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DISC 电极阵列
标题：使用定向和可扩展深度阵列感测局部场电位：DISC 电极阵列 作者：Amada M. Abrego 1 †、Wasif Khan 1 †、Christopher E. Wright 1,2、M. Rabiul Islam 1、Mohammad H. Ghajar 1、Xiaokang Bai 1、Nitin Tandon 1、John P. Seymour 1,3 * 附属机构：1 德克萨斯大学健康科学中心神经外科系，美国德克萨斯州休斯顿 77030 2 莱斯大学生物工程系，美国德克萨斯州休斯顿 77030 3 莱斯大学电气和计算机工程系，美国德克萨斯州休斯顿 77030 † 共同第一作者 *通信：John Seymour ( john.p.seymour@uth.tmc.edu ) 摘要 各种电生理学工具可供神经外科医生用于诊断、功能治疗和神经修复。然而，目前没有任何工具可以满足这三个关键需求：（i）以微创方式访问所有皮质区域；（ii）同时以微观、中观和宏观分辨率进行记录；（iii）访问构成分布式认知网络的空间上相距较远的多个大脑区域。我们提出了一种用于记录局部场电位 (LFP) 的新型设备，该设备具有立体脑电图电极的形式，但结合了径向定位的微电极，并使用导线体屏蔽 LFP 源，从而实现方向灵敏度和可扩展性，称为 DISC 阵列。正如我们的电准静态模型所预测的那样，DISC 在胡须刺激期间从大鼠桶状皮质记录中显示出显着改善的信噪比、方向灵敏度和解码精度。至关重要的是，DISC 在宏观尺度上表现出与传统电极相当的保真度，并且独特地揭示了有关电流源密度的立体信息。 LFP 的方向敏感性可能显著改善脑机接口和许多诊断程序，包括癫痫病灶检测和深部脑定位。1. 简介当记录神经活动时，需要什么样的空间分辨率来阐明疾病的病因或诊断？什么样的时间尺度最有助于理解给定回路的神经生物学？尺度问题是一个持续的挑战，我们对更多数据的热情与安全性和记录技术的缺点等实际问题相平衡。非侵入性场电位（脑电图 (EEG) 和脑磁图 (MEG)）用于测量大脑内的电活动，但其空间精度有限，并且需要数百万个神经元的活动。当需要更高的空间分辨率时，使用硬膜下表面电极（称为皮层电图 (ECoG) 的场电位）和/或深部电极代替 EEG/MEG1 。最近，对患有难治性癫痫和可能局灶性癫痫的患者进行记录以定位致癫痫区已变得很普遍。这些程序曾经基于表面阵列（即 ECoG），但目前已基本被立体脑电图 (sEEG) 2 所取代。sEEG 是深度阵列的一种特定形式
弓电极：一种新颖的干电极概念，可改善穿着舒适
脑电图（EEG）越来越多地用于重复和延长应用，例如神经反馈，大脑计算机接口和长期间歇性监测。干接触电极可以快速自我应用。现有干电极的常见缺点是长时间应用过程中的舒适性有限。我们提出了一种新型的干弓电极。五个半圆形拱门在公共底板上排列。电极底物材料是添加剂制造产生的浮动热塑性聚氨酯（TPU）。使用新型的表面官能化方法，通过电镀层来应用银/氯化银（AG/AGCL）的化学涂层。拱形电极是根据机械耐用性，电化学稳定性，体内适用性和信号特性来制造和验证的。我们将干弓电极的结果与干销和常规的基于凝胶的电极进行比较。在10名男性和5名女性志愿者中获得了21次通道脑电图记录。测试包括静止状态脑电图，α活性和视觉诱发潜力。佩戴舒适感直接在应用后以及30分钟和60分钟的穿着后对受试者进行了评分。我们的结果表明，新型的镀金技术提供了具有良好的导电性和电化学稳定涂层的功能，并具有重复性应变和弯曲测试。弓电极的信号质量与销形干电极相当。弓电极设置的平均通道可靠性为91.9±9.5％。在识别和排除不良通道后，基于凝胶，干销和拱形电极的信号特性没有明显差异。与引脚形电极和启用持续时间超过60分钟的应用相比，舒适度得到了改善。拱形电极需要将电极的单独适应志愿者的方向和发型。21个通道帽的初始制备时间从销球电极的平均5分钟增加到拱电极的15分钟，基于凝胶的电极的平均电极和22分钟。但是，重新应用
subgaleal的新型电极体系结构...
脑电图（EEG）已被广泛用于理解神经系统和临床诊断工具。在具有间歇性发作的神经系统疾病的情况下，例如癫痫病，诊所外和社区环境中的长期脑电图监测至关重要。亚galeal脑电图（SGEEG）已成为多年来长期监测的必不可少的工具。当前的SGEEG解决方案具有至少10厘米长的铅线的需求，从而产生了笨重和侵入性的装置。这项工作引入了一种用于亚galeal EEG记录的新型电极体系结构，该录音预示着铅线的需求。提出了带有小于1 mm的电极间距的背对背电极配置。与当前的并排接近和几个CM的电极间距相比，我们提出的方法至少导致体积减少一个数量级。通过有限的元素建模，幻影测量和尸体研究来研究所提出的电极结构的效率。我们的结果表明，与常规的并排电极配置相比，可以可靠地记录源信号。线索从设备的可靠性和测量质量的角度提出了重要的挑战。此外，铅线和相关的进料连接器很大。我们提出的无铅EEG记录解决方案可能会通过减少体积和提高脑电图记录质量而导致侵入性的外科手术放置较低。
用于增强性能和...的电极材料
图 1：原位 AFM 测试电池示意图，显示 (a) 电池的横截面和 (b) 电池的平面图。使用出口端口中的阀门应用不同的电解质流动模式，包括 FB，其中电解质流过穿孔工作电极的表面，流通，其中所有电解质都流过电池两侧的电极；以及 FBT 模式，其中一些电解质流过穿孔电极，其余则流过表面。流过电极的电解质通过铜箔下方电流进料器下方的歧管流出。
电极放置系统和蒙太奇
传统的国际10-20系统时，当汉斯·伯格（Hans Berger）记录第一个人类脑电图（1924）时，他只有两个电极，他将它们放置在头部前部和后部区域。Berger一直使用这种方法多年，考虑到它是测量全球皮质活动的有效系统。后来，其他研究人员强调了实际上，脑电图活动实际上如何取决于记录其头皮的区域。观察不同区域类型的脑节律随后鼓励使用多个电极和更多的记录通道，但是记录方法的标准化很快就变得必要，因此所得数据可以彼此可比性。由H. Jasper领导的脑电图和临床神经生理学社会联合会委员会开始在所有实验室中使用特定的电极定位系统。第一个标准化系统于1949年在巴黎IFSECN的第二届国际大会上发表，并于1958年由贾斯珀（Jasper）出版。它仍然被普遍使用，被称为国际10-20系统（SI 10-20）。
Neuroport电极阵列设备信息
•用于神经记录和刺激的自定义电极阵列体系结构•模拟和数字电路设计•嵌入式系统•自定义ASIC开发•密封包装•无线数据传输•实验控制，数据采集的自定义软件开发，