Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

أقطاب كهربائية قابلة للارتداء متوافقة: من التصنيع إلى التقييم الكهروفسيولوجي

Published: July 22, 2022 doi: 10.3791/63204
Automatic Translation
1, 2, 1
1Centre CMP, Département BEL, Mines Saint-Etienne, 2INRIA, Université Côte d'Azur

Summary

أظهرت تقنيتان حديثتان - الوشم والمنسوجات - نتائج واعدة في الاستشعار الجلدي. هنا ، نقدم طرق تصنيع وتقييم أقطاب الوشم والنسيج للاستشعار الكهروفسيولوجي الجلدي. هذه الواجهات الإلكترونية المصنوعة من البوليمرات الموصلة تتفوق على المعايير الحالية من حيث الراحة والحساسية.

Abstract

أصبحت الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء لاعبين رئيسيين في مراقبة إشارات الجسم التي تتغير في الغالب أثناء تتبع النشاط البدني. بالنظر إلى الاهتمام المتزايد بالتطبيب عن بعد والرعاية الشخصية مدفوعا بصعود عصر إنترنت الأشياء ، وسعت أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء مجال تطبيقها في مجال الرعاية الصحية. لضمان جمع البيانات ذات الصلة سريريا ، تحتاج هذه الأجهزة إلى إنشاء واجهات متوافقة مع جسم الإنسان لتوفير تسجيلات عالية الجودة وتشغيل طويل الأجل. تحقيقا لهذه الغاية ، تقدم هذه الورقة طريقة لتصنيع أجهزة استشعار رقيقة وناعمة قائمة على الوشم والمنسوجات الناعمة لتطبيقها كأجهزة إلكترونية عضوية يمكن ارتداؤها بسهولة في مجموعة واسعة من التسجيلات الكهروفسيولوجية السطحية.

يتم تطوير أجهزة الاستشعار من خلال عملية فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتطوير من نمط القطب الجلدي باستخدام بولي (3,4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) - بولي (ستايرين سلفونات) (PEDOT: PSS) ، البوليمر الموصل الأكثر شعبية في الإلكترونيات الحيوية ، على ركائز جاهزة يمكن ارتداؤها. تقدم هذه الورقة الخطوات الرئيسية في توصيف القطب الكهربائي من خلال التحليل الطيفي للمعاوقة للتحقيق في أدائها في نقل الإشارة عند اقترانها بالجلد. هناك حاجة إلى دراسات مقارنة لوضع أداء أجهزة الاستشعار الجديدة فيما يتعلق بالمعيار الذهبي السريري. للتحقق من أداء أجهزة الاستشعار الملفقة، يوضح هذا البروتوكول كيفية إجراء تسجيلات مختلفة للإشارة الحيوية من تكوينات مختلفة من خلال إعداد إلكتروني سهل الاستخدام ومحمول في بيئة مختبرية. ستسمح ورقة الأساليب هذه بمبادرات تجريبية متعددة للنهوض بالحالة الحالية للفن في أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء لمراقبة صحة جسم الإنسان.

Introduction

يتم إجراء تسجيل الجهد الحيوي غير الباضع من خلال أقطاب كهربائية ملامسة للجلد ، مما يوفر كمية هائلة من البيانات حول الحالة الفسيولوجية لجسم الإنسان في اللياقة البدنية والرعاية الصحية1. تم تطوير أنواع جديدة من أجهزة المراقبة الحيوية القابلة للارتداء من أحدث التطورات التكنولوجية في مجال الإلكترونيات من خلال تقليص نطاق مكونات التحكم والاتصال المتكاملة إلى أبعاد محمولة. تنتشر أجهزة المراقبة الذكية في السوق يوميا ، حيث توفر قدرات مراقبة متعددة بهدف نهائي يتمثل في توفير محتوى فسيولوجي كاف لتمكين التشخيص الطبي2. لذلك ، تمثل الواجهات الآمنة والموثوقة والقوية مع جسم الإنسان تحديات حاسمة في تطوير تقنيات مشروعة يمكن ارتداؤها للرعاية الصحية. ظهرت أقطاب الوشم والمنسوجات مؤخرا كواجهات موثوقة ومستقرة ينظر إليها على أنها أجهزة مبتكرة ومريحة للاستشعار البيولوجي القابل للارتداء3،4،5.

أجهزة استشعار الوشم هي واجهات جافة ورقيقة ، نظرا لسمكها المنخفض (~ 1 ميكرومتر) ، تضمن ملامسة الجلد الخالية من المواد اللاصقة والمتوافقة. وهي تستند إلى مجموعة ورق وشم متاحة تجاريا تتكون من بنية ذات طبقات ، مما يسمح بإطلاق طبقة بوليمرية رقيقة للغاية على الجلد6. يسمح الهيكل متعدد الطبقات أيضا بسهولة التعامل مع الطبقة البوليمرية الرقيقة أثناء عملية تصنيع المستشعر ونقلها إلى الجلد. القطب النهائي مطابق تماما وغير محسوس تقريبا لمرتديها. أجهزة استشعار النسيج هي أجهزة إلكترونية يتم الحصول عليها من وظائف النسيج باستخدام مواد نشطة كهربائيا7. يتم دمجها بشكل أساسي أو ببساطة خياطتها في الملابس لضمان راحة المستخدم بسبب نعومتها وتهويتها وتقاربها الواضح مع الملابس. منذ ما يقرب من عقد من الزمان ، تم تقييم أقطاب النسيج والوشم في التسجيلات الكهروفسيولوجية السطحية3،8،9 ، مما يدل على نتائج جيدة في كل من تسجيلات قابلية الارتداء وجودة الإشارة والإبلاغ عن نسبة عالية من الإشارة إلى الضوضاء (SNR) في التقييمات قصيرة وطويلة الأجل. كما تم تصورها كمنصة محتملة لتحليل العرق الكيميائي الحيوي القابل للارتداء 1,10.

