豐橋工業(yè)大學(xué) (TUT) 電氣與電子信息工程系副教授 Takeshi Kawano 和電子啟發(fā)跨學(xué)科研究所 (EIIRIS) 的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種直徑小于小于 10 μm，使用硅半導(dǎo)體材料的晶體生長。微型同軸針電極在針中有兩個電極，可以在非常近的距離內(nèi)進(jìn)行差分記錄，而傳統(tǒng)電極設(shè)備以前很難完成這項(xiàng)任務(wù)。此外，與傳統(tǒng)電極相比，微型電極減少了組織損傷。同軸電極的這些優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的神經(jīng)元信號的高質(zhì)量記錄，
可以通過將細(xì)電極刺入腦組織來檢測神經(jīng)元信號. 它們是腦組織電生理記錄的一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，通過利用高空間分辨率的優(yōu)勢，可以獲得有關(guān)神經(jīng)元活動的詳細(xì)信息。例如，在腦機(jī)接口 (BMI) 技術(shù)中——一種允許患者使用來自大腦的信號移動他們的假肢或腿的技術(shù)——該技術(shù)用于將電極植入患者的大腦并記錄神經(jīng)元信號與高空間分辨率非常重要。在記錄信號時保持高信噪比也很重要。來自神經(jīng)元的電信號非常小，大約為幾十 μV(1 V 的 1/100,000)，并且由于噪聲在組織空間中傳播，信號質(zhì)量會下降。這意味著電極裝置必須具有空間分辨率高，抗噪能力強(qiáng)。此外，需要 10 μm 或更小的電極幾何形狀，以避免對腦組織造成損害。
為了解決與電極相關(guān)的這些挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)使用氣-液-固 (VLS) 生長法(一種硅生長技術(shù))開發(fā)了一種針狀電極裝置，該裝置在 < 10 μm 的范圍內(nèi)緊密放置了兩個電極。直徑針，這是以前從未實(shí)現(xiàn)過的。該團(tuán)隊(duì)使用以這種方式制造的電極裝置對神經(jīng)元活動進(jìn)行局部差分記錄，兩個電極相距 6 μm。由此，該團(tuán)隊(duì)在全球首次實(shí)現(xiàn)了高信噪比的高質(zhì)量神經(jīng)元信號采集。
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