發(fā)布時(shí)間：2017-09-20 21:06

  本文關(guān)鍵詞：神經(jīng)體外培養(yǎng)與軸突牽拉裝置的研制

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【摘要】：神經(jīng)接口是一種建立人體神經(jīng)系統(tǒng)與外部設(shè)備信息交互機(jī)制的通道,將其用于神經(jīng)功能修復(fù)可實(shí)現(xiàn)殘障人士的機(jī)能補(bǔ)償與功能重建,其中基于組織工程技術(shù)的雙向外周神經(jīng)接口成為了該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。雙向外周神經(jīng)接口通過(guò)體外培養(yǎng)和機(jī)械牽拉等方法培養(yǎng)神經(jīng)軸突,再進(jìn)行生物電刺激與神經(jīng)移植誘導(dǎo)其功能修復(fù),同時(shí)將采集到的神經(jīng)信號(hào)用于控制假肢運(yùn)動(dòng),并把假肢信號(hào)傳遞到大腦皮層,建立雙向信息傳輸通路,從而實(shí)現(xiàn)殘障者對(duì)假肢的閉環(huán)自主控制。由于神經(jīng)軸突需要嚴(yán)格的體外培養(yǎng)條件以及機(jī)械牽拉的高精度要求,目前商用的神經(jīng)培養(yǎng)裝置不能提供軸突牽拉的實(shí)驗(yàn)手段。為此,本文設(shè)計(jì)了一套神經(jīng)體外培養(yǎng)與軸突牽拉裝置,從而使軸突生長(zhǎng)地更長(zhǎng)更定向,可為雙向外周神經(jīng)接口研究搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),也為神經(jīng)體外培養(yǎng)提供新方法與新技術(shù)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由體外培養(yǎng)牽拉裝置和微位移控制平臺(tái)組成。利用SolidWorks軟件對(duì)舊裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造,并選用PTFE材料加工成型,使裝置內(nèi)微環(huán)境獲得更好的生物兼容性。微位移控制平臺(tái)包括機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng):控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)神經(jīng)軸突牽拉的控制,包括PC機(jī)和控制器等;機(jī)械系統(tǒng)包含步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲桿,共同作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行器。根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件,將機(jī)械系統(tǒng)和培養(yǎng)牽拉裝置置于CO2培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)和牽拉。本文還選用Renishaw XL-80激光干涉儀對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行微位移測(cè)量校準(zhǔn),來(lái)獲取裝置的位移輸出信息,并用MATLAB軟件進(jìn)行曲線擬合分析。測(cè)量結(jié)果表明,步距1μm和2μm行駛的位移精度符合誤差測(cè)量基本要求,滿足本實(shí)驗(yàn)的牽拉需求。最后,選用1-3天SD大鼠背根神經(jīng)節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)初步設(shè)定以每100秒1μm微位移進(jìn)行牽拉,最終得到3個(gè)時(shí)間段的牽拉長(zhǎng)度,計(jì)算出平均每次行駛的微位移都符合位移測(cè)量的誤差范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)能初步實(shí)現(xiàn)神經(jīng)軸突的牽拉生長(zhǎng),具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。
【關(guān)鍵詞】：外周神經(jīng)接口 神經(jīng)培養(yǎng) 軸突牽拉生長(zhǎng) 微位移 背根神經(jīng)節(jié)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R318
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題背景及意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 論文的主要內(nèi)容14-16
• 2 神經(jīng)體外培養(yǎng)技術(shù)16-22
• 2.1 神經(jīng)元的基本結(jié)構(gòu)與功能16-17
• 2.2 外周神經(jīng)損傷后的變性和再生17-18
• 2.3 神經(jīng)體外培養(yǎng)原理18-20
• 2.4 機(jī)械力促進(jìn)軸突生長(zhǎng)機(jī)制20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 3 神經(jīng)培養(yǎng)與軸突牽拉裝置設(shè)計(jì)22-47
• 3.1 設(shè)計(jì)思路22-23
• 3.2 培養(yǎng)牽拉裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-28
• 3.3 牽拉微位移控制平臺(tái)28-37
• 3.4 微位移測(cè)量校準(zhǔn)37-41
• 3.5 微位移校準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果與分析41-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證47-57
• 4.1 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作47-49
• 4.2 背根神經(jīng)節(jié)的提取和分離49-51
• 4.3 軸突培養(yǎng)與牽拉實(shí)驗(yàn)51-53
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析53-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 5 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 總結(jié)57
• 5.2 展望57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 附錄（攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄）64

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