Twee recente technologieën - tatoeage en textiel - hebben veelbelovende resultaten laten zien in cutane sensing. Hier presenteren we de fabricage- en evaluatiemethoden van tatoeage- en textielelektroden voor cutane elektrofysiologische detectie. Deze elektronische interfaces van geleidende polymeren presteren beter dan de bestaande normen op het gebied van comfort en gevoeligheid.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Conforme draagbare elektroden: van fabricage tot elektrofysiologische beoordeling
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Draagbare elektronische apparaten worden belangrijke spelers in het monitoren van de lichaamssignalen die voornamelijk worden gewijzigd tijdens het volgen van fysieke activiteiten. Gezien de groeiende interesse in telegeneeskunde en gepersonaliseerde zorg, gedreven door de opkomst van het Internet of Things-tijdperk, hebben draagbare sensoren hun toepassingsgebied uitgebreid naar de gezondheidszorg. Om de verzameling van klinisch relevante gegevens te garanderen, moeten deze apparaten conforme interfaces met het menselijk lichaam tot stand brengen om opnames van hoge signaalkwaliteit en langdurige werking te bieden. Hiertoe presenteert dit artikel een methode om eenvoudig conforme dunne tatoeage- en zachte textielgebaseerde sensoren te fabriceren voor hun toepassing als draagbare organische elektronische apparaten in een breed spectrum van oppervlakte-elektrofysiologische opnames.
De sensoren zijn ontwikkeld door middel van een kosteneffectief en schaalbaar proces van cutane elektrodepatronen met behulp van poly (3,4-ethyleendioxythiofeen) -poly (styreensulfaat) (PEDOT: PSS), het meest populaire geleidende polymeer in bio-elektronica, op kant-en-klare, draagbare substraten. Dit artikel presenteert belangrijke stappen in elektrodekarakterisering door middel van impedantiespectroscopie om hun prestaties in signaaltransductie in combinatie met de huid te onderzoeken. Vergelijkende studies zijn nodig om de prestaties van nieuwe sensoren te positioneren ten opzichte van de klinische gouden standaard. Om de prestaties van de gefabriceerde sensoren te valideren, laat dit protocol zien hoe verschillende biosignale opnames uit verschillende configuraties kunnen worden uitgevoerd via een gebruiksvriendelijke en draagbare elektronische opstelling in een laboratoriumomgeving. Dit methodendocument zal meerdere experimentele initiatieven mogelijk maken om de huidige stand van de techniek in draagbare sensoren voor het monitoren van de gezondheid van het menselijk lichaam te bevorderen.
Inleiding
Niet-invasieve biopotentiële registratie wordt uitgevoerd via huidcontactelektroden, die een enorme hoeveelheid gegevens opleveren over de fysiologische status van het menselijk lichaam in fitness en gezondheidszorg1. Nieuwe soorten draagbare biomonitoring-apparaten zijn ontwikkeld op basis van de nieuwste technologische ontwikkelingen in de elektronica tot het afschalen van geïntegreerde besturings- en communicatiecomponenten naar draagbare afmetingen. Slimme bewakingsapparatuur doordringt dagelijks de markt en biedt meerdere bewakingsmogelijkheden met als uiteindelijk doel voldoende fysiologische inhoud te bieden om medische diagnostiek mogel....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
OPMERKING: Experimenten met menselijke proefpersonen betroffen niet het verzamelen van identificeerbare privé-informatie met betrekking tot de gezondheidstoestand van het individu en worden hier alleen gebruikt voor technologische demonstratie. De gegevens werden gemiddeld over drie verschillende onderwerpen. De elektrofysiologische opnames werden geëxtraheerd uit eerder gepubliceerde gegevens 6,21.
1. Inkjet-geprinte PEDOT: PSS elektrode fabricage
OPMERKING: Het volgende protocol is gebruikt om elektroden voor elektrofysiologie te fabricer....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Dit artikel toont de fabricage van comfortabele huidcontactelektroden door inkjetprinten en een methode om ze te karakteriseren en elektrofysiologische opnames uit te voeren. We rapporteerden de fabricagestappen van PEDOT:PSS inkjetprinten rechtstreeks op verschillende substraten, zoals stof (figuur 1A), PEN (figuur 1B) en tatoeagepapier (figuur 1C, D) ter referentie. De voorgestelde ontwerpen in protocolstap 1.2.1........
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Dit artikel beschrijft een eenvoudig en schaalbaar proces om draagbare elektroden te fabriceren en demonstreert een methode voor het registreren van elektrofysiologische biosignalen. Het maakt gebruik van drie voorbeelden van draagbare substraten, zoals tatoeage, textiel en dunne films. Het introduceert hoe een sensor op deze substraten kan worden gebouwd en de prestaties ervan kunnen worden gekarakteriseerd voordat deze wordt aangebracht. Om de elektroden hier te maken, gebruikten we PEDOT: PSS, een geleidend polymeer d.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit werk werd ondersteund door het Franse Nationale Onderzoeksagentschap via het ANR JCJC OrgTex-project (ANR-17-CE19-0010). Het heeft ook financiering ontvangen van het Horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie in het kader van de Marie Sklodowska-Curie-subsidieovereenkomst nr. 813863. E.I. wil de medewerkers van de CMP cleanroom van het Centre Microelectronics in de Provence bedanken voor hun technische ondersteuning tijdens de ontwikkeling van het project.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Biosignalplux - Plux draadloos apparaat voor elektrofysiologische opnames | PLUX Wireless Biosignals S.A | EEG, ECG, EMG, EDA sensoren | |
| Covidien Kendal Wegwerpelektroden, medische wegwerpelektroden (Pregelled, 24 mm) | Covidien / Kendal (voorheen Tyco) ARBO elektroden | H124SG | Commerciële Ag/AgCl elektroden voor elektrofysiologie |
| Dimatix inkjetprinter | Fujifilm | DMP 2800 | Inkjetprinter |
| Lasersnijder | Universal Laser Systems | VLS 3.50, 50 W | Lasersnijder voor het snijden van de lijmstrook voor het maken van tattoo-elektroden |
| NOVA | Metrohm Autolab | NOVA 2.1 | Elekrochemie software om Autolab instrumenten te bedienen |
| OpenSignals | 2020 PLUX draadloze biosignalen, S.A. | Softwarepakket voor real-time visualisatie van biosignalen, in staat tot directe interactie met PLUX apparaten | |
| PEDOT:PSS inkjet printbare inkt | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | CLEVIOS Pjet 700 | |
| Polyethyleen naftaleen (PEN) folie | Goodfellow | dikte 1.3 μm | Gebruikt voor het maken van interconnecties van tattoo-elektroden |
| Polyimide tape | 3M | Kapton tape van 3 M, dikte 50 μm | Gebruikt voor het maken van interconnecties van tattoo-elektroden |
| Potentiostat | Metrohm Autolab | Autolab potentiostaat B.V. | Gebruikt voor EIS metingen |
| Silhouette tijdelijk tattoo papierset | Silhouette Americ, Inc, US | Substraat voor tattoo-gebaseerde elektroden | |
| Wowen textiel 100% katoen en commercieel verkrijgbare panty's | Substraat voor textiel-gebaseerde elektroden |
Referenties
- Kim, J., et al. Noninvasive alcohol monitoring using a wearable tattoo-based iontophoretic-biosensing system. ACS Sensors. 1 (8), 1011-1019 (2016).
- Ha, M., Lim, S., Ko, H. Wearable and flexible sensors for user-interactiv....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
