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

التواصل مع الجهاز العصبي المحيطي (السندات الإذنية) يوفر الوصول إلى الإشارات العصبية القيادة المجهزة للغاية، كما أنها تطير إلى مختلف الهياكل داخل الجسم. يتم إنشاء هذه الإشارات التي كتبها محاور محصورة داخل كراسات وتحيط بها خلايا perineurium صوتها بإحكام. يتأثر حجم إمكانات قابلة للقياس الناتجة عن الأنشطة العصبية من قبل مقاومة من طبقات مختلفة داخل العصب مثل طبقة perineurium مقاوم للغاية الذي يحيط كراسات. ونتيجة لذلك، تم استكشاف نهجين اجهة اعتمادا على موقع التسجيل فيما يتعلق طبقة perineurium، وهي النهج داخل الحزمة وextrafascicular. النهج داخل حزمية مكان الأقطاب داخل كراسات. ومن الأمثلة على هذه النهج هي مجموعة يوتا ^17، والقطب الطولية البينية الحزمي (الحياة) ^18، وعرضية البينية الحزمي الكهربائي متعدد القنوات (TIME) ^32. تيمكن أن التقنيات ذات المناظر تسجيل انتقائي من العصب ولكن لم يثبت أن للاحتفاظ موثوق وظائف لفترات طويلة من الزمن في الجسم الحي، ويرجح ذلك بسبب حجم والامتثال من القطب ^12.

النهج خارج حزمية تضع الاتصالات حول العصب. الأقطاب صفعة المستخدمة في هذه المناهج لا تعرض للخطر perineurium ولا غلاف وقد أظهرت على حد سواء وسيلة آمنة وقوية من التسجيل من الجهاز العصبي المحيطي ^12. ومع ذلك، النهج خارج حزمي تفتقر إلى القدرة على قياس النشاط وحدة واحدة – بالمقارنة مع التصاميم داخل حزمية. وتشمل التطبيقات Neuroprosthetic التي تستخدم أقطاب صفعة العصبية تفعيل الأطراف السفلى، والمثانة، والحجاب الحاجز، وعلاج الألم المزمن، وكتلة التوصيل العصبي، وردود الفعل الحسية، وتسجيل electroneurograms ^1. التطبيقات المحتملة للاستفادة من تفاعل الأعصاب الطرفية تشمل بقيةأورينج حركة لضحايا الشلل مع التحفيز الكهربائي الوظيفي، وتسجيل السيارات نشاط الخلايا العصبية من الأعصاب المتبقية للسيطرة على أطرافهم الاصطناعية بالطاقة في مبتوري الأطراف، والتواصل مع الجهاز العصبي اللاإرادي لتقديم الأدوية الحيوية الإلكترونية ^20.

وتنفيذ تصميم القطب صفعة هو واجهة مسطحة العصب الكهربائي (فاين) ^21. هذا التصميم يعيد تشكيل الأعصاب في قسم مسطحة الصليب مع محيط أكبر مقارنة مع شكل دائري. وزادت مزايا هذا التصميم عدد من الاتصالات التي يمكن وضعها على العصب، وعلى مقربة من الاتصالات مع كراسات الداخلية ترتيبها لتسجيل انتقائية والتحفيز. وعلاوة على ذلك، يمكن للأعصاب الطرف العلوي والسفلي في الحيوانات الكبيرة والإنسان تتخذ الأشكال المختلفة وإعادة تشكيل الناتجة عن FINE لا تشوه هندسة الطبيعية من العصب. وقد أظهرت التجارب الأخيرة التي فاين قادر على استعادة الإحساس في الطرف العلوي ¹⁶ واستعادة الحركة في السفلية ²² مع التحفيز الكهربائي الوظيفي في البشر.

الهيكل الأساسي للقطب صفعة يتكون من وضع عدة اتصالات المعادن على سطح مقطع من العصب، ثم عزل هذه الاتصالات مع مقطع من العصب داخل صفعة نونكوندوكتيفي. لتحقيق هذا الهيكل الأساسي، تم اقتراح عدة تصاميم في الدراسات السابقة بما في ذلك:

(1) الاتصالات المعادن جزءا لا يتجزأ في شبكة الداكرون. ثم يتم لف شبكة حول العصب وشكل صفعة الناتجة يتبع الهندسة العصبية ^{4، 5.}

(2) تصاميم سبليت أسطوانات التي تستخدم اسطوانات جامدة وغير موصل على شكل مسبقا لإصلاح الاتصالات حول العصب. وإعادة تشكيل القطاع العصبية التي تستقبل هذه صفعة في الهندسة الداخلية الكفة ^و6-8.

