מאמר שיטה

ייצור ואפיון של מערכת אלקטרונית כמו-עור קונפורמי לניהול כמותי, עורית פצע

DOI:

10.3791/53037

⸱

2 בספטמבר 2015

 ,  ,  , 
1Department of Mechanical and Nuclear Engineering, Virginia Commonwealth University, 2Center for Rehabilitation Science and Engineering, Virginia Commonwealth University, 3Massey Cancer Center, Virginia Commonwealth University

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה מציג שיטות לייצור ואפיון מערכת אלקטרונית קונפורמלית, דמוית עור ופרוטוקולים לשימוש ביישומים קליניים, במיוחד בניהול פצעים עוריים.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ההתקדמות האחרונה בפיתוח טכנולוגיות אלקטרוניות ומכשירים ביו-רפואיים מציעה הזדמנויות להערכה כמותית לא פולשנית של ריפוי פצעים עוריים בעור. עם זאת, השיטות הקיימות עדיין מסתמכות על בדיקות חזותיות באמצעות כלים ומכשירים מיקרוסקופיים שונים הכוללים בדרך כלל מערכות מתוחכמות בעלות גבוהה ודורשים כוח אדם מיומן היטב לתפעול וניתוח נתונים. כאן, אנו מתארים שיטות ופרוטוקולים לייצור מערכת אלקטרונית קונפורמלית, דמוית עור, המאפשרת למינציה קונפורמית למשטח העור ליד רקמות הפצע, המספקת הקלטה של אותות חשמליים בנאמנות גבוהה כגון טמפרטורת העור ומוליכות תרמית. שיטות ייצור המכשירים מספקות פרטים על הכנה שלב אחר שלב של המערכת המיקרו-אלקטרונית הסגורה לחלוטין בחומרי סיליקון אלסטומריים כדי להציע בידוד חשמלי. המחקר הניסיוני מציג מאפיינים רב תכליתיים, ביו-תואמים, עמידים למים, לשימוש חוזר וגמישים/נמתחים של המכשיר ליישומים קליניים. פרוטוקולים של בדיקות קליניות מספקים סקירה כללית ותהליך רציף של ניקוי, הגדרת בדיקות, תפעול המערכת ורכישת נתונים עם האלקטרוניקה דמוית העור, המותקנת בעדינות על רקמות פצע עוריות ורקמות נגדיות רגישות יתר על המטופלים.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

במחקר קליני ומחקר ביו-רפואי, ניטור של ריפוי פצע התמקד בשיטה פולשנית המבוססת על ההערכה היסטולוגית של שינוי מורפולוגי רקמה בפצעי 1,2. לאחרונה, התקדמות מהירה בטכנולוגיות אלקטרוניות תאפשר הפיתוח של כלים הדמיה וניתוח דיוק גבוה שיכול לבדוק חזותי תהליך ריפוי הפצע באמצעות הדמיה דיגיטלית 3,4 או מיקרוסקופ סריקת confocal וספקטרוסקופיה 4,5. עם זאת, גישות הדמיה אלה דורשים עלות גבוהה, כלים אופטיים מסובכים ופעולות, ויותר מכך, חולים צריכים להיות משותקים במהלך בדיקה. לכן, קיים צורך למכשירים ומערכות חדשים, כי הם כמותי, לא פולשנית, קל לשימוש, זולים, ורבים תכליתיים להציע ניהול פצע מדויק יותר.

הנה, אנחנו מציגים מערכת אלקטרונית כמו עור שמספקת מיפוי של condu טמפרטורה ותרמית מדויק, בזמן אמתctivity ומספק רמה מדויקת של חימום באתרי פצע באמצעות למינציה קונפורמי של המכשיר הלא פולשני. מכשיר זה מציג סוג של טכנולוגיה, מערכות רכוב עור אפידרמיס אלקטרוניות שנועדו להתאים לתכונות מכאניות וחומר (עובי כולל, כיפוף קשיחות, moduli היעיל, וצפיפות מסה) של האפידרמיס 6-9.

המכשיר נועד במים, מגינים ביולוגית, ידידותי לעור, וטופס לשימוש חוזר שניתן לכבס וחיטוי ליישומים קליניים בחולים 10. המכשיר האלקטרוני קונפורמי רכוב ליד רקמות הפצע לוכד את שלב הדלקת (אחד של תהליך ריפוי פצע), הנגרם על ידי זרימת דם מוגברת ותגובות אנזימטיות לפצע 11,12, באמצעות הקלטת כמותי של טמפרטורה 8 ומוליכות תרמית 13, בקורלציה ללחות . מחקרי ניסויים וחישובים לקבוע עיצוב מכניקה אופטימלי לaccommodאכלתי תנועות טבעיות ולהחיל זנים ללא שבר מכאני וללכוד את הפיזיקה הבסיסית של מתיחת מכניקה של האלקטרוניקה כמו העור שlaminates conformally על פני העור, המציע רכישה של אותות נאמנות גבוהים.

הפרוטוקולים מתוארים במאמר זה יציגו את השיטות של microfabrication למערכות אלקטרוניות כמו עור, בדיקת הכנה כוללים ניקוי מכשיר, התקנת ציוד בהגדרה קלינית, ויישומים קליניים לניטור כמותי של טמפרטורה ומוליכות תרמית על פצעים עוריים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הניסויים לייצור מכשיר, למינציה עור, ואפיון מוצגים איורים 1, 2, ו -4 מעורבים שני כל מתנדבים, שבוצעו במעבדה NanoEngineering הממשק-ביו באוניברסיטת וירג'יניה חבר (VCU), ריצ'מונד, VA, ארה"ב. מחקר זה אושר על ידי VCU Institutional Review Board (מספר פרוטוקול: HM20001454) ואחרי הנחיות מחקר ממחקר אדם VCU. נתוני המכשיר וקליניים מוצגים איורים 3 ו -5 נרכשו מהמאמר שפורסם 10 שבו הניסויים בחולים נערכו תחת הפרוטוקול (מספר: STU69718) שאושר על ידי דירקטוריון הסקירה המוסדית, אוניברסיטת נורת'ווסטרן, שיקגו, אילינוי, ארה"ב.

ייצור 1. התקן

הערה: איור 2 מציג איורים סכמטי לתהליך הייצור הכולל.

