神经接口是一种建立人体神经系统与外部设备信息交互机制的通道,将其用于神经功能修复可实现残障人士的机能补偿与功能重建,其中基于组织工程技术的双向外周神经接口成为了该领域的研究热点。双向外周神经接口通过体外培养和机械牵拉等方法培养神经轴突,再进行生物电刺激与神经移植诱导其功能修复,同时将采集到的神经信号用于控制假肢运动,并把假肢信号传递到大脑皮层,建立双向信息传输通路,从而实现残障者对假肢的闭环自主控制。由于神经轴突需要严格的体外培养条件以及机械牵拉的高精度要求,目前商用的神经培养装置不能提供轴突牵拉的实验手段。为此,本文设计了一套神经体外培养与轴突牵拉装置,从而使轴突生长地更长更定向,可为双向外周神经接口研究搭建实验平台,也为神经体外培养提供新方法与新技术。该实验平台由体外培养牵拉装置和微位移控制平台组成。利用SolidWorks软件对旧装置进行结构改造,并选用PTFE材料加工成型,使装置内微环境获得更好的生物兼容性。微位移控制平台包括机械系统和控制系统:控制系统主要实现神经轴突牵拉的控制,包括PC机和控制器等;机械系统包含步进电机和滚珠丝杆,共同作为控制系统的执行器。根据现有实验条件,将机械系统和培养牵拉装置置于CO2培养箱内进行培养和牵拉。本文还选用Renishaw XL-80激光干涉仪对实验平台进行微位移测量校准,来获取装置的位移输出信息,并用MATLAB软件进行曲线拟合分析。测量结果表明,步距1μm和2μm行驶的位移精度符合误差测量基本要求,满足本实验的牵拉需求。最后,选用1-3天SD大鼠背根神经节进行实验验证。实验初步设定以每100秒1μm微位移进行牵拉,最终得到3个时间段的牵拉长度,计算出平均每次行驶的微位移都符合位移测量的误差范围。实验结果表明,该系统能初步实现神经轴突的牵拉生长,具有良好的稳定性和可靠性。