原創(chuàng) | 文 BFT機器人

01

研究內(nèi)容

主要研究內(nèi)容是關(guān)于一種電皮層圖譜系統(tǒng)的部署，該系統(tǒng)使用軟體機器人致動器。論文詳細介紹了該系統(tǒng)的制造和實驗方法，并提供了相關(guān)的圖表和參考文獻。該系統(tǒng)的設計旨在提高電皮層圖譜系統(tǒng)的靈活性和可植入性，以便更好地監(jiān)測腦電信號。

02

創(chuàng)新點

1.該研究提出了一種新型的電皮層圖譜系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用軟體機器人致動器，可以提高系統(tǒng)的靈活性和可植入性。

2. 該系統(tǒng)的制造方法采用了一種新型的PDMS涂覆技術(shù)，可以在硅晶圓表面涂覆200微米厚的PDMS層，并在75℃的對流烤箱中固化3小時。

3. 該系統(tǒng)的實驗方法采用了一種新型的電刺激方法，可以在不損傷皮層組織的情況下激活電極。

4. 該研究還對該系統(tǒng)的性能進行了測試和評估，證明了該系統(tǒng)可以有效地監(jiān)測腦電信號，并具有良好的穩(wěn)定性和可重復性。

03

新技術(shù)運用

a.電皮層圖譜技術(shù)：

電皮層圖譜技術(shù)是一種用于監(jiān)測腦電信號的方法，可以通過在大腦表面植入電極來記錄神經(jīng)元的活動。該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于神經(jīng)科學研究和臨床診斷。

b.軟體機器人技術(shù)：

軟體機器人是一種新型的機器人技術(shù)，具有高度的柔性和可塑性，可以適應各種復雜的環(huán)境和任務。該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于醫(yī)療保健、生物醫(yī)學工程和機器人手術(shù)等領(lǐng)域。

c.PDMS材料：

PDMS是一種常用的彈性體材料，具有優(yōu)異的生物相容性和化學穩(wěn)定性，已經(jīng)被廣泛應用于生物醫(yī)學工程和微流控系統(tǒng)等領(lǐng)域。

d.電刺激技術(shù)：

電刺激技術(shù)是一種用于激活神經(jīng)元的方法，可以通過在神經(jīng)元周圍施加電場來引發(fā)神經(jīng)元的興奮。該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于神經(jīng)科學研究和臨床治療。

04

實驗

1. PDMS涂覆：

首先，在硅晶圓表面創(chuàng)建一個疏水單層，然后使用手動薄膜涂布機在硅晶圓表面涂覆200微米厚的PDMS層。接下來，在75℃的對流烤箱中固化3小時。

2. 制備電極陣列：

將23微米厚的PET薄膜層壓在PDMS頂層上作為陰影掩膜。使用飛秒準分子激光器切割出直徑為11.0毫米的中心孔，而空氣口袋圖案僅切割23微米厚的PET薄膜。然后，將帶有空氣口袋圖案的PET薄膜選擇性剝離，并使用O2等離子體激活頂層的PDMS表面。在等離子體激活的PDMS頂層上旋涂一層犧牲層（15wt%的Dextran溶液），然后在室溫下干燥5分鐘。接下來，從頂層中去除整個PET陰影掩膜，形成電極陣列。

