Эа электроды: Электроды ЭА 395 9 — механические свойства и характеристики

Содержание

Электроды ЭА 395 9 — механические свойства и характеристики

Электродами ЭА 395 9 сваривают нержавеющие и жаропрочные стали. Прочный шов не подвергается коррозии. Сварное соединение работает в агрессивных средах.

Чем больше в стали углерода и других элементов, применяемых для легирования и улучшения характеристик, тем сложнее ее варить. Основными элементами, содержащимися в специальных электродах ЭА 395 9, являются никель и хром. Они способствуют расплавлению и соединению легированных и нержавеющих сталей без напряжений в переходной зоне и трещин в швах.

ЭА 395 9 применяются для электродуговой сварки ручным способом деталей в конструкциях с высокой ответственностью, работающих в широком диапазоне температур. Ими варят лопасти, роторные узлы, диски паровых и газовых турбин, трубы паропровода и различные детали узлов, действующих в щелочной среде и под водой.

Сфера применения электродов ЭА 395 9


Разработка электродов ЭА 395 9 проводилась целенаправленно. Необходимо было соединять методом сваривания заготовки из нержавейки, углеродистых и низколегированных сталей с аустенитными и перлитными структурами, которые не свариваются стандартными электродами УОНИ, ОММ и другими, либо требуют длительной подготовки и нормализации. Они применяются для сваривания:

Рисунок 1 — Электроды ЭА 395 9

  • металлоконструкций из легированного листового проката, работающих в условиях сильного холода;
  • узлов, эксплуатирующихся в условиях переменных нагрузок;
  • каркасов и оснований с аустенитных сталей повышенной твердости;
  • ответственных конструкций из легированных сталей повышенной прочности;
  • разных по составу сплавов, включая низколегированные и нержавеющие стали;
  • соединений сплавов с перлитной и аустенитной структурой;
  • нагруженных узлов из среднеуглеродистых, низколегированных сталей и нержавейки;
  • конструкций из хромоникелевых сталей, жаропрочных металлов аустенитного типа без ниобия в качестве легирующего вещества и повышенных требований к степени межкристаллической коррозии;
  • облицовки кромок при подготовке к сварке металла аустенитного класса с металлом перлитной группы;
  • при многослойной наплавке антикоррозионного покрытия производится наплавка первого нижнего слоя или всех.

Механические свойства полученного шва позволяют конструкциям работать при температурах от -70⁰ до +580⁰ в условиях вибрации и динамических нагрузок.

Аустенитные стали в нормальном состоянии имеют структуру с преобладанием аустенита. Это результат содержания в них хрома, никеля и марганца. К этому классу относятся нержавеющие и жаропрочные стали. При нагреве кристаллическая решетка аустенитных сталей не меняется, коррозионная стойкость увеличивается.

Назначение электродов ЭА 395 9 характеризуется их уникальной способностью прочно без напряжений соединять стали группы АК, которые востребованы в машиностроении, энергетической промышленности, теплотехнике, металлургии и других отраслях благодаря своим характеристикам:

  • высокая твердость;
  • пластичность в холодном состоянии;
  • коррозионностойкость;
  • хорошая обработка резанием;
  • жаропрочность.

Свариваемость легированных металлов группы АК низкая. Технология сварки стандартными электродами сложная и длительная с использованием термопечей до и после наплавления шва. При работе в агрессивных средах обычный шов быстро разрушается. Состав ЭА 395 9 не окисляется, не взаимодействует с кислотами и щелочами.

Сварка нержавеющих и легированных сталей электродами других марок производится с обязательным подогревом деталей, чтобы металл не растрескивался от быстрого местного нагрева. Сразу по завершению работы делается отпуск для снятия напряжений в переходной зоне шва и выравнивания структуры материала.

Характеристики и параметры


Покрытие электродов фтористо-калиевое. В результате шов имеет достаточно феррита, чтобы не образовывались горячие микротрещины и разрывы. После охлаждения и удаления шлака получается аккуратное соединение с высокой вязкостью и пластичностью, способное выдерживать большие нагрузки и резкие перепады температур.

Шов получается прочный и пластичный. Этому способствует химический состав наплавленного металла.

Название веществаОбозначение элементаСодержание в %
НикельNi20-27
ХромCr13-15
МолибденMo4,5-7
МарганецMn1,2-2,7
УглеродC≤ 0,12
КремнийSi0,35-0,7
АзотN20,08-0,2
ФосфорP˂ 0,03
СераS˂ 0,018

Фтористо-калиевое покрытие равномерно закрывает шлаком шов и уменьшает испарение легирующих элементов и железа, происходит однородное медленное охлаждение.

При наплавке 1000 г металла расходуется примерно 1600 г электродов. Коэффициент расхода соответственно 11 г/Ач.

Особенности работы электродами ЭА 395 9


Благодаря уникальному составу стержня и обмазки электродов ЭА 395 9 они отличаются от других марок положительными характеристиками при сварке:
  • ровным и аккуратным швом;
  • минимальным разбрызгиванием металла;
  • шлак после остывания легко отделяется;
  • производится сварка во всех пространственных положениях;
  • шов образуется с высоким коэффициентом ударной вязкости;
  • существенный показатель пластичности.

Рисунок 2 — Электроды ЭА 395 9 от разных производителей

При использовании ЭА 395 9 особенность сварки заключается в способности соединять стали различных марок и структур, варить нержавейку, при этом внутренние микротрещины не образуются, металл шва чистый без включений шлака.


Варить следует постоянным током обратной полярности короткой дугой. Электрод почти касается кромок без поперечных перемещений. Детали в месте соединения необходимо очищать от окалины, ржавчины, грязи до чистого металла с характерным блеском. Перед работой электроды следует просушить в печи 2 часа при температуре 200⁰-250⁰.

Это позволяет накладывать шов в любом положении, кроме вертикали в направлении сверху вниз. В потолочном положении при содержании выше 0,12% шов может пузыриться с образованием газовых включений.

Ток следует выставлять в зависимости от диаметра электрода и положения шва в пространстве. Наибольший диаметр 5 мм допустимо использовать только для горизонтали. Вертикаль и потолок им не варят.

Сварка сталей с аустенитными кристаллическими решетками производится после закалки, которая повышает твердость материала, его пластичность, прочность и измельчает зерно. Последующая термическая обработка для снятия напряжений в зоне шва не делается.

Механические свойства металла шва


Сварочный шов ЭА 395 9 отличается высокой прочностью в термически упрочненном состоянии:
  • предел прочности — 608 Мпа;
  • удлинение образца до разрушения 30%;
  • вязкость ударная 120 Дж/см2;
  • предел текучести на растяжение 392 Мпа.

Уникальные свойства металла шва позволяют сварным конструкциям работать в условиях переменных нагрузок и вибрации.

Шов при сварке электродами ЭА 395 9 отличается равномерностью и прочностью. В нем не образуются микротрещины. Стабильность при расплавлении металла и его соединении придает никель. Он содержится как легирующий элемент в стали и до 25% в электроде.

Электроды марки ЭА выпускаются согласно ГОСТ 10052-75 и соответствуют нормативным требованиям ISO 3581. Они подходят для промышленной сварки и в домашних условиях постоянным током.

Если у читателей есть информация, отсутствующая в статье, просим поделиться ею. Не стесняйтесь также задавать вопросы, которые возникли по данной теме.

Сварочные электроды ЭА 395/9

Стержни “ЭА 395/9” применяются для сварки ответственных конструкций и деталей, сделанных из разных сталей. Также расходники применяют для наплавки слоев покрытия, стойкого к коррозии и облицовочных слоев. Данный вид электродов производится многими заводами: ЛЭЗ, СЗСМ, Хобэкс, Фрунзе и т. д.

Содержание статьи:

Свойства электродов и параметры

Данная марка электродов применяется для работы с ответственными конструкциями, выполненными из сталей с содержанием легирующих компонентов. Работать данными расходниками можно с материалами повышенной прочности, стойкими к высоким температурам и не нуждающимися в дополнительной обработке после сварки.

Сварочные электроды ЭА 395/9 могут использоваться также для углеродистых составов и сталей с малым уровнем легирования.

Проводить сварку следует на короткой дуге. При этом расстояние от электрода до свариваемой поверхности будет равно половине диаметра стержня. Таким образом можно добиться более глубокого проплавления и повысить ток. Ширина полученного шва будет значительно меньше, а “ванна” будет защищена.

Технические характеристики:

  • покрытие: основное;
  • наплавка: 11 г/Ач;
  • производительность: 1,5 кг;
  • расход: 1,6 кг на 1 кг металла.

Сварка может проводиться во всех положениях. Для работы понадобится постоянный ток обратной полярности. Для разных диаметров требуются разные значения тока:

  • 3 мм: 60 — 110 А;
  • 4 мм: 100 — 170 А;
  • 5 мм: 120 — 200 А.

Перед тем, как приступить к работам, необходимо прокалить стержни в течение 2 часов. На это время их нужно поместить в печь, разогретую примерно до 230°С.

Предварительная обработка электродов нужна, чтобы сваривание было качественным, а сварочный шов получился ровным и надежным.

Благодаря покрытию и химическому составу, электроды позволяют вести комфортную работу. Наплавленный металл обладает высокими параметрами прочности и защиты от внешних воздействий. В шве содержится небольшая доля водорода, что предотвращает образование пор и трещин.

Правила хранения

Несмотря на то, что электроды поставляются упакованными в термоусадочную пленку, при неправильном хранении они могут прийти в негодность. Любой покупатель должен знать, что допустимая температура, при которой стержни могут храниться на складе или в подсобном помещении, равна минимум 15°С. При этом уровень влажности в помещении должен быть небольшим.

Отдельное внимание следует обратить на способ размещение электродов. На них не должен давить большой вес. Их следует беречь от механических воздействий. При повреждении покрытия, свойства стержня могут быть утеряны.

Важно знать, что прокаливание изделий в печи производится непосредственно перед работой. Так процесс сварки будет наиболее эффективным.

Повторной прокалки электродов лучше не допускать, поскольку они могут изменить свои свойства и качество сварки снизится.

Заключение

Электроды “ЭА 395/9” соответствуют всем сертификатам качества и международным стандартам. Они производятся по ГОСТу 9466-75. Благодаря тому, что продукция производится большим количеством заводов, купить ее можно без особого труда, при этом цена на стержни вполне приемлема.

 

Сварочные электроды ЭА 400/10У

Сварочные электроды “ЭА 400/10У” являются очень востребованными для работ со сталями, стойкими к коррозии, а также для материалов, имеющих в составе хром, никель и молибден, способных работать при температурах до 350°С. Данная марка электродов производится огромным количеством заводов, в числе которых такие предприятия как Эсаб, Линкольн Электрик, ЛЭЗ, СпецЭлектрод и пр.

Содержание статьи:

Свойства и применение

Отличительной особенностью данных электродов являются параметры шва. Он способен выдерживать агрессивные среды и не подвержен кристаллической коррозии.

После проведения сварки, дополнительная термическая обработка изделия не требуется.

Электроды обеспечивают комфортную работу и высокую производительность труда, что очень важно в условиях большого производства. Соединение, выполненное такими стержнями, получается равномерным и плотным. Оно имеет большую стойкость к воздействиям внешних факторов.

Вот какие характеристики имеют изделия данного типа:

  • покрытие: основное;
  • наплавка: 12 г/Ач;
  • производительность: 1,6 кг;
  • расход: 1,8 кг на 1 кг металла;
  • врем. сопротивление: 540 МПа;
  • предел текучести: 340 МПа;
  • отн. удлинение: 25%;
  • ударная вязкость: 90 Дж/кв. см.

Сварка электродами допускается во всех положениях, за исключением вертикального “сверху-вниз”.

Перед использованием расходников, их необходимо прокалить в специальной печи. Делать это нужно в течение часа при температуре около 130°С.

“ЭА 400/10У” выпускается в нескольких диаметрах. Для каждого из них необходимо свое значение силы тока.

  • 2 мм: 30 — 60 А;
  • 2,5 мм: 40 — 80 А;
  • 3 мм: 60 — 110 А;
  • 4 мм: 100 — 160 А;
  • 5 мм: 120 — 180 А.

Для сварки данными электродами, потребуется постоянный ток обратной полярности.

В состав стержней входят такие элементы как: углерод, марганец, кремний, молибден, никель, хром, ванадий, сера и фосфор. Такой набор “примесей”, вместе с основным покрытием, позволяет делать качественный шов, обладающий отличными параметрами стойкости к высоким температурам.

Электроды “ЭА 400/10У” полностью соответствуют сертификатам качества и отвечает всем техническим требованиям.

Хранение

Стержни поставляются в упаковках до 5 кг, помещенных в термоусадочную пленку. Это защищает их от влаги. Тем не менее при неправильном хранении электродов, они могут прийти в негодность и пользоваться ими станет невозможно.

Первое, что нужно учитывать — это температура склада или подсобного помещения, где будут храниться электроды. Она не должна быть ниже 15°С. Влажность должна быть минимальной.

Обязательно проследите, чтобы на электроды ничего не могло упасть или чтобы они сами не упали на пол. Механические повреждения могут испортить покрытие, что заметно ухудшит качество сварки и соответственно шва.

Заключение

Стержни производятся по ГОСТу 9466-75. Если верить отзывам, они отлично выполняют свои функции. Ими остаются довольны даже профессионалы с большим стажем работы. В зависимости от производителя, цены на электроды могут меняться, но в целом они вполне доступные. Благодаря тому, что электроды производятся большим количество предприятий, купить их очень просто.

 

характеристики, где применяются, преимущества и недостатки

В мировой промышленности очень распространена сталь. Для каждого, из нескольких десятков видов сталей, используется свой тип соединителей. Производители используют различные по типу, материалу изготовления, диаметру и составу электроды.

Например, для того чтобы сварить аустенитный тип, или жаропрочный – нужен такой тип электрода, который не подходит ни для какого другого вида.

Сегодня, мы расскажем про такие электроды, технические показатели которых обрадуют многих специалистов – это ЭА-395/9.

Параметры и характеристики

К основным техническим характеристикам этой марки относятся:

  • наличие основного покрытия;
  • наличие диаметров от 3 до 5 мм;
  • пригодность для сваривания сплавов с высоким уровнем жаропрочности и стали, в состав которой входит до 35% никеля.

Дуге этого вида характерно устойчивое горение, и отсутствие разбрызгивания во время пайки. Работать можно в любом положении. И, если вы опытный, то, качество формирования швов будет высоким.

К недостаткам этого проводника относят шлаковую корку, которая плохо поддается отделению, а также низкий коррозийный порог, как и в случае с нержавеющей сталью. А проводить шов вертикально сверху вниз — не рекомендуется.

Когда вы будете использовать эту марку, рекомендуется применение постоянного тока и обратной полярности.

Кроме вышеперечисленных рекомендаций, необходимо учесть определенные моменты при работе с электродом ЭА-395/9 еще до начала работ.

  • Во-первых, нужно использовать самую короткую дугу. Обычно, при таком способе, мастер не очень хорошо видит, как сходится рубец. А, если вы пока не опытный — вам будет нелегко, поэтому, потренируйтесь сначала на запасной или не совсем нужной заготовке.
  • Во-вторых, чтобы шов лег идеально, не забудьте зачистить поверхность всех деталей. Необходимо, чтобы на местах, которые вы будете сваривать, не было коррозии, следов от краски или масла, а также пыли и загрязнений. Очистить это все можно используя болгарку, наждачную бумагу, напильник или шлифовальную машину. Так, вы точно добьетесь идеального результата.
  • И, в-третьих, очень важно до проведения сварных работ, прокалить электрод ЭА-395/9 в печи. Прокалку (сушку) рекомендуется проводить при температуре не более 330 С0 в течении 40-60 минут. Так, если вы установите минимальный градус, то время сушки должно быть не менее часа, и наоборот – чем больше температура, тем меньше стоит прокалывать стержень.

Подведем итоги

Мы постарались рассказать вам все, что знаем сами про электроды марки ЭА-395/9. Несмотря на редкое появление этого вида на полках магазинов, специалисты сварочного дела рекомендуют использовать эти электродные стержни для работы с жаропрочной сталью.

Они остаются довольны дугами, которые легко поджигаются и горят, не угасая, а также ровными швами без искажений.

И конечно же, нам очень важно ваше мнение, поэтому как только испробуете ЭА-395/9 – напишите нам отзыв в комментарии.

Сварочные электроды ЭА-395/9: характеристики и преимущества

При сварке ответственных конструкций возникают вполне предсказуемые трудности. Для них требуется не только особое оборудование, но и качественные расходные материалы. Эти требованиям удовлетворяют электроды ЭА-395/9, которые были разработаны целенаправленно для этих целей.

Преимущества

Электроды ЭА позволяют осуществлять соединение деталей из различных видов металлов, что не всегда может осуществляться другими расходниками, или же требуют трудоемкой предварительной подготовки. 395 9 электроды благодаря уникальным составляющим самого стержня и его обмазки позволяют производить следующие сложные работы:

  1. Соединять изделия легированных листов для дальнейшей эксплуатации при сильном холоде.
  2. Сваривать узлы, которые будут подвергаться переменным нагрузкам.
  3. Участвовать в сварке оснований и каркасов, имеющих повышенную твердость.
  4. Сваривать детали повышенной прочности.
  5. Соединять сплавы, различные по составу.
  6. Сваривать аустенитные стали, в частности нержавеющие и жаропрочные.
  7. Сваривать узлы, находящиеся под усиленной нагрузкой.
  8. Производить наплавку первого нижнего слоя, в результате чего получается более прочный шов.

Получаемый шов по своим качествам позволяет изделиям работать при высоких температурах и при значительных нагрузках. Шов получается аккуратным и ровным, разбрызгивание металла минимальное, отделение шлака легкое. Сварку можно осуществлять во всех положениях.

Электроды ЭА 395 обладают уникальной способностью соединять востребованные в различных областях стали, которые имеют такие характеристики:

  • высокую твердость;
  • пластичность;
  • повышенную стойкость к коррозии;
  • жаропрочность.

Состав этих расходников не склонен к окислению и не взаимодействует с кислотами и щелочами. Металл шва не имеет включений шлака.

Характеристики

Электроды ЭА 395 9 имеют характеристики, обеспечивающие получение качественного и прочного шва. Немалую роль в этом играет покрытие, которое является фтористо-калиевым. Результатом этого является наличие в образующемся шве большого количества феррита. Это предотвращает образование разрывов и горячих микротрещин. Соединение обладает высокой прочностью, пластичностью и вязкостью, что позволяет выдерживать нагрузки и перепады температуры.

Удачным является химический состав наплавки, в котором самое большое содержание принадлежит никелю, а затем хрому. Покрытие закрывает шов шлаком равномерно, что уменьшает испарение элементов и способствует одновременному медленному охлаждению.

Особенности технологии

Сваривание деталей электродами этой марки следует проводить с помощью постоянного тока. Выставлять полярность при этом следует обратную. Дуга должна быть короткой. Необходима предварительная очистка кромок свариваемых поверхностей от различных загрязнений, окалин и следов ржавчины. Должна быть получена чистая металлическая поверхность, отличающаяся характерным блеском.

Перед началом работы должна быть осуществлена прокалка, составляющая не менее двух часов при высокой температуре. Хороший результат даст закалка, которая повысит пластичность и твердость. Не рекомендуется осуществлять сварку по направлению вниз, поскольку это может вызвать пузырчатость шва.

Величина тока зависит от диаметра выбранного типа электродов и положения в пространстве. Из трех выпускаемых диаметров, наибольший из них, имеющий значение 5,0 миллиметров, надо использовать только для горизонтального положения. Работа этими расходными элементами возможна при промышленной сварке и для домашнего использования.

