Uyumlu Giyilebilir Elektrotlar: İmalattan Elektrofizyolojik Değerlendirmeye.

Giyilebilir elektronik cihazlar, insan vücudu sinyal izlemede günümüzün kilit oyuncularıdır. Kutanöz sensörlerin yüksek sinyal çözünürlüğünü ve uzun süreli çalışmasını sağlamak için uyumlu cilt arayüzlerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Burada, dokunsal ve yumuşak tekstil elektrotlarının giyilebilir organik elektronik sensörler olarak nasıl kolayca üretileceğini, karakterize edileceğini ve kullanılacağını sunacağız.

Fabrikasyon sensörlerimizin performansını doğrulamak için, insan vücudundan gelen çeşitli elektrofizyolojik sinyalleri kaydetmek için taşınabilir bir elektronik sistem uyguluyoruz. Çeşitli fizyolojik sinyalleri sadece laboratuvarda kaydetmek için çoklu konfigürasyon öneriyoruz. Aşağıdaki protokol, dövme kağıdı ve tekstil gibi ticari olarak esnek substratlar üzerinde elektrotlar üretmek için kullanılmıştır.

Ticari dövme kağıdı kiti de tutkal tabakası ile birlikte verilir. Dövme kağıdı, destekleyici bir kağıt tabakası, suda çözünür bir polivinil alkol tabakası, kiralanabilir bir poliüretan film ve en üstteki PVA tabakası dahil olmak üzere katmanlı bir yapıya sahiptir. Giyilebilir sensörü üretmek için, ilgilendiğiniz alt kümeyi keserek başlayın.

Alt kümeyi yazıcı plakasına yerleştirin ve düz tutmak için kenarlığına dokunun. Ardından, yazıcı kartuşunu filtreledikten sonra PWSs ticari mürekkebi ile doldurun. Bu, iletken polimerin doğru bir şekilde dağılmasıdır.

Ardından tasarımınızı alt tabakaya yazdırın. Daha yüksek yüzey enerjisine sahip dövme kağıdı ve tekstil için, baskı parametrelerinde ayarlanan adres aralığı yaklaşık 15 veya 20 mikrometredir. Daha sonra, çözücü buharlaşmasını tamamlamak için 15 dakika boyunca fırında 110 santigrat derecede kuru elektrot.

Son basılı sensör dövme kağıdı, kumaş, PET ve gerilebilir tekstilde böyle görünmelidir. Konum sistemine harici konektör imal etmek için, PEN gibi dikdörtgen bir ultra ince substrat parçasını kesin. Üzerine üç PWS katmanlı dikdörtgen bir tasarım yazdırın.

Ultra ince ara bağlantıyı iki elektrot üzerine lamine edin. Dövme kağıdı tutkal tabakasında bir delik açın. Tüm bunları dövme PWSs elektrodunun sinyal algılama kısmıyla hizalayın.

PEN ara bağlantısının serbest ucuna bir parça polimer bant ekleyin. Dövme elektrodunu aktarmak için, tutkal astarını çıkarın. Dövmeyi cildin istenen kısmına yerleştirin.

Arka destek kağıdını sağa nemlendirin, dövmeyi yerinde tutun. Arka destek kağıdı ıslatıldıktan sonra, çıkarmak için kaydırın ve ciltte aktarılabilir ultra filmin sadece elektrot ucunu bırakın. Ardından, düz PEN kontağını harici alma ünitesine takın.

Elektrokimyasal empedans spektroskopisi kullanarak fabrikasyon elektrodu karakterize etmek için, vücut ölçümü yapın. İlk olarak, gönüllünün dinlenme sırasında masaya yerleştirilmiş bir kolla rahatça oturduğundan emin olun. Daha sonra cilde bir elektrot yerleştirin ve potansiyel başlangıcın çalışan algılama çiftine bağlayın.

Ardından, ilkinden üç santimetre uzakta başka bir elektrot yerleştirin ve karşı elektrota bağlayın. Son olarak, üçüncü elektrodu dirseğe yerleştirin ve referans elektrot kablosuna bağlayın. Ardından ölçümü potansiyel başlangıçla başlatın.

Sayaç ve çalışma elektrotları arasında bir akım uygulayın ve referans ve algılama çifti arasındaki potansiyel değişimi ölçün. Her frekansta hesaplanan çıkış empedansının iki katkıdan oluştuğunu unutmayın. Cilt empedansı ve cilt-elektrot temas empedansı.

Aşağıdaki bölümde, ilgilenilen her biyo sinyal için merdivenli yerleştirme açıklanmaktadır. Ticari olarak temin edilebilen C-sol ve C-sağ elektrotları kullanarak elektro-görsel makale izleme örneği. EKG için, biri toprak olarak kullanılan üç elektrotla bir konfigürasyonu uyarlayın.

Beyin elektriksel aktivitesi olan EEG için, elektrotları alnına ve dış kulakların etrafına yerleştirin. Elektrodermal aktivite ölçümü için EDA, sol elin üstüne iki elektrot yerleştirin. Ardından, konu dinlenirken veya fiziksel egzersiz yaparken kaydı gerçekleştirin.

Elektrotun performanslarını karakterize etmek için, tekstil elektrotlarının temsili empedansını bildirdik. Tekstil elektrotları, CI sinterlenmiş sağ standart elektrotlardan biraz daha yüksek ancak karşılaştırılabilir empedans sergiler. Empedans modellerinin şekli, tekstil elektrotları durumunda biraz daha yüksek dirençli bir davranışı gösterir.

Oysa standart CI sinterlenmiş sağ tipik rezistif kapasite davranışı gösterir. Elektrotları cilde farklı vücut bölgelerine yerleştirerek, çoklu biyo sinyallere erişebiliriz. EEG izleme, aktif nöronların popülasyonunun elektriksel aktivite kaydını değiştirdi.

Temel beyin dalgaları grubundan biri, 8 ila 13 hertz arasındaki Alfa'dır. Alfa dalgaları, gevşeme altındaki beynin durumunu yansıtır ve deneğin gözlerini kapatmasını isteyerek indüklenebilir. Gri dikey çizgi çizgisi, kayıtta gönüllüden gözlerini açması istendiği anı işaret eder.

EKG izleme, P dalgası, IQRS kompleksi ve bir T dalgasından oluşan karakteristik model ile temsil edilen kalbin atriyum ve ventriküllerinin polarizasyonunu ve polarizasyonunu gösterir. R zirveleri en yüksek genliği gösterir ve iki ardışık arasındaki süreyi dikkate alarak kalp atış hızını hesaplamak için kullanılır. EMG izlemesini kaydettik, gönüllü ise R kaslarının kuvvetini kademeli olarak arttırdı.

Yoğunlaştırılmış kas aktivitesi, voltaj piklerinin artış genliği ile ölçülür. Bir EMG izlemede, 10 ila bin hertz frekans aralığında birkaç mikrovolttan birkaç mini volta kadar genliğe sahip sivri uçlar, motor birim aksiyon potansiyelleri tarafından yönlendirilen hiper aktivitenin kasını yansıtır. EDA izleme tipik olarak bir tonik ve bulanık bileşenlerden oluşur.

Tonik bileşen cilt iletkenlik seviyesini yansıtır ve arka plan sinyaline karşılık gelir. Bulanık bileşen, öznenin belirli bir uyarana tepkisini yansıtır ve cilt iletkenlik değerindeki değişiklikle tespit edilebilir. Bu izleme, insan stres seviyesini ve vücut hidrasyonunu değerlendirmek için kullanılır.

Protokolümüzle, genellikle yumuşak hücre düzlüğünde iletken bir mürekkebin desenlenmesi için yumuşak ve rahat bir cilt sensörü elde ediyoruz. Ve baskı, geleneksel mikro elektronik üretim süreçlerinden sıyrılan yerel ve ölçeklenebilir bir tekniktir. Önerilen yöntem, zayıf nöro aktiviteden yüksek güçlü kas kasılmasına kadar değişen elektro sinyalin nasıl elde edileceğini açıklamaktadır.

Sinyal, kullanıcının vücudunun fizyolojik durumuna girmesine izin verir. Bir rol olarak, fitness'tan sağlık izlemesine dönüşen çeşitli tıbbi uygulamalarım için kesintisiz sözlü cihazların fizibilitesi konusundaki ilk adımı sunuyoruz.