【摘要】：電極是電生理實(shí)驗(yàn)中昂貴的易耗品,價(jià)格低廉的自制微絲電極得到了廣泛應(yīng)用,但其植入性能還不盡如人意.為制備成本低且具有較好性能的微絲電極,首先分析了影響長(zhǎng)期記錄性能的關(guān)鍵因素,然后從電極制備和尖端表面修飾兩個(gè)方面對(duì)現(xiàn)有制備工藝進(jìn)行了改進(jìn),建立了修飾電極的阻抗模型,并對(duì)其屬性、信號(hào)采集能力和生物相容性進(jìn)行系統(tǒng)地評(píng)價(jià).結(jié)果表明,改進(jìn)后電極尖端表面光滑,阻抗平均降低了56.1%;修飾電極的阻抗模型有效;記錄信噪比更高,記錄壽命達(dá)到45 d;生物相容性良好,可以滿(mǎn)足一般電生理實(shí)驗(yàn)要求.
【圖文】：

2鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)2014年穿孔，焊接;⑤反面，重復(fù)③和④;⑥焊接后端接口;⑦采用手術(shù)剪刀將電極裁剪．改進(jìn)后電極的制備工藝:①將實(shí)驗(yàn)臺(tái)和所用器械消毒;②微組裝;③微焊接;④反面，重復(fù)②;⑤微切割．電極材料為鎳鎘合金絲．如圖1所示為16個(gè)記錄通道電極陣列．圖1電極圖Fig．1Theelectrodepattern電極尖端的阻抗和形態(tài)直接影響電極的性能．由于電極絲的直徑為39μm，因此，需在掃描電子顯微鏡(ScanningElectronMicroscopes，SEM)下對(duì)電極尖端進(jìn)行觀測(cè)．圖2為電極尖端在SEM下的照片．圖2電極尖端照片F(xiàn)ig．2Theelectrodetipphotos從圖2可以看出，剪刀剪切的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)粘連現(xiàn)象．而微切割截面平滑整齊且電極尖端周?chē)^緣層形態(tài)完好．微切割能夠更好地提高電極的電化學(xué)性能;更好地提高電極的生物相容性．1．2電極尖端修飾與阻抗模型的建立導(dǎo)電聚合物(ConductivePolymer，CP)聚吡咯具有導(dǎo)電性能和生物相容性良好等優(yōu)點(diǎn)，采用NeuroNexus的niPOD對(duì)電極尖端進(jìn)行修飾，使其尖端附著聚吡咯，進(jìn)而改進(jìn)電極的性能．當(dāng)金屬置于電解液中后，金屬和電解液的界面就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在該界面形成雙電層的電荷分布．鍍膜修飾后，電極尖端被聚吡咯包裹，呈現(xiàn)疏松多孔結(jié)構(gòu)．建立修飾電極—導(dǎo)電聚合物—電解液阻抗模型［15］如圖3所示．該電路元件有:容液電阻Ｒs;鍍層電容CC;孔電阻ＲPore;雙電層界面電容ZCPE;電荷轉(zhuǎn)移電阻Ｒt和有限擴(kuò)散阻抗ZT(包括CT和ＲT)．由圖3可得電極—導(dǎo)電聚合物—電解液的阻抗用公式表示為圖3電極—導(dǎo)電聚合物—電解液界面的等效電路模型Fig．3Theequivalentcircuitmodelofelectrode-CP-electrolyteinterfaceZ=Ｒs+Zelect=Ｒ

2鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)2014年穿孔，焊接;⑤反面，重復(fù)③和④;⑥焊接后端接口;⑦采用手術(shù)剪刀將電極裁剪．改進(jìn)后電極的制備工藝:①將實(shí)驗(yàn)臺(tái)和所用器械消毒;②微組裝;③微焊接;④反面，重復(fù)②;⑤微切割．電極材料為鎳鎘合金絲．如圖1所示為16個(gè)記錄通道電極陣列．圖1電極圖Fig．1Theelectrodepattern電極尖端的阻抗和形態(tài)直接影響電極的性能．由于電極絲的直徑為39μm，因此，需在掃描電子顯微鏡(ScanningElectronMicroscopes，SEM)下對(duì)電極尖端進(jìn)行觀測(cè)．圖2為電極尖端在SEM下的照片．圖2電極尖端照片F(xiàn)ig．2Theelectrodetipphotos從圖2可以看出，剪刀剪切的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)粘連現(xiàn)象．而微切割截面平滑整齊且電極尖端周?chē)^緣層形態(tài)完好．微切割能夠更好地提高電極的電化學(xué)性能;更好地提高電極的生物相容性．1．2電極尖端修飾與阻抗模型的建立導(dǎo)電聚合物(ConductivePolymer，CP)聚吡咯具有導(dǎo)電性能和生物相容性良好等優(yōu)點(diǎn)，采用NeuroNexus的niPOD對(duì)電極尖端進(jìn)行修飾，使其尖端附著聚吡咯，進(jìn)而改進(jìn)電極的性能．當(dāng)金屬置于電解液中后，金屬和電解液的界面就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在該界面形成雙電層的電荷分布．鍍膜修飾后，，電極尖端被聚吡咯包裹，呈現(xiàn)疏松多孔結(jié)構(gòu)．建立修飾電極—導(dǎo)電聚合物—電解液阻抗模型［15］如圖3所示．該電路元件有:容液電阻Ｒs;鍍層電容CC;孔電阻ＲPore;雙電層界面電容ZCPE;電荷轉(zhuǎn)移電阻Ｒt和有限擴(kuò)散阻抗ZT(包括CT和ＲT)．由圖3可得電極—導(dǎo)電聚合物—電解液的阻抗用公式表示為圖3電極—導(dǎo)電聚合物—電解液界面的等效電路模型Fig．3Theequivalentcircuitmodelofelectrode-CP-electrolyteinterfaceZ=Ｒs+Zelect=Ｒ
【作者單位】： 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(U1304602)
【分類(lèi)號(hào)】：R318

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本文編號(hào)：2544341