для сварки разнородных, высокоуглеродистых, пружинно-рессорной, марганцовистых и других сталей, аналоги, механические свойства и не только
Универсальный ремонтный электрод ZELLER 655 с исключительными сварочными характеристиками. Для сварки и наплавки трудносвариваемых, высокопрочных, разнородных сталей.
Видео
Практическое применение электродов ZELLER 655
Технология ремонта стальных конструкций с помощью сварки требует тщательного подбора материалов электродов для их восстановления до прежних технических параметров. Электроды марки ZELLER 655 значительно повышают эффективность ремонта благодаря своим сварочно-техническим характеристикам, особенно способностью сваривать разнородные, а также трудносвариваемые металлы.
Материал стержня электрода ZELLER 655 состоит
Состав покрытия электродов ZELLER 655 обеспечивает стабильную работу дуги, которую следует держать короткой или средней величины. Разбрызгивание при выполнении сварочных работ сводится к минимуму. Шлак легко отделяется. Покрытие обеспечивает легкое зажигание дуги как начальное, так и повторное, что облегчает проведение ремонтных работ, особенно в стесненных условиях.
Главной отличительной способностью электрода ZELLER 655 является получение сварочного шва с очень высокими прочностными характеристиками
. Прочность на разрыв составляет 880-1280 Н/кв. Мм (Ньютонов на кв.мм.), что не достигается практически никакими другими существующими аналогичными сварочными материалами. Состав материала стержня в комплексе с элементами, входящими в его покрытие, практически исключают образование трещин в сварочном шве и обеспечивают весьма незначительные поводки шва и соединяемых металлов.Где применимы
Вышеперечисленные основные сварочно-технические характеристики электрода марки ZELLER 655 позволяют эффективно использовать его в ремонтных работах при соблюдении следующего технологического регламента:
- рекомендуется производить прокалку электродов при температуре 350°С в течение одного часа;
- свариваемые поверхности следует очистить от ржавчины, остатков масла, красок и других загрязнений;
- выполнить разделку кромок, например, V – образную с углом 60° – 80°;
- при выполнении сварочных работ рекомендуется электрод держать в вертикальном положении, швы накладывать с перекрытием на одну треть предыдущего с отсутствием колебательных движений дуги;
- подогрев производить требуется при сварке габаритных заготовок, например, из высокоуглеродистой стали.
Сварка разнородных сталей
Некоторые конструкции в силу работы их отдельных частей в различных условиях производятся из неодинаковых по физико-химическим свойствам металлов. При сварке разнородных сталей обычными электродами вследствие отличий, например, в значениях теплового расширения, в сварочном шве образуются трещины. Электроды марки ZELLER 655 практически не изменяют структуру свариваемых металлов, оказывают на них минимальное воздействие. Шов создается в основном из присадочного материала, который имеет минимальные поводки и не имеет склонности к трещинообразованию. Прочностные характеристики конструкции остаются высокими.
Сварка высокоуглеродистых сталей
К высокоуглеродистым относятся, прежде всего, инструментальные
(У8, У10, У12, Р6М5 и другие), штамповые (ШХ15, Х12МФ и другие) стали. Применяются для изготовления ответственных инструментов и штамповой оснастки. В процессе эксплуатации на них образуются трещины, которые выступают в качестве концентратора напряжений и могут быть причиной поломки изделия, если их вовремя не заварить. Так как эти стали склонны при термическом воздействии к закалке, что приводит к образованию в зоне сварки трещин и других подобных дефектов, требуется применение электродов с уникальными сварочными характеристиками. Марка ZELLER 655 успешно устраняет дефекты высокоуглеродистых сталей.Сварка пружинно-рессорной стали
Пружинные стали (65Г, 50ХГА и другие) должны отличаться повышенными упругими и пластическими свойствами. В случае поломки одной или нескольких пластин из сборной конструкции рессоры их можно восстановить сваркой электродом марки ZELLER 655. Помимо высокой прочности шва, легирующие элементы электрода повышают растворяемость водорода в расплаве, что делает сварочный шов пластичным и соответствующим характеру воспринимаемых нагрузок, практически не отличающимся от параметров основного пружинного материала.
Сварка марганцовистых сталей
Марганцовистая сталь или сталь Гадфильда упрочняется под действием сильных ударов. Это свойство применимо и к сварочному шву, выполненному электродом ZELLER 655, который достигает высокой твердости под действием ударных нагрузок. Ремонт щек дробилок, гусеничных траков, зубьев экскаваторов и других конструктивных элементов, выполненных из марганцовистых сталей с помощью сварки можно выполнить расходниками ZELLER 655. При этом марганец и углерод основного материала практически не выгорает, сохраняя его механические свойства.
Сварка неизвестных марок сталей
При проведении сварочных ремонтных работ старых металлоконструкций, на которые отсутствует техническая документация, и нет возможности определить марку стали лабораторным путем
, использование электрода марки ZELLER 655 решает все проблемы. Этот универсальный электрод способен обеспечить качественную сварку почти всех существующих марок сталей. Поэтому можно смело применять его для сварочных ремонтных работ с использованием неизвестных марок металлов.Восстановление поверхностей технологией наплавки
В качестве наплавочного материала электрод марки ZELLER 655 может выступать в двух ипостасях.
- При восстановлении изношенной поверхности, имеющей твердость, превышающую максимально возможную при наплавке расходником ZELLER 655 этот электрод эффективно использовать в качестве буферного слоя перед наплавкой основного твердого сплава.
- Для изготовления валов, кулачков, копиров, шестерен очень часто применяются конструкционные углеродистые стали 40Х, 40Х13. Поверхностная твердость этих сталей после термообработки одинакова по величине с твердостью наплавочного слоя электродов ZELLER 655. Поэтому изношенные поверхности деталей из этих материалов можно наплавлять этими расходниками
Где не применимы
Электроды марки ZELLER 655 следует применять исключительно в ремонтной технологии. В качестве расходного материала для изготовления металлоконструкций он обойдется слишком дорого, что потянет за собой весь комплекс производственных работ в зону нерентабельности.
Механические свойства
| Предел текучести, МПа | Предел прочности, Rm Мпа | Относительное удлинение, % | Твердость, HB | Твердость после упрочнения, HB | Металл шва |
| 580 | 800 | 22 | 57 | CrNiMo | 400 |
Ток, диаметр и длина прутков, упаковка
| Ø х L (мм) | Сила тока, A | Фасовка, кг |
| 1,6х250 | 55-60 | 3,5 |
| 2,0х300 | 80-90 | 4 |
| 2,5х300 | 55-60 | 4 |
| 3,2×350 | 80-90 | 4 |
| 100-120 | 4 |
Аналоги и конкуренты
Немецкий производитель CarboWeld позиционирует себя владельцем патента на производство электродов марки ZELLER 655 с уникальными сварочно-техническими характеристиками. Аналогов, а значит и конкурентов, в мире нет.
Электроды несуществующего производителя * ZELLER * – Расходные материалы
Здравствуйте, господа., хочу поведать не о сварке, а о делах скорбных, околосварочных.
Пролог.
Тут наткнулся я на просторах сети на электроды ZELLER. Судя по рекламе электроды просто супер: широкий выбор, европейское качество, сделаны в фатерланде, что для российского уха звучит ни чуть не менее притягательно, чем шелест зелёных купюр. Думаю, может соскочить с ЭСАБа на ZELLER. Начал искать по ним информацию. Вот тут то и началось всё самое интересное. Пришлось из сварщика переквалифицироваться в детектива.
Часть первая.
Итак, как отличить хорошие сварочные материалы от всех остальных? Любой бренд, что Эсаб, что Линкольн, да и все остальные (за исключением Кастолин, но на то они и Кастолин), дают информацию по химическому составу наплавленного металла и его физическим свойствам. Попытался я на просторах сети найти что-то подобное про электроды ZELLER и не нашёл (точнее, нашёл, но об этом чуть позже). Везде одна и та же фраза: “специально разработанный химический состав наплавленного металла” и всё. Подозрительно. Тем более, что данная фраза как под копир фигурирует во всех доступных источниках.
Я решил, что раз фирма европейская, немецкая, то должен быть какой-то официальный сайт в домене .com или .de. В гугле и яндексе меня забанить ещё не успели поэтому я воспользовался этими поисковиками. Итак, набираем ZELLER.com
– ищем, но ни чего похожего на производителей сварочных материалов мы не находим. Набираем ZELLER.de
– вновь ни гугл, ни яндекс не знают такого производителя европейских сварочных материалов. Не отчаиваемся, благо находим по ссылкам всё же официальный сайт ZELLER. Все ссылки ведут на zellerwelding.com.
Ура, мы нашли их! Но радость оказалась преждевременна.
Странно, сайт в домене .com, но он на русском, только на русском! Отсутствует англо или немецкоязычные версии. Странновато для европейской конторы. Смотрим их контакты:
только по России и СНГ, телефонный номер обычный федеральный. Как так?? Это же немецкая фирма??
Заходим на главную страницу сайта. Смотрим, что контора позиционирует себя в Дюссельдорфе. Правда ни улицы, ни дома нет. Начинаем искать в инете:
нет ни где адреса с улицей и домом. Дюссельдорф и точка, хоть на деревню дедушке пиши. Не бывает так. Сколько ни бывал на различных сайтах нормальных европейских контор, всегда там чёткие конкретные адреса и телефоны/факсы. А тут пусто.
Ну, и совсем уж ради интереса зашёл на Википедию. Ни чего она не знает о таком производителе как ZELLER. О других знает, а об этом ни слова.
Из своего маленького расследования я делаю следующие выводы:
1. ZELLER это российская фирма ни чего общего с Германией не имеющая. Своего производства у них нет.
2. Официальный сайт ZELLER размещён в домене .com с целью создания видимости не российского происхождения.
3. Оформление упаковки электродов с надписями на немецком языке, указанием на них, что сделано в Германии, это банальная маскировка для создания видимости немецкого происхождения.
4. История про Дюссельдорф придумана от начала и до конца.
Конец первой части. Продолжение следует.
Хочу услышать отзывы и мнения, господа. Пойду пока на скрипке поиграю и трубку покурю.
Сообщение отредактировал svarnoi69: 04 Август 2017 20:20
электроды Зеллер
Электроды Zeller выпускаются немецкой компанией Zeller Welding, основанной в 1963 году. Имея значительный опыт в использовании сварочных материалов для ремонта и восстановления техники, индустриального оборудования производитель всегда старается предоставить продукцию, которая соответствует наивысшим отраслевым требованиям. Всего в каталоге фирмы можно насчитать более 550 наименований сварочных материалов. И конечно же, основное место здесь занимают сварочные электроды для ручной дуговой сварки.
Перечень основных электродов Zeller
Для сварки самых разнообразных материалов можно встретить целую линейку универсальных и узкоспециализированных электродов:
При попытке сварить аустенитную или инструментальную сталь не подходящим электродом можно попросту ее испортить. Чтобы при ремонте не возникало подобных проблем, специалистами компании Zeller и был разработан специальный электрод Zeller 655. Он оптимален для использования при работах по многим видам специальных сталей. При работе с этим электродом значительно снижена вероятность образования трещин в высокоуглеродистых, инструментальных, пружинно-рессорных, марганцовистых сталях. При этом данный электрод позволяет как работать по однотипному материалу, так и сваривать разные марки. Таким образом, Zeller 655 является практически универсальным электродом, который позволяет производить сварочно-ремонтные работы по 90% от марок всех известных сталей различного назначения.
