تصنيع عالية الاتصال الكثافة، مسطحة واجهة أقطاب العصب للتسجيل وتحفيز تطبيقات

الهدف العام لهذا البروتوكول هو تصنيع أقطاب كهربائية من الكفة ذات واجهة مسطحة لاستخدامها في تطبيقات الواجهة العصبية. يمكن أن يساعد استخدام أقطاب الكفة المسطحة في حل المشكلات في مجال الأطراف الاصطناعية العصبية ، مثل كيفية تسجيل نية تحريك أحد الأطراف من الأعصاب. على الرغم من أن أقطاب الكفة لها ميزات دون المليمتر ، إلا أنه لا يزال من الممكن تصنيعها يدويا بشكل موثوق.

والتصميم مرن. يمكن تخصيصه بسهولة للعديد من تطبيقات الواجهة العصبية المختلفة. ابدأ ببرنامج CAD لإنتاج مخطط مقياس حقيقي للقطب.

سيحدد هذا الرسم البياني أبعاد القطب ومواقع وضع مكونات القطب الكهربائي المختلفة. وبالمثل ، قم بإنشاء ملف CAD إضافي لجهات الاتصال ومكونات القطب الكهربائي ، حتى يتم إنتاجها باستخدام آلات القطع بالليزر. أثناء التحضير ، ضع جهات الاتصال المركزية تحت المجهر وربطها بالرصاص باستخدام آلة لحام البقعة.

اضغط باستمرار على جهة الاتصال لعمل انحناء أولي بزاوية 45 درجة تقريبا ، ثم قم بطيها حول إطار جهة الاتصال. قم بتبديل أسلاك التلامس على كل جانب من إطار المصفوفة. بعد ذلك ، ضع ورقة شفافية فوق الرسم التخطيطي الإرشادي وقم بلصقها على اللوح الأساسي.

الآن ، لبدء البناء ، قم بقص قطعة مربعة بحجم خمسة سم من لوح سيليكون بسمك خمسة مل. ضعه على الصفيحة الأساسية دون حبس فقاعات الهواء. بعد ذلك ، قم بإعداد جرامين من السيليكون غير المعالج وقم بإزالة الغازات منه في غرفة مفرغة لمدة ثلاث دقائق.

حرر المكنسة الكهربائية وأعد تطبيقها بشكل دوري حتى يتمكن الهواء المحبوس من الهروب. الآن ، قم بتطبيق خط رفيع من السيليكون غير المعالج في مواقع مقاطع الفاصل وفقا للدليل. بعد ذلك ، قم بلصق مكونات الفاصل المحضرة على مناطقها المحددة عن طريق الضغط عليها على لوح السيليكون.

الآن ، ضع السيليكون في فرن متساوي درجة الحرارة 130 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة متبوعا بالتبريد لمدة 10 دقائق. الآن ، ضع جهات الاتصال المرجعية في مواقعها المحددة ، مع نقاط اللحام لأعلى وتوجيه خيوط التلامس نحو خط الوسط للصفعة للخروج في الطرف البعيد. بعد التأكد من الوضع الصحيح ، اضغط على جهات الاتصال لأسفل على طبقة السيليكون وقم بإيداع السيليكون غير المعالج في الثقوب.

بعد ذلك ، قم بتأمين الخيوط مؤقتا بشريط لاصق ، وقم بمعالجة السيليكون عند 130 درجة مئوية لمدة 90 دقيقة ، أو طوال الليل في درجة حرارة الغرفة. بمجرد تأمين جهات الاتصال المرجعية بالسيليكون ، استخدم نفس التقنية لإرفاق مصفوفة جهات الاتصال المركزية. الأهم من ذلك ، يجب وضع جهات الاتصال المركزية بدقة للحصول على تسجيل عالي الجودة.

التوجيه الصحيح للعملاء المحتملين إلى مواقع الخروج المحددة أمرا بالغ الأهمية أيضا. قم بقص ورقة شفافة بحجم 1 سم × خمسة سم ، واستخدمها لتغطية مصفوفات التلامس المركزية. ثم قم بلصقه على اللوح الأساسي.

ضع شريط التثبيت الصغير عبر مركز القطب الكهربائي وقم بتثبيته على اللوح الأساسي لتثبيت جهات الاتصال الوسطى في مكانها أثناء علاج السيليكون. بمجرد الشفاء ، قم بإزالة شريط التثبيت الصغير. بعد ذلك ، قم بإزالة كل الشريط الذي يثبت الخيوط للمراجع والملامسات المعدنية ، وقم بإزالة الصفيحة الشفافة برفق لفضح مصفوفات التلامس المعدنية.

الآن ، قم بقص قطعة مربعة من الشفافية لها نفس عرض القطب ويبلغ طولها خمسة سم. بعد ذلك ، قم بقص قطعة مربعة من لوح السيليكون يمكنها تغطية سطح القطب بالكامل. الآن ، ضع هذا السيليكون فوق قطعة الشفافية ، وقم بتمديده بشكل مسطح لإزالة أي مخالفات ولمنع احتجاز فقاعات الهواء.

