定量的、皮膚が創傷管理のためのコンフォーマルスキンのような電子システムの作製と評価

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Lee, W., Kwon, O., Lee, D. S., Yeo, W. H. Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management. J. Vis. Exp. (103), e53037, doi:10.3791/53037 (2015).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

臨床研究および生物医学研究では、創傷治癒のモニタリングは、創傷1,2における組織形態学的変化の組織学的評価に基づいて侵襲的な方法に焦点を当てています。最近、電子技術の急速な進歩は、視覚的にデジタル画像3,4または共焦点走査顕微鏡と分光4,5を経由して、創傷治癒過程を調べることができ、高精度のイメージングと解析ツールの開発を可能にします。しかし、これらのイメージング手法は、高コスト、複雑な光学ツールや操作を必要とし、より重要なことには、患者は、試験中に固定化する必要があります。したがって、より正確な創傷管理を提供するために、簡単に使用できる、非侵襲的、定量的、安価、および多官能性であり、新しい装置およびシステムの必要性が存在します。

ここでは、温度や熱conduの正確な、リアルタイムのマッピングを提供し、皮膚のような電子システムを導入ctivityとは、非侵襲的デバイスのコンフォーマル積層を介した創傷部位での加熱の正確なレベルを提供します。このデバイスは、表皮6-9の技術、機械的および材料特性に適合するように設計されて皮膚に取り付けられた表皮電子システム(曲げ剛性、全体の厚さを、効果的な弾性率、および質量密度)のクラスを提供します。

デバイスは、患者10の臨床応用のために洗浄し、消毒することができ、生体適合性、肌に優しい、防水、および再利用可能な形で設計されています。創傷組織の近くに取り付けられたコンフォーマルな電子デバイスは水和に対応付け温度8と熱伝導率13の定量的記録を介して、創傷11,12に血流増加及び酵素反応によって引き起こされる炎症期(創傷治癒プロセスの1つ)、キャプチャ。実験と計算の研究はaccommodに最適なメカニックデザインを決定自然な動きを食べて、機械的な破壊せずに歪みを適用し、高忠実度信号の取得を提供しています皮膚の表面にコンフォーマルに積層皮膚のような電子機器の仕組みを延伸する基礎となる物理学を、キャプチャします。

この資料に記載されているプロトコルは、皮膚のような電子システム、機器の清掃、臨床現場での機器のセットアップ、および皮膚の傷の温度と熱伝導率の定量的なモニタリングのための臨床応用を含め、試験の準備のための微細加工の方法を提示します。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

図1に示す装置の製造、皮膚の積層、および特性評価のための実験、2、および4は、2つのボランティア、バージニア・コモンウェルス大学(VCU)、リッチモンド、バージニア州、米国でバイオインターフェースナノ工学研究室で行われるすべてを含みました。この研究は、VCU治験審査委員会によって承認された(プロトコル番号:HM20001454)とVCUヒューマン研究から研究のガイドラインに従いました。治験審査委員会、ノースウェスタン大学、イリノイ州シカゴ、米国で承認さ:(STU69718数) 図3と図5に示す装置および臨床データは、患者の実験はプロトコルの下で行われた発表された論文10から取得しました。

1.デバイスの製造

メモ :図2は、全体的な製造プロセスのための概略図を示しています。

  1. キャリア基板を準備します
    1. ダイヤモンドブレードを使用して電子機器の所望の大きさに裸のシリコン3(Si)のウェハをカット。
      注:約半数Siウエハは、創傷デバイスのための理想的なサイズを提供します。
    2. アセトン、イソプロピルアルコール(IPA)を用いてSiウエハを脱脂。脱イオン(DI)水を用いてウェハを洗浄し、窒素で乾燥した後、3分間110℃のホットプレート上で脱水。
    3. 10を有するポリジメチルシロキサン(PDMS)混合物11gの調製:1体積基準の比、および硬化剤を、1時間の真空チャンバー内で混合物を脱気。
      注:PDMSが乾燥パターン検索に使用され、湿式化学(アセトン)以前の研究から7ベースのアプローチよりも好ましい微細加工、後に印刷を転送しています。
    4. スピンコート5 1分間3000 rpmでウェハ上の混合PDMS液のグラム完全30分間150℃のホットプレート上で硬化します。
  2. 預金材料とパターンエレクトロニクス
    1. PDMS-Cトリート紫外線(UV)とoatedウエハ表面を親水性にするために3分間UVランプ(8.9ミリワット/ cm 2で)を用いて /オゾン。
      注:親水性表面は、PDMS上の追加の層の均一なコーティングを提供しています。
    2. スピンコートポリイミド(PI; 2 ml)で5分間、150℃のホットプレート上に1.2ミクロン厚の層、プリベークを形成するために1分間、4,000rpmで、ピペッティングにより、ウエハコーティングPDMS、および後に2時間250℃で焼きます。
    3. 預金のクロム(Cr)を20nmの厚さの層を形成した後、電子ビーム(eビーム)蒸着法を用いて、3μmの厚さの層を形成するために銅(Cu)を堆積させる(ベース圧力:約1×10 -7トル、成膜圧力:〜1×10 -6トル、蒸着速度:1 - 5 A / S)。蒸発器内に埋め込まれた堆積コントローラインタフェースによって膜厚を監視します。
      注:銅の厚い層は、デバイスと薄いCr層のマイクロスケールの抵抗に電気伝導性の十分なレベルを提供PIとCuとの間の接着を促進するために使用されます。
    4. 次に、スピンコート10秒間、60秒間1100 rpmで、20秒間4,000rpmで900 rpmで3ステップで、フォトレジスト(2 ml)を、30分間75℃でホットプレート上で硬化します。
      注:上述の一連の工程は、厚い(>10μm)を、フォトレジストを堆積させるために使用されました。
    5. 紫外線露光装置を用いて、Siウエハの中央部(10ミリワット/​​秒パワー)でのCu電子パターン(幅50ミクロンと蛇行オープンメッシュ設計;幅や配線35ミクロンとフラクタル「ペアノ」設計のセンサー)を合わせます露光時間25秒で。
      注:フラクタル構造は単に蛇行機能14と比較して、優れた機械的伸縮性を提供するために使用されます。
    6. 、分:(開発者およびDI水の2比1)DI水ですすぎ、窒素で乾燥した希釈された塩基現像にフォトレジストを開発。マイクロを使用してパターン(銅フラクタルおよび相互接続)を点検特徴サイズを確認し、微粒子から任意の欠陥を見つけるためのスコープ。
      注:不要な欠陥がある場合、アセトン/ IPA / DI水ですすぐことによりフォトレジストを除去。窒素で乾燥させた後、1.2.4から1.2.6へのステップを繰り返します。
    7. 〜6分間湿式化学エッチング液に浸漬することにより、Siウエハ上にCu層をエッチング(10 mlで1の割合で過硫酸アンモニウムおよび水の混合物:4; 40°Cで8ナノメートル/秒のエッチング速度)、すすぎDI水で、そして窒素で乾燥しました。任意のオーバーエッチングパターンを顕微鏡を用いてパターンを検査します。
      注:パターンがオーバーエッチングされている場合、それは、デバイスの取り扱い及び洗浄工程の間に機械的な破壊につながる機能の不要な鋭いエッジを引き起こす可能性があります。試験前の結果は、オーバーエッチングのオリジナルパターンの以上〜20%は、上記の問題を引き起こしたことを示しました。
    8. 300ミリトール、電力:200 W、CF 4ガス:5秒、圧力;反応性イオンエッチング(RIEでCr層をエッチングしますCCM、O 2ガス:5分間10 SCCM)。パターンを検査します。
      注:Cr層のエッチングには、RIEプロセスは、Cu層との好ましくない反応を起こす化学エッチングを濡らすことが好ましいです。
    9. それぞれ、アセトンウエハ(10 ml)を、IPA(10 ml)に溶解し、脱イオン水(20ml)に浸漬することにより金属層上に残ったフォトレジストを除去します。その後、窒素でそれを乾燥させます。
    10. 金属堆積ウエハ上のスピンコートPI(2ml)を、ピペッティングにより、1分間4000rpmで1.2ミクロンの厚さの層、プリベーク5分間150℃でホットプレート上で、ポストベーク時を形成します2時間250℃です。
    11. 次に、スピンコート10秒間、60秒間1100 rpmで、20秒間4,000rpmで900 rpmで3ステップで、フォトレジスト(2 ml)を、30分間75℃でホットプレート上で硬化します。
    12. 銅エレクトロニクス(センサーをカプセル化するために、PIのパターンの位置を合わせ、幅および相互接続で35ミクロンとフラクタル「ペアノ「デザイン; 250と蛇行オープンメッシュデザイン露光時間で25秒を10ミリワット/​​秒)UV露光装置(電源を使用して、事前に定義されたCuフラクタルと配線と幅ミクロン)。
    13. 、分:(開発者およびDI水の2比1)DI水ですすぎ、窒素で乾燥した希釈現像液を用いてフォトレジストを開発。特徴サイズを確認し、微粒子から任意の欠陥を見つけるために、顕微鏡を用いてパターンを検査します。
      注:不要な欠陥がある場合、アセトン/ IPA / DI水ですすぐことによりフォトレジストを除去。窒素で乾燥させた後、1.2.10から1.2.13までの手順を繰り返します。
    14. 25分間のRIE(20 SCCM:170ミリトール、電力:150 W、O 2ガスの圧力)とPI層をエッチング。パターンを検査します。
    15. それぞれアセトンにウェハを浸漬することにより残ったフォトレジストを除去(10 ml)を、IPA(10 ml)に溶解し、脱イオン水(20mL)。その後、窒素でそれを乾燥させます。
  3. エラストマー膜を準備
    1. シリコーン混合物(1をカプセル化の10グラムを準備します。1体積ベースと硬化剤の比)は、赤外線カメラを使用して皮膚の温度変化の制御の測定を容易にすることである一対一の体積比とブラックインク15を追加します
      注:利用シリコーン(クリア封入ゴム)は、低粘度、光学的透明性、および装置 16に電気的絶縁/保護のユニークな特徴を提供します。
    2. O / N RTで​​厚さ500μmのエラストマー膜および硬化を形成するために1分間150回転でシャーレ中の混合物をスピンコート8グラム。
      注:材料は、均一な厚さのために平らな表面上に配置される必要があります。
    3. 鋭利なカミソリの刃を使用して、X 30ミリメートル70ミリメートルの所望のサイズに膜を切り、静かにペトリ皿からそれを取り外します。
  4. 取得し、電子機器を転送
    1. 水溶性テープ(25ミリメートル×80 mm)をカットし、作製した電子パターン上に積層緩やかに130℃のホットプレートの上に置きます3分間。
      注:温度上昇は、表面からの電子パターンの解離を助けるために、Siウエハ上にPDMS層を拡張します。
    2. 電子パターンを取得するために、PDMS / Siウェハから急激にテープを外します。
    3. 電子ビーム蒸着によって検索パターンに50nm厚の二酸化ケイ素(SiO 2)、続いて(接着用)厚さ20nmのCrを堆積させます。
    4. 表面を活性化するために2分間の対象シリコーン膜上にUVランプ(365nmで、8.9ミリワット/ cm 2)を使用して、UV /オゾンを扱います。
    5. 目的の場所にテープに検索されたパターンを配置し、均等に基板までのパターンの上面からの圧力を加えることによって、シリコーン膜にパターンを転送します。 5分間テープを溶解するために水を適用します。
      注:物質移動の記載された方法は、堆積したシリコン二酸化UV活性化シリコン基板17との間の共有結合(Si-O-Si)によって促進されます
    6. テープをはがし、DI水ですすぎ、そして1分間90℃のホットプレート上で乾燥しました。
  5. シリコーン膜を使用してデバイスをカプセル化します
    1. (:ベースと硬化剤の1の体積比1)シリコーン混合物を封入する10グラムを準備します。
    2. パッドを被覆するシリコーンを回避するために、下部シリコーン膜とファンデルワールス結合、によって長方形のPDMSピース(22×6×1ミリメートル3)とケーブルの接触パッドをカバー。
    3. 1分間4,000 rpmでシリコーン混合物5gをスピンコート転送エレクトロニクスの厚さ5μmの層を形成し、その後、O / N室温で硬化。
  6. データ収集のための柔軟なリボンケーブルを接続します
    1. 清浄な表面を作るために3秒間コネクタパッド上に、ピペットで液体鋼用フラックス(0.5ml)に、適用します。
    2. 高温(> 60℃)での圧力との接触点に薄い、柔軟なリボンケーブルを結合。典型的なヘアstraightenerは取り扱いが容易との結合を提供しています。
      注:マイクロフィルムケーブルはシリコーンを転送金属膜の機械的な破壊を避けるために、従来のハードワイヤーのはんだ付けすることが好ましいです。
    3. デジタルマルチメータを使用して電気的接続を確認してください。 (:約1 cmで離れた距離)の抵抗値は、1つの端部とセンサパッドとフィルムケーブルの他端との間に1未満オーム期待されています。
    4. ステップ1.6.2で説明したのと同じ戦略でカスタマイズプリント基板にリボンケーブルのもう一方の端を結合。
    5. デジタルマルチメータを使用して電気的接続を確認してください。
    6. PCB上に、従来の配線を半田付けすることにより、データ集録ハードウェアとデバイスを接続します。

2.臨床試験

  1. 消毒液を使用してデバイスを清掃してください
    1. (:水とソリューションの1の体積比40)希釈消毒液の205グラムを準備します。
    2. 噴霧しますデバイス上の溶液(10g)を、10分間それを浸します。
      注:希釈消毒洗浄剤は、室温で保存することができます。
    3. 水で3回すすぎ、クリーンな組織でそれを乾燥させます。
  2. デバイスのテストのための機器のシリーズを設定します
    1. 準備し、電流源、マルチプレクサ、データ記録用のラップトップコンピュータにインストールされているカスタムソフトウェアとロックインアンプを接続してください。
    2. 三脚に赤外線カメラを置き、参照としてサーモグラフィーのターゲットオブジェクトに焦点を当てています。
    3. セットアップロックインアンプの熱伝導率を測定するためのシステムパラメータ(周波数:1&3ヘルツ、時定数:3と1秒、感度:1 mVで、ダイナミックリザーブ:高予備)と温度(周波数:997 Hzで、時間印加される定電流(2ミリアンペア)と低ノイズ):定数:300ミリ秒;:;感度ダイナミックリザーブ2 mVの。
    4. 微細転写印刷法により作製し、傷の上に取り付けられた、2傷デバイスを接続し、患者からのデータを記録する前に、マルチプレクサ右に反対サイト。
  3. 記録温度と熱伝導率
    注:データ収集ソフトウェアは、カスタムメイドされ、遠隔リアルタイム・データ監視および保存のためのロックインアンプを制御することができます。温度測定では、各データ点は、20秒毎に300ミリ秒を測定します。最初の10秒、次の10秒間のデータのセットは、それぞれ、平均温度値と標準偏差を計算するために使用されます。記録されたデータは、赤外線サーモグラフィからのデータと比較するためのグラフをプロットするために使用されるカンマ区切り値ファイルとして保存されます。熱伝導率の測定では、3Ω信号が直接その後、分析的に熱伝導性を計算するために利用されるハードウェアの画面(アンプ)から読み出されます。
    1. 静かに消毒アルコール10を払拭を用いて皮膚上のデバイスの適用部位をこします。
    2. 2.3.2)柔らかい結合を容易にするために、指で皮膚にデバイスを押して、所望の皮膚の位置にある2つのデバイスラミネート:外科的創傷部位上の1つの基準と反対側の位置に他の。
    3. データ収集を開始することにより、デバイスの熱伝導率に関連した電圧(3Ω)を、測定します。
    4. 皮膚へのデバイスのコンフォーマル接触を確認するために、得られたデータを評価します。異常値(<0.1 ​​W / mKで)は、デバイスの接触不良を示しています。
    5. カスタムソフトウェアを介して温度分布と記録データを決定するために、電気抵抗を測定します。
    6. 皮膚上の2つのデバイスの光学的および赤外線画像を取ります。
    7. 創傷デバイス(2.3.5)から記録されたデータを赤外線画像から温度値を比較します。カスタマイズされたスプレッドシートで列を区切るために、両方の値を追加します。
  4. 記録したデータを分析
    1. に記録されたデータをエクスポートします。自動的にデバイス内のセンサのアレイからの温度と熱伝導率を計算するためにカスタマイズされたテンプレート。
    2. 一ヶ月(4日間1のデータのセット、3、15、および30)にわたって比較するためのデータ(異なる時間スケール上のセンサの位置に応じて、温度および熱伝導率)をプロットします。
    3. 温度と時間に応じて、熱伝導率の一連のデータを比較することによって、データを分析します。突然の標高値または創傷部位に相および/または予期しない異常創傷治癒の変化を教えてドロップします。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

図1は 、患者に関する定量的、皮膚の創傷管理用に設計されたコンフォーマル、皮膚のような電子システムの特性の概要を説明します。多機能電子デバイスは、マイクロスケールのフラクタル構造3,14とフィラメント状蛇紋岩で構成されて非常に優れた機械的な伸縮性と屈曲性を提供しています薄いエラストマー膜に9,17をトレースします。完全にシリコーン層によって囲まれている対応機器だけではファンデルワールス相互作用を介して、肌に優しく、可逆積層を可能にします。デバイスのユニークな特徴は、現実的な臨床現場で使用するための生体適合性、防水性、使いやすさ、および機械的柔軟性があります。

このようなポリマーおよび金属(シリコーン、ポリイミド、および銅)などのハイブリッド材料の統合は電気的、安全、防水、および生体適合性のデバイス( 図2A)が得られます 。フラクタルの配列(銅; Cu)の抵抗(35ミクロン幅、厚さ3μm)をコアにかかる曲げひずみを最小限にするために、層(厚さ1.2μmで、PI)囲まれたポリイミドにより、機械的中立面に配置され、臨床応用における材料(銅)。

シリコーン膜上のデバイスの全体の厚さは、極端な曲げ加工性を提供することによってのみ〜600μmです。 図2Bの概略図は、皮膚のような電子システムの微細加工プロセスを説明します。製造方法は、新たに開発された転写印刷技術(検索、転送、およびボンディング)9,14,18,19と、従来の微細加工技術(メタライゼーション、フォトリソグラフィ、エッチング)を兼ね備えています。このタイプの装置は、自動化された印刷装置20,21と、大規模な転写印刷を使用してスケールアップすることができます。

図3は MECHANICAをまとめたものLの伸縮性や肌のような電子機器の電気的な機能は、従来の研究10で報告されました。有限要素法(FEM)により力学や材料の研究では、自然な動きに対応し、機械的な破壊( 図3A、上)なしで、臨床使用に伴う株を、適 ​​用するための最適なシステム設計を提供しています。最大30%( 図部3Aa、下)に引っ張り株によるフラクタル構造の機械的挙動を提示した実験研究では、FEMの結果と良い一致を示しています。 ( - 3D図3B)マイクロスケールの抵抗を有するデバイスは、温度と熱伝導性と正確な、局所的な加熱を提供するの定量的測定のために使用されます。温度変化に応じて電気抵抗値の検量線は、赤外線カメラと高感度ホットプレート( 図3B)を用いて得ました。測定された熱伝導率の評価方法であっ二つの異なる交流周波数( 図3c)で3オメガ電圧信号を使用する3オメガ技術13から適応。フラクタルの抵抗に印加される電流は(10ミリワットで35ミリアンペア)の治療モード( 図3D)で制御可能な温度の作動を提供ジュール加熱を、発生します。

実用的な臨床応用のために、ハンドヘルドデバイスの推奨洗浄工程は、患者に使用する前に消毒することを含みます。防水機器に消毒液を噴霧し、水で3回リンスして、次の臨床試験( 図4Aおよび4B)するための装置を準備します。デバイスの定性的な生体適合性の評価は、視覚的に、患者への使用の複数のサイクルにわたって肌の色と質感の変化を調査する皮膚表面( 図4C)を 、検査するためにデジタル接触顕微鏡を利用しています。赤外線(IR)thermogr​​apHYは、紅斑は、温度上昇22を引き起こすような副作用があるため約2週間( 図4D)のための皮膚の状態の定量的評価を行うことができます。調べたデバイスは、創傷組織および(基準となる)、反対の場所の近くに積層されています。温度と熱伝導率の関連パラメータの記録は、診察室でのデータ収集システム及びIR画像( 図4E及び4F)を用いて行われます。

図5は、従来の研究10から患者の皮膚の創傷治癒の定量的測定の代表的なデータを提示します。 図5Aの一連の写真は、1ヶ月のコース上の皮膚に取り付けられたデバイスとの創傷治癒の監視プロセスを示しています。黒インクで染色された創傷デバイスは、手術創の近くに積層しました。ペンは、定量的DATのために同じ場所にデバイスのマウントを案内され、皮膚上にマーク傷や参照サイト間のデバイスと比較して、センサのアレイを使用して30日目の測定温度と熱伝導率の変化の一日1から比較が創傷治癒相をキャプチャし、炎症( 図5(b) - (e))。熱伝導率のレコード変化( 図5D - 5E) -創傷デバイスで、高感度、6つのセンサは、3日目(5C図5B)に体温とポイント激しい炎症の最小の変化を捉えることができました。基準データの組を対照として、反対側から測定しました。

図1
図患者の皮膚のような、創傷監視装置の特性の概要1。>この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図2
図2.デバイス製造(A)左のデバイスのレイアウト(の略図;層1:上部の透明シリコーン、レイヤ2:PI、レイヤ3:銅、層4:PI、および層5:で、黒のシリコーン下部)、ステップ・バイ・ステップの製造プロセス(断面図)を完了し、柔軟な/伸縮性エレクトロニクス(右)。(B)イラスト。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図3
図3.デバイスの特性は(からの許可を得て複製し 、2014)10。(A)有限要素法(FEM)の結果(上)と一軸引張株まで下フラクタル構造の対応する実験結果(下)デバイスのキャリブレーションのための3つのセンサを用いて熱伝導率の30%(B)デバイスのキャリブレーションのための6つのセンサを用いた温度測定。(C)測定。(D)局部的なジュール加熱とマイクロヒータとして使用された機器の赤外線サーモグラフィ。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図4
4.臨床試験プロセスを図。 (A)洗浄溶液を使用してデバイスの消毒。温度の定量的評価のための皮膚の(B)は、臨床試験のための表面をきれいに水ですすぎ。デジタル接触顕微鏡を用いて、(C)皮膚アセスメント(左)と皮膚の拡大図(右)。(D)赤外線サーモグラフィバリエーション。(E)試験室における創傷管理のための臨床設定。(F)傷(右足)の近くに積層デバイスの拡大写真と反対側のサイト(左足)の組織。 これの拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください図。

図5
デバイスと創傷治癒の定量的管理の図5.代表的なデータを( アドバンスト・ヘルスケア材料から許可を得て複製し )10。(A)月にわたってデバイスとの傷の写真。(B)の記録熱のデバイス基準と反対側の位置の温度分布の(挿入図)。(C)記録 。デバイス内の三つのセンサ(挿入図)で1ヶ月の傷の近くに熱伝導率の(D)の記録。(E)の記録基準と反対側の位置に導電率。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

この作品は、工学系研究科、バージニアコモンウェルス大学および電子デバイスのいくつかのライトバージニアマイクロエレクト​​ロニクスセンターでの微細加工施設で調製したからスタートアップ資金によってサポートされていました。私たちは、掲載された記事10から取得した(本論文では図3と図5)、デバイスおよび臨床データのために貢献をした研究者を認めます。 W.-HYカスタムメイド、データ記録ソフトウェアに感謝義明服部。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3" Silicon wafer University Wafer, USA Use as carrier to fabricate the device
Acetone Fisher Scientific, USA A18-1 Use to clean a wafer and to remove photoresist
Isopropanol (IPA) Fisher Scientific, USA A459-1 Use to clean a wafer
AZ4620 photoresist AZ Electrionic Materials, USA Use to make patterns on metals and polymers
AZ400K developer AZ Electrionic Materials, USA Use to develop AZ4620 photoresist
Chromium etchant Transene, USA 1020AC Use to etch Cr layer of device
Copper etchant Transene, USA ASP-100 Use to etch Cu layer of device
Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit (PDMS) Dow Corning, USA 39100000 Use as a substrate for 'dry' retrieval
PI2545 polyimide HD MicroSystem, USA Use to encapsulate metal layer
Solaris Smooth-On, USA Use as substrate and to encapsulate device
Petridish Carolina, USA 741255 Use as mold to make substrate
Water-Soluble Wave Solder Tape 5414 3M, USA AM000000217 Use to retrive device from PDMS layer
High Activity Liquid Stainless Steel Flux Worthington, USA 331929 Use to remove oxidation layer on Cu
Flexible, micro-film cable Elform, USA Use to make the electrical connection between the electronic device and the data acquisition system
pH Neutral Cleaner Australian Gold, USA Use as disinfectant solution to clean device in clinical testing
Solder Kester, USA 24-6337-9703 Use as material to solder hard wires
Ultraviolet lamp Cole-Parmer, USA 97600-00 Use to activate PDMS layer as hydrophilic surface
Multiplexer FixYourBoard, USA U802 Use to acquire measurements from six sensing components 
DC/AC current source Keithley, USA 6221 Use to supply current
SMD Digital Hot Air Rework Station Aoyue, China 968A+ Use to solder hard wires, to electrically connect between the device and external instruments
Infrared camera FLIR, USA 435-0001-01-00 Use to take infrared images in experiment
Digital multimeter Fluke, USA 117 Use to check electrical connection
Lock-in amplifier Stanford Research System, USA SR830 Use to perform four-point-probe-measurement
Electron beam evaporator 9 scale Vacuum Products, USA Use to deposit thin films (Cu and SiO2)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Dargaville, T. R., et al. Sensors and imaging for wound healing: A review. Biosens Bioelectron. 41, 30-42 (2013).
  2. Panuncialman, J., Hammerman, S., Carson, P., Falanga, V. Wound edge biopsy sites in chronic wounds heal rapidly and do not result in delayed wound healing. J Invest Dermatol. 129, S47-S47 (2009).
  3. Hess, C. T., Kirsner, R. S. Orchestrating Wound Healing: Assessing and Preparing the Wound Bed. Adv Skin Wound Care. 16, (5), 246-257 (2003).
  4. Lange-Asschenfeldt, S., et al. Applicability of confocal laser scanning microscopy for evaluation and monitoring of cutaneous wound healing. J Biomed Opt. 17, (7), (2012).
  5. Crane, N. J., Elster, E. A. Vibrational spectroscopy: a tool being developed for the noninvasive monitoring of wound healing. J Biomed Opt. 17, (7), (2012).
  6. Jeong, J. W., et al. Materials and Optimized Designs for Human-Machine Interfaces Via Epidermal Electronics. Adv Mater. 25, (47), 6839-6846 (2013).
  7. Kim, D. H., et al. Epidermal Electronics. Science. 333, (6044), 838-843 (2011).
  8. Webb, R. C., et al. Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization of human skin (vol 12, pg 938). Nat Mater. 12, 1078-1078 (2013).
  9. Yeo, W. H., et al. Multifunctional Epidermal Electronics Printed Directly Onto the Skin. Adv Mater. 25, (20), 2773-2778 (2013).
  10. Hattori, Y., et al. Multifunctional skin-like electronics for quantitative, clinical monitoring of cutaneous wound healing. Adv Healthc Mater. 3, (10), 1597-1607 (2014).
  11. Guo, S., DiPietro, L. A. Factors Affecting Wound Healing. J Dent Res. 89, (3), 219-229 (2010).
  12. Matzeu, G., et al. Skin temperature monitoring by a wireless sensor. Ieee Ind Elec. 3533-3535 (2011).
  13. Cahill, D. G. Thermal-Conductivity Measurement from 30-K to 750-K - the 3-Omega Method. Rev Sci Instrum. 61, (2), 802-808 (1990).
  14. Fan, J. A., et al. Fractal Design Concepts for Stretchable Electronics. Nature Commun. 5, (3266), (2013).
  15. Song, Y. M., et al. Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye. Nature. 497, (7447), 95-99 (2013).
  16. Jeong, J. W., et al. Capacitive Epidermal Electronics for Electrically Safe, Long-Term Electrophysiological Measurements. Adv Healthc Mater. 3, (5), 642-648 (2013).
  17. Zhang, Y. H., et al. Experimental and Theoretical Studies of Serpentine Microstructures Bonded To Prestrained Elastomers for Stretchable Electronics. Adv Funct Mater. 24, (14), 2028-2037 (2014).
  18. Carlson, A., Bowen, A. M., Huang, Y. G., Nuzzo, R. G., Rogers, J. A. Transfer Printing Techniques for Materials Assembly and Micro/Nanodevice Fabrication. Adv Mater. 24, (39), 5284-5318 (2012).
  19. Yeo, W. H., Webb, R. C., Lee, W., Jung, S., Rogers, J. A. Bio-integrated electronics and sensor systems. Proc Spie. 8725, (2013).
  20. Chung, H. J., et al. Fabrication of Releasable Single-Crystal Silicon–Metal Oxide Field-Effect Devices and Their Deterministic Assembly on Foreign Substrates. Adv Funct Mater. 21, (16), 3029-3036 (2011).
  21. Kim, H. S., et al. Unusual strategies for using indium gallium nitride grown on silicon (111) for solid-state lighting. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 108, (25), 10072-10077 (2011).
  22. Padilla-Medina, J. A., et al. Assessment technique for acne treatments based on statistical parameters of skin thermal images. J Biomed Opt. 19, (4), 046019-046019 (2014).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics