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当前各种医疗电子器件在诊疗领域得到了广泛的应用,在治疗多种疾病中发挥着越来越重要的作用。在脊髓损伤和中风导致的瘫痪肢体功能重建的研究中,本课题组提出了基于神经-肌肉-电子接口瘫痪肢体功能重建系统,采用微电子芯片系统来实现健康肢体与瘫痪肢体的信号桥接以完成瘫痪肢体的电功能激励,并进行了一系列的实验研究。结合基于神经-肌肉-电子接口的瘫痪肢体功能重建系统,本论文主要对上述系统的探测和激励电极进了设计和制作。
本文具体工作如下:
1、针对市场上购得同心圆电极尖端为“楔形”斜面内芯暴露面有一定取向,造成信号激励或探测时存在误差的问题,使用手工磨制方法对其尖端结构进行了改造。显微照片、电化学阻抗实验和蟾蜍动物实验被用来测试电极改进前后的性能。并且针对厂家改造的同心圆电极进行了电化学阻抗测试。显微照相、电化学阻抗实验和蟾蜍动物实验均说明改进后电极的取向性得到改善,旋转电极多次测量值误差明显减小。
2、使用Ag/AgCl体表肌电电极阵列在人前臂表面确定了手部抓握、腕屈、腕伸和伸掌动作的体表肌电选择性探测位点,并通过三通道动作识别、激励系统和模式识别算法验证上述动作探测位点能够满足手部抓握、腕屈、腕伸和伸掌动作的识别,平均正确率达到90%。根据上述手部动作的体表肌电探测位点,制作了用于手部动作的穿戴式体表选择性探测电极。较好地解决了使用表面电极针对特定肌肉选择性较差的问题。
3、使用自粘附体表激励电极,对7位健康受试者进行了手部抓握动作最佳选择性激励位点的寻找。结合不同人前臂尺寸差异的因素,确定了手部抓握、伸掌动作的的最佳激励位点,在偏瘫病人肢体上进行了初步实验研究,据此制作了穿戴式的体表选择性激励电极。较好地解决了使用表面激励电极针对特定肌肉激励选择性差的问题。
4、使用硅橡胶材料进行了自卷曲式卡肤电极套筒的制作研究。并使用德国瓦克公司生物相容性防水硅胶WACKERELASTOSIL420型硅橡胶粘结剂对植入器件进行了封装的探索。封装完毕后进行了家兔皮下组织植入,并在植入完毕时、术后8小时、24小时、48小时对植入器件的功能进行了测试。结果表明初步的植入器件封装,可以保证植入器件在生物体内正常工作,但其对生物组织的影响还有待研究。