  1. הכן מצע ספק
    1. לחתוך פרוסות חשופות 3 בסיליקון (Si) לגודל הרצוי של האלקטרוניקה באמצעות להב יהלום.
      הערה: כמחצית Si רקיק נותן גודל אידיאלי למכשיר הפצע.
    2. מסיר את שומני Si רקיק עם אצטון ואלכוהול איזופרופיל (IPA). יש לשטוף את הרקיק עם מים ללא יונים (DI) ולאחר מכן יבש עם חנקן ומייבש על פלטה חמה ב 110 מעלות צלזיוס במשך 3 דקות.
    3. הכן 11 גרם של תערובת polydimethylsiloxane (PDMS) עם 10: 1 יחס נפח של בסיס וסוכן ריפוי ודגת התערובת בתא ואקום במשך שעה.
      הערה: PDMS משמש לאחזור דפוס יבש ולהעביר הדפסה לאחר microfabrication, שעדיף הכימי הרטובה (אצטון), גישה מבוססת מהמחקר הקודם 7.
    4. מעיל ספין 5 גרם של פתרון PDMS מעורב על פרוסות סיליקון בסל"ד 3000 דקות 1 ולרפא באופן מלא על פלטה חמה ב 150 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות.
  2. חומרי הפקדה ואלקטרוניקה דפוס
    1. פנק את PDMS-גרקיק oated עם אולטרה סגול (UV) / אוזון באמצעות מנורת UV (8.9 mW / 2 סנטימטר) במשך 3 דקות כדי להפוך את הידרופילי פני השטח.
      הערה: משטח הידרופילי מציע ציפוי אחיד של שכבות נוספות על PDMS.
    2. polyimide Spincoat (PI; 2 מיליליטר) על PDMS מצופה רקיק, על ידי pipetting, ב 4000 סל"ד דקות 1 כדי ליצור שכבה 1.2 מיקרומטר עבה, מראש לאפות על פלטה חמה ב 150 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות, ושלאחר לאפות ב 250 מעלות צלזיוס במשך שעה 2.
    3. כרום פיקדון (Cr) כדי ליצור שכבה 20 ננומטר-עבה ולאחר מכן להפקיד נחושת (Cu) כדי ליצור שכבה 3 מיקרומטר בעובי באמצעות קרן אלקטרונים (e-קרן) אידוי (לחץ בסיס: ~ 1 × 10 -7 Torr , לחץ בתצהיר: ~ 1 × 10 -6 Torr, שיעור בתצהיר: 1 - 5 / s). צג עובי סרט על ידי ממשק בקר בתצהיר המשובץ במאייד.
      הערה: השכבה העבה של Cu מספקת מספיק רמות של מוליכות חשמליות על הנגדים microscale של המכשיר ושכבה דקה Crמשמש לקידום הידבקות בין PI וCu.
    4. Spincoat photoresist (2 מיליליטר) עם שלושה שלבים ב 900 סל"ד 10 שניות, 1,100 סל"ד 60 שניות, ו4,000 סל"ד במשך 20 שניות ולאחר מכן לרפא אותה על פלטה חמה על 75 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות.
      הערה: השלבים רציפים המתוארים לעיל שמשו להפקיד photoresist עבה (> 10 מיקרומטר).
    5. יישר דפוסים (חיישנים; עיצוב פרקטל "פיאנו" עם 35 מיקרומטר ברוחב וחיבורים; עיצוב רשת מתפתלת פתוח 50 מיקרומטר ברוחב עם) אלקטרוניים Cu במרכז רקיק Si באמצעות aligner UV (כוח: 10 mW / sec) עם זמן חשיפה של 25.
      הערה: מבני פרקטל משמשים כדי לספק להימתח מכאני מעולה, בהשוואה לתכונות רק מתפתלים 14.
    6. לפתח את photoresist במפתח בסיס מדולל (1: 2 יחס של יזם ומים DI) לרגע, לשטוף עם מים די, ויבש עם חנקן. בדוק את הדפוסים (פרקטלים Cu וחיבורים) באמצעות מיקרוהיקף על מנת לאשר את גודל התכונה ולמצוא את כל פגמים מחלקיקים.
      הערה: אם יש פגמים לא רצויים, ולאחר מכן להסיר photoresist על ידי שטיפה במי אצטון / IPA / DI. לאחר ייבוש עם חנקן, חזור על השלבים מ1.2.4 ל1.2.6.
    7. לחרוט את שכבת Cu על פרוסות סיליקון Si ידי הטבילה בetchant הכימי רטוב ל~ 6 דקות (10 מיליליטר; תערובת של אמוניום persulfate ומים ביחס של 1: 4; לחרוט שיעור של 8 ננומטר / sec ב -40 מעלות צלזיוס), שטיפה עם מים די, ויבשים עם חנקן. בדוק את דפוסי שימוש במיקרוסקופ לכל דפוסים חקוקים מעל.
      הערה: אם הדפוסים חקוקים מעל, זה עלול לגרום לקצוות חדים לא רצויים של התכונות, מה שעלול להוביל לשברים מכאניים במהלך טיפול במכשיר ותהליך הכביסה. תוצאות הבדיקה הראו כי לפני יותר מ ~ 20% על-תחריט של הדפוסים המקוריים גרמו לבעיות הנ"ל.
    8. לחרוט את שכבת Cr עם תחריט יון תגובתי (RIE; לחץ: 300 mTorr, כוח: 200 W, 4 CF גז: 5 שלCCM, O 2 גז: 10 SCCM) במשך 5 דקות. בדוק את הדפוסים.
      הערה: לתחריט של שכבת Cr, תהליך RIE עדיף להרטיב תחריט כימי שגורם לתגובה שלילית עם שכבת Cu.
    9. הסר את photoresist נשאר על שכבות המתכת ידי טבילת הרקיק באצטון (10 מיליליטר), IPA (10 מיליליטר), ומים די (20 מיליליטר), בהתאמה. לאחר מכן, לייבש אותו עם חנקן.
    10. PI Spincoat (2 מיליליטר) על פרוסות סיליקון הופקדה מתכת, על ידי pipetting, ב 4000 סל"ד דקות 1 כדי ליצור שכבה 1.2 מיקרומטר עבה, מראש לאפות על פלטה חמה ב 150 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות, ולאחר לאפות ב C ° 250 לשעה 2.
    11. Spincoat photoresist (2 מיליליטר) עם שלושה שלבים ב 900 סל"ד 10 שניות, 1,100 סל"ד 60 שניות, ו4,000 סל"ד במשך 20 שניות ולאחר מכן לרפא אותה על פלטה חמה על 75 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות.
    12. יישר דפוסי PI לתמצת האלקטרוניקה Cu (חיישנים; עיצוב פרקטל "פיאנו" עם 35 מיקרומטר ברוחב וחיבורים; עיצוב רשת מתפתלת פתוח עם 250מיקרומטר ברוחב) עם פרקטלים מוגדרים מראש Cu וחיבורים באמצעות aligner UV (כוח: 10 mW / sec) עם זמן חשיפה של 25 שניות.
    13. לפתח את photoresist עם מפתח מדולל (1: 2 יחס של יזם ומים DI) לרגע, לשטוף עם מים די, ויבש עם חנקן. בדוק את דפוסי שימוש במיקרוסקופ כדי לאשר את גודל התכונה ולמצוא את כל פגמים מחלקיקים.
      הערה: אם יש פגמים לא רצויים, ולאחר מכן להסיר photoresist על ידי שטיפה במי אצטון / IPA / DI. לאחר ייבוש עם חנקן, חזור על השלבים מ1.2.10 ל1.2.13.
    14. לחרוט את שכבת PI עם RIE (לחץ: 170 mTorr, כוח: 150 W, O 2 גז: 20 SCCM) במשך 25 דקות. בדוק את הדפוסים.
    15. הסר את photoresist נותר ידי טבילת הרקיק באצטון (10 מיליליטר), IPA (10 מיליליטר), ומים די (20 מיליליטר), בהתאמה. לאחר מכן, לייבש אותו עם חנקן.
  3. הכן קרום אלסטומרי
    1. הכן 10 גרם של תערובת המתמצת סיליקון (1:יחס הנפח של 1 בסיס וסוכן ריפוי) ולהוסיף דיו שחור 15 עם 1-1 יחס נפח, אשר הוא להקל מדידות שליטה של וריאציה טמפרטורה על העור באמצעות מצלמת אינפרא אדום.
      הערה: סיליקון נוצל (גומי encapsulating ברור) מספקת מאפיינים ייחודיים של צמיגות נמוכה, בהירות אופטית, ובידוד חשמלי / הגנה למכשיר 16.
    2. ז 8 Spincoat של התערובת בצלחת פטרי ב 150 סל"ד דקות 1 ליצירת קרום 500 מיקרומטר עבה אלסטומרי ותרופה ב RT עבור O / N.
      הערה: החומר צריך להיות ממוקם על משטח שטוח לעובי אחיד.
    3. חותך את הקרום לגודל הרצוי של 70 מ"מ x 30 מ"מ באמצעות סכין גילוח חד ועדינות לנתק אותו מצלחת פטרי.
  4. אחזר ולהעביר אלקטרוניקה
    1. חותך קלטת מסיסה במים (25 מ"מ x 80 מ"מ) ובעדינות לרקע על הדפוסים האלקטרוניים המפוברקות ומניח אותם על פלטה חמה ב 130 מעלות צלזיוס3 דקות.
      הערה: העלאת טמפרטורה מרחיבה את שכבת PDMS על פרוסות סיליקון Si לעזור ניתוק של הדפוסים האלקטרוניים מפני השטח.
    2. לנתק את הקלטת במהירות מPDMS / הרקיק Si כדי לאחזר את הדפוסים האלקטרוניים.
    3. להפקיד 20 ננומטר עבה Cr (עבור הדבקה) ואחריו דו-חמצני 50 ננומטר עבים סיליקון (SiO 2) על דפוסים תוחזר על ידי אידוי קורה אלקטרוני.
    4. פנק UV / אוזון באמצעות מנורת UV (365 ננומטר, 8.9 mW / 2 סנטימטר) על קרום סיליקון הממוקד עבור 2 דקות כדי להפעיל את פני השטח.
    5. העבר את דפוסי קרום סיליקון על ידי הצבת הדפוסים תוחזר בקלטת למיקום הרצוי ושווה הוספת לחץ מצד העליון של הדפוסים אל המצע. החל מים כדי לפזר את הקלטת במשך 5 דקות.
      הערה: התהליך המתואר של העברת חומרים הוא בהנחייתם של המליטה קוולנטיים (Si-O-Si) בין צורן דו-חמצני שהופקדו ומצע סיליקון-מופעל UV 17 .
    6. קלפתי את הסרט, לשטוף עם מים די, ויבשים על פלטה חמה על 90 מעלות צלזיוס במשך 1 דקות.
  5. לתמצת את המכשיר באמצעות קרום סיליקון
    1. הכן 10 גרם של תערובת המתמצת סיליקון (1: 1 יחס נפח של בסיס וסוכן ריפוי).
    2. מכסה את מגע כבל הרפידות עם חתיכה מלבנית PDMS (22 × 6 × 1 מ"מ 3) על ידי המליטה אן דר ואלס עם קרום סיליקון התחתון, כדי להימנע מסיליקון ציפוי הרפידות.
    3. Spincoat גרם 5 של תערובת סיליקון ב 4000 סל"ד 1 דקות כדי ליצור 5 מיקרומטר שכבה עבה על האלקטרוניקה ולאחר מכן הועברה לרפא ב RT עבור O / N.
  6. חבר כבל סרט גמיש לרכישת נתונים
    1. החל שטף נוזל פלדה (0.5 מיליליטר), על ידי pipetting, על רפידות המחבר במשך 3 שניות כדי להפוך את המשטח נקי.
    2. בונד כבל דק וגמיש סרט על נקודות המגע עם לחץ בטמפרטורה גבוהה (> 60 ° C). Straightene שיער אופייניr מציע טיפול קל ומליטה.
      הערה: כבל מיקרו-הסרט עדיף להלחמה קשה-חוט הקונבנציונלי כדי למנוע שבר מכאני של קרומי המתכת הועברו על סיליקון.
    3. בדוק את חיבור החשמל באמצעות מודד דיגיטלי. ערך ההתנגדות צפוי של פחות מ 1 אוהם בין משטח החיישן עם קצה אחד והקצה השני של כבל הסרט (מרחק: ~ 1 סנטימטר זה מזה).
    4. בונד הקצה השני של כבל הסרט למותאם אישית מעגלים מודפסים עם אותה האסטרטגיה שמתוארת בשלב 1.6.2.
    5. בדוק את חיבור החשמל באמצעות מודד דיגיטלי.
    6. חבר את המכשיר עם חומרת רכישת נתונים על ידי הלחמה חוטים קונבנציונליים על PCB.

2. בדיקה קלינית

  1. נקה את המכשיר באמצעות פתרון חיטוי
    1. הכן 205 גרם של פתרון בדילול חומר חיטוי (40: 1 נפח מים ופתרון).
    2. ריסוספתרון (10 גר ') במכשיר ולספוג אותו במשך 10 דקות.
      הערה: שואב החיטוי המדולל ניתן לאחסן ב RT.
    3. לשטוף עם מים שלוש פעמים ולייבש אותו עם רקמות נקיות.
  2. הגדרת סדרה של ציוד לבדיקת מכשיר
    1. להכין ולחבר מגבר נעילה בעם מקור זרם, מרבב, והתוכנה המותאמת אישית מותקנת במחשב נייד להקלטת נתונים.
    2. הנח מצלמת אינפרא אדום על חצובה ולהתמקד באובייקט יעד לתרמוגרפיה כנקודת התייחסות.
    3. פרמטרים של מערכת להגדיר של נעילה ב מגבר למדידת מוליכות תרמית (תדר: 1 הרץ & 3; זמן קבוע: 3 ו -1 שניות; רגישות: 1 mV; מילואים דינמיים: גבוהים מילואים) וטמפרטורה (תדר: 997 הרץ, זמן קבוע: 300 אלפיות שנייה; רגישות: 2 mV; מילואים דינמיים: רעש נמוך) עם (2 mA הזרם הקבוע מיושם).
    4. לחבר את שני מכשירי פצע, שהוכן על ידי הדפסת microfabrication והעברה ורכוב על פצע ואתרים נגדי, לרבב תקין לפני הקלטת נתונים ממטופל.
  3. טמפרטורת שיא ומוליכות תרמית
    הערה: רכישת תוכנת הנתונים מחוייט, שמרוחק יכולה לשלוט על הנעילה במגבר לניטור בזמן אמת נתונים ושמירה. במדידת הטמפרטורה, כל נקודת נתונים נמדדת כל 300 אלפיות שנייה במשך 20 שניות. הקבוצה של נתונים לראשונים 10 שניות והבאות 10 שניות משמשות לחישוב ערך הטמפרטורה הממוצע וסטיית תקן, בהתאמה. אז הנתונים שנרשמו נשמרים כקובץ ערכים מופרדים באמצעות פסיקים, המשמש לעלילת גרף להשוואה עם נתונים מתרמוגרפיה אינפרא אדום. במדידה של מוליכות תרמית, אותות 3Ω נקראים ישירות מהמסך החומרה (מגבר), אשר לאחר מכן הוא מנוצל כדי לחשב את מוליכות תרמית אנליטית.
    1. לשפשף בעדינות את אתרי יישום התקן על העור באמצעות אלכוהול חיטוי מגבוני 10.
    2. 2.3.2) למינט שני מכשירים במקומות העור הרצויים על ידי הלחיצה בעדינות את המכשיר לעור עם אצבעות כדי להקל על המליטה הרכה: אחד באתר פצע הניתוח ואחר על המיקום הנגדי כנקודת התייחסות.
    3. מדוד את המתח החשמלי (3Ω), הקשורים למוליכות תרמית, של המכשיר על ידי הפעלת רכישת נתונים.
    4. להעריך את הנתונים שהתקבלו כדי לוודא מגע קונפורמי של המכשיר על העור; ערך נורמלי (<0.1 W / ח"כ) מראה קשר רע של המכשיר.
    5. מדוד את ההתנגדות החשמלית כדי לקבוע חלוקת טמפרטורה ונתונים שיא באמצעות התוכנה המותאמת אישית.
    6. קח תמונות אופטיות וIR של שני מכשירים על העור.
    7. שקלו את ערכי טמפרטורה מתמונות IR עם הנתונים שנרשמו ממכשיר הפצע (2.3.5). מוסיף שני הערכים להפריד עמודות בגיליון אלקטרוני מותאם אישית.
  4. לנתח את הנתונים שנרשמו
    1. לייצא את הנתונים שנרשמו לאישית תבנית לחשב באופן אוטומטי טמפרטורה ומוליכות תרמית ממערך של חיישנים במכשיר.
    2. העלילה נתונים (טמפרטורה ומוליכות תרמית לפי מיקום החיישן בקנה מידת זמן שונה) להשוואה במהלך חודש אחד (ארבעה סטים של נתונים ביום 1, 3, 15, ו -30).
    3. לנתח את הנתונים על ידי השוואת סדרה של טמפרטורה ונתונים מוליכות תרמית לפי זמן; ערכים עם העלאה פתאומית או ירידה לספר השינוי של שלב ריפוי פצע ו / או חריגות בלתי צפויות באתרי פצע.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

איור 1 מציג סקירה של המאפיינים של קונפורמי, המערכת האלקטרונית כמו העור, מיועדים לכמותיים, ניהול פצע עורית על חולים. המכשיר האלקטרוני רב תכליתי מורכב ממבני פרקטל microscale 3,14 ומתפתל filamentary עקבות 9,17 על קרום דק אלסטומרי שמציע להימתח מכאני יוצא דופן וbendability. המכשיר תואם שמוקף לחלוטין על ידי שכבות סיליקון מאפשר למינציה העדינה, הפיכה בעור דרך אינטראקציות ואן דר ואלס לבד. המאפיינים הייחודיים של המכשיר כוללים התאמה ביולוגית, waterproof...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה מדגיש את השיטות והפרוטוקולים לייצור מערכת אלקטרונית קונפורמלית דמוית עור המאפשרת למינציה קונפורמית ליד רקמות הפצע, המציעה מדידה כמותית של טמפרטורת העור ומיפוי מוליכות תרמית על העור.

המאפיינים העיקריים כוללים שימוש בטכניקות חדשניות של הדפסת העברת חומרים ושילוב חומרים קשים-רכים כדי לתכנן ולפתח את המכשיר האלקטרוני הרך והגמיש/נמתח. השימוש בשכבות סיליקון תואמות ביולוגית, בטוחות חשמלית, הסוגרות לחלוטין את המכשיר מאפשר להשתמש באלקטרוניקה לראשונה בסביבה קלינית מציאותית, ניהול פצעים עוריים בחו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי מימון ההפעלה מבית הספר להנדסה, אוניברסיטת וירג'יניה וחלק ממכשירים אלקטרוניים הוכנו במתקני microfabrication במיקרואלקטרוניקה וירג'יניה מרכז רייט. אנו מכירים חוקרים שתרמו תרומה למכשיר ונתונים קליניים (איורים 3 ו -5 במאמר זה), שנרכש מהמאמר שפורסם 10. תודה וו-HY יושיאקי האטורי ל, תוכנת הקלטת נתונים המותאמת אישית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
פרוסת סיליקון 3 אינץ', ארה"בהשתמש כמנשא לייצור המכשיר
אצטוןפישר סיינטיפיק, ארה"בA18-1השתמש לניקוי רקיק ולהסרת התנגדות לאור
איזופרופנול (IPA)פישר סיינטיפיק, ארה"בA459-1השתמש לניקוי רקיק
AZ4620 photoresistAZ חומרים אלקטריוניים, ארה"בהשתמש ליצירת דפוסים על מתכות ופולימרים
מפתח AZ400KAZ חומרים אלקטריוניים, ארה"בהשתמש לפיתוח AZ4620
תחריט כרום תחריטטרנסן, ארה"1020ACהשתמש כדי לחרוט שכבת Cr של המכשיר
תחריט נחושתטרנסן, ארה"בASP-100השתמש כדי לחרוט שכבת Cu של המכשיר
Sylgard 184 ערכת אלסטומר סיליקון (PDMS)Dow Corning, ארה"ב39100000השתמש כמצע לאחזור 'יבש'
PI2545 polyimideHD MicroSystem, ארה"בהשתמש כדי לעטוף שכבת מתכת
SolarisSmooth-On, ארה"השתמש כמצע וכדי לעטוף את המכשיר
PetridishCarolina, ארה"ב741255השתמש כתבנית לייצור מצע
סרט הלחמת גל מסיס במים 54143M, ארה"בAM000000217השתמש כדי לשחזר מכשיר משכבת PDMS
שטף נירוסטה נוזלי בעל פעילות גבוההוורת'ינגטון, ארה"ב331929השתמש להסרת שכבת חמצון על
כבל Cu גמיש, מיקרו-פילםElform, ארה"בהשתמש כדי ליצור את החיבור החשמלי בין המכשיר האלקטרוני למערכת רכישת הנתונים
pH Neutral Cleanerזהב אוסטרלי, ארה"בהשתמש כתמיסת חיטוי לניקוי המכשיר בבדיקות קליניות
הלחמהקסטר, ארה"ב24-6337-9703השתמש כחומר להלחמת חוטים קשיחים
מנורת אולטרה סגולקול-פארמר, ארה"ב97600-00השתמש להפעלת שכבת PDMS כמשטח הידרופילי
מרבבFixYourBoard, ארה"בU802השתמש לרכישת מדידות משישה רכיבי חישה 
מקור זרם DC/ACקית'לי, ארה"ב6221השתמש כדי לספק זרם
SMD Digital Hot Air Rework StationAoyue, סין968A+השתמש להלחמת חוטים קשיחים, לחיבור חשמלי בין המכשיר למכשירים חיצוניים מצלמת
אינפרא אדוםFLIR, ארה"ב435-0001-01-00השתמש לצילום תמונות אינפרא אדום בניסוי
מולטימטר דיגיטליFluke, ארה"ב117השתמש לבדיקת חיבור חשמלי
נעילה ampחיים מערכתהמחקר של סטנפורד, ארה"בSR830השתמש לביצוע מדידת ארבע נקודות
מאייד קרן אלקטרוניםבקנה מידה 9 מוצרי ואקום, ארה"בהשתמש להפקדת סרטים דקים (Cu ו-SiO2)
רקיק אוניברסיטת סיליקוןב ב

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Dargaville, T. R., et al. Sensors and imaging for wound healing: A review. Biosens Bioelectron. 41, 30-42 (2013).
  2. Panuncialman, J., Hammerman, S., Carson, P., Falanga, V. Wound edge biopsy sites in chronic wounds heal rapidly and do not result in delayed wound healing. J Invest Dermatol. 129, S47-S47 (2009).
  3. Hess, C. T., Kirsner, R. S. Orchestrating Wound Healing: Assessing and Preparing the Wound Bed. Adv Skin Wound Care. 16 (5), 246-257 (2003).
  4. Lange-Asschenfeldt, S., et al. Applicability of confocal laser scanning microscopy for evaluation and monitoring of cutaneous wound healing. J Biomed Opt. 17 (7), (2012).
  5. Crane, N. J., Elster, E. A. Vibrational spectroscopy: a tool being developed for the noninvasive monitoring of wound healing. J Biomed Opt. 17 (7), (2012).
  6. Jeong, J. W., et al. Materials and Optimized Designs for Human-Machine Interfaces Via Epidermal Electronics. Adv Mater. 25 (47), 6839-6846 (2013).
  7. Kim, D. H., et al. Epidermal Electronics. Science. 333 (6044), 838-843 (2011).
  8. Webb, R. C., et al. Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization of human skin (vol 12, pg 938). Nat Mater. 12, 1078-1078 (2013).
  9. Yeo, W. H., et al. Multifunctional Epidermal Electronics Printed Directly Onto the Skin. Adv Mater. 25 (20), 2773-2778 (2013).
  10. Hattori, Y., et al. Multifunctional skin-like electronics for quantitative, clinical monitoring of cutaneous wound healing. Adv Healthc Mater. 3 (10), 1597-1607 (2014).
  11. Guo, S., DiPietro, L. A. Factors Affecting Wound Healing. J Dent Res. 89 (3), 219-229 (2010).
  12. Matzeu, G., et al. Skin temperature monitoring by a wireless sensor. Ieee Ind Elec. , 3533-3535 (2011).
  13. Cahill, D. G. Thermal-Conductivity Measurement from 30-K to 750-K - the 3-Omega Method. Rev Sci Instrum. 61 (2), 802-808 (1990).
  14. Fan, J. A., et al. Fractal Design Concepts for Stretchable Electronics. Nature Commun. 5 (3266), (2013).
  15. Song, Y. M., et al. Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye. Nature. 497 (7447), 95-99 (2013).
  16. Jeong, J. W., et al. Capacitive Epidermal Electronics for Electrically Safe, Long-Term Electrophysiological Measurements. Adv Healthc Mater. 3 (5), 642-648 (2013).
  17. Zhang, Y. H., et al. Experimental and Theoretical Studies of Serpentine Microstructures Bonded To Prestrained Elastomers for Stretchable Electronics. Adv Funct Mater. 24 (14), 2028-2037 (2014).
  18. Carlson, A., Bowen, A. M., Huang, Y. G., Nuzzo, R. G., Rogers, J. A. Transfer Printing Techniques for Materials Assembly and Micro/Nanodevice Fabrication. Adv Mater. 24 (39), 5284-5318 (2012).
  19. Yeo, W. H., Webb, R. C., Lee, W., Jung, S., Rogers, J. A. Bio-integrated electronics and sensor systems. Proc Spie. 8725, (2013).
  20. Chung, H. J., et al. Fabrication of Releasable Single-Crystal Silicon–Metal Oxide Field-Effect Devices and Their Deterministic Assembly on Foreign Substrates. Adv Funct Mater. 21 (16), 3029-3036 (2011).
  21. Kim, H. S., et al. Unusual strategies for using indium gallium nitride grown on silicon (111) for solid-state lighting. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 108 (25), 10072-10077 (2011).
  22. Padilla-Medina, J. A., et al. Assessment technique for acne treatments based on statistical parameters of skin thermal images. J Biomed Opt. 19 (4), 046019-046019 (2014).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

PDMSSpin Coating

מאמרים קשורים