Благодаря высокой коррозионной стойкости и прочности образуемого шва электроды Зеллер подходят для ремонтных работ шестерен, наплавки высоконагруженных элементов типа подушек подшипников, наплывов для опор рессор и прочих ответственных узлов. Образуемый шов минимизирует остаточные деформационные напряжения, что практически исключает последующую деформацию конструкции в процессе остывания. Это позволяет использовать данный электрод при сварке сложных металлоконструкций с высокой точностью. Слой шлака после сварки удаляется без дополнительных усилий.
Электрод Zeller 855 был специально создан для проведения сварки и ремонта изделий из чугуна. Известно, что высокое содержание углерода может крайне отрицательно влиять на прочностные характеристики сварного шва и его целостную структуру. Эта особенность делает чугун достаточно сложным материалом для сваривания. Но при создании этого ферро-никелевого электрода с графитовым покрытием специалистами компании были учтены эти особенности целевого материала.
В итоге Zeller 855 позволяет производить сварку чугуна и чугуна со сталью даже без предварительного нагрева изделия. Электроды zeller этой марки прекрасно подходят для ремонтных работ чугунных станин, корпусных деталей, блоков цилиндров и исправления дефектов литья в деталях для промышленного оборудования и автомобильной техники. На выходе получается легко обрабатываемый шов с твердостью 180-220 Бр, который хорошо выдерживает вибродинамические нагрузки. Работа может производиться как постоянным так и переменным током на поверхностях, которые не являются идеально чистыми.
Краткий обзор узкоспециализированных электродов Зеллер
Компания также выпускает широкий ассортимент электродов для сварки цветных металлов. К примеру, электрод Zeller 390 предназначен для сварки меди. Он выполнен из чистой меди и предназначен для сварки и наплавки всех промышленных сортов меди, создавая целостный шов и обеспечивая все условия для формирования прочного соединения.
Ремонтный электрод Zeller 480 c 12% содержанием кремния позволяет производить электродуговую сварку алюминиевых листов и профилей из широкого ассортимента алюминиевых сплавов, включая силумин и дюраль. Это позволяет производить полевой ремонт резервуаров, картеров двигателей и прочих деталей без применения дорогостоящего оборудования для аргонодуговой сварки.
Кроме этого, сварочные электроды для ручной дуговой сварки Зеллер содержат целую линейку изделий типа D600, Turbular 700, Zeller L65 для формирования износостойких покрытий и наплывов с особыми прочностными характеристиками. Присутствуют электроды типа 6809 LC или 6816 MoLC для сварки нержавеющих сталей редких сортов.
Сварочные электроды марки “Зеллер”
Zeller начала свою работу в 1963 г. У компании имеется огромный опыт в производстве сварочной техники и комплектующих. Одним из правил производителя является создание продукции, отвечающей самым высоким требованиям рынка. Зеллер выпускает порядка 550 наименований товаров. Среди них, конечно же и сварочные электроды.
Содержание статьи:
Основные виды электродов
Зеллер старается удовлетворить все запросы и разрабатывает различные изделия. Являясь узконаправленной продукцией, электроды качественно отрабатывают с разными составами стали. Вот небольшой список главных моделей компании:
- Zeller 655 – работа с высокоуглеродистыми составами;
- Zeller 855 – сварка чугуна;
- Zeller 340N – сварка бронзы;
- Zeller 390 – сварка меди;
- Zeller 480 – сварка алюминия и сплавов;
- Zeller 6809 LC – сварка нержавеющей стали;
- Zeller D600 – наплавка, защищающая от ударов;
- Zeller Turbular 700 – наплавка улучшающая износостойкость.
Особенности линейки Zeller
Главной чертой всех электродов компании, является шов, подавляющий деформационный эффект. Конструкция не изменит свой угол после остывания шва. Такое свойство позволяет работать с элементами, которым необходима высокая точность сварки. Отдельно стоит отметить, что шлак после варки, отходит очень легко. Никаких дополнительных усилий прилагать не нужно.
Спецификации моделей
Как мы уже отмечали, изделия Zeller имеют узкое назначение. Благодаря этому, все они отлично справляются со своей задачей.
Так, Зеллер 855 создавался специально, чтобы варить и ремонтировать конструкции и детали из чугуна. Высокий уровень углерода негативно сказывается на прочности шва и его структуре. Из-за этого чугун является сложным для варки. Однако в “855” эти особенности не остались без внимания. Проблемы была решена при помощи ферро-никелевого состава и графитового покрытия.
Такой электрод легко справляется с чугуном без предварительного прогрева. Это позволяет применять его в различных сферах, в том числе в автотехнике и промышленности. Шов, образованный при помощи электрода имеет повышенный уровень твердости. Он стоек к вибронагрузкам, а также механическим воздействиям. Работа с Зеллер 855 может проводиться как при постоянном, так и при переменном токе.
Модель Зеллер 655 является наиболее универсальной из представленных здесь. Ее можно использовать для работы с разными материалами. Вероятность появлению трещин в швах, выполненных данным электродом минимальна. Особенностью “655” является возможность сварки не только однотипного материала, но также разных составов, что не под силу многим другим маркам электродов.
Зеллер 655 можно назвать универсальным инструментом для сварочных и ремонтных работ. Он прекрасно отрабатывает с подавляющим большинство сталей и составов.
Заключение
Электроды для сварки Zeller отвечают современным стандартам и выполняются по последним технологиям. Являясь одним из лидеров рынка, компания старается удовлетворить потребности большинства своих клиентов. Зеллер отличается качеством и узкой направленностью своих изделий.
Закупка специализированных сварочных материалов ZELLER WELDING для ремонта горнотранспортного оборудования для ООО Эльгауголь NГП720561
Условия договора
Количество поставляемого товара/объем выполняемых работ/оказываемых услуг
Согласно перечня
Место поставки товаров/выполнения работ/оказания услуг
– Станция Верхнезейск ДВ жд, код 913206 с подачей на станцию Верхний Улак Грузополучатель – ЗАО «Металлургшахтспецстрой», код 6187 Код ОКПО – 98288783 Почтовый адрес – 678960, Республика Саха (Якутия), г. Нерюнгри, ул. Набережная,1 Юридический адрес- 678960, Республика Саха (Якутия), г. Нерюнгри, ул.Разрезовская ,д.13, корп. 1. В графе «Особые отметки отправителя» железнодорожной транспортной накладной указывать: «Груз для ООО «Эльгауголь».Рассчитать логистику >
Условия оплаты и поставки товаров/выполнения работ/оказания услуг
Покупатель производит оплату путём перечисления денежных средств на расчётный счёт Поставщика в следующем порядке: 100% в течение 60 календарных дней с момента поступления товара на склад Покупателя. Транспортные расходы включить в стоимость товара. Срок поставки III-IV квартал 2017г. Поставщик производит доставку товара за свой счёт и своими силами до склада Покупателя. Обязательное наличие паспорта качества либо иной документ, удостоверяющий качество товара при поступлении на склад. Поставляемый товар должен быть новым, не восстановленным. При отгрузке товара обязательное уведомление Покупателя с предоставлением копий: счёт-фактур, ТОРГ-12 и документов подтверждающих отправку товаров через Перевозчика.
Перечень товаров, работ, услуг
“Позиция 1”
“Электроды Zeller Tubular L65 для наплавки абразивостойких и ударостойких покрытий всех сталей при вы”
Кол-во: 40
“Позиция 2”
“Электроды Zeller Tubular 700 для наплавки абразивостойких и ударостойких покрытий всех сталей, диаме”
Кол-во: 25
“Позиция 3”
“Электроды Zeller Tubular 700 для наплавки абразивостойких и ударостойких покрытий всех сталей, диаме”
Кол-во: 35
“Позиция 4”
“Электроды Zeller D600 для наплавки ударостойких покрытий марганцовистых сталей, диаметр 6 мм”
Кол-во: 20
“Позиция 5”
“Электроды Zeller 888 для сварки промасленного чугуна, диаметр 3,2 мм”
Кол-во: 5
“Позиция 6”
“Электроды Zeller 880AS для резки, строжки, разделки кромок любых металлов, диаметр 5 мм”
Кол-во: 30
“Позиция 7”
“Электроды Zeller 880AS для резки, строжки, разделки кромок любых металлов, диаметр 4 мм”
Кол-во: 100
“Позиция 8”
“Электроды Zeller 880AS для резки, строжки, разделки кромок любых металлов, диаметр 3,2 мм”
Кол-во: 10
“Позиция 9”
“Электроды Zeller 880AS для резки, строжки, разделки кромок любых металлов, диаметр 2,5 мм”
Кол-во: 5
“Позиция 10”
“Электроды Zeller 855 для сварки чугуна, диаметр 3,2 мм”
Кол-во: 5
“Позиция 11”
“Электроды Zeller 750Mn для наплавки износостойких покрытий марганцовистых сталей, диаметр 6 мм”
Кол-во: 20
“Позиция 12”
“Электроды Zeller 750Mn для наплавки износостойких покрытий марганцовистых сталей, диаметр 4 мм”
Кол-во: 30
“Позиция 13”
“Электроды Zeller 663 для сварки и наплавки высокомарганцовистых сталей, диаметр 5 мм”
Кол-во: 20
“Позиция 14”
“Электроды Zeller 663 для сварки и наплавки высокомарганцовистых сталей, диаметр 4 мм”
Кол-во: 50
“Позиция 15”
“Электроды Zeller 663 для сварки и наплавки высокомарганцовистых сталей, диаметр 3,2 мм”
Кол-во: 25
“Позиция 16”
“Электроды Zeller 655 для сварки трудносвариваемых, высокопрочных, разнородных сталей, диаметр 4 мм”
Кол-во: 100
“Позиция 17”
“Электроды Zeller 655 для сварки трудносвариваемых, высокопрочных, разнородных сталей, диаметр 3,2 мм”
Кол-во: 60
“Позиция 18”
“Электроды Zeller 655 для сварки трудносвариваемых, высокопрочных, разнородных сталей, диаметр 2,5 мм”
Кол-во: 8
“Позиция 19”
“Электроды Zeller 655 для сварки трудносвариваемых, высокопрочных, разнородных сталей, диаметр 2 мм”
Кол-во: 3
“Позиция 20”
“Электроды Zeller 655 для сварки трудносвариваемых, высокопрочных, разнородных сталей, диаметр 1,6 мм”
Кол-во: 3
“Позиция 21”
“Электроды Zeller 490 для сварки алюминиево-магниевых сплавов, диаметр 2,5 мм”
Кол-во: 5
“Позиция 22”
“Электроды Zeller 480 для сварки алюминиево-кремниевых сплавов, диаметр 2,5 мм”
Кол-во: 5
“Позиция 23”
“Электроды Zeller 390 для сварки металлов из меди, диаметр 2,5 мм”
Кол-во: 5
“Позиция 24”
“Электроды Zeller 340N для сварки металлов из бронзы и латуни, диаметр 2,5 мм”
Кол-во: 5
“Позиция 25”
“Электроды Zeller 082Ni mod для сварки высокотемпературных никилеевых сплавов, диаметр 4 мм”
Кол-во: 100
“Позиция 26”
“Электроды Zeller 082Ni mod для сварки высокотемпературных никилеевых сплавов, диаметр 3,2 мм”
Кол-во: 30
“Позиция 27”
“Припой Zeller A57 оловянный с содержанием серебра, диаметр 2 мм”
Кол-во: 1
“Позиция 28”
“Припой Zeller A40M флюсованный 40% серебрянный, диаметр 2 мм”
Кол-во: 2
“Позиция 29”
“Припой Zeller A40M флюсованный 40% серебрянный, диаметр 1,5 мм”
Кол-во: 2
“Позиция 30”
“Электроды Zeller 888 для сварки промасленного чугуна, диаметр 2,5 мм”
Кол-во: 5
“Позиция 31”
“Припой Zeller A20M флюсованный 20% серебрянный, диаметр 2 мм”
Кол-во: 1
“Позиция 32”
“Припой Zeller A2 меднофосфорный с содержанием 2% серебра, диаметр 2 мм”
Кол-во: 1
“Позиция 33”
“Припой Zeller A198M алюминево-цинковый, диаметр 2 мм”
Кол-во: 1
|
Марка российских электродов |
Тип наплавленного металла |
Рекомендуемый аналог фирмы ESAB |
|
Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей |
||
|
АНО-4 |
Э46 |
OK 46.00 |
|
Электроды для сварки легированных, высокопрочных и теплоустойчивых сталей |
||
|
АНО-ТМ/Н |
Э50А |
ОК 73.08 |
|
Электроды для сварки нержавеющих и жаростойких сталей |
||
|
АНВ-23 |
08Х20Н9Г2Б |
ОК 61.41 |
|
Электроды для сварки трудносвариваемых сталей и разнородных сварных соединений |
||
|
АНВ-27 |
12Х12Н7Г15 |
OK 67.52 |
|
Электроды для сварки чугуна и сплавов на основе никеля |
||
|
АНЖР-1 |
08Х25Н60М10Г2 |
OK 92.45 |
|
Электроды для сварки меди и ее сплавов |
||
|
АНЦ/ОЗМ-3 |
медь |
ОК 94.25 |
|
Электроды для сварки алюминия и его сплавов |
||
|
ОЗА-1 |
“алюминий |
ОК 96.10 |
|
Электроды для строжки и резки |
||
|
АНР-2М |
резка, строжка |
OK 21.03 |
|
Электроды для наплавки и ремонта деталей из марганцовистых, инструментальных и теплоустойчивых сталей |
||
|
ОЗЛ-21 |
02Х21Н60М15ВЗ |
OK 92.35 |
| |||||
| |||||
| |||||
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
границ | Компактная замкнутая оптогенетическая система на основе без артефактов прозрачных графеновых электродов
Введение
Электрофизиология была основой нейробиологических исследований на протяжении десятилетий. Последнее десятилетие стало свидетелем быстрого прогресса в методах многофотонной визуализации для мониторинга сотен клеток, плотно упакованных в нейронные микросхемы, с высоким разрешением. Появление оптогенетики произвело революцию в исследованиях нейробиологии, сделав возможным выборочный контроль нейронной активности и случайные манипуляции с конкретными нейронными цепями.Интеграция оптических изображений, оптогенетических и электрофизиологических записей без перекрестных помех может трансформировать пространственно-временное картирование нейронных цепей и может позволить беспрецедентные исследования функциональной нейронной связи. Однако обычные микроэлектроды на металлической основе не подходят для этой цели, поскольку они страдают от заметных световых артефактов, возникающих при оптическом отображении или стимуляции. Следовательно, необходимо новое поколение оптически прозрачных нейронных зондов, которые устраняют проблему артефактов, индуцированных светом.Было продемонстрировано несколько прозрачных массивов микроэлектродов на основе ITO (Gross et al., 1985; Ledochowitsch et al., 2011; Kwon et al., 2013) и графена (Kuzum et al., 2014; Park et al., 2014). Графеновые электроды имеют большие перспективы для приложений нейронного мониторинга благодаря уникальной комбинации свойств, включая прозрачность, гибкость (Lee et al., 2008), высокую проводимость (Geim, Novoselov, 2007), биосовместимость (Li et al., 2013; Sahni et al., 2013) и чувствительность на уровне одной молекулы (Schedin et al., 2007). Прозрачные матрицы микроэлектродов из графена использовались для мультимодального исследования нейронных цепей с помощью двухфотонной микроскопии (Kuzum et al., 2014) и оптогенетики (Park et al., 2014). Было показано, что оптическая прозрачность графена обеспечивает эффективную доставку света для визуализации популяций нейронов с высоким пространственным разрешением при регистрации их нейронной активности с помощью графенового электрода с высоким временным разрешением.
Все оптогенетические системы с обратной связью, продемонстрированные на сегодняшний день, используют обычные электроды на металлической основе (Krook-Magnuson et al., 2013; Paz et al., 2013; Зигл и Уилсон, 2014; Pashaie et al., 2015). Светоиндуцированные артефакты в обычных металлических электродах проявляются как переходные процессы или колебания в записях и могут мешать локальным потенциалам поля или записи всплесков, в зависимости от частоты и продолжительности светового стимула. Нелегко отличить эти артефакты от реальной нейронной активности, особенно в диапазоне потенциала локального поля (LFP), который включает важную информацию о корковой динамике. Поскольку эти артефакты могут вызывать ложные срабатывания во время работы с обратной связью в реальном времени, потребуются дополнительные шаги для обнаружения и удаления этих артефактов из нейронных записей, что увеличит сложность системы управления с обратной связью.Следовательно, устранение артефактов имеет решающее значение для упрощения обработки данных при работе с замкнутым циклом и для достижения временной точности при стимуляции. В отличие от металлов, графен обладает огромным потенциалом для решения проблемы артефактов. Фотоиндуцированные токи в графене по своей природе очень слабые и быстрые, поэтому для их обнаружения требуются специальные структуры или чрезвычайно низкие температуры (Gabor et al., 2011; Lemme et al., 2011). Таким образом, использование графеновых массивов в системе оптогенетики с замкнутым контуром приносит значительные успехи за счет прямого устранения артефактов, индуцированных светом.Помимо проблемы индуцированных светом артефактов, современные оптогенетические системы с замкнутым контуром обычно привязаны к громоздкому оборудованию, поскольку они используют компьютеры для обработки электрофизиологических данных в режиме онлайн для управления источником света. Физические привязи затрудняют движение, ограничивают поведение животных в сложных условиях и значительно снижают продолжительность хронических экспериментов. Портативная и малогабаритная замкнутая оптогенетическая система имеет решающее значение для надежных долгосрочных исследований на бодрствующих животных. Долгосрочные исследования оптогенетики с обратной связью на животных моделях могут облегчить изучение локальных связей нервных цепей (Stark et al., 2014). Это также может помочь идентифицировать сети и типы клеток, участвующие в различных неврологических расстройствах (Krook-Magnuson et al., 2013; Pashaie et al., 2015).
Здесь мы представляем компактную замкнутую оптогенетическую систему с батарейным питанием, основанную на прозрачной графеновой матрице электродов. Графеновый массив был изготовлен на прозрачных гибких полимерных подложках, которые оптически прозрачны в широком диапазоне длин волн, используемых в оптогенетике. Перенос графена и последующие этапы изготовления были оптимизированы для достижения высокого выхода в многоэлектродных массивах графена большой площади.Индуцированные светом артефакты были исследованы для графеновых электродов и контрольных электродов из золота для различной интенсивности и продолжительности световой стимуляции. Модель эквивалентной схемы была создана для объяснения регистрации светоиндуцированных артефактов в Au-электродах. Был разработан модуль оптической стимуляции, включающий микросхемы светодиода, соединенные с оптическими волокнами для доставки световой стимуляции непосредственно на заданную глубину. Аппаратная система была разработана для объединения микроэлектрода и оптического модуля для создания замкнутого контура.Эта система была протестирована на искусственных сигналах различной частоты, длительности и формы волны, которые напоминают биологические. Наконец, обсуждаются алгоритмы, которые могут быть реализованы в этой замкнутой системе, и возможные усовершенствования аппаратного обеспечения для проектирования системы.
Материалы и методы
Прозрачные графеновые массивы были изготовлены на прозрачных пленках из полиэтилентерефталата (ПЭТ). В отличие от полиимидных подложек, ранее использовавшихся для изготовления графеновых электродов (Kuzum et al., 2014) бесцветная подложка из ПЭТ обеспечивает высокое пропускание в широком диапазоне длин волн, представляющих интерес для оптогенетики и многофотонной визуализации. Спектр пропускания подложки из ПЭТ без покрытия 25 мкм и графена на ПЭТ (рис. 1А) не показывает пиков поглощения между длинами волн 400 и 900 нм, тогда как полиимид демонстрирует сильное поглощение ниже 500 нм. Рисунок 1A также демонстрирует, что даже металлические пленки толщиной всего 10 нм значительно блокируют светопропускание, что указывает на важность использования прозрачного проводника для оптогенетики или приложений многофотонной визуализации.
Рисунок 1. (A) Скорость светопропускания различных материалов на ПЭТ и каптоновую пленку для различной длины волны. (B) Среднее сопротивление массивов, легированных азотной кислотой при различной концентрации. Данные представляют собой средние значения и стандартные отклонения для 16, 16 и 9 каналов для трех методов соответственно.
Для создания высокопроизводительных массивов μECoG большой площади мы сначала оптимизировали процесс переноса графена, чтобы минимизировать риски образования трещин и загрязнения.С этой целью мы приняли и усовершенствовали метод «пузырькового» переноса (Wang et al., 2011; Gao et al., 2012), с помощью которого монослойный графен, выращенный на медной фольге толщиной 20 мкм с помощью химического осаждения из газовой фазы (CVD), был переносится на подложку из ПЭТ. Сначала поли (метилметакрилат) (PMMA, 495 PMMA A4, Sigma-Aldrich) наносили центрифугированием поверх графеновой / медной фольги в качестве каркаса для механической поддержки монослоя графена при скорости вращения 1000 об / мин в течение 60 с. что привело к толщине 300 нм.Фольга ПММА / графен / медь была подключена к катоду источника постоянного напряжения 20 В, тогда как пара металлических пинцетов была подключена к аноду и погружена в 0,05 М раствор гидроксида натрия (NaOH). При постепенном погружении фольги ПММА / графена / меди в раствор в результате электролиза между слоем графена и меди образовывались пузырьки газообразного водорода. Эти пузырьки отслаивают бислой ПММА / графен от медной фольги. Затем двухслойный слой ПММА / графен тщательно промывали, плавая на поверхности деионизированной воды три раза, прежде чем поместить на предназначенную для этого область.Пузырьковый метод переноса имеет несколько преимуществ по сравнению с традиционным методом травления меди (Mattevi et al., 2011). Во-первых, барботажный перенос не требует использования травителя меди, который содержит FeCl 3 . FeCl 3 атакует ПММА и значительно затрудняет удаление ПММА (Song et al., 2013). Во-вторых, поскольку медная фольга отслаивается, а не травится частями, остатков частиц меди не остается (Lin et al., 2012).
