Method Article

양적, 피부가 상처 관리를위한 등각 피부와 같은 전자 시스템의 제조 및 특성

DOI:

10.3791/53037

⸱

September 2nd, 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

In This Article

Summary

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

이 기사에서는 임상 응용 분야, 특히 피부 상처 관리에 사용하기 위해 등각적이고 피부와 유사한 전자 시스템 및 프로토콜을 제작하고 특성화하는 방법을 제시합니다.

Abstract

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

최근 전자 기술 및 생체 의학 기기 개발의 발전은 피부의 피부 상처 치유에 대한 비침습적이고 정량적인 평가의 기회를 제공합니다. 그러나 기존 방법은 여전히 다양한 현미경 도구 및 장치를 통한 육안 검사에 의존하고 있으며, 이러한 방법에는 일반적으로 고가의 정교한 시스템이 포함되며 운영 및 데이터 분석을 위해 잘 훈련된 인력이 필요합니다. 여기에서는 상처 조직 근처의 피부 표면에 등각 적층을 가능하게 하는 등각 피부와 같은 전자 시스템을 제작하는 방법과 프로토콜을 설명하며, 이를 통해 피부 온도 및 열전도율과 같은 충실도가 높은 전기 신호를 기록합니다. 장치 제조 방법은 전기 절연을 제공하기 위해 엘라스토머 실리콘 재료로 완전히 둘러싸인 마이크로 전자 시스템의 단계별 준비에 대한 세부 정보를 제공합니다. 실험 연구는 임상 응용 프로그램을 위한 장치의 다기능, 생체 적합성, 방수, 재사용 가능 및 유연/신축성 특성을 제시합니다. 임상 테스트 프로토콜은 환자의 과민성 피부 상처 및 반대쪽 조직에 부드럽게 장착된 피부와 유사한 전자 장치를 사용하여 세척, 테스트 설정, 시스템 작동 및 데이터 수집에 대한 개요와 순차적 프로세스를 제공합니다.

Introduction

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임상 연구 및 생물 의학 연구에서, 상처 치유의 모니터링은 상처 1,2의 조직 형태 학적 변화의 조직 학적 평가를 기반으로하는 침습적 방법에 초점을 맞추고있다. 최근, 전자 기술의 급속한 발전을 육안 또는 디지털 촬상 3,4- 공 초점 주사 현미경 및 분광기를 통해 프로세스 4,5- 상처 치유를 검사 할 수 고정밀 영상 및 분석 도구의 개발을 가능하게한다. 그러나, 이러한 접근법은 촬상 높은 비용, 복잡한 광학 도구 및 조작이 필요하며, 더욱 중요하게는, 환자는 시험 중에 고정화 할 필요가있다. 따라서,보다 정확한 상처 관리를 제공하기 쉬운, 비 침습성 정량 저렴하고있는 새로운 다기능 장치 및 시스템에 대한 요구가 존재한다.

여기서는 온도 및 열 condu 정확한 실시간 매핑을 제공 피부 같은 전자 시스템을 소개ctivity과 비 침습적 장치의 등각 적층 통하여 상처 부위에서 가열의 정확한 수준을 제공한다. 이 장치는 표피 6-9의 기술, 기계 및 재료 특성에 맞도록 설계되어 피부 표피 장착형 전자 시스템 (굽힘 강성, 총 두께, 유효 계수, 질량 밀도)의 클래스를 나타낸다.

이 장치는 생체 적합성, 피부 친화....

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Protocol

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장치 제조, 피부 적층, 및 특성에 대한 실험은 그림 1, 2에 나타낸, 4 버지니아 커먼 웰스 대학 (VCU), 리치몬드, 버지니아, 미국에서 바이오 인터페이스 나노 공학 연구실에서 수행이 자원 봉사자 모두를 포함했다. 이 연구는 VCU 임상 시험 심사위원회의 승인 (프로토콜 번호 : HM20001454)와 VCU 인간 연구에서 연구 지침을 따랐다. 임상 시험 심사위원회, 노스 웨스턴 대학, 시카고, 일리노이, 미국에 의해 승인 : (STU69718 수) 그림 3과 5의 장치 및 임상 데이터는 환자의 실험 프로토콜에 따라 수행되었다 게시 된 기사 (10)로부터 획득했다.

1. 디바이스 제조

참고 :도 2는 전체적인 제조 공정에 대한 개략도를 나타낸다.

  1. 캐리어 기판을 제조
    1. 다이아몬드 블레이드를 이용하여 전자 제품의 원하는 크기로 베어 3 실리콘 (SI), 웨이퍼를 잘라.
      참고 : 약 절반 Si 웨이퍼는 상처 장치에 이상적인 크기를 제공합니다.
    2. 아세톤 및 아이소 프로필 알코올 (IPA)과....

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Results

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도 1은 환자에 양적, 피부 상처 관리 용으로 설계된 공형, 피부와 같은 전자 시스템의 특성의 개요를 나타낸다. 다기능 전자 장치는 마이크로 프랙탈 구조 3,14 구성 및 필라멘트 뱀 뛰어난 기계적인 신축성과 굽힘 성을 제공하는 얇은 탄성 중합체 막에 9,17 추적합니다. 완전히 실리콘 층에 의해 둘러싸인 호환 장치 혼자 반 데르 발스 상호 작용을 통해 피부에 부드러운, 가역 적층 수 있습니다. 장치의 고유 한 특성은 실제 임상에서 사용하기위한 생체 적합성, 방수, 사용 편의성, 기계적 유연성을 포함한다.

이러한 중합체 및 금속 (실리콘, 폴리이 미드, 및 구리) 등의 복합 재료의 통합은 전기적 안전 방수 및 생체 장치 (도 2a)를 산출한다.프랙탈의 배열 (구리, 구리) 저항 (35 폭 μm의 두께 3 μm의)는 코어에 적용 굽힘 변형을 최소화하기 위해, 층 (두께 1.2 μ.......

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Discussion

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이 기사에서는 피부 온도 및 피부의 열전도율 매핑을 정량적으로 측정할 수 있는 상처 조직 근처의 컨포멀 라미네이션을 가능하게 하는 컨포멀 피부 유사 전자 시스템을 제작하는 방법과 프로토콜을 강조합니다.

주요 특징에는 유연하고 신축성이 있는 연질 전자 장치를 설계하고 개발하기 위한 재료 전사 인쇄 및 경질-연질 재료 통합의 새로운 기술을 활용하는 것이 포함됩니다. 장치를 완전히 둘러싸는 생체 적합성, 전기적으로 안전한 실리콘 층을 사용하면 전자 장치를 현실적인 임상 환경, 환자의 피부 상처 관리에서 처음으로 사용할 수 있습니다.

장치 준비 프로토콜에서 다음 단계는 제조 수율을 향상시키는 데 중요합니다. 장치의 금속층(Cu)의 습식 화학 에칭은 에칭 속도가 다른 금속보다 빠르기 때문에 극도의 시간 제어가 필요합니다. Cu 오버 에칭의 주요 단점은 장치의 결합 된 전기 저항의 변화이며, 이로 인해 데이터 수집 시스템에서 장비 매개변.......

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Disclosures

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

저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.

Acknowledgements

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

이 작품은 공학부, 버지니아 커먼 웰스 대학과 전자 장치의 일부 라이트 버지니아 마이크로 일렉트로닉스 센터의 미세 시설에서 제조되었다에서 시작 기금에 의해 지원되었다. 우리는 게시 된 기사 (10)로부터 획득 장치 및 임상 데이터 (이 논문의 그림 3 및 5)에 대한 공헌을 한 연구자를 인정합니다. 주문 제작, 데이터 기록 소프트웨어 W.-HY 덕분 요시아키 핫토리.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3 "실리콘 웨이퍼대학 웨이퍼, 미국제작을위한 캐리어로 사용
아세톤피셔 사이언티픽, 미국A18-1웨이퍼를 청소하고 포토 레지스트 이
소프로판올 (IPA)셔 사이언티픽, 미국A459-1웨이퍼
AZ4620 포토 레지스트AZ 일렉트리온 재료, 미국사용 금속에 패턴을 만드는 데 사용 및 폴리머
AZ400K 개발자AZ Electrionic Materials, 미국AZ4620 포토레지스트
크롬 에칭Transene, 미국1020AC장치의 Cr 층 에칭에 사용
구리 에칭 Transene, 미국ASP-100장치의 Cu 층 에칭에 사용
Sylgard 184 실리콘 엘라스토머 키트(PDMS)다우코닝, 미국39100000'건조한' 회수를 위한 기판으로 사용
PI2545 폴리이미드HD MicroSystem, 미국금속층 캡슐화에 사용
SolarisSmooth-On, 미국기판 및 캡슐화 장치에 사용
PetridishCarolina, 미국741255기판을 만들기 위한 금형으로 사용
수용성 웨이브 솔더 테이프 54143M, 미국AM000000217PDMS 층에서 장치를 검색하기 위해 사용
High Activity Liquid Stainless Steel FluxWorthington, USA331929USA
사이의 전기적 연결을 만드는 데 사용임상 테스트에서 장치를 청소하기 위한 소독제로 사용
SolderKester, USA24-6337-9703하드 와이어를 납땜하는 재료로 사용
자외선 램프Cole-Parmer, USA97600-00PDMS 층을 친수성 표면으로 활성화하는 데 사용
MultiplexerFixYourBoard, USAU802여섯 가지 감지 구성 요소에서 측정값을 획득하는 데 사용 
DC/AC 전류 소스Keithley, USA6221을 공급하는 데 사용
Aoyue, China968A+하드 와이어를 납땜하고 장치와 외부 기기 사이를 전기적으로 연결하는 데 사용
적외선 카메라FLIR, USA435-0001-01-00실험에서 적외선 이미지를 촬영하는 데 사용
디지털 멀티미터Fluke, USA117전기 연결을 확인하는 데 사용
락인앰플리파이어Stanford Research System, USASR8304점 프로브 측정을 수행하는 데 사용
전자빔 증발기9 스케일 진공 제품, 미국박막(Cu 및 SiO2)을 증착하는 데 사용
장치 을 제거하는 데 사용 피을 청소하는 데 액 Cu Flexible, micro-film cable Elform, 의 산화층을 제거하는 데 사용 전자 장치와 데이터 수집 시스템 pH Neutral Cleaner Australian Gold, USA 전류 SMD 디지털 열풍 재작업 스테이션

References

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

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