Интересное видео

Таблица соответствия отечественных марок электродов и «ESAB» ГазСтройСервис

Марка отечественного электродаТип наплавленного металлаРекомендуемый аналог фирмы «ESAB»
48Н-1009Х2М1ОК 76.28, FILARC KV3L
48ХН-210Н2ГFILARC 75S, ОК 73.68
48ХН-505Н3ГМРFILARC 108
АНВ-1302Х19ХН9БОК 61.81
АНВ-1702Х19Н18Г5АМ3ОК 69.25, OK 64.63
АНВ-2002Х19Н15Г4АМЗВ2ОК 69.25
АНВ-2308Х20Н9Г2БОК 61.81
АНВ-2712Х12Н7Г14ОК 67.43
АНВ-2907Х20Н9ОК 61.50
АНВ-3204Х20Н9ОК 61.35
АНВ-3508Х20Н9Г2БОК 61.81
АНВ-3609Х19Н10Г2М2БОК 63.80
АНГ-1Э 50ОК Femax 33.30
АНЖР-108Х25Н60М10Г2ОК 92.45, ОК 92.59
АНЖР-206Х25Н40М7Г2ОК 92.45
АНЖР-ЗУ08Х24Н25МЗГ2ОК 69.33
АНО-4Э46ОК 46.00
АНО-6Э42ОК 46.00
АНО-13МЭ46ОК 46.16, ОК 50.40
АНО-21Э46ОК 50.40, FILARC 78
АНО-29МЭ46ОК 46.00
АНО-32Э46ОК 46.16, ОК 50.40
АНО-36Э46ОК 46.00
АНО-ДЭ50АОК 48.18, ОК 48.65
АНО-ТЭ50АОК 53.70
АНО-ТМЭ50АОК 48.08
АНО-ТМ/НЭ50АОК 48.08
АНО-ТМ/СХЭ50АОК 55.00
АНО-ТМ60Э60FILARC 88S, ОК 74.70
АНО-ТМ70Э70FILARC 88S, ОК 74.78, Pipeweld 90DH
АНП-2Э70FILARC 108, Pipeweld 100DH
АНП-6ПЭ70ОК 78.16, OK 74.86 Tensitrode
АНЦ/ОЗМ-3медьОК 94.25
АНР-2Мрезка, строжкаОК 21.03
В-56УмонельОК 92.86
ВИ-10-6Э100ОК 78.16, ОК 75.78
ВИ-ИМ-108Х20Н60М14ВОК 92.59
ВН 48Э42АОК 23.50
ВН 48УЭ46АOK Femax 38.48
ВП-4Э50АFILARC 75
ВП-6Э50АFILARC 76S
ВСФ-65УЭ60ОК 74.70, FILARC 27P
ВСФ-75УЭ70ОК 74.78
ВСФ-85Э85ОК 75.75, FILARC 118
ВСЦ-4Э42OK Pipeweld 6010
ВСЦ-4АЭ50ОК Pipeweld 7010
ВСЦ-60Э60OK Pipeweld 8010
ГС-110Х23Н9Г6С2ОК 62.53 (по свойствам)
ДС-1208Х20Н10Г6БОК 67.45
ДСК-50УЭ50АFILARC 35S, ОК 48.04
ЗИО-308Х19Н10Г2БОК 61.85
ЗИО-710Х25Н13Г2БОК 67.75
ЗИО-810Х25Н13Г2ОК 67.75
ЗИФ-110Х20Н9Г6СОК 67.45
ЗИФ-908Х20Н9Г2БОК 61.81
ИМЕТ-410Х18Н70М10ГОК 92.45
ИМЕТ-4П10Х18Н60М20ГОК 92.35
ИТС-4СЭ50АFILARC 36D
Комсомолец 100медьОК 94.25 (условно)
КТИ-1014Х11НВМФOK 76.98
Л-40М08Х20Н9Г2БОК 61.85
МНЧ-2Ni-CuОК 92.78
МР-3Э46ОК 46.00
НБ-3808Х20Н9Г2БОК 61.85
НЖ-1309Х19Н10Г2М2БОК 63.85
НИАТ-108Х17Н8М2ОК 63.20
НИАТ-3МЭ85ОК 78.16
НИИ-48Г10Х20Н9Г6СОК 67.45
ОЗА-1алюминийОК 96.10
ОЗА-2алюминий-кремнистые сплавыОК 96.40
ОЗБ-2Моловянистые бронзыОК 94.25
ОЗЖН-1железо-никельОК 92.60
ОЗЛ-210Х20Н14М2Г2ОК 62.53
ОЗЛ-512Х24Н14С2ОК 62.53
ОЗЛ-610Х25Н13Г2ОК 62.53
ОЗЛ-708Х20Н9Г2БОК 61.85, ОК 61.81
ОЗЛ-807Х20Н9ОК 61.25
ОЗЛ-9А28Х24Н26Г6ОК 67.13, ОК 67.15
ОЗЛ-17У03Х23Н27МЗДЗГ2БОК 69.33, ОК 69.63
ОЗЛ-1910Х25Н13Г2ОК 67.62
ОЗЛ-2002Х20Н14Г2М2ОК 63.34
ОЗЛ-2102Х21Н60М15В3ОК 92.35
ОЗЛ-2202Х21Н10Г2ОК 67.60
ОЗЛ-2510Х20Н70Г2М2ВОК 92.26
ОЗЛ-25Б10Х20Н70Г2М2Б2ВОК 92.26
ОЗЛ-2720Х26Н10Г2М3ОК 67.20
ОЗЛ-2820Х27Н8Г2МОК 68.81, ОК 68.82
ОЗЛ-3006Х14Н65М15В4Г2ОК 92.35
ОЗЛ-32никельОК 92.05
ОЗЛ-3510Х26Н70Г2М2ЮОК 92.26 (условно)
ОЗЛ-3604Х20Н9ОК 61.30
ОЗЛ-37-203Х25Н25М3Д3Г2БОК 69.33
ОЗЛ-3830Х24Н24Г2БОК 67.15
ОЗЛ-4008Х22Н7Г2БОК 67.60
ОЗЛ-4110Х20Н7М2Г2БОК 67.70
ОЗЛ-4412Х20Н75М2Г2ОК 92.26 (условно)
ОЗР-1резка, строжкаОК 21.03
ОЗР-2резка, строжкаОК 21.03
ОЗС-6Э46ОК 43.32, ОК 43.33
ОЗС-11Э09МХОК 76.18, FILARC KV5L
ОЗС-12Э46ОК 46.00
ОЗС-18Э50АОК 73.05, ОК 73.08
ОЗС-20НЭ50АFILARC C6
ОЗС-20РЭ50АFILARC 27H
ОЗС-23Э42ОК 43.32
ОЗС-24МЭ60ОК 73.79, ОК 74.70
ОЗС-25Э50АОК 48.04
ОЗС/ВНИИСТ-26Э50АОК 53.70
ОЗС/ВНИИСТ-27Э55ОК 73.68, FILARC 75S
ОЗЧ-3никельОК 92.18
ОЗЧ-4никельОК 92.18
ОМА-2Э42FILARC 48
ПТ-3010ГНМАFILARC KV2
Т-590320Х25С2ГРОК 84.78
Т-620Э-320Х23С2ГТРОК 84.84
ТМЛ-1У09Х1МОК 76.18
ТМЛ-3У09Х1МФFILARC KV5L
ТМУ-21Э50АFILARC 27P
ТМУ-21УЭ50АОК 48.15, ОК 53.70
УОНИ-13/45Э42АОК 48.00, ОК 48.04
УОНИ-13/55Э50АОК 48.00, ОК 48.04
УОНИ-13/55КЭ46АОК 48.00, ОК 48.04
УОНИ-13/55УЭ55OK Femax 38.48
УОНИ-13/65Э60ОК 55.10, OK 74.70
УОНИ-13/85Э85ОК 78.16
УОНИ-13/НЖ 12Х1312Х13ОК 68.15
ЦЛ-910Х25Н13Г2БОК 67.75
ЦЛ-1108Х20Н9Г2БОК 61.85, ОК 61.81
ЦЛ-1710Х5МФОК 76.35, FILARC KV4L
ЦЛ-2009Х1МФОК 76.16, ОК 76.18
ЦЛ-2110ГН1МFILARC KV2
ЦЛ-2510Х25Н13Г2ОК 67.75
ЦЛ-3909Х1МФОК 76.16, ОК 76.18
ЦЛ-4106Х13НОК 68.17 (условно)
ЦЛ-4810ГНМFILARC KV2
ЦЛ-5103Х12Н2ОК 68.17 (условно)
ЦЛ-5509Х2М1ОК 76.28, FILARC KV3L
ЦЛ-5603Х14Н5МОК 68.17
ЦЛ-5710Х10МФОК 76.98
ЦТ-1508Х19Н10Г2БОК 61.86
ЦТ-15-108Х20Н9Г2БОК 61.85
ЦТ-15К08Х20Н9Г2БОК 61.81
ЦТ-2603Х16Н9М2ОК 63.35
ЦТ-2808Х14Н65М15В4Г2ОК 92.35
ЦУ-2ХМ09ХМОК 76.18
ЦУ-5Э50АОК 53.70
ЦЧ-4чугунОК 91.00
ЭА 48М/2210Х25Н13Г2ОК 67.75
Э-138/50НЭ50АFilarc 76S, ОК 48.08
ЭА-395/907Х16Н25М6АГ2ОК 69.33, OK 69.63
ЭА-400/10У07Х19Н11М3Г2ФОК 63.35
ЭА-400/10Т07Х19Н11М3Г2ФОК 64.30
ЭА 606/1108Х19Н9ГФ2С2ОК 61.35
ЭА-898/2110Х19Н10Г2МБФОК 63.85
ЭН-60М70Х3СМТОК 85.65
ЭНТУ-3М06Х19Н11Г2М2ОК 63.35
Глубинные электроды

| Ad-Tech Medical

Глубинные электроды для эпилепсии / LTM * предназначены для мониторинга / картирования подповерхностных уровней мозга для хирургического лечения эпилепсии

Глубинные электроды

Ad-Tech имеют следующие характеристики:

  • Платиновые контакты
  • Пронумерованный и цветной для идентификации
  • Маркер-указатель глубины 19 см
  • Включите внутренний проволочный стилет для облегчения установки
  • Стерильно, только для одноразового использования

* Измерения области записи доступны по запросу

Глубинные электроды для зонда Спенсера

Глубинные электроды

Spencer Probe имеют следующие характеристики:

  • 1.Диаметр 1 мм
  • Включает фиксирующий фланец для разгрузки натяжения
  • Расстояние между контактами 5 мм или 10 мм

Глубинные электроды высокой плотности

  • Меньшие контакты с малым зазором

Глубинные электроды для СЭЭГ

Конструкция с уменьшенным диаметром для менее инвазивной глубины установки электродов.
Все стандартные глубинные электроды для ЭЭГ имеют следующие характеристики:

  • Диаметр 0,86 мм
  • Доступны различные варианты расстояния между контактами

Макро-микроглубинные электроды

Для одновременной макро- и микроконтрактной записи.
Все глубинные макро-микроэлектроды имеют диаметр 1,3 мм.

Behnke Fried / Микро-пучок внутренней проволоки

  • Наружная глубина контакта макроса, допускающая поставку внутреннего пучка микропроводов
  • Микроконтакты выступают за кончик электрода для макросъемки

Все-в-одном Macro-Micro

  • Доступны различные конфигурации
  • Микроконтакты радиально разнесены на корпусе глубинного электрода

Дополнительная опция глубинные электроды

Нейронавигация

  • Используется с нейронавигационными устройствами для точного размещения глубинных электродов
  • Диаметр 2 мм
  • Доступны различные варианты контактов и зазоров

Электроды овального отверстия

Для латерализации / локализации эпилептических очагов при хирургическом лечении эпилепсии

Электроды

Foramen Ovale имеют следующие характеристики:

  • 1.02 мм диаметр
  • Платиновые контакты
  • Включает две иглы 17-го калибра для установки
  • Использует соединительную систему Tech-Attach в стиле FO
  • Специальный блок Tech-Attach в комплекте
  • В каждый набор входят 2 электрода, 2 вводные иглы и 2 соединительных блока
  • Доступны с различными вариантами контактов и зазоров
  • Стерильно, только для одноразового использования

* Срок службы прибора — до 29 дней

Frontiers | Электроды проводящие гидрогелевые для передачи длительных высокочастотных импульсов

Введение

Недавние исследования показали, что электрическая терапия, в частности блокада нервов, может быть эффективным средством лечения хронических состояний, таких как воспалительные заболевания кишечника, артрит, астма и диабет (Famm et al., 2013; Бирмингем и др., 2014; Langdale et al., 2017). Это болезненные состояния, при которых современные фармацевтические подходы оказались эффективными для большого числа пациентов, но у пациентов с устойчивыми, нечувствительными или резистентными случаями варианты лечения ограничены. Поэтому недавние усилия были сосредоточены на разработке устройства, способного обеспечить гибкий диапазон парадигм стимуляции, записи и нервной блокады для применения в периферической нервной системе (ПНС). Предполагается, что такое устройство необходимо для настройки системных требований к периферическим нервным волокнам внутри пучка и обеспечения здоровья нецелевых тканей, как прилегающих к устройству, так и внутри него, но дистальнее целевой нервной ветви (например, органов, которые иннервируются тем же нервом, но не терапевтической мишенью).В то время как спецификация аппаратного обеспечения, методы нейромодуляции и биологическое картирование висцеральных нервов являются ключевыми областями, которые необходимо разработать, необходимо также разработать устройство сопряжения, способное подогнать множество переменных и неоднородных волокон ПНС. Как указано Birmingham et al. (2014), требуются новые материалы и архитектура для устранения в значительной степени немиелинизированных нервных волокон, нерегулярной нейроанатомии и движения во внутренних органах.

Критически важным для нейромодуляторов является электродная решетка, используемая для взаимодействия и управления пространственно-избирательной активностью внутри нерва.Чтобы достичь контроля над физиологическим процессом посредством нервной модуляции в ПНС, важно направить электрический ток к правильному нервному волокну (ям) (Lovell et al., 2010). Нервы в ПНС состоят как из афферентных, так и из эфферентных волокон, которые проходят через иннервирующие органы тела. Афферентные волокна передают сигналы к мозгу, а эфферентные волокна принимают сигналы от мозга к различным периферическим органам и мышцам. В приложениях, где требуется контроль органов, например, при астме или диабете, необходимо нацелить на эфферентные нейроны.Поскольку большинство нейроиммунных путей и систем органов являются замкнутыми, они зависят от баланса как афферентных входов, так и эфферентных выходов (Павлов и Трейси, 2017). Непреднамеренная блокада афферентных нервов может привести к нежелательной / несоответствующей реакции со стороны мозга, что в конечном итоге усугубит лечат состояние. Таким образом, очень важно, чтобы электродная матрица, используемая для нервной блокады, могла доставлять модулирующие сигналы в определенные области нерва в хронических временных рамках. Одной из наиболее серьезных проблем при разработке такого массива является необходимость создания стабильного электродно-нейронного интерфейса, в котором способность доставлять соответствующие и целевые сигналы не меняется со временем (Guo, 2016).

Ряд форматов электродных матриц был исследован для применения в PNS, и они в широком смысле классифицируются как проникающие и непроникающие матрицы. Было показано, что проникающие массивы полезны для пространственно-избирательной активации нервных волокон, будучи размещенными внутри нервного пучка, под периневрием и, следовательно, ближе к тканям-мишеням (Lago et al., 2007; Boretius et al., 2010; Wark и др., 2013). Интрафазикулярные решетки специально разработаны для размещения внутри нервного пучка.Однако повреждение периневрия во время имплантации было связано с рядом негативных последствий, включая повышение эндоневрального давления, компрессию нервных волокон и потерю нервных волокон (Grill et al., 2009). По мере того, как нервная рана пытается зажить, постоянное присутствие жесткого устройства, состоящего из инородного материала внутри нерва, приводит к росту фиброзной рубцовой ткани, которая может изолировать электродные матрицы и сводить на нет преимущество близости (Bowman and Erickson, 1985; Zheng и другие., 2008). И наоборот, непроникающие или манжетные массивы предназначены для обертывания вокруг нерва, минимизируя повреждение нативной ткани, но по своей сути обладают меньшей пространственной избирательностью для нацеливания на определенные нервные волокна (Tyler and Durand, 2002; Grill et al., 2009). Независимо от формата, эти устройства обычно изготавливаются из обычных материалов электродной решетки с металлическими контактами, встроенными в полимерные изоляторы. Некоторые новые подходы, основанные на углеродных волокнах, были разработаны с целью обеспечения большей гибкости, меньшего профиля и биосовместимости (Gillis et al., 2017), но долговременная эффективность in vivo этих волокон остается неизвестной.

Есть две существенные проблемы, связанные с взаимодействием электродной решетки с висцеральными нервами PNS, одна механическая, а другая электрическая. Независимо от формата и размещения, существует внутреннее механическое несоответствие во взаимодействии относительно жесткой электродной решетки с мягкими нервными тканями (Green et al., 2008; Grill et al., 2009; Guo, 2016). Это несоответствие усугубляется значительными смещениями нервных волокон ПНС, связанными с движением человека, и может привести не только к смещению устройства, но и к соответствующему повреждению окружающей нервной ткани (Grill et al., 2009; Бирмингем и др., 2014). Повреждение и присутствие инородных материалов вызывают воспалительные реакции, которые приводят к фиброзной инкапсуляции устройства. Как движение массива, так и инкапсуляция рубцовой ткани оказывают влияние на электрические свойства нейронного интерфейса, делая пространственно избирательную нейромодуляцию трудной и нестабильной с течением времени. Увеличение расстояния между устройством и целевыми нервами в конечном итоге приводит к необходимости применения более высоких токов для достижения терапевтического эффекта, и в этот момент обычные металлические электроды могут пострадать от электроопосредованной коррозии.Это происходит из-за высокого напряжения, генерируемого на границе раздела электрод-нейрон, которое вызывает неблагоприятные химические реакции (включая образование газов, ионов H + и окислительно-восстановительные реакции металлов, которые приводят к растворению). Хотя ожидается, что формы волны нервной блокады будут находиться в высокочастотном диапазоне нейромодуляции, а короткие импульсы минимизируют время, в течение которого прикладывается данный ток, и, таким образом, может распространяться химическая реакция, обычные методы предотвращения электрического дисбаланса в системе неприменимы. эффективный.Например, в сенсорных нейропротезах часто используются линейные конденсаторы, чтобы блокировать передачу постоянного тока от устройства к ткани (Cogan et al., 2016b). Альтернативный подход — закоротить электроды в матрице между стимулами (Wong et al., 2009; Cogan et al., 2016b). Оба эти метода позволяют устройству и ткани поддерживать нулевой общий заряд и останавливать любые химические реакции, которые могут иметь место. Однако на высокой частоте блокирующие конденсаторы неэффективны (поскольку они ведут себя как короткое замыкание, а не как разомкнутая цепь), и отсутствует межстимульная задержка, которая могла бы уравновесить систему.Таким образом, постоянное применение высокочастотных сигналов, включающих токи нервной блокады, может привести к повреждению электрода и отказу, когда баланс заряда не сохраняется в полной мере. Это особенно опасно для металлических электродов, у которых напряжение, возникающее на границе раздела, велико, а локализованные дефекты на поверхности металла могут вызвать дисбаланс заряда и коррозию.

Было показано, что проводящие гидрогели (ГГ) являются эффективным материалом для улучшения механических свойств электрода и одновременного улучшения электрических свойств.CH представляют собой гибридный материал, полученный из проводящего полимера (CP) и гидрогеля, с механическим модулем более чем на три порядка ниже, чем у платины (Pt), обычного биоэлектродного материала (Green et al., 2012b; Goding et al. ., 2017). Из-за присутствия гидрогелевого компонента, CH набухают в водной среде, обеспечивая проникновение ионов и формируя трехмерную поверхность, через которую передается заряд. Существенно более высокая площадь переноса заряда, обеспечиваемая CH, позволяет покрытым электродам инжектировать большее количество заряда при более низком напряжении, чем их металлические аналоги без покрытия, и, следовательно, позволяет устройствам с низким энергопотреблением (Kim et al., 2004; Sekine et al., 2010; Пан и др., 2012; Hassarati et al., 2014, 2016). В предыдущих исследованиях Hassarati et al. (2014) было показано, что покрытия из СН на кохлеарных имплантатах способствовали снижению переходного потенциала более чем на 50% и сохраняли более стабильные электрические свойства в течение смоделированных 2 лет активности (два миллиарда стимулов непрерывно доставлялись в течение 3 месяцев в искусственной перилимфе). Однако способность этих материалов доставлять непрерывные высокочастотные импульсы с относительно большими амплитудами (мА по сравнению с предыдущими исследованиями с мкА) неизвестна.Из-за эффективности переноса заряда этих материалов и их полимерной природы, которая придает высокую электрохимическую стабильность, было предложено, что покрытия CH могут обеспечить низковольтный интерфейс для доставки нейронного блока. Было высказано предположение, что покрытия CH можно использовать для обеспечения стабильной и долговременной работы нервных манжет PNS при высокочастотной стимуляции.

Хотя покрытия CH обычно наносились на Pt или платино-иридиевые (PtIr) электроды, используемые в сенсорно-стимулирующих нейропротезах, было признано, что при изменении материала, который взаимодействует с нервной тканью, может не потребоваться использование обычного электродного материала. как подложка.Нержавеющая сталь (SS) известна как имплантируемые электроды для записи, а также макроэлектроды для кардиостимуляции (Bowman and Erickson, 1985; Peixoto et al., 2009; Cogan et al., 2016a), однако она обычно не используется в имплантируемых нейропротезах. . Недавние исследования Aristovich et al. (2016) продемонстрировали, что эти матрицы способны передавать высокочастотные сигналы (> 1,7 кГц), необходимые для визуализации нейронной активности с помощью электроимпедансной томографии (EIT). В качестве альтернативной и недорогой платформы решетки электродов из нержавеющей стали сравнивались в этом исследовании с коммерчески доступными матрицами из PtIr для доставки высокочастотных сигналов нейронной блокировки, как с покрытием CH, так и без него.Оба типа массивов представляли собой непроникающие манжеты, предназначенные для обертывания нервного пучка без проникновения в пучок. Коммерческая матрица представляла собой предварительно скрученную конструкцию с двумя электродами, предназначенную для облегчения размещения вокруг нерва. Массив SS был изготовлен в планарном формате с повышенной плотностью электродов и разрешением (30 электродных позиций), предназначенным для контролируемого управления током. Эти массивы были охарактеризованы до и после нанесения покрытия на свойства переноса заряда, включая максимальный предел инжекции катодного заряда.Было проведено высокочастотное исследование in vitro , чтобы установить долговременную работу и надежность каждого из типов электродов.

Методы

Производство проводящего гидрогеля

Все проводящие гидрогелевые покрытия были изготовлены из одних и тех же компонентов материала, однако потребовалась модификация протокола для адаптации нанесения к различным форматам матриц. Все материалы и реагенты были получены от SigmaAldrich, если не указано иное.

Процедура нанесения покрытия соответствовала предшествующей литературе по макроэлектродам и форматам зондов (Green et al., 2012b; Hassarati et al., 2014; Goding et al., 2017). Для этого требуется трехэтапный протокол, состоящий из предварительного слоя для улучшения адгезии покрытия к нижележащим электродам, формирования непроводящего слоя гидрогеля и полимеризации компонента CP внутри гидрогеля для придания проводимости в местах расположения электродов.

Предварительный слой PEDOT / pTS был электроосажден из раствора 100 мМ 3,4-этилендиокситиофена (EDOT) и 50 мМ п-толуолсульфоната натрия, растворенных в деионизированной (DI) воде 1: 1 (Baxter Healthcare Pty Ltd.) -ацетонитрильный раствор. Раствор макромера гидрогеля состоял из 20 мас.% Поли (винилового спирта) -метакрилат-таурина (ПВС-таурин) и 0,1 мас.% Irgacure ® 2959, растворенных в деионизированной (ДИ) воде. PVA-таурин был синтезирован на собственном предприятии, как описано ранее (Goding et al., 2017). Последней стадией для получения CH было электроосаждение из раствора CP, состоящего из 30 мМ EDOT и 0,3 мМ NaCl, растворенного в деионизированной воде.

Покрытие предварительно скрученных промышленных массивов

Коммерческие манжеты были приобретены у Cortec Gmbh.Каждая манжета состояла из 2 электродных площадок, каждый из которых образован двумя соединенными площадками размером 0,7 × 1,15 мм каждая. Внутренний диаметр предварительно скрученной манжеты составлял 1 мм. Электроды манжеты погружали в раствор предварительного слоя PEDOT / pTS в 2-электродной ячейке. Тонкий слой PEDOT / pTS был гальваностатически нанесен на электроды из PtIr с использованием 1 мА / см 2 в течение 30 с, а затем промыт деионизированной (ДИ) водой.

Гидрогелевое покрытие наносили путем инъекции 30 мкл предшественника гидрогеля в открытую манжету перед закрытием манжеты вокруг стеклянного капилляра с 0.Внешний диаметр 7 мм. Гидрогель был образован фотополимеризацией с использованием УФ-света 30 мВт / см 2 в течение 180 с. Покрытые манжеты замачивали в деионизированной воде в течение 2 мин перед удалением стеклянного капилляра.

Наконец, PEDOT был электрохимически осажден через покрытие ПВС-таурин сразу после фотополимеризации. Покрытые манжетные электроды погружали в раствор для осаждения CH в двухэлектродной ячейке. PEDOT наносили гальваностатическим способом с использованием 1 мА / см 2 в течение 10 минут, а затем промывали деионизированной водой.

Покрытие плоских массивов из нержавеющей стали

Планарные электроды были изготовлены из нержавеющей стали 313 л с полидиметилсилоксановой изоляцией. Площадки электродов составляли 0,35 × 3 мм. Эти массивы были очищены перед нанесением покрытия, чтобы удалить оксиды и остаточный мусор от производства. Массивы погружали в 1 М HCl на 2 мин, а затем обрабатывали ультразвуком в деионизированной воде в течение 5 мин. Этот процесс повторяли перед электроосаждением предварительного слоя. Тонкий слой PEDOT / pTS был гальваностатически нанесен на электроды из нержавеющей стали (SS) с использованием 1.5 мА / см 2 в течение 30 с, а затем промыть деионизированной водой.

Гидрогелевое покрытие наносили пипеткой 30 мкл предшественника гидрогеля на плоскую манжету. Затем использовали покровное стекло, чтобы протолкнуть раствор в углубления, образованные силиконовой изоляцией, граничащей с участками электродов. Избыток раствора макромера был удален с поверхности массива. Гидрогель сшивали посредством фотополимеризации с использованием УФ-света 30 мВт / см 2 в течение 180 с.

Наконец, PEDOT был электрохимически осажден через PVA-таурин сразу после фотополимеризации.Покрытые манжетные электроды погружали в водный 0,1 М раствор EDOT в двухэлектродной ячейке. Десять электродных площадок были замкнуты вместе, чтобы обеспечить электроосаждение нескольких площадок параллельно. PEDOT наносили гальваностатическим способом с использованием 1 мА / см 2 в течение 10 минут, а затем промывали деионизированной водой.

Электрохимическая характеристика

EIS проводили с использованием анализатора электрохимического импеданса eDAQ (Z100) в сочетании с потенциостатом eDAQ (EA163), управляемым с помощью программного обеспечения Z100 Navigator (WonATech Co.Ltd.). Записи производились с использованием изолированного электрода сравнения Ag / AgCl без утечек и противоэлектрода из платиновой проволоки. Измерения проводили в 0,9% физиологическом растворе (Baxter Healthcare Pty Ltd.). Покрытия CH подвергались воздействию синусоидального напряжения 70 мВ в диапазоне частот от 10 000 до 1 Гц с напряжением смещения 0 В постоянного тока.

CV было выполнено с использованием электронного кордера eDAQ (ED410) в сочетании с потенциостатом eDAQ (EA163), управляемым с помощью программного пакета EChem. Записи производились в трехэлектродной ячейке с использованием изолированного электрода сравнения Ag / AgCl и противоэлектрода из платиновой проволоки.Образцы подвергали воздействию циклического стимулирующего напряжения от -800 до 600 мВ при скорости сканирования 150 мВ / с в 0,9% -ном солевом растворе, принимая интеграл 10-го цикла для расчета емкости накопления заряда (CSC).

Предел впрыска заряда

Сравнение инжекции заряда было выполнено в трехэлектродной ячейке, идентичной CV и EIS. Предел нагнетания заряда был определен с использованием протоколов, ранее установленных Cogan et al. (2005). Предел был определен как напряжение, необходимое для достижения восстановительного потенциала для воды.Собственный двухфазный стимулятор использовался для подачи импульсов постоянного тока со сбалансированным зарядом. Длина фазы варьировалась от 0,01 до 0,8 мс на основе стандартов из предшествующей литературы (Cogan et al., 2005; Green et al., 2014), а также необходимости характеризовать поведение высокочастотной стимуляции, которое лучше всего моделируется с помощью короткого формы волны длины фазы. Ток увеличивали до тех пор, пока остаточное межфазное напряжение (E mc ) не достигло -600 мВ по сравнению с Ag / AgCl (см. Определение и схему E mc относительно применяемого двухфазного сигнала в Green et al., 2014).Заряд, доставленный через одну фазу в этот момент, рассматривался как предел инжекции заряда.

Долгосрочная доставка высокочастотных импульсов

Высокочастотная стимуляция выполнялась путем подачи непрерывных прямоугольных импульсов (сбалансированный заряд и нулевое смещение постоянного тока) на пары электродов в физиологическом растворе. Система, используемая для высокочастотной стимуляции, представляла собой изготовленный на заказ блок, содержащий источник тока баланса заряда произвольной формы (Howland CCS), способный подавать синусоидальные или прямоугольные волны через четыре изолированных стимулятора.Частота импульсов была установлена ​​на 40 кГц с размахом 2 мА (1 мА в положительной фазе и 1 мА в отрицательной фазе). Общее напряжение на парах электродов контролировалось ежедневно в течение первых 2 недель, а затем, по крайней мере, два раза в неделю, чтобы гарантировать отсутствие дрейфа или утечки постоянного тока. Общее напряжение определялось как сложение максимального положительного и отрицательного напряжения (от пика до пика). Сетевое напряжение (разница между абсолютным отрицательным и положительным напряжением) использовалось в качестве индикатора дисбаланса или дрейфа формы волны.Еженедельно электроды снимали с высокочастотной стимуляции и характеризовали с использованием показателей CV и EIS (как подробно описано в приведенных выше протоколах). Любые изменения в характеристиках или внешнем виде электродов регистрировались и при необходимости исследовались.

Результаты

Покрытия

CH были нанесены как на предварительно скрученные, так и на плоские электроды, как показано на рисунке 1. Из-за различных форматов предварительно скрученный массив PtIr был покрыт таким образом, что вся внутренняя (контактирующая с тканью) поверхность была покрыта тонкой слой гидрогеля ПВС (~ 100 мкм).Последующее электроосаждение PEDOT привело к росту проводящего полимера в отдельных областях непосредственно над участками электродов. Параметры контролировались таким образом, чтобы PEDOT не выходил за границы площадки электродов, что предотвращало образование мостиков между электродами. Это контрастировало с планарной решеткой, где углубленные участки электродов были заполнены гидрогелем ПВС, а затем рост PEDOT по всему слою гидрогеля (~ 50 мкм). В этом применении предотвращается рост PEDOT между электродами, поскольку границы гидрогеля сдерживают рост проводящего полимера.

Рисунок 1 . Стереоскопические изображения электродных решеток в полученном виде и с покрытиями CH. (A) Предварительно скрученные коммерческие манжеты; (B) Открытая манжета показывает участки PtIr-электродов без покрытия; (C) Открытая манжета с покрытием CH на участках PtIr-электродов; (D) Плоский массив SS без покрытия; (E) Планарный массив из нержавеющей стали с покрытием CH.

Электрохимическая характеристика

Электрохимический анализ каждого из этих массивов проводился до и после нанесения покрытия.Кривые CV были интегрированы, чтобы получить CSC, как показано на рисунке 2. Было обнаружено, что SS имеет CSC более чем на один порядок ниже, чем PtIr (0,48 мКл / см 2 по сравнению с 5,70 мКл / см 2 ). . Покрытие CH на PtIr аналогичным образом имело значительно более высокий CSC (тест Стьюдента t , p <0,05), чем покрытие на SS, хотя разница была значительно ниже (не на порядок). SS, покрытый CH, имел средний CSC 85 мК / см 2 , а PtIr, покрытый CH, был зарегистрирован как имеющий средний CSC 212 мС / см 2 .Оба покрытия CH улучшили перенос заряда по крайней мере на два порядка на соответствующих подложках.

Рисунок 2 . CSC массивов электродов из нержавеющей стали и PtIr до и после покрытия CH. Планки погрешностей: 1 SD , * p <0,05, ( n = 8). Обратите внимание на масштаб журнала по оси Y, необходимый для визуализации данных SS.

EIS подтвердил, что аналогичные электрохимические характеристики наблюдались при использовании частотно-зависимого анализа.Как показано на рисунке 3, SS имел значительно более высокий импеданс на низкой частоте (около 2 МОм при 1 Гц) по сравнению с PtIr (в среднем 89 кОм при 1 Гц). Однако эти электроды действительно различаются по размеру, и при нормировании на геометрическую площадь переноса заряда они имеют средний импеданс 24,9 и 1,5 кОм · см 2 при 1 Гц для SS и PtIr соответственно. С увеличением частоты полное сопротивление электродов SS уменьшилось до 85,6 Ом · см 2 на 1 кГц и 14,1 Ом · см 2 на 10 кГц. Для сравнения, импеданс PtIr снижается до 11.8 Ом · см 2 при 1 кГц и дополнительно уменьшено до 9,8 Ом · см 2 при 10 кГц. Хорошо видно, что SS имеет электрохимическое поведение, отличное от PtIr, с емкостным поведением, доминирующим во всем частотном спектре. В предыдущих исследованиях сообщалось, что SS имеет переменный отклик EIS, который зависит как от степени пассивации, так и от содержания сплава (Wallinder et al., 1998).

Рисунок 3 . Частотно-зависимый отклик матриц нервных манжет SS (вверху) и PtIr (внизу) .Охарактеризованы как массивы без покрытия, так и массивы с покрытием CH. Планки погрешностей составляют 1 SD ( n = 8).

Когда эти массивы были покрыты CH, массивы с покрытием SS испытывали среднее значение импеданса 865 Ом (9,1 Ом · см 2 ) при 1 Гц, снижаясь до 312 Ом (3,3 Ом · см 2 ) при 10 кГц. . PtIr с покрытием CH зарегистрировал среднее значение импеданса 497 Ом (8,0 Ом · см 2 ) при 1 Гц, снижающееся до 346 Ом (5,7 Ом · см 2 ) при 10 кГц. Таким образом, не было значительной разницы в частотно-зависимых характеристиках импеданса CH на PtIr по сравнению с CH на SS.Обе группы испытали значительное снижение импеданса по сравнению с их контрольными массивами без покрытия на всех частотах, включая высокочастотный диапазон, в котором, как ожидается, будет выполняться нейромодуляция путем блокирования (Famm et al., 2013).

Предел впрыска заряда

Исследования пределов нагнетания заряда были выполнены в физиологическом растворе, чтобы установить максимальный ток, который может пройти через каждый электродный материал до того, как станут возможными электрохимические реакции, связанные с необратимыми реакциями Фарадея.Следует отметить, что этот метод определения характеристик основан на двухфазной стимуляции и включает измерение остаточного напряжения на границе раздела электродов между катодными и анодными импульсами. Как таковой, он не применим напрямую к парадигмам высокочастотной блокады нерва, однако он предоставляет метрику для сравнения, связанную с применением устройств нейромодуляции, а также дает рекомендации по относительному влиянию тока утечки постоянного тока или дрейфа в применяемой форме волны блокировки нерва. .Предыдущие электрохимические анализы не так хорошо согласуются с характеристиками используемых электродов, поскольку связаны с применением линейно нарастающего напряжения в течение длительного времени (для CV) и применением широкого диапазона частот стимуляции (для EIS). Как показано на рисунке 4, покрытия CH смогли существенно улучшить предел инжекции электрохимического заряда для обоих типов электродов. Как и в случае с другими показателями, можно видеть, что массивы SS не могут вводить уровни заряда, соизмеримые с PtIr, при большей длине фазы, пока они не будут покрыты CH.Хотя ясно, что SS с покрытием CH имеет самый высокий предел инжекции заряда при большей длине фазы, короткая длина фазы наиболее применима для высокочастотной стимуляции. Меандр 40 кГц имеет эффективную фазу 0,025 мс. При такой короткой фазе PtIr, покрытый CH, имеет предел впрыска 15,8 ± 1,8 мкКл / см 2 , а SS, покрытый CH, имеет предел впрыска 13,5 ± 5,1 мкКл / см 2 . Контроли без покрытия имеют пределы впрыска 4,1 ± 0,1 мкКл / см 2 для PtIr и 2.4 ± 0,3 мкКл / см 2 для SS без покрытия.

Рисунок 4 . Предел инжекции заряда для нервных манжет как из PtIr, так и для SS, без покрытия и с покрытием CH. На вставке показано поведение инжекции заряда в PtIr и SS без покрытия при малых длинах фаз. Выполняется в физиологическом растворе. Планки погрешностей — 1SD ( n = 8).

Долгосрочная доставка высокочастотных импульсов

Покрытие

CH на электроды оказалось успешным и позволило улучшить характеристики переноса заряда массивов независимо от типа материала, лежащего в основе, однако стабильность и надежность системы имеют решающее значение для применения в имплантируемой биоэлектронике.Чтобы понять срок службы и ограничения покрытых электродов, был разработан тест in vitro . Этот анализ был основан на предыдущих исследованиях, в которых использовалась непрерывная высокочастотная стимуляция в качестве ускоренного электрического теста для покрытий на кохлеарных имплантатах и ​​решеток планарных бионических глазных электродов (Green et al., 2012a; Hassarati et al., 2014). Из-за ограниченного количества каналов на стимуляторе коммерческие и плоские массивы тестировались в отдельных исследованиях. Было обнаружено, что коммерческие манжеты из PtIr имеют ограничения при воздействии непрерывных высокочастотных электрических импульсов.Первоначально неизолированные PtIr-электроды давали среднее размах напряжения 980 мВ, а PtIr, покрытый CH, производил в среднем 720 мВ. Однако при непрерывной стимуляции было обнаружено, что как неизолированный PtIr, так и PtIr, покрытый CH, испытывают значительное увеличение размаха напряжения, как показано на Рисунке 5. Осмотр этих электродов показал, что произошел отказ в соединении, где провод был прикреплен к электродную площадку (см. рисунок 6). Следует отметить, что эти коммерческие манжеты предназначены для регистрации активности периферических нервов, и поэтому данное применение выходит за рамки их типичных спецификаций для использования.Дальнейшее исследование показало, что ограниченное сцепление между местами электродов PtIr и слоистой силиконовой изоляцией привело к проникновению жидкости вокруг мест соединения, как показано на Рисунке 7. Из-за присутствия разнородных металлов и ионной жидкой среды неудивительно, что некоторые химическая коррозия могла распространяться. Когда коррозия проволоки приводила к возникновению высокого напряжения в точке соединения, было обнаружено, что образование газа под покрытием CH приводит к расслоению этого материала.Для массивов с покрытием и без покрытия 2 из 3 образцов не выдержали до 14 дней, и поэтому данное исследование не было продолжено в этом формате массива.

