Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Здесь мы описываем методологию изготовления настраиваемых электродных массивов из углеродного волокна для записи in vivo в нерве и мозге.

Аннотация

Обычные зонды периферических нервов в основном изготавливаются в чистой комнате, требующей использования нескольких дорогостоящих и узкоспециализированных инструментов. В этой статье представлен «легкий» процесс изготовления матриц нейронных электродов из углеродного волокна, который может быть быстро изучен неопытным пользователем чистой комнаты. Этот процесс изготовления электродных массивов из углеродного волокна требует только одного инструмента для чистых помещений, машины для осаждения парилена C, которая может быть быстро изучена или передана на аутсорсинг коммерческому перерабатывающему предприятию по предельным ценам. Этот процесс изготовления также включает в себя ручную установку печатных плат, изоляцию и оптимизацию наконечников.

Три различные оптимизации наконечников, рассмотренные здесь (лазер Nd: YAG, паяльная лампа и УФ-лазер), приводят к диапазону геометрии наконечника и импедансам 1 кГц, причем волокна паяльной лампы приводят к наименьшему импедансу. В то время как предыдущие эксперименты доказали эффективность электродов лазера и паяльной лампы, эта статья также показывает, что волокна ультрафиолетовой лазерной резки могут записывать нейронные сигналы in vivo. Существующие массивы из углеродного волокна либо не имеют индивидуализированных электродов в пользу пучков, либо требуют изготовленных в чистых помещениях направляющих для населения и изоляции. Предлагаемые массивы используют только инструменты, которые могут быть использованы на столешнице для популяции волокон. Этот процесс изготовления электродов из углеродного волокна позволяет быстро настраивать объемное изготовление массива по сниженной цене по сравнению с коммерчески доступными зондами.

Введение

Большая часть исследований в области неврологии опирается на запись нейронных сигналов с использованием электрофизиологии (ePhys). Эти нейронные сигналы имеют решающее значение для понимания функций нейронных сетей и новых медицинских методов лечения, таких как мозговая машина и периферические нервные интерфейсы1,2,3,4,5,6. Исследования, связанные с периферическими нервами, требуют изготовленных на заказ или коммерчески доступных нейронных регистрирующих электродов. Нейрон....

протокол

Все процедуры для животных были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных Мичиганского университета.

1. Выбор массива из углеродного волокна

  1. Выберите печатную плату (PCB) из одной из трех конструкций, показанных на рисунке 1.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для этого протокола в центре внимания будут Flex Arrays.
    1. Обратитесь к дизайну печатных плат на веб-сайте Chestek Lab (https://chestekresearch.engin.umich.edu), бесплатно и готовых к отправке и заказу для печати через типографию печатных плат.
    2. В таблице 1 приведена сводка разъемов для каждой системной п....

Результаты

Проверка советов: изображения SEM
Предыдущая работа20 показала, что ножничная резка привела к ненадежным импедансам, поскольку Parylene C складывался по всему месту записи. Ножничная резка используется здесь только для резки волокон до нужной длины перед обработкой д?.......

Обсуждение

Замены материалов
Хотя все используемые материалы обобщены в Таблице материалов, очень немногие из материалов должны поступать от конкретных поставщиков. Плата Flex Array должна поступать от указанного поставщика, поскольку они являются единственной компанией, котора.......

Раскрытие информации

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.

Благодарности

Эта работа была финансово поддержана Национальными институтами неврологических расстройств и инсульта (UF1NS107659 и UF1NS115817) и Национальным научным фондом (1707316). Авторы признают финансовую поддержку со стороны Инженерного колледжа Мичиганского университета и техническую поддержку со стороны Мичиганского центра характеристик материалов и Лаборатории бакалавриата Ван Влака. Авторы благодарят д-ра Халила Наджафи за использование его лазера Nd:YAG и nanofabrication Facility Lurie за использование их машины для осаждения parylene C. Мы также хотели бы поблагодарить Specialty Coating Systems (Индианаполис, штат Индиана) за помощь в сравнительном исследовании коммер....

