıda yazdırın, ardından çizim merkezde olacak şekilde 5 cm'ye 5 cm'lik kare bir parça kesin.
  3. Bir neşterle, termal şeffaflık tabakasının (T1) 5 cm'ye 5 cm'lik kare bir parçasını kesin.
  4. Saydamlık parçasını T1 diyagram kağıdının üzerine yerleştirin ve ardından her iki katmanı da diyagram yukarı bakacak şekilde taban plakasına yerleştirin. Bunları yapışkan bantla taban plakasına kadar bantlayın.

4. Elektrot Taban Katmanı ve Referans Kontaklarının Yerleştirilmesi

  1. Bir neşter (S1) ile 5 cm'ye 5 cm'lik bir silikon tabaka kesin ve şeffaflık tabakasının üzerine yerleştirin. Bir köşeyi bırakarak başlayın, ardından T1 ve S1 tabakaları arasında hava kabarcıkları oluşmasını önlemek için tabakanın geri kalanını yavaşça indirin (Şekil 2A).
  2. Üreticinin veri sayfasında belirtildiği gibi yaklaşık 2 g kürlenmemiş silikonu karıştırın. İki parçayı sterilize edilmiş bir tahta karıştırma çubuğu ile dikkatlice karıştırın. Karışımı 3 dakika boyunca bir vakum odasına koyun. Kabarcıkları yüzeye çıktıkça ortadan kaldırmak için vakumu çevirin. İzotemp fırını önceden 130 ºC.
    'ye ısıtın not: Lateks eldivenler silikonun kürlenme sürecini engelleyebilir. Ayrıca çalışma yüzeylerinde kirletici maddeler bırakabilen kükürt içerirler. Bunun yerine nitril eldiven kullanmanız önerilir.
  3. Diş çekme aletini kullanarak, kılavuz diyagramda bulundukları ara parça segmentlerinin ortasına ince bir kürlenmemiş silikon çizgisi uygulayın.
  4. Ara parçaları belirlenen bölgelere yerleştirin ve ardından silikon levha S1'e doğru bastırın.
  5. Silikonu isotemp fırında 30 dakika kısmen kürleyin, 10 dakika soğumaya bırakın.
  6. Referans kontaklarını belirlenen alanlara yerleştirin. Kaynak noktalarının yukarı baktığından ve kontak uçlarının uzak uçtan çıkmak için manşetin orta hattına doğru yönlendirildiğinden emin olun. Doğru konumlandırmayı sağladıktan sonra, kontakları silikon tabaka S1'e bastırın. Kürlenmemiş silikonu açık deliklere bırakın.
  7. Uçları bantlayın ve ardından silikonu 130 ºC'de 90 dakika veya gece boyunca oda sıcaklığında tamamen kürleyin (Şekil 2B).

5. Merkez Kontaklar Dizisi Yerleşimi

  1. Bir neşter (T2) ile 1,5 cm x 5 cm şeffaflık parçası kesin. Bir sonraki adımda kişiler dizisinin altından geçmelerini önlemek için referans uçlarını orta bölgeden uzağa bantlayın.
  2. Kontak dizilerini, uç tarafı yukarı bakacak şekilde özel konuma yerleştirin. Diziyi yerine oturtmak için kürlenmemiş silikonu biriktirin.
  3. 5.1'den (T2) parçayı elektrotun orta hattı boyunca ve onları tutmak için dizilerin üzerine yerleştirin. Dizilerin üzerine bastırırken uçları bantlayın. Diziyi özel konumla manuel olarak hizalayın. Manşetin çevresinin dışındaki uçları bantlayın.
  4. Küçük fikstür çubuğunu elektrotun ortasına ve şeffaflık segmenti T2'nin üzerine yerleştirin. Orta temas noktalarını taban silikon tabakası S1'e bastırmak için orta basınçla taban plakasına sıkıştırın.
  5. Silikonu 130 ºC'de 90 dakika veya RT'de gece boyunca tamamen kürleyin.

