Name: conformable wearable electrodes: from fabrication to electrophysiological assessment
Uploaded: 2022-07-22T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Conformable Wearable Electrodes: From Fabrication to Electrophysiological Assessment at JoVE.com

Este trabalho foi apoiado pela Agência Nacional de Pesquisa francesa através do projeto ANR JCJC OrgTex (ANR-17-CE19-0010). Também recebeu financiamento do programa de pesquisa e inovação Horizon 2020 da União Europeia no âmbito do acordo de subvenção Marie Sklodowska-Curie nº 813863. E.I. deseja agradecer à equipe da sala de limpeza do CMP do Centro de Microeletrônica da Provença pelo apoio técnico durante o desenvolvimento do projeto.

NOTA: Os experimentos envolvendo indivíduos humanos não envolveram a coleta de informações privadas identificáveis relacionadas ao estado de saúde do indivíduo e são utilizados apenas aqui para demonstração tecnológica. Os dados foram mediados em três indivíduos diferentes. Os registros eletrofisiológicos foram extraídos dos dados publicados anteriormente 6,21.
1. Fabricação de eletrodos impressos em jato de tint...

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	<li>Kim, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+alcohol+monitoring+using+a+wearable+tattoo-based+iontophoretic-biosensing+system.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wearable+and+flexible+sensors+for+user-interactive+health-monitoring+devices.">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. 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B., Van Langenhove, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wearable+smart+textiles+for+long-term+electrocardiography+monitoring-a+review.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrically+compensated,+tattoo-like+electrodes+for+epidermal+electrophysiology+at+scale.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Machine-knitted+washable+sensor+array+textile+for+precise+epidermal+physiological+signal+monitoring.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PEDOT:PSS-based+conductive+textiles+and+their+applications.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printable+and+flexible+electronics:+From+TFTs+to+bioelectronic+devices.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+metals+on+flexible+materials+for+plastic+and+paper+electronics.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+ultra-lightweight+design+for+imperceptible+plastic+electronics.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+structural+designs+for+stretchable+silicon+integrated+circuits.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wearable+temperature+sensors+with+enhanced+sensitivity+by+engineering+microcrack+morphology+in+PEDOT:PSS-PDMS+sensors.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interfacing+electronic+and+ionic+charge+transport+in+bioelectronics.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiology+meets+printed+electronics:+The+beginning+of+a+beautiful+friendship.">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 &#193;vila, B. E. 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M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultraconformable+temporary+tattoo+electrodes+for+electrophysiology.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamental+of+EEG+measurement.">Fundamental of EEG measurement.</a> Measurement Science Review. 2 (2), 1-11 (2002).</li><li>Pachori, R., Gupta, V., Firouzi, F., Chakrabarty, K., Nassif, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomedical+engineering+fundamentals.">Biomedical engineering fundamentals.</a> Intelligent Internet of Things. From Device to Fog and Cloud. , 547-605 (2019).</li><li>Caruelle, D., Gustafsson, A., Shams, P., Lervik-Olsen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+electrodermal+activity+(EDA)+measurement+to+understand+consumer+emotions-A+literature+review+and+a+call+for+action.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rising+advancements+in+the+application+of+PEDOT:PSS+as+a+prosperous+transparent+and+flexible+electrode+material+for+solution-processed+organic+electronics.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+2021+flexible+and+printed+electronics+roadmap.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Super-+and+ultrathin+organic+field-effect+transistors:+from+flexibility+to+super-+and+ultraflexibility.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+process+for+conductive+patterning+on+textiles:+Maintaining+inherent+stretchability+and+breathability+in+knit+structures.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+printed+electrodes+on+stretchable+textiles+for+long-term+electrophysiology.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capacitive+coupling+of+conducting+polymer+tattoo+electrodes+with+the+skin.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+wearable+high-resolution+facial+electromyography+for+long+term+recordings+in+freely+behaving+humans.">A wearable high-resolution facial electromyography for long term recordings in freely behaving humans.</a> Scientific Reports. 8 (1), 2058 (2018).</li></ol>

Este artigo descreve um processo fácil e escalável para fabricar eletrodos vestíveis e demonstra um método para gravar bioassinamentos eletrofisiológicos. Ele usa três exemplos de substratos vestíveis, como tatuagem, têxtil e filmes finos. Ele introduz como construir um sensor sobre esses substratos e caracteriza seu desempenho antes de sua aplicação. Para fazer os eletrodos aqui, empregamos o PEDOT:PSS, um polímero condutor que se destaca dos condutores à base de metal devido ao seu custo-efetividade, versá...

A gravação biopotencial não invasiva é realizada através de eletrodos de contato com a pele, fornecendo uma grande quantidade de dados sobre o estado fisiológico do corpo humano em aptidão e saúde1. Novos tipos de dispositivos de biomonitoramento vestíveis foram desenvolvidos a partir dos mais recentes avanços tecnológicos em eletrônica até o downscaling de componentes integrados de controle e comunicação para dimensões portáteis. Dispositivos de monitoramento inteligentes permeiam o mercado diariamente, oferecendo múltiplos recursos de monitoramento com o objetivo final de fornecer conteúdo fisiológico suficiente para permitir diagnósticos médicos2. Portanto, interfaces seguras, confiáveis e robustas com o corpo humano apresentam desafios críticos no desenvolvimento de tecnologias vestíveis legítimas para a saúde. Tatuagens e eletrodos têxteis apareceram recentemente como interfaces confiáveis e estáveis percebidas como dispositivos inovadores e confortáveis para biosensão vestível 3,4,5.
Os sensores de tatuagem são interfaces secas e finas que, devido à sua baixa espessura (~1 μm), garantem o contato com a pele sem adesivos e conformáveis. Eles são baseados em um kit de papel tatuado comercialmente disponível composto por uma estrutura em camadas, que permite a liberação de uma camada polimérica ultrathina na pele6. A estrutura em camadas também permite facilitar o manuseio da fina camada polimérica durante o processo de fabricação do sensor e sua transferência para a pele. O eletrodo final é totalmente conformável e quase imperceptível ao usuário. Sensores têxteis são dispositivos eletrônicos obtidos a partir da funcionalização de tecidos com materiaiseletroativos 7. Eles são principalmente integrados ou simplesmente costurados em roupas para garantir o conforto do usuário devido à sua maciez, respirabilidade e afinidade evidente com as roupas. Por quase uma década, eletrodos têxteis e tatuados têm sido avaliados em gravações eletrofisiológicas superficiais 3,8,9, mostrando bons resultados tanto em gravações de wearability quanto em qualidade de sinal e relatando alta relação sinal-ruído (SNR) em avaliações de curto e longo prazo. Eles também são concebidos como uma plataforma potencial para análise bioquímica do suor vestível 1,10.
O crescente interesse por tatuagem, têxtil e, em geral, tecnologias flexíveis de filmes finos (por exemplo, aquelas feitas de folhas plásticas como parileno ou diferentes elastômeros) é promovida principalmente pela compatibilidade com métodos de fabricação de baixo custo e escaláveis. A impressão de tela, impressão de jato de tinta, padronização direta, revestimento de mergulho e transferência de selos foram adotados com sucesso para produzir tais tipos de interfaces eletrônicas11. Entre elas, a impressão a jato de tinta é a técnica de prototipagem digital e rápida mais avançada. É aplicado principalmente à padronização de tintas condutivas de forma não contato, aditiva em condições ambientais e em uma grande variedade de substratos12. Embora vários sensores vestíveis tenham sido fabricados através da padronização de tinta metálica nobre13, os filmes de metal são frágeis e sofrem rachaduras quando mecanicamente estressados. Diferentes grupos de pesquisa adotaram diferentes estratégias para doar metais com a propriedade da compatibilidade mecânica com a pele. Essas estratégias incluem reduzir a espessura do filme e usar desenhos serpentinas ou substratos enrugados e pré-estendidos 14,15,16. Materiais condutores macios e intrinsecamente flexíveis, como polímeros condutores, encontraram sua aplicação em dispositivos bioeletrônicos flexíveis. Sua flexibilidade polimérica é combinada com condutividade elétrica e iônica. PEDOT:PSS é o polímero condutor mais usado em bioeletrônica. Caracteriza-se pela maciez, biocompatibilidade, sustentabilidade e processabilidadede impressão 17, que a tornam compatível com a produção generalizada de dispositivos biomédicos.
Dispositivos, como eletrodos planares conectados a um sistema de aquisição, permitem o registro de biopotenciais no monitoramento da saúde. Os biopotenciais do corpo humano são sinais elétricos gerados por células eletrogênicas que se propagam através do corpo até a superfície da pele. De acordo com onde os eletrodos são colocados, é possível adquirir dados relacionados à atividade elétrica do cérebro (EEG), músculos (EMG), coração (ECG) e condutividade da pele (por exemplo, bioimpedância ou atividade eletrodérmica, EDA). A qualidade dos dados é então avaliada para avaliar a usabilidade dos eletrodos em aplicações clínicas. Um SNR alto define seu desempenho18, que é tipicamente comparado com gravações de eletrodos Ag/AgCl de última geração. Embora os eletrodos Ag/AgCl também tenham SNR elevado, eles não possuem operacionalidade de longo prazo e wearability conformável. Gravações bioassinais de alta qualidade fornecem insights sobre o estado de saúde humana relacionados à função de um determinado órgão. Assim, esses benefícios de tatuagem confortável ou interfaces têxteis indicam sua promessa de aplicações de longo prazo que possam permitir o monitoramento da saúde móvel na vida real e abrir caminho para o desenvolvimento da telemedicina19.
Este artigo relata como fabricar e avaliar tatuagens e eletrodos têxteis no biomonitoramento da saúde. Após sua fabricação, um novo eletrodo deve ser caracterizado. Normalmente, a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) é adotada para estudar o desempenho elétrico do eletrodo em relação a uma interface de destino (por exemplo, pele) em termos da função de transferência. O EIS é usado para comparar as características de impedância de múltiplos eletrodos e realizar testes em diferentes condições (por exemplo, variando o design do eletrodo ou estudando respostas a longo prazo). Este artigo mostra a gravação de bioassinaturas superficiais através de uma configuração fácil e relata um método fácil de usar para gravar diferentes tipos de biossignals aplicáveis a qualquer novo eletrodo fabricado que precisa ser validado para gravações biopotenciais cutâneas.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Biosignalplux - Plux wireless device for electrophysiological recordings</td>
			<td>PLUX Wireless Biosignals S.A</td>
			<td></td>
			<td>EEG, ECG, EMG, EDA sensors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Covidien Kendal Disposable electrodes, medical grade disposable electrodes (Pregelled, 24 mm)</td>
			<td>Covidien / Kendal (formally Tyco) ARBO electrodes</td>
			<td>H124SG</td>
			<td>Commercial Ag/AgCl electrodes for electrophysiology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimatix inkjet printer</td>
			<td>Fujifilm</td>
			<td>DMP 2800</td>
			<td>Inkjet printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Cutter</td>
			<td>Universal Laser Systems</td>
			<td>VLS 3.50, 50 W</td>
			<td>Laser cutter to cut the glue sheet for tattoo electrodes fabrication</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NOVA</td>
			<td>Metrohm Autolab</td>
			<td>NOVA 2.1</td>
			<td>Electrochemistry software to control Autolab instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OpenSignals</td>
			<td>2020 PLUX wireless biosignals, S.A.</td>
			<td></td>
			<td>Software suite for real-time biosignals visualisation, capable of direct interaction with PLUX devices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEDOT:PSS inkjet printable ink</td>
			<td>Heraeus Deutschland GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td>CLEVIOS Pjet 700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene naphthalene (PEN) foil</td>
			<td>&#160;Goodfellow</td>
			<td>thickness 1.3 &#956;m</td>
			<td>Used for tattoo electrodes interconnection fabrication</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyimide tape</td>
			<td>3M</td>
			<td>Kapton tape by 3 M, thickness 50 &#956;m</td>
			<td>Used for tattoo electrodes interconnection fabrication</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat</td>
			<td>Metrohm Autolab</td>
			<td>Autolab potentiostat B.V.</td>
			<td>Used for EIS measurements</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silhouette temporary tattoo paper kit</td>
			<td>Silhouette Americ, Inc, US</td>
			<td></td>
			<td>Substrate for tattoo-based electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wowen textile 100% cotton and commercially available pantyhose</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Substrate for textile-based electrodes</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

conformable wearable electrodes: from fabrication to electrophysiological assessment

Dispositivos eletrônicos vestíveis estão se tornando atores-chave no monitoramento dos sinais corporais predominantemente alterados durante o rastreamento de atividade física. Considerando o crescente interesse pela telemedicina e pelo atendimento personalizado impulsionado pelo surgimento da era da Internet das Coisas, os sensores vestíveis expandiram seu campo de aplicação em saúde. Para garantir a coleta de dados clinicamente relevantes, esses dispositivos precisam estabelecer interfaces conformáveis com o corpo humano para fornecer gravações de alta qualidade de sinal e operação a longo prazo. Para isso, este artigo apresenta um método para fabricar facilmente sensores de tatuagem fina e macios para sua aplicação como dispositivos eletrônicos orgânicos vestíveis em um amplo espectro de gravações eletrofisiológicas superficiais. 
Os sensores são desenvolvidos através de um processo econômico e escalável de padronização cutânea de eletrodos usando poli (3,4-etilenodioxithiophene)-poly (etilrenesulfonate) (PEDOT:PSS), o polímero condutor mais popular em bioeletrônica, em substratos vestíveis fora da prateleira. Este artigo apresenta passos-chave na caracterização do eletrodo através da espectroscopia de impedância para investigar seu desempenho na transdução de sinal quando acoplado à pele. Estudos comparativos são necessários para posicionar o desempenho de novos sensores em relação ao padrão-ouro clínico. Para validar o desempenho dos sensores fabricados, este protocolo mostra como realizar várias gravações biossignais de diferentes configurações através de uma configuração eletrônica fácil de usar e portátil em um ambiente de laboratório. Este artigo de métodos permitirá que múltiplas iniciativas experimentais avancem o estado atual da arte em sensores vestíveis para monitoramento da saúde do corpo humano.

Este artigo mostra a fabricação de eletrodos confortáveis de contato com a pele por impressão a jato de tinta e um método para caracterizá-los e realizar gravações de eletrofisiologia. Relatamos as etapas de fabricação da impressão do jato de tinta PEDOT:PSS diretamente em diferentes substratos, como tecido (Figura 1A), PEN (Figura 1B) e papel de tatuagem (Figura 1C,D) para referência. Os desenhos propos...

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Conformable Wearable Electrodes: From Fabrication to Electrophysiological Assessment

Duas tecnologias recentes- tatuagem e têxteis - demonstraram resultados promissores em sensoriamento cutâneo. Aqui, apresentamos os métodos de fabricação e avaliação de tatuagens e eletrodos têxteis para sensoriamento eletrofisiológico cutâneo. Essas interfaces eletrônicas feitas de polímeros condutores superam os padrões existentes em termos de conforto e sensibilidade.

Eletrodos vestíveis conformáveis: da fabricação à avaliação eletrofisiológica

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

Dispositivos eletrônicos vestíveis são os principais jogadores de hoje no monitoramento de sinais do corpo humano. Interfaces de pele conformáveis são necessárias para serem desenvolvidas para fornecer alta resolução de sinal e operação a longo prazo de sensores cutâneos. Aqui apresentaremos como fabricar, caracterizar e usar eletrodos têxteis táteis e macios como sensores eletrônicos orgânicos vestíveis.Para validar o desempenho de nossos sensores fabricados, aplicamos um sistema eletrônico portátil para registrar vários sinais eletrofisiológicos do corpo humano. Propomos configuração múltipla para gravar vários sinais fisiológicos simplesmente no laboratório. O protocolo a seguir tem sido usado para fabricar eletrodos em substratos comercialmente flexíveis, como papel tatuado e têxtil.O kit de papel tatuado comercial também é fornecido com a folha de cola. O papel de tatuagem tem uma estrutura em camadas, incluindo uma folha de papel de suporte, uma camada de álcool polivinyl solúvel em água, uma película de poliuretano liberado e uma camada PVA mais alta. Para fabricar o sensor vestível, comece cortando o subconjunto de juros.Coloque o subconjunto na placa da impressora, gravando sua borda para mantê-lo plano. Em seguida, encha o cartucho da impressora com a tinta comercial PWSS depois de filtrar. Esta é uma dispersão precisa do polímero condutor.Em seguida, imprima seu design no substrato. Para papel tatuado e têxtil, que têm mais a alta energia superficial, definido nos parâmetros de impressão o espaçamento de cerca de 15 ou 20 micrômetros. Depois, seque o eletrodo no forno a 110 graus Celsius por 15 minutos para completar a evaporação do solvente.O sensor impresso final deve ficar assim em papel tatuado, tecido, PET e têxtil elástico. Para fabricar o conector externo ao sistema de posição, corte uma peça retangular de substrato ultra fino, como o PEN. Imprima em cima dele um design retangular com três camadas de PWSs.Lamine a interconexão ultra fina no eletrodo. Corte um buraco na folha de cola de papel de tatuagem. Alinhe tudo isso com a parte de sensoriamento de sinal do eletrodo PWSs da tatuagem.Adicione um pedaço de fita polímera na extremidade livre da interconexão PEN. Para transferir o eletrodo da tatuagem, remova o forro de cola. Coloque a tatuagem na parte desejada da pele.Úmido direito o papel de apoio traseiro, mantendo a tatuagem em posição. Uma vez que o papel de suporte traseiro esteja encharcado, deslize-o para removê-lo, deixando apenas a extremidade eletrodo do ultra filme transferível na pele. Em seguida, conecte o contato pen plano à unidade de aquisição externa.Para caracterizar o eletrodo fabricado utilizando espectroscopia eletroquímica de impedância, realize na medição do corpo. Em primeiro lugar, certifique-se de que o voluntário está confortavelmente sentado com um braço colocado sobre a mesa em repouso. Em seguida, coloque um eletrodo na pele e conecte-o ao casal de sensoriamento de trabalho do potencial de partida.Em seguida, coloque outro eletrodo três centímetros de distância do primeiro e conecte-o ao eletrodo do contador. Por fim, coloque o terceiro eletrodo no cotovelo e conecte-o ao cabo eletrodo de referência. Em seguida, inicie a medição com o potencial de início.Aplique uma corrente entre o contador e os eletrodos de trabalho, e meça a variação potencial entre a referência e o casal sensoriado. Observe que a impedância de saída calculada em cada frequência consiste em duas contribuições. A impedância da pele, e a impedância de contato pele-eletrodo.A seção a seguir descreve a colocação escalada para cada sinal biográfico de interesse. Um exemplo de monitoramento de artigos eletro visuais usando eletrodos C-esquerda e C-direita disponíveis comercialmente. Para ecg, adapte uma configuração com três eletrodos, um usado como solo.Para a atividade elétrica cerebral, EEG, coloque os eletrodos na testa e ao redor das orelhas externas. Para a medição da atividade eletrodérmica, EDA, coloque dois eletrodos na parte superior da mão esquerda. Em seguida, realize a gravação enquanto o sujeito está em repouso ou fazendo exercício físico.Para caracterizar as performances do eletrodo, relatamos a impedância representativa dos eletrodos têxteis. Eletrodos têxteis apresentam impedância ligeiramente maior, mas comparável do que os eletrodos padrão direito da CI. A forma dos modelos de impedância indica um comportamento um pouco mais agressivo no caso dos eletrodos têxteis.Considerando que a CI padrão sintered right show típico de capacidade resistiva. Colocando eletrodos na pele em diferentes áreas do corpo, temos acesso a múltiplos sinais biográficos. O rastreamento do EEG deslocou o registro de atividade elétrica da população de neurônios ativos.Um dos grupos básicos de ondas cerebrais é o Alfa entre 8 e 13 hertz. As ondas Alfa refletem o estado do cérebro sob relaxamento e podem ser induzidas pedindo ao sujeito para fechar os olhos. A linha de traço vertical cinza marca o momento da gravação quando o voluntário foi convidado a abrir os olhos.O rastreamento do ECG mostra a polarização e a polarização do átrio e ventrículos do coração, representados pelo padrão característico composto pela onda P, complexo IQRS e uma onda T. Os picos R mostram a maior amplitude e são usados para calcular a frequência cardíaca considerando o tempo entre dois consecutivos. Registramos o rastreamento emg enquanto o voluntário aumentou progressivamente a força dos músculos R.A atividade muscular intensificada é quantificada pelo aumento da amplitude dos picos de tensão. Em um rastreamento EMG, picos com amplitude de poucos microvolt a poucos mini volts na faixa de frequência de 10 a mil hertz refletem o músculo da hiper atividade, impulsionado pelos potenciais de ação da unidade motora. O rastreamento EDA é tipicamente composto de um tônico e um componente fuzzy.O componente tônico reflete o nível de condutância da pele e corresponde ao sinal de fundo. O componente difuso reflete a resposta do sujeito a um estímulo específico, e é detectável pela mudança no valor de conduance da pele. Este rastreamento é usado para avaliar o nível de estresse humano e hidratação corporal.Com nosso protocolo, obtemos sensor de pele macio e confortável para a padronização de uma tinta condutora em células muitas vezes macias retas. E a impressão é uma técnica local e escalável que se destaca dos processos tradicionais de micro fabricação eletrônica. O método proposto descreve como adquirir sinal eletro que varia de atividade neuro fraca à contração muscular de alta potência.O sinal permite entrar no estado fisiológico do corpo do usuário. De um papel, apresentamos o passo inicial sobre a viabilidade de dispositivos verbais sem emendas para uma variedade da minha aplicação médica, que passou do fitness ao monitoramento da saúde.

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