Methodenartikel

Conforme draagbare elektroden: van fabricage tot elektrofysiologische beoordeling

DOI:

10.3791/63204

⸱

22 juli 2022

 ,  , 
1Centre CMP, Département BEL, Mines Saint-Etienne, 2INRIA, Université Côte d'Azur

In dit artikel

Samenvatting

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

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.

Samenvatting

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

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

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

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 mogelijk te maken2. Daarom vormen veilige, betrouwbare en robuuste interfaces met het menselijk lichaam cruciale uitdagingen bij de ontwikkeling van legitieme draagbare technologieën voor de gezondheidszorg. Tatoeage- en textielelektroden zijn onlangs verschenen als betrouwbare en stabiele interfaces die worden gezien als innovatieve, comfortabele apparaten voor draagbare biosensing 3,4,5.

Tatoeagesensoren zijn droge en dunne interfaces die door hun lage dikte (~1 μm) zorgen voor lijmvrij, conformeerbaar huidcontact. Ze zijn gebaseerd op een in de handel verkrijgbare tattoo-papierkit die bestaat uit een gelaagde structuur, waardoor een ultradunne polymere laag op de huid kan wordenvrijgegeven 6. De gelaagde structuur zorgt ook voor een eenvoudige hantering van de dunne polymere laag tijdens het fabricageproces van de sensor en de overdracht ervan naar de huid. De uiteindelijke elektrode is volledig conformeerbaar en bijna onmerkbaar voor de drager. Textielsensoren zijn elektronische apparaten die worden verkregen uit de functionalisering van stoffen met elektroactieve materialen7. Ze zijn voornamelijk geïntegreerd of eenvoudig in kleding genaaid om het comfort van de gebruiker te garanderen vanwege hun zachtheid, ademend vermogen en duidelijke affiniteit met kledingstukken. Al bijna een decennium worden textiel- en tatoeage-elektroden beoordeeld in oppervlakte-elektrofysiologische opnames 3,8,9, die goede resultaten laten zien, zowel in draagbaarheid als signaalkwaliteitsregistraties en rapportage van hoge signaal-ruisverhouding (SNR) in korte- en langetermijnevaluaties. Ze zijn ook opgevat als een potentieel platform voor draagbare biochemische zweetanalyse 1,10.

De groeiende interesse in tatoeage, textiel en, in het algemeen, flexibele dunnefilmtechnologieën (bijvoorbeeld die gemaakt van plastic folies zoals paryleen of verschillende elastomeren) wordt voornamelijk bevorderd door de compatibiliteit met goedkope en schaalbare fabricagemethoden. Zeefdruk, inkjetdruk, directe patronen, dipcoating en stempeloverdracht zijn met succes toegepast om dergelijke elektronische interfaces te produceren11. Onder deze, inkjet printen is de meest geavanceerde digitale en snelle prototyping techniek. Het wordt voornamelijk toegepast op het patroon van geleidende inkten op een contactloze, additieve manier onder omgevingsomstandigheden en op een grote verscheidenheid aan substraten12. Hoewel meerdere draagbare sensoren zijn vervaardigd door middel van edelmetaalinktpatroon13, zijn metalen films broos en worden ze gebarsten wanneer ze mechanisch worden belast. Verschillende onderzoeksgroepen hebben verschillende strategieën aangenomen om metalen te voorzien van de eigenschap van mechanische compatibiliteit met de huid. Deze strategieën omvatten het verminderen van de filmdikte en het gebruik van serpentijnontwerpen of gerimpelde en voorgespannen substraten 14,15,16. Zachte en intrinsiek flexibele geleidende materialen, zoals geleidende polymeren, vonden hun toepassing in flexibele bio-elektronische apparaten. Hun polymere flexibiliteit wordt gecombineerd met elektrische en ionische geleidbaarheid. PEDOT: PSS is het meest gebruikte geleidende polymeer in de bio-elektronica. Het wordt gekenmerkt door zachtheid, biocompatibiliteit, duurzaamheid en printprocesbaarheid17, waardoor het compatibel is met de wijdverspreide productie van biomedische apparaten.