Помимо высокого выхода, снижение импеданса графеновых электродов важно для регистрации нейронной активности с высоким отношением сигнал / шум.Для этого было доказано, что химическое легирование азотной кислотой является эффективным подходом (Kasry et al., 2010; D’Arsié et al., 2016). Первоначальный графен имеет низкую концентрацию носителей заряда вблизи точки Дирака из-за его уникальной зонной структуры, тогда как радикалы в азотной кислоте, NO20 и NO30, уменьшают уровень энергии Ферми и, следовательно, увеличивают концентрацию дырок. Рисунок 1B показывает четкую тенденцию уменьшения среднего импеданса графеновых электродов при легировании азотной кислотой с более высокой концентрацией в течение того же времени (30 с).Однако 70% -ная азотная кислота разрушает подложку из ПЭТФ и значительно сокращает срок службы массива, даже несмотря на то, что исходный результат имеет самый низкий средний импеданс. Поэтому в данной работе принято 35% -ное легирование азотной кислотой.
Изготовление графенового массива началось с покрытия кремниевой пластины поли (диметилсилоксаном) (PDMS) в качестве адгезионного слоя для использования в качестве жесткого носителя подложки на последующих этапах изготовления (рис. 2A, B). На этом этапе использовалось соотношение ПДМС и отвердителя 10: 1.Затем подложка из ПЭТ была помещена на слой PDMS (рис. 2C). Затем на подложку из полиэтилентерефталата напыляли 10 нм хрома и 100 нм золота (рис. 2D). На металлические проволоки был нанесен рисунок с помощью процессов фотолитографии и влажного травления (рис. 2E). В этом эксперименте использовались протравители Gold Etchant TFA и Chrome Etchant 1020 (Transene Company Inc.). Затем монослойный графен был перенесен методом «пузырькового» переноса, как описано выше (рис. 2F). Рисунок на графеновых электродах был сформирован с помощью фотолитографии и травления кислородной плазмой (рис. 2G).Наконец, слой SU8 толщиной 8 микрон был нанесен методом центрифугирования и нанесен рисунок с помощью фотолитографии в качестве инкапсулирующего слоя. Как показано на Рисунке 2H, были обнажены только графеновые электроды, тогда как все остальное на массиве было инкапсулировано. Каждое отверстие представляет собой квадрат со стороной 100 мкм. Подложка из ПЭТ была отделена от кремниевой пластины (рис. 2I). Окончательная структура показана на рисунках 3A, B. Структурная целостность матриц была исследована с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), как показано на рисунках 3C, D для отдельного канала и всей матрицы соответственно.СЭМ-изображения показывают, что капсула и отверстия имеют узор, разработанный нами, где отверстия представляют собой квадраты со стороной 100 мкм.
Рисунок 2 . Процессы изготовления гибкой прозрачной матрицы графеновых микроэлектродов. (A) Очищенная силиконовая пластина; (В) Клеевой слой ПДМС; (C) ПЭТ-пленка, нанесенная на слой PDMS; (D) Cr / Au напыление; (E) металлические проволоки с рисунком, нанесенным УФ-литографией и влажным травлением; (F) графен, перенесенный барботажным методом; (G) рисунок контактов графена с УФ-литографией и травлением в кислородной плазме; (H) Инкапсуляция SU8; (I) Массив отделен от PDMS / кремниевой пластины.
Рисунок 3 . Структура и характеристика массива прозрачных графеновых электродов. (A) Структура массива состоит из подложки из ПЭТ-пленки, золотых проводов, графеновых контактов и инкапсуляции SU8. (B) Фотография гибкого массива. На вставке показана прозрачность массива. Изображение с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) одного канала (C) и всего массива (D) . Знаки совмещения также включены в номер (D) с правой стороны.
Мы охарактеризовали матрицы с помощью Gamry Reference 600 plus, используя трехэлектродную конфигурацию в 0,01 М фосфатно-солевом буфере (PBS). Платина использовалась в качестве противоэлектрода, а Ag / AgCl – в качестве сравнения. Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) из репрезентативного массива показана на рисунке 4B. Верхняя и нижняя панели соответственно показывают модуль и фазу импеданса в диапазоне от 1 Гц до 100 кГц. 16 каналов в этом массиве имеют средний импеданс 872 кОм на частоте 1 кГц, как показано на рисунке 4A.Сопротивление выше 3 МОм нежелательно для электрофизиологических записей, поскольку они вызывают высокий шум и низкое отношение сигнал / шум. Циклическая вольтамперометрия (CV), показанная на рисунке 4C, является одним из типичных рабочих каналов, форма кривой указывает на то, что электрод в основном является емкостным.
Рисунок 4. (A) Распределение импеданса всех 16 электродов решетки на частоте 1 кГц. (B) Спектроскопия электрохимического импеданса (EIS) 16 электродов. (C) Циклическая вольтамперометрия (CV) типичного электрода массива.
Результаты
Комбинация оптогенетики и электрофизиологии без артефактов
Одной из основных проблем для приложений, использующих одновременную оптическую стимуляцию и электрическую запись, являются индуцированные светом артефакты из-за фотоэлектрического (Беккереля) эффекта и фототермических эффектов, возникающих на границах раздела электрод-ткань (Cardin et al., 2010; Wu et al. , 2013; Laxpati et al., 2014). Для записи всплесков эти индуцированные светом артефакты можно удалить с помощью фильтрации, поскольку всплески возникают в гораздо более высокой полосе частот (1–10 кГц), чем артефакты (1–100 Гц) (Han et al., 2011). Однако в случае записей LFP эти артефакты могут искажать записанный сигнал как во временной, так и в частотной областях (Han et al., 2009; Ozden et al., 2013). Таким образом, устранение этих индуцированных светом артефактов имеет решающее значение для нейронных приложений, связанных с оптогенетикой и электрофизиологией. Чтобы лучше понять потенциальный эффект индуцированных светом артефактов в нейронных записях, мы сначала исследовали их в экспериментах по одновременной электрической записи и оптогенетике для обычных металлических микроэлектродов, а затем сравнили с графеновыми электродами.Для оптогенетики одним из наиболее распространенных опсинов является канальный родопсин-2 (ChR2), который имеет максимальную длину волны активации 470 нм (Yizhar et al., 2011). Интенсивность мощности оптогенетической стимуляции для экспериментов in vivo обычно ограничивается ниже 75 мВт / мм 2 с длительностью импульса от 0,5 до 50 мс, чтобы предотвратить нагревание и повреждение ткани из-за поглощения света (Cardin et al., 2010 ). Поэтому синий свет с длиной волны 470 нм с интенсивностью мощности ниже 75 мВт / мм 2 и длительностью импульса от 10 до 100 мс использовался для исследования световых артефактов для Au и графеновых микроэлектродов.Световая стимуляция генерировалась светодиодным драйвером (Thorlabs M470F1) и доставлялась к месту электрода через оптоволокно длиной 200 мкм. Стандартный измеритель оптической мощности использовался для измерения интенсивности мощности на конце волокна над пятном электрода. Одновременные электрические записи были выполнены с использованием системы оценки Intan RHD2000. Изображение волокна и электрода с включенными и выключенными светодиодами показано на рисунке 5. Импеданс Au-электрода, измеренный системой оценки Intan Evaluation System на частоте 1 кГц, составил около 300 кОм.Импеданс графенового электрода, измеренный в тех же условиях, составлял приблизительно 1 МОм. Во время эксперимента электрод погружали в 0,01 М фосфатно-солевой буферный раствор (PBS).
Рисунок 5 . Фотографии теста артефактов для Au-электрода при выключенной стимуляции светодиода (A), и включенной стимуляции светодиода (B), .
Au-электроды демонстрируют заметные светоиндуцированные артефакты во время оптогенетической стимуляции. На рисунках 6A, B показаны типичные сигналы, зарегистрированные Au-электродами для различной интенсивности света с фиксированной продолжительностью света 20 мс.Видно, что направление артефакта при включении светодиода отрицательное, а амплитуда растет почти линейно с интенсивностью импульса от 5 до 54,5 мВт / мм 2 . Когда светодиод выключается, появляется положительный пик, который экспоненциально затухает. Амплитуда положительных пиков также увеличивается с увеличением интенсивности света. На рисунках 6C, D показаны типичные сигналы, зарегистрированные Au-электродами для разной продолжительности света при фиксированной интенсивности света 54,1 мВт / мм 2 .Когда светодиод включается, появляется отрицательный пик, и его амплитуда остается почти постоянной для разной продолжительности света. Когда светодиод выключается, появляется положительный пик, амплитуда которого вначале линейно растет и насыщается, когда продолжительность свечения приближается к 100 мс.
Рисунок 6 . Амплитуда артефакта Au электрода. (A) Типичный артефакт записи одного Au-электрода для различной интенсивности света при длительности импульса 20 мс. (B) Амплитуда отрицательного и положительного пиков артефакта, измеренная для различной интенсивности света.Результат показывает, что амплитуда отрицательного пика линейно увеличивается по отношению к интенсивности светового импульса. Амплитуда положительного пика сначала увеличивается, а затем переходит в насыщение с увеличением интенсивности света. (C) Типичный артефакт записи одного электрода Au в течение разной продолжительности при 54,1 мВт / мм 2 . (D) Амплитуда отрицательного и положительного пиков артефакта, измеренная для разной длительности. Результат показывает, что отрицательная амплитуда пика почти остается постоянной по отношению к продолжительности света.Однако артефакты положительных пиков увеличиваются по мере увеличения продолжительности и насыщаются при больших длительностях освещения.
Когда те же эксперименты были повторены с графеновыми электродами, никаких измеримых артефактов обнаружено не было. Для дальнейшего изучения артефактов Au и графеновых электродов в частотной области, световые импульсы длительностью 10 Гц и 20 мс были приложены к месту электрода, и спектр мощности был построен для обеих записей, показанных на Рисунке 7. Для Au-электрода был очевидный пик 10 Гц, соответствующий сигналам артефакта, вызванным световой стимуляцией той же частоты.Помимо артефактов 10 Гц, в записях также присутствовали некоторые гармонические сигналы более высокого порядка, а именно 20, 30 и 40 Гц. Для графенового электрода не было обнаружено компонентов артефактов в диапазоне 0–60 Гц. Эти эксперименты предполагают, что прозрачные графеновые электроды можно безопасно использовать в экспериментах по оптогенетической стимуляции и регистрации электрических сигналов, гарантируя работу без перекрестных помех.
Рисунок 7 . Спектр мощности артефактов, зарегистрированных графеном и Au-электродом. (A) Au-электрод регистрирует артефакты гармонических волн 10 Гц и выше. (B) Графеновый электрод не показывает явных артефактов, соответствующих световой стимуляции.
Моделирование светоиндуцированных артефактов в золотых электродах
Для объяснения формы и поведения индуцированных светом артефактов, регистрируемых Au-электродами, мы предлагаем модель эквивалентной схемы (дополнительный рисунок 1). В этой модели эквивалентной схемы управляемый источник тока представляет собой индуцированный светом ток, генерируемый на поверхности Au-электрода.Граница раздела электрод-электролит может быть смоделирована схемой randles, которая соответствует C1, R1 и Rs в модели схемы. Два входных конденсатора C2 и C3 являются встроенными элементами в электрофизиологическом чипе Интана с целью удаления сигналов постоянного напряжения, генерируемых на границе раздела электрод-электролит. АЦП производит выборку сигнала напряжения на резисторе R2, который фильтруется двумя входными конденсаторами. Качественно, когда светодиод включается, начальное напряжение на входных конденсаторах равно нулю, и АЦП измеряет быстро возрастающее напряжение, соответствующее отрицательному пику.Затем напряжение на двух конденсаторах увеличивается из-за непрерывной зарядки. Это, в свою очередь, приводит к экспоненциальному спаду напряжения, измеряемого АЦП, до нуля. Когда светодиод гаснет, поскольку напряжение на конденсаторах не может измениться немедленно, АЦП измеряет положительное напряжение. Затем снова разряжаются входные конденсаторы, что вызывает спад измеренного напряжения.
Для дальнейшей проверки нашей модели эквивалентной схемы и количественного исследования механизма, почему регистрируется артефакт, мы сформулировали задачу как задачу оценки параметров и попытались оценить значения C1, R1, Rs и текущего источника на основе экспериментальных данных.Мы выбрали для соответствия временным рядам напряжения, зарегистрированным при плотности мощности света 54,11 мВт / мм 2 с продолжительностью света 100 мс. Сначала мы выполнили преобразование Лапласа, чтобы получить аналитическое выражение напряжения на R2 в комплексной области. Затем мы использовали обратное преобразование Лапласа, чтобы получить функцию напряжения на R2 во временной области. На этом этапе проблема оценки параметров фактически становится проблемой нелинейной регрессии методом наименьших квадратов с ограничением положительных значений для C1, R1, Rs и текущего источника.Чтобы решить эту проблему регрессии, мы добавили множители Лагранжа к функции потерь наименьших квадратов и выполнили алгоритм градиентного спуска, который выполняется итеративно до сходимости. После того, как расчетные значения были подключены обратно к модели схемы, мы запускаем моделирование с различной длительностью и амплитудой источника тока. Здесь мы предположили, что плотность мощности света пропорциональна амплитуде источника тока. Сравнение результатов моделирования и экспериментальных данных показано на рисунке 8.Можно видеть, что результат моделирования хорошо согласуется с экспериментальными данными для всех различных значений продолжительности света и плотностей световой мощности. Эти результаты подтверждают предложенную нами модель эквивалентной схемы и объясняют, почему индуцированный светом ток растет линейно с плотностью световой мощности.
Рисунок 8 . Сравнение результатов моделирования предложенной модели схемы и экспериментальных данных для (A), фиксированной ширины импульса при увеличении значений источника тока и фиксированного значения (B) источника тока при увеличении длительности импульса.
Оптическая конструкция
В дополнение к работе без артефактов, обеспечиваемой графеновыми электродами, оптическая конструкция также важна для реализации оптогенетики с обратной связью. Введение кончика волокна в кортикальную ткань широко использовалось со времен первых оптогенетических экспериментов на животных (Gradinaru et al., 2007). Светодиоды, соединенные с волноводами, были продемонстрированы одной группой до сих пор (Kwon et al., 2015) и не были предпочтительным методом из-за некогерентного характера схемы освещения светодиодов, что затрудняет объединение в волноводные структуры.Кроме того, тепловые эффекты, связанные с светодиодными чипами, имплантированными в зонды in vivo, вызывают беспокойство у многих исследователей (Kim et al., 2013; McAlinden et al., 2015; Wu et al., 2015; Kampasi et al. , 2016). Было показано, что повышение температуры может достигать 10 ° C (Kwon et al., 2015), а лазерные диоды, работающие с гораздо более высокой номинальной мощностью 80 мВт, могут поддерживать его только в течение короткого промежутка времени (80 с). до того, как для ткани мозга будет превышен температурный порог для безопасных пределов (на 1 ° C выше базовой температуры ткани) (Kampasi et al., 2016). Таким образом, важно разработать систему, которая удерживает генерирующий тепло источник света вне тела и направляет свет к месту стимуляции через структуру волновода.
Наша оптическая конструкция направлена на обеспечение надежной оптогенетической стимуляции при соблюдении следующих ключевых условий: размещение внешнего источника света, минимизация энергопотребления источника и работа с обратной связью, которая может реагировать на данную потребность в стимуляции. Для этой цели мы использовали микросхемы μLED, которые имеют небольшой размер, достаточную магнитную индукцию и требуют меньше энергии по сравнению с лазерными источниками.Здесь мы выбрали два разных синих светодиода (460 нм) для нашей оптогенетической демонстрации с обратной связью в соответствии с соображениями размера и мощности. Первый – это Cree DA2432, который работает с высоким номинальным магнитным потоком, но имеет недостаток в виде большего профиля бокового излучения. Второй вариант, Cree TR2227 генерирует на 33% меньше потока, но имеет четко определенную диаграмму направленности Ламберта, которая обещает более высокую эффективность связи. Технические характеристики светодиодов приведены в таблице 1.
Таблица 1 . Технические характеристики светодиодов.
Подготовка оптической установки состояла из пайки светодиодных чипов и подготовки оголенных волоконных шлейфов для ввода света от светодиодов в целевую область. Холодный припой использовался для прикрепления светодиодных чипов к контактным площадкам из золота на гибкой подложке, соединенной с проводами из золота. Оголенные волокна были подготовлены с использованием инструмента для зачистки волокон, чтобы удалить оболочку, а также тонкий слой оболочки. Это упростило раскалывание волокна и получение плоской поверхности для оптимального сцепления. Затем с помощью микроманипулятора точно поместили отрезок волокна поверх светодиодного чипа.Излучение светодиода передается на оголенный отрезок волокна, а плотность выходной мощности на конце волокна измеряется фотодетектором (рис. 9). В конечном итоге мы достигли интенсивностей 40 и 50 мВт / мм 2 с волокнами 400 и 200 мкм соответственно на микросхеме DA2432. Аналогичным образом мы наблюдали 21 и 36 мВт / мм 2 с волокнами 400 и 200 мкм соответственно на микросхеме TR2227. Эти значения значительно превышают требуемую интенсивность 1 мВт / мм 2 для оптогенетической стимуляции.
Рисунок 9 . Полная выходная мощность измеряется на концах двух волокон разного диаметра после соединения. (A) Выход обоих волокон, соединенных со светодиодной микросхемой TR2227. Эта микросхема имеет более высокое максимальное номинальное напряжение, и она была протестирована до 3,5 В. (B) Выход из обоих волокон, соединенных со светодиодной микросхемой DA2432. Этот чип достиг максимально допустимого тока при более низком напряжении и был протестирован до 3,3 В.
Помимо выходной мощности, эффективность связи между волокном и светодиодами также важна для работы с низким энергопотреблением и эффективной стимуляции.Важным фактором в достижении высокой степени связи между источником и волноводом является то, насколько хорошо совпадают числовые апертуры (NA). Светодиоды имеют некогерентные профили излучения, которые распространяются во всех направлениях, и это затрудняет эффективное объединение их излучения в волноводы. NA можно определить как угол излучения / приема для управляемого режима. В качестве источника светодиоды эффективно имеют высокую числовую апертуру, и для максимальной связи требуется волновод с сопоставимой числовой апертурой. Уравнение для угла приема утверждает, что он зависит от показателей преломления сердцевины волновода, оболочки и окружающей среды.
NA = ncore2 − ncladding2 = n0sin θЧтобы изучить практическую связь между светодиодами и волокном, были протестированы два разных волокна 200/230 мкм (сердцевина / оболочка, Thorlabs FP200URT) и 400/425 мкм (Thorlabs FP400URT) с диаметрами с числовой апертурой 0,5. Сравнение коэффициентов связи показано на рисунке 10. Результат показывает, что профиль излучения светодиода оказывает значительное влияние на связь. Максимальная эффективность связи для TR2227 была выше 52%, тогда как наивысшее значение, достигаемое микросхемой DA2432, было только выше 32% для волокна 400 мкм.Аналогичная картина наблюдалась для волокна 200 мкм, где максимальная эффективность составляла 20 и 9% для микросхем TR2227 и DA2432 соответственно. Низкая эффективность связи с микросхемой DA2432 связана с боковым излучением и углом приема 30 °, который не может охватывать весь профиль излучения. Микросхема TR2227 не сильно пострадала от этой проблемы благодаря диаграмме направленности, которая является почти идеальной ламбертовской, максимально увеличивая мощность, вводимую в числовую апертуру волокна.
Рисунок 10 .Эффективность связи между волокнами и (A), светодиодным чипом TR2227 и (B) светодиодным чипом DA2432 была рассчитана на основе данных из рисунка 9 и размеров волокна. Более высокий КПД наблюдается при средних значениях потока.
Система с обратной связью
Электрофизиология, такая как ЭЭГ и ЭКоГ, имеет высокое временное разрешение, что позволяет в реальном времени контролировать нервную активность. Высокая специфичность и временное разрешение оптогенетики в миллисекундном масштабе обеспечивают быстрый контроль целевых нейронов (Deisseroth, 2011).Эти достоинства двух технологий мотивируют модуляцию замкнутого контура конкретных нейронных популяций, что облегчает исследование локальных связей нейронных цепей (Stark et al., 2014) или прерывание припадков у свободно перемещающихся животных (Krook-Magnuson et al. , 2013; Pashaie et al., 2015). Однако все оптогенетические системы с обратной связью, продемонстрированные на сегодняшний день, используют обычные электроды на металлической основе, которые страдают от серьезных световых артефактов, которые усложняют алгоритм обработки программного сигнала, требуя громоздкой системы, состоящей из инструментов сбора данных, компьютеров и контроллеров источников света (Armstrong и другие., 2013; Pashaie et al., 2015). Для долгосрочных исследований на бодрствующих животных желательна портативная и малогабаритная оптогенетическая система с замкнутым контуром для обеспечения надежных записей и локальных оптических стимуляций.
Здесь мы представляем портативную оптогенетическую систему с замкнутым контуром с низким энергопотреблением для записи в реальном времени и управления светом нейронной активности у ведущих себя животных. Конструкция портативной системы с обратной связью показана на рисунках 11A, B. Он состоит из: (1) микроконтроллера MSP430 FR59891, (2) микросхемы цифрового электрофизиологического интерфейса Intan RHD2216, (3) 16-канального графенового микроэлектрода и микро-светодиодов, (4) TPS781 (Texas Instruments) с малым падением напряжения (LDO) регулятор, (5) Литий-ионный полимерный аккумулятор (Adafruit, 3.7 В, 150 мАч, 4,65 г, 19,75 × 26,02 × 3,8 мм). Плата также имеет резервный последовательный порт для облегчения передачи данных на компьютер для визуализации и хранения данных. Во время работы, как показано на рисунке 11C, микроконтроллер сначала настраивает микросхему Intan через встроенный интерфейс связи SPI. Затем он управляет микросхемой Intan RHD2216 для выборки и преобразования аналогового напряжения, обнаруженного на каждом канале микроэлектрода, с определенной частотой дискретизации (до 30 кГц / канал).Оцифрованные данные передаются обратно в микроконтроллер для реализации алгоритма управления с обратной связью. Простая схема управления светодиодами запускает μLED с использованием широтно-импульсной модуляции. Последовательная связь также может использоваться для передачи записанных данных обратно на компьютер и облегчения визуализации с помощью специального программного обеспечения с графическим интерфейсом, созданного с использованием MATLAB (дополнительный рисунок 2), если это необходимо. Однако работа с обратной связью осуществляется без привязки и не требует кабеля связи.
Рисунок 11 .Замкнутая система электрофизиологии. (A) На лицевой стороне находится микросхема цифрового электрофизиологического интерфейса Intan RHD2216, микросхема управления питанием, микропереключатель, интерфейс батареи и 26-контактный разъем ZIF. (B) На тыльной стороне находится микроконтроллер TI MSP430FR59891. (В) Схема замкнутой системы. (D) Схема мышей, несущих доску.
Электроды подключаются к микросхеме Интана напрямую через ЗИФ-коннектор.Микросхема μLED припаяна к отдельному гибкому плоскому кабелю и управляется простой схемой драйвера транзистора, которая управляется микроконтроллером посредством широтно-импульсной модуляции. Яркость μLED определяется скважностью импульсов. Микросхема управления питанием использует серию TPS781 (Texas Instruments) в качестве стабильного источника питания со сверхнизким энергопотреблением. Он имеет два уровня питания, которые можно использовать с микроконтроллером для снижения энергопотребления при необходимости.Общий вес этой замкнутой системы составляет 11,3 г, что приемлемо для экспериментов на грызунах, если используется конфигурация рюкзака, как показано на рисунке 11D. Дальнейшее уменьшение веса и размера платы может быть достигнуто за счет использования электронных компонентов меньшего размера и батарей с более высокой плотностью энергии.
Электрические и физические характеристики замкнутой системы приведены в таблице 2. Согласно таблице данных MSP430, потребление тока микроконтроллером составляет 100 мкА / МГц для активного режима и 0.4 мкА / МГц для режима ожидания. Таким образом, для различных приложений потребляемая мощность микроконтроллера может составлять от 0,2 до 2 мВт из-за различных тактовых частот системы, отношения активный / резервный и рабочего состояния периферийных модулей. Из таблицы данных микросхемы Intan типичное энергопотребление RHD2216 при частоте дискретизации 10 кГц / канал составляет ~ 5,5 мВт. Ток используемого в системе микро-светодиода составляет ~ 15 мА при входном напряжении 3,3 В. Если средняя продолжительность свечения светодиода составляет 20 мс в секунду, он будет генерировать потребляемую мощность ~ 1 мВт.Учитывая эффективность микросхемы блока питания, общая потребляемая мощность составляет ~ 8 мВт. Так как аккумулятор, который мы здесь используем, составляет 600 мВтч, ожидается, что система проработает непрерывно в течение ~ 75 часов в условиях, перечисленных выше. В зависимости от конкретной частоты дискретизации RHD2216 и средней продолжительности горения светодиода потребление энергии может значительно различаться. Например, если частота дискретизации упадет до 1 кГц / канал, а продолжительность свечения светодиода 10 мс в секунду, то аккумулятор может поддерживать до 120 часов.
Таблица 2 . Электрические и физические характеристики замкнутой системы.
Работа в замкнутом контуре с использованием алгоритма определения порога
Разработанная система с обратной связью реализовала алгоритм обнаружения порога и была протестирована в рамках, показанной на рисунке 12A. Если какой-либо из записанных каналов матрицы графеновых микроэлектродов имеет амплитуду, превышающую определенный порог, то выдается сигнал запуска светодиода. В противном случае сигнал триггера был отключен.Изображение замкнутой системы с графеновым массивом и волокном показано на рисунке 12B. Мы протестировали работу замкнутого контура с использованием импульсов шириной 10 Гц 10 мс и импульсов 20 Гц шириной 5 мс. Амплитуды обоих сигналов модулировались синусоидой 2 Гц. Затем модулированный сигнал подавали на 0,01 М раствор PBS. Система отбирала сигналы электродов и сравнивала их с заранее определенным порогом, хранящимся в микроконтроллере. Для облегчения визуализации данные записи и триггерный сигнал светодиода были отправлены на компьютер через последовательный порт связи и нанесены на график в пользовательском программном обеспечении с графическим интерфейсом пользователя, созданном с использованием MATLAB GUI Designer.Типичные результаты записи показаны на рисунках 12C, D. Порог был установлен на 200 мкВ. Модулированные синусоидальные волны также использовались для дальнейшего тестирования производительности системы (дополнительный рисунок 3). Размах шума системы записи показан на дополнительном рисунке 4. Задержка между сигналом запуска светодиода и эффективными сигналами записи может быть в масштабе мкс, в зависимости от частоты дискретизации. В этой испытательной установке частота дискретизации была выбрана равной 1 кГц, что указывает на максимальную задержку ~ 1 мс.Если частота дискретизации была установлена на 30 кГц на канал, что было максимумом, допустимым для чипа Intan RHD2216, общая задержка была измерена как ~ 40 мкс. Эти результаты показывают, что портативная система с обратной связью может использоваться для контроля различных биологических активностей в реальном времени с минимальной задержкой.
Рисунок 12 . Испытательная установка замкнутой системы. (А) Схема испытательной установки. Генератор сигналов использовался для подачи импульсов с разной амплитудой и скважностью в раствор PBS.Аналоговые данные были взяты замкнутой электрофизиологической системой и переданы в компьютер для визуализации с использованием последовательной связи. Все записи производились в правильно заземленной клетке Фарадея. (B) Изображение работающей системы. (C) Типичные данные записи в реальном времени для одного канала в специализированном программном обеспечении, созданном дизайнером приложений MATLAB GUI. Последовательность импульсов 10 Гц длительностью 10 мс, модулированных синусоидальной волной 2 Гц, подавалась на физиологический раствор, и порог был установлен на 200 мкВ. (D) Записанный в программном обеспечении сигнал для последовательности импульсов длительностью 5 мс 20 Гц, модулированных синусоидой 2 Гц. Порог остается прежним.
Обсуждение
Нейронные цепи – это сложные, нелинейные и нестационарные системы с динамическими изменениями поведения в миллисекундных временных масштабах. Для обеспечения оптического управления такими системами с обратной связью требуется надежный и адаптивный метод управления. Учитывая ограничения безопасности и физиологические ограничения, система управления должна быть подходящей в большинстве случаев, ограниченных по времени.Поскольку замкнутый цикл зависит от вычислений в реальном времени, чтобы не отставать от быстрой текущей динамики, всегда есть вычислительный бюджет, который накладывает ограничения на сложность модели. Было разработано несколько различных алгоритмов управления с обратной связью для оптической модуляции нейронной активности (Krook-Magnuson et al., 2013; Nguyen et al., 2014; Pashaie et al., 2015). Предлагаемая нами портативная система с обратной связью может поддерживать большинство алгоритмов управления с обратной связью, основанных на обнаружении амплитуды, частоты или мощности, для различных оптогенетических приложений.
Одно из возможных применений оптогенетики с замкнутым контуром – преодоление горизонтальной разобщенности, вызванной повреждениями в нейронных цепях коры головного мозга. Была предложена платформа с обратной связью, чтобы заставить уровень нейронной активности в разных местах записи следовать некоторым предопределенным значениям (Pashaie et al., 2015). В алгоритме данные ЭКоГ собирались электродами, предварительно обрабатывались полосовым фильтром 10–150 Гц и режекторным фильтром 60 Гц. Затем сигнал проходит через фильтр скользящего среднего, который выполняет интегрирование для определения уровня активности.Затем это число сравнивается с заранее заданными значениями активности, чтобы получить сигнал об ошибке. Затем сигнал ошибки переводился в ширину импульса оптической стимуляции, чтобы минимизировать разницу между нейронной активностью и заранее заданными значениями. Перенос осуществляется через пропорциональную константу K p , которая определяется путем настройки различных значений на этапе калибровки.
Еще одно возможное применение оптогенетики с обратной связью – обнаружение и контроль нервных расстройств.Для быстрого выявления приступов и реагирования на них была предложена программа по обнаружению и контролю приступов с обратной связью (Krook-Magnuson et al., 2013). Алгоритм берет данные записи ЭЭГ в реальном времени и извлекает несколько функций, чтобы помочь идентифицировать приступы, такие как характеристики мощности сигнала (корреляция амплитуд, соотношение быстро и медленно, быстрое падение мощности), особенности спайков (узкий спайк, соотношение спайков) и частотные свойства (соотношение частотных полос). Амплитудная корреляция вычисляется с помощью интегратора первого порядка.Чтобы получить соотношение быстро / медленно, постоянная составляющая сигнала удаляется, а затем применяются два БИХ-фильтра первого порядка, которые действуют как быстрый и медленный интеграторы соответственно. Затем результаты этих двух интеграторов делятся друг с другом, чтобы получить соотношение быстро / медленно. Быстрое падение мощности – это выходной номер быстрого интегратора. Соотношение быстро / медленно и быстрое падение мощности используются для предотвращения ложного срабатывания артефакта движения вместо захвата. Коэффициент пиков рассчитывается путем расчета среднего расстояния между двумя последовательными пиками.Это соотношение спайков и узкое число спайков используются, чтобы различать судорожную активность и регулярные повторяющиеся небольшие движения. Чтобы получить соотношение полос частот, после удаления составляющей постоянного тока сигнала, выполняется преобразование БПФ для сигнала, и энергия в двух различных полосах частот вычисляется, а затем сравнивается с соответствующими пороговыми значениями. Наконец, поскольку признаки захвата различаются у разных животных, операция настройки выполняется заранее для достижения пороговых значений для вышеуказанных характеристик.Во время эксперимента всякий раз, когда превышаются пороговые значения вышеуказанных критериев, что означает обнаружение приступа, световая стимуляция запускается случайным образом для 50% событий.
Вышеупомянутые алгоритмы могут быть реализованы в предлагаемой портативной системе с обратной связью. Необходимая фильтрация нижних, полосовых и верхних частот может быть реализована с использованием встроенных аналоговых и цифровых фильтров в электрофизиологической микросхеме Intan RHD2216. Интеграция, исправление или преобразование БПФ могут быть эффективно реализованы в микроконтроллере с помощью режима Low Energy Accelerator (LEA) и программной библиотеки DSP.Микросхема флэш-памяти также может использоваться для облегчения задач обработки многоканальных сигналов с высокой частотой дискретизации, которые требуют больших ресурсов хранения.
В будущей работе можно будет использовать микроконтроллер со сверхнизким энергопотреблением и большей оперативной памятью для увеличения доступных вычислительных ресурсов для этой системы с обратной связью. Цифровой сигнальный процессор (DSP) или FPGA также может использоваться в качестве блока управления и обработки сигналов для решения интенсивных задач обработки сигналов, но это определенно увеличит энергопотребление.Беспроводная передача также может быть включена в эту систему с обратной связью, чтобы обеспечить визуализацию в реальном времени на компьютере или других мобильных устройствах, в то же время сохраняя всю систему без привязки. Наконец, может быть разработан специализированный чип для интеграции схем электрофизиологического зондирования и схем обработки сигналов, чтобы можно было дополнительно уменьшить размер и потребляемую мощность системы. Обратите внимание, что всегда есть компромисс между мощностью и вычислительными ресурсами, который следует учитывать для разных приложений и алгоритмов.
Авторские взносы
XL разработала программно-аппаратную систему с обратной связью. YL выполнила изготовление и тестирование графеновых электродов. XL и YL исследовали индуцированные светом артефакты для Au-электродов и графеновых электродов. XL и YS установили и подтвердили модели индуцированных светом артефактов в электродах из золота. EI разработал оптический модуль замкнутой системы. XL, YL, EI и DK написали рукопись.
Заявление о конфликте интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Рецензент СН и управляющий редактор заявили о своей общей принадлежности.
Благодарности
Мы хотели бы поблагодарить Премию молодых исследователей Управления военно-морских исследований (N00014161253), Национальный научный фонд (ECCS-1752241, ECCS-1734940), Программу ученых-новаторов San Diego Frontiers of Innovation Scholars Program и Kavli Institute for Brain and Mind Innovative Research за финансирование этого исследовать. Эта работа была частично выполнена в инфраструктуре нанотехнологий Сан-Диего (SDNI) UCSD, члена Национальной координированной инфраструктуры нанотехнологий, которая поддерживается Национальным научным фондом (грант ECCS-1542148).
Дополнительные материалы
Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2018.00132/full#supplementary-material
Список литературы
Cardin, J. A., Carlén, M., Meletis, K., Knoblich, U., Zhang, F., Deisseroth, K., et al. (2010). Направленная оптогенетическая стимуляция и регистрация нейронов in vivo с использованием специфической для клеточного типа экспрессии Channelrhodopsin-2. Nat. Protoc. 5, 247–254. DOI: 10.1038 / nprot.2009.228
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
D’Arsié, L., Esconjauregui, S., Weatherup, R. S., Wu, X., Arter, W. E., Sugime, H., et al. (2016). Стабильное и эффективное легирование графена азотной кислотой p-типа. RSC Adv. 6, 113185–113192. DOI: 10.1039 / C6RA23727D
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Габор, Н. М., Сонг, Дж. К. У., Ма, К., Наир, Н. Л., Тайчатанапат, Т., Ватанабе, К., и другие. (2011). Собственный фотоотклик с участием горячих носителей заряда в графене. Наука 334, 648–652. DOI: 10.1126 / science.1211384
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Gao, L. B., Ren, W. C., Xu, H. L., Jin, L., Wang, Z. X., Ma, T., et al. (2012). Многократный рост и барботажный перенос графена с монокристаллическими зернами миллиметрового размера с использованием платины. Nat. Commun. 3: 699. DOI: 10.1038 / ncomms1702
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Градинару, В., Томпсон, К. Р., Чжан, Ф., Могри, М., Кей, К., Шнайдер, М. Б. и др. (2007). Стратегии нацеливания и считывания для быстрого оптического нейронного контроля in vitro и in vivo . J. Neurosci. 27, 14231–14238. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.3578-07.2007
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Гросс, Г. В., Вен, В. Ю. и Лин, Дж. У. (1985). Прозрачные рисунки электродов из оксида индия и олова для внеклеточной мультисайтовой записи в культурах нейронов. J. Neurosci. Методы 15, 243–252.
PubMed Аннотация | Google Scholar
Хан, X., Чоу, Б. Ю., Чжоу, Х., Клапоэтке, Н. К., Чуонг, А., Раджимер, Р., и др. (2011). Оптический нейроглушитель с высокой светочувствительностью: разработка и применение для оптогенетического контроля коры головного мозга приматов , не относящихся к человеку, . Фронт. Syst. Neurosci. 5:18. DOI: 10.3389 / fnsys.2011.00018
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хан, X., Qian, X., Bernstein, J.G., Zhou, H.H., Franzesi, G.T., Stern, P., et al. (2009). Оптический контроль нейронной динамики в мозгу нечеловеческих приматов в миллисекундном масштабе времени. Нейрон 62, 191–198. DOI: 10.1016 / j.neuron.2009.03.011
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кампаси К., Старк Э., Сеймур Дж., На К., Винфул Х. Г., Бужаки Г. и др. (2016). Безволоконный многоцветный нейронный оптоэлектрод для анализа цепей in vivo . Sci.Отчет 6: 30961. DOI: 10.1038 / srep30961
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Касри А., Курода М. А., Мартина Г. Дж., Тулевски Г. С., Бол А. А. (2010). Химическое легирование многослойных графеновых пленок для использования в качестве прозрачных проводящих электродов. САУ Нано 4, 3839–3844. DOI: 10.1021 / nn100508g
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ким Т. И., МакКолл Дж. Г., Юнг Ю. Х., Хуанг X., Сиуда, Э. Р., Ли, Ю. Х. и др. (2013). Инъекционная оптоэлектроника сотового масштаба с приложениями для беспроводной оптогенетики. Наука 340, 211–216. DOI: 10.1126 / science.1232437
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Крук-Магнусон, Э., Армстронг, К., Ойяла, М., и Солтес, И. (2013). Оптогенетический контроль по требованию спонтанных припадков при височной эпилепсии. Nat. Commun. 4: 1376. DOI: 10.1038 / ncomms2376
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кузум, Д., Такано, Х., Шим, Э., Рид, Дж. К., Юул, Х., Ричардсон, А. Г. и др. (2014). Прозрачные и гибкие малошумящие графеновые электроды для одновременной электрофизиологии и нейровизуализации. Nat. Commun. 5: 5259. DOI: 10.1038 / ncomms6259
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Квон, К. Ю., Ли, Х. М., Гованлоо, М., Вебер, А., и Ли, В. (2015). Разработка, изготовление и упаковка интегрированного массива оптродов с беспроводным питанием для оптогенетических приложений. Фронт. Syst. Neurosci. 9:69. DOI: 10.3389 / fnsys.2015.00069
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Квон, К. Ю., Сироватка, Б., Вебер, А., и Ли, В. (2013). Opto-mu ECoG Array: гибридный нейронный интерфейс с прозрачной матрицей электродов mu ecog и встроенными светодиодами для оптогенетики. IEEE Trans. Биомед. Circuits Syst. 7, 593–600. DOI: 10.1109 / TBCAS.2013.2282318
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лакспати, Н.Г., Махмуди, Б., Гутекунст, К. А., Ньюман, Дж. П., Целлер-Таунсон, Р., и Гросс, Р. Э. (2014). В реальном времени in vivo оптогенетическая нейромодуляция и многоэлектродная электрофизиологическая запись с помощью нейрорайтера. Фронт. Neuroeng. 7:40. DOI: 10.3389 / fneng.2014.00040
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ледохович, П., Оливеро, Э., Бланш, Т., и Махарбиз, М. М. (2011). Прозрачный массив мю-ЭКоГ для одновременной записи и оптогенетической стимуляции. конф. Proc. IEEE Eng. Med. Биол. Soc. 2011, 2937–2940. DOI: 10.1109 / IEMBS.2011.6090808
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ли, К., Вэй, X. Д., Кисар, Дж. У., и Хоун, Дж. (2008). Измерение упругих свойств и внутренней прочности однослойного графена. Наука 321, 385–388. DOI: 10.1126 / science.1157996
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лемме, М. К., Коппенс, Ф. Х. Л., Фальк, А. Л., Руднер, М.С., Парк, Х., Левитов, Л.С. и др. (2011). Активируемый затвором фотоотклик в p-n-переходе графена. Nano Lett. 11, 4134–4137. DOI: 10.1021 / nl2019068
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ли, Н., Чжан, К., Гао, С., Сун, К., Хуанг, Р., Ван, Л. и др. (2013). Трехмерная пена графена как биосовместимый и проводящий каркас для нервных стволовых клеток. Sci. Реп. 3: 1604. DOI: 10.1038 / srep01604
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Линь, Ю.К., Лу, К. С., Йе, К. Х., Джин, К. Х., Суэнага, К., и Чиу, П. В. (2012). Отжиг графена: насколько он может быть чистым? Nano Lett. 12, 414–419. DOI: 10.1021 / nl203733r
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Маттеви, К., Ким, Х., и Чховалла, М. (2011). Обзор химического осаждения графена на медь из газовой фазы. J. Mater. Chem. 21, 3324–3334. DOI: 10.1039 / c0jm02126a
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Макэлинден, Н., Гу Э., Доусон М. Д., Саката С. и Мэтисон К. (2015). Оптогенетическая активация нейронов неокортекса in vivo с помощью микромасштабного светодиодного зонда на основе сапфира. Фронт. Нейронные цепи 9:25. DOI: 10.3389 / fncir.2015.00025
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Нгуен, Т. К. Т., Навратилова, З., Кабрал, Х., Ван, Л., Гилен, Г., Батталья, Ф. П. и др. (2014). Замкнутая оптическая нейронная стимуляция на основе 32-канальной малошумной записывающей системы с онлайн-сортировкой спайков. J. Neural Eng. 11: 046005. DOI: 10.1088 / 1741-2560 / 11/4/046005
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Озден, И., Ван, Дж., Лу, Ю., Мэй, Т., Ли, Дж., Гу, В. и др. (2013). Коаксиальный оптрод в качестве многофункционального зонда записи-считывания для оптогенетических исследований на нечеловеческих приматах. J. Neurosci. Методы 219, 142–154. DOI: 10.1016 / j.jneumeth.2013.06.011
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Парк, Д.W., Schendel, A.A., Mikael, S., Brodnick, S.K., Richner, T.J., Ness, J.P., et al. (2014). Технология массива электродов с углеродным слоем на основе графена для нейронной визуализации и оптогенетических приложений. Nat. Commun. 5: 5258. DOI: 10.1038 / ncomms6258
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Пашай Р., Баумгартнер Р., Ричнер Т. Дж., Бродник С. К., Азимипур М., Элисейри К. В. и др. (2015). Замкнутый оптогенетический мозговой интерфейс. IEEE Trans.Биомед. Англ. 62, 2327–2337. DOI: 10.1109 / TBME.2015.2436817
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Paz, J. T., Davidson, T. J., Frechette, E. S., Delord, B., Parada, I., Peng, K., et al. (2013). Замкнутый оптогенетический контроль таламуса как инструмент для прерывания судорог после коркового повреждения. Nat. Neurosci . 16, 64–70. DOI: 10.1038 / nn.3269
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сахни, Д., Jea, A., Mata, J. A., Marcano, D. C., Sivaganesan, A., Berlin, J. M., et al. (2013). Биосовместимость чистого графена для нейронального интерфейса Лабораторные исследования. J. Neurosurg. Педиатр. 11, 575–583. DOI: 10.3171 / 2013.1.PEDS12374.
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Щедин Ф., Гейм А. К., Морозов С. В., Хилл Э. У., Блейк П., Кацнельсон М. И. и др. (2007). Обнаружение отдельных молекул газа, адсорбированных на графене. Nat. Матер. 6, 652–655.DOI: 10.1038 / nmat1967
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Зигл, Дж. Х., и Уилсон, М. А. (2014). Улучшение функций кодирования и поиска посредством манипуляций гиппокампа, специфичных для тета-фазы. eLife 3: e03061. DOI: 10.7554 / eLife.03061.001
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сонг, Дж., Кам, Ф. Ю., Пнг, Р. К., Се, В. Л., Чжуо, Дж. М., Лим, Г. К. и др. (2013). Общий метод переноса графена на мягкие поверхности. Nat. Nanotechnol. 8, 356–362. DOI: 10.1038 / Nnano.2013.63
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Старк, Э., Ру, Л., Эйхлер, Р., Сензай, Ю., Ройер, С., и Бузаки, Г. (2014). Пирамидные межнейронные взаимодействия лежат в основе колебаний пульсации гиппокампа. Нейрон 83, 467–480. DOI: 10.1016 / j.neuron.2014.06.023
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ван, Ю., Чжэн, Ю., Сюй, X. Ф., Dubuisson, E., Bao, Q.L., Lu, J., et al. (2011). Электрохимическое расслоение графеновой пленки, выращенной cvd: в сторону вторичного использования медного катализатора. ACS Nano 5, 9927–9933. DOI: 10.1021 / nn203700w
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Wu, F., Stark, E., Im, M., Cho, I.J., Yoon, E. S., Buzsaki, G., et al. (2013). Имплантируемый нейронный зонд с монолитно интегрированным диэлектрическим волноводом и регистрирующими электродами для оптогенетических приложений. J. Neural Eng. 10: 056012. DOI: 10.1088 / 1741-2560 / 10/5/056012
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ву Ф., Старк Э., Ку П. С., Уайз К. Д., Бузаки Г. и Юн Э. (2015). Монолитно интегрированные мю-светодиоды на кремниевых нейронных зондах для оптогенетических исследований с высоким разрешением на поведении животных. Нейрон 88, 1136–1148. DOI: 10.1016 / j.neuron.2015.10.032
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ижар, О., Фенно, Л. Е., Дэвидсон, Т. Дж., Могри, М., и Дейссерот, К. (2011). Оптогенетика в нейронных системах. Нейрон 71, 9–34. DOI: 10.1016 / j.neuron.2011.06.004
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Надежные нейрофизиологические корреляты иллюзии резиновой руки появляются на ранних латентных периодах, но не связаны с изменениями проводимости кожи, сопровождающими иллюзию
% PDF-1.5 % 1 0 объект > / Метаданные 492 0 R / Страницы 2 0 R / StructTreeRoot 3 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 492 0 объект > поток application / pdf
RTgQ ݥ tc鿧bNDgg $ x & {. B O) Hv {& 1I {v66 a_Q $$ C iQ? \ ⱰU 9_8amfvdƬ k1Wb + M۰ “0`czL̫1.KNB ڛ * moYQ K @ L- , YDS | Z] ~ h
404 – NetCE
Мы сообщаем о зачете непрерывного образования следующим лицам:
Специалисты в области здравоохранения Флориды: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово в CE Broker для большинства медицинских профессий.Дату завершения, сообщенную CE Broker, можно увидеть на вашем сертификат (ы) об окончании. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Ты можно связаться с CE Broker по телефону 1-877-434-6323.
Совет медсестер Джорджии: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово CE Broker для медсестер Джорджии.Дата завершения, сообщенная CE Broker, может быть указана в вашем сертификате (ах). завершения. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Вы можете связаться с Брокер CE по телефону 1-877-434-6323.
Совет администраторов домов престарелых штата Джорджия: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово CE Broker для администраторов дома престарелых Джорджии.Дату завершения, сообщенную CE Broker, можно увидеть на ваш сертификат (ы) об окончании. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Вы можете связаться с CE Broker по телефону 1-877-434-6323.
Совет по медсестринскому делу округа Колумбия: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово в CE Broker для медсестер округа Колумбия.Дату завершения, сообщенную CE Broker, можно увидеть на вашем сертификат (ы) об окончании. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Ты можно связаться с CE Broker по телефону 1-877-434-6323.
Совет медсестер Арканзаса: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово CE Broker для медсестер из Арканзаса.Дата завершения, сообщенная CE Broker, может быть указана в вашем сертификате (ах). завершения. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Вы можете связаться с Брокер CE по телефону 1-877-434-6323.
Совет по медсестринскому делу штата Нью-Мексико: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово CE Broker для медсестер из Нью-Мексико.Дату завершения, сообщенную CE Broker, можно увидеть на вашем сертификат (ы) об окончании. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Ты можно связаться с CE Broker по телефону 1-877-434-6323.
Медицинский совет Нью-Мексико: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово CE Broker для врачей из Нью-Мексико.Дату завершения, сообщенную CE Broker, можно увидеть на вашем сертификат (ы) об окончании. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Ты можно связаться с CE Broker по телефону 1-877-434-6323.
Медицинский совет штата Огайо: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово в CE Broker для врачей из Огайо.Дата завершения, сообщенная CE Broker, может быть указана в вашем сертификате (ах). завершения. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Вы можете связаться с Брокер CE по телефону 1-877-434-6323.
Совет медсестер Южной Каролины: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово CE Broker для медсестер из Южной Каролины.Дату завершения, сообщенную CE Broker, можно увидеть на вашем сертификат (ы) об окончании. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Вы можете связаться с CE Broker по телефону 1-877-434-6323.
Совет медицинских экспертов штата Теннесси и Совет по остеопатическим исследованиям штата Теннесси: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово в CE Broker для врачей из Теннесси и врачей-остеопатов.Дата завершения, сообщенная CE Broker, может быть просмотренным в вашем сертификате (ах) об окончании. Мы всегда ведем учет всех выполненных вами действий. с NetCE. Вы можете связаться с CE Broker по телефону 1-877-434-6323.
Западная Вирджиния RN / APRN Правление: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово CE Broker для RN и APRN Западной Вирджинии.Дату завершения, сообщенную CE Broker, можно увидеть на вашем сертификат (ы) об окончании. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Ты можно связаться с CE Broker по телефону 1-877-434-6323.
Комиссия медицинских экспертов штата Луизиана: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово в CE Broker для врачей из Луизианы.Дату завершения, сообщенную CE Broker, можно увидеть на вашем сертификат (ы) об окончании. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Вы можете связаться с CE Broker по телефону 1-877-434-6323.
Стоматологический совет Луизианы: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово в CE Broker по стоматологическим профессиям Луизианы.Дату завершения, сообщенную CE Broker, можно увидеть на вашем сертификат (ы) об окончании. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Ты можно связаться с CE Broker по телефону 1-877-434-6323.
Государственный совет по медицинским лицензиям штата Миссисипи: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово в CE Broker для врачей и помощников врача из Миссисипи.Дата завершения сообщается CE Broker можно увидеть в вашем сертификате (ах) об окончании. Мы всегда ведем учет всех ваших действий укомплектован NetCE. Вы можете связаться с CE Broker по телефону 1-877-434-6323.
Совет медсестер Алабамы: NetCE сообщает о зачетных единицах пройденного курса почасово к Совету медсестер Алабамы.Сообщенную дату завершения можно увидеть в вашем сертификате (ах) об окончании. Мы всегда ведем учет всех действий, выполненных вами с NetCE. Вы можете связаться с Правлением штата Алабама. медсестер по телефону 1-800-656-5318.
Специалисты в области здравоохранения Пенсильвании: NetCE сообщает о зачетных единицах непрерывного образования для курса Выявление жестокого обращения с детьми и сообщение о нем: трехчасовое требование Пенсильвании в течение 24 часов в Государственный департамент, который передает информацию о завершении вашей комиссии.Дата завершения сообщенный может быть просмотрен в вашем сертификате (ах) об окончании. Этот курс выполняет как двухчасовое продление, требование и требование начальной лицензии на 3 часа для большинства специалистов в области здравоохранения. Пожалуйста, позвольте 14 до 28 дней для вашей Правления на обработку завершения. Вы можете отслеживать статус своей лицензии в Интернете по адресу www.pals.pa.gov/#/page/default .
Американский совет по внутренней медицине (ABIM): NetCE сообщает ABIM о зачетных единицах непрерывного медицинского образования (CME).Сообщенную дату завершения можно просмотреть в вашем сертификате (ах) об окончании. Участники получат баллы MOC, эквивалентные сумме кредитов CME. заявлен на деятельность. Провайдер мероприятий CME несет ответственность за заполнение участников. информация для ACCME с целью предоставления кредита ABIM MOC. Завершение этого курса составляет разрешение поделиться данными о завершении с ACCME. Вы должны указать свой номер ABIM и дату рождения на страницу лицензии вашего профиля для получения кредита.Вы можете проверить статус своей сертификации на странице www.abim.org .
Американский совет анестезиологии (ABA): NetCE сообщает ABA о зачетных единицах непрерывного медицинского образования (CME). Сообщенную дату завершения можно просмотреть в вашем сертификате (ах) об окончании. Участники получат баллы MOC, эквивалентные сумме кредитов CME. заявлен за деятельность в обновленном Сопровождении сертификации Американского совета анестезиологов (ABA) в программе анестезиологии (MOCA) ®, известной как MOCA 2.0®. Вы должны указать свой номер ABA и дату рождения на Страница лицензии вашего профиля для получения кредита.
Американский совет педиатрии (ABP): NetCE сообщает ABP о зачетных единицах непрерывного медицинского образования (CME). Сообщенную дату завершения можно просмотреть в вашем сертификате (ах) об окончании. Участники получат баллы MOC, эквивалентные сумме кредитов CME. заявлен на участие в программе поддержки сертификации (MOC) Американского совета педиатрии.Провайдер мероприятий CME несет ответственность за предоставление информации о завершении участников в ACCME для цель предоставления кредита ABP MOC. Вы должны указать свой номер ABP и дату рождения на странице лицензии ваш профиль для получения кредита.
Национальная ассоциация фармацевтов (NABP): NetCE сообщит о вашем кредите в Национальную ассоциацию фармацевтических советов (NABP) при условии, что вы добавите ваш идентификатор электронного профиля NABP и дату рождения в вашей учетной записи.Если вы решите отказаться от ввода этой информации, вы соглашаетесь не возлагать на NetCE ответственность за предоставление отчетности по вашему кредиту. Для получения дополнительной информации о преимуществах чтобы зарегистрироваться для получения идентификатора электронного профиля NABP, перейдите по ссылке https://nabp.pharmacy/cpe-monitor-service .
Нью-Йорк: NetCE не сообщать о зачетных единицах непрерывного образования для специалистов здравоохранения Нью-Йорка, завершивших инфекционный контроль, или Жестокое обращение с детьми, хотя оба наших курса одобрены государством.
