Kayıt ve Stimülasyon Uygulamaları için Yüksek İletişim-Yoğunluk Fabrikasyon, Düz Arayüz Sinir Elektrotlar

Bu protokolün genel amacı, nöral arayüz uygulamalarında kullanılmak üzere düz arayüzlü manşet elektrotlar üretmektir. Düz arayüzlü manşet elektrotların kullanımı, nöroprotez alanındaki bir uzvu hareket ettirme niyetinin sinirlerden nasıl kaydedileceği gibi sorunların çözümüne yardımcı olabilir. Manşet elektrotlar milimetrenin altında özelliklere sahip olsa da, halen güvenilir bir şekilde elle üretilebilirler.

Tasarım esnektir. Birçok farklı nöral arayüz uygulamasına kolayca uyarlanabilir. Elektrodun gerçek ölçekli bir diyagramını oluşturmak için bir CAD yazılımı ile başlayın.

Bu diyagram, elektrotun boyutlarını ve çeşitli elektrot bileşenlerinin yerleşim noktalarını belirleyecektir. Benzer şekilde, lazer kesim makineleri kullanılarak üretilebilmeleri için kontakların ve elektrot bileşenlerinin ek bir CAD dosyası oluşturun. Hazırlık aşamasında, merkez kontakları mikroskobun altına yerleştirin ve bir punta kaynağı kullanarak onları iletken tel ile birleştirin.

Başlangıçta yaklaşık 45 derecelik bir açıyla bükme yapmak için kontağı aşağı doğru bastırın ve ardından kontağın çerçevesinin etrafından katlayın. Kontak uçlarını dizi çerçevesinin her iki yanına dönüşümlü olarak yerleştirin. Ardından, yönlendirme diyagramının üzerine bir şeffaf levha yerleştirin ve bunu taban plakasına bantlayın.

Şimdi, yapım aşamasına başlamak için, beş mil kalınlığındaki bir silikon tabakadan beş cm'lik kare bir parça kesin. Hava kabarcığı kalmayacak şekilde temel plakaya yerleştirin. Ardından, iki gram kürlenmemiş silikon hazırlayın ve bir vakum odasında üç dakika boyunca gazını alın.

Hapsolmuş havanın çıkabilmesi için vakumu periyodik olarak serbest bırakın ve yeniden uygulayın. Şimdi, kılavuza uygun olarak ara parçaların konumlarına ince bir hat şeklinde kürlenmemiş silikon uygulayın. Ardından, hazırlanan ara parça bileşenlerini silikon tabakasının üzerine bastırarak belirlenen bölgelere yapıştırın.

Şimdi, silikonu önceden ısıtılmış 130 °C'lik bir isotemp fırında 30 dakika bekletin ve ardından 10 dakika soğutun. Şimdi, referans kontakları, kaynak noktaları yukarı bakacak ve kontak uçları manşetin orta hattına doğru yönlendirilmiş şekilde belirlenmiş konumlarına yerleştirin. Doğru konumlandırmadan emin olduktan sonra, kontakları silikon tabakasına doğru bastırın ve kürlenmemiş silikonu geçiş deliklerine doldurun.

Ardından, iletken uçları bantla geçici olarak sabitleyin ve silikonu 130 °C'de 90 dakika boyunca veya oda sıcaklığında gece boyunca kürleyin. Referans kontaklar silikonla sabitlendikten sonra, merkez kontak dizisini eklemek için aynı tekniği kullanın. Yüksek kaliteli bir kayıt elde etmek için merkez kontakların hassas bir şekilde yerleştirilmesi büyük önem taşımaktadır.

İletkenlerin belirlenen çıkış bölgelerine doğru şekilde yönlendirilmesi de kritik öneme sahiptir. Bir cm çarpı beş cm boyutlarında bir şeffaf asetat kağıdı kesin ve bunu merkez kontak dizilerini kapatmak için kullanın. Ardından, bunu taban plakasına bantla sabitleyin.

Silikon kürlenirken orta kontakları sabit tutmak için küçük sabitleme çubuğunu elektrodun merkezine yerleştirin ve taban plakasına kenetleyin. Kürlenme tamamlandıktan sonra küçük sabitleme çubuğunu çıkarın. Ardından, referanslar ve metal kontaklar için iletkenleri sabitleyen tüm bantları çıkarın ve metal kontak dizilerini açığa çıkarmak için şeffaf tabakayı nazikçe kaldırın.

Şimdi, elektrotla aynı genişlikte ve beş cm uzunluğunda kare şeklinde bir şeffaf asetat parçası kesin. Ardından, tüm elektrot yüzeyini kaplayabilecek kare şeklinde bir silikon tabaka parçası kesin. Şimdi, bu silikonu şeffaf asetat parçasının üzerine yerleştirin ve herhangi bir düzensizliği gidermek ve hava kabarcığı kalmasını önlemek için düz bir şekilde gerin.

Ardından, her biri beş cm uzunluğunda dört parça silikon tüp kesin ve bunları diyagramı takip ederek çıkış noktalarına yerleştirin. Elektrotun kenarı ile tüp arasında iki mm boşluk bırakın. Cımbızla her bir tüp çiftini sabit tutarken, tüpleri uçlarından bir mm uzaklıktan başlayarak bantla yapıştırın.

Şimdi, orta kontakların ve referansların iletkenlerini demetler haline getirin. Ardından, bunları çıkış noktalarının yanındaki karşılık gelen tüplerden geçirin. Bu işlemi tüm tüpler için tekrarlayın.

Ardından, vakumlanmış bir karıştırma kabından veya bir şırıngadan, kürlenmemiş silikonu elektrot gövdesinin tamamı üzerine yavaşça ve bol miktarda dökün. Şimdi, silikon ve şeffaf yapıyı kürlenmemiş silikonun üzerine yerleştirin. Silikon tabakasının üzerinde yapışık kalmasını sağlayarak şeffaf parçayı elektrot ile hizalayın.

Ardından, şeffaf katmanı bantla sabitleyin ve hapsolmuş hava kabarcıklarını gidermek için hafifçe bastırın. Son olarak, büyük sabitleme çubuğunu elektrodun merkezine ve şeffaf katman segmentinin üzerine yerleştirin. Daha sonra çubuğu orta düzeyde bir basınçla taban plakasına kenetleyin ve silikonun tamamen kürlenmesini sağlayın.

Bir koruma tabakası eklemek için büyük sabitleme çubuğunu ve şeffaf parçayı cımbızla çıkarın. Ardından, koruma levhasını elektrodun her bir yüzünün merkezine yerleştirin ve nazikçe elektroda bastırın. Daha sonra, geçiş deliklerine bir miktar kürlenmemiş silikon dökün ve 130 degrees Celsius sıcaklıkta 30 dakika boyunca kısmi kürleme yapın.

Oda sıcaklığına soğutulduğunda, silikonun bu bölümlere girmesini önlemek için elektrodun dış uçlarının ve kapama flanşlarının üzerine yapışkan bant yerleştirin. Ardından, tüm elektrot gövdesini kaplamak için silikon tabakası ekleme işlemini tekrarlayın. Bunu, elektrodun üzerine silikon ve şeffaf sayfalar yerleştirerek takip edin, ardından bunları büyük bir sabitleme çubuğu ile sabitleyip silikonu kürleyin.

Kürleşme sonrası, işlemi tamamlamak için fazla silikonu ve bandı çıkarın. Ardından, ara parçaları açığa çıkarmak için silikon üzerinde pencereler açın ve ara parçaları çıkarmak için cımbız kullanın. Sonrasında, bir mikroskop altında, tüpler üzerindeki bant ve silikonu elektrot gövdesiyle aynı seviyeye gelene kadar temizleyin.

Ardından, elektrotun çevresini taban plakasına kadar dikkatlice kesin. Şimdi, elektroda zarar vermemeye özen göstererek, iletken çıkış bölgelerini şekillendirmek için kılavuz diyagramı takip edin. Her tüp çifti arasından, elektrot katmanlarını tamamen geçip dış tarafa ulaşan üçgen şeklinde kesikler atın.

Şimdi, koruma tabakasını örten silikonda pencereler açın. Ardından, polipropilen sütürü elektrot tabanı ile bitişik şeffaf tabaka arasına kaydırın ve neredeyse tamamlanmış manşet elektrodu katmanlarına ayırmak için kullanın. Son olarak, merkez kontakları ve referans kontaklarını açığa çıkarmak için silikondan pencereler kesin.

Üretilen FINE elektrot, bir köpekteki siyatik sinir aktivitesini 7,5 ay boyunca kaydetmek için kullanılmıştır. Özelleştirilmiş bir ön yükseltici ve süper-beta girişli bir enstrümantasyon yükseltici uygulanmıştır. Elektrot, iki serbest kenarının birlikte dikilmesiyle sinir çevresine implante edilmiştir.

Manşet, boylamsal yönde esnekliğini korurken siniri düzleştirir. Manşet içindeki artan basınç seviyelerine karşı elektrot yanıtı ölçülmüştür. 67 mm mercury diyastolik basınç seviyesinde, manşet başlangıç kesit alanının 1,25 katına kadar genişlemiştir.

Bu genişleme, implant işlemi sonrası gelişen sinir şişmesini telafi etmek için kullanılabilir. Kronik implant süresi boyunca çeşitli parametreler periyodik olarak ölçülmüştür. Sinyal-gürültü oranı tüm 7.5 ay boyunca sabit kalmıştır.

1 kHz'de ölçülen kontak empedansı da stabil kalmıştır. Son olarak, hayvanın cildi üzerindeki kötü bağlantılardan kaynaklandığı gözlemlenen, iki adetten fazla inaktif kontak hiçbir zaman oluşmamıştır. Bu videoyu izledikten sonra, benzer çok kanallı sinir elektrotlarının nasıl üretileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalı ve tasarımı nihai uygulama gereksinimlerinizi karşılayacak şekilde ayarlayabilmelisiniz.

Bu elektrotların kullanımı, nöroprotez alanındaki araştırmacıların sinirlerden istemli sinyaller kaydetmesinin önünü açmıştır.