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多通道柔性薄膜微电极阵列阻抗自动测试分析系统

作　者: 夏年生
导　师: 柴新禹；隋晓红
学　校: 上海交通大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 视觉假体柔性薄膜微电极阵列电化学阻抗自动测试分析系统电极评估
分类号: R318.0
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 31次
引　用: 1次
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内容摘要

视觉是人类获得外界信息的主要来源,失明严重影响人们生活和身心健康。视觉假体是当今国际上进行视觉功能修复的研究热点,该人工装置采集外界图像信息,并进行编码处理,通过微电流刺激器将刺激电信号加载到微电极阵列,对视觉神经系统进行电刺激,从而在视皮层诱发光幻视,实现视觉功能修复。微电极阵列作为视觉假体与视觉神经组织交互的关键部件,其电化学阻抗性能直接影响到假体在体工作的有效性、安全性和稳定性,对微电极的电化学阻抗的测试具有重要的意义。目前,随着微机电系统工艺的发展和神经电极的性能需求,多通道柔性薄膜微电极阵列已成为视网膜假体的重要组成部分。采用常规的手动电极阻抗测试方法对多通道柔性薄膜微电极阵列阻抗测试时,容易造成电极损伤和因多通道阵列而带来大量复杂且重复的人工操作。这样不仅引入较大的操作误差,而且测试效率低下,因而这种方法不能满足我们的测量需求。因此,本文针对多通道柔性薄膜微电极阵列电化学阻抗,通过分析电极-电解液界面电化学理论和模型、基于三电极测试法,研制了相应的阻抗自动测试分析系统,并用于视觉假体微电极阵列的阻抗测试分析。该系统通过控制测试仪器和多通道选通电路模块来实现阻抗自动测试,并自动绘制每个通道电极的阻抗幅值、相位频谱图,计算电极阻抗幅值、相位的总体均值与方差,并将所有数据进行Excel存档。自动阻抗测试分析系统以一种简便、高效、高精度的自动测试方式和数据自动分析处理及存档,为电极提供了有效的评估方式。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
图录  9-11
表录  11-12
第一章绪论  12-27
  1.1 视觉假体  12-17
    1.1.1 视皮层假体  13-14
    1.1.2 视神经假体  14-15
    1.1.3 视网膜假体  15-17
  1.2 视网膜多通道柔性薄膜微电极阵列  17-25
    1.2.1 研究现状  17-21
    1.2.2 体外电化学性能评估方法  21-22
    1.2.3 电化学阻抗测试  22-25
  1.3 研究课题  25-26
    1.3.1 课题来源  25
    1.3.2 本文研究内容  25-26
  1.4 本章小结  26-27
第二章电化学阻抗测试原理  27-32
  2.1 金属-电解质溶液理论  27-31
    2.1.1 双电层理论  27-28
    2.1.2 双电层模型  28-30
    2.1.3 神经电极电化学阻抗  30-31
  2.2 本章小结  31-32
第三章自动测试分析系统硬件设计  32-43
  3.1 系统硬件结构  32-33
  3.2 Agilent E4980A 测试仪介绍  33
  3.3 多路选通电路设计  33-42
    3.3.1 总体结构  33-34
    3.3.2 中央控制器及外设电路设计  34-37
    3.3.3 多路开关及外设电路设计  37-41
    3.3.4 信号输入模块设计  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章自动测试分析系统的软件实现  43-55
  4.1 系统软件功能及开发平台  43-44
    4.1.1 软件功能  43
    4.1.2 软件开发平台  43-44
  4.2 程序流程图  44
  4.3 数据测量功能实现  44-49
    4.3.1 多路模块的串口通信  45-46
    4.3.2 Agilent E4980A 的控制  46-49
  4.4 数据分析处理功能实现  49-53
    4.4.1 数据解析与显示  49
    4.4.2 数据汇总  49-52
    4.4.3 数据统计处理  52-53
  4.5 程序主界面  53-54
  4.6 本章小结  54-55
第五章测试系统的应用  55-62
  5.1 视网膜柔性薄膜微电极阵列的测量  55-57
  5.2 数据存档  57-60
  5.3 结果分析  60-61
  5.4 本章小结  61-62
第六章总结与展望  62-64
参考文献  64-69
致谢  69-70
攻读硕士期间发表的学术论文  70-72

多通道柔性薄膜微电极阵列阻抗自动测试分析系统

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