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
3 prong clams05-769-6QFisherQty: 2
Unit Cost (USD): 20
3,4-ethylenedioxythiophene (25 g)
(PEDOT)		96618Sigma-AldrichQty: 1
Unit Cost (USD): 102
353ND-T Epoxy (8oz)++
(ZIF and Wide Board Only)		353ND-T/8OZEpoxy TechnologyQty: 1
Unit Cost (USD): 48
Ag/AgCl (3M NaCl) Reference Electrode (pack of 3)50-854-570FisherQty: 1
Unit Cost (USD): 100
AutolabPGSTAT12Metrohm
Blowtorch1WG61GraingerQty: 1
Unit Cost (USD): 36
Carbon FibersT-650/35 3KCytec ThornelQty: 1
Unit Cost (USD): n/a
Carbon tapeNC1784521FisherQty: 1
Unit Cost (USD): 27
Cotton Tipped ApplicatorWOD1002MediChoiceQty: 1
Unit Cost (USD): 0.57
Delayed Set Epoxy++1FBG8GraingerQty: 1
Unit Cost (USD): 3
DI Watern/an/aQty: n/a
Unit Cost (USD): n/a
Dumont Tweezers #550-822-409FisherQty: 1
Unit Cost (USD): 73
Flex Array**n/aMicroConnexQty: 1
Unit Cost (USD): 68
FluxSMD291ST8CCDigiKeyQty: 1
Unit Cost (USD): 13
Glass Capillaries (pack of 350)50-821-986FisherQty: 1
Unit Cost (USD): 60
Glass Dishn/an/aQty: 1
Unit Cost (USD): n/a
Hirose Connector
(ZIF Only)		H3859CT-NDDigiKeyQty: 2
Unit Cost (USD): 2
Light-resistant Glass Bottlen/aFisherQty: 1
Unit Cost (USD): n/a
Micropipette Heating FilimentFB315BSutter Instrument CoQty: 1
Unit Cost (USD): n/a
Micropipette PullerP-97Sutter Instrument CoQty: 1
Unit Cost (USD): n/a
Nitrile Gloves (pack of 200)19-041-171CFisherQty: 1
Unit Cost (USD): 47
Offline Sorter softwaren/aPlexonQty: 1
Unit Cost (USD): n/a
Omnetics Connector*
(Flex Array Only)		A79025-001Omnetics IncQty: 1
Unit Cost (USD): 35
Omnetics Connector*
(Flex Array Only)		A79024-001Omnetics IncQty: 1
Unit Cost (USD): 35
Omnetics to ZIF connectorZCA-OMN16Tucker-Davis TechnologiesQty: 1
Unit Cost (USD): n/a
Pin Terminal Connector
(Wide Board Only)		ED11523-NDDigiKeyQty: 16
Unit Cost (USD): 10
Probe storage boxG2085MelmatQty: 1
Unit Cost (USD): 2
Razor Blade4A807GraingerQty: 1
Unit Cost (USD): 2
SEM post16327lnfQty: 1
Unit Cost (USD): 3
Silver Epoxy (1oz)++H20E/1OZEpoxy TechnologyQty: 1
Unit Cost (USD): 125
Silver GND REF wires50-822-122FisherQty: 1
Unit Cost (USD): 423.2
Sodium p-toulenesulphonate(pTS)- 100g152536Sigma-AldrichQty: 1
Unit Cost (USD): 59
Solder24-6337-9703DigiKeyQty: 1
Unit Cost (USD): 60
Soldering Iron TipT0054449899N-NDDigikeyQty: 1
Unit Cost (USD): 13
Soldering StationWD1002N-NDDigikeyQty: 1
Unit Cost (USD): 374
SpotCure-B UV LED Cure Systemn/aFusionNet LLCQty: 1
Unit Cost (USD): 895
Stainless steel rodn/an/aQty: 1
Unit Cost (USD): n/a
Stir Platen/aFisherQty: 1
Unit Cost (USD): n/a
Surgical Scissors08-953-1BFisherQty: 1
Unit Cost (USD): 100
TDT Shroud
(ZIF Only)		Z3_ZC16SHRD_RSNTDTQty: 1
Unit Cost (USD): 3.5
Teflon Tweezers50-380-043FisherQty: 1
Unit Cost (USD): 47
UV & Visible Light Safety Glassees92522LoctiteQty: 1
Unit Cost (USD): 45
UV Epoxy (8oz)++
(Flex Array Only)		OG142-87/8OZEpoxy TechnologyQty: 1
Unit Cost (USD): 83
UV Lasern/aWERQty: 1
Unit Cost (USD): 30
Weigh boat
(pack of 500)		08-732-112FisherQty: 1
Unit Cost (USD): 58
Wide Board+n/aAdvanced CircuitsQty: 1
Unit Cost (USD): 3
ZIF Active HeadstageZC16Tucker-Davis TechnologiesQty: 1
Unit Cost (USD): 925
ZIF Passive HeadstageZC16-PTucker-Davis TechnologiesQty: 1
Unit Cost (USD): 625
ZIF*n/aCoast to Coast CircuitsQty: 1
Unit Cost (USD): 9

Ссылки

  1. Szostak, K. M., Grand, L., Constandinou, T. G. Neural interfaces for intracortical recording: Requirements, fabrication methods, and characteristics. Frontiers in Neuroscience. 11, 665 (2017).
  2. Cunningham, J. P., et al.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

176

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены