Ⅰ. Mikronålselektroder och deras tillämpningar
Mikronålelektroder är nålliknande enheter i mikroskala- som delvis eller helt kan penetrera hudytan för att samla in elektrofysiologiska/elektrokemiska signaler eller uppnå elektrisk stimulering. De används ofta i bärbara/implanterbara sensorer, neurovetenskap och hjärnans-datorgränssnitt. Deras kärnfördel är förmågan att kontinuerligt detektera in vivo fysiologiska och patologiska parametrar såsom elektrokardiogram och elektromyogram, vilket ger direkta och korrekta data för diagnos och behandling.
Utahs elektroduppsättning, utvecklad av University of Utah, är en representativ teknik inom mikronålelektroduppsättningar. Dess unika tre-nålliknande-liknande struktur gör att varje elektrod har både hög spatiotemporal upplösning och utmärkt isolering. Efter implantation verkar elektrodspetsen endast på den omgivande neurongruppen och kan till och med registrera avfyrningen av en enda neuron. Med utvecklingen av MEMS-tekniken har mikronålselektrodarrayer sett betydande förbättringar i biokompatibilitet, mekanisk flexibilitet,-långsiktig stabilitet och upplösning.
Ⅱ. Elektrofysiologiska signalinsamlingslösningar
Inom det biomedicinska området är förvärvet och analysen av elektrofysiologiska signaler avgörande för sjukdomsdiagnostik och hälsobedömning. Dessa signaler är dock komplexa och svaga, vilket gör effektiv förvärv till en ihållande utmaning. För närvarande finns det två huvudlösningar: implanterbar och bärbar.
Implanterbara lösningar innebär att direkt implantera en mikronålselektroduppsättning i människokroppen för att uppnå kontinuerlig-realtidsövervakning av elektrofysiologiska signaler. Dess fördelar ligger i hög spatiotemporal upplösning och stabilitet, som exakt fångar avfyrningsaktiviteten hos individuella neuroner. Men det innebär också utmaningar som kirurgiska risker, otillräcklig-stabilitet på lång sikt och problem med biokompatibilitet.
Bärbara lösningar prioriterar bekvämlighet och komfort. Genom att bädda in mikronålselektroder på hudytan eller inuti kläderna kan användare enkelt övervaka elektrofysiologiska signaler. Denna lösning eliminerar behovet av operation, minskar riskerna och förbättrar användarvänligheten och komforten. Den står dock fortfarande inför tekniska utmaningar som signalstörningar och brusreducering som kräver upplösning.
Ⅲ. Tillämpningar av mikroelektroder i neuromedicin
Microelectrode array-teknik, som ett nyckelverktyg för elektrofysiologisk signalinsamling, spelar en viktig roll i neuromedicin och hjärnans-datorgränssnitt. Genom att implantera eller bära mikroelektroder på människokroppen kan forskare övervaka neuronal avfyrningsaktivitet, elektroencefalogram (EEG)-signaler och andra elektrofysiologiska signaler i realtid, vilket ger starkt stöd för diagnos och behandling av neurologiska sjukdomar. Samtidigt har mikroelektrodarraytekniken också gett nya genombrott för utvecklingen av hjärnans-datorgränssnittsteknik, vilket gör det möjligt för människor att kontrollera externa enheter genom tanke.
Ⅳ. Polymer flexibla mikronålstora elektroder
Baserat på polymerer är flexibla torra mikronålelektroder genialiskt utformade för att effektivt övervaka neurala elektriska signaler, vilket ger nya verktyg för neuromedicinsk forskning. Denna teknik förbättrar inte bara effektiviteten av elektrofysiologisk signalinsamling utan erbjuder också nya möjligheter för tidig diagnos och behandling av neurologiska sjukdomar.