[BCI, 3D나노프린팅] 카네기 멜론 대학교의 연구원들은 의사가 신경 장애를 치료하는 방법에 대한 잠재력을 보유한 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 플랫폼을 위한 새로운 유형의 미세전극 어레이(MEA)인 CMU 어레이를 개척했다. 3D나노프린팅된 전극은 신경 장애의 개인화된 치료를 위한 잠재력을 보유한다.
[BCI, 3D나노프린팅] 카네기 멜론 대학교의 연구원들은 의사가 신경 장애를 치료하는 방법에 대한 잠재력을 보유한 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 플랫폼을 위한 새로운 유형의 미세전극 어레이(MEA)인 CMU 어레이를 개척했다. 3D나노프린팅된 전극은 신경 장애의 개인화된 치료를 위한 잠재력을 보유한다.
Phys.org는 MEA가 완전 맞춤형 나노 스케일로 3D 인쇄되어 간질이나 사지 기능 상실로 고통받는 환자가 언젠가는 맞춤형 치료 계획을 가질 수 있다고 보고했다.
연구원들은 최신 미세 가공 기술과 Aerosol Jet 3D 프린팅을 적용하여 MEA를 생성하고 다른 BCI(뇌-컴퓨터 인터페이스) 어레이의 설계 장벽을 해결했다.
임상 요구 사항에 맞게 전극 레이아웃을 맞춤화하는 새로운 수단 미세전극 어레이는 뇌 연구에 필요한 전기생리학적 활동을 기록하는 방법이다. 그것들은 신경학에서 기본적인 역할을 하지만, 실험 및 임상 요구에 맞게 전극 레이아웃을 맞춤화할 수 있는 수단은 아직 없다. 또한 적용 범위, 취약성 및 비용에 제한이 있다.
그러나 Science Advances에 게재된 "CMU 어레이: 3D 나노프린트, 완전 맞춤형 고밀도 미세전극 어레이 플랫폼"이라는 제목의 연구에서 연구원들은 3D 나노입자 프린팅 접근법을 사용하여 3D 프린팅 과정. 그들은 최대 2600채널/cm2의 높은 전극 밀도와 최소한의 총 조직 손상, 탁월한 신호 대 잡음비를 갖춘 사용자 지정 가능하고 물리적으로 강력한 3D 다중 전극 장치를 만들었다.
환자의 필요에 따라 재구성할 수 있도록 고도로 맞춤화할 수 있다. CMU 어레이는 여러 생물 의학 장치를 지원할 수 있는 맞춤형 3D 인쇄 다층 회로 기판을 사용하여 부분적으로 달성된다. 뇌에서 전기 신호를 표적으로 하고 대규모로 기록할 수 있는 실용적인 디자인이다.
CMU 어레이는 가장 밀도가 높은 BCI이다. 연구원들이 CMU 어레이를 만드는 데 사용한 구성 요소 중 하나는 특정 요구에 맞게 장치를 사용자 지정할 수 있는 세 가지 중요한 이점을 제공하는 Aerosol Jet 3D 인쇄이다. MEA는 뇌에서 3D로 작동할 수 있으며 밀도가 높아져 더욱 강력해졌다.
News Medical Life Sciences의 유사한 보고서에 따르면 MEA 기반 BCI는 뇌의 뉴런을 외부 전자 장치와 연결하여 뇌 활동을 모니터링한다. 이러한 장치는 종종 뇌에서 기능을 상실한 팔다리 또는 기관으로 정보를 전송하기 위해 신경보철 장치, 의수 및 시각 임플란트에 사용된다. 또한 BCI는 신경 장애를 치료하는 것으로 알려져 있다.
MEA에는 두 가지 유형이 있다. 가장 오래된 것은 1993년에 특허를 받은 유타 대학의 Utah 어레이이다. 실리콘 기반 어레이는 뉴런의 전기 방전을 감지하기 위해 뇌에 삽입할 수 있는 생크를 사용한다. 또 다른 유형은 전자가 칩을 가로질러 발사할 때 전자를 읽는 Michigan 어레이이다. 그러나 두 어레이의 설계는 2D 평면에서만 기록할 수 있어 사용이 제한된다.
CMU 어레이의 가장 중요한 측면은 어레이의 미세전극 밀도와 이러한 어레이를 있어야 하는 정확한 지점에 배치할 수 있는 능력에 의해 제한되는 3D 샘플링 기능이다. 3D를 추가하면 어레이의 샘플링 능력이 크게 향상되고 특정 응용 프로그램에 맞게 사용자 정의할 수 있으며 보다 정확하고 충실도가 높은 판독이 가능하다.
연구원들은 CMU 어레이가 다른 MEA보다 밀도가 가장 높은 BCI라고 말했다. 더 높은 품질의 MEA는 환자 또는 실험자의 요구에 맞는 정밀 의학 장치와 같은 고급 응용 분야로 인해 요구되고 있다. 인체 실험을 하려면 5년이 걸리고 상업적으로 사용하려면 5년이 더 걸릴 수 있다. 그럼에도 불구하고 그들은 다양한 응용 프로그램을 성공적으로 시작하게 되어 매우 기쁘다.