يتم تعزيز الاهتمام المتزايد بالوشم والمنسوجات ، وبشكل عام ، تقنيات الأغشية الرقيقة المرنة (على سبيل المثال ، تلك المصنوعة من رقائق بلاستيكية مثل الباريلين أو اللدائن المطاطية المختلفة) بشكل أساسي من خلال التوافق مع طرق التصنيع منخفضة التكلفة والقابلة للتطوير. تم اعتماد طباعة الشاشة ، والطباعة النافثة للحبر ، والنقش المباشر ، وطلاء الغمس ، ونقل الطوابع بنجاح لإنتاج مثل هذه الأنواع من الواجهات الإلكترونية11. من بين هذه ، الطباعة النافثة للحبر هي تقنية النماذج الأولية الرقمية والسريعة الأكثر تقدما. يتم تطبيقه بشكل أساسي على نقش الأحبار الموصلة بطريقة غير تلامسية ومضافة في ظل الظروف المحيطة وعلى مجموعة كبيرة ومتنوعة من الركائز12. على الرغم من أن العديد من أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء قد تم تصنيعها من خلال نقش الحبر المعدني النبيل13 ، إلا أن الأفلام المعدنية هشة وتخضع للتشقق عند الإجهاد الميكانيكي. تبنت مجموعات بحثية مختلفة استراتيجيات مختلفة لمنح المعادن خاصية التوافق الميكانيكي مع الجلد. وتشمل هذه الاستراتيجيات تقليل سمك الفيلم واستخدام تصاميم سربنتين أو الركائز المجعدة والممدودةمسبقا 14،15،16. وجدت المواد الموصلة الناعمة والمرنة في جوهرها ، مثل البوليمرات الموصلة ، تطبيقها في الأجهزة الإلكترونية الحيوية المرنة. يتم الجمع بين مرونتها البوليمرية مع الموصلية الكهربائية والأيونية. PEDOT: PSS هو البوليمر الموصل الأكثر استخداما في الإلكترونيات الحيوية. يتميز بالنعومة والتوافق الحيوي والاستدامة وقابلية معالجة الطباعة17 ، مما يجعله متوافقا مع الإنتاج الواسع النطاق للأجهزة الطبية الحيوية.

وتسمح الأجهزة، مثل الأقطاب الكهربائية المستوية المتصلة بنظام الاقتناء، بتسجيل الإمكانات الحيوية في الرصد الصحي. الإمكانات الحيوية لجسم الإنسان هي إشارات كهربائية تولدها الخلايا الكهروجينية التي تنتشر عبر الجسم حتى سطح الجلد. وفقا لمكان وضع الأقطاب الكهربائية ، من الممكن الحصول على بيانات تتعلق بالنشاط الكهربائي للدماغ (EEG) والعضلات (EMG) والقلب (ECG) والموصلية الجلدية (على سبيل المثال ، المعاوقة الحيوية أو النشاط الكهربائي الجلدي ، EDA). ثم يتم تقييم جودة البيانات لتقييم قابلية استخدام الأقطاب الكهربائية في التطبيقات السريرية. يحدد SNR العالي أدائها18 ، والذي تتم مقارنته عادة بأحدث تسجيلات قطب Ag / AgCl. على الرغم من أن أقطاب Ag / AgCl لديها أيضا SNR عالية ، إلا أنها تفتقر إلى التشغيل على المدى الطويل وقابلية الارتداء المتوافقة. توفر تسجيلات الإشارات الحيوية عالية الجودة نظرة ثاقبة على حالة صحة الإنسان المتعلقة بوظيفة عضو معين. وبالتالي ، فإن هذه الفوائد من واجهات الوشم أو النسيج المريحة تشير إلى وعدها للتطبيقات طويلة الأجل التي يمكن أن تمكن من مراقبة الصحة المتنقلة في الحياة الواقعية وتمهد الطريق لتطوير التطبيب عن بعد19.

تقدم هذه الورقة تقارير حول كيفية تصنيع وتقييم أقطاب الوشم والمنسوجات في المراقبة الحيوية الصحية. بعد تصنيعه ، يجب وصف قطب جديد. عادة ، يتم اعتماد التحليل الطيفي للمعاوقة الكهروكيميائية (EIS) لدراسة الأداء الكهربائي للقطب الكهربائي فيما يتعلق بواجهة الهدف (على سبيل المثال ، الجلد) من حيث وظيفة النقل. يستخدم EIS لمقارنة خصائص المعاوقة للأقطاب الكهربائية المتعددة وإجراء الاختبارات في ظل ظروف مختلفة (على سبيل المثال ، تغيير تصميم القطب الكهربائي أو دراسة الاستجابات طويلة الأجل). توضح هذه الورقة تسجيل الإشارات الحيوية السطحية من خلال إعداد سهل وتبلغ عن طريقة سهلة الاستخدام لتسجيل أنواع مختلفة من الإشارات الحيوية القابلة للتطبيق على أي قطب كهربائي جديد ملفق يحتاج إلى التحقق من صحته لتسجيلات الجهد الحيوي الجلدي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ملاحظة: التجارب التي شملت أشخاصا بشريين لم تتضمن جمع معلومات خاصة يمكن التعرف عليها تتعلق بالحالة الصحية للفرد وتستخدم هنا فقط للعرض التكنولوجي. تم حساب متوسط البيانات على ثلاثة مواضيع مختلفة. تم استخراج التسجيلات الكهروفسيولوجية من البيانات المنشورة سابقا 6,21.

1. PEDOT المطبوعة بالحبر: PSS تصنيع القطب الكهربائي

ملاحظة: تم استخدام البروتوكول التالي لتصنيع أقطاب كهربائية للفيزيولوجيا الكهربية على الركائز التجارية المرنة - ورق الوشم6 والمنسوجات21. تم اعتماد نفس النهج إلى حد كبير لصنع أقطاب كهربائية على ركائز مرنة مثل رقائق بلاستيكية رقيقة22. وفي جميع الحالات، استخدمت طابعة نافثة للحبر لنقش PEDOT:PSS (انظر جدول المواد).

