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

Bu çalışma, Fransız Ulusal Araştırma Ajansı tarafından ANR JCJC OrgTex projesi (ANR-17-CE19-0010) aracılığıyla desteklenmiştir. Ayrıca, 813863 numaralı Marie Sklodowska-Curie hibe anlaşması kapsamında Avrupa Birliği'nin Horizon 2020 araştırma ve inovasyon programından da fon aldı. E.I., Provence'taki Centre Microelectronics'teki CMP temiz oda personeline, projenin geliştirilmesi sırasındaki teknik destekleri için teşekkür eder.

NOT: İnsan denekleri içeren deneyler, bireyin sağlık durumuyla ilgili tanımlanabilir özel bilgilerin toplanmasını içermemiştir ve burada yalnızca teknolojik gösterim için kullanılmaktadır. Verilerin ortalaması üç farklı denek üzerinden alınmıştır. Elektrofizyolojik kayıtlar daha önce yayınlanmış 6,21 verilerinden çıkarıldı.
1. Mürekkep püskürtmeli baskılı PEDOT: PSS elektrot üretimi...

<ol>
	<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. 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=Epidermal+electronics.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+patterning+of+organic+conductors+on+knitted+textiles+for+long-term+electrocardiography.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+sensing+based+on+printable+temporary+transfer+tattoos.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conducting+polymer+tattoo+electrodes+in+clinical+electro-+and+magneto-encephalography.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+progress+of+textile-based+wearable+electronics:+A+comprehensive+review+of+materials,+devices,+and+applications.">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/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. F., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wearable+biosensors+for+healthcare+monitoring.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+inkjet-printed,+ultrathin+and+conformable+organic+photovoltaics+as+power+source+based+on+cross-linked+PEDOT:PSS+electrodes.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+printed+all-polymer+tattoo/textile+electronics+for+electromyography.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+and+flexible+printed+graphene-PEDOT:PSS+gas+sensor+for+ammonia+detection.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporary+tattoo+as+unconventional+substrate+for+conformable+and+transferable+electronics+on+skin+and+beyond.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+direct+comparison+of+wet,+dry+and+insulating+bioelectric+recording+electrodes.">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/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>

Bu makale, giyilebilir elektrotlar üretmek için kolay ve ölçeklenebilir bir süreci açıklamakta ve elektrofizyolojik biyosinyalleri kaydetmek için bir yöntem göstermektedir. Dövme, tekstil ve ince filmler gibi giyilebilir alt tabakaların üç örneğini kullanır. Bu yüzeyler üzerinde bir sensörün nasıl oluşturulacağını ve uygulamadan önce performansının nasıl karakterize edileceğini tanıtmaktadır. Elektrotları burada yapmak için, yeşil işleme29 ile uyumluluğu için...

Noninvaziv biyopotansiyel kayıt, cilt ile temas eden elektrotlar aracılığıyla gerçekleştirilir ve insan vücudunun fitness ve sağlık hizmetlerinde fizyolojik durumu hakkında çok miktarda veri sağlar1. Elektronikteki en son teknolojik gelişmelerden, entegre kontrol ve iletişim bileşenlerinin ölçeklerinin küçültülmesi yoluyla taşınabilir boyutlara indirgenmesi yoluyla yeni giyilebilir biyoizleme cihazları türleri geliştirilmiştir. Akıllı izleme cihazları her gün pazara yayılmakta ve tıbbi teşhisi mümkün kılmak için yeterli fizyolojik içerik sağlama nihai hedefiyle birden fazla izleme yeteneği sunmaktadır. Bu nedenle, insan vücudu ile güvenli, güvenilir ve sağlam arayüzler, sağlık hizmetleri için meşru giyilebilir teknolojilerin geliştirilmesinde kritik zorluklar ortaya koymaktadır. Dövme ve tekstil elektrotları son zamanlarda giyilebilir biyosensing 3,4,5 için yenilikçi, konforlu cihazlar olarak algılanan güvenilir ve istikrarlı arayüzler olarak ortaya çıkmıştır.
Dövme sensörleri, düşük kalınlıkları (~ 1 μm) sayesinde yapışkansız, uyumlu cilt teması sağlayan kuru ve ince arayüzlerdir. Bunlar, ciltte ultra ince bir polimerik tabakanın salınmasına izin veren katmanlı bir yapıdan oluşan ticari olarak temin edilebilen bir dövme kağıdı kitine dayanmaktadır6. Katmanlı yapı ayrıca sensörün üretim işlemi sırasında ince polimerik tabakanın kolay kullanılmasını ve cilde aktarılmasını sağlar. Son elektrot tamamen uyumludur ve kullanıcı tarafından neredeyse algılanamaz. Tekstil sensörleri, elektroaktif malzemelerle kumaş fonksiyonelleştirilmesinden elde edilen elektronik cihazlardır7. Yumuşaklıkları, nefes alabilirlikleri ve giysilerle belirgin yakınlıkları nedeniyle kullanıcının rahatlığını sağlamak için esas olarak kıyafetlere entegre edilir veya basitçe dikilirler. Neredeyse on yıldır, tekstil ve dövme elektrotları yüzey elektrofizyolojik kayıtlarında 3,8,9 olarak değerlendirilmiş, hem giyilebilirlik hem de sinyal kalitesi kayıtlarında iyi sonuçlar vermiş ve kısa ve uzun vadeli değerlendirmelerde yüksek sinyal-gürültü oranı (SNR) bildirilmiştir. Ayrıca giyilebilir biyokimyasal ter analizi için potansiyel bir platform olarak tasarlanmıştır 1,10.
Dövme, tekstil ve genel olarak esnek ince film teknolojilerine (örneğin, parilen veya farklı elastomerler gibi plastik folyolardan yapılanlar) artan ilgi, esas olarak düşük maliyetli ve ölçeklenebilir imalat yöntemleriyle uyumluluk ile desteklenmektedir. Serigrafi, mürekkep püskürtmeli baskı, doğrudan desenleme, daldırma kaplama ve damga aktarımı, bu tür elektronik arayüzler üretmek için başarıyla benimsenmiştir11. Bunlar arasında mürekkep püskürtmeli baskı en gelişmiş dijital ve hızlı prototipleme tekniğidir. Esas olarak iletken mürekkeplerin ortam koşullarında ve çok çeşitli substratlarda temassız, katkı maddesi şeklinde desenlenmesine uygulanır12. Her ne kadar birden fazla giyilebilir sensör asil metal mürekkep deseni13 ile üretilmiş olsa da, metal filmler kırılgandır ve mekanik olarak gerildiğinde çatlamaya maruz kalır. Farklı araştırma grupları, metallere cilt ile mekanik uyumluluk özelliği kazandırmak için farklı stratejiler benimsemiştir. Bu stratejiler arasında film kalınlığının azaltılması ve serpantin tasarımlarının veya buruşuk ve önceden gerilmiş substratlarınkullanılması 14,15,16 yer almaktadır. İletken polimerler gibi yumuşak ve özünde esnek iletken malzemeler, uygulamalarını esnek biyoelektronik cihazlarda buldu. Polimerik esneklikleri elektrik ve iyonik iletkenlik ile birleştirilir. PEDOT: PSS, biyoelektronikte en çok kullanılan iletken polimerdir. Yumuşaklık, biyouyumluluk, sürdürülebilirlik ve baskı işlenebilirliği17 ile karakterizedir ve bu da onu biyomedikal cihazların yaygın üretimi ile uyumlu kılar.
Bir edinme sistemine bağlı düzlemsel elektrotlar gibi cihazlar, sağlık izlemede biyopotansiyellerin kaydedilmesine izin verir. İnsan vücudu biyopotansiyelleri, vücuttan cilt yüzeyine kadar yayılan elektrojenik hücreler tarafından üretilen elektrik sinyalleridir. Elektrotların yerleştirildiği yere göre, beynin elektriksel aktivitesi (EEG), kaslar (EMG), kalp (EKG) ve cilt iletkenliği (örneğin, biyoempedans veya elektrodermal aktivite, EDA) ile ilgili veriler elde etmek mümkündür. Daha sonra verilerin kalitesi, elektrotların klinik uygulamalarda kullanılabilirliğini değerlendirmek için değerlendirilir. Yüksek SNR, tipik olarak son teknoloji Ag / AgCl elektrot kayıtlarıyla karşılaştırılan performanslarını18 olarak tanımlar. Ag/AgCl elektrotları da yüksek SNR'ye sahip olmasına rağmen, uzun süreli çalışma kabiliyetinden ve uyumlu giyilebilirlikten yoksundur. Yüksek kaliteli biyosinyal kayıtları, belirli bir organın işleviyle ilgili insan sağlığı durumu hakkında fikir verir. Bu nedenle, rahat dövme veya tekstil arayüzlerinin bu faydaları, gerçek hayattaki mobil sağlık izlemeyi mümkün kılabilecek ve teletıp19'un geliştirilmesinin önünü açabilecek uzun vadeli uygulamalar için vaatlerini göstermektedir.
Bu makale, sağlık biyomonitörizasyonunda dövme ve tekstil elektrotlarının nasıl üretileceğini ve değerlendirileceğini bildirmektedir. Üretiminden sonra, yeni bir elektrot karakterize edilmelidir. Tipik olarak, elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), elektrotun transfer fonksiyonu açısından bir hedef arayüze (örneğin cilt) göre elektriksel performansını incelemek için benimsenmiştir. EIS, birden fazla elektrotun empedans özelliklerini karşılaştırmak ve farklı koşullar altında testler yapmak için kullanılır (örneğin, elektrot tasarımını değiştirmek veya uzun vadeli tepkileri incelemek). Bu makale, yüzey biyosinyallerinin kolay bir kurulumla kaydedilmesini göstermektedir ve kutanöz biyopotansiyel kayıtlar için doğrulanması gereken herhangi bir yeni imal elektrot için geçerli olan farklı biyosinyal türlerini kaydetmek için kullanıcı dostu bir yöntem bildirmektedir.

<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

Giyilebilir elektronik cihazlar, fiziksel aktivite takibi sırasında ağırlıklı olarak değiştirilen vücut sinyallerinin izlenmesinde kilit oyuncular haline geliyor. Nesnelerin İnterneti çağının yükselişiyle teletıp ve kişiselleştirilmiş bakıma olan ilginin artması göz önüne alındığında, giyilebilir sensörler uygulama alanlarını sağlık hizmetlerine genişletti. Klinik olarak ilgili verilerin toplanmasını sağlamak için, bu cihazların yüksek sinyal kalitesinde kayıtlar ve uzun süreli çalışma sağlamak için insan vücuduyla uyumlu arayüzler oluşturması gerekir. Bu amaçla, bu makale, geniş bir yüzey elektrofizyolojik kayıt yelpazesinde giyilebilir organik elektronik cihazlar olarak uygulamaları için uyumlu ince dövme ve yumuşak tekstil tabanlı sensörleri kolayca üretmek için bir yöntem sunmaktadır. 
Sensörler, biyoelektronikte en popüler iletken polimer olan poli(3,4-etilendioksitiofen)-poli(stirensülfonat) (PEDOT:PSS) kullanılarak, kullanıma hazır, giyilebilir substratlar üzerinde uygun maliyetli ve ölçeklenebilir bir kutanöz elektrot modelleme süreci ile geliştirilmiştir. Bu yazıda, cilt ile birleştiğinde sinyal iletimindeki performanslarını araştırmak için empedans spektroskopisi yoluyla elektrot karakterizasyonunda önemli adımlar sunulmaktadır. Yeni sensörlerin performansını klinik altın standarda göre konumlandırmak için karşılaştırmalı çalışmalara ihtiyaç vardır. Üretilen sensörlerin performansını doğrulamak için bu protokol, laboratuvar ortamında kullanıcı dostu ve taşınabilir bir elektronik kurulum yoluyla farklı konfigürasyonlardan çeşitli biyosinyal kayıtlarının nasıl gerçekleştirileceğini gösterir. Bu yöntem belgesi, insan vücudu sağlığının izlenmesi için giyilebilir sensörlerdeki mevcut teknolojiyi ilerletmek için birden fazla deneysel girişime izin verecektir.

Bu makale, mürekkep püskürtmeli baskı ile rahat cilt temaslı elektrotların üretimini ve bunları karakterize etmek ve elektrofizyoloji kayıtlarını gerçekleştirmek için bir yöntemi göstermektedir. PEDOT:PSS mürekkep püskürtmeli baskının üretim adımlarını doğrudan kumaş (Şekil 1A), PEN (Şekil 1B) ve dövme kağıdı (Şekil 1C, D) gibi farklı yüzeylere referans olarak bildirdik. Protokol ...

Watch this Scientific Journal Video about Conformable Wearable Electrodes: From Fabrication to Electrophysiological Assessment at JoVE.com

Conformable Wearable Electrodes: From Fabrication to Electrophysiological Assessment

Son iki teknoloji - dövme ve tekstil - kutanöz algılamada umut verici sonuçlar göstermiştir. Burada, kutanöz elektrofizyolojik algılama için dövme ve tekstil elektrotlarının üretim ve değerlendirme yöntemlerini sunuyoruz. İletken polimerlerden yapılmış bu elektronik arayüzler, konfor ve hassasiyet açısından mevcut standartlardan daha iyi performans göstermektedir.

Uyumlu Giyilebilir Elektrotlar: İmalattan Elektrofizyolojik Değerlendirmeye.

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

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.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Devirli Basınç Biyoreaktör Tasarım Ex vivo</emAort Kalp Vanalar> Eğitim

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Microfluidic Chip Fabrication and Method to Detect Influenza

Mikroakışkan Chip İmalat ve İnfluenza Algılama Yöntemi

Fast  and effective diagnostics play an important role in controlling infectious  disease by enabling effective patient management and treatment. Here, we ...

Aplysia Ganglia Preparation for Electrophysiological and Molecular Analyses of Single Neurons

Aplysia Ganglia Preparation for Electrophysiological and Molecular Analyses of Single Neurons

Aplysia Tek Nöronların Elektrofizyolojik ve Moleküler Analizleri için Gangliyon Hazırlama

A major challenge in neurobiology is to understand the molecular underpinnings of neural circuitry that govern a specific behavior. Once the specific ...

Polymeric Microneedle Array Fabrication by Photolithography

Fotolitografiyle polimerik Microneedle Dizi Fabrikasyon

This manuscript describes the fabrication of polymeric microneedle (MN) arrays by photolithography. It involves a simple mold-free process by using a ...

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

İmalat ve Organ-on-chip sistemin doğrudan Transendothelial elektrik direncini ölçmek için entegre elektrotlar ile doğrulama

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

Fabrication of Decellularized Cartilage-derived Matrix Scaffolds

Decellularized matris kıkırdak elde edilen iskele imalatı

Osteochondral defects lack sufficient intrinsic repair capacity to regenerate functionally sound bone and cartilage tissue. To this extent, cartilage ...

Single-Cell Optical Action Potential Measurement in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

İnsan kaynaklı Pluripotent Kök Hücre Türevli Kardiyomiyositlerde Tek Hücreli Optik Eylem Potansiyeli Ölçümü

Conventional intracellular microelectrode techniques to quantify cardiomyocyte electrophysiology are extremely complex, labor intensive, and typically ...

Fibroblast Derived Human Engineered Connective Tissue for Screening Applications

Fibroblast Türetilmiş İnsan Tarafından Tasarlanmış Bağ Dokusu Tarama Uygulamaları için

Fibroblasts are phenotypically highly dynamic cells, which quickly transdifferentiate into myofibroblasts in response to biochemical and biomechanical ...

Fabrication and Characterization of Layer-By-Layer Janus Base Nano-Matrix to Promote Cartilage Regeneration

Kıkırdak Rejenerasyonunu Teşvik Etmek için Katman Katman Janus Baz Nano-Matrisinin Üretimi ve Karakterizasyonu

Various biomaterial scaffolds have been developed to guide cell adhesion and proliferation in hopes to promote specific functions for in vitro and in vivo ...

Setup of Consumer Wearable Devices for Exposure and Health Monitoring in Population Studies

Nüfus Çalışmalarında Maruz Kalma ve Sağlık İzleme için Tüketici Giyilebilir Cihazlarının Kurulumu

Wearable sensors, which are often embedded in commercial smartwatches, allow for continuous and non-invasive health measurements and exposure assessments ...