Tesztkörnyezet fejlesztése szilícium alapú neurális elektródák in vivo mechanikai vizsgálatához

Munkám során az MTA MFA MEMS laboratóriumában létrehozott szilícium alapú neurális elektródák mechanikai vizsgálatára alkalmas tesztkörnyezetet terveztem, hoztam létre és teszteltem in vivo környezetben. Egy erőmérő cella és egy, a beültetéshez használt ún. sztereotaxiás keret, ill. léptetőmotoros meghajtás integrációjának kidolgozásához mechanikai alkatrészeket és vezérlő áramkört terveztem, az adatgyűjtést és vezérlést LabView környezetben oldottam meg. Az automatizált mérési folyamat 1mN-os felbontásban, jól összehasonlítható, objektív mérési eredményeket szolgáltat. A motorizált hajtásnak köszönhetően a beültetés sebessége egyenletes, 0,15 - 30 mm/min tartományban változtatható, továbbá a mélysége is kontrollálható.

A megvalósított tesztkörnyezet segítségével különböző geometriai paraméterekkel (szélesség, vastagság, tűhegy) rendelkező elektródákat vizsgáltam Sprague Dawley patkányok felhasználásával, in vivo körülmények között. A kísérletek elvégzéséhez a műtéti környezetet az MTA KPI intézete biztosította. A mérések könnyű és gyors kiértékelése érdekében MatLab alapú grafikus felhasználói felületet is létrehoztam.

A kísérletek során vizsgáltam a kemény agyhártya (dura mater) átszakításához szükséges erőt, az ún. penetrációs erőt és a benyomódás (dimpling) paramétereket. A mérési eredmények kiértékelését követően megállapítottam, hogy a vizsgált szilícium alapú neurális elektródákkal a fenti implantációs paraméterek hogyan függnek az implantáció sebességétől és az elektródatest geometriai paramétereitől.

Az általam tervezett mérési környezet lehetővé teszi a neurofiziológiai mérésekhez használt elektródák és az agyfelszín mechanikai interakciójának széleskörű vizsgálatát. A kísérleti eredmények jelentősen hozzájárulhatnak a közeljövőben olyan mikrotechnológiai módszerekkel előállított agyi elektródák tervezési szabályainak megalkotásához, melyek mechanikai stabilitás és sejtroncsoló hatás tekintetében is optimális eszközkészítést tesznek lehetővé.

szerző

• 
  Németh Attila
  egészségügyi mérnöki
  nappali

konzulensek

• 
  Dr. Fekete Zoltán
  tudományos munkatárs, Természettudományi Kutatóközpont (külső)
• 
  Dr. Jobbágy Ákos
  egyetemi tanár, Mesterséges Intelligencia és Rendszertervezés Tanszék

helyezés