  1. المعالجة المسبقة لركيزة القطب الكهربائي
    1. قطع قطعة من الركيزة من الفائدة.
      1. عند استخدام ركيزة الوشم ، اغسلها بالماء قبل الطباعة لإزالة الطبقة العلوية القابلة للذوبان في الماء من الورق23.
        ملاحظة: يتم تزويد مجموعة ورق الوشم أيضا بورقة غراء تستخدم في هذا العمل ، سواء لتعزيز التصاق الوشم أو كطبقة تخميل. يحتوي ورق الوشم على بنية طبقية (الشكل التكميلي S1) ، بما في ذلك ورقة داعمة ، وطبقة بولي فينيل كحول قابلة للذوبان في الماء (PVA) ، وفيلم بولي يوريثين قابل للنشر ، وطبقة PVA علوية. تحتوي ورقة الغراء على بنية ذات طبقات تتكون من ورق السيليكون كدعم ، وغراء أكريليك مائي ، وبطانة إطلاق علوية.
    2. لتصنيع أجهزة استشعار يمكن ارتداؤها ، ابدأ في قطع الركيزة محل الاهتمام. ضع الركيزة على لوحة الطابعة، مع لصق حدودها لإبقائها مسطحة.
  2. طباعة PEDOT: حبر PSS
    1. قم بإعداد التصميم للطباعة ، مثل دائرة (قطرها 12 مم) مع لوحة مستطيلة في الأسفل (3 مم × 7 مم) ، والأخيرة لاستخدامها في التوصيل البيني.
    2. املأ خراطيش الطابعة (10 pl) بالحبر التجاري PEDOT:PSS بعد تصفيتها. هذا هو تشتت مائي للبوليمر الموصل.
    3. طباعة التصميم على الركيزة.
      1. عند استخدام ورق الوشم والمنسوجات ، التي تحتوي على طاقة سطحية متوسطة وعالية وخصائص امتصاص ، على التوالي ، اطبع بتباعد قطري يبلغ ~ 20 ميكرومتر.
      2. اطبع طبقات PEDOT:PSS متعددة، إما على التوالي أو عن طريق تطبيق عملية تجفيف (110 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة) بين الطبقات لإنشاء نمط موصل متجانس ومستمر.
        ملاحظة: هذا مطلوب بشكل خاص في حالة أقطاب النسيج ، حيث يتطلب الهيكل الشبيه ب 3D للمنسوجات المزيد من محتوى الحبر لإنشاء مسار موصل مستمر داخل النسيج.
    4. جفف القطب الكهربائي على درجة حرارة 110 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة في الفرن لإكمال تبخر المذيبات.
      ملاحظة: يمكن الآن تخزين الأقطاب الكهربائية التي تم الحصول عليها على ورق النسيج والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني وورق الوشم (الشكل 1A-C) عن طريق طباعة أجهزة متعددة في تشغيل واحد (الشكل 1D) في بيئة مغلقة ونظيفة وجافة قبل متابعة الخطوات التالية.
  3. تصنيع موصل خارجي
    1. أقطاب الوشم
      1. قطع قطعة مستطيلة من ركيزة البولي إيثيلين النفثالات (PEN) (8 مم × 12 مم ، سمك 1.3 مم).
      2. اطبع تصميما مستطيلا (3 مم × 12 مم) مع ثلاث طبقات PEDOT: PSS أعلى الركيزة.
      3. جفف العينة المطبوعة في الفرن على حرارة 110 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة.
      4. قم بصفح الترابط القلم على قطب الوشم ، مع الأجزاء المستطيلة PEDOT: PSS التي تواجه بعضها البعض.
      5. قطع حفرة (قطرها 11.3 ملم) في ورقة الوشم ورقة الغراء. قم بمحاذاة هذا الثقب من ورقة الغراء مع جزء الاستشعار الدائري من قطب PEDOT:PSS الوشم. أضف قطعة من شريط البوليميد (انظر جدول المواد) إلى الطرف الحر من التوصيل البيني للقرن.
    2. أقطاب النسيج والبلاستيك
      1. قم بتوصيل قطعة من الشريط الموصل (على سبيل المثال، الشريط النحاسي) حول الوصلة المطبوعة المستطيلة للحصول على اتصال بيني قوي ومستقر.
      2. قم بتوصيل موصل دبوس pogo بالشريط النحاسي وقم بتوصيل دبوس pogo بنظام التسجيل.
  4. نقل قطب الوشم
    1. إزالة بطانة الغراء. ضع الوشم على الجزء المطلوب من الجلد.
    2. بلل ورقة الدعم الخلفية ، مع الحفاظ على الوشم في موضعه. بمجرد نقع ورق الدعم الخلفي ، قم بتحريكه لإزالته ، تاركا فقط القطب المصنوع من الفيلم الرقيق للغاية القابل للتحويل على الجلد.
    3. قم بتوصيل جهة اتصال PEN المسطحة بوحدة الاقتناء الخارجية. انظر القسم 1.3.
  5. تحديد المواقع القطب النسيج
    1. ضع القطب الكهربائي على الجلد. بمساعدة سوار رياضي من القماش أو شريط طبي ، حافظ على القطب الكهربائي على اتصال مستقر بالجلد لضمان تسجيلات إشارة عالية الجودة أثناء الحركة.
  6. إجراء التسجيل الكهروفسيولوجي السطحي المطلوب. اغسل أقطاب الوشم بعيدا بعد التسجيلات عن طريق فركها بإسفنجة مبللة.

2. توصيف القطب باستخدام التحليل الطيفي للمعاوقة الكهروكيميائية

  1. القياس على الجسم
    1. تأكد من أن المتطوع يجلس بشكل مريح مع وضع ذراع على طاولة أثناء الراحة.
      ملاحظة: لا حاجة لتنظيف البشرة أو تنظيفها.
  2. وضع القطب الكهربائي
    1. ضع قطبا كهربائيا واحدا على الجلد وقم بتوصيله بقطب استشعار القطب الكهربائي العامل (WE-S) الخاص ب EIS.
    2. ضع قطبا كهربائيا آخر على بعد 3 سم من القطب الأول وقم بتوصيله بالقطب المضاد (CE) من EIS.
    3. ضع القطب الثالث على الكوع وقم بتوصيله بالقطب المرجعي (RE) الخاص ب EIS. انظر الشكل 2A لإعداد الأقطاب الكهربائية الثلاثة .
      ملاحظة: يمكن أن تكون الأقطاب الكهربائية المتصلة ب CE و RE من EIS أقطاب Ag / AgCl أو مصنوعة من PEDOT: PSS ، كما هو الحال بالنسبة ل WE في هذه الدراسة.
  3. بدء التسجيل على EIS potentiostat. ضع تيارا بين العداد والأقطاب الكهربائية العاملة. قياس التباين المحتمل عبر المرجع واستشعار الزوجين.
    ملاحظة: يمكن إجراء اتصال قطب الوشم والنسيج مع نظام الاستحواذ باستخدام مشبك لتشكيل اتصال كهربائي مستقر مع كابلات potentiostat. تتكون مقاومة المخرجات المحسوبة عند كل تردد من مساهمتين: معاوقة الجلد ومقاومة ملامسة القطب الجلدي.

