电极形状改善小目标神经刺激

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一个交叉状的形状帮助植入式神经刺激装置的电极为神经系统的特定区域提供更多的电荷,可能延长装置寿命,研究发表在3月份的《自然科学报告》上。

这种形状,称为“分形”,对于刺激较小的区域,如深层脑结构或视网膜特别有用,因为它在较小的表面积内最大化周界-为恢复身体功能和潜在地启用NEU提供更高的分辨率。玫瑰刺激装置在体内持续更长时间而无需再充电。

生物医学工程助理教授休米说:“随着这些电极尺寸的缩小,我们面临着挑战。”“如果你把它们缩小太小,那么你就不能注入足够的能量来激活底层的衬底。”

目前工业生产用于神经刺激装置的圆形或矩形电极。李说:“事实上没有理由保持这些形状,而事实上这使得传统的制造技术更容易。”“但是微细加工允许批量处理或甚至更可扩展的卷到卷制造,在其中我们有设计自由创建任何类型的电极设计,以提高其功能性。”

李的实验室尝试了其他形状,可以更好地注入电极尺寸限制。分形形状优于传统形状和“蛇形”,或蛇形形状,即使它具有相似的周长与表面积比作为分形。这可能是因为分形设计的重复模式更好地促进电荷转移物种或反应物向铂电极表面的连续扩散。

“当你有更多的物种扩散到表面时,它允许更快的法拉第电荷从电极表面转移,”李说。然后,电荷到达神经元上的阈值,以触发动作电位,或电化学信号,以刺激目标。

由于分形设计还具有比传统电极更低的阻抗,因此它们可以随着时间的推移将更多的电荷注入电极表面并延长神经刺激装置的寿命。李说:“如果你有更少的负荷,意味着需要更少的能量来获得同样的效果,那么植入式刺激装置的固定电池寿命将得到改善。”

下一步是测试分形设计电极与传统形状相比的鲁棒性和寿命。李的实验室也在考虑使用分形设计来提高生物传感器等设备的灵敏度。李说:“目标是更好地控制靶区的刺激和更精确的治疗。”

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