用于神经刺激与记录的植入式微电极研究

来源 :北京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jjx2777
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着微电子机械系统(Micro-electromechanicalSystems,MEMS)技术的发展,基于微加工工艺的微电极技术使得神经组织与外界电子电路之间建立起有效、稳定、可靠的接口成为可能。植入式微电极技术成为神经科学与微电子科学一个新的热点领域,其中植入大脑深处与周围神经的微电极在神经科学研究中的应用最为广泛。针对这两种不同应用部位的植入式微电极,本论文分别研究了一种用于大脑深部的微针形电极和一种用于周围神经的卡夫(Cuff)电极。  为了解决现有微针形电极中存在的硅材料的脆性、不具备柔性连接引线而不够灵活、封装困难等问题,本论文提出了一种带有柔性Parylene(聚对二甲苯)连接引线的镍微针形电极。采用电镀镍代替硅材料制作微针,其具有更好的机械强度,能够很容易进入脑深部而不会出现断裂等其他机械故障。微针上分布有多个电极点,可实现脑部不同深度的多通道的神经电刺激或记录。此外,集成的柔性Parylene连接引线不仅可以提高镍微针的灵活性,防止因镍微针与神经组织之间相对运动而造成的组织损伤或电极点移位,还可以降低封装难度和成本。  本论文还提出了一种基于电镀镍工艺与Parylene技术的微针形电极加工工艺,通过对电镀镍工艺、Parylene刻蚀工艺、厚胶工艺等关键工艺的研究,制备出了电极点凸起的电镀镍微针形电极,并对该电极进行了一系列测试。弯曲变形测试和阻抗测试表征了该电极的力学与电学性能;离体组织刺入测试表明镍微针在反复5次刺入和拔出肌肉组织后仍然保持原状;在大鼠海马体CA1区的神经记录实验验证了该电极能够在大脑深部不同深度进行多通道的单个神经元活动信号的记录;通过该电极对蜜蜂大脑视叶实施电刺激能够诱发蜜蜂振动翅膀的行为。  为了解决现有卡夫电极的卡夫直径固定、安装困难等问题,受生活中常见的塑料扎带的启迪,本论文提出了一种新型的扎带式卡夫电极,该电极不仅安装方法简单,而且利用自锁结构实现了可变的卡夫直径,能够在植入过程中根据目标神经干直径调整卡夫直径;采用生物兼容性好、机械强度高的Parylene薄膜材料作为卡夫电极的基底材料,能够降低植入对神经损伤,适于长期植入使用。本论文还提出了一种基于先前微针形电极加工工艺的扎带式卡夫电极的加工工艺和一种针对Omnetics接口的微电极电学接口封装工艺。阻抗测试和循环伏安法测试表征了卡夫电极的电化学性能;大鼠坐骨神经的电生理实验验证了该电极记录周围神经电诱发复合动作电位的能力与选择性电刺激周围神经的能力;此外,植入大鼠坐骨神经长达11周的实验表明该电极仅产生良性的异物反应,并不会对神经造成损伤。
其他文献
码激励线性预测(CELP)编码是4kb/s~16kb/s速率范围内的一种高性能语音编码算法,然而,该编码方案存在着运算复杂度高、存储量大的严重缺陷,实际实现比较困难.小波分析理论是近
衰老是人们普遍关注和必须面对的生物学现象。社会老龄化以及衰老相关疾病发病率不断上升,己成为当今世界日益突出的社会问题。衰老与癌变有着密切的内在联系。揭示细胞衰老的
本文通过对荣华二采区10
期刊
该论文的一、二、三、四、五章集中在光时分复用中时钟提取及帧同步技术的研究上,在第六章,研究了通常的光预放大直接探测系统接收单元的定时性能。主要工作为:1.在第二章,对基
本论文包含了两部分工作,一是探索了一种在绝缘衬底上直接生长超净石墨烯的方法。CVD方法生长石墨烯后,持续的升温融化、蒸发铜箔,石墨烯与铜箔分离,并直接转移至绝缘衬底上。成
该论文研究了EEPROM/FLASH的结构,工作特性和改进可靠性的方法.分析了编程过程中浮栅电位,同时讨论了单元Ⅰ-Ⅴ曲线的特性.利用MEDICI软件模拟了单元在擦写过程中的FN电流和
随着半导体集成技术的迅猛发展与人们对健康的日益关注,人体无线监测芯片应运而生。而且自从2002年FCC开放了UWB3.1-10.6GHz的频谱,UWB成为了工业界和学术界研究的一大热点。由
该文针对微波移相扫描系统改进设计了连续电控反射型360°模拟移相器, 从理论上分析获得线性相移的必要条件、平衡插入损耗波动的方法和拓展频带宽度的应用,并分别对移相器的
宽带综合业务数字网(B-ISDN)是未来通信网络的主要类型之一,异步转移模式(ATM) 是应用在B-ISDN之上的包交换和复接技术,它的应用使得网络具有容量大、交换和传输简便易行、适
该文主要讨论了利用光谱法诊断等离子体的基本原理和方法,并且与电探针的测量方法及结果进行了比较;在此基础上,他们将这两种诊断方法用于生长GaN晶体的实验之中,通过比较晶