3. التسجيلات الكهروفسيولوجية السطحية

ملاحظة: يصف القسم التالي موضع القطب الكهربائي لكل إشارة حيوية ذات أهمية. بمجرد وضع الأقطاب الكهربائية بشكل صحيح وربطها جيدا بالجلد ، يمكن توصيلها بنظام الاستحواذ المحمول لبدء التسجيلات. يعرض محتوى الفيديو لهذه المقالة مثالا على المراقبة الكهروفسيولوجية باستخدام أقطاب Ag/AgCl المتاحة تجاريا ووحدة إلكترونية محمولة.

  1. بالنسبة ل ECG ، اعتمد تكوينا قابلا للارتداء مع قطبين كهربائيين أو ثلاثة (واحد يستخدم كأرض). ضع الأقطاب الكهربائية في مناطق متعددة من الجسم (مثل الصدر والمعصمين والأضلاع) مع مسافة لا تقل عن 6 سم بين الأقطاب الكهربائية للحصول على إشارة ملموسة.
    ملاحظة: يستلزم الموقع الكلاسيكي وضع قطبين كهربائيين على الترقوة اليسرى واليمنى. في هذه الحالة ، يمكن وضع القطب الأرضي على القمة الحرقفية اليسرى.
  2. لتسجيل النشاط الكهربائي للعضلات (EMG)، ضع الأقطاب الكهربائية على طول العضلات ذات الأهمية (على سبيل المثال، على العضلة ذات الرأسين أو ربلة الساق). ضع القطب الأرضي في موقع ثابت مثل عظم مجاور.
  3. لتسجيل النشاط الكهربائي للدماغ (EEG)، ضع الأقطاب الكهربائية في مواقع متعددة على الرأس.
    ملاحظة: المواقع المريحة هي الجبهة وحول الأذنين الخارجيتين. قد تكون هناك حاجة إلى قطب كهربائي مرجعي ، عادة خلف الأذن على عظم الخشاء.
  4. بالنسبة لقياسات النشاط الكهربائي الجلدي (EDA)، ضع قطبين كهربائيين على راحة اليد اليسرى. قم بإجراء التسجيل عندما يكون الشخص في حالة راحة أو ممارسة التمارين البدنية.
    ملاحظة: يمكن قياس مقاومة الجلد على سطح الجسم بالكامل (على سبيل المثال ، الأضلاع ، على الظهر ، على نعل القدم) ؛ مسافة كافية بين الأقطاب الكهربائية من 6 سم تضمن مراقبة جيدة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

توضح هذه الورقة تصنيع أقطاب كهربائية مريحة ملامسة للجلد عن طريق الطباعة النافثة للحبر وطريقة لتوصيفها وإجراء تسجيلات الفيزيولوجيا الكهربية. أبلغنا عن خطوات تصنيع طباعة PEDOT: PSS النافثة للحبر مباشرة على ركائز مختلفة ، مثل النسيج (الشكل 1A) ، والقلم (الشكل 1B) ، وورق الوشم (الشكل 1C ، D) كمرجع. التصاميم المقترحة في الخطوة 1.2.1 من البروتوكول. والخطوة 1.3.1.5. تحديد منطقة استشعار دائرية تبلغ 1 سم2 لمقارنة الأقطاب الكهربائية مع أحدث Ag / AgCl المعتمدة بشكل رئيسي في العيادات.

لتوصيف أداء الأقطاب الكهربائية ، تم قياس معاوقاتها من خلال إعداد EIS ثلاثي الأقطاب الكهربائية (الشكل 2A ، B). تسمح هذه الطريقة بدراسة مقاومة القطب الجلدي عند إجراء قياسات على الجسم باستخدام أقطاب كهربائية موضوعة على الذراع. على سبيل المثال ، يتم الإبلاغ عن المعاوقة التمثيلية لأقطاب النسيج في الشكل 2C ، حيث يتم الإبلاغ عن معامل المعاوقة في مخطط Bode. تظهر أقطاب النسيج معاوقات أعلى قليلا ولكنها قابلة للمقارنة من أقطاب Ag / AgCl ، المعيار الذهبي في الفيزيولوجيا الكهربية. يشير شكل معامل المعاوقة (الشكل 2C) إلى سلوك مقاوم أعلى قليلا في حالة أقطاب النسيج ، في حين أن Ag / AgCl القياسي يظهر سلوكا قاسيا مقاوما نموذجيا24. تمت دراسة جميع الأنواع الثلاثة من الأقطاب الكهربائية ، الوشم ، والمنسوجات ، والرقائق الرقيقة ، عبر EIS ، مما يتيح توصيف واجهتها مع الجلد25.

من خلال وضع الأقطاب الكهربائية على الجلد في مناطق مختلفة من الجسم ، كما هو موضح في الشكل 3 ، يمكننا الوصول إلى إشارات حيوية متعددة (على سبيل المثال ، EEG و ECG و EMG و EDA). يمكن الحصول على تسجيلات الإشارات الحيوية بسهولة عن طريق توصيل الأقطاب الكهربائية بالأجهزة المحمولة أو المختبرية المناسبة. يعرض الشكل 3A تتبع EEG - تسجيل النشاط الكهربائي لمجموعات الخلايا العصبية النشطة. واحدة من المجموعات الأساسية لموجات الدماغ هي موجات ألفا (8-13 هرتز). تعكس موجات ألفا حالة الدماغ تحت الاسترخاء ويمكن تحفيزها عن طريق مطالبة الشخص بإغلاق عينيه26. يمثل الخط العمودي الرمادي المتقطع (الشكل 3A) اللحظة في التسجيل عندما طلب من المتطوع فتح عينيه. في تتبع تخطيط القلب في الشكل 3B ، يتم تمثيل الاستقطاب وإزالة الاستقطاب في الأذينين والبطينين في القلب من خلال النمط المميز الذي يتكون من الموجة P ، ومجمع QRS ، وموجة T27. في الشكل 3B ، يمكن التعرف على مجمع QRS ، وتظهر قمم R أعلى سعة وتستخدم لحساب معدل ضربات القلب من خلال النظر في الوقت بين اثنين متتاليين.

