Name: Dopasowane elektrody do noszenia: od produkcji do oceny elektrofizjologicznej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-07-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 3 s
Description: Poznaj metodę wytwarzania i oceny dopasowanych elektrod do noszenia z polimerów przewodzących na podłożach takich jak papier do tatuaży i tekstylia. Technika ta umożliwia rejestrację sygnałów elektrofizjologicznych z ciała ludzkiego z wysoką rozdzielczością i komfortem.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Francuską Narodową Agencję Badawczą poprzez projekt ANR JCJC OrgTex (ANR-17-CE19-0010). Otrzymał również dofinansowanie z programu Unii Europejskiej w zakresie badań naukowych i innowacji Horyzont 2020 w ramach umowy o udzielenie grantu nr 813863 w ramach działania "Maria Skłodowska-Curie". E.I. pragnie podziękować personelowi CMP w pomieszczeniach czystych CMP w Centrum Mikroelektroniki w Prowansji za wsparcie techniczne podczas rozwoju projektu.

UWAGA: Eksperymenty z udziałem ludzi nie obejmowały zbierania możliwych do zidentyfikowania prywatnych informacji związanych ze stanem zdrowia danej osoby i są tutaj używane tylko do demonstracji technologicznej. Dane zostały uśrednione dla trzech różnych osób. Zapisy elektrofizjologiczne zostały wyodrębnione z wcześniej opublikowanych danych6,21.
1. PEDOT:Produkcja elektrod PSS z nadrukiem atramentowym
UWAGA: Następujący protokół został wykorzystany do produkcji elektrod do elektrofizjologii na komercyjnych, elastycznych podłożach - papier do tatuażu6 i textile21. To samo podejście zostało w dużej mierze przyjęte do produkcji elektrod na elastycznych podłożach, takich jak cienkie folie z tworzywa sztucznego22. We wszystkich przypadkach do wykonania wzoru PEDOT:PSS użyto drukarki atramentowej (patrz Tabela Materiałów).
<ol>
	<li>Wstępna obróbka podłoża elektrody
	<ol>
		<li>Wytnij kawałek interesującego Cię podłoża.
		<ol>
			<li>Używając podłoża do tatuażu, umyj je wodą przed drukowaniem, aby usunąć wierzchnią, rozpuszczalną w wodzie warstwę z papieru23. 
			UWAGA: Zestaw papieru do tatuażu jest również dostarczany z arkuszem kleju używanym w tej pracy, zarówno w celu zwiększenia przyczepności tatuażu, jak i jako warstwa pasywacyjna. Papier do tatuażu ma strukturę warstwową (rysunek uzupełniający S1), w tym arkusz papieru nośnego, rozpuszczalną w wodzie warstwę alkoholu winylowego (PVA), rozłączną folię poliuretanową i najwyższą warstwę PVA. Arkusz kleju ma warstwową strukturę składającą się z papieru silikonowego jako podpory, kleju akrylowego na bazie wody i wkładki antyadhezyjnej od góry.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Aby wyprodukować czujniki do noszenia, zacznij ciąć interesujące Cię podłoże. Umieść podłoże na płycie drukarki, przyklejając jego obramowanie, aby było płaskie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Drukowanie atramentu PEDOT:PSS
	<ol>
		<li>Przygotuj projekt do druku, np. okrąg (średnica 12 mm) z prostokątną podkładką na dole (3 mm x 7 mm), która ma być użyta do połączenia.</li>
		<li>Napełnij wkłady do drukarki (10 pl) komercyjnym atramentem PEDOT:PSS po jego przefiltrowaniu. Jest to wodna dyspersja polimeru przewodzącego.</li>
		<li>Wydrukuj wzór na podłożu.
		<ol>
			<li>W przypadku używania papieru do tatuażu i tekstyliów, które mają odpowiednio umiarkowanie wysoką energię powierzchniową i właściwości absorpcyjne, drukuj z odstępem kropli ~20 μm.</li>
			<li>Drukuj wiele warstw PEDOT:PSS, kolejno lub stosując proces suszenia (110 °C przez 15 min) między warstwami, aby uzyskać jednorodny i ciągły wzór przewodzący. 
			UWAGA: Jest to szczególnie wymagane w przypadku elektrod tekstylnych, gdzie struktura tekstyliów podobna do 3D wymaga większej zawartości atramentu, aby stworzyć ciągłą ścieżkę przewodzącą w tkaninie.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Suszyć elektrodę w temperaturze 110 °C przez 15 minut w piecu, aby zakończyć odparowanie rozpuszczalnika. 
		UWAGA: Elektrody uzyskane na papierze tekstylnym, PET i papierze do tatuażu (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A-C) poprzez drukowanie wielu urządzeń w jednym przebiegu (<silna klasa="xfig">Rysunek 1D) mogą być teraz przechowywane w zamkniętym, czystym i suchym środowisku przed przejściem do kolejnych kroków.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Produkcja złączy zewnętrznych
	<ol>
		<li>Elektrody do tatuażu
		<ol>
			<li>Wytnij prostokątny kawałek podłoża z naftalanu etylenu (PEN) (8 mm x 12 mm, grubość 1,3 mm).</li>
			<li>Wydrukuj prostokątny wzór (3 mm x 12 mm) z trzema warstwami PEDOT:PSS na wierzchu podłoża.</li>
			<li>Wydrukowaną próbkę suszyć w suszarce w temperaturze 110 °C przez 15 minut.</li>
			<li>Zalaminuj połączenie PEN na elektrodzie tatuażu, tak aby prostokątne części PEDOT:PSS były skierowane do siebie.</li>
			<li>Wytnij otwór (średnica 11,3 mm) w arkuszu kleju do papieru do tatuażu. Dopasuj ten otwór arkusza kleju do okrągłej części czujnikowej elektrody do tatuażu PEDOT:PSS. Dodaj kawałek taśmy poliamidowej (patrz tabela materiałów) na wolnym końcu połączenia PEN.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Elektrody tekstylne i z folii plastikowej
		<ol>
			<li>Przymocuj kawałek taśmy przewodzącej (np. taśmy miedzianej) wokół prostokątnego połączenia drukowanego, aby uzyskać solidne i stabilne połączenie.</li>
			<li>Podłącz złącze pogo pin do taśmy miedzianej i podłącz pin pogo do systemu nagrywania.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Transfer elektrod do tatuażu
	<ol>
		<li>Usuń wkładkę kleju. Umieść tatuaż na wybranej części skóry.</li>
		<li>Zwilż papier podtrzymujący plecy, utrzymując tatuaż na miejscu. Gdy papier podtrzymujący plecy zostanie namoczony, przesuń go, aby go usunąć, pozostawiając na skórze tylko elektrodę wykonaną z przenośnej ultracienkiej folii.</li>
		<li>Podłącz płaski styk PEN do zewnętrznej jednostki akwizycyjnej. Patrz sekcja 1.3.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pozycjonowanie elektrod tekstylnych
	<ol>
		<li>Umieść elektrodę na skórze. Za pomocą materiałowej bransoletki sportowej lub taśmy medycznej utrzymuj elektrodę w stabilnym kontakcie ze skórą, aby zapewnić wysokiej jakości nagrania sygnału podczas ruchu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wykonaj żądany zapis elektrofizjologiczny powierzchni. Zmyj elektrody tatuażu po nagraniach, pocierając je wilgotną gąbką.</li>
</ol>
2. Charakterystyka elektrody za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej
<ol>
	<li>Pomiar na ciele
	<ol>
		<li>Upewnij się, że wolontariusz siedzi wygodnie z ręką umieszczoną na stole w spoczynku. 
		UWAGA: Nie jest wymagane czyszczenie skóry ani szorowanie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieszczenie elektrod
	<ol>
		<li>Umieść jedną elektrodę na skórze i podłącz ją do roboczej elektrody wykrywającej elektrody (WE-S) EIS.</li>
		<li>Umieść kolejną elektrodę w odległości 3 cm od pierwszej i podłącz ją do przeciwelektrody (CE) EIS.</li>
		<li>Umieść trzecią elektrodę na kolanku i podłącz ją do elektrody odniesienia (RE) EIS. Zobacz Rysunek 2A dla konfiguracji trzech elektrod . 
		UWAGA: Elektrody podłączone do CE i RE EIS mogą być zarówno elektrodami Ag/AgCl, jak i wykonanymi z PEDOT:PSS, jak ma to miejsce w przypadku WE w tym badaniu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Rozpocznij nagrywanie na potencjostacie EIS. Przyłóż prąd między licznikiem a elektrodami roboczymi. Zmierz potencjalną zmienność w zależności od pary odniesienia i czujnika. 
	UWAGA: Połączenie elektrody do tatuażu i elektrody tekstylnej z systemem akwizycji można wykonać za pomocą klipsa, aby utworzyć stabilne połączenie elektryczne z potencjostatu. Impedancja wyjściowa obliczana dla każdej częstotliwości składa się z dwóch czynników: impedancji skóry i impedancji kontaktowej skóra-elektroda.</li>
</ol>
3. Powierzchniowe zapisy elektrofizjologiczne
UWAGA: Poniższa sekcja opisuje rozmieszczenie elektrod dla każdego interesującego nas biosygnału. Gdy elektrody są prawidłowo umieszczone i dobrze przymocowane do skóry, można je podłączyć do przenośnego systemu akwizycji, aby rozpocząć nagrywanie. Treść wideo tego artykułu przedstawia przykład monitorowania elektrofizjologicznego z wykorzystaniem dostępnych na rynku elektrod Ag/AgCl i przenośnej jednostki elektronicznej.
<ol>
	<li>W przypadku EKG zastosuj konfigurację do noszenia z dwiema lub trzema elektrodami (jedna używana jako masa). Umieść elektrody w wielu obszarach ciała (np. klatka piersiowa, nadgarstki, żebra) z minimalną odległością między elektrodami 6 cm, aby uzyskać wyraźny sygnał. 
	UWAGA: Klasyczna lokalizacja polega na umieszczeniu dwóch elektrod na lewym i prawym obojczyku; W takim przypadku elektrodę uziemiającą można umieścić na lewym grzbiecie biodrowym.</li>
	<li>W celu rejestracji aktywności elektrycznej mięśni (EMG) umieść elektrody wzdłuż mięśnia będącego przedmiotem zainteresowania (np. na bicepsie lub łydce). Umieść elektrodę uziemiającą w miejscu statycznym, takim jak sąsiednia kość.</li>
	<li>Aby rejestrować aktywność elektryczną mózgu (EEG), umieść elektrody w wielu miejscach na głowie. 
	UWAGA: Wygodne miejsca to czoło i okolice uszu zewnętrznych. Może być wymagana elektroda referencyjna, zwykle za uchem na kości wyrostka sutkowatego.</li>
	<li>W celu pomiaru aktywności elektrodermalnej (EDA) umieść dwie elektrody na dłoni lewej ręki. Wykonaj nagranie, gdy obiekt jest w spoczynku lub wykonuje ćwiczenia fizyczne. 
	UWAGA: Impedancję skóry można mierzyć na całej powierzchni ciała (np. żebra, na plecach, na podeszwie stopy); Wystarczająca odległość między elektrodami wynosząca 6 cm zapewnia dobre monitorowanie.</li>
</ol>

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

Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.

W artykule opisano łatwy i skalowalny proces wytwarzania elektrod do noszenia na ciele oraz zademonstrowano metodę rejestrowania biosygnałów elektrofizjologicznych. Wykorzystuje trzy przykłady podłoży do noszenia, takich jak tatuaże, tekstylia i cienkie folie. Przedstawiono w nim, jak zbudować czujnik na tych podłożach i scharakteryzować jego działanie przed zastosowaniem. Do produkcji elektrod użyliśmy PEDOT:PSS, przewodzącego polimeru, który wyróżnia się na tle przewodników na bazie metalu ze względu na swoją opłacalno...

Nieinwazyjny zapis biopotencjału jest wykonywany za pomocą elektrod kontaktujących ze skórą, dostarczając ogromnej ilości danych na temat stanu fizjologicznego ludzkiego ciała w fitnessie i opiece zdrowotnej1. Nowatorskie typy urządzeń do biomonitoringu do noszenia na ciele zostały opracowane na podstawie najnowszych osiągnięć technologicznych w elektronice poprzez zmniejszenie skali zintegrowanych komponentów sterujących i komunikujących się do wymiarów przenośnych. Inteligentne urządzenia monitorujące codziennie przenikają rynek, oferując wiele możliwości monitorowania, a ostatecznym celem jest zapewnienie wystarczającej ilości treści fizjologicznych, aby umożliwić diagnostykę medyczną2. W związku z tym bezpieczne, niezawodne i solidne interfejsy z ludzkim ciałem stanowią kluczowe wyzwanie w rozwoju legalnych technologii ubieralnych dla opieki zdrowotnej. Elektrody do tatuażu i tekstyliów pojawiły się ostatnio jako niezawodne i stabilne interfejsy, postrzegane jako innowacyjne, wygodne urządzenia do noszenia na ciele biosensoring3,4,5.
Czujniki tatuażu to suche i cienkie interfejsy, które dzięki swojej niskiej grubości (~1 μm) zapewniają bezklejowy, dopasowujący kontakt ze skórą. Są one oparte na dostępnym na rynku zestawie papieru do tatuażu składającym się ze struktury warstwowej, która umożliwia uwolnienie ultracienkiej warstwy polimerowej na skórze6. Warstwowa struktura pozwala również na łatwą obsługę cienkiej warstwy polimerowej podczas procesu wytwarzania czujnika i jego przenoszenia na skórę. Końcowa elektroda jest w pełni dopasowana i prawie niezauważalna dla użytkownika. Czujniki tekstylne to urządzenia elektroniczne uzyskane w wyniku funkcjonalizacji tkanin materiałami elektroaktywnymi7. Są one głównie zintegrowane lub po prostu wszyte w ubrania, aby zapewnić użytkownikowi komfort ze względu na ich miękkość, oddychalność i wyraźne powinowactwo z odzieżą. Przez prawie dekadę elektrody tekstylne i do tatuażu były oceniane w powierzchniowych zapisach elektrofizjologicznych3,8,9, wykazując dobre wyniki zarówno w zakresie nagrań dotyczących komfortu noszenia, jak i jakości sygnału oraz zgłaszając wysoki stosunek sygnału do szumu (SNR) w ocenach krótko- i długoterminowych. Są one również pomyślane jako potencjalna platforma do biochemicznej analizy potu do noszenia1,10.
Rosnące zainteresowanie technologiami tatuażu, tekstyliów i ogólnie elastycznych cienkich warstw (np. tych wykonanych z folii plastikowych, takich jak parylen czy różne elastomery) jest głównie promowane przez kompatybilność z tanimi i skalowalnymi metodami produkcji. Sitodruk, druk atramentowy, bezpośrednie wzorowanie, powlekanie zanurzeniowe i transfer stempla zostały z powodzeniem zastosowane do produkcji tego rodzaju interfejsów elektronicznych11. Wśród nich druk atramentowy jest najbardziej zaawansowaną techniką cyfrowego i szybkiego prototypowania. Stosuje się go głównie do tworzenia wzorów atramentów przewodzących w sposób bezdotykowy, addytywny w warunkach otoczenia i na wielu różnych podłożach12. Mimo że wiele czujników do noszenia na ciele zostało wyprodukowanych za pomocą wzoru tuszu z metalu szlachetnego13, folie metalowe są kruche i pękają pod wpływem naprężeń mechanicznych. Różne grupy badawcze przyjęły różne strategie, aby nadać metalom właściwość mechanicznej kompatybilności ze skórą. Strategie te obejmują zmniejszanie grubości folii i stosowanie serpentynowych wzorów lub pomarszczonych i wstępnie rozciągniętych podłoży14,15,16. Miękkie i wewnętrznie elastyczne materiały przewodzące, takie jak polimery przewodzące, znalazły zastosowanie w elastycznych urządzeniach bioelektronicznych. Ich elastyczność polimerowa łączy się z przewodnością elektryczną i jonową. PEDOT:PSS jest najczęściej stosowanym polimerem przewodzącym w bioelektronice. Charakteryzuje się miękkością, biokompatybilnością, zrównoważonym rozwojem i przetwarzalnością druku17, co czyni go kompatybilnym z powszechną produkcją urządzeń biomedycznych.
Urządzenia, takie jak płaskie elektrody podłączone do systemu akwizycji, pozwalają na rejestrowanie biopotencjałów w monitorowaniu zdrowia. Biopotencjały ludzkiego ciała to sygnały elektryczne generowane przez ogniwa elektrogeniczne, które rozchodzą się w organizmie aż do powierzchni skóry. W zależności od tego, gdzie umieszczone są elektrody, możliwe jest uzyskanie danych związanych z aktywnością elektryczną mózgu (EEG), mięśni (EMG), serca (EKG) i przewodnictwa skóry (np. Bioimpedancja lub aktywność elektrodermalna, EDA). Jakość danych jest następnie oceniana w celu oceny przydatności elektrod w zastosowaniach klinicznych. Wysoki stosunek sygnału do szumu (SNR) określa ich wydajność18, która jest zwykle porównywana z najnowocześniejszymi nagraniami elektrod Ag/AgCl. Chociaż elektrody Ag/AgCl mają również wysoki SNR, brakuje im długotrwałej żywotności i elastycznej zdolności do noszenia. Wysokiej jakości zapisy biosygnałów zapewniają wgląd w stan zdrowia człowieka związany z funkcją danego narządu. Tak więc te korzyści płynące z wygodnych interfejsów do tatuażu lub tekstyliów wskazują na ich obietnicę dla długoterminowych zastosowań, które mogą umożliwić rzeczywiste mobilne monitorowanie zdrowia i utorować drogę do rozwoju telemedycyny19.
Ten artykuł opisuje, jak wytwarzać i oceniać elektrody do tatuażu i tkaniny w biomonitoringu zdrowia. Po jego wytworzeniu należy scharakteryzować nową elektrodę. Zazwyczaj elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna (EIS) jest stosowana do badania wydajności elektrycznej elektrody w odniesieniu do interfejsu docelowego (np. skóry) pod względem funkcji przenoszenia. EIS służy do porównywania charakterystyk impedancji wielu elektrod i wykonywania testów w różnych warunkach (np. różnicowanie konstrukcji elektrody lub badanie długoterminowych odpowiedzi). W tym artykule przedstawiono rejestrację biosygnałów powierzchniowych za pomocą łatwej konfiguracji i przedstawiono przyjazną dla użytkownika metodę rejestrowania różnych typów biosygnałów, która ma zastosowanie do każdej nowej elektrody wytwarzanej, która musi zostać zwalidowana pod kątem zapisów biopotencjału skórnego.

<table><tbody><tr><td>Biosignalplux - Bezprzewodowe urządzenie Plux do zapisów elektrofizjologicznych</td><td>PLUX Wireless Biosignals S.A</td><td></td><td>. Czujniki EEG, EKG, EMG, EDA</td></tr><tr><td>Covidien Kendal Elektrody jednorazowe, elektrody jednorazowe klasy medycznej (wstępnie żelowane, 24 mm)</td><td>Covidien / Kendal (formalnie Tyco) Elektrody ARBO</td><td>H124SG</td><td>Komercyjne elektrody Ag/AgCl do elektrofizjologii</td></tr><tr><td>Drukarka atramentowa Dimatix</td><td>Fujifilm</td><td>DMP 2800</td><td>Drukarka atramentowa</td></tr><tr><td>Wycinarka laserowa</td><td>Uniwersalne systemy</td><td>laserowe VLS 3.50, 50 W</td><td>Wycinarka laserowa do cięcia arkusza kleju do produkcji elektrod do tatuażu</td></tr><tr><td>NOVA</td><td>Metrohm Autolab</td><td>NOVA 2.1</td><td>Oprogramowanie elektrochemiczne do sterowania instrumentami Autolab</td></tr><tr><td>OpenSignals</td><td>2020 PLUX bezprzewodowe biosygnały, S.A.</td><td></td><td>Pakiet oprogramowania do wizualizacji biosygnałów w czasie rzeczywistym, zdolny do bezpośredniej interakcji z urządzeniami PLUX</td></tr><tr><td>PEDOT:PSS atramentowy</td><td>atrament do druku Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG</td><td>CLEVIOS Pjet 700</td><td></td></tr><tr><td>Folia polietylenowo-naftalenowa (PEN)</td><td>&nbsp; Grubość Goodfellowa</td><td>1,3 i mu; m</td><td>Służy do produkcji połączeń elektrod do tatuażu</td></tr><tr><td>Taśma poliamidowa</td><td>3M</td><td>Taśma kaptonowa o długości 3 M, grubość 50 i mu; m</td><td>Używany do produkcji połączeń elektrod do tatuażu</td></tr><tr><td>Potentiostat</td><td>Metrohm Autolab</td><td>Autolab potentiostat B.V.</td><td>Używany do pomiarów EIS</td></tr><tr><td>Zestaw tymczasowego papieru do tatuażu Silhouette Silhouette</td><td>Americ, Inc, US</td><td></td><td>Podłoże do elektrod na bazie tatuażu</td></tr><tr><td>Tkanina Wowen 100% bawełna i dostępne na rynku rajstopy</td><td></td><td></td><td>Podłoże do elektrod tekstylnych</td></tr></tbody></table>

dopasowane elektrody do noszenia: od produkcji do oceny elektrofizjologicznej

Conformable Wearable Electrodes: From Fabrication to Electrophysiological Assessment

Urządzenia elektroniczne do noszenia stają się kluczowymi graczami w monitorowaniu sygnałów ciała, które są głównie zmieniane podczas śledzenia aktywności fizycznej. Biorąc pod uwagę rosnące zainteresowanie telemedycyną i spersonalizowaną opieką wynikającą z rozwoju ery Internetu rzeczy, czujniki ubieralne rozszerzyły swoje zastosowanie na opiekę zdrowotną. Aby zapewnić gromadzenie danych istotnych klinicznie, urządzenia te muszą ustanowić zgodne interfejsy z ludzkim ciałem, aby zapewnić wysokiej jakości nagrania sygnału i długotrwałą eksploatację. W tym celu w artykule przedstawiono metodę łatwego wytwarzania elastycznych, cienkich czujników na bazie tatuażu i miękkiej tkaniny do ich zastosowania jako organiczne urządzenia elektroniczne do noszenia w szerokim spektrum powierzchniowych zapisów elektrofizjologicznych. 
Czujniki są opracowywane w opłacalnym i skalowalnym procesie modelowania elektrod skórnych przy użyciu poli(3,4-etylenodioksytiofenu)-poli(styrenosulfonianu) (PEDOT:PSS), najpopularniejszego polimeru przewodzącego w bioelektronice, na dostępnych podłożach do noszenia. W artykule przedstawiono kluczowe etapy charakterystyki elektrod za pomocą spektroskopii impedancyjnej w celu zbadania ich wydajności w transdukcji sygnału w połączeniu ze skórą. Konieczne są badania porównawcze, aby określić wydajność nowatorskich czujników w odniesieniu do złotego standardu klinicznego. Aby zweryfikować wydajność wyprodukowanych czujników, protokół ten pokazuje, jak wykonywać różne zapisy biosygnałów z różnych konfiguracji za pomocą przyjaznej dla użytkownika i przenośnej konfiguracji elektronicznej w środowisku laboratoryjnym. Ten dokument metodyczny pozwoli na wiele inicjatyw eksperymentalnych mających na celu postęp w obecnym stanie wiedzy na temat czujników noszonych na ciele do monitorowania zdrowia ludzkiego ciała.

Niniejsza praca przedstawia proces wytwarzania wygodnych elektrod do kontaktu ze skórą za pomocą druku atramentowego oraz metodę ich charakterystyki i przeprowadzania pomiarów elektrofizjologicznych. Opisano etapy drukowania PEDOT:PSS metodą atramentową bezpośrednio na różnych podłożach, takich jak tkanina (Rysunek 1A), PEN (Rysunek 1B) oraz papier do tatuaży (Rysunek 1C,D) w celach referencyjnych. Projekt zapropono...

Dwie najnowsze technologie - tatuaż i tekstylia - wykazały obiecujące wyniki w zakresie czucia skóry. W tym miejscu przedstawiamy metody wytwarzania i oceny elektrod do tatuażu i elektrod tekstylnych do elektrofizjologicznego wykrywania skóry. Te interfejsy elektroniczne wykonane z przewodzących polimerów przewyższają istniejące standardy pod względem komfortu i czułości.

Dopasowane elektrody do noszenia: od produkcji do oceny elektrofizjologicznej

Wearable electronic devices are becoming key players in monitoring the body signals predominantly altered during physical activity tracking. Considering ...

Ubieralne urządzenia elektroniczne są obecnie kluczowymi graczami w monitorowaniu sygnałów ludzkiego ciała. Konieczne jest opracowanie elastycznych interfejsów skórnych, aby zapewnić wysoką rozdzielczość sygnału i długotrwałą pracę czujników skórnych. Tutaj przedstawimy, jak łatwo wyprodukować, scharakteryzować i używać dotykowych i miękkich elektrod tekstylnych jako organicznych czujników elektronicznych do noszenia.Aby zweryfikować wydajność naszych wyprodukowanych czujników, stosujemy przenośny system elektroniczny do rejestrowania różnych sygnałów elektrofizjologicznych z ludzkiego ciała. Proponujemy wiele konfiguracji, aby rejestrować różne sygnały fizjologiczne po prostu w laboratorium. Poniższy protokół został wykorzystany do wytwarzania elektrod na komercyjnie elastycznych podłożach, takich jak papier do tatuażu i tekstylia.Komercyjny zestaw papieru do tatuażu jest również dostarczany z arkuszem kleju. Papier do tatuażu ma strukturę warstwową, w tym arkusz papieru nośnego, rozpuszczalną w wodzie warstwę alkoholu poliwinylowego, rozłączną folię poliuretanową i najwyższą warstwę PVA. Aby wyprodukować czujnik do noszenia, zacznij od wycięcia podzbioru będącego przedmiotem zainteresowania.Umieść podzestaw na płycie drukarki, przyklejając jego obramowanie, aby pozostał płaski. Następnie napełnij wkład drukarki komercyjnym atramentem PWS po jego przefiltrowaniu. Jest to dokładna dyspersja przewodzącego polimeru.Następnie wydrukuj swój projekt na podłożu. W przypadku papieru do tatuażu i tekstyliów, które mają większą energię powierzchniową, ustaw w parametrach druku odstępy między adresami około 15 lub 20 mikrometrów. Następnie wysusz elektrodę w piekarniku w temperaturze 110 stopni Celsjusza przez 15 minut, aby zakończyć odparowanie rozpuszczalnika.Ostateczny wydrukowany czujnik powinien wyglądać tak na papierze do tatuażu, tkaninie, PET i rozciągliwej tkaninie. Aby wyprodukować zewnętrzne złącze do systemu pozycjonowania, wytnij prostokątny kawałek ultracienkiego podłoża, takiego jak PEN. Wydrukuj na nim prostokątny wzór z trzema warstwami PWS.Zalaminuj ultracienkie połączenie na dwóch elektrodach. Wytnij otwór w arkuszu kleju do papieru do tatuażu. Dopasuj to wszystko do części wykrywającej sygnał elektrody PWS do tatuażu.Dodaj kawałek taśmy polimerowej na wolnym końcu połączenia PEN. Aby przenieść elektrodę do tatuażu, usuń wkładkę kleju. Umieść tatuaż na wybranej części skóry.Zwilż papier podtrzymujący plecy, utrzymując tatuaż na miejscu. Gdy papier podtrzymujący plecy zostanie nasączony, przesuń go, aby go usunąć, pozostawiając na skórze tylko koniec elektrody z przenośnego filmu ultra. Następnie podłącz płaski styk PEN do zewnętrznej jednostki akwizycyjnej.Aby scharakteryzować wytworzoną elektrodę za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej, należy wykonać pomiar na ciele. Po pierwsze, upewnij się, że wolontariusz siedzi wygodnie z ręką umieszczoną na stole w spoczynku. Następnie umieść jedną elektrodę na skórze i podłącz ją do działającej pary czujników potencjalnego startu.Następnie umieść kolejną elektrodę w odległości trzech centymetrów od pierwszej i podłącz ją do przeciwelektrody. Na koniec umieść trzecią elektrodę na kolanku i podłącz ją do elektrody odniesienia. Następnie rozpocznij pomiar od potencjalnego startu.Przyłóż prąd między licznikiem a elektrodami roboczymi i zmierz zmienność potencjału na parze referencyjnej i czujnikowej. Należy zauważyć, że impedancja wyjściowa obliczona dla każdej częstotliwości składa się z dwóch wkładów. Impedancja skóry i impedancja kontaktowa skóra-elektroda.W poniższej sekcji opisano rozmieszczenie drabinkowe dla każdego interesującego sygnału biologicznego. Przykład elektrowizualnego monitoringu artykułów z wykorzystaniem dostępnych na rynku elektrod C-lewych i C-prawych. W przypadku EKG dostosuj konfigurację z trzema elektrodami, z których jedna służy jako masa.W przypadku aktywności elektrycznej mózgu, EEG, umieść elektrody na czole i wokół uszu zewnętrznych. W celu pomiaru aktywności elektrodermalnej, EDA, umieść dwie elektrody na górze lewej ręki. Następnie wykonaj nagranie, gdy obiekt odpoczywa lub wykonuje ćwiczenia fizyczne.Aby scharakteryzować wydajność elektrody, podaliśmy reprezentatywną impedancję elektrod tekstylnych. Elektrody tekstylne wykazują nieco wyższą, ale porównywalną impedancję niż prawe elektrody standardowe spiekane CI. Kształt modeli impedancyjnych wskazuje na nieco wyższą rezystancję w przypadku elektrod tekstylnych.Natomiast standardowe prawe spiekane CI wykazują typowe zachowanie nośności rezystancyjnej. Umieszczając elektrody na skórze w różnych obszarach ciała, mamy dostęp do wielu biosygnałów. Śledzenie EEG wyparło zapis aktywności elektrycznej populacji aktywnych neuronów.Jedną z podstawowych grup fal mózgowych jest Alfa między 8 a 13 hercami. Fale alfa odzwierciedlają stan mózgu w stanie relaksacji i mogą być wywołane przez poproszenie badanego o zamknięcie oczu. Szara pionowa linia kreski oznacza moment na nagraniu, w którym ochotnik został poproszony o otwarcie oczu.Zapis EKG pokazuje polaryzację i polaryzację przedsionka i komór serca, reprezentowaną przez charakterystyczny wzór składający się z załamka P, kompleksu IQRS i załamka T. Szczyty R pokazują najwyższą amplitudę i są używane do obliczania tętna z uwzględnieniem czasu między dwoma kolejnymi szczytami. Zarejestrowaliśmy zapis EMG, podczas gdy ochotnik stopniowo zwiększał siłę mięśni R.Wzmożoną aktywność mięśni określa się ilościowo za pomocą amplitudy wzrostu skoków napięcia. W śledzeniu EMG skoki o amplitudzie od kilku mikrowoltów do kilku mini woltów w zakresie częstotliwości od 10 do tysięcy herców odzwierciedlają mięśnie hiperaktywności, napędzane potencjałami czynnościowymi jednostek motorycznych. Śledzenie EDA zwykle składa się z toniku i rozmytych składników.Składnik tonizujący odzwierciedla poziom przewodnictwa skóry i odpowiada sygnałowi tła. Komponent rozmyty odzwierciedla reakcję osoby badanej na określony bodziec i jest wykrywalny przez zmianę wartości przewodnictwa skóry. To śledzenie służy do oceny poziomu stresu człowieka i nawodnienia organizmu.Dzięki naszemu protokołowi uzyskujemy miękki i wygodny czujnik skóry do wzoru przewodzącego atramentu na często miękkiej komórce prosto. Drukowanie jest lokalną i skalowalną techniką, która wyróżnia się na tle tradycyjnych procesów produkcji mikroelektroniki. Proponowana metoda opisuje, w jaki sposób uzyskać sygnał elektromagnetyczny, który waha się od słabej aktywności neurologicznej do skurczu mięśni o dużej mocy.Sygnał pozwala dostać się do wnętrza stanu fizjologicznego organizmu użytkownika. Przedstawiamy pierwszy krok w kierunku wykonalności bezproblemowych urządzeń werbalnych dla różnych moich zastosowań medycznych, które przewinęły się od fitnessu do monitorowania opieki zdrowotnej.

conformable-wearable-electrodes-from-fabrication-to

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Niniejszy artykuł opisuje podejście w zakresie biofabrykacji: osadzanie polisacharydów reagujących na bodźce w obecności spolaryzowanych elektrod w celu stworzenia biokompatybilnych filmów, które mogą zostać funkcjonalizowane komórkami lub białkami. Przedstawiamy laboratoryjną strategię wytwarzania tych filmów, a także ich podstawowe zastosowania w tworzeniu interaktywnych, biofunkcjonalizowanych powierzchni dla aplikacji typu lab-on-a-chip.

Łączenie interfejsu bioelektronicznego za pomocą biofabrykacji

Ten film pokazuje wykonanie płaskiej elektrody do owijania nerwów. Prezentuje integrację metalu ekranującego i precyzyjnych warstw polimeru w celu uzyskania efektywnej powierzchni nagrywania. Proces ten polega na łączeniu, utwardzaniu, przycinaniu i cięciu warstw polimerowych w celu uzyskania optymalnego kontaktu nerwowego i dokładnego rejestrowania sygnału.

Wytwarzanie elektrod nerwowych z płaskim interfejsem do rejestrowania aktywności neuronalnej

Ten artykuł przedstawia metody wytwarzania i charakteryzowania konformalnego, podobnego do skóry systemu elektronicznego oraz protokoły do wykorzystania w zastosowaniach klinicznych, szczególnie w leczeniu ran skórnych.

Wytwarzanie i charakterystyka konforemnego, przypominającego skórę elektronicznego systemu do ilościowego leczenia ran skórnych

Ten artykuł zawiera szczegółowy opis procesu produkcji płaskiej elektrody nerwowej o wysokiej gęstości kontaktu (FINE). Elektroda ta jest zoptymalizowana pod kątem selektywnego rejestrowania i stymulowania aktywności neuronalnej w nerwach obwodowych.

Wytwarzanie elektrod nerwowych o płaskim interfejsie o dużej gęstości kontaktowej do zastosowań związanych z rejestracją i stymulacją

W tym artykule prezentujemy protokół selektywnego osadzania materiałów organicznych na tekstyliach, który pozwala na bezpośrednią integrację organicznych urządzeń elektronicznych z urządzeniami do noszenia. Wyprodukowane urządzenia można w pełni zintegrować z tekstyliami, szanując ich mechaniczny wygląd i umożliwiając wykrywanie.

Prosta i skalowalna metoda wytwarzania organicznych urządzeń elektronicznych na tekstyliach

Ten protokół opisuje strategię produkcji opartą na rozwiązaniach dla wysokowydajnych, elastycznych, przezroczystych elektrod z w pełni wbudowaną, grubą metalową siatką. Elastyczne przezroczyste elektrody wytwarzane w tym procesie wykazują jedne z najwyższych zgłoszonych parametrów, w tym bardzo niską rezystancję arkusza, wysoką przepuszczalność optyczną, stabilność mechaniczną przy zginaniu, silną przyczepność podłoża, gładkość powierzchni i stabilność środowiskową.

Skalowalna strategia produkcji oparta na roztworze dla wysokowydajnych, elastycznych i przezroczystych elektrod z wbudowaną metalową siatką

Elastyczne elektrody mają szeroki zakres zastosowań w miękkiej robotyce i elektronice do noszenia. Obecny protokół demonstruje nową strategię wytwarzania wysoce rozciągliwych elektrod o wysokiej rozdzielczości za pomocą litograficznie zdefiniowanych kanałów mikroprzepływowych, co toruje drogę dla przyszłych wysokowydajnych miękkich czujników ciśnienia.

Miękkie elektrody oparte na kanałach mikroprzepływowych i ich zastosowanie w pojemnościowym czujniku ciśnienia

Proponuje się tani system zapisu elektroencefalograficznego w połączeniu z cewką o rozmiarach milimetrowych do napędzania przezczaszkowej stymulacji magnetycznej mózgu myszy in vivo. Korzystając z konwencjonalnych elektrod śrubowych z niestandardowym, elastycznym podłożem z matrycą wieloelektrodową, można przeprowadzić zapis w wielu miejscach z mózgu myszy w odpowiedzi na przezczaszkową stymulację magnetyczną.

Niedrogi elektroencefalograficzny system zapisu w połączeniu z cewką o rozmiarach milimetrowych do przezczaszkowej stymulacji mózgu myszy in vivo

Naszym celem było dostarczenie zaktualizowanego, łatwego do zrozumienia przewodnika na temat produkcji i testowania elektrod do elektromiografii epimysalnej. W tym celu udostępniamy instrukcje dotyczące pozyskiwania materiałów oraz szczegółowy przewodnik po procesie produkcji i testowania.

Opracowanie taniej elektrody do elektromiografii epimysjalnej: uproszczony przepływ pracy przy produkcji i testowaniu

Opracowaliśmy uproszczone i opłacalne podejście do produkcji elektrod i przeprowadziliśmy zapisy sygnałów w wielu regionach u swobodnie poruszających się myszy. Wykorzystanie optogenetyki, wraz z elektrofizjologią wieloregionalną i rejestracją sygnału wapnia, umożliwiło ujawnienie aktywności neuronalnej w różnych regionach w modelu rozpalania napadów.

Zintegrowana metoda tworzenia elastycznych i wygodnych optymór elektrofizjologicznych do wieloregionalnego zapisu in vivo

Protokół ten przedstawia zaawansowane metody wytwarzania materiałów i ex vivo badania serca szczurów do optycznego i elektrycznego dwukierunkowego biointerfejsu, umożliwiając precyzyjną stymulację serca, rejestrację i modelowanie zawału na potrzeby badań bioelektronicznych.

Dwukierunkowe interfejsy elektryczne i optoelektroniczne w zdrowych i niedokrwionych sercach szczurów ex vivo

Poznaj metodę wytwarzania i oceny dopasowanych elektrod do noszenia z polimerów przewodzących na podłożach takich jak papier do tatuaży i tekstylia. Technika ta umożliwia rejestrację sygnałów elektrofizjologicznych z ciała ludzkiego z wysoką rozdzielczością i komfortem.

Dopasowane elektrody do noszenia: od produkcji do oceny elektrofizjologicznej

Przeglądaj więcej filmów