<p class= "jove_content"> (3) تصاميم حيث يتم تضمينه في الاتصالات بين طبقتين العزل اللف الذاتي. وتنصهر طبقة داخلية في حين امتدت مع الطبقات امتدت الامم المتحدة الخارجية. ذات أطوال مختلفة الراحة الطبيعية لمدة طبقات المستعبدين يتسبب في الهيكل النهائي لتشكيل دوامة مرنة الذي يلتف حول العصب. وكانت المواد المستخدمة لهذه الطبقات عادة البولي اثيلين ⁹ بوليميد ^10، والسيليكون والمطاط ^1.

(4) قطاعات غير معزول أسلاك الرصاص وضعت ضد العصبية لتكون بمثابة الاتصالات القطب. إما نسج هذه الخيوط في أنابيب سيليكون ¹¹ أو مصبوب في سيليكون اسطوانات متداخلة ^12. تم استخدام مبدأ مماثل لبناء الغرامات عن طريق ترتيب ودمج الأسلاك المعزولة لتشكيل مجموعة، ثم يتم فتح من خلال العزل عن طريق تجريد شريحة صغيرة من خلال منتصف هذه الأسلاك انضم ^13. هذه التصاميم الحماريفترض أوميا مقطع عرضي العصبية جولة وتتفق مع هذه الهندسة العصبية.

الأقطاب الكهربائية (5) بوليميد مرنة تستند ³³ مع جهات الاتصال التي شكلتها متناهي الصغر هيكل بوليميد، ومن ثم الاندماج في ورقة سيليكون امتدت لتشكيل الأصفاد اللف الذاتي. كما يفترض هذا التصميم المقطع العرضي الأعصاب مستديرة.

وينبغي أن تكون الأقطاب صفعة مرنة ومن أجل تجنب الضغط وضغط العصب الذي يمكن أن يسبب تلف الأعصاب ^{3-التحجيم} الذاتي. بعض من الآليات المعروفة التي الأقطاب صفعة يمكن أن تحدث هذه الآثار هي نقل القوات من العضلات المجاورة للالكفة، وبالتالي إلى العصب، عدم تطابق بين والكفة والخواص الميكانيكية العصب، والتوتر لا مبرر له في الخيوط الكفة ل. هذه قضايا السلامة تؤدي إلى مجموعة محددة من القيود التصميم على المرونة الميكانيكية، التكوين الهندسي، وحجم ^1. وهذه المعايير هي شال بشكل خاصnging في حالة وجود عدد فاين اتصال عالية لأن الكفة يجب أن يكون في نفس الوقت قاسية في الاتجاه العرضي لإعادة تشكيل الأعصاب ومرونة في الاتجاه الطولي لمنع الضرر وكذلك استيعاب اتصالات متعددة. التحجيم الذاتي التصاميم دوامة تتسع الاتصالات متعددة الكفة ^14، ولكن الكفة الناتج هو جامد إلى حد ما. يمكن تصميم بوليميد مرنة تستوعب عددا كبيرا من الاتصالات ولكن عرضة لالتبطين. تصميم الأسلاك مجموعة ¹³ تنتج FINE مع المقطع العرضي شقة، ولكن من أجل الحفاظ على هذه الهندسة وتنصهر الأسلاك معا على طول إنتاج وجوه قاسية والحواف الحادة مما يجعل ثم غير صالحة للزراعة على المدى الطويل الكفة.

تقنية تصنيع الموضحة في هذه المقالة تنتج اتصال عالية الكثافة FINE مع بنية مرنة التي يمكن تقديمها باليد بدقة عالية على الدوام. ويستخدم جامدة البوليمر (بولي الأثير كيتون (نظرة خاطفة)) للسماح ص الدقيقlacement للاتصالات. يحافظ هذا الجزء نظرة خاطفة على المقطع العرضي شقة في وسط القطب في حين تبقى مرنة في الاتجاه الطولي على طول العصب. هذا التصميم أيضا يقلل من سماكة العام وتصلب الكفة لأن الجسم القطب ليس من الضروري أن تكون جامدة للشد العصبي أو تأمين الاتصالات.