>6. Elektrot Bileşenlerini Gömme

  1. Küçük fikstür çubuğunu çıkarın ve orta temas dizilerini ortaya çıkarmak için şeffaf tabaka T2'yi yavaşça çıkarın. Referanslar ve orta kontaklar için uçları tutan tüm bantları çıkarın (Şekil 2C).
  2. Bir neşter ile, saydamlık tabakasının kare bir parçasını elektrotla aynı genişlikte ve 5 cm uzunluğunda (T3) kesin ve ardından tüm elektrot yüzeyini (S2) kaplayacak şekilde kare bir silikon levha parçası kesin.
  3. Silikon tabakayı (S2) şeffaflık parçasının (T3) üzerine yerleştirin ve herhangi bir dalgayı veya düzensizliği gidermek ve hava kabarcıklarının arada sıkışmasını önlemek için gerin.
  4. Her biri 5 cm uzunluğunda dört parça silikon boru kesin. Bunları, kılavuz şemada atandığı gibi müşteri adaylarının çıkış yerine yerleştirin. Elektrot ve tüp kenarları arasında 2 mm boşluk bırakın. Her bir tüp çiftini cımbızla basılı tutarken, tüp ucundan 1 mm uzaklıktan başlayarak tüpleri bantlayın. Diğer çift için tekrarlayın.
  5. Orta kontakları ve referansları demetler halinde düzenleyin ve yönlendirin ve ardından bunları çıkış yerlerinin yakınındaki ilgili borudan geçirin. Diğer üç tüp için tekrarlayın. (Şekil 2D).
  6. Tüm elektrot gövdesi üzerine bol miktarda kürlenmemiş silikon bırakın.
    not: Bu adım sırasında, kürlenmemiş silikonu vakumlu karıştırma kabından yavaşça dökerek veya bir şırınga ile enjekte ederek hava kabarcıkları oluşturmaktan kaçının.
  7. 6.3'teki yapıyı, silikon levha S2 aşağı bakacak şekilde biriken kürlenmemiş silikonun üzerine yerleştirin. Silikon levha S2'yi yapışık tutarken saydamlık parçası T3'ü elektrotla hizalayın.
  8. Saydamlık parçasını T3 bantlayın ve ardından sıkışan hava kabarcıklarını dışarı atmak için basınç uygulayın. Büyük fikstür çubuğunu elektrotun ortasına ve şeffaflık segmenti T3'ün üzerine yerleştirin. Ardından, orta derecede basınçla taban plakasına sıkıştırın. Silikonu 130 ºC'de 90 dakika veya RT'de gece boyunca tamamen kürleyin.

7. Koruyucu Katman Yerleşimi (Manşetleri kaydetmek için önerilir)

  1. Büyük fikstür çubuğunu çıkarın ve şeffaflık parçasını (T3) cımbızla delaminasyona uğratın. Koruyucu levhayı elektrotun her bir yüzünün ortasına yerleştirin ve bunları elektrotun içine bastırmak için hafif bir basınç uygulayın. Kürlenmemiş silikonu açık deliklere bırakın.
  2. Silikonu 130 ºC'de 30 dakika kısmen kürleyin ve ardından tamamen oda sıcaklığına soğumaya bırakın. Bu segmentlere ekstra kürlenmemiş silikon eklenmesini önlemek için elektrotun dış uçlarının üzerine ve kapatma flanşlarının üzerine yapışkan bant yerleştirin.
  3. 6.6 ile 6.8 arasındaki adımları tekrarlayın.

8. Bitmiş Elektrotun Kesilmesi

  1. Bir neşter bıçağı kullanarak adım 7.2'de eklenen yapışkan bandın üzerindeki fazla silikonu soyun ve kesin, ardından yapışkan bandı dikkatlice çıkarın.
  2. S2 katmanından ara parça segmentlerini ortaya çıkarmak için silikondan pencereleri kesin. Gömülü ara parça parçalarını cımbızla çıkarın. Bu adım boşluklar bırakacak ve bu bölgelerde (başlangıçta S1) esnek bir tek silikon tabaka oluşturacaktır.
  3. Silikon tüpleri kaplayan yapışkan bantların üzerindeki fazla silikonu soyun ve ardından tüpleri elektrot gövdesi ile düzleştirmek için bir neşter bıçağıyla kesin.
  4. Elektrotun çevresini taban plakasına kadar kesin.
  5. Her bir tüp çifti arasında taban plakasından tamamen bir üçgen kesin. Dış tarafta, müşteri adaylarının çıkış yerlerini şekillendirmek için kılavuz diyagramı izleyin. Son adımlarda elektrot gövdesinden ayrılan tüm silikon malzemeyi çıkarın.

9. Kontakları ve Koruyucu Katmanları Açığa Çıkarma

  1. Koruyucu katmanı kaplayan silikon katman S2'den pencereleri kesin. Bitmiş manşet elektrodunu delaminasyona uğratmak için polipropilen sütür filamentini elektrot tabanı (katman S1) ile taban plakası üzerindeki şeffaf katman T1 arasına kaydırın.
  2. Elektrodu, merkez kontaklar ve silikon katman S1 yukarı bakacak şekilde çevirin ve ardından taban silikon katmanı S1 boyunca pencereleri keserek bunları açığa çıkarın. Bunu, kontakların merkezi boyunca 1 mm genişliğinde segmentleri açığa çıkararak dış referans kontakları için tekrarlayın. Referans kontaklarının yanlarındaki dengeleyici geçiş deliklerinin elektrot gövdesinin içine tam olarak gömüldüğünden emin olun.

10. Bir Konektörü Uçlara Lehimleme

  1. Lehim maddesini ayrı ayrı uçlara ve bağlantı pimlerine yerleştirin ve ardından her iki parçayı da bir havya ile ısıtın ve kaynaştırın.
    not: DFT kurşun telleri, Nikel-Kobalt bazlı alaşım MP35N'den yapılmış bir dış tabaka ile çevrili gümüş bir çekirdekten oluşur. Lehim maddesinin bu teller üzerine bırakılması, tele yapışmaya izin vermek için özel akı kullanılmasını gerektirir (lütfen Malzeme Listesine bakın).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

figure-results-1
Şekil 1: FINE ve Bileşenlerine Genel Bakış. A) Açık konumda FINE ve hassas kesim gerektiren dört ana yapı bileşeni. Bu bileşenler şunlardır: Kontaklar dizisi çerçevesi (I), orta kontaklar şeritleri (II), referans kontakları (III), PEEK ara parçaları (IV). Manşet, sinire karşı kontakların yerleşimine göre aşağı doğru bakmaktadır. Ara parçalar (IV) montajdan sonra çıkarılır. B)<...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Herhangi bir çıkar çatışması beyan edilmedi.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Platin-İridyum folyoAlfa Aesar41802% 90 Platin İridyum
DFT telleriFort Wayne Metalleri35N LT-DFT-%28 Ag
Kurşun bağlayıcıOmnetics Bağlayıcı ŞirketiMCS-27-SS
Silikon levhaÖzel Silikon İmalatçısı0.005 "x12" x12 "Silikon LevhaYüksek durometre, vulkanize
Polieter eter keton (PEEK) sayfasıPeek-Optima0.005 levha LT3 sınıfı
Polyester Stabilize MeshCerrahi ağPETKM2002
Silikon boru (0.04 "ID, 0.085" OD)Silcon Medikal / NewAge Endüstrileri.2810458
Dış koruyucu katmanAlfa Aesar, Bir Johnson MattheyMFCD00003436 (11391)Altın folyo, 0.004" kalınlık
Saydamlık sayfasıApolloAPOCG7060
Ultrasonik banyo temizleyiciTerra Evrensel2603-00A-220
Isotemp standart laboratuvar fırınıBalıkçı Bilimsel13247637G
Optik mikroskopBalıkçı Bilimsel15-000-101
cımbızTeknik Bilişim18049AMERİKA BİRZAM DEVLETLERİ (2A-SA)
Cerrahi bıçak saplarıAspen Cerrahi Ürünler371031
Alt çerçeveMcMaster-Carr9785K411
Destek kirişiMcMaster-Carr9524K359
İki parçalı silikonNusilMED 4765 Serisi
Lehimleme AkısıSRA Lehimleme ÜrünleriFLS71
Teyp3M Sağlık Hizmetleri1535-0 (SKUMMM15350H)Kağıt, hipoalerjenik cerrahi bant
Punta kaynak makinesiÜnitek101F Kaynak Kafalı 125 Güç Kaynağı
Lazer kesim platformuÜniversal Lazer SistemleriLütfen 6.150D150 watt lazer
Serisi Serisi Serisi

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Sinir Elektrodu retimiEkranlama Metali EntegrasyonuPolimer Katmanlama S reciSinir Sarmal ElektroduN ral Aktivite KaydSilikon Tabaka MontajAra Par a Segmentinin kar lmasElektrot K rleme S reciSiyatik Sinir Kayd

İlgili makaleler