بعد ذلك ، قم بقص أربع قطع من أنابيب السيليكون ، طول كل منها خمسة سم ، وضعها في مواقع الخروج بعد الرسم التخطيطي. اترك فجوة بمقدار ملليمترين بين حافة القطب والأنبوب. أثناء الضغط باستمرار على كل زوج من الأنابيب باستخدام ملاقط ، قم بلصق الأنابيب بدءا من مم واحد من نهاية الأنبوب.

الآن ، رتب خيوط جهات الاتصال الوسطى والمراجع في حزم. ثم قم بتمريرها عبر الأنبوب المقابل بالقرب من مواقع الخروج. افعل هذا لجميع الأنابيب.

بعد ذلك ، من حاوية خلط مفرغة من الهواء ، أو حقنة ، قم بإيداع كمية كبيرة من السيليكون غير المعالج ببطء على جسم القطب بأكمله. الآن ، ضع هيكل السيليكون والشفافية على السيليكون غير المعالج. قم بمحاذاة قطعة الشفافية مع القطب الكهربائي مع الحفاظ على لوح السيليكون ملتصقا به.

بعد ذلك ، قم بلصق الشفافية وقم بالضغط الخفيف لإزالة أي فقاعات هواء محاصرة. أخيرا ، ضع شريط التثبيت الكبير عبر مركز القطب الكهربائي وفوق جزء الشفافية. ثم قم بتثبيتها على الصفيحة الأساسية بضغط معتدل ومعالجة السيليكون بالكامل.

لإضافة طبقة واقية ، قم بإزالة شريط التثبيت الكبير ، وقم بإزالة قطعة الشفافية باستخدام الملقط. ثم ضع ورقة التدريع في وسط كل وجه من وجهي القطب ، واضغط عليها برفق في القطب. ثم قم بإيداع بعض السيليكون غير المعالج في الثقوب ومعالجته جزئيا لمدة 30 دقيقة عند 130 درجة مئوية.

بمجرد أن يبرد إلى درجة حرارة الغرفة ، ضع شريطا لاصقا على الأطراف الخارجية للقطب الكهربائي وفوق حواف الإغلاق لإبعاد السيليكون عن هذه الأجزاء. ثم كرر عملية إضافة طبقة من السيليكون لتغطية جسم القطب بالكامل. اتبع ذلك عن طريق وضع صفائح السيليكون والشفافية فوق القطب الكهربائي ، ثم قم بتثبيتها بقضيب تثبيت كبير ومعالجة السيليكون.

بعد المعالجة ، لإكمال العملية ، قم بإزالة السيليكون الزائد والشريط اللاصق. بعد ذلك ، قم بقص النوافذ عبر السيليكون لفضح مقاطع الفاصل ، واستخدم الملقط لإزالة مقاطع الفاصل. بعد ذلك ، تحت المجهر ، قم بإزالة الشريط والسيليكون فوق الأنابيب حتى يصبح مستويا مع جسم القطب.

ثم قم بقص محيط القطب الكهربائي بعناية وصولا إلى اللوح الأساسي. الآن ، مع توخي الحذر من عدم إتلاف القطب ، اتبع الرسم البياني الإرشادي لتشكيل مواقع خروج الرصاص. اقطع مثلثا بين كل زوج من الأنابيب يمر بالكامل عبر طبقات القطب الكهربائي وعلى الجانب الخارجي.

الآن ، قم بقص النوافذ في السيليكون الذي يغطي طبقة التدريع. بعد ذلك ، قم بتحريك خياطة البولي بروبلين بين قاعدة القطب والطبقة الشفافة المجاورة واستخدمها لتفكيك قطب الكفة شبه النهائي. أخيرا ، قم بقص النوافذ من السيليكون لفضح جهات الاتصال المركزية وجهات الاتصال المرجعية.

تم استخدام قطب FINE المصنع لتسجيل نشاط العصب الوركي في على مدى 7.5 شهر. تم تنفيذ مكبر صوت مسبق مخصص ومضخم أجهزة إدخال بيتا فائق. تم زرع القطب الكهربائي حول العصب عن طريق خياطة الحافتين الحرتين معا.

الكفة على تسطيح العصب مع الاحتفاظ بالمرونة في الاتجاه الطولي. تم قياس استجابة القطب الكهربائي لزيادة مستويات الضغط داخل الكفة. عند مستوى الضغط الانبساطي البالغ 67 مم زئبق ، تم توسيع الكفة إلى 1.25 مساحة المقطع العرضي الأولية.

يمكن استخدام هذا التمدد للتعويض عن تورم الأعصاب بعد إجراء الزرع. تم قياس العديد من المعلمات بشكل دوري خلال مدة الزرع المزمنة. ظلت الإشارة إلى الضوضاء ثابتة لمدة 7.5 أشهر بأكملها.

ظلت مقاومة التلامس ، المقاسة عند 1 كيلو هرتز ، مستقرة. أخيرا ، لم يكن هناك أكثر من اتصالين غير نشطين لوحظ أنهما حدثا بسبب التوصيلات السيئة عبر جلد. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصنيع أقطاب عصبية متعددة القنوات مماثلة ، وأن تكون قادرا على ضبط التصميم لتلبية متطلبات التطبيق النهائي الخاص بك.

استخدام هذه الأقطاب الكهربائية الطريق للباحثين في مجال الأطراف الاصطناعية العصبية لتسجيل الإشارات الإرادية من الأعصاب.