Name: fabrication and characterization of a conformal skin-like electronic system for quantitative, cutaneous wound management
Uploaded: 2015-09-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 50 s
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この作品は、工学系研究科、バージニアコモンウェルス大学および電子デバイスのいくつかのライトバージニアマイクロエレクト​​ロニクスセンターでの微細加工施設で調製したからスタートアップ資金によってサポートされていました。私たちは、掲載された記事10から取得した（本論文では図3と図5）、デバイスおよび臨床データのために貢献をした研究者を認めます。 W.-HYカスタムメイド、データ記録ソフトウェアに感謝義明服部。

図1に示す装置の製造、皮膚の積層、および特性評価のための実験、2、および4は、2つのボランティア、バージニア・コモンウェルス大学（VCU）、リッチモンド、バージニア州、米国でバイオインターフェースナノ工学研究室で行われるすべてを含みました。この研究は、VCU治験審査委員会によって承認された（プロトコル番号：HM20001454）とVCUヒューマン研究から研究のガイドラインに従いました。治験審査委員会、ノースウェスタン大学、イリノイ州シカゴ、米国で承認さ：（STU69718数） 図3と図5に示す装置および臨床データは、患者の実験はプロトコルの下で行われた発表された論文10から取得しました。 1.デバイスの製造 メモ ：図2は、全体的な製造プロセスのための概略図を示しています。 <ol><li>キャリア基板を準備します<ol><li>ダイヤモンドブレードを使用して電子機器の所望の大きさに裸のシリコン3（Si）のウェハをカット。 注：約半数Siウエハは、創傷デバイスのための理想的なサイズを提供します。 </li><li>アセトン、イソプロピルアルコール（IPA）を用いてSiウエハを脱脂。脱イオン（DI）水を用いてウェハを洗浄し、窒素で乾燥した後、3分間110℃のホットプレート上で脱水。 </li><li> 10を有するポリジメチルシロキサン（PDMS）混合物11gの調製：1体積基準の比、および硬化剤を、1時間の真空チャンバー内で混合物を脱気。 注：PDMSが乾燥パターン検索に使用され、湿式化学（アセトン）以前の研究から7ベースのアプローチよりも好ましい微細加工、後に印刷を転送しています。 </li><li>スピンコート5 1分間3000 rpmでウェハ上の混合PDMS液のグラム完全30分間150℃のホットプレート上で硬化します。 </li></ol></li><li>預金材料とパターンエレクトロニクス<ol><li> PDMS-Cトリート紫外線（UV）とoatedウエハ表面を親水性にするために3分間UVランプ（8.9ミリワット/ cm 2で）を用いて /オゾン。 注：親水性表面は、PDMS上の追加の層の均一なコーティングを提供しています。 </li><li>スピンコートポリイミド（PI; 2 ml）で5分間、150℃のホットプレート上に1.2ミクロン厚の層、プリベークを形成するために1分間、4,000rpmで、ピペッティングにより、ウエハコーティングPDMS、および後に2時間250℃で焼きます。 </li><li>預金のクロム（Cr）を20nmの厚さの層を形成した後、電子ビーム（eビーム）蒸着法を用いて、3μmの厚さの層を形成するために銅（Cu）を堆積させる（ベース圧力：約1×10 -7トル、成膜圧力：〜1×10 -6トル、蒸着速度：1 - 5 A / S）。蒸発器内に埋め込まれた堆積コントローラインタフェースによって膜厚を監視します。 注：銅の厚い層は、デバイスと薄いCr層のマイクロスケールの抵抗に電気伝導性の十分なレベルを提供PIとCuとの間の接着を促進するために使用されます。 </li><li>次に、スピンコート10秒間、60秒間1100 rpmで、20秒間4,000rpmで900 rpmで3ステップで、フォトレジスト（2 ml）を、30分間75℃でホットプレート上で硬化します。 注：上述の一連の工程は、厚い（&gt;10μm）を、フォトレジストを堆積させるために使用されました。 </li><li>紫外線露光装置を用いて、Siウエハの中央部（10ミリワット/​​秒パワー）でのCu電子パターン（幅50ミクロンと蛇行オープンメッシュ設計;幅や配線35ミクロンとフラクタル「ペアノ」設計のセンサー）を合わせます露光時間25秒で。 注：フラクタル構造は単に蛇行機能14と比較して、優れた機械的伸縮性を提供するために使用されます。 </li><li> 、分：（開発者およびDI水の2比1）DI水ですすぎ、窒素で乾燥した希釈された塩基現像にフォトレジストを開発。マイクロを使用してパターン（銅フラクタルおよび相互接続）を点検特徴サイズを確認し、微粒子から任意の欠陥を見つけるためのスコープ。 注：不要な欠陥がある場合、アセトン/ IPA / DI水ですすぐことによりフォトレジストを除去。窒素で乾燥させた後、1.2.4から1.2.6へのステップを繰り返します。 </li><li> 〜6分間湿式化学エッチング液に浸漬することにより、Siウエハ上にCu層をエッチング（10 mlで1の割合で過硫酸アンモニウムおよび水の混合物：4; 40°Cで8ナノメートル/秒のエッチング速度）、すすぎDI水で、そして窒素で乾燥しました。任意のオーバーエッチングパターンを顕微鏡を用いてパターンを検査します。 注：パターンがオーバーエッチングされている場合、それは、デバイスの取り扱い及び洗浄工程の間に機械的な破壊につながる機能の不要な鋭いエッジを引き起こす可能性があります。試験前の結果は、オーバーエッチングのオリジナルパターンの以上〜20％は、上記の問題を引き起こしたことを示しました。 </li><li> 300ミリトール、電力：200 W、CF 4ガス：5秒、圧力;反応性イオンエッチング（RIEでCr層をエッチングしますCCM、O 2ガス：5分間10 SCCM）。パターンを検査します。 注：Cr層のエッチングには、RIEプロセスは、Cu層との好ましくない反応を起こす化学エッチングを濡らすことが好ましいです。 </li><li>それぞれ、アセトンウエハ（10 ml）を、IPA（10 ml）に溶解し、脱イオン水（20ml）に浸漬することにより金属層上に残ったフォトレジストを除去します。その後、窒素でそれを乾燥させます。 </li><li>金属堆積ウエハ上のスピンコートPI（2ml）を、ピペッティングにより、1分間4000rpmで1.2ミクロンの厚さの層、プリベーク5分間150℃でホットプレート上で、ポストベーク時を形成します2時間250℃です。 </li><li>次に、スピンコート10秒間、60秒間1100 rpmで、20秒間4,000rpmで900 rpmで3ステップで、フォトレジスト（2 ml）を、30分間75℃でホットプレート上で硬化します。 </li><li>銅エレクトロニクス（センサーをカプセル化するために、PIのパターンの位置を合わせ、幅および相互接続で35ミクロンとフラクタル「ペアノ「デザイン; 250と蛇行オープンメッシュデザイン露光時間で25秒を10ミリワット/​​秒）UV露光装置（電源を使用して、事前に定義されたCuフラクタルと配線と幅ミクロン）。 </li><li> 、分：（開発者およびDI水の2比1）DI水ですすぎ、窒素で乾燥した希釈現像液を用いてフォトレジストを開発。特徴サイズを確認し、微粒子から任意の欠陥を見つけるために、顕微鏡を用いてパターンを検査します。 注：不要な欠陥がある場合、アセトン/ IPA / DI水ですすぐことによりフォトレジストを除去。窒素で乾燥させた後、1.2.10から1.2.13までの手順を繰り返します。 </li><li> 25分間のRIE（20 SCCM：170ミリトール、電力：150 W、O 2ガスの圧力）とPI層をエッチング。パターンを検査します。 </li><li>それぞれアセトンにウェハを浸漬することにより残ったフォトレジストを除去（10 ml）を、IPA（10 ml）に溶解し、脱イオン水（20mL）。その後、窒素でそれを乾燥させます。 </li></ol></li><li>エラストマー膜を準備<ol><li>シリコーン混合物（1をカプセル化の10グラムを準備します。1体積ベースと硬化剤の比）は、赤外線カメラを使用して皮膚の温度変化の制御の測定を容易にすることである一対一の体積比とブラックインク15を追加します 。 注：利用シリコーン（クリア封入ゴム）は、低粘度、光学的透明性、および装置 16に電気的絶縁/保護のユニークな特徴を提供します。 </li><li> O / N RTで​​厚さ500μmのエラストマー膜および硬化を形成するために1分間150回転でシャーレ中の混合物をスピンコート8グラム。 注：材料は、均一な厚さのために平らな表面上に配置される必要があります。 </li><li>鋭利なカミソリの刃を使用して、X 30ミリメートル70ミリメートルの所望のサイズに膜を切り、静かにペトリ皿からそれを取り外します。 </li></ol></li><li>取得し、電子機器を転送<ol><li>水溶性テープ（25ミリメートル×80 mm）をカットし、作製した電子パターン上に積層緩やかに130℃のホットプレートの上に置きます3分間。 注：温度上昇は、表面からの電子パターンの解離を助けるために、Siウエハ上にPDMS層を拡張します。 </li><li>電子パターンを取得するために、PDMS / Siウェハから急激にテープを外します。 </li><li>電子ビーム蒸着によって検索パターンに50nm厚の二酸化ケイ素（SiO 2）、続いて（接着用）厚さ20nmのCrを堆積させます。 </li><li>表面を活性化するために2分間の対象シリコーン膜上にUVランプ（365nmで、8.9ミリワット/ cm 2）を使用して、UV /オゾンを扱います。 </li><li>目的の場所にテープに検索されたパターンを配置し、均等に基板までのパターンの上面からの圧力を加えることによって、シリコーン膜にパターンを転送します。 5分間テープを溶解するために水を適用します。 注：物質移動の記載された方法は、堆積したシリコン二酸化UV活性化シリコン基板17との間の共有結合（Si-O-Si）によって促進されます</s&gt;アップ。 </li><li>テープをはがし、DI水ですすぎ、そして1分間90℃のホットプレート上で乾燥しました。 </li></ol></li><li>シリコーン膜を使用してデバイスをカプセル化します<ol><li> （：ベースと硬化剤の1の体積比1）シリコーン混合物を封入する10グラムを準備します。 </li><li>パッドを被覆するシリコーンを回避するために、下部シリコーン膜とファンデルワールス結合、によって長方形のPDMSピース（22×6×1ミリメートル3）とケーブルの接触パッドをカバー。 </li><li> 1分間4,000 rpmでシリコーン混合物5gをスピンコート転送エレクトロニクスの厚さ5μmの層を形成し、その後、O / N室温で硬化。 </li></ol></li><li>データ収集のための柔軟なリボンケーブルを接続します<ol><li>清浄な表面を作るために3秒間コネクタパッド上に、ピペットで液体鋼用フラックス（0.5ml）に、適用します。 </li><li>高温（&gt; 60℃）での圧力との接触点に薄い、柔軟なリボンケーブルを結合。典型的なヘアstraightenerは取り扱いが容易との結合を提供しています。 注：マイクロフィルムケーブルはシリコーンを転送金属膜の機械的な破壊を避けるために、従来のハードワイヤーのはんだ付けすることが好ましいです。 </li><li>デジタルマルチメータを使用して電気的接続を確認してください。 （：約1 cmで離れた距離）の抵抗値は、1つの端部とセンサパッドとフィルムケーブルの他端との間に1未満オーム期待されています。 </li><li>ステップ1.6.2で説明したのと同じ戦略でカスタマイズプリント基板にリボンケーブルのもう一方の端を結合。 </li><li>デジタルマルチメータを使用して電気的接続を確認してください。 </li><li> PCB上に、従来の配線を半田付けすることにより、データ集録ハードウェアとデバイスを接続します。 </li></ol></li></ol> 2.臨床試験<ol><li>消毒液を使用してデバイスを清掃してください<ol><li> （：水とソリューションの1の体積比40）希釈消毒液の205グラムを準備します。 </li><li>噴霧しますデバイス上の溶液（10g）を、10分間それを浸します。 注：希釈消毒洗浄剤は、室温で保存することができます。 </li><li>水で3回すすぎ、クリーンな組織でそれを乾燥させます。 </li></ol></li><li>デバイスのテストのための機器のシリーズを設定します<ol><li>準備し、電流源、マルチプレクサ、データ記録用のラップトップコンピュータにインストールされているカスタムソフトウェアとロックインアンプを接続してください。 </li><li>三脚に赤外線カメラを置き、参照としてサーモグラフィーのターゲットオブジェクトに焦点を当てています。 </li><li>セットアップロックインアンプの熱伝導率を測定するためのシステムパラメータ（周波数：1＆3ヘルツ、時定数：3と1秒、感度：1 mVで、ダイナミックリザーブ：高予備）と温度（周波数：997 Hzで、時間印加される定電流（2ミリアンペア）と低ノイズ）：定数：300ミリ秒;：;感度ダイナミックリザーブ2 mVの。 </li><li>微細転写印刷法により作製し、傷の上に取り付けられた、2傷デバイスを接続し、患者からのデータを記録する前に、マルチプレクサ右に反対サイト。 </li></ol></li><li>記録温度と熱伝導率 注：データ収集ソフトウェアは、カスタムメイドされ、遠隔リアルタイム・データ監視および保存のためのロックインアンプを制御することができます。温度測定では、各データ点は、20秒毎に300ミリ秒を測定します。最初の10秒、次の10秒間のデータのセットは、それぞれ、平均温度値と標準偏差を計算するために使用されます。記録されたデータは、赤外線サーモグラフィからのデータと比較するためのグラフをプロットするために使用されるカンマ区切り値ファイルとして保存されます。熱伝導率の測定では、3Ω信号が直接その後、分析的に熱伝導性を計算するために利用されるハードウェアの画面（アンプ）から読み出されます。 <ol><li>静かに消毒アルコール10を払拭を用いて皮膚上のデバイスの適用部位をこします。 </li><li> 2.3.2）柔らかい結合を容易にするために、指で皮膚にデバイスを押して、所望の皮膚の位置にある2つのデバイスラミネート：外科的創傷部位上の1つの基準と反対側の位置に他の。 </li><li>データ収集を開始することにより、デバイスの熱伝導率に関連した電圧（3Ω）を、測定します。 </li><li>皮膚へのデバイスのコンフォーマル接触を確認するために、得られたデータを評価します。異常値（&lt;0.1 ​​W / mKで）は、デバイスの接触不良を示しています。 </li><li>カスタムソフトウェアを介して温度分布と記録データを決定するために、電気抵抗を測定します。 </li><li>皮膚上の2つのデバイスの光学的および赤外線画像を取ります。 </li><li>創傷デバイス（2.3.5）から記録されたデータを赤外線画像から温度値を比較します。カスタマイズされたスプレッドシートで列を区切るために、両方の値を追加します。 </li></ol></li><li>記録したデータを分析<ol><li>に記録されたデータをエクスポートします。自動的にデバイス内のセンサのアレイからの温度と熱伝導率を計算するためにカスタマイズされたテンプレート。 </li><li>一ヶ月（4日間1のデータのセット、3、15、および30）にわたって比較するためのデータ（異なる時間スケール上のセンサの位置に応じて、温度および熱伝導率）をプロットします。 </li><li>温度と時間に応じて、熱伝導率の一連のデータを比較することによって、データを分析します。突然の標高値または創傷部位に相および/または予期しない異常創傷治癒の変化を教えてドロップします。 </li></ol></li></ol>

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	<li>Dargaville, T. 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=Sensors+and+imaging+for+wound+healing:+A+review.">Sensors and imaging for wound healing: A review.</a> Biosens Bioelectron. 41, 30-42 (2013).</li><li>Panuncialman, J., Hammerman, S., Carson, P., Falanga, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wound+edge+biopsy+sites+in+chronic+wounds+heal+rapidly+and+do+not+result+in+delayed+wound+healing.">Wound edge biopsy sites in chronic wounds heal rapidly and do not result in delayed wound healing.</a> J Invest Dermatol. 129, S47-S47 (2009).</li><li>Hess, C. T., Kirsner, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Orchestrating Wound Healing: Assessing and Preparing the Wound Bed. Adv Skin Wound Care. 16 (5), 246-257 (2003).</li><li>Lange-Asschenfeldt, 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=Applicability+of+confocal+laser+scanning+microscopy+for+evaluation+and+monitoring+of+cutaneous+wound+healing.">Applicability of confocal laser scanning microscopy for evaluation and monitoring of cutaneous wound healing.</a> J Biomed Opt. 17 (7), (2012).</li><li>Crane, N. J., Elster, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrational+spectroscopy:+a+tool+being+developed+for+the+noninvasive+monitoring+of+wound+healing.">Vibrational spectroscopy: a tool being developed for the noninvasive monitoring of wound healing.</a> J Biomed Opt. 17 (7), (2012).</li><li>Jeong, J. 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=Materials+and+Optimized+Designs+for+Human-Machine+Interfaces+Via+Epidermal+Electronics.">Materials and Optimized Designs for Human-Machine Interfaces Via Epidermal Electronics.</a> Adv Mater. 25 (47), 6839-6846 (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=Epidermal+Electronics.">Epidermal Electronics.</a> Science. 333 (6044), 838-843 (2011).</li><li>Webb, R. C., 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=Ultrathin+conformal+devices+for+precise+and+continuous+thermal+characterization+of+human+skin+(vol+12,+pg+938).">Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization of human skin (vol 12, pg 938).</a> Nat Mater. 12, 1078-1078 (2013).</li><li>Yeo, W. 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=Multifunctional+Epidermal+Electronics+Printed+Directly+Onto+the+Skin.">Multifunctional Epidermal Electronics Printed Directly Onto the Skin.</a> Adv Mater. 25 (20), 2773-2778 (2013).</li><li>Hattori, 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=Multifunctional+skin-like+electronics+for+quantitative,+clinical+monitoring+of+cutaneous+wound+healing.">Multifunctional skin-like electronics for quantitative, clinical monitoring of cutaneous wound healing.</a> Adv Healthc Mater. 3 (10), 1597-1607 (2014).</li><li>Guo, S., DiPietro, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+Affecting+Wound+Healing.">Factors Affecting Wound Healing.</a> J Dent Res. 89 (3), 219-229 (2010).</li><li>Matzeu, G., 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=Skin+temperature+monitoring+by+a+wireless+sensor.">Skin temperature monitoring by a wireless sensor.</a> Ieee Ind Elec. , 3533-3535 (2011).</li><li>Cahill, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal-Conductivity+Measurement+from+30-K+to+750-K+-+the+3-Omega+Method.">Thermal-Conductivity Measurement from 30-K to 750-K - the 3-Omega Method.</a> Rev Sci Instrum. 61 (2), 802-808 (1990).</li><li>Fan, J. A., 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=Fractal+Design+Concepts+for+Stretchable+Electronics.">Fractal Design Concepts for Stretchable Electronics.</a> Nature Commun. 5 (3266), (2013).</li><li>Song, Y. 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=Digital+cameras+with+designs+inspired+by+the+arthropod+eye.">Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye.</a> Nature. 497 (7447), 95-99 (2013).</li><li>Jeong, J. 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=Capacitive+Epidermal+Electronics+for+Electrically+Safe,+Long-Term+Electrophysiological+Measurements.">Capacitive Epidermal Electronics for Electrically Safe, Long-Term Electrophysiological Measurements.</a> Adv Healthc Mater. 3 (5), 642-648 (2013).</li><li>Zhang, Y. 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=Experimental+and+Theoretical+Studies+of+Serpentine+Microstructures+Bonded+To+Prestrained+Elastomers+for+Stretchable+Electronics.">Experimental and Theoretical Studies of Serpentine Microstructures Bonded To Prestrained Elastomers for Stretchable Electronics.</a> Adv Funct Mater. 24 (14), 2028-2037 (2014).</li><li>Carlson, A., Bowen, A. M., Huang, Y. G., Nuzzo, R. G., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transfer+Printing+Techniques+for+Materials+Assembly+and+Micro/Nanodevice+Fabrication.">Transfer Printing Techniques for Materials Assembly and Micro/Nanodevice Fabrication.</a> Adv Mater. 24 (39), 5284-5318 (2012).</li><li>Yeo, W. H., Webb, R. C., Lee, W., Jung, S., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-integrated+electronics+and+sensor+systems.">Bio-integrated electronics and sensor systems.</a> Proc Spie. 8725, (2013).</li><li>Chung, H. 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=Fabrication+of+Releasable+Single-Crystal+Silicon&#8211;Metal+Oxide+Field-Effect+Devices+and+Their+Deterministic+Assembly+on+Foreign+Substrates.">Fabrication of Releasable Single-Crystal Silicon&#8211;Metal Oxide Field-Effect Devices and Their Deterministic Assembly on Foreign Substrates.</a> Adv Funct Mater. 21 (16), 3029-3036 (2011).</li><li>Kim, H. 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=Unusual+strategies+for+using+indium+gallium+nitride+grown+on+silicon+(111)+for+solid-state+lighting.">Unusual strategies for using indium gallium nitride grown on silicon (111) for solid-state lighting.</a> Proc Natl Acad Sci U.S.A. 108 (25), 10072-10077 (2011).</li><li>Padilla-Medina, J. A., 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=Assessment+technique+for+acne+treatments+based+on+statistical+parameters+of+skin+thermal+images.">Assessment technique for acne treatments based on statistical parameters of skin thermal images.</a> J Biomed Opt. 19 (4), 046019-046019 (2014).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

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

臨床研究および生物医学研究では、創傷治癒のモニタリングは、創傷1,2における組織形態学的変化の組織学的評価に基づいて侵襲的な方法に焦点を当てています。最近、電子技術の急速な進歩は、視覚的にデジタル画像3,4または共焦点走査顕微鏡と分光4,5を経由して、創傷治癒過程を調べることができ、高精度のイメージングと解析ツールの開発を可能にします。しかし、これらのイメージング手法は、高コスト、複雑な光学ツールや操作を必要とし、より重要なことには、患者は、試験中に固定化する必要があります。したがって、より正確な創傷管理を提供するために、簡単に使用できる、非侵襲的、定量的、安価、および多官能性であり、新しい装置およびシステムの必要性が存在します。 ここでは、温度や熱conduの正確な、リアルタイムのマッピングを提供し、皮膚のような電子システムを導入ctivityとは、非侵襲的デバイスのコンフォーマル積層を介した創傷部位での加熱の正確なレベルを提供します。このデバイスは、表皮6-9の技術、機械的および材料特性に適合するように設計されて皮膚に取り付けられた表皮電子システム（曲げ剛性、全体の厚さを、効果的な弾性率、および質量密度）のクラスを提供します。 デバイスは、患者10の臨床応用のために洗浄し、消毒することができ、生体適合性、肌に優しい、防水、および再利用可能な形で設計されています。創傷組織の近くに取り付けられたコンフォーマルな電子デバイスは水和に対応付け温度8と熱伝導率13の定量的記録を介して、創傷11,12に血流増加及び酵素反応によって引き起こされる炎症期（創傷治癒プロセスの1つ）、キャプチャ。実験と計算の研究はaccommodに最適なメカニックデザインを決定自然な動きを食べて、機械的な破壊せずに歪みを適用し、高忠実度信号の取得を提供しています皮膚の表面にコンフォーマルに積層皮膚のような電子機器の仕組みを延伸する基礎となる物理学を、キャプチャします。 この資料に記載されているプロトコルは、皮膚のような電子システム、機器の清掃、臨床現場での機器のセットアップ、および皮膚の傷の温度と熱伝導率の定量的なモニタリングのための臨床応用を含め、試験の準備のための微細加工の方法を提示します。

<table><tbody><tr><td>3&quot; Silicon wafer</td><td>University Wafer, USA</td><td></td><td>Use as carrier to fabricate the device</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Fisher Scientific, USA</td><td>A18-1</td><td>Use to clean a wafer and to remove photoresist</td></tr><tr><td>Isopropanol (IPA)</td><td>Fisher Scientific, USA</td><td>A459-1</td><td>Use to clean a wafer</td></tr><tr><td>AZ4620 photoresist</td><td>AZ Electrionic Materials, USA</td><td></td><td>Use to make patterns on metals and polymers</td></tr><tr><td>AZ400K developer</td><td>AZ Electrionic Materials, USA</td><td></td><td>Use to develop AZ4620 photoresist</td></tr><tr><td>Chromium etchant</td><td>Transene, USA</td><td>1020AC</td><td>Use to etch Cr layer of device</td></tr><tr><td>Copper etchant</td><td>Transene, USA</td><td>ASP-100</td><td>Use to etch Cu layer of device</td></tr><tr><td>Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit (PDMS)</td><td>Dow Corning, USA</td><td>39100000</td><td>Use as a substrate for &#039;dry&#039; retrieval</td></tr><tr><td>PI2545 polyimide</td><td>HD MicroSystem, USA</td><td></td><td>Use to encapsulate metal layer</td></tr><tr><td>Solaris</td><td>Smooth-On, USA</td><td></td><td>Use as substrate and to encapsulate device</td></tr><tr><td>Petridish</td><td>Carolina, USA</td><td>741255</td><td>Use as mold to make substrate</td></tr><tr><td>Water-Soluble Wave Solder Tape 5414</td><td>3M, USA</td><td>AM000000217</td><td>Use to retrive device from PDMS layer</td></tr><tr><td>High Activity Liquid Stainless Steel Flux</td><td>Worthington, USA</td><td>331929</td><td>Use to remove oxidation layer on Cu</td></tr><tr><td>Flexible, micro-film cable</td><td>Elform, USA</td><td></td><td>Use to make the electrical connection between the electronic device and the data acquisition system</td></tr><tr><td>pH Neutral Cleaner</td><td>Australian Gold, USA</td><td></td><td>Use as disinfectant solution to clean device in clinical testing</td></tr><tr><td>Solder</td><td>Kester, USA</td><td>24-6337-9703</td><td>Use as material to solder hard wires</td></tr><tr><td>Ultraviolet lamp</td><td>Cole-