圖S1可展開的柔性機器人ECoG陣列的制造工藝(A)PDMS頂層的制備(疏水單層的沉積、200um厚PDMS層的刀片涂覆和23um厚PET膜的層壓)，(B)將整個PDMS頂層切割成具有中心孔圖案，同時選擇性地切割具有氣囊圖案的23um厚PET膜，(C)將圖案為氣囊和中心孔的23um厚PET膜分層，隨后通過02等離子體活化，(D)涂葡聚糖層，(E)去除23um厚的PET掩模上的葡聚糖層并刮涂100um厚的PDMS底層，(F)層壓和激光切割具有互連和應變傳感器圖案的23um厚PET膜作為負掩模。(G)熱蒸發(fā)鉻(5nm厚)和金(35nm厚)，(H)通過在100um厚PDMS層的兩面上層疊C23m厚和50pm厚的PET膜來制造封裝PDMS層，(1)使用02等離子體活化將封裝PDMS層結(jié)合到PDMS底層上鉑涂層(Pt)-PDMS復合到電極位點和狀圖案上以用于FPCB連接，(K)組裝FPCB用RTV化連接位點，(L)用軟機器人ECoG陣列圖案切割整個組裝的PDMS層，(M)用水去除軟的機器人ECOG陣列內(nèi)的葡聚糖犧牲層，并組裝50um厚的聚疏亞胺(PI)制造的機械支撐，(N)組裝3D打印的裝載器連接器和中心筒，所述中心筒分別用PDMS的注射成型制備。

3.實驗測試：

將電極陣列植入動物的大腦表面，然后使用電刺激技術(shù)激活神經(jīng)元。通過記錄電極信號，評估電極阻抗、電極信號質(zhì)量、電極位置和電刺激效果等方面的數(shù)據(jù)。

表中。S1圖中不同軟機器人ECoG陣列配置的設計矩陣。S9

圖S6|軟機器人ECOG陣列外翻后灌注小型豬腦的照片(A)提取前灌注腦的照片。(B)(B)從頂部提取的大腦的照片和(C)從右半球提取的大腦。所有圖像中的虛線顯示了與可部署ECoG陣列接觸的大致位置。

圖S7部署后的死后腦組織學分析(A)拔牙前灌注腦的照片，顯示植入物在皮質(zhì)上的部署位置和分析的冠狀切片的位置。區(qū)域、i和而，分別對應于所部署的植入物的基部、柄部和尖端)。(B)顯示了三個位置的聯(lián)合染色的整個切片。白色虛線表示種植體的大致位置。用于(C)GFAP、 D) NeuN (E) bal和()他們的組合。分別。D-區(qū)皮層的陪區(qū)(以黃色圓表示)顯示神經(jīng)元的丟失。E-1和E-1(以黃色箭頭為例)的白點和亮點顯示小膠質(zhì)細胞激活。注意，在第三節(jié)中沒有發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)細胞活化、星形膠質(zhì)細胞增殖和神經(jīng)元丟失。

圖S10實驗裝置用于體外表征可展開ECoG陣列的折疊和展開的實驗裝置的示意圖。

05

實驗結(jié)論

該電皮層圖譜系統(tǒng)使用軟體機器人致動器，采用PDMS涂覆技術(shù)制造的電極陣列和電刺激技術(shù)，可以有效地監(jiān)測腦電信號，并具有良好的穩(wěn)定性和可重復性。

該系統(tǒng)具有較低的電極阻抗和較高的信號質(zhì)量，可以提高電極的靈敏度和準確性。此外，該系統(tǒng)的軟體機器人致動器可以提高系統(tǒng)的靈活性和可植入性，可以適應不同的實驗需求和動物模型。

06

可運用領(lǐng)域

1. 該系統(tǒng)使用軟體機器人致動器，可以提高系統(tǒng)的靈活性和可植入性。該系統(tǒng)的設計可以為神經(jīng)科學研究和臨床診斷提供更加靈活和可靠的工具。

2. 采用PDMS涂覆技術(shù)制造的電極陣列具有較低的電極阻抗和較高的信號質(zhì)量，可以提高電極的靈敏度和準確性。這種制造方法可以為電皮層圖譜技術(shù)的發(fā)展提供新的思路和方法。

3. 采用電刺激技術(shù)可以在不損傷皮層組織的情況下激活電極，從而實現(xiàn)對神經(jīng)元的有效控制。該系統(tǒng)的軟體機器人致動器可以提高系統(tǒng)的靈活性和可植入性，可以適應不同的實驗需求和動物模型。這種技術(shù)可以為神經(jīng)科學研究和臨床治療提供新的手段和方法。

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