用于记录和刺激应用的高接触密度、平面界面神经电极的制备

本方案的总体目标是制备用于神经接口应用的平面接口袖状电极。平面接口袖状电极的使用有助于解决神经假体领域中的一些问题，例如如何从神经中记录肢体运动意图。尽管袖状电极具有亚毫米级的结构特征，但仍可依靠手工稳定地制作。

而且设计具有灵活性，可以轻松定制以适用于多种不同的神经接口应用。首先使用 CAD 软件生成电极的精确比例图。

该示意图将确定电极的尺寸以及各个电极组件的放置位置。同样，需创建一个包含触点和电极组件的额外CAD文件，以便使用激光切割设备进行加工。准备过程中，将中心触点置于显微镜下，并使用点焊机将其与导线焊接在一起。

按住触点，在约45度角处形成初始弯折，然后将其沿触点框架折叠。在阵列框架的每一侧交替排列触点引线。接着，将一张透明薄膜覆盖在引导图上，并用胶带固定在基板上。

现在开始制作，从厚度为5密耳的硅胶片上裁剪出一个5 cm见方的正方形。将其放置在基板上，确保不夹入气泡。然后，取2克未固化的硅胶，放入真空腔中脱气3分钟。

定期释放并重新施加真空，以使被困的空气能够逸出。接着，根据指南，在隔片段的位置涂抹一条未固化的硅胶细线。然后，通过将制备好的隔片组件按压到硅胶片上，将其粘附在指定区域。

现在，将硅材料放入预热至130摄氏度的Isotemp烘箱中加热30分钟，随后冷却10分钟。接着，将参考电极放置在指定位置，焊点朝上，电极引线沿套管中线走向，并从远端引出。在确认位置正确后，将电极压紧至硅层上，并向通孔中注入未固化的硅材料。

接下来，用胶带暂时固定导线，并在130摄氏度下固化硅胶90分钟，或在室温下过夜固化。参考电极用硅胶固定后，使用相同技术连接中心电极阵列。需要注意的是，中心电极必须精确放置，以获得高质量的记录。

正确地将导线引导至指定的出口位置也至关重要。裁剪一张1 cm × 5 cm的透明薄膜片，覆盖在中心电极阵列上，然后用胶带将其固定在基板上。

将小型固定杆放置在电极中心位置，并将其夹紧到底板上，以在硅胶固化过程中固定中间触点。固化完成后，取下小型固定杆。随后，移除用于固定参考电极和金属触点引线的所有胶带，并轻轻取下透明片材，以暴露金属触点阵列。

现在，裁剪一块与电极宽度相同、长度为 5 cm 的透明薄膜。然后，裁剪一块能够完全覆盖电极表面的硅胶片。将该硅胶片平铺在透明薄膜上，拉平并展平，以消除任何不平整之处，并防止产生气泡。

接下来，剪取四段硅胶管，每段长 5 cm，按照示意图将其放置在出口位置。电极边缘与管子之间需留出 2 mm 的间隙。用镊子夹住每对管子的同时，从管子末端起始 1 mm 处开始用胶带固定管子。

现在，将中间触点和参考电极的导线整理成束，然后将其穿过出口位置附近的相应导管。对所有导管重复此操作。

接下来，从真空混合容器或注射器中，缓慢地将足量未固化的硅胶覆盖在整个电极体上。然后，将透明结构放置到未固化的硅胶上。在保持硅胶片与透明结构粘附的同时，将其与电极对齐。

然后，用胶带固定透明膜，并施加轻压以去除任何滞留的气泡。最后，将大型固定杆置于电极中心并跨过透明膜部分，用中等压力将其夹紧到底板上，并将硅胶完全固化。

为了添加屏蔽层，先取下大型固定杆，并用镊子移除透明部件。然后将屏蔽片放置在电极每个面的中央，并轻轻将其压入电极中。接着，在通孔中注入一些未固化的硅胶，并在130摄氏度下部分固化30分钟。

冷却至室温后，将胶带贴在电极的外端以及闭合法兰上，以防止硅进入这些部分。然后，重复添加一层硅的步骤，以完全覆盖整个电极本体。接着，在电极上放置硅和透明片，并用一个大型固定杆将其固定，随后固化硅。

固化后，为完成操作，去除多余的硅胶和胶带。随后，在硅胶上切割出窗口，以暴露间隔段，并使用镊子移除间隔段。接下来，在显微镜下，去除电极管上方的胶带和硅胶，直至其与电极主体齐平。

然后，小心地沿电极边缘切割至基板。现在，在确保不损坏电极的前提下，参照示意图修整导线引出位置。在每对管之间切出一个三角形，切口需完全贯穿电极各层并延伸至外侧。

现在，在覆盖屏蔽层的硅胶上切割出窗口。然后，将聚丙烯缝合线从电极基底与相邻透明层之间穿过，并利用它剥离即将完成的套管电极。最后，从硅胶上切出窗口，以暴露中心电极和参考电极。

制备的 FINE 电极用于记录一只狗的坐骨神经活动，持续时间为 7.5 个月。实验中采用了定制的前置放大器和超 β 输入型仪表放大器。通过将电极的两个自由边缘缝合在一起，将其植入神经周围。

袖带在保持纵向灵活性的同时压扁了神经。测量了电极对袖带内压力水平增加的响应。在67 mm汞柱的舒张压水平下，袖带扩张至其初始横截面积的1.25倍。

这种扩张可用于补偿植入手术后神经的肿胀。在慢性植入期间，定期测量了多个参数。在长达7.5个月的时间内，信噪比保持稳定。

在1 kHz下测得的接触阻抗也保持稳定。最后，从未出现超过两个失效的电极接触点，这些接触点的失效被观察到是由于动物皮肤表面连接不良所致。观看本视频后，您应能充分理解如何制备类似的多通道神经电极，并能够根据具体应用需求调整设计。

这些电极的使用为神经假体领域的研究人员记录来自神经的自主信号铺平了道路。