Apparaten, zoals planaire elektroden die zijn aangesloten op een acquisitiesysteem, maken het mogelijk om biopotentiële stoffen in gezondheidsmonitoring te registreren. Biopotentialen van het menselijk lichaam zijn elektrische signalen die worden gegenereerd door elektrogene cellen die zich door het lichaam naar het huidoppervlak voortplanten. Afhankelijk van waar de elektroden zijn geplaatst, is het mogelijk om gegevens te verkrijgen met betrekking tot de elektrische activiteit van de hersenen (EEG), spieren (EMG), hart (ECG) en huidgeleiding (bijv. Bio-impedantie of elektrodermale activiteit, EDA). De kwaliteit van de gegevens wordt vervolgens beoordeeld om de bruikbaarheid van de elektroden in klinische toepassingen te evalueren. Een hoge SNR definieert hun prestaties18, die meestal worden vergeleken met state-of-the-art Ag / AgCl-elektrode-opnames. Hoewel de Ag/AgCl-elektroden ook een hoge SNR hebben, missen ze de operationele bruikbaarheid op lange termijn en de aanpasbare draagbaarheid. Hoogwaardige biosignale opnames geven inzicht in de gezondheidstoestand van de mens met betrekking tot de functie van een bepaald orgaan. Deze voordelen van comfortabele tattoo- of textielinterfaces geven dus hun belofte aan voor langetermijntoepassingen die real-life mobiele gezondheidsmonitoring mogelijk kunnen maken en de weg vrijmaken voor de ontwikkeling van telegeneeskunde19.

Dit artikel rapporteert hoe tatoeage- en textielelektroden in biomonitoring voor gezondheid kunnen worden vervaardigd en beoordeeld. Na de fabricage moet een nieuwe elektrode worden gekarakteriseerd. Doorgaans wordt elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) gebruikt om de elektrische prestaties van de elektrode te bestuderen met betrekking tot een doelinterface (bijv. Huid) in termen van de overdrachtsfunctie. EIS wordt gebruikt om de impedantie-eigenschappen van meerdere elektroden te vergelijken en tests uit te voeren onder verschillende omstandigheden (bijvoorbeeld het variëren van het elektrodeontwerp of het bestuderen van langetermijnresponsen). Dit artikel toont de registratie van oppervlaktebiosignalen door middel van een eenvoudige installatie en rapporteert een gebruiksvriendelijke methode om verschillende soorten biosignalen vast te leggen die van toepassing zijn op elke nieuwe gefabriceerde elektrode die moet worden gevalideerd voor cutane biopotentiële opnames.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

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

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 fabriceren op commerciële, flexibele substraten-tattoo papier6 en textiel21. Dezelfde aanpak is grotendeels gevolgd om elektroden te maken op flexibele substraten zoals dunne plastic folies22. In alle gevallen werd een inkjetprinter gebruikt voor het patroon van PEDOT:PSS (zie de tabel met materialen).

  1. Elektrode substraat voorbewerking
    1. Snijd een stuk van het substraat van belang.
      1. Wanneer u een tatoeagesubstraat gebruikt, was het dan met water voordat u het afdrukt om de bovenste, in water oplosbare laag van het papier te verwijderen23.
        OPMERKING: De tattoo-papierkit is ook voorzien van een lijmvel die in dit werk wordt gebruikt, zowel om de tatoeagehechting te verbeteren als als een passiveringslaag. Tatoeagepapier heeft een gelaagde structuur (aanvullende figuur S1), inclusief een ondersteunend vel papier, een in water oplosbare polyvinylalcohol (PVA) laag, een vrij te geven polyurethaanfilm en een bovenste PVA-laag. De lijmplaat heeft een gelaagde structuur die bestaat uit siliconenpapier als ondersteuning, acryllijm op waterbasis en een top release liner.
    2. Om draagbare sensoren te fabriceren, begint u met het snijden van het substraat van belang. Plaats het substraat op de printerplaat en plak de rand af om het plat te houden.
  2. Afdrukken van PEDOT:PSS-inkt
    1. Bereid het ontwerp voor om af te drukken, zoals een cirkel (12 mm diameter) met een rechthoekige pad aan de onderkant (3 mm x 7 mm), de laatste te gebruiken voor de interconnectie.
    2. Vul de printercartridges (10 pl) met de commerciële PEDOT:PSS-inkt nadat u deze hebt gefilterd. Dit is een waterige dispersie van het geleidende polymeer.
    3. Print het ontwerp op het substraat.
      1. Bij gebruik van tatoeagepapier en textiel, die respectievelijk een matig-hoge oppervlakte-energie en absorberende eigenschappen hebben, print dan met een druppelafstand van ~ 20 μm.
      2. Print meerdere PEDOT:PSS-lagen, achter elkaar of door een droogproces (110 °C gedurende 15 minuten) tussen de lagen aan te brengen om een homogeen en continu geleidend patroon te creëren.
        OPMERKING: Dit is vooral vereist in het geval van textielelektroden, waar de 3D-achtige structuur van textiel meer inktinhoud vereist om een continu geleidend pad in de stof te creëren.
    4. Droog de elektrode bij 110 °C gedurende 15 minuten in de oven om de verdamping van het oplosmiddel te voltooien.
      OPMERKING: Elektroden verkregen op textiel, PET en tatoeagepapier (figuur 1A-C) door meerdere apparaten in één keer af te drukken (figuur 1D) kunnen nu worden opgeslagen in een gesloten, schone en droge omgeving voordat ze doorgaan met de volgende stappen.
  3. Fabricage van externe connectoren
    1. Tattoo elektroden
      1. Snijd een rechthoekig stuk polyethyleen naftalaat (PEN) substraat (8 mm x 12 mm, 1,3 mm dikte).
      2. Print een rechthoekig ontwerp (3 mm x 12 mm) met drie PEDOT:PSS lagen bovenop het substraat.
      3. Droog het bedrukte monster gedurende 15 minuten in de oven bij 110 °C.
      4. Lamineer de PEN-interconnectie op de tatoeage-elektrode, met de rechthoekige PEDOT: PSS-delen naar elkaar toe.
      5. Knip een gat (diameter 11,3 mm) in het lijmvel van tatoeagepapier. Lijn dit gat van de lijmplaat uit met het cirkelvormige sensorgedeelte van de PEDOT: PSS-elektrode van de tatoeage. Voeg een stuk polyimidetape (zie de tabel met materialen) toe aan het vrije uiteinde van de PEN-interconnectie.
    2. Textiel- en kunststoffolie-elektroden
      1. Bevestig een stuk geleidende tape (bijv. kopertape) rond de rechthoekige gedrukte verbinding om een robuuste en stabiele interconnectie te verkrijgen.
      2. Sluit een pogo-pinconnector aan op de koperen tape en sluit de pogo-pin aan op het opnamesysteem.
  4. Tattoo elektrode overdracht
    1. Verwijder de lijmvoering. Plaats de tatoeage op het gewenste deel van de huid.
    2. Maak het rugsteunpapier nat en houd de tatoeage op zijn plaats. Zodra het rugsteunpapier is doorweekt, schuift u het om het te verwijderen, waardoor alleen de elektrode van de overdraagbare ultradunne film op de huid achterblijft.
    3. Sluit het platte PEN-contact aan op de externe acquisitie-eenheid. Zie rubriek 1.3.
  5. Positionering van textielelektrode
    1. Plaats de elektrode op de huid. Houd met behulp van een stoffen sportarmband of medische tape de elektrode in stabiel contact met de huid om signaalopnamen van hoge kwaliteit tijdens beweging te garanderen.
  6. Voer de gewenste elektrofysiologische opname van het oppervlak uit. Was de tatoeage-elektroden na de opnames weg door ze met een natte spons te wrijven.

2. Elektrodekarakterisering met behulp van elektrochemische impedantiespectroscopie

  1. Meting op het lichaam
    1. Zorg ervoor dat de vrijwilliger comfortabel zit met een arm op een tafel in rust.
      OPMERKING: Er is geen huidreiniging of scrubben nodig.
  2. Plaatsing van de elektrode
    1. Plaats één elektrode op de huid en sluit deze aan op de werkende elektrode-sensorelektrode (WE-S) van de EIS.
    2. Plaats een andere elektrode op 3 cm afstand van de eerste en sluit deze aan op de tegenelektrode (CE) van de EIS.
    3. Plaats de derde elektrode op de elleboog en sluit deze aan op de referentie-elektrode (RE) van de EIS. Zie figuur 2A voor de opstelling van de drie elektroden .
      OPMERKING: De elektroden die zijn aangesloten op de CE en RE van de EIS kunnen zowel Ag/AgCl-elektroden zijn als pedot:PSS, zoals het geval is voor de WE in deze studie.
  3. Start de opname op de EIS-potentiostaat. Breng een stroom aan tussen de teller en de werkende elektroden. Meet de potentiële variatie tussen het referentie- en detectiepaar.
    OPMERKING: De tatoeage- en textielelektrodeverbinding met het acquisitiesysteem kan worden gemaakt met een clip om een stabiele elektrische verbinding met de potentiostaatkabels te vormen. De outputimpedantie berekend op elke frequentie bestaat uit twee bijdragen: huidimpedantie en huid-elektrode contactimpedantie.

3. Oppervlakte elektrofysiologische opnames

OPMERKING: In de volgende sectie wordt de plaatsing van de elektrode voor elk biosignaal van belang beschreven. Zodra de elektroden correct zijn geplaatst en goed op de huid zijn bevestigd, kunnen ze worden aangesloten op het draagbare acquisitiesysteem om de opnames te starten. De video-inhoud van dit artikel toont een voorbeeld van elektrofysiologische monitoring met behulp van in de handel verkrijgbare Ag/AgCl-elektroden en een draagbare elektronische eenheid.

  1. Gebruik voor ECG een draagbare configuratie met twee of drie (één gebruikt als geslepen) elektroden. Plaats de elektroden in meerdere lichaamsdelen (bijv. borst, polsen, ribben) met een minimale interelectrodeafstand van 6 cm om een merkbaar signaal te krijgen.
    OPMERKING: Een klassieke locatie omvat de plaatsing van twee elektroden op de linker- en rechtersleutelbeenderen; in dit geval kan de grondelektrode op de linker iliacale kam worden geplaatst.
  2. Voor spier elektrische activiteitsregistratie (EMG), plaatst u de elektroden langs de spier van belang (bijvoorbeeld op de biceps of de kuit). Plaats de grondelektrode op een statische locatie zoals een aangrenzend bot.
  3. Voor de opname van elektrische activiteit in de hersenen (EEG), plaatst u de elektroden op meerdere locaties op het hoofd.
    OPMERKING: Comfortabele locaties zijn het voorhoofd en rond de buitenste oren. Een referentie-elektrode kan nodig zijn, meestal achter het oor op het mastoïde bot.
  4. Voor elektrodermale activiteitsmetingen (EDA) plaatst u twee elektroden op de palm van de linkerhand. Voer de opname uit wanneer het onderwerp in rust is of lichaamsbeweging doet.
    OPMERKING: Huidimpedantie kan worden gemeten over het hele lichaamsoppervlak (bijv. De ribben, op de rug, op de voetzool); een voldoende interelectrode afstand van 6 cm zorgt voor een goede monitoring.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

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

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

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

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

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

De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.

Dankbetuigingen

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

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

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Biosignalplux - Plux draadloos apparaat voor elektrofysiologische opnamesPLUX Wireless Biosignals S.AEEG, ECG, EMG, EDA sensoren
Covidien Kendal Wegwerpelektroden, medische wegwerpelektroden (Pregelled, 24 mm)Covidien / Kendal (voorheen Tyco) ARBO elektrodenH124SGCommerciële Ag/AgCl elektroden voor elektrofysiologie
Dimatix inkjetprinterFujifilmDMP 2800Inkjetprinter
LasersnijderUniversal Laser SystemsVLS 3.50, 50 WLasersnijder voor het snijden van de lijmstrook voor het maken van tattoo-elektroden
NOVAMetrohm AutolabNOVA 2.1Elekrochemie software om Autolab instrumenten te bedienen
OpenSignals2020 PLUX draadloze biosignalen, S.A.Softwarepakket voor real-time visualisatie van biosignalen, in staat tot directe interactie met PLUX apparaten
PEDOT:PSS inkjet printbare inktHeraeus Deutschland GmbH & Co. KGCLEVIOS Pjet 700
Polyethyleen naftaleen (PEN) folie Goodfellowdikte 1.3 μmGebruikt voor het maken van interconnecties van tattoo-elektroden
Polyimide tape3MKapton tape van 3 M, dikte 50 μmGebruikt voor het maken van interconnecties van tattoo-elektroden
PotentiostatMetrohm AutolabAutolab potentiostaat B.V.Gebruikt voor EIS metingen
Silhouette tijdelijk tattoo papiersetSilhouette Americ, Inc, USSubstraat voor tattoo-gebaseerde elektroden
Wowen textiel 100% katoen en commercieel verkrijgbare panty'sSubstraat voor textiel-gebaseerde elektroden

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kim, J., et al. Noninvasive alcohol monitoring using a wearable tattoo-based iontophoretic-biosensing system. ACS Sensors. 1 (8), 1011-1019 (2016).
  2. Ha, M., Lim, S., Ko, H. Wearable and flexible sensors for user-interactive health-monitoring devices. Journal of Materials Chemistry B. 6 (24), 4043-4064 (2018).
  3. Kim, D. H., et al. Epidermal electronics. Science. 333 (6044), 838-843 (2011).
  4. Takamatsu, S., et al. Direct patterning of organic conductors on knitted textiles for long-term electrocardiography. Scientific Reports. 5, 1-7 (2015).
  5. Windmiller, J. R., et al. Electrochemical sensing based on printable temporary transfer tattoos. Chemical Communications. 48 (54), 6794-6796 (2012).
  6. Ferrari, L. M., Ismailov, U., Badier, J. M., Greco, F., Ismailova, E. Conducting polymer tattoo electrodes in clinical electro- and magneto-encephalography. npj Flexible Electronics. 4 (1), 1-9 (2020).
  7. Heo, J. S., Eom, J., Kim, Y. H., Park, S. K. Recent progress of textile-based wearable electronics: A comprehensive review of materials, devices, and applications. Small. 14 (3), 1-16 (2018).
  8. Nigusse, A. B., Mengistie, D. A., Malengier, B., Tseghai, G. B., Van Langenhove, L. Wearable smart textiles for long-term electrocardiography monitoring-a review. Sensors. 21 (12), 4174(2021).
  9. Wang, Y., et al. Electrically compensated, tattoo-like electrodes for epidermal electrophysiology at scale. Science Advances. 6 (43), (2020).
  10. Fan, W., et al. Machine-knitted washable sensor array textile for precise epidermal physiological signal monitoring. Science Advances. 6 (11), (2020).
  11. Tseghai, G. B., Mengistie, D. A., Malengier, B., Fante, K. A., Van Langenhove, L. PEDOT:PSS-based conductive textiles and their applications. Sensors. 20 (7), 1-18 (2020).
  12. Magliulo, M., et al. Printable and flexible electronics: From TFTs to bioelectronic devices. Journal of Materials Chemistry C. 3 (48), 12347-12363 (2015).
  13. Raut, N. C., Al-Shamery, K. Inkjet printing metals on flexible materials for plastic and paper electronics. Journal of Materials Chemistry C. 6 (7), 1618-1641 (2018).
  14. Kaltenbrunner, M., et al. An ultra-lightweight design for imperceptible plastic electronics. Nature. 499 (7459), 458-463 (2013).
  15. Kim, D. H., et al. Optimized structural designs for stretchable silicon integrated circuits. Small. 5 (24), 2841-2847 (2009).
  16. Yu, Y., Peng, S., Blanloeuil, P., Wu, S., Wang, C. H. Wearable temperature sensors with enhanced sensitivity by engineering microcrack morphology in PEDOT:PSS-PDMS sensors. ACS Applied Materials and Interfaces. 12 (32), 36578-36588 (2020).
  17. Martin, D. C., Malliaras, G. G. Interfacing electronic and ionic charge transport in bioelectronics. ChemElectroChem. 3 (5), 686-688 (2016).
  18. Inzelberg, L., Hanein, Y. Electrophysiology meets printed electronics: The beginning of a beautiful friendship. Frontiers in Neuroscience. 12, 992(2019).
  19. Kim, J., Campbell, A. S., de Ávila, B. E. F., Wang, J. Wearable biosensors for healthcare monitoring. Nature Biotechnology. 37 (4), 389-406 (2019).
  20. Bihar, E., et al. Fully inkjet-printed, ultrathin and conformable organic photovoltaics as power source based on cross-linked PEDOT:PSS electrodes. Advanced Materials Technologies. 5 (8), 2000226(2020).
  21. Bihar, E., et al. Fully printed all-polymer tattoo/textile electronics for electromyography. Flexible and Printed Electronics. 3 (3), 034004(2018).
  22. Seekaew, Y., et al. Low-cost and flexible printed graphene-PEDOT:PSS gas sensor for ammonia detection. Organic Electronics. 15 (11), 2971-2981 (2014).
  23. Ferrari, L. M., Keller, K., Burtscher, B., Greco, F. Temporary tattoo as unconventional substrate for conformable and transferable electronics on skin and beyond. Multifunctional Materials. 3 (3), 032003(2020).
  24. Searle, A., Kirkup, L. A direct comparison of wet, dry and insulating bioelectric recording electrodes. Physiological Measurement. 21 (2), 271-283 (2000).
  25. Ferrari, L. M., et al. Ultraconformable temporary tattoo electrodes for electrophysiology. Advanced Science. 5 (3), 1700771(2018).
  26. Teplan, M. Fundamental of EEG measurement. Measurement Science Review. 2 (2), 1-11 (2002).
  27. Pachori, R., Gupta, V. Biomedical engineering fundamentals. Intelligent Internet of Things. From Device to Fog and Cloud. Firouzi, F., Chakrabarty, K., Nassif, S. , Springer. Cham. 547-605 (2019).
  28. Caruelle, D., Gustafsson, A., Shams, P., Lervik-Olsen, L. The use of electrodermal activity (EDA) measurement to understand consumer emotions-A literature review and a call for action. Journal of Business Research. 104, 146-160 (2019).
  29. Huseynova, G., Hyun Kim, Y., Lee, J. H., Lee, J. Rising advancements in the application of PEDOT:PSS as a prosperous transparent and flexible electrode material for solution-processed organic electronics. Journal of Information Display. 21 (2), 71-91 (2020).
  30. Bonnassieux, Y., et al. The 2021 flexible and printed electronics roadmap. Flexible and Printed Electronics. 6, 023001(2022).
  31. Nawrocki, R. A. Super- and ultrathin organic field-effect transistors: from flexibility to super- and ultraflexibility. Advanced Functional Materials. 29 (51), 1-12 (2019).
  32. Kim, I., Shahariar, H., Ingram, W. F., Zhou, Y., Jur, J. S. Inkjet process for conductive patterning on textiles: Maintaining inherent stretchability and breathability in knit structures. Advanced Functional Materials. 29 (7), 1807573(2019).
  33. Bihar, E., et al. Fully printed electrodes on stretchable textiles for long-term electrophysiology. Advanced Materials Technologies. 2 (4), 1600251(2017).
  34. Ferrari, L. M., Ismailov, U., Greco, F., Ismailova, E. Capacitive coupling of conducting polymer tattoo electrodes with the skin. Advanced Materials Interfaces. 8 (15), 2100352(2021).
  35. Inzelberg, L., Rand, D., Steinberg, S., David-Pur, M., Hanein, Y. A wearable high-resolution facial electromyography for long term recordings in freely behaving humans. Scientific Reports. 8 (1), 2058(2018).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Conforme sensorentattoo elektrodentextielelektrodenimpedantiespectroscopiebiosignaalregistratiehuid elektrode interfacegeleidende polymeersensorenmonitoring van het menselijk lichaam

Gerelateerde artikelen