يوضح الشكل 3C تتبع EMG بينما زاد المتطوع تدريجيا من قوة عضلات ذراعه. يتم تحديد نشاط العضلات المكثف كميا من خلال زيادة سعة قمم الجهد. في تتبع EMG ، تعكس المسامير ذات السعة من بضعة ميكروفولت إلى بضعة ميلي فولت ، في نطاق تردد يتراوح بين 10 و 1000 هرتز ، نشاط ألياف العضلات المدفوع بإمكانات عمل الوحدة الحركية. يوضح الشكل 3D تتبع EDA الذي يتكون عادة من مكونات منشطة ومرحلية. يعكس المكون المنشط مستوى توصيل الجلد ويتوافق مع إشارة الخلفية. يعكس المكون الطوري استجابة الشخص لحافز معين ويمكن اكتشافه عن طريق تغيير في قيمة توصيل الجلد28. يستخدم هذا التتبع لتقييم مستويات الإجهاد البشري وترطيب الجسم.

Figure 1
الشكل 1: PEDOT: أقطاب كهربائية مطبوعة بنفث الحبر PSS. أقطاب كهربائية مطبوعة على (A) نسيج قطني 100٪ ، (B) رقائق PET ، و (C) ورق وشم مؤقت. (د) صورة فوتوغرافية للطابعة النافثة للحبر أثناء طباعة أقطاب PEDOT:PSS متعددة على ركيزة ورق الوشم. الاختصارات: PET = البولي إيثيلين تيريفثالات. PEDOT: PSS = بولي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين)-بولي (ستايرين سلفونات). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: قياسات EIS. (أ) مخطط تكوين القطب الكهربائي لقياس EIS على الجسم. يتم وضع القطب الكهربائي العامل على بعد 3 سم بعيدا عن قطب Ag / AgCl العداد ؛ يتم وضع المرجع Ag / AgCl على كوع المتطوع. (ب) مخطط إعداد الأقطاب الكهربائية الثلاثة لقياسات EIS على الجلد. يتم تطبيق تيار بين العداد والأقطاب الكهربائية العاملة ، ويتم قياس الجهد بين المرجع والأقطاب الكهربائية الحسية. (ج) معامل مقاومة Ag/AgCl و PEDOT: أقطاب النسيج الهلامي السائل الأيوني PSS (منحنيات زرقاء وخضراء، على التوالي). تم قياس المقاومة باستخدام إعداد ثلاثي الأقطاب الكهربائية على الذراع. وقد عدل هذا الرقم من بيهار وآخرون(21). الاختصارات: EIS = التحليل الطيفي للمعاوقة الكهروكيميائية. CE = القطب المضاد. WE = القطب العامل ؛ RE = القطب المرجعي ؛ S = قطب الحس. PEDOT: PSS = بولي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) - بولي (ستايرين سلفونات). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: مخطط تحديد موقع جسم القطب الكهربائي مع تتبع التسجيل الكهروفسيولوجي المعني . (أ) تتبع EEG. يشير الخط الرأسي المتقطع إلى الانتقال من حالة بها موجات ألفا إلى حالة بدونها ، والتي تتزامن مع الوقت الذي طلب فيه من المتطوع فتح أعينهم. (ب) تتبع تخطيط القلب. تمثل المسامير العلوية قمم R التي تنتمي إلى مجمع QRS. (ج) تتبع تخطيط كهربية العضل. يتم تمثيل نشاط العضلات بإشارة الجهد التي تزداد سعتها مع زيادة نشاط العضلات التي يثيرها المتطوع. (د) تتبع EDA. خلال أول 2 ثانية ، تمثل الإشارة المكون المنشط ، في حين تشير زيادة سعتها التالية إلى المكون المرحلي ، الذي يعكس استجابة المتطوع للتحفيز. تم إجراء جميع التسجيلات باستخدام أقطاب Ag / AgCl على متطوع سليم. الاختصارات: EEG = تخطيط كهربية الدماغ; ECG = تخطيط القلب الكهربائي; EMG = تخطيط كهربية العضلات; EDA = النشاط الكهربائي الجلدي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل التكميلي S1: مخطط هيكل طبقات ورق الوشم. تدعم ورقة الدعم الأغشية النانوية القابلة للتأجير المصنوعة من خليط البولي يوريثين والبوليمرات الأخرى. تغطي طبقتان من البولي فينيل كحول القابل للذوبان في الماء (PVA) جانبي الفيلم. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

تصف هذه الورقة عملية سهلة وقابلة للتطوير لتصنيع أقطاب كهربائية يمكن ارتداؤها وتوضح طريقة لتسجيل الإشارات الحيوية الكهروفسيولوجية. يستخدم ثلاثة أمثلة على الركائز القابلة للارتداء ، مثل الوشم والمنسوجات والأغشية الرقيقة. يقدم كيفية بناء جهاز استشعار على هذه الركائز وتوصيف أدائه قبل تطبيقه. لصنع الأقطاب الكهربائية هنا ، استخدمنا PEDOT: PSS ، وهو بوليمر موصل يبرز من الموصلات القائمة على المعادن بسبب فعاليته من حيث التكلفة ، وقابلية المعالجة متعددة الاستخدامات ، والتوافق الحيوي ، والنعومة ، والاستدامة لتوافقه مع المعالجة الخضراء29. PEDOT:PSS تم تحقيق نقش على ركائز جاهزة من خلال تقنية الطباعة النافثة للحبر التي تسمح بالتحكم الدقيق في ترسب الحبر مع حرية التصميم (الشكل 1).

الطباعة النافثة للحبر هي تقنية غير تلامسية تسمح بالتشغيل الانتقائي للركائز المرنة وغير التقليدية التي لا تتوافق كيميائيا وفيزيائيا مع عمليات التصنيع المجهري التقليدية للطباعة الحجرية الضوئية. بالمقارنة مع طباعة الشاشة ، وهي تقنية أخرى غالبا ما تستخدم لتصنيع الأقطاب الكهربائية ، لا تتطلب نفث الحبر أقنعة ، مما يؤدي إلى تقليل نفايات الحبر والتخصيص البسيط30. تتحكم تقنية نفث الحبر في السماكة بدقة عن طريق ترسيب متعدد الطبقات (نفث الحبر: <1 ميكرومتر مقابل الشاشة: >بضعة ميكرومتر). في الواقع ، عند الطباعة على ورق الوشم (الشكل 1D) ، تكفي طبقة واحدة مطبوعة من PEDOT: PSS (سمك 240 نانومتر ± 30 نانومتر) للحصول على فيلم موصل متجانس (الشكل 1C) ، بسماكة دون ميكرومتر تلتصق بشكل طبيعي بالجلد بعد صلابته31. ومع ذلك ، عند الطباعة على الأقمشة ، يسقط الحبر فوق الهياكل المسامية ثلاثية الأبعاد التي تم إنشاؤها بواسطة خيوط محبوكة أو ملوحة (الشكل 1A). طبقات متعددة ضرورية للحصول على اتصال كهربائي بين الألياف المطلية ، وتشغيل مادة النسيج بطريقة خاضعة للرقابة ومخصصة32.

عند الطباعة على ركائز جديدة وغير نمطية ، من الأهمية بمكان العثور على العدد الأمثل للطبقات المطبوعة ، مع مراعاة المفاضلة بين أداء وسرعة عملية التصنيع. بالنسبة لتصنيع قطب النسيج ، يجب إيلاء الاهتمام للحفاظ على الركيزة مسطحة أثناء الطباعة (انظر قسم البروتوكول 1.3). لذلك ، يجب أن تنظر استراتيجية الطباعة في تحسين تخطيط الطباعة في الترسيب متعدد الطبقات وإمكانية المحاذاة في ترسيب المواد المتتالية.

ومع ذلك ، من المهم الإشارة إلى بعض القيود المفروضة على هذه الأقطاب الكهربائية وتصنيعها. قد تحتاج أقطاب النسيج إلى خطوات طباعة إضافية لإلكتروليت هلام. وقد ثبت أنه يلعب دورا رئيسيا في تقليل مقاومة ملامسة القطب الجلدي ، وبالتالي توفير تسجيلات إشارة حيوية عالية الجودة33 علاوة على ذلك ، تعد قابلية غسل أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء النسيجية جانبا حاسما عند تصور الاندماج الكامل في الملابس. تؤثر الخصائص الفيزيائية والكيميائية للركيزة النسيجية وحبر البوليمر الموصل على امتثال الجهاز النهائي لدورات الغسيل. لذلك ، ينبغي للمرء أن يحقق بشكل شامل في الجانب المذكور أعلاه لتقييم أدائها على المدى الطويل تقييما كاملا.

في تصنيع مستشعر الوشم ، تتمثل الخطوة الحساسة في العثور على أفضل اتصال كهربائي بين مستشعر الوشم ونظام الاقتناء (انظر قسم البروتوكول 1.3). في الواقع ، اكتسبت تقنية الوشم اهتماما بسبب تنسيق الفيلم الرقيق الذي يجعل أقطاب الوشم غير محسوسة. لذلك ، يتطلب التلاعب بها عناية خاصة عند تطبيق الإجهاد الميكانيكي ، خاصة على جزء التوصيل البيني. من المهم أيضا تذكر آلية نقل الوشم على الجلد التي تتطلب ترطيب الورق الداعم بالماء. على الرغم من أن هذه الطريقة واضحة ، إلا أن أي اتصال مفاجئ بين الماء ومستشعر الوشم المنقول بالفعل سيؤدي إلى إزالة هذا الأخير. في حين أن مطابقة الوشم الرقيق للغاية هي ميزة رئيسية للتكنولوجيا القابلة للارتداء ، فإن التعرض للماء والضغوط الميكانيكية للفرك يضيق فترة تشغيل مستشعر الوشم إلى بضعة أيام.

عندما يتم إدخال نوع جديد من الأقطاب الكهربائية ، يساعد EIS في توفير التقييم الأساسي لأداء القطب الكهربائي مقارنة بالمعيار (أقطاب Ag / AgCl) قبل المضي قدما في التطبيق. وصف قسم البروتوكول 2 قياسات EIS للأقطاب الكهربائية المصنعة عند وضعها مباشرة على جسم الإنسان للحصول على رؤى حول كيفية اقترانها كهربائيا بالجلد. يقوم تكوين الأقطاب الثلاثة (الشكل 2A ، B) بتقييم قدرة نقل الإشارة من خلال واجهة القطب الجلدي. القطب الجديد الذي سيتم التحقيق فيه هو القطب المتصل ب WE و S من EIS. يتم استخدام القطبين الآخرين مثل CE و RE. يتم تنفيذ EIS في وضع الجهد الاستاتيكاني ، حيث يتم تطبيق تيار جيبي صغير (0.1 فولت) (0.1-100 هرتز) بين CE و WE ، بينما يتم قياس التباين المحتمل عبر زوج RE-S. ثم يتم حساب المعاوقة عند كل تردد. تتكون المعاوقة المقاسة من مساهمتين: معاوقة الجلد ومقاومة ملامسة القطب الجلدي.

يتم تعريف السلوكيات السعوية والمقاومة للقطب الكهربائي من مخططات EIS (الشكل 2C). من خلال تطوير دوائر مكافئة لتناسب البيانات التجريبية ، من الممكن فهم كيفية قيام القطب الكهربائي بتحويل الإشارات الحيوية ونوع الواجهة التي ينشئها مع الجلد34. في حين أن أقطاب الوشم جافة وملتصقة بالجلد ، إلا أن معاوقاتها تختلف قليلا عن أقطاب Ag / AgCl الهلامية القياسية. وجود واجهة هلامية بين الجلد والقطب الكهربائي يعزز نقل الإشارة ويقلل من مقاومة الاتصال.

القوة الميكانيكية هي سمة رئيسية أخرى للأجهزة القابلة للارتداء. ثبت أن أقطاب PEDOT: PSS النسيجية تتحمل إجهاد التمدد33. جنبا إلى جنب مع المواد الهلامية السائلة الأيونية المطبوعة ، فإنها توفر اتصالا كهربائيا مستقرا مع الجلد والمتانة الميكانيكية في الظروف القابلة للارتداء. إن قابلية التمدد والنعومة والمسامية الهيكلية ، التي تمنح القدرة على تمرير العرق بسبب ملامسة جسم الإنسان ، تدفع هذا النوع من الأقطاب الكهربائية ليكون التكنولوجيا الأكثر ملاءمة للإلكترونيات القابلة للارتداء. ومرة أخرى، يظل الربط البيني مع النظم الإلكترونية دقيقا. لذلك ، يمكن إيداع هذه الأنظمة مباشرة في النسيج.

لا يمكن إجراء التحقق النهائي من أجهزة الاستشعار الجلدية إلا على المواضيع. يتم تكييف أجهزة الاستشعار الجلدية من خلال تباين الجلد بين الموضوعات والعوامل الديناميكية المختلفة والظروف البيئية ، والتي تؤثر بشكل مباشر على أدائها. هنا ، أوضحنا كيفية الحصول على تتبع EEG و ECG و EMG و EDA ذي مغزى من خلال منصة محمولة بالكامل. يلعب وضع القطب الكهربائي دورا مهما في الحصول على معلومات موثوقة ودقيقة أثناء المراقبة. يمكن لتحليل التسجيلات الموضحة في الشكل 3 تأكيد قدرة القطب الكهربائي في التسجيلات الكهروفسيولوجية والحصول على نتائج قيمة لمراقبة الجسم. تختلف قدرة التسجيل من النشاط العصبي الضعيف للغاية (الشكل 3A) إلى تقلصات العضلات عالية الطاقة (الشكل 3C).

في الشكل 3B والشكل 3D ، يوضح نشاط القلب والاستجابات الكهربية الجلدية دقة وحساسية الأقطاب الكهربائية المصنعة. يوفر تسجيل الإشارة الحيوية بيانات مفيدة حول صحة جسم المستخدم وأدائه في ظل ظروف محددة واستجابته لمحفزات داخلية أو خارجية محددة ، مما يوسع نطاق تطبيقها على مجموعة متنوعة من الدراسات الطبية الحيوية. توجد العديد من النهايات الأمامية للإلكترونيات المحمولة للحصول على إشارات حيوية مثل ECG و EMG و EEG و EDA. ومن الأمثلة على ذلك رقائق مضخم الفيزيولوجيا الكهربية المحمولة RHD2216 من Intan Technologies ، أو جهاز Shimmer القابل للارتداء ، أو جهاز DueLite من OT Bioelettronica ، أو جهاز PLUX اللاسلكي في الإصدار المتقدم (المسمى Biosignal PLUX) ، أو إصدار DIT (المسمى BITalino).

في الختام ، يمكن تصنيع أجهزة استشعار متعددة مع البروتوكولات المقدمة لمجموعة متنوعة من تطبيقات مراقبة الصحة. على سبيل المثال ، تم استخدام صفائف PEDOT: PSS متعددة الأقطاب (MEAs) القائمة على الوشم بنجاح ل EMG للوجه لأنها لا تضعف حركات الوجه الطبيعية وتسمح بتسجيل الإشارات الحيوية بدون تغيير25,35. ومع ذلك ، تم تصنيع أقطاب كهربائية رقيقة وقابلة للتمدد عن طريق الطباعة النافثة للحبر PEDOT: PSS على ركيزة جوارب طويلة منخفضة التكلفة وقابلة للتمدد ، والحصول على تسجيلات ECG عالية الجودة ، سواء في ظروف الراحة أو الحركة ، مع الحد الأدنى من الانزعاج للمستخدم33. باستخدام هذا البروتوكول ، حصلنا على مستشعرات جلدية ناعمة ومتوافقة ومريحة من خلال نقش الحبر الموصل على ركائز جاهزة. الطباعة النافثة للحبر هي تقنية منخفضة التكلفة وقابلة للتطوير تبرز من عمليات التصنيع الإلكترونية الدقيقة التقليدية. تصف الطريقة المقترحة كيفية الحصول على إشارات كهروفسيولوجية ، والتي تختلف من النشاط العصبي الضعيف إلى تقلصات العضلات عالية القوة. تسمح هذه الإشارات بالحصول على رؤى حول الحالة الفسيولوجية لجسم المستخدم. بشكل عام ، نقدم خطوات أولية حول جدوى الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء بسلاسة لمجموعة متنوعة من التطبيقات الطبية الحيوية ، والتي تمتد من اللياقة البدنية إلى مراقبة الرعاية الصحية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.

Acknowledgments

تم دعم هذا العمل من قبل الوكالة الوطنية الفرنسية للبحوث من خلال مشروع ANR JCJC OrgTex (ANR-17-CE19-0010). كما تلقت تمويلا من برنامج البحث والابتكار Horizon 2020 التابع للاتحاد الأوروبي بموجب اتفاقية منحة Marie Sklodowska-Curie رقم 813863. يود E.I. أن يشكر موظفي غرف الأبحاث في CMP في مركز الإلكترونيات الدقيقة في بروفانس على دعمهم التقني أثناء تطوير المشروع.

Materials

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kim, J., et al. Noninvasive alcohol monitoring using a wearable tattoo-based iontophoretic-biosensing system. ACS Sensors. 1 (8), 1011-1019 (2016).
  2. Ha, M., Lim, S., Ko, H. Wearable and flexible sensors for user-interactive health-monitoring devices. Journal of Materials Chemistry B. 6 (24), 4043-4064 (2018).
  3. Kim, D. H., et al. Epidermal electronics. Science. 333 (6044), 838-843 (2011).
  4. Takamatsu, S., et al. Direct patterning of organic conductors on knitted textiles for long-term electrocardiography. Scientific Reports. 5, 1-7 (2015).
  5. Windmiller, J. R., et al. Electrochemical sensing based on printable temporary transfer tattoos. Chemical Communications. 48 (54), 6794-6796 (2012).
  6. Ferrari, L. M., Ismailov, U., Badier, J. M., Greco, F., Ismailova, E. Conducting polymer tattoo electrodes in clinical electro- and magneto-encephalography. npj Flexible Electronics. 4 (1), 1-9 (2020).
  7. Heo, J. S., Eom, J., Kim, Y. H., Park, S. K. Recent progress of textile-based wearable electronics: A comprehensive review of materials, devices, and applications. Small. 14 (3), 1-16 (2018).
  8. Nigusse, A. B., Mengistie, D. A., Malengier, B., Tseghai, G. B., Van Langenhove, L. Wearable smart textiles for long-term electrocardiography monitoring-a review. Sensors. 21 (12), 4174 (2021).
  9. Wang, Y., et al. Electrically compensated, tattoo-like electrodes for epidermal electrophysiology at scale. Science Advances. 6 (43), (2020).
  10. Fan, W., et al. Machine-knitted washable sensor array textile for precise epidermal physiological signal monitoring. Science Advances. 6 (11), (2020).
  11. Tseghai, G. B., Mengistie, D. A., Malengier, B., Fante, K. A., Van Langenhove, L. PEDOT:PSS-based conductive textiles and their applications. Sensors. 20 (7), 1-18 (2020).
  12. Magliulo, M., et al. Printable and flexible electronics: From TFTs to bioelectronic devices. Journal of Materials Chemistry C. 3 (48), 12347-12363 (2015).
  13. Raut, N. C., Al-Shamery, K. Inkjet printing metals on flexible materials for plastic and paper electronics. Journal of Materials Chemistry C. 6 (7), 1618-1641 (2018).
  14. Kaltenbrunner, M., et al. An ultra-lightweight design for imperceptible plastic electronics. Nature. 499 (7459), 458-463 (2013).
  15. Kim, D. H., et al. Optimized structural designs for stretchable silicon integrated circuits. Small. 5 (24), 2841-2847 (2009).
  16. Yu, Y., Peng, S., Blanloeuil, P., Wu, S., Wang, C. H. Wearable temperature sensors with enhanced sensitivity by engineering microcrack morphology in PEDOT:PSS-PDMS sensors. ACS Applied Materials and Interfaces. 12 (32), 36578-36588 (2020).
  17. Martin, D. C., Malliaras, G. G. Interfacing electronic and ionic charge transport in bioelectronics. ChemElectroChem. 3 (5), 686-688 (2016).
  18. Inzelberg, L., Hanein, Y. Electrophysiology meets printed electronics: The beginning of a beautiful friendship. Frontiers in Neuroscience. 12, 992 (2019).
  19. Kim, J., Campbell, A. S., de Ávila, B. E. F., Wang, J. Wearable biosensors for healthcare monitoring. Nature Biotechnology. 37 (4), 389-406 (2019).
  20. Bihar, E., et al. Fully inkjet-printed, ultrathin and conformable organic photovoltaics as power source based on cross-linked PEDOT:PSS electrodes. Advanced Materials Technologies. 5 (8), 2000226 (2020).
  21. Bihar, E., et al. Fully printed all-polymer tattoo/textile electronics for electromyography. Flexible and Printed Electronics. 3 (3), 034004 (2018).
  22. Seekaew, Y., et al. Low-cost and flexible printed graphene-PEDOT:PSS gas sensor for ammonia detection. Organic Electronics. 15 (11), 2971-2981 (2014).
  23. Ferrari, L. M., Keller, K., Burtscher, B., Greco, F. Temporary tattoo as unconventional substrate for conformable and transferable electronics on skin and beyond. Multifunctional Materials. 3 (3), 032003 (2020).
  24. Searle, A., Kirkup, L. A direct comparison of wet, dry and insulating bioelectric recording electrodes. Physiological Measurement. 21 (2), 271-283 (2000).
  25. Ferrari, L. M., et al. Ultraconformable temporary tattoo electrodes for electrophysiology. Advanced Science. 5 (3), 1700771 (2018).
  26. Teplan, M. Fundamental of EEG measurement. Measurement Science Review. 2 (2), 1-11 (2002).
  27. Pachori, R., Gupta, V. Biomedical engineering fundamentals. Intelligent Internet of Things. From Device to Fog and Cloud. Firouzi, F., Chakrabarty, K., Nassif, S. , Springer. Cham. 547-605 (2019).
  28. Caruelle, D., Gustafsson, A., Shams, P., Lervik-Olsen, L. The use of electrodermal activity (EDA) measurement to understand consumer emotions-A literature review and a call for action. Journal of Business Research. 104, 146-160 (2019).
  29. Huseynova, G., Hyun Kim, Y., Lee, J. H., Lee, J. Rising advancements in the application of PEDOT:PSS as a prosperous transparent and flexible electrode material for solution-processed organic electronics. Journal of Information Display. 21 (2), 71-91 (2020).
  30. Bonnassieux, Y., et al. The 2021 flexible and printed electronics roadmap. Flexible and Printed Electronics. 6, 023001 (2022).
  31. Nawrocki, R. A. Super- and ultrathin organic field-effect transistors: from flexibility to super- and ultraflexibility. Advanced Functional Materials. 29 (51), 1-12 (2019).
  32. Kim, I., Shahariar, H., Ingram, W. F., Zhou, Y., Jur, J. S. Inkjet process for conductive patterning on textiles: Maintaining inherent stretchability and breathability in knit structures. Advanced Functional Materials. 29 (7), 1807573 (2019).
  33. Bihar, E., et al. Fully printed electrodes on stretchable textiles for long-term electrophysiology. Advanced Materials Technologies. 2 (4), 1600251 (2017).
  34. Ferrari, L. M., Ismailov, U., Greco, F., Ismailova, E. Capacitive coupling of conducting polymer tattoo electrodes with the skin. Advanced Materials Interfaces. 8 (15), 2100352 (2021).
  35. Inzelberg, L., Rand, D., Steinberg, S., David-Pur, M., Hanein, Y. A wearable high-resolution facial electromyography for long term recordings in freely behaving humans. Scientific Reports. 8 (1), 2058 (2018).

Tags

الهندسة الحيوية ، العدد 185 ، الفيزيولوجيا الكهربية السطحية ، الأجهزة القابلة للارتداء ، الطباعة النافثة للحبر ، PEDOT: PSS ، الوشم ، النسيج
أقطاب كهربائية قابلة للارتداء متوافقة: من التصنيع إلى التقييم الكهروفسيولوجي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Galliani, M., Ferrari, L. M.,… More

Galliani, M., Ferrari, L. M., Ismailova, E. Conformable Wearable Electrodes: From Fabrication to Electrophysiological Assessment. J. Vis. Exp. (185), e63204, doi:10.3791/63204 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter