神经电极微动环境下力学仿真及其减振设计

发布时间：2017-04-16 04:01

  本文关键词：神经电极微动环境下力学仿真及其减振设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微振是影响脑部神经电极工作寿命的主要因素之一。首先,本文对Neuro Nexus电极在微动环境下的力学状态进行分析,选定NeuroNexus公司生产的A1x16-3mm-50-177硅基底单柄电极为设计分析对象,对其进行了静应力分析和模态分析,为进一步的提出优化设计方案提供最基本的参考。接着,提出了两种分别基于柔顺机构和薄板小变形模型的两种减振电极的设计方案,并对其进行了力学建模和仿真分析。结果表明:(1)将柔顺结构运用于神经电极的减振设计:其中柔顺结构具有良好的力学特性,可以有效改善横向和纵向的微振动环境下的应力、应变状态。在纵向微振环境下,本设计方案与原始方案对比,纵向微振环境下:脑组织的有效降低最大应力降低36.6%;脑组织的最大位移量降低43.4%。横向微振环境下:脑组织的有效降低最大应力从476.848Pa降低到422.666Pa,降低比例约为11.4%。(2)基于薄板小变形原理的新型减振神经电极的设计:开口面积越大,电极的挠度越大,由此电极的柔性越好。基于薄板挠度模型的新型减振电极的参数对于脑组织最大位移量和最大应力都有直接的影响,合理的设置开口面积的大小,有效改善纵向的微振动环境下的脑组织的力学状态,减轻对脑组织的损伤,也可以在一定程度上达到延长电极使用寿命的目的。
【关键词】：微电极 微振 柔顺机构 小变形原理 有限元法
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.0;R338
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-23
• 1.1 研究背景7-9
• 1.2 植入型脑部神经电极9-16
• 1.2.1 植入型脑部神经电极的类型10-13
• 1.2.2 植入型脑部神经电极的工作原理13-16
• 1.3 植入型脑部神经电极的研究现状16-19
• 1.3.1 植入型脑部神经电极的主要研究难点16-18
• 1.3.2 植入型脑部神经电极的主要解决方法18-19
• 1.4 结构减振设计的研究方法19-21
• 1.5 本课题的研究目的与内容21-23
• 第二章 神经电极微动环境下力学仿真23-39
• 2.1 引言23-25
• 2.1.1 NeuroNexus神经电极23-25
• 2.1.2 有限元应用简介25
• 2.2 神经电极-脑组织界面三维模型建立25-28
• 2.2.1 神经电极的几何参数的确定26-27
• 2.2.2 神经电极-脑组织界面三维模型的建立27-28
• 2.3 神经电极-脑组织界面有限元模型的建立28-31
• 2.3.1 有限元单元的选取28-29
• 2.3.2 材料特性29-30
• 2.3.3 边界条件与加载30-31
• 2.4 神经电极微动环境下力学分析31-37
• 2.4.1 静应力分析31-35
• 2.4.2 模态分析35-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第三章 基于柔顺机构的新型减振电极设计39-55
• 3.1 引言39-40
• 3.2 基于柔顺机构的新型减振电极的几何设计40-42
• 3.2.1 柔顺机构40-41
• 3.2.2 柔顺铰链41-42
• 3.3 基于柔顺机构的新型减振电极-脑组织界面的有限元建模42-43
• 3.3.1 有限元单元的选取与材料特性43
• 3.3.2 边界条件与加载43
• 3.4 基于柔顺机构的新型减振电极的力学模型43-47
• 3.4.1 柔顺铰链的力学模型43-46
• 3.4.2 新型减振电极的力学模型46-47
• 3.5 基于柔顺机构的新型减振电极微动环境下力学分析47-53
• 3.5.1 静应力分析47-52
• 3.5.2 模态分析52-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第四章 基于薄板小变形原理的新型减振电极设计55-69
• 4.1 引言55-56
• 4.2 基于小变形原理的新型减振电极的力学建模56-61
• 4.2.1 薄板的挠度理论56-57
• 4.2.2 基于薄板小变形原理的新型减振电极的力学模型57-60
• 4.2.3 薄板电极的尺寸设计60-61
• 4.3 基于小变形原理的新型减振电极-脑组织界面的有限元建模61
• 4.3.1 有限元单元的选取与材料特性61
• 4.3.2 边界条件与加载61
• 4.4 基于小变形原理的新型减振电极-脑组织界面的力学分析61-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 结果与展望69-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文79-81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张世民,俞光荣,刁颖敏;植入式神经电极对周围神经的力学和电学损害及其预防[J];中国康复理论与实践;2004年11期

2 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 李献红;段晏文;;微孔铂(Pt)神经微电极[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（上册）[C];2007年

2 鲁艺;蔡政旭;陈朝贵;段晏文;;氧化铱神经电极的安全电荷注入参数和稳定性[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（上册）[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 于洋;可植入神经电极及其应用器件[N];科技日报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 周海涵;用于电刺激的植入式神经电极的修饰[D];武汉大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 肖横洋;凹槽结构碳纳米管/导电聚合物涂层修饰神经电极[D];南京理工大学;2015年

2 李正伟;神经电极微动环境下力学仿真及其减振设计[D];上海交通大学;2015年

3 吴栋栋;聚苯胺复合材料涂层的合成及其对神经电极界面性能的影响[D];上海交通大学;2014年

4 王惠玲;中枢神经信号获取电路设计及其应用研究[D];东南大学;2005年

  本文关键词：神经电极微动环境下力学仿真及其减振设计，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：309930