이 작품은 공학부, 버지니아 커먼 웰스 대학과 전자 장치의 일부 라이트 버지니아 마이크로 일렉트로닉스 센터의 미세 시설에서 제조되었다에서 시작 기금에 의해 지원되었다. 우리는 게시 된 기사 (10)로부터 획득 장치 및 임상 데이터 (이 논문의 그림 3 및 5)에 대한 공헌을 한 연구자를 인정합니다. 주문 제작, 데이터 기록 소프트웨어 W.-HY 덕분 요시아키 핫토리.

장치 제조, 피부 적층, 및 특성에 대한 실험은 그림 1, 2에 나타낸, 4 버지니아 커먼 웰스 대학 (VCU), 리치몬드, 버지니아, 미국에서 바이오 인터페이스 나노 공학 연구실에서 수행이 자원 봉사자 모두를 포함했다. 이 연구는 VCU 임상 시험 심사위원회의 승인 (프로토콜 번호 : HM20001454)와 VCU 인간 연구에서 연구 지침을 따랐다. 임상 시험 심사위원회, 노스 웨스턴 대학, 시카고, 일리노이, 미국에 의해 승인 : (STU69718 수) 그림 3과 5의 장치 및 임상 데이터는 환자의 실험 프로토콜에 따라 수행되었다 게시 된 기사 (10)로부터 획득했다. 1. 디바이스 제조 참고 :도 2는 전체적인 제조 공정에 대한 개략도를 나타낸다. <ol><li> 캐리어 기판을 제조<ol><li> 다이아몬드 블레이드를 이용하여 전자 제품의 원하는 크기로 베어 3 실리콘 (SI), 웨이퍼를 잘라. 참고 : 약 절반 Si 웨이퍼는 상처 장치에 이상적인 크기를 제공합니다. </li><li> 아세톤 및 아이소 프로필 알코올 (IPA)과 Si 웨이퍼를 탈지. 탈 (DI) 물과 웨이퍼를 헹구고 나서, 질소로 건조하고 3 분 동안 110 ° C에서 열판에 탈수. </li><li> (10) 폴리 디메틸 실록산 (PDMS)의 혼합물 11g 제조 : 1 부피 기준의 비율과 경화제 및 시간 동안 진공 챔버에서 탈기 혼합물. 주 : PDMS가 건조 패턴의 검색을 위해 사용되며, 습식 화학 (아세톤) 이전 연구 7에서 기반 접근하는 것이 바람직하다 미세 가공, 인쇄 후 전송된다. </li><li> 스핀 코팅 한 5 분 동안 3,000 rpm에서 웨이퍼상의 PDMS 혼합 용액 g과 완전히 30 분 동안 150 ℃에서 핫 플레이트상에서 경화. </li></ol></li><li> 예금 소재와 패턴 전자 <ol><li> PDMS-C 치료자외선 (UV)과 oated 웨이퍼 표면의 친수성을 만들기 위해 3 분 동안 UV 램프 (8.9 mW의 / cm 2)을 사용하여 / 오존. 참고 : 친수성 ​​표면이 PDMS에 대한 자세한 층의 균일 한 코팅을 제공합니다. </li><li> Spincoat 폴리이 미드 (PI; 2 ㎖)을 5 분 동안 150 ℃에서 핫 플레이트상에서 1.2 μm의 두께의 층, 프리 베이크를 형성하기 위해 1 분 동안 4,000 rpm에서, 피펫에 의해, 웨이퍼를 코팅 된 PDMS 및 사후에 2 시간 동안 250 ℃에서 굽는다. </li><li> 입금 크롬 (CR)를 20 nm 두께의 층을 형성 한 후 전자빔 (e-beam) 증착을 이용하여 3 ㎛의 두께로 층을 형성하기 위해 구리 (Cu)를 증착하기 (기본 압력 : ~ 1 × 10-7 토르 증착 압력 : ~ 1 × 10-6 토르, 증착 속도 : 1 - 5 / s). 증발기에 매립 증착 제어기 인터페이스에 의해 막 두께를 모니터링. 참고 : 구리 층의 두께가 얇은 소자 및 CR 층의 마이크로 저항에 충분한 전기 전도도의 레벨을 제공한다(PI) 및 Cu 사이의 접착을 촉진하는 데 사용됩니다. </li><li> 10 초 동안 900 rpm으로 세 단계, 60 초 동안 1100 rpm으로 20 초 동안 4,000 RPM으로 포토 레지스트 (2 ml)에 Spincoat 한 다음 30 분 동안 75 ℃에서 핫 플레이트상에서 그것을 경화. 주 : 상기 순차 단계는 두꺼운 (&gt; 10 μm의) 포토 레지스트를 증착하기 위해 사용되었다. </li><li> 구리 전자 패턴 (센서; 프랙탈 &#39;아노&#39;설계 폭 및 인터커넥트들에이 35㎛로, 구불 구불 한 오픈 메쉬 디자인을 폭 50㎛의 사용)에 맞추고 Si 웨이퍼의 중심에서 UV 노광 장치를 사용하여 (전력 10 mW의 / 초) 노출 시간 (25)와 함께 사용. 주 : 프랙탈 구조는 단지 사행 특징 14에 비해 우수한 기계적 신축성을 제공하기 위해 사용된다. </li><li> , 분 (개발자 및 DI 워터 2 비율 1) 탈 물로 씻어, 질소 건조 희석베이스 개발자에 포토 레지스트를 개발한다. 마이크로를 사용하여 패턴 (구리 도형 및 상호 연결)​​을 검사범위는 기능의 크기를 확인하고 미립자에서 결함을 찾을 수 있습니다. 참고 : 원치 않는 결함이있는 경우, 아세톤 / IPA / 탈 이온수로 세척하여 포토 레지스트를 제거합니다. 질소로 건조시킨 후, 1.2.4에서 1.2.6로 단계를 반복합니다. </li><li> ~ 6 분 동안 습식 화학 에칭 제에 침지하여 실리콘 웨이퍼상의 Cu 층을 에칭 (10 ㎖ 1의 비율과 황산 암모늄 및 물의 혼합물 : 4, 40 ° C에서 8 ㎚ / 초의 에칭 속도), 세정 DI 물과 질소로 건조와. 어떤을 통해 에칭 패턴 현미경을 사용하여 패턴을 검사합니다. 참고 : 패턴을 통해 에칭하는 경우,이 장치의 처리 및 세척 과정에서 기계적인 파괴로 이어질 수있는 기능, 원치 않는 날카로운 모서리의 원인이 될 수 있습니다. 종래 테스트 결과는 오버 에칭 원래 패턴의 이상 ~ 20 % 미만은 상기 문제를 일으킨 것으로 나타났다. </li><li> 300 mTorr의 전력 : 200 W, CF 4 가스 : 5 초 압력 반응성 이온 에칭 (RIE와의 Cr 층을 에칭CCM, O 2 가스 : 10 SCCM) 5 분. 패턴을 검사합니다. 주 : CR 층의 에칭, RIE 처리가 Cu 층으로 불리한 반응을 일으키는 화학 습식 에칭하는 것이 바람직하다. </li><li> 각각의 웨이퍼를 아세톤 (10 ㎖), IPA (10 ml)에 용해시키고, DI 물 (20 ml)에 침지시켜 금속층에 남아 포토 레지스트를 제거한다. 그런 다음, 질소로 건조. </li><li> Spincoat PI 피펫에 의해 금속 증착 웨이퍼 (2 ㎖), 4000 rpm에서 1 분 동안 5 분 동안 150 ℃에서 핫 플레이트상에서 1.2 μm의 두께의 층, 프리 베이크를 형성하고, 포스트 베이크의하기 2 시간 동안 250 ℃로. </li><li> 10 초 동안 900 rpm으로 세 단계, 60 초 동안 1100 rpm으로 20 초 동안 4,000 RPM으로 포토 레지스트 (2 ml)에 Spincoat 한 다음 30 분 동안 75 ℃에서 핫 플레이트상에서 그것을 경화. </li><li> 구리 전자를 캡슐화 PI 패턴을 맞 춥니 다 (센서, 폭과 인터커넥트에 35 μm의 프랙탈 &#39;페 아노&#39;디자인 250와 뱀 오픈 메쉬 디자인노출 시간 25 초 10 mW의 / 초) : UV 노광 장치 (전원을 이용하여 미리 정의 된 도형 및 구리 배선과 μm의 폭). </li><li> , 분 (개발자 및 DI 워터 2 비율 1) 탈 물로 씻어, 질소 건조 희석 개발자와 포토 레지스트를 개발한다. 피처 크기를 확인하고, 미립자로부터 결함을 찾기 위해 현미경을 사용하는 패턴을 검사한다. 참고 : 원치 않는 결함이있는 경우, 아세톤 / IPA / 탈 이온수로 세척하여 포토 레지스트를 제거합니다. 질소로 건조시킨 후, 1.2.10에서 1.2.13로 단계를 반복합니다. </li><li> 25 분 동안 RIE (20 SCCM : 170 mTorr로, 전력 : 150 W, O 2 가스 압력)와 PI 층을 에칭. 패턴을 검사합니다. </li><li> 각각의 웨이퍼를 아세톤 (10 ㎖), IPA (10 ml)에 용해시키고, DI 물 (20 ml)에 침지하여 포토 레지스트를 제거 남아. 그런 다음, 질소로 건조. </li></ol></li><li> 탄성 막을 준비 <ol><li> 실리콘 혼합물 (1 캡슐화 10g을 준비한다 :1 볼륨베이스와 경화제의 비)와 적외선 카메라를 사용하여 피부에 온도 변화의 제어를 용이하게 측정하는 12시 59분 부피비로 흑색 잉크 (15)를 추가한다. 참고 : 사용되는 실리콘 (투명 캡슐 고무) 장치 (16)에 낮은 점도, 광학 선명도, 전기 절연 / 보호의 고유 한 특성을 제공한다. </li><li> 1 분 동안 150 rpm으로 배양 접시에서 혼합물의 Spincoat 8g / O를위한 N을 실온에서 500 μm의 두께 탄성 막과 치료를 형성한다. 주 : 재료가 균일 한 두께에 대한 평평한 표면에 배치 할 필요가있다. </li><li> 날카로운 면도날을 사용하여 X 30mm 70mm의 원하는 크기로 막 잘라 부드럽게 페트리 접시에서 분리. </li></ol></li><li> 검색 및 전자 전송 <ol><li> 수용성 테이프 (25mm X 80mm)를 잘라 제작 된 전자 패턴에 적층 부드럽게 및 130 ° C에서 열판에 배치3 분. 주 : 온도 상승 표면으로부터 전자 패턴의 분리 도와 Si 웨이퍼상의 PDMS 층을 확대. </li><li> 전자 패턴을 검색하기 위해 PDMS / 실리콘 웨이퍼로부터 빠르게 테이프를 분리. </li><li> 석출 20 ㎚의 전자 빔 증착법에 의해 검색 패턴에 50 nm 두께의 이산화 실리콘 (SiO2) 뒤에 CR (접착) 두께. </li><li> 표면을 활성화하기 위해 2 분 동안 타겟 실리콘 막에 UV 램프 (365 nm의, 8.9 mW의 / cm 2)을 이용하여 UV / 오존 처리한다. </li><li> 원하는 위치에 테이프 검색 패턴을 배치하고 고르게 기판까지 패턴의 상단 측으로부터 압력을 가하여 실리콘 막에 패턴을 전송. 5 분 동안 테이프를 용해 물을 뿌려야 함. 참고 자료 전송 한 처리가 공유 결합 (SI-O-시)에 의해 촉진되어 증착 된 실리콘 이산화물 및 UV 활성화 된 실리콘 기판 (17) 사이 </s&gt;까지. </li><li> 껍질은 테이프 떨어져, 1 분 동안 90 ° C에서 열판에 탈 이온수, 건조 씻어. </li></ol></li><li> 실리콘 막을 사용하여 장치를 캡슐화 <ol><li> (: 염기의 부피비 1 및 경화제 1) 실리콘 혼합물을 캡슐화 10g을 준비한다. </li><li> 패드 실리콘 코팅을 피하기 위해 하부 실리콘 막과 반 데르 발스 결합, PDMS에 의해 직사각형 부재 (22 × 6 × 1mm 3)와 케이블 접촉 패드 커버. </li><li> 4,000 rpm에서 실리콘 혼합물 5g Spincoat 1 분 이전에 전자 5 μm의 두께 층을 형성하기위한 다음 / O 동안 실온에서 N을 치료. </li></ol></li><li> 데이터 수집을위한 유연한 리본 케이블을 연결합니다 <ol><li> 깨끗한 표면을 3 초 동안 커넥터 패드, 피펫 팅에 의해 용강 플럭스 (0.5 ml)에 적용됩니다. </li><li> 고온에서의 압력과 접점에 얇은 플렉시블 리본 케이블을 결합 (&gt; 60 ° C). 일반적인 헤어 straightener은 취급이 용이하고 결합을 제공합니다. 주 : 마이크로 필름 케이블 실리콘에 전사 된 금속 막의 기계적 파괴를 피하기 위해, 종래의 하드 와이어 납땜하는 것이 바람직하다. </li><li> 디지털 멀티 미터를 사용하여 전기적 연결을 확인합니다. (~ 1cm 이격 거리)의 저항 값이 일단 센서 패드와 필름 케이블의 다른 쪽 끝 사이에 1 Ohm 미만 예상된다. </li><li> 단계 1.6.2에서 설명 된 것과 동일한 전략을 정의 인쇄 회로 기판에 리본 케이블의 다른 쪽 끝의 접합. </li><li> 디지털 멀티 미터를 사용하여 전기적 연결을 확인합니다. </li><li> PCB에 종래의 와이어를 납땜 데이터 수집 하드웨어 장치를 연결한다. </li></ol></li></ol> 2. 임상 시험 <ol><li> 소독액을 사용하여 장치 청소 <ol><li> (: 물 및 솔루션의 1 부피비 40) 희석 된 소독제 용액 205g을 준비합니다. </li><li> 스프레이장치의 용액 (10 g) 및 10 분 동안 담가. 참고 : 희석 된 살균 청소기 실온에서 저장 될 수있다. </li><li> 물에 세 번 헹구고 깨끗한 조직으로 건조. </li></ol></li><li> 디바이스 테스트에 대한 장비의 시리즈 셋업 <ol><li> 준비 및 전류원, 멀티플렉서, 및 데이터 기록을위한 노트북 컴퓨터에 설치된 소프트웨어와 함께 지정 잠금 증폭기를 연결한다. </li><li> 삼각대에 적외선 카메라를 놓고 참고로 온도 측정의 대상 객체에 초점을 맞추고있다. </li><li> 잠금에 앰프의 설정 시스템 매개 변수는 열전도도 측정 (주파수 : 1 3 Hz에서, 시간을 일정 : 3, 1 초, 감도 : 1 MV, 동적 예약 : 높은 예비) 및 온도 (주파수 : 997 Hz에서, 시간을 상수 : 300 밀리 초, 감도 : 2 MV, 동적 예약 : 저소음) 적용 정전류 (2 엄마와 함께). </li><li> 미세 및 전송 인쇄에 의해 준비되고 상처에 장착 된 두 개의 상처 장치를 연결하고오른쪽 환자로부터 데이터를 기록하기 전에 멀티플렉서 반대측 사이트. </li></ol></li><li> 레코드 온도 및 열전도 주 : 데이터 수집 소프트웨어가 원격 로크의 실시간 모니터링 및 데이터 저장을위한 증폭기를 제어 할 수있는 주문 제작된다. 온도 측정에있어서, 각 데이터 포인트는 20 초마다 300 밀리 초를 측정한다. 처음 10 초 및 다음 10 초 동안 데이터의 세트는 각각의 평균 온도 값과 표준 편차를 계산하는 데 사용된다. 기록 된 데이터는 적외선 열 화상 데이터와 비교 한 그래프를 플롯하는 데 사용되는 쉼표로 구분 된 값 파일로 저장됩니다. 열전도율의 측정에있어서, 3Ω 신호는 다음 분석적 직접적 열전도를 계산하는 데 이용되는 하드웨어 화면 (증폭기)로부터 판독된다. <ol><li> 조심스럽게 살균 알코올을 사용하여 피부에 장치 응용 프로그램 사이트 (10)를 쳐 문질러. </li><li> 2.3.2) 부드럽게 소프트 결합을 용이하게하기 위하여 손가락 피부에 장치를 눌러 원하는 피부 위치에 두 장치 라미네이트 수술 상처 부위에 하나 및 기준으로서 반대측의 위치에 다른. </li><li> 데이터 수집을 시작하여 장치의 열전도율에 관련된 전기 전압 (3Ω)를 측정. </li><li> 피부에 장치의 등각 접촉을 확인 얻어진 데이터를 평가; 이상 값 (&lt;0.1 ​​W는 / mK의)는 장치의 접촉 불량을 보여줍니다. </li><li> 커스텀 소프트웨어를 통해 온도 분포 및 기록 데이터를 결정하는 전기 저항을 측정한다. </li><li> 피부에 두 장치의 광학 및 적외선 이미지를 가져 가라. </li><li> 권취 장치 (2.3.5)에서 기록 된 데이터와 이미지에서 IR 온도 값을 비교한다. 사용자 정의 스프레드 시트의 열을 구분하는 데 두 값을 추가합니다. </li></ol></li><li> 기록 된 데이터를 분석 <ol><li> 에 기록 된 데이터를 내보내기자동 장치에서 센서의 배열에서 온도 및 열전도율을 계산 템플릿을 정의. </li><li> 한달에 걸쳐 비교 데이터 (온도와 다른 시간 스케일 센서 위치에 따라 열전도율) (네 일 1, 3, 15의 데이터 세트 및 30)을 플롯. </li><li> 온도와 시간에 따른 열전도 일련의 데이터를 비교하여 데이터를 분석; 급격한 상승과 값 또는 상처 부위에 상처 치유 단계 및 / 또는 예기치 않은 이상의 변화를 말해 놓습니다. </li></ol></li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

This article highlights the methods and protocols to fabricate a conformal, skin-like electronics system that enables conformal lamination near the wound tissues, which offers quantitative measurement of skin temperature and thermal conductivity mapping on the skin. 
The key features include the utilization of novel techniques of materials transfer printing and hard-soft materials integration to design and develop the flexible/stretchable, soft electronic device. The use of biocompatible, elec...

임상 연구 및 생물 의학 연구에서, 상처 치유의 모니터링은 상처 1,2의 조직 형태 학적 변화의 조직 학적 평가를 기반으로하는 침습적 방법에 초점을 맞추고있다. 최근, 전자 기술의 급속한 발전을 육안 또는 디지털 촬상 3,4- 공 초점 주사 현미경 및 분광기를 통해 프로세스 4,5- 상처 치유를 검사 할 수 고정밀 영상 및 분석 도구의 개발을 가능하게한다. 그러나, 이러한 접근법은 촬상 높은 비용, 복잡한 광학 도구 및 조작이 필요하며, 더욱 중요하게는, 환자는 시험 중에 고정화 할 필요가있다. 따라서,보다 정확한 상처 관리를 제공하기 쉬운, 비 침습성 정량 저렴하고있는 새로운 다기능 장치 및 시스템에 대한 요구가 존재한다. 여기서는 온도 및 열 condu 정확한 실시간 매핑을 제공 피부 같은 전자 시스템을 소개ctivity과 비 침습적 장치의 등각 적층 통하여 상처 부위에서 가열의 정확한 수준을 제공한다. 이 장치는 표피 6-9의 기술, 기계 및 재료 특성에 맞도록 설계되어 피부 표피 장착형 전자 시스템 (굽힘 강성, 총 두께, 유효 계수, 질량 밀도)의 클래스를 나타낸다. 이 장치는 생체 적합성, 피부 친화적 인, 방수 설계, 세척 환자 (10)에 임상 응용 프로그램에 대한 소독 할 수있는 재사용 가능한 형태이다. 상처 조직 근처에 장착 등각 전자 장치는 수분에 상관 온도 (8)와 열 전도율 (13)의 양적 기록을 통해, 상처 11,12 증가 혈류량과 효소 반응에 의한 염증 단계 (상처 치유 과정의 하나), 캡처 . 실험 및 계산 연구 accommod하는 역학 최적 설계를 결정자연의 움직임을 먹고 기계 파괴하지 않고 균주를 적용하고 고 충실도 신호의 획득을 제공하는 피부 표면에 등각 라미네이트 피부와 같은 전자 기계 스트레칭의 기본 물리학을 캡처합니다. 이 문서에서 설명하는 프로토콜은 장치 청소, 임상 설정에서 장비 설정 및 피부 상처에 온도와 열전도도의 정량적 모니터링을위한 임상 응용 프로그램을 포함하여 준비 테스트, 피부와 같은 전자 시스템에 대한 마이크로의 방법을 제시한다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3&#34; Silicon wafer</td>
			<td>University Wafer, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use as carrier to fabricate the device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Fisher Scientific, USA</td>
			<td>A18-1</td>
			<td>Use to clean a wafer and to remove photoresist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol (IPA)</td>
			<td>Fisher Scientific, USA</td>
			<td>A459-1</td>
			<td>Use to clean a wafer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ4620 photoresist</td>
			<td>AZ Electrionic Materials, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use to make patterns on metals and polymers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ400K developer</td>
			<td>AZ Electrionic Materials, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use to develop AZ4620 photoresist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium etchant</td>
			<td>Transene, USA</td>
			<td>1020AC</td>
			<td>Use to etch Cr layer of device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper etchant</td>
			<td>Transene, USA</td>
			<td>ASP-100</td>
			<td>Use to etch Cu layer of device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit (PDMS)</td>
			<td>Dow Corning, USA</td>
			<td>39100000</td>
			<td>Use as a substrate for &#39;dry&#39; retrieval</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PI2545 polyimide</td>
			<td>HD MicroSystem, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use to encapsulate metal layer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solaris</td>
			<td>Smooth-On, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use as substrate and to encapsulate device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petridish</td>
			<td>Carolina, USA</td>
			<td>741255</td>
			<td>Use as mold to make substrate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water-Soluble Wave Solder Tape 5414</td>
			<td>3M, USA</td>
			<td>AM000000217</td>
			<td>Use to retrive device from PDMS layer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Activity Liquid Stainless Steel Flux</td>
			<td>Worthington, USA</td>
			<td>331929</td>
			<td>Use to remove oxidation layer on Cu</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexible, micro-film cable</td>
			<td>Elform, USA</td>
			<td>N/A (customized)</td>
			<td>Use to make the electrical connection between the electronic device and the data acquisition system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH Neutral Cleaner</td>
			<td>Australian Gold, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use as disinfectant solution to clean device in clinical testing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solder</td>
			<td>Kester, USA</td>
			<td>24-6337-9703</td>
			<td>Use as material to solder hard wires</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultraviolet lamp</td>
			<td>Cole-Parmer, USA</td>
			<td>97600-00</td>
			<td>Use to activate PDMS layer as hydrophilic surface</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multiplexer</td>
			<td>FixYourBoard, USA</td>
			<td>U802</td>
			<td>Use to acquire measurements from six sensing components&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC/AC current source</td>
			<td>Keithley, USA</td>
			<td>6221</td>
			<td>Use to supply current</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SMD Digital Hot Air Rework Station</td>
			<td>Aoyue, China</td>
			<td>968A+</td>
			<td>Use to solder hard wires, to electrically connect between the device and external instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared camera</td>
			<td>FLIR, USA</td>
			<td>435-0001-01-00</td>
			<td>Use to take infrared images in experiment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital multimeter</td>
			<td>Fluke, USA</td>
			<td>117</td>
			<td>Use to check electrical connection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lock-in amplifier</td>
			<td>Stanford Research System, USA</td>
			<td>SR830</td>
			<td>Use to perform four-point-probe-measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron beam evaporator</td>
			<td>9 scale Vacuum Products, USA</td>
			<td>N/A (customized)</td>
			<td>Use to deposit thin films (Cu and SiO2)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and characterization of a conformal skin-like electronic system for quantitative, cutaneous wound management

Recent advances in the development of electronic technologies and biomedical devices offer opportunities for non-invasive, quantitative assessment of cutaneous wound healing on the skin. Existing methods, however, still rely on visual inspections through various microscopic tools and devices that normally include high-cost, sophisticated systems and require well trained personnel for operation and data analysis. Here, we describe methods and protocols to fabricate a conformal, skin-like electronics system that enables conformal lamination to the skin surface near the wound tissues, which provides recording of high fidelity electrical signals such as skin temperature and thermal conductivity. The methods of device fabrication provide details of step-by-step preparation of the microelectronic system that is completely enclosed with elastomeric silicone materials to offer electrical isolation. The experimental study presents multifunctional, biocompatible, waterproof, reusable, and flexible/stretchable characteristics of the device for clinical applications. Protocols of clinical testing provide an overview and sequential process of cleaning, testing setup, system operation, and data acquisition with the skin-like electronics, gently mounted on hypersensitive, cutaneous wound and contralateral tissues on patients.

도 1은 환자에 양적, 피부 상처 관리 용으로 설계된 공형, 피부와 같은 전자 시스템의 특성의 개요를 나타낸다. 다기능 전자 장치는 마이크로 프랙탈 구조 3,14 구성 및 필라멘트 뱀 뛰어난 기계적인 신축성과 굽힘 성을 제공하는 얇은 탄성 중합체 막에 9,17 추적합니다. 완전히 실리콘 층에 의해 둘러싸인 호환 장치 혼자 반 데르 발스 상호 작용을 통해 피부에 부드러운,...

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Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management

This article presents methods to fabricate and characterize a conformal, skin-like electronic system and protocols for the use in clinical applications, particularly on cutaneous wound management.

양적, 피부가 상처 관리를위한 등각 피부와 같은 전자 시스템의 제조 및 특성

Recent advances in the development of electronic technologies and biomedical devices offer opportunities for non-invasive, quantitative assessment of ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.8K 조회수.  Virginia Commonwealth University. This article presents methods to fabricate and characterize a conformal, skin-like electronic system and protocols for the use in clinical applications, particularly on cutaneous wound management. 

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Microinjection Wound Assay and In vivo Localization of Epidermal Wound Response Reporters in Drosophila Embryos.

The Drosophila embryo develops a robust epidermal layer that serves both to protect the internal cells from a harsh external environment as well as to maintain cellular homeostasis. Puncture injury with glass needles provides a direct method to trigger a rapid epidermal wound response that activates wound transcriptional reporters, which can be visualized by a localized reporter signal in living embryos or larvae. Puncture or laser injury also provides signals that promote the recruitment of hemocytes to the wound site. Surprisingly, severe (through and through) puncture injury in late stage embryos only rarely disrupts normal embryonic development, as greater than 90% of such wounded embryos survive to adulthood when embryos are injected in an oil medium that minimizes immediate leakage of hemolymph from puncture sites. The wound procedure does require micromanipulation of the Drosophila embryos, including manual alignment of the embryos on agar plates and transfer of the aligned embryos to microscope slides. The Drosophila epidermal wound response assay provides a quick system to test the genetic requirements of a variety of biological functions that promote wound healing, as well as a way to screen for potential chemical compounds that promote wound healing. The short life cycle and easy culturing routine make Drosophila a powerful model organism. Drosophila clean wound healing appears to coordinate the epidermal regenerative response, with the innate immune response, in ways that are still under investigation, which provides an excellent system to find conserved regulatory mechanisms common to Drosophila and mammalian epidermal wounding.

Microinjection Wound Assay and In vivo Localization of Epidermal Wound Response Reporters in Drosophila Embryos.

The embryonic epidermis of very late stage Drosophila embryos provides an in vivo system for rapid puncture wound response analysis and can be combined with genetic manipulations or chemical microinjection treatments to advance studies in wound healing for translation into mammalian models.

미세 주입 상처 분석 및<em&gt; 생체 내</em&gt; 표피의 현지화는 응답 기자의 상처<em&gt; 초파리</em&gt; 태아.

The Drosophila embryo develops a robust epidermal layer that serves both to protect the internal cells from a harsh external environment as well as to ...

연구

생체공학

Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and used to dictate the shape as well as the diameter of a core stream.&#160;Grooves in the top and bottom of a microfluidic channel were designed to direct the sheath fluid and shape the core fluid.&#160;By matching the viscosity and hydrophilicity of the sheath and core fluids, the interfacial effects are minimized and complex fluid shapes can be formed.&#160;Controlling the relative flow rates of the sheath and core fluids determines the cross-sectional area of the core fluid.&#160;Fibers have been produced with sizes ranging from 300 nm to ~1 mm, and fiber cross-sections can be round, flat, square, or complex as in the case with double anchor fibers. Polymerization of the core fluid downstream from the shaping region solidifies the fibers.&#160;Photoinitiated click chemistries are well suited for rapid polymerization of the core fluid by irradiation with ultraviolet light.&#160;Fibers with a wide variety of shapes have been produced from a list of polymers including liquid crystals, poly(methylmethacrylate), thiol-ene and thiol-yne resins, polyethylene glycol, and hydrogel derivatives. Minimal shear during the shaping process and mild polymerization conditions also makes the fabrication process well suited for encapsulation of cells and other biological components.

Two adjacent fluids passing through a grooved microfluidic channel can be directed to form a sheath around a prepolymer core; thereby&#160;determining both shape and cross-section. Photoinitiated polymerization, such as thiol click chemistry, is well suited for rapidly solidifying the core fluid into a microfiber with predetermined size and shape.

미리 설계된 크기와 모양의 중합체 및 바이오 하이브리드 섬유의 미세 유체 제조

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to spatially fractionate the sample based on a biological property of interest. For the resultant spatial distribution to be used as the assay readout, microfluidic devices are often subjected to microscopic analysis requiring complex instrumentation with higher cost and reduced portability. To address this limitation, we have developed an integrated electronic sensing technology for multiplexed detection of particles at different locations on a microfluidic chip. Our technology, called Microfluidic CODES, combines Resistive Pulse Sensing with Code Division Multiple Access to compress 2D spatial information into a 1D electrical signal. In this paper, we present a practical demonstration of the Microfluidic CODES technology to detect and size cultured cancer cells distributed over multiple microfluidic channels. As validated by the high-speed microscopy, our technology can accurately analyze dense cell populations all electronically without the need for an external instrument. As such, the Microfluidic CODES can potentially enable low-cost integrated lab-on-a-chip devices that are well suited for the point-of-care testing of biological samples.

We demonstrate a microfluidic platform with an integrated surface electrode network that combines resistive pulse sensing (RPS) with code division multiple access (CDMA), to multiplex detection and sizing of particles in multiple microfluidic channels.

입자의 공간 추적을위한 멀티 플렉스 전자 감지와 미세 유체 플랫폼

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices cannot be worn under everyday conditions. Therefore, textiles are commonly considered the best substrate to accommodate electronic devices in wearable use. In this paper, we describe how to selectively pattern organic electroactive materials on textiles from a solution in an easy and scalable manner. This versatile deposition technique enables the fabrication of wearable organic electronic devices on clothes.

In this paper, we present a protocol to selectively deposit organic materials on textiles, which allows for the direct integration of organic electronic devices with wearables. The fabricated devices can be fully integrated in textiles, respecting their mechanical appearance and enabling sensing capabilities.

섬유에 유기 전자 장치를위한 간편하고 확장 가능한 제조 방법

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices ...

Fabrication and Validation of an Organ-on-chip System with Integrated Electrodes to Directly Quantify Transendothelial Electrical Resistance

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful research tools for studying human health and disease. To characterize the barrier function of cell layers cultured inside organ-on-chip devices, often transendothelial or transepithelial electrical resistance (TEER) is measured. To this end, electrodes are usually integrated into the chip by micromachining methods to provide more stable measurements than is achieved with manual insertion of electrodes into the inlets of the chip. However, these electrodes frequently hamper visual inspection of the studied cell layer or require expensive cleanroom processes for fabrication. To overcome these limitations, the device described here contains four easily integrated electrodes that are placed and fixed outside of the culture area, making visual inspection possible. Using these four electrodes the resistance of six measurement paths can be quantified, from which the TEER can be directly isolated, independent of the resistance of culture medium-filled microchannels. The blood-brain barrier was replicated in this device and its TEER was monitored to show the device applicability. This chip, the integrated electrodes and the TEER determination method are generally applicable in organs-on-chips, both to mimic other organs or to be incorporated into existing organ-on-chip systems.

This publication describes the fabrication of an organ-on-chip device with integrated electrodes for direct quantification of transendothelial electrical resistance (TEER). For validation, the blood-brain barrier was mimicked inside this microfluidic device and its barrier function was monitored. The presented methods for electrode integration and direct TEER quantification are generally applicable.

제조 및 통합된 전극 Transendothelial 전기 저항을 직접 측정 하는 기관-온-칩 시스템의 유효성 검사

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful ...

Fabrication and Characterization of Griffithsin-modified Fiber Scaffolds for Prevention of Sexually Transmitted Infections

Electrospun fibers (EFs) have been widely used in a variety of therapeutic applications; however, they have only recently been applied as a technology to prevent and treat sexually transmitted infections (STIs). Moreover, many EF technologies focus on encapsulating the active agent, relative to utilizing the surface to impart biofunctionality. Here we describe a method to fabricate and surface-modify poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA) electrospun fibers, with the potent antiviral lectin Griffithsin (GRFT). PLGA is an FDA-approved polymer that has been widely used in drug delivery due to its outstanding chemical and biocompatible properties. GRFT is a natural, potent, and safe lectin that possesses broad activity against numerous viruses including human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1). When combined, GRFT-modified fibers have demonstrated potent inactivation of HIV-1 in vitro. This manuscript describes the methods to fabricate and characterize GRFT-modified EFs. First, PLGA is electrospun to create a fiber scaffold. Fibers are subsequently surface-modified with GRFT using 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS)chemistry. Scanning electron microscopy (SEM) was used to assess the size and morphology of surface-modified formulations. Additionally, a gp120 or hemagglutinin (HA)-based ELISA may be used to quantify the amount of GRFT conjugated to, as well as GRFT desorption from the fiber surface. This protocol can be more widely applied to fabricate fibers that are surface-modified with a variety of different proteins.

This manuscript describes the procedure to fabricate and characterize Griffithsin-modified poly(lactic-co-glycolic acid) electrospun fibers that demonstrate potent adhesive and antiviral activity against human immunodeficiency virus type 1 infection in vitro. Methods used to synthesize, surface-modify, and characterize the resulting morphology, conjugation, and desorption of Griffithsin from surface-modified fibers are described.

감염 성병 제조 및 방지를 위한 Griffithsin 수정 섬유 장비의 특성

Electrospun fibers (EFs) have been widely used in a variety of therapeutic applications; however, they have only recently been applied as a technology to ...

Large-area Scanning Probe Nanolithography Facilitated by Automated Alignment and Its Application to Substrate Fabrication for Cell Culture Studies

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of nanometer-scale features. Historically, a major drawback of scanning probe lithography has been the intrinsically low throughput of single probe systems. This has been tackled by the use of arrays of multiple probes to enable increased nanolithography throughput. In order to implement such parallelized nanolithography, the accurate alignment of probe arrays with the substrate surface is vital, so that all probes make contact with the surface simultaneously when lithographic patterning begins. This protocol describes the utilization of polymer pen lithography to produce nanometer-scale features over centimeter-sized areas, facilitated by the use of an algorithm for the rapid, accurate, and automated alignment of probe arrays. Here, nanolithography of thiols on gold substrates demonstrates the generation of features with high uniformity. These patterns are then functionalized with fibronectin for use in the context of surface-directed cell morphology studies.

Here we present a protocol for wide-area scanning probe nanolithography enabled by the iterative alignment of probe arrays, as well as the utilization of lithographic patterns for cell-surface interaction studies.

큰 지역 스캐닝 프로브 나노리 자동된 맞춤 및 셀 문화 연구에 대 한 기판 제작에의 응용에 의해 촉진

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of ...

Fabrication and Characterization of Optical Tissue Phantoms Containing Macrostructure

The rapid development of new optical imaging techniques is dependent on the availability of low-cost, customizable, and easily reproducible standards. By replicating the imaging environment, costly animal experiments to validate a technique may be circumvented. Predicting and optimizing the performance of in vivo and ex vivo imaging techniques requires testing on samples that are optically similar to tissues of interest. Tissue-mimicking optical phantoms provide a standard for evaluation, characterization, or calibration of an optical system. Homogenous polymer optical tissue phantoms are widely used to mimic the optical properties of a specific tissue type within a narrow spectral range. Layered tissues, such as the epidermis and dermis, can be mimicked by simply stacking these homogenous slab phantoms. However, many in vivo imaging techniques are applied to more spatially complex tissue where three dimensional structures, such as blood vessels, airways, or tissue defects, can affect the performance of the imaging system. 
This protocol describes the fabrication of a tissue-mimicking phantom that incorporates three-dimensional structural complexity using material with optical properties of tissue. Look-up tables provide India ink and titanium dioxide recipes for optical absorption and scattering targets. Methods to characterize and tune the material optical properties are described. The phantom fabrication detailed in this article has an internal branching mock airway void; however, the technique can be broadly applied to other tissue or organ structures.

Optical tissue phantoms are essential tools for calibration and characterization of optical imaging systems and validation of theoretical models. This article details a method for phantom fabrication that includes replication of tissue optical properties and three-dimensional tissue structure.

제조 및 Macrostructure를 포함 하는 광학 조직 팬텀의 특성화

The rapid development of new optical imaging techniques is dependent on the availability of low-cost, customizable, and easily reproducible standards. By ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause inflammation, fever, hypo- or hypertension, and, in extreme cases, can lead to tissue and organ damage that may become fatal. The amounts of endotoxin in pharmaceutical products, therefore, are strictly regulated. Among the methods available for endotoxin detection and quantification, the Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) assay is commonly used worldwide. While any pharmaceutical product can interfere with the LAL assay, nano-formulations represent a particular challenge due to their complexity. The purpose of this paper is to provide a practical guide to researchers inexperienced in estimating endotoxins in engineered nanomaterials and nanoparticle-formulated drugs. Herein, practical recommendations for performing three LAL formats including turbidity, chromogenic and gel-clot assays are discussed. These assays can be used to determine endotoxin contamination in nanotechnology-based drug products, vaccines, and adjuvants.

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detection of endotoxins in engineered nanomaterials represents one of the grand challenges in the field of nanomedicine. Here, we present a case study that describes the framework composed of three different LAL formats to estimate potential endotoxin contamination in nanoparticles.

나노 제형에도 Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) 분석 실험을 사용 하 여

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of sophisticated microelectrodes with greater resolution and expanded capabilities. The progress in fabrication technology has supported the development of biomimetic electrodes, which aim to seamlessly integrate into the brain parenchyma, reduce the neuroinflammatory response observed after electrode insertion and improve the quality and longevity of electrophysiological recordings. Here we describe a protocol to employ a biomimetic approach recently classified as nano-architecture. The use of focused ion beam lithography (FIB) was utilized in this protocol to etch specific nano-architecture features into the surface of non-functional and functional single shank intracortical microelectrodes. Etching nano-architectures into the electrode surface indicated possible improvements of biocompatibility and functionality of the implanted device. One of the benefits of using FIB is the ability to etch on manufactured devices, as opposed to during the fabrication of the device, facilitating boundless possibilities to modify numerous medical devices post-manufacturing. The protocol presented herein can be optimized for various material types, nano-architecture features, and types of devices. Augmenting the surface of implanted medical devices can improve the device performance and integration into the tissue.

We have shown that the etching of nano-architecture into intracortical microelectrode devices may reduce the inflammatory response and has the potential to improve electrophysiological recordings. The methods described herein outline an approach to etch nano-architectures into the surface of non-functional and functional single shank silicon intracortical microelectrodes.

마이크로 전극에 에칭 나노 아키텍처에 초점을 맞춘 이온 빔 리소그래피

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of ...