Fabbricazione e la caratterizzazione di un Conformal pelle simile sistema elettronico di gestione quantitativa, cutanea Ferita

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di fabbricare un dispositivo elettronico simile alla pelle per la gestione quantitativa delle ferite cutanee. Ciò si ottiene sviluppando prima un dispositivo elettronico su un substrato di supporto. Il secondo passo è preparare una membrana elastomerica per incorporare l'elettronica.

Successivamente, l'elettronica fabbricata viene recuperata dal loro composto di fabbricazione e trasferita sulla membrana. I passaggi finali consistono nel racchiudere l'elettronica con un rivestimento in silicone e collegare un cavo flessibile per l'acquisizione dei dati. Il dispositivo completato viene laminato vicino al tessuto della ferita di un paziente per monitorare il tempo, la temperatura variabile e la conduttività termica del tessuto come gestione della ferita.

Il vantaggio principale di questo dispositivo rispetto agli strumenti esistenti basati su ispezioni visive microscopiche è in grado di fornire un monitoraggio quantitativo multifunzionale della temperatura e della conducibilità termica vicino al tessuto della ferita. Il dispositivo morbido biocompatibile e indossabile sulla pelle fornisce le funzioni e le caratteristiche per l'uso in ambito clinico e ha un grande potenziale per affrontare questioni importanti nella gestione delle ferite croniche. Questo protocollo di spin coating può essere eseguito su wafer di silicio di qualsiasi dimensione.

Per iniziare sgrassare le cialde con acetone e alcol isopropilico. Quindi sciacquarli in acqua deionizzata e asciugarli sotto azoto. Disidratare il wafer per tre minuti su una piastra calda impostata a 110 gradi Celsius.

Ora centrifuga cinque grammi di PDMS sui wafer a 3000 giri/min Per un minuto, completa il processo polimerizzando i wafer su una piastra calda impostata a 150 gradi Celsius per mezz'ora. Dopo aver trattato con l'UV i wafer rivestiti di PDMS per tre minuti, centrifugare la poliammide sui wafer. Applicare due millilitri con una pipetta e centrifugare a 4.000 giri/min per un minuto per uno strato di 1,2 micron.

Quindi precuocere le cialde su una piastra calda a 150 gradi Celsius per cinque minuti e cuocerle in forno a 250 gradi Celsius per due ore. Successivamente, utilizzando un deposito di evaporazione a fascio di elettroni, uno strato di cromo spesso 20 nanometri per l'adesione, seguito da uno strato di rame spesso tre micron per la conduttività. Successivamente, spinco due millilitri di fotoresist sui wafer in tre passaggi per uno strato inferiore a 10 micron.

Ora polimerizza i wafer su una piastra calda a 75 gradi Celsius per 30 minuti. Quindi, utilizzare un allineatore UV a 10 milliwatt al secondo per centrare il modello elettronico in rame sul wafer. Utilizzare un tempo di esposizione di 25 secondi.

Un modello frattale viene utilizzato per creare sensori e una rete aperta viene realizzata per le interconnessioni. Sviluppa il fotoresist nella soluzione per sviluppatori al 33% per un minuto. Quindi sciacquare le patatine con acqua deionizzata e asciugarle sotto un getto di azoto.

Prima di procedere, controllare i modelli al microscopio per verificare la presenza di difetti. Quindi, incidere il rame sul wafer utilizzando un bagno di sei minuti in incisione chimica. Dopo l'incisione, sciacquare e asciugare le cialde.

Come prima, controllare i modelli incisi al microscopio con una percentuale superiore al 20%, l'incisione eccessiva del rame porta a guasti meccanici. Per incidere lo strato di cromo, utilizzare cinque minuti di incisione ionica reattiva. Dopo aver controllato l'incisione, rimuovere i resist fotografici rimanenti con 10 millilitri di acetone, seguiti da 10 millilitri di isopropanolo.

E in terzo luogo, 20 millilitri di acqua deionizzata. Seguire i bagni asciugando le cialde sotto un getto di azoto. Per questo protocollo, preparare 10 grammi di una miscela di silicone incapsulante per il materiale target su cui verrà trasferita l'elettronica su una piastra di Petri larga 10 centimetri.

Spin coat, otto grammi di miscela a 150 RPM per un minuto. Per un rivestimento in silicone da mezzo millimetro. Lasciare indurire per una notte a temperatura ambiente.

Quindi, attacca pezzi di nastro solubile in acqua di dimensioni dimensionali sui chip del modello per fungere da superficie laminata per i modelli elettronici. Dopo aver attaccato il nastro, scaldare i wafer per tre minuti a 130 gradi Celsius. Quindi staccare rapidamente il nastro per staccare e recuperare l'elettronica sui modelli di recupero.

Utilizzare l'evaporazione a fascio elettronico per depositare 20 nanometri di cromo per una maggiore adesione. Quindi depositare 50 nanometri di biossido di silicio sullo strato di cromo. Ora recupera lo strato di silicone e trattalo con luce UV a 365 nanometri per due minuti a 8,9 milliwatt per centimetro quadrato.

Questo attiva la superficie con il silicone attivato. Premere l'elettronica recuperata nel silicone, distribuirla uniformemente sul materiale target. Quindi trattare il nastro con acqua per scioglierlo e, dopo cinque minuti, staccare il nastro.

Quindi sciacquare il silicone con acqua deionizzata e asciugare su una piastra riscaldante a 90 gradi Celsius per un minuto. Per creare il dispositivo, iniziare coprendo le piazzole di contatto con un pezzo rettangolare di PDMS utilizzando la forza di incollaggio di Vander Wall. Ora sull'elettronica di trasferimento spinco cinque grammi di miscela siliconica incapsulata a 4.000 giri/min per un minuto.

Questo crea uno strato spesso cinque micron, che viene polimerizzato durante la notte a temperatura ambiente. Il giorno successivo, pulire i cuscinetti del sensore con mezzo millilitro di flusso di acciaio liquido per tre secondi. Quindi incollare un cavo a nastro flessibile ai punti di contatto con una pressione e un calore superiori a 60 gradi Celsius.

Controllare i collegamenti con un multimetro. La resistenza tra il pad del sensore e il cavo della pellicola a un centimetro di distanza deve essere inferiore a un ohm per legare l'altra estremità del cavo a nastro a un circuito stampato personalizzato allo stesso modo. Infine, collegare il dispositivo all'hardware di acquisizione dati saldando i fili convenzionali al PCB.

Utilizzando il protocollo descritto, il dispositivo sensore elettronico è stato fabbricato. È stata esaminata la flessibilità del dispositivo. Non si è verificata alcuna frattura meccanica sotto sforzo di trazione e il dispositivo era funzionante.

La resistenza in sei posizioni del sensore è stata misurata utilizzando una piastra riscaldante ad alta precisione. C'era una relazione lineare che mostrava che i sensori erano ben calibrati per rilevare sottili cambiamenti di temperatura. Inoltre, è stato utilizzato un segnale a tre omega adattato per valutare la conduttività termica con il dispositivo in un contesto clinico.

Il dispositivo è stato utilizzato per monitorare la guarigione delle ferite dopo l'intervento chirurgico per un massimo di un mese. In questo modo è stata misurata la temperatura del processo di guarigione della ferita. C'è stata un'intensa infiammazione nel sito della ferita al terzo giorno, che si riflette nel picco di temperatura misurato dal dispositivo.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come fabbricare un dispositivo elettrico schemico conforme per la gestione quantitativa delle ferite sui pazienti.