Рисунок 5 . Общее падение напряжения на коммерческих парах PtIr-электродов при непрерывной высокочастотной стимуляции, сравнивая характеристики как неизолированных электродов, так и электродов с покрытием CH. Красная стрелка указывает на пару электродов, которая считается неисправной из-за внезапного увеличения переходного потенциала.

Рисунок 6 .Коррозия соединений проводов и контактных площадок на предварительно скрученных PtIr наборах манжет, показывающая отслоение покрытия (A) CH и (B) наличие обесцвеченного осадка в точке соединения на обратной стороне электродов.

Рисунок 7 . Попадание жидкости в точки соединения промышленных манжет, что делает возможной коррозию при непрерывном электрическом воздействии.

Для сравнения было обнаружено, что манжеты из нержавеющей стали обладают большей стабильностью, хотя соединения для этой группы были значительно дальше от мест электродов и не были погружены в солевой электролит.Суммарный переходный потенциал на массивах, покрытых СН, стабильно поддерживался в течение 42-дневного периода исследования на уровне, который был на 33% ниже, чем у контрольных образцов без покрытия (рис. 8).

Рисунок 8 . Общее падение напряжения на парах электродов из нержавеющей стали при непрерывной высокочастотной стимуляции, сравнение характеристик как для неизолированных электродов, так и для электродов с покрытием CH. Планка погрешностей составляет 1 SD ( n = 4).

Электрохимические характеристики этих электродов контролировались еженедельно.Как показано на рисунке 9, не было значительных изменений CSC в течение 42-дневного периода тестирования для любого типа электродов после первоначального кондиционирования. В массивах SS наблюдалось значительное увеличение CSC за первые 7 дней на ~ 50%. После этого первоначального изменения текущая электроактивность была стабильной. Было обнаружено, что у электродов из нержавеющей стали с покрытием из CH наблюдается медленное снижение CSC в течение всего периода исследования, о поведении, о котором ранее сообщалось для материалов покрытия на основе CP (Green et al., 2013; Hassarati et al., 2014). Потеря электроактивности к концу исследования составила в среднем 30% от начального CSC. Это уменьшение, как известно, выходит на плато, когда подвижные ионы, основная цепь CP и цепи гидрогеля в системе достигают состояния равновесия (Yamato et al., 1995; Green et al., 2009, 2010). Не ожидалось, что изменение CSC будет результатом высокочастотной стимуляции, и это отразилось на электроактивности пассивных контролей. По завершении исследования было обнаружено, что у пассивных контролей, покрытых CH, средний CSC составлял 63.23 ± 8,17 мКл / см 2 , по сравнению со стимулированными массивами с конечным CSC 60,04 ± 10,32 мКл / см 2 . Аналогичным образом было обнаружено, что пассивные SS-электроды имеют CSC 0,23 ± 0,02 мКл / см 2 через 42 дня по сравнению со стимулированными электродами с конечным CSC 0,29 ± 0,09 мКл / см 2 .

Рисунок 9 . CSC электродов SS при высокочастотной стимуляции (40 кГц, 2 мА от пика до пика). Сравнение электродов из нержавеющей стали с покрытием CH и неизолированных электродов из нержавеющей стали за 42 дня или 150 миллиардов импульсов ( n = 8).

Результаты

EIS, изображенные на Рисунке 10, отражают ту же тенденцию, что и для CV, при этом SS показывает существенное падение импеданса в течение первых 7 дней, за которым следует постоянная стабильная работа на протяжении оставшейся части исследования. CH сохраняет стабильный отклик EIS с изображением величины импеданса с более высоким разрешением, показанной на Рисунке 11. Нет существенной разницы в импедансе в течение периода исследования, и планки ошибок не показаны на Рисунке 10, поскольку они затрудняют визуализацию данных. .Одно стандартное отклонение составляло в среднем ± 100 Ом по всем частотам для SS с покрытием CH. Пассивные контроли как для SS, так и для SS, покрытого SS, демонстрируют, что нестимулированные контроли в этот период работали аналогично стимулированным электродам. Таким образом, маловероятно, что высокочастотная стимуляция внесла какие-либо существенные изменения в какой-либо материал. Наконец, по завершении исследования было выполнено изображение массивов электродов, чтобы установить когезию покрытия и любые видимые изменения внешнего вида электродов.Ни один из типов электродов не претерпел заметных изменений (изображения не показаны, нет заметных отличий от рисунка 1).

Рисунок 10 . EIS за 42-дневный период высокочастотной стимуляции, демонстрирующий эффективность SS с покрытием CH по сравнению с SS без покрытия. Пассивный контроль показан по окончании исследования ( n = 8).

Рисунок 11 . Величина импеданса изменяется в покрытии CH по сравнению с днем ​​0 и днем ​​42, без стимуляции и стимуляции с высокой частотой 40 кГц и 2 мА.Планки погрешностей составляют 1 SD ( n = 8).

Обсуждение

Покрытия

CH улучшают характеристики электродов независимо от металлической подложки. Электроды из PtIr и SS были покрыты CH, содержащим CP PEDOT и гидрогель PVA-таурин. Несмотря на то, что эти электродные матрицы имеют существенно разные исходные свойства, было показано, что покрытие CH дает сопоставимые электрохимические свойства для обоих типов массивов для ряда свойств, включая CSC, импеданс и предел инжекции заряда.Было показано, что формат массива электродов влияет как на электрохимические свойства, так и на стабильность устройства. Было обнаружено, что массивы SS стабильны при длительной высокочастотной стимуляции и, в частности, сохраняют низкий импеданс и высокую емкость накопления заряда при покрытии CH.

Большинство прошлых исследований электродов, покрытых CH, проводилось с использованием Pt электродов в качестве основы. Возможно, что взаимодействие между покрытием CH и лежащей под ним подложкой может повлиять на электрохимические свойства получаемого электрода.Покрытия CP и гидрогелевые покрытия наносились на SS через ряд имплантатов (Meng et al., 2009; Peixoto et al., 2009; Joung et al., 2012), однако они обычно не используются для стимуляции нейропротезирования, когда покрытия CH были сосредоточены. Фактически, большая часть предшествующей литературы, которая охватывает нанесение гидрогеля на SS, была сосредоточена на придании биоактивности ортопедическим имплантатам и сердечно-сосудистым стентам (Meng et al., 2009; Joung et al., 2012). В этих применениях использовались химические подходы для ковалентного связывания покрытий с SS или, альтернативно, используемый гидрогель представлял собой разлагаемый компонент, используемый для контролируемого элюирования лекарственного средства.В этом исследовании электрохимически выращенный CP используется для прикрепления покрытия к электродам имплантата. Это формирует ионную ассоциацию и механическое взаимодействие между электродом и покрытием, но ковалентной химической связи нет. Зарождение CP на поверхности электрода во время полимеризации будет иметь решающее значение как для электрохимических свойств, так и для долговременной стабильности материала CH (Arteaga et al., 2013; Patton et al., 2015, 2016). Для массива электродов из нержавеющей стали протокол очистки повторных погружений в кислоту и обработки ультразвуком был критически важен для снижения пассивации и обеспечения возможности нанесения ХП на эти электроды.Хранение массивов в среде, доступной для кислорода, после очистки, но перед покрытием предварительным слоем CP снизило качество предварительного слоя и, следовательно, всего покрытия CH. В качестве альтернативы, на массивы PtIr можно было нанести покрытие по тем же протоколам, которые использовались в предшествующей литературе для Pt-электродов. На стабильность этих массивов в большей степени повлияли соединения, где открытое соединение проводов с электродными площадками приводило к выходу устройства из строя независимо от покрытия электрода.

Электрохимические свойства покрытий CH сопоставимы с данными из предшествующей литературы. Увеличение CSC, достигнутое за счет покрытия массивов SS CH, составило 3 порядка, а для массивов PtIr — 2 порядка. Предыдущие исследования по покрытию кохлеарных имплантатов CH-покрытием показали, что для изготовления электродов с CSC 124 мКл / см 2 (Hassarati et al., 2014) было обнаружено, что покрытие CH макроэлектродов (диски диаметром 1 см) имеет CSC 68,4 мКл / см 2 (Green et al., 2012b) и 114 мКл / см 2 (Goding et al., 2017). В этих исследованиях CSC для покрытых CH PtIr электродов (212 мКл / см 2 ) был почти вдвое выше, чем в предыдущих исследованиях электродов устройств. Электроды из нержавеющей стали, покрытые СН, имели средний ККП, близкий к таковому у макроэлектродов (85 мКл / см 2 ). Как подробно описано в методах, оба этих типа электродов являются относительно большими, имеют размеры в миллиметровом масштабе, и, как таковые, можно ожидать, что они будут иметь свойства, близкие к свойствам макроэлектродов.В частности, электроды из PtIr имеют площадь 1,6 мм 2 , а электроды из нержавеющей стали имеют площадь 0,11 мм 2 . Известно, что перенос заряда на микроэлектродах обычно выше, чем на макроэлектродах из-за краевых эффектов, которые позволяют накапливать более высокую плотность заряда в пограничных областях (Cogan et al., 2016a). Однако электроды из PtIr имеют значительно более высокий CSC, чем как электроды из нержавеющей стали меньшего размера, так и макроэлектроды. Возможно, что формат предварительно скрученной манжеты влияет на поведение электрода при испытании методом CV.По сути, скрученная манжета будет образовывать замкнутую среду, которая ограничивает диффузию ионов в гораздо больший объем электролита, в котором тестируется массив. В результате ионы, вероятно, будут изолированы в этом объеме и легко доступны для переноса заряда во время циклического изменения напряжения и связанных с ним окислительно-восстановительных реакций. Это подтверждается данными EIS, которые показывают очень низкий импеданс для PtIr с покрытием из CH, а также пониженный импеданс (на площадь) для электродов без покрытия на низкой частоте, где емкостное поведение за счет образования двойного ионного слоя преобладает над электрическими характеристиками.Важно знать, что это особенность тест-системы, и она не применима к используемой манжете, которая наматывается на периферический нерв.

Пределы инжекции заряда, зарегистрированные в этом исследовании, кажутся низкими по сравнению с предшествующими литературными сообщениями для покрытых Pt и CP электродов. Вероятно, это связано с большим размером этих электродов и ориентацией на более короткие фазы (Rose and Robblee, 1990; Cogan et al., 2005). Как в этом исследовании, так и в предшествующей литературе ясно видно, что существует существенная фазовая зависимость, связанная с пределом инжекции электрохимического заряда (Green et al., 2012c, 2013, 2014). Большинство исследований в литературе сосредоточено только на одной фазе длительностью 0,2 мс, что эквивалентно импульсу 5 Гц. Для сравнения с литературными данными, при длине фазы 0,2 мс средний предел впрыска SS с покрытием CH составлял 223,3 мкКл / см 2 , PtIr с покрытием CH составлял 122,8 мкКл / см 2 , SS без покрытия составлял 6,2 мкC / см 2 , а чистый PtIr составлял 20,1 мкКл / см 2 . При такой же продолжительности фазы в литературе сообщается, что Pt-микроэлектроды без модификации поверхности имеют предел инжекции заряда в диапазоне 20–150 мкКл / см 2 .Известно, что у микроэлектродов повышенный предел инжекции заряда, поскольку краевые эффекты способствуют высокой плотности заряда на поверхности электрода. В исследовании Green et al. (2012c) было показано, что Pt электроды диаметром 1 мм давали предел инжекции заряда, который постоянно был ниже 30 мкКл / см 2 (длина фаз варьировалась от 0,1 до 0,8 мс) при испытании в физиологическом растворе в идентичных условиях настоящее исследование. Однако, поскольку в центре внимания этого исследования была высокочастотная нейромодуляция, предел инъекции при длине фазы менее 100 мкс является критическим.При 40 кГц предел инжекции был увеличен в 5,5 раз, когда электроды SS были покрыты CH, и в четыре раза, когда электроды PtIr были покрыты CH.

Длительную стимуляцию при 40 кГц и 2 мА от пика до пика проводили с использованием SS-электродов, покрытых SS и СН. Матрицы PtIr-электродов не смогли обеспечить эту стимуляцию из-за коррозионного разрушения соединений массива. В конечном итоге это было фактором, влияющим на конструкцию электродов, и в будущих исследованиях в первую очередь будут предприняты попытки решить проблемы утечки электролита в соединения.На высоких частотах все материалы действуют как резисторы, и считается, что геометрическая площадь поверхности электрода определяет процесс переноса заряда. Конструкции SS-электродов использовались в импедансной томографии для картирования нервной активности (Aristovich et al., 2016), что поддерживает их использование с высокочастотными импульсами, однако их стабильность при постоянном использовании для блокады нервов не была известна. Эти исследования показывают, что как SS, так и SS с покрытием поддерживают стабильную доставку импульсов без значительного изменения падения напряжения в течение 42-дневного периода, в течение которого было доставлено более 150 миллиардов импульсов.Было обнаружено, что CSC SS увеличивался в течение начального периода стимуляции, и это сопровождалось уменьшением величины импеданса и сдвигом фазовой задержки. Такое поведение не является необычным для металлов, которые пассивируются, и начальный период стимуляции, вероятно, привел к кондиционированию поверхности, так что перенос заряда стал более эффективным (Williams and Williams, 1974; Miyazaki et al., 2005). Напротив, было обнаружено, что материал CH имеет небольшое увеличение импеданса и уменьшение CSC. Это также не редкость для материалов на основе проводящих полимеров и известно, что плато дает стабильные электрохимические характеристики в долгосрочной перспективе (Yamato et al., 1995; Цуй и Мартин, 2003; Green et al., 2012a, 2013; Goding et al., 2017). Показатели пассивного (нестимулированного) контроля, которые существенно не отличаются от показателей стимулированных электродов через 42 дня, подтверждают, что эти изменения в электрохимических характеристиках не произошли в результате стимуляции. Фактически, наиболее вероятно, что перестройка полимерных цепей и потеря подвижных, непрореагировавших компонентов в значительной степени ответственны за такое поведение. Об этой степени электрохимической стабильности сообщалось ранее для обычных покрытий PEDOT; Wilks et al.(2009) сообщили о высокой степени электрохимической стабильности покрытий PEDOT на иридий-кремниевых микроэлектродах при непрерывном двухфазном импульсе. После 720 000 циклов стимуляции не было значительного изменения CSC или импеданса, а только незначительные изменения в пределе инжекции заряда покрытия PEDOT. Результаты, представленные в этой статье, демонстрируют, что электрохимическая стабильность PEDOT сохраняется в этих покрытиях CH.

В конечном итоге, покрытие CH уменьшило переходный потенциал, необходимый для возбуждения электродов SS, на 33% и поддерживало значительно более низкий импеданс и более высокий CSC в течение всего периода исследования.Поскольку эти исследования проводились в физиологическом растворе без контакта с тканями, все преимущества покрытия CH не были полностью реализованы. Ожидается, что снижение жесткости, придаваемое гидрогелем, приведет к меньшему развитию рубцовой ткани в течение хронических периодов имплантации, а естественные противообрастающие свойства гидрогеля (Cheong et al., 2014; Hassarati et al., 2014) будут свести к минимуму блокировку белков в местах расположения электродов В будущих исследованиях будет изучено применение манжет из нержавеющей стали, покрытых СН, in vivo как в острый, так и в хронический период имплантации.

Авторские взносы

NS и JG в равной степени внесли свой вклад как первые авторы как в экспериментальную работу, так и в написание. AG, KA и PB-P внесли свой вклад в ключевые аспекты экспериментальной работы и предоставили материалы для рукописи, относящиеся к их экспериментальному вкладу. DH, JM и NL были со-исследователями и внесли свой вклад в дизайн исследования и анализ данных. DC был основным партнером отрасли и внес свой вклад в дизайн и параметры исследования. RG была основным исследователем, внесшим вклад в дизайн исследования, руководство, анализ данных и подготовку рукописи.

Заявление о конфликте интересов

DC — сотрудник компании Galvani Bioelectronics, финансирующей эти исследования.

Другие авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Galvani Bioelectronics за финансирование в рамках Соглашения о сотрудничестве в области исследований GSK CRA 160301.

Список литературы

Аристович, К. Ю., Пакхэм, Б. К., Ку, Х., Сантос, Г. С., дос МакЭвой, А., и Холдер, Д. С. (2016). Визуализация быстрой электрической активности мозга с помощью электроимпедансной томографии. Neuroimage 124, 204–213. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2015.08.071

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Артеага, Г. К., Дель Валле, М. А., Антилен, М., Ромеро, М., Рамос, А., Эрнандес, Л. и др. (2013). Механизм зарождения и роста электросинтезированного поли (пиррола) на стали. Внутр. J. Electrochem. Sci. 8, 4120–4130. Доступно в Интернете по адресу: http://www.electrochemsci.org/papers/vol8/80304120.pdf

Google Scholar

Бирмингем, К., Градинару, В., Аникеева, П., Гриль, В. М., Пиков, В., Маклафлин, Б. и др. (2014). Биоэлектронные лекарства: дорожная карта исследований. Nat. Rev. Drug Discov. 13, 399–400. DOI: 10.1038 / nrd4351

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боретиус, Т., Бадиа, Дж., Паскуаль-Фонт, А., Schuettler, M., Navarro, X., Yoshida, K., et al. (2010). Поперечный внутрипучковой многоканальный электрод (ВРЕМЯ) для взаимодействия с периферическим нервом. Biosens. Биоэлектрон. 26, 62–69. DOI: 10.1016 / j.bios.2010.05.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боуман Б. Р. и Эриксон Р. К. (1985). Острая и хроническая имплантация спиральных внутринейральных электродов при циклической электростимуляции. Ann. Биомед. Англ. 13, 75–93.DOI: 10.1007 / BF02371251

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чеонг, Г. Л. М., Лим, К. С., Якубович, А., Мартенс, П. Дж., Пул-Уоррен, Л. А., и Грин, Р. А. (2014). Проводящие гидрогели с заданной биоактивностью для покрытий имплантируемых электродов. Acta Biomater. 10, 1216–1226. DOI: 10.1016 / j.actbio.2013.12.032

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коган, С. Ф., Гарретт, Д. Дж., И Грин, Р. А. (2016a). «Электрохимические принципы безопасной инъекции заряда», в Neurobionics: The Biomedical Engineering of Neural Prostheses (Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc.), 55–88.

Google Scholar

Коган, С.Ф., Людвиг, К.А., Велле, К.Г., и Такмаков, П. (2016b). Пороги повреждения тканей при лечебной электростимуляции. J. Neural Eng . 13: 21001. DOI: 10.1088 / 1741-2560 / 13/2/021001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коган, С. Ф., Тройк, П. Р., Эрлих, Дж., И Планте, Т. Д. (2005). In vitro сравнение пределов инжекции заряда активированного оксида иридия (AIROF) и платино-иридиевых микроэлектродов. Biomed. Англ. IEEE Trans . 52, 1612–1614. DOI: 10.1109 / TBME.2005.851503

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цуй, X., и Мартин, Д.С.С. (2003). Электрохимическое осаждение и характеристика поли (3,4-этилендиокситиофена) на нейронных массивах микроэлектродов. Датчики Actuat. В Chem . 89, 92–102. DOI: 10.1016 / S0925-4005 (02) 00448-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фамм, К., Литт, Б., Трейси, К.Дж., Бойден, Э. С., и Слауи, М. (2013). Открытие лекарств: толчок для электрокцевтики. Природа 496, 159–161. DOI: 10.1038 / 496159a

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гиллис, В. Ф., Лиссандрелло, К. А., Шен, Дж., Пирре, Б. В., Мертири, А., Деку, Ф. и др. (2017). Углеродное волокно на полиимидных ультра-микроэлектродах. bioRxiv . DOI: 10.1101 / 123281

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Годинг, Дж., Гилмор, А., Мартенс, П., Пул-Уоррен, Л., и Грин, Р. (2017). Взаимопроникающие проводящие гидрогелевые материалы для нейронных интерфейсных электродов. Adv. Здоровьеc. Mater. 6: 1601177. DOI: 10.1002 / adhm.201601177

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Грин, Р. А., Хассарати, Р. Т., Бушине, Л., Ли, К. С., Чеонг, Г. Л. М., Ю, Дж. Ф. и др. (2012a). Стабильность проводящих полимерных покрытий на медицинских электродах в зависимости от подложки. Биоматериалы 33, 5875–5886.DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2012.05.017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Грин, Р. А., Хассарати, Р. Т., Годинг, Дж. А., Бэк, С., Ловелл, Н. Х., Мартенс, П. Дж. И др. (2012b). Проводящие гидрогели: механически прочные гибриды для использования в качестве биоматериалов. макромол. Bioscience 12, 494–501. DOI: 10.1002 / mabi.201100490

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Грин, Р. А., Ловелл, Н. Х., Пул-Уоррен, Л. А. (2009).Функциональность прикрепления клеток биоактивных проводящих полимеров для нейронных интерфейсов. Биоматериалы 30, 3637–3644. DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2009.03.043

PubMed Аннотация |

Ионно-селективные электроды Вопросы и ответы

Ионно-селективные электроды Вопросы и ответы

1. Что из перечисленного не является характеристикой ионоселективных электродов?

a) Он хрупкий
b) Прост в использовании
c) Доступен в различных размерах и формах
d) Он нечувствителен ко многим ионам

Ответ: a

Пояснение: Ионоселективный электрод имеет прочную конструкцию.Он очень селективен к определенному иону.

2. В электроде со стеклянной мембраной стекло, содержащее 11% Na 2 O, 18% Al 2 O 3 , 71% SiO 2 , очень чувствительно к какому из следующих ионов?

а) Натрий
б) Водород
в) Азот
г) Хлор

Ответ: a

Пояснение: В стеклянном мембранном электроде стекло, содержащее 11% Na 2 O, 18% Al 2 O 3 , 71% SiO 2 , очень чувствительно к ионам натрия.Стеклянные электроды можно использовать для измерения различных ионов путем изменения состава стеклянной мембраны.

3. В жидком мембранном электроде жидкий ионообменник удерживается в пористом диске _____________

a) Твердый материал
b) Полупроницаемая мембрана
c) Гидрофобный материал
d) Водопоглощающий материал

Ответ: c

Пояснение: В жидком мембранном электроде жидкий ионообменник удерживается в пористом диске из гидрофобного материала.Это водоотталкивающий материал.

4. Что из следующего заменяет пористая жидкая мембрана в последних электродах с жидкой мембраной?

a) Поливинилхлорид
b) Полиакрилхлорид
c) Полиэфирная мембрана
d) Полиакриламид

Ответ: a

Пояснение: В последних жидкостных мембранных электродах пористая жидкая мембрана заменена поливинилхлоридной мембраной. Измеренный потенциал является прямой мерой концентрации определенного иона.

5. Что из следующего используется в калиевом электроде в электродах с жидкой мембраной?

a) Иономицин
b) Валиномицин
c) Нонактин
d) Грамицидин

Ответ: b

Пояснение: Валиномицин используется в калиевых электродах жидких мембранных электродов. Это карман в форме пончика, богатый электронами.

6. В твердотельных мембранах тела электродов изготовлены из следующего?

a) Поливинилхлорид
b) Пластик
c) Полиэтилен
d) Тефлон

Ответ: d

Пояснение: В твердотельных мембранах тела электродов изготовлены из тефлона.Мембрана удерживается на месте с помощью эпоксидной смолы.

7. Что из перечисленного не является характеристикой ионоселективных электродов?

a) Простой в использовании
b) Недорогой
c) Узкий диапазон концентраций
d) Работает в широком диапазоне температур

Ответ: c

Пояснение: Ионоселективные электроды имеют широкий диапазон концентраций. Он очень селективен к определенному иону.

8.Ионоселективный электрод не зависит от цвета или мутности раствора.

а) Верно
б) Неверно

Ответ: a

Пояснение: Ионоселективный электрод не зависит от цвета или мутности раствора. Работает в широком диапазоне температур.

9. Что из перечисленного не является проблемой ионоселективных электродов?

a) Помехи другим ионам
b) На выход влияет ионная сила
c) Дрейф потенциала электрода во время последовательности измерений
d) Может измерять только положительные ионы

Ответ: d

Пояснение: Ионоселективные электроды могут измерять как положительные, так и отрицательные ионы.На него влияют помехи от других ионов.

10. Что из следующего является эффективной концентрацией, измеренной на головке электрода?

a) Коэффициент селективности
b) Ионная сила
c) Активность
d) Коэффициент активности

Ответ: c

Пояснение: Активность — это эффективная концентрация, измеренная на головке электрода. Концентрация отличается от деятельности.

11.В каком из следующих диапазонов всегда находится значение коэффициента активности?

a) Ноль
b) Менее нуля
c) Менее 1
d) Больше 1

Ответ: c

Пояснение: Значение коэффициента активности всегда меньше 1. Это отношение активности, деленное на концентрацию.

12. Что из следующего определяет соотношение между ионной силой и коэффициентом активности?

a) прямо пропорционально
b) обратно пропорционально
c) равно
d) нет особого отношения

Ответ: b

Пояснение: Коэффициент активности и ионная сила обратно пропорциональны друг другу.Если ионная сила увеличивается, значение активности уменьшается.

13. Разница между измеренной активностью и фактической концентрацией увеличивается при более высокой концентрации. Это утверждение верно или неверно?

а) Верно
б) Неверно

Ответ: a

Пояснение: Разница между измеренной активностью и фактической концентрацией увеличивается при более высокой концентрации. Точно так же он уменьшается при более низких концентрациях.

14. Ниже представлена ​​схема жидкого мембранного электрода. Определите неотмеченный компонент.

a) Твердый материал
b) Полупроницаемая мембрана
c) Гидрофобный материал
d) Водопоглощающий материал

Ответ: c

Пояснение: Немаркированный компонент представляет собой пористый гидрофобный материал. В нем находится жидкостный ионный обменник.

15. Ионоселективные электроды имеют ________ линейный диапазон и _________ предел обнаружения, чем электрод pH.

а) Ниже, ниже
б) Ниже, выше
в) Выше, ниже
г) Выше, выше

Ответ: b

Пояснение: Ионоселективные электроды имеют более низкий линейный диапазон и более высокий предел обнаружения, чем электрод pH. Он эффективно работает с узким pH.

Electrodo — Википедия, свободная энциклопедия

Las baterías comunes poséen dos electrodos.

Ун , электрод — это электрический проводник, используемый для контактных лиц с одной партией , нет металики , проводник, электродвигатель, полупроводник, электролит, вакуум группы (en una válvula termoiónica de una), газ (en) neón, o Argón) и др.La palabra fue acuñada por el científico Michael Faraday por composición de las voces griegas elektron , queigna ámbar y de la que proviene la palabra electricidad ; y hodos, queigna camino . [1]

Ánodo y cátodo en celdas electroquímicas [editar]

Un electrodo en una celda electroquímica. Se refiere a cualquiera de los dos Conceptos, sea ánodo o cátodo, que también fueron acuñados por Faraday.El ánodo es Definido como el electrodo en el cual los electronices salen de la celda y ocurre la oxidación, y el cátodo es Definido, como el electrodo en el cual los electronics Entran a la celda y ocurre la reducción. Cada electrodo puede convertirse en ánodo o cátodo зависимо дель voltaje que se aplique a la celda. Ун электродо биполярный — это электродо, которое функционирует как анодный ан уна селда и комо котодо ан отра.

Celda primaria [редактор]

Una celda primaria es un tipo especial de celda electroquímica en la cual la reacción no puede ser revertida, y las identitydes del ánodo y cátodo son, por lo tanto, fijas.Эль cátodo siempre es el electrodo negativo. La celda puede ser descargada pero no recargada.

Celda secundaria [редактор]

Una celda secundaria, una batería recargable por ejemplo, es una celda en que la reacción es reversible. Cuando la celda está siendo cargada, el ánodo se convierte en el electrodo negativo (-) y el cátodo en el positivo (+). Esto también se aplica a la celda electrolítica. Cuando la celda está siendo descargada, se comporta como una celda primaria o voltaica, con el ánodo como electrodo positivo y el cátodo como negativo.

Otros ánodos y cátodos [редактор]

En un tubo de vacío o un semiconductor polarizado (диод, конденсатор электролитический), который является электродом, положительным (+) и электродом, отрицательным (-). Los electronices entran al dispositivo por el cátodo y salen por el ánodo.

En una celda de tres electrodos, un electrodo auxiliar es usado solo para hacer la conexión con el electrolito для того, чтобы использовать corriente pueda ser aplicada al electrodo en curso. El electrodo auxiliar esta normalmente hecho de un material inerte, como un metal noble o grafito.

Electrodos de soldadura [editar]

En la soldadura por arco se emplea un electrodo como polo del circuito y en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, también sirve como material fundente. El electrodo o varilla metálica suele ir recubierta por una combinación de materiales Diferentes según el empleo del mismo. Las funciones de los recubrimientos pueden ser: eléctrica para consguir una buena ionización, física para fastenar una buena formación del cordón de soldadura y metalúrgica para consguir propiedades contra la oxidación y otras características.

Electrodos de corriente alterna [editar]

Para sistemas eléctricos que usan corriente alterna, los electrodos son conexiones del circuito hacia el objeto que actará bajo la corriente eléctrica, pero no se designa ánodo o cátodo debido a que la dirección del flujo de los flujo de los musica vene peri. Son una excepción a esto, los sistemas en los que la corriente alterna que se aplica es de baja Amplitude (por ejemplo 10 mV) de tal forma que no se alteren las propiedades como ánodo o cátodo, ya que el sistema se mantiene en un estado псевдо-estacionario.

Los electrodos también son considerados varillas de metal cubiertas con sustancias adecuadas al tipo de soldadura. Медиа-де-электроды используют 32,50 x 350 y 3,25 x 350 мм. Номер праймера индикации диаметра электрода (1,5–2,5 и т. Д.) И второй номер общего продольного электрода.

Tipos de electrodos [editar]

Véase también [редактор]

Referencias [editar]

Библиография [редактор]

  • Фарадей, Майкл, «Об электрическом разложении», Philosophical Transactions of the Royal Society , 1834, (en inglés).

Enlaces externos [редактор]

LEEP или LETZ | UtahLoop, C-LETZ, UtahBall Электроды

Гинекологические электроды

Медицинские работники доверяют гинекологическим электродам

UTMD UtahLoop® и C-LETZ®, которые обеспечивают высокую степень уверенности в чистых краях при минимальном удалении здоровой ткани шейки матки, что приводит к превосходным гистопатологическим отчетам LETZ.

Электрохирургические электроды

Utah Medical Product были оптимально разработаны для особых требований специализированной электрохирургии.Круглые петлевые электроды UtahLoop®, разработанные на основе тщательного клинического анализа, включают Safe-T-Gauge®, который обеспечивает большую стабильность петли и предотвращает чрезмерное иссечение здоровой шейной ткани. Y-образный вал обеспечивает дополнительную поддержку петли и увеличивает обзор во время резки.

  • SAFE-T-GAUGE® — электроды UtahLoop® имеют Safe-T-Gauge®, который позволяет клиницисту установить максимальную глубину иссечения, предотвращая чрезмерное иссечение ткани, и обеспечивает поддержку петлевого провода для большей прочности и стабильности .
  • Вольфрамовая проволока — Во всех петлевых и игольчатых электродах используется высококачественная вольфрамовая проволока. Поскольку вольфрам сохраняет свои механические свойства при более высоких температурах, чем нержавеющая сталь, он сохраняет лучшую форму и целостность проволоки на протяжении всей процедуры удаления.
  • ЦВЕТОВАЯ КОДИРОВКА
  • — Электрохирургические электроды Utah Medical Product имеют индивидуальную цветовую кодировку, чтобы врач мог легко определить размеры электродов во время выбора.
  • ОДНОРАЗОВЫЕ — Все электрохирургические электроды Utah Medical Product одноразовые.Это предотвращает перекрестное заражение от пациента к пациенту и обеспечивает высочайший уровень эффективности каждой процедуры.
  • СТАНДАРТНЫЕ РАЗМЕРЫ — Все наши электроды используют стандартный стержень из нержавеющей стали диаметром 3/32 дюйма, который позволяет легко подсоединять стандартные ручки управления. Кроме того, пластиковая изоляция с высокой диэлектрической проницаемостью защищает пациента и врача от поражения электрическим током и ожогов.

ЭЛЕКТРОДЫ ВНЕШНЕГО ПОВРЕЖДЕНИЯ (5.ВАЛ 5 см)

Короткие стержневые электроды

Utah Medical Product идеально подходят для контролируемого удаления внешних поражений, обеспечивая более широкое использование офисных ESU. Иссечение поражений позволяет провести дерматопатологию образца, что невозможно при абляционных методах, таких как криотерапия.

ЭЛЕКТРОДЫ КОНДИЦИОНЕРА C-LETZ®

Современные эксцизионные устройства для лечения глубоких эндоцервикальных поражений CIN не имеют формы, необходимой для сохранения здоровой ткани шейки матки.Заболеваемость конической биопсией, по-видимому, связана с общим объемом иссеченной ткани, демонстрируя, что методы удаления тканей важны для улучшения клинических результатов. Традиционные конические электроды с прямой проволокой иссекают излишки здоровой ткани, что может нарушить адекватную функцию шейки матки. Исследования также показали, что поражение ЦИН в большинстве эндоцервикальных желез распространяется не более чем на 3,8 мм от поверхности шейки матки. Конизирующие электроды C-LETZ® разработаны на основе этого исследования.Их контурная форма электрода позволяет удалить образец постоянной толщины, чтобы обеспечить адекватное удаление пораженной ткани без риска чрезмерного иссечения здоровой ткани шейки матки. Преимущества очевидны:

  • Потенциально снижает вероятность стеноза шейки матки.
  • Потенциально снижает частоту рецидивов и / или прогрессирования.
  • Обеспечивает одновременный гемостаз по сравнению с конизацией холодным ножом.

УДЛИНИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОДОВ DXTENDER® ДЛЯ LETZ®

Запатентованные удлинители электродов DXTender® представляют собой уникальное и эффективное решение для процедур LETZ.

Глубина шейки матки у разных пациентов разная. Длина электродов LETZ, подходящая для одного пациента, будет недостаточной для достижения шейки матки другого пациента. Традиционный прямой удлинитель может обеспечить достаточную досягаемость, но дополнительная длина может вызвать столкновение ручного карандаша с корпусом кольпоскопа.

Удлинители электродов DXTender® компании

Utah Medical Products, Inc специально сконфигурированы для обеспечения положительной тактильности во время иссечения петли, но при этом держать руку и карандаш подальше от кольпоскопа и оси обзора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *