Name: 양적, 피부가 상처 관리를위한 등각 피부와 같은 전자 시스템의 제조 및 특성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-09-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 50 s
Description: 학습하세요 피부와 같은 전자 장치 제작 및 특성 분석 방법을 통해 상처 관리를 위한 실시간 온도 및 열전도도 모니터링 기술을 개발하는 방법을 배우세요. 이 연구는 임상 환경에서 환자 결과를 개선하는 데 활용됩니다.

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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.

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. <ol><li> 캐리어 기판을 제조<ol><li> 다이아몬드 블레이드를 이용하여 전자 제품의 원하는 크기로 베어 3 실리콘 (SI), 웨이퍼를 잘라. 참고 : 약 절반 Si 웨이퍼는 상처 장치에 이상적인 크기를 제공합니다. </li><li> 아세톤 및 아이소 프로필 알코올 (IPA)과 Si 웨이퍼를 탈지. 탈 (DI) 물과 웨이퍼를 헹구고 나서, 질소로 건조하고 3 분 동안 110 ° C에서 열판에 탈수. </li><li> (10) 폴리 디메틸 실록산 (PDMS)의 혼합물 11g 제조 : 1 부피 기준의 비율과 경화제 및 시간 동안 진공 챔버에서 탈기 혼합물. 주 : PDMS가 건조 패턴의 검색을 위해 사용되며, 습식 화학 (아세톤) 이전 연구 7에서 기반 접근하는 것이 바람직하다 미세 가공, 인쇄 후 전송된다. </li><li> 스핀 코팅 한 5 분 동안 3,000 rpm에서 웨이퍼상의 PDMS 혼합 용액 g과 완전히 30 분 동안 150 ℃에서 핫 플레이트상에서 경화. </li></ol></li><li> 예금 소재와 패턴 전자 <ol><li> PDMS-C 치료자외선 (UV)과 oated 웨이퍼 표면의 친수성을 만들기 위해 3 분 동안 UV 램프 (8.9 mW의 / cm 2)을 사용하여 / 오존. 참고 : 친수성 ​​표면이 PDMS에 대한 자세한 층의 균일 한 코팅을 제공합니다. </li><li> Spincoat 폴리이 미드 (PI; 2 ㎖)을 5 분 동안 150 ℃에서 핫 플레이트상에서 1.2 μm의 두께의 층, 프리 베이크를 형성하기 위해 1 분 동안 4,000 rpm에서, 피펫에 의해, 웨이퍼를 코팅 된 PDMS 및 사후에 2 시간 동안 250 ℃에서 굽는다. </li><li> 입금 크롬 (CR)를 20 nm 두께의 층을 형성 한 후 전자빔 (e-beam) 증착을 이용하여 3 ㎛의 두께로 층을 형성하기 위해 구리 (Cu)를 증착하기 (기본 압력 : ~ 1 × 10-7 토르 증착 압력 : ~ 1 × 10-6 토르, 증착 속도 : 1 - 5 / s). 증발기에 매립 증착 제어기 인터페이스에 의해 막 두께를 모니터링. 참고 : 구리 층의 두께가 얇은 소자 및 CR 층의 마이크로 저항에 충분한 전기 전도도의 레벨을 제공한다(PI) 및 Cu 사이의 접착을 촉진하는 데 사용됩니다. </li><li> 10 초 동안 900 rpm으로 세 단계, 60 초 동안 1100 rpm으로 20 초 동안 4,000 RPM으로 포토 레지스트 (2 ml)에 Spincoat 한 다음 30 분 동안 75 ℃에서 핫 플레이트상에서 그것을 경화. 주 : 상기 순차 단계는 두꺼운 (&gt; 10 μm의) 포토 레지스트를 증착하기 위해 사용되었다. </li><li> 구리 전자 패턴 (센서; 프랙탈 &#39;아노&#39;설계 폭 및 인터커넥트들에이 35㎛로, 구불 구불 한 오픈 메쉬 디자인을 폭 50㎛의 사용)에 맞추고 Si 웨이퍼의 중심에서 UV 노광 장치를 사용하여 (전력 10 mW의 / 초) 노출 시간 (25)와 함께 사용. 주 : 프랙탈 구조는 단지 사행 특징 14에 비해 우수한 기계적 신축성을 제공하기 위해 사용된다. </li><li> , 분 (개발자 및 DI 워터 2 비율 1) 탈 물로 씻어, 질소 건조 희석베이스 개발자에 포토 레지스트를 개발한다. 마이크로를 사용하여 패턴 (구리 도형 및 상호 연결)​​을 검사범위는 기능의 크기를 확인하고 미립자에서 결함을 찾을 수 있습니다. 참고 : 원치 않는 결함이있는 경우, 아세톤 / IPA / 탈 이온수로 세척하여 포토 레지스트를 제거합니다. 질소로 건조시킨 후, 1.2.4에서 1.2.6로 단계를 반복합니다. </li><li> ~ 6 분 동안 습식 화학 에칭 제에 침지하여 실리콘 웨이퍼상의 Cu 층을 에칭 (10 ㎖ 1의 비율과 황산 암모늄 및 물의 혼합물 : 4, 40 ° C에서 8 ㎚ / 초의 에칭 속도), 세정 DI 물과 질소로 건조와. 어떤을 통해 에칭 패턴 현미경을 사용하여 패턴을 검사합니다. 참고 : 패턴을 통해 에칭하는 경우,이 장치의 처리 및 세척 과정에서 기계적인 파괴로 이어질 수있는 기능, 원치 않는 날카로운 모서리의 원인이 될 수 있습니다. 종래 테스트 결과는 오버 에칭 원래 패턴의 이상 ~ 20 % 미만은 상기 문제를 일으킨 것으로 나타났다. </li><li> 300 mTorr의 전력 : 200 W, CF 4 가스 : 5 초 압력 반응성 이온 에칭 (RIE와의 Cr 층을 에칭CCM, O 2 가스 : 10 SCCM) 5 분. 패턴을 검사합니다. 주 : CR 층의 에칭, RIE 처리가 Cu 층으로 불리한 반응을 일으키는 화학 습식 에칭하는 것이 바람직하다. </li><li> 각각의 웨이퍼를 아세톤 (10 ㎖), IPA (10 ml)에 용해시키고, DI 물 (20 ml)에 침지시켜 금속층에 남아 포토 레지스트를 제거한다. 그런 다음, 질소로 건조. </li><li> Spincoat PI 피펫에 의해 금속 증착 웨이퍼 (2 ㎖), 4000 rpm에서 1 분 동안 5 분 동안 150 ℃에서 핫 플레이트상에서 1.2 μm의 두께의 층, 프리 베이크를 형성하고, 포스트 베이크의하기 2 시간 동안 250 ℃로. </li><li> 10 초 동안 900 rpm으로 세 단계, 60 초 동안 1100 rpm으로 20 초 동안 4,000 RPM으로 포토 레지스트 (2 ml)에 Spincoat 한 다음 30 분 동안 75 ℃에서 핫 플레이트상에서 그것을 경화. </li><li> 구리 전자를 캡슐화 PI 패턴을 맞 춥니 다 (센서, 폭과 인터커넥트에 35 μm의 프랙탈 &#39;페 아노&#39;디자인 250와 뱀 오픈 메쉬 디자인노출 시간 25 초 10 mW의 / 초) : UV 노광 장치 (전원을 이용하여 미리 정의 된 도형 및 구리 배선과 μm의 폭). </li><li> , 분 (개발자 및 DI 워터 2 비율 1) 탈 물로 씻어, 질소 건조 희석 개발자와 포토 레지스트를 개발한다. 피처 크기를 확인하고, 미립자로부터 결함을 찾기 위해 현미경을 사용하는 패턴을 검사한다. 참고 : 원치 않는 결함이있는 경우, 아세톤 / IPA / 탈 이온수로 세척하여 포토 레지스트를 제거합니다. 질소로 건조시킨 후, 1.2.10에서 1.2.13로 단계를 반복합니다. </li><li> 25 분 동안 RIE (20 SCCM : 170 mTorr로, 전력 : 150 W, O 2 가스 압력)와 PI 층을 에칭. 패턴을 검사합니다. </li><li> 각각의 웨이퍼를 아세톤 (10 ㎖), IPA (10 ml)에 용해시키고, DI 물 (20 ml)에 침지하여 포토 레지스트를 제거 남아. 그런 다음, 질소로 건조. </li></ol></li><li> 탄성 막을 준비 <ol><li> 실리콘 혼합물 (1 캡슐화 10g을 준비한다 :1 볼륨베이스와 경화제의 비)와 적외선 카메라를 사용하여 피부에 온도 변화의 제어를 용이하게 측정하는 12시 59분 부피비로 흑색 잉크 (15)를 추가한다. 참고 : 사용되는 실리콘 (투명 캡슐 고무) 장치 (16)에 낮은 점도, 광학 선명도, 전기 절연 / 보호의 고유 한 특성을 제공한다. </li><li> 1 분 동안 150 rpm으로 배양 접시에서 혼합물의 Spincoat 8g / O를위한 N을 실온에서 500 μm의 두께 탄성 막과 치료를 형성한다. 주 : 재료가 균일 한 두께에 대한 평평한 표면에 배치 할 필요가있다. </li><li> 날카로운 면도날을 사용하여 X 30mm 70mm의 원하는 크기로 막 잘라 부드럽게 페트리 접시에서 분리. </li></ol></li><li> 검색 및 전자 전송 <ol><li> 수용성 테이프 (25mm X 80mm)를 잘라 제작 된 전자 패턴에 적층 부드럽게 및 130 ° C에서 열판에 배치3 분. 주 : 온도 상승 표면으로부터 전자 패턴의 분리 도와 Si 웨이퍼상의 PDMS 층을 확대. </li><li> 전자 패턴을 검색하기 위해 PDMS / 실리콘 웨이퍼로부터 빠르게 테이프를 분리. </li><li> 석출 20 ㎚의 전자 빔 증착법에 의해 검색 패턴에 50 nm 두께의 이산화 실리콘 (SiO2) 뒤에 CR (접착) 두께. </li><li> 표면을 활성화하기 위해 2 분 동안 타겟 실리콘 막에 UV 램프 (365 nm의, 8.9 mW의 / cm 2)을 이용하여 UV / 오존 처리한다. </li><li> 원하는 위치에 테이프 검색 패턴을 배치하고 고르게 기판까지 패턴의 상단 측으로부터 압력을 가하여 실리콘 막에 패턴을 전송. 5 분 동안 테이프를 용해 물을 뿌려야 함. 참고 자료 전송 한 처리가 공유 결합 (SI-O-시)에 의해 촉진되어 증착 된 실리콘 이산화물 및 UV 활성화 된 실리콘 기판 (17) 사이 </s&gt;까지. </li><li> 껍질은 테이프 떨어져, 1 분 동안 90 ° C에서 열판에 탈 이온수, 건조 씻어. </li></ol></li><li> 실리콘 막을 사용하여 장치를 캡슐화 <ol><li> (: 염기의 부피비 1 및 경화제 1) 실리콘 혼합물을 캡슐화 10g을 준비한다. </li><li> 패드 실리콘 코팅을 피하기 위해 하부 실리콘 막과 반 데르 발스 결합, PDMS에 의해 직사각형 부재 (22 × 6 × 1mm 3)와 케이블 접촉 패드 커버. </li><li> 4,000 rpm에서 실리콘 혼합물 5g Spincoat 1 분 이전에 전자 5 μm의 두께 층을 형성하기위한 다음 / O 동안 실온에서 N을 치료. </li></ol></li><li> 데이터 수집을위한 유연한 리본 케이블을 연결합니다 <ol><li> 깨끗한 표면을 3 초 동안 커넥터 패드, 피펫 팅에 의해 용강 플럭스 (0.5 ml)에 적용됩니다. </li><li> 고온에서의 압력과 접점에 얇은 플렉시블 리본 케이블을 결합 (&gt; 60 ° C). 일반적인 헤어 straightener은 취급이 용이하고 결합을 제공합니다. 주 : 마이크로 필름 케이블 실리콘에 전사 된 금속 막의 기계적 파괴를 피하기 위해, 종래의 하드 와이어 납땜하는 것이 바람직하다. </li><li> 디지털 멀티 미터를 사용하여 전기적 연결을 확인합니다. (~ 1cm 이격 거리)의 저항 값이 일단 센서 패드와 필름 케이블의 다른 쪽 끝 사이에 1 Ohm 미만 예상된다. </li><li> 단계 1.6.2에서 설명 된 것과 동일한 전략을 정의 인쇄 회로 기판에 리본 케이블의 다른 쪽 끝의 접합. </li><li> 디지털 멀티 미터를 사용하여 전기적 연결을 확인합니다. </li><li> PCB에 종래의 와이어를 납땜 데이터 수집 하드웨어 장치를 연결한다. </li></ol></li></ol> 2. 임상 시험 <ol><li> 소독액을 사용하여 장치 청소 <ol><li> (: 물 및 솔루션의 1 부피비 40) 희석 된 소독제 용액 205g을 준비합니다. </li><li> 스프레이장치의 용액 (10 g) 및 10 분 동안 담가. 참고 : 희석 된 살균 청소기 실온에서 저장 될 수있다. </li><li> 물에 세 번 헹구고 깨끗한 조직으로 건조. </li></ol></li><li> 디바이스 테스트에 대한 장비의 시리즈 셋업 <ol><li> 준비 및 전류원, 멀티플렉서, 및 데이터 기록을위한 노트북 컴퓨터에 설치된 소프트웨어와 함께 지정 잠금 증폭기를 연결한다. </li><li> 삼각대에 적외선 카메라를 놓고 참고로 온도 측정의 대상 객체에 초점을 맞추고있다. </li><li> 잠금에 앰프의 설정 시스템 매개 변수는 열전도도 측정 (주파수 : 1 3 Hz에서, 시간을 일정 : 3, 1 초, 감도 : 1 MV, 동적 예약 : 높은 예비) 및 온도 (주파수 : 997 Hz에서, 시간을 상수 : 300 밀리 초, 감도 : 2 MV, 동적 예약 : 저소음) 적용 정전류 (2 엄마와 함께). </li><li> 미세 및 전송 인쇄에 의해 준비되고 상처에 장착 된 두 개의 상처 장치를 연결하고오른쪽 환자로부터 데이터를 기록하기 전에 멀티플렉서 반대측 사이트. </li></ol></li><li> 레코드 온도 및 열전도 주 : 데이터 수집 소프트웨어가 원격 로크의 실시간 모니터링 및 데이터 저장을위한 증폭기를 제어 할 수있는 주문 제작된다. 온도 측정에있어서, 각 데이터 포인트는 20 초마다 300 밀리 초를 측정한다. 처음 10 초 및 다음 10 초 동안 데이터의 세트는 각각의 평균 온도 값과 표준 편차를 계산하는 데 사용된다. 기록 된 데이터는 적외선 열 화상 데이터와 비교 한 그래프를 플롯하는 데 사용되는 쉼표로 구분 된 값 파일로 저장됩니다. 열전도율의 측정에있어서, 3Ω 신호는 다음 분석적 직접적 열전도를 계산하는 데 이용되는 하드웨어 화면 (증폭기)로부터 판독된다. <ol><li> 조심스럽게 살균 알코올을 사용하여 피부에 장치 응용 프로그램 사이트 (10)를 쳐 문질러. </li><li> 2.3.2) 부드럽게 소프트 결합을 용이하게하기 위하여 손가락 피부에 장치를 눌러 원하는 피부 위치에 두 장치 라미네이트 수술 상처 부위에 하나 및 기준으로서 반대측의 위치에 다른. </li><li> 데이터 수집을 시작하여 장치의 열전도율에 관련된 전기 전압 (3Ω)를 측정. </li><li> 피부에 장치의 등각 접촉을 확인 얻어진 데이터를 평가; 이상 값 (&lt;0.1 ​​W는 / mK의)는 장치의 접촉 불량을 보여줍니다. </li><li> 커스텀 소프트웨어를 통해 온도 분포 및 기록 데이터를 결정하는 전기 저항을 측정한다. </li><li> 피부에 두 장치의 광학 및 적외선 이미지를 가져 가라. </li><li> 권취 장치 (2.3.5)에서 기록 된 데이터와 이미지에서 IR 온도 값을 비교한다. 사용자 정의 스프레드 시트의 열을 구분하는 데 두 값을 추가합니다. </li></ol></li><li> 기록 된 데이터를 분석 <ol><li> 에 기록 된 데이터를 내보내기자동 장치에서 센서의 배열에서 온도 및 열전도율을 계산 템플릿을 정의. </li><li> 한달에 걸쳐 비교 데이터 (온도와 다른 시간 스케일 센서 위치에 따라 열전도율) (네 일 1, 3, 15의 데이터 세트 및 30)을 플롯. </li><li> 온도와 시간에 따른 열전도 일련의 데이터를 비교하여 데이터를 분석; 급격한 상승과 값 또는 상처 부위에 상처 치유 단계 및 / 또는 예기치 않은 이상의 변화를 말해 놓습니다. </li></ol></li></ol>

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<li>Padilla-Medina, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+technique+for+acne+treatments+based+on+statistical+parameters+of+skin+thermal+images%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Assessment technique for acne treatments based on statistical parameters of skin thermal images.</a> J Biomed Opt. 19 (4), 046019-046019 (2014).</li>
</ol>

저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.

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...

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 친화적 인, 방수 설계, 세척 환자 (10)에 임상 응용 프로그램에 대한 소독 할 수있는 재사용 가능한 형태이다. 상처 조직 근처에 장착 등각 전자 장치는 수분에 상관 온도 (8)와 열 전도율 (13)의 양적 기록을 통해, 상처 11,12 증가 혈류량과 효소 반응에 의한 염증 단계 (상처 치유 과정의 하나), 캡처 . 실험 및 계산 연구 accommod하는 역학 최적 설계를 결정자연의 움직임을 먹고 기계 파괴하지 않고 균주를 적용하고 고 충실도 신호의 획득을 제공하는 피부 표면에 등각 라미네이트 피부와 같은 전자 기계 스트레칭의 기본 물리학을 캡처합니다. 이 문서에서 설명하는 프로토콜은 장치 청소, 임상 설정에서 장비 설정 및 피부 상처에 온도와 열전도도의 정량적 모니터링을위한 임상 응용 프로그램을 포함하여 준비 테스트, 피부와 같은 전자 시스템에 대한 마이크로의 방법을 제시한다.

<table><tbody><tr><td>3 "실리콘 웨이퍼</td><td>대학 웨이퍼, 미국</td><td></td> 장치 <td>제작을위한 캐리어로 사용</td></tr><tr><td>아세톤</td><td>피셔 사이언티픽, 미국</td><td>A18-1</td><td>웨이퍼를 청소하고 포토 레지스트 이</td></tr><tr><td>소프로판올 (IPA)</td>을 제거하는 데 사용 피<td>셔 사이언티픽, 미국</td><td>A459-1</td><td>웨이퍼</td></tr><tr><td>AZ4620 포토 레지스트</td><td>AZ 일렉트리온 재료, 미국</td><td></td>을 청소하는 데 <td>사용 금속에 패턴을 만드는 데 사용 및 폴리머</td></tr><tr><td>AZ400K 개발자</td><td>AZ Electrionic Materials, 미국</td><td></td><td>AZ4620 포토레지스트</td></tr><tr><td>크롬 에칭</td>액 <td>Transene, 미국</td><td>1020AC</td><td>장치의 Cr 층 에칭에 사용</td></tr><tr><td>구리 에칭 Transene</td><td>, 미국</td><td>ASP-100</td><td>장치의 Cu 층 에칭에 사용</td></tr><tr><td>Sylgard 184 실리콘 엘라스토머 키트(PDMS)</td><td>다우코닝, 미국</td><td>39100000</td><td>'건조한' 회수를 위한 기판으로 사용</td></tr><tr><td>PI2545 폴리이미드</td><td>HD MicroSystem, 미국</td><td></td><td>금속층 캡슐화에 사용</td></tr><tr><td>Solaris</td><td>Smooth-On, 미국</td><td></td><td>기판 및 캡슐화 장치에 사용</td></tr><tr><td>Petridish</td><td>Carolina, 미국</td><td>741255</td><td>기판을 만들기 위한 금형으로 사용</td></tr><tr><td>수용성 웨이브 솔더 테이프 5414</td><td>3M, 미국</td><td>AM000000217</td><td>PDMS 층에서 장치를 검색하기 위해 사용</td></tr><tr><td>High Activity Liquid Stainless Steel Flux</td><td>Worthington, USA</td><td>331929</td> Cu Flexible, micro-film cable Elform, <td>USA</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td>의 산화층을 제거하는 데 사용 전자 장치와 데이터 수집 시스템 pH Neutral Cleaner Australian Gold, USA <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>사이의 전기적 연결을 만드는 데 사용임상 테스트에서 장치를 청소하기 위한 소독제로 사용</td></tr><tr><td>Solder</td><td>Kester, USA</td><td>24-6337-9703</td><td>하드 와이어를 납땜하는 재료로 사용</td></tr><tr><td>자외선 램프</td><td>Cole-Parmer, USA</td><td>97600-00</td><td>PDMS 층을 친수성 표면으로 활성화하는 데 사용</td></tr><tr><td>Multiplexer</td><td>FixYourBoard, USA</td><td>U802</td><td>여섯 가지 감지 구성 요소에서 측정값을 획득하는 데 사용&nbsp;</td></tr><tr><td>DC/AC 전류 소스</td><td>Keithley, USA</td><td>6221</td> 전류 SMD 디지털 열풍 재작업 스테이션<td>을 공급하는 데 사용</td></tr><tr><td></td><td>Aoyue, China</td><td>968A+</td><td>하드 와이어를 납땜하고 장치와 외부 기기 사이를 전기적으로 연결하는 데 사용</td></tr><tr><td>적외선 카메라</td><td>FLIR, USA</td><td>435-0001-01-00</td><td>실험에서 적외선 이미지를 촬영하는 데 사용</td></tr><tr><td>디지털 멀티미터</td><td>Fluke, USA</td><td>117</td><td>전기 연결을 확인하는 데 사용</td></tr><tr><td>락인앰플리파이어</td><td>Stanford Research System, USA</td><td>SR830</td><td>4점 프로브 측정을 수행하는 데 사용</td></tr><tr><td>전자빔 증발기</td><td>9 스케일 진공 제품, 미국</td><td></td><td>박막(Cu 및 SiO2)을 증착하는 데 사용</td></tr></tbody></table>

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

Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management

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.

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...

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

Recent advances in the development of electronic technologies and biomedical devices offer opportunities for non-invasive, quantitative assessment of ...

이 절차의 전반적인 목표는 정량적인 피부 상처 관리를 위한 피부 유사 전자 소자를 제작하는 것입니다. 이는 먼저 캐리어 기판 위에 전자 소자를 개발함으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 전자 소자를 내장할 엘라스토머 막을 준비하는 것입니다.다음으로, 제작된 전자 소자를 제작 화합물에서 회수하여 멤브레인 위로 옮깁니다. 마지막 단계는 실리콘 코팅으로 전자 소자를 밀봉하고 데이터 수집을 위한 유연 케이블을 연결하는 것입니다. 완성된 장치를 환자의 상처 조직 근처에 적층하여 상처 관리의 일환으로 시간, 변화하는 온도 및 조직 열전도도를 모니터링합니다.현미경 시각 검사에 기반한 기존 도구들에 비해 이 장치의 주요 장점은 상처 조직 근처의 온도와 열전도도에 대한 다기능 정량적 모니터링을 제공할 수 있다는 점입니다. 부드러운 생체 적합성 및 피부 착용 가능 장치는 임상 환경에서 사용할 수 있는 기능과 특성을 제공하며, 만성 상처 관리의 중요한 문제들을 해결할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 이 스핀 코팅 프로토콜은 모든 크기의 실리콘 웨이퍼에서 수행될 수 있습니다.먼저 웨이퍼를 아세톤과 이소프로필 알코올로 탈지합니다. 그런 다음 탈이온수로 헹구고 질소 기류 하에서 건조합니다. 110 °C로 설정된 핫플레이트 위에서 웨이퍼를 3분 동안 탈수합니다.이제 5 g의 PDMS를 웨이퍼 위에 3000 RPM으로 1분 동안 스핀 코팅하십시오. 150 °C로 설정된 핫플레이트에서 웨이퍼를 30분 동안 경화시켜 공정을 완료합니다. PDMS가 코팅된 웨이퍼를 3분 동안 UV 처리한 후, 웨이퍼 위에 폴리아미드를 스핀 코팅하십시오. 피펫으로 2 mL를 도포하고 4,000 RPM으로 1분 동안 회전시켜 1.2 µm 두께의 층을 형성합니다.그 후 웨이퍼를 핫플레이트에서 150 °C로 5분 동안 사전 베이킹하고, 오븐에서 250 °C로 2시간 동안 베이킹합니다. 다음으로, 전자빔 증착기를 사용하여 접착력을 위한 20 nm 두께의 크롬 층을 증착한 후, 전도성을 위해 3 µm 두께의 구리 층을 증착합니다. 이어서, 10 µm 미만의 층을 형성하기 위해 2 mL의 포토레지스트를 3단계에 걸쳐 웨이퍼 위에 스핀 코팅합니다.이제 75 °C 핫플레이트에서 웨이퍼를 30분 동안 경화시킵니다. 다음으로, 10 mW/s의 UV 정렬기를 사용하여 구리 전자 패턴을 웨이퍼 중앙에 맞춥니다. 노광 시간은 25초로 설정하십시오.프랙탈 패턴을 사용하여 센서를 제작

fabrication-characterization-conformal-skin-like-electronic-system

Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

이중 모드 이미징 시스템은 피부 조직의 산소와 혈관 기능의 비 접촉 평가 위해 개발되었습니다.

피부 조직 산소와 혈관 기능의 듀얼 모드 영상

이 프로토콜의 목표는 자연 피부와 유사한 3차원 전체 두께 피부를 구축하는 것입니다. 특별히 제작된 자동 상처 제거 장치를 사용하면 무균 상태를 유지하면서 정확하고 재현 가능한 상처를 생성할 수 있습니다.

3 차원 전체 두께 피부의 세대 동등한 및 자동화 부상

여기서는 마이크로머신 마이크로유체 플랫폼을 사용하여 3차원 단순화 및 미분화 피부 모델을 생성하는 프로토콜을 제시합니다. 병렬 흐름 접근법은 주사기 펌프에 의해 제어되는 상피 세포의 파종을 위해 진피 구획의 시상 증착을 허용합니다.

마이크로머신 마이크로유체 플랫폼의 간소화된 3차원 스킨 온-어칩 모델 생성

문신과 섬유의 두 가지 최근 기술은 피부 감각에서 유망한 결과를 보여주었습니다. 여기에서는 피부 전기 생리 감지를위한 문신 및 섬유 전극의 제조 및 평가 방법을 제시합니다. 전도성 폴리머로 만들어진 이러한 전자 인터페이스는 편안함과 감도 측면에서 기존 표준을 능가합니다.

적합성 웨어러블 전극: 제작에서 전기생리학적 평가에 이르기까지

상처는 전 세계적인 보건 문제를 나타냅니다. 이 연구는 상처 측정 변동성을 최소화하기 위해 디지털 플레니메트리를 활용한 표준화된 사진 부스를 개발했습니다. 14일 동안 생쥐의 상처를 모니터링한 결과, 처음에는 상처 부위와 둘레가 증가한 후 점차 봉합되는 것으로 나타났습니다. 이 방법론은 전임상 모델에서 상처 봉합 동역학을 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다.

마우스 모델에서 상처 봉합 동역학을 평가하기 위한 디지털 플레니메트리

405nm 청색광 LED 장치는 콜라겐 기반 합성 피부 모델에서 다양한 상처 병원체에 대해 항균 효능을 입증합니다. 이 간소화된 시험관 내 접근법은 빛 기반 항균 치료의 초기 단계 평가에 있어 재현 가능하고 윤리적으로 실현 가능한 대안을 제공합니다.

콜라겐 기반 합성 피부 모델을 이용한 상처 병원체를 억제하는 청색광 LED 장치 연구

치유 과정의 다양한 단계에서 생리학적 또는 병리학적 조건에서 다양한 치료제를 평가할 수 있는 쥐 피부 상처 모델이 기술되었습니다. 또한, 조직 복구 기간 동안 상처 수축 속도를 모니터링하기 위한 수동 평면측정 프로토콜도 상세히 안내되어 있습니다.

쥐 수술 피부 상처 모델: 상처 치유 연구 및 생체재료 평가를 위한 접근법

홈마이크로유체 채널을 통과하는 2개의 인접한 유체는 사전 중합체 코어 주위의 칼집을 형성하도록 지시될 수 있다; 따라서 모양과 단면을 모두 결정합니다. 티올 클릭 화학과 같은 광숙련 중합화는 코어 유체를 소정의 크기와 모양으로 미세화로 빠르게 고화시키는 데 적합합니다.

미리 설계된 크기와 모양의 중합체 및 바이오 하이브리드 섬유의 미세 유체 제조

우리는 다수의 미세 채널에서 입자의 검출 및 사이징 다중화, 코드 분할 다중 접속 (CDMA)과 저항 펄스 센서 (RPS)를 결합하는 집적 표면 전극 네트워크와 미세 유체 플랫폼을 보여준다.

입자의 공간 추적을위한 멀티 플렉스 전자 감지와 미세 유체 플랫폼

본 논문에서는 선택적으로 웨어러블 유기 전자 장치의 직접 통합 할 수 섬유에 유기 물질을 증착하는 프로토콜을 제시한다. 제작 된 소자는 완전히 기계적 모양을 존중하고 감지 기능을 가능하게 직물에 통합 될 수있다.

섬유에 유기 전자 장치를위한 간편하고 확장 가능한 제조 방법

학습하세요 피부와 같은 전자 장치 제작 및 특성 분석 방법을 통해 상처 관리를 위한 실시간 온도 및 열전도도 모니터링 기술을 개발하는 방법을 배우세요. 이 연구는 임상 환경에서 환자 결과를 개선하는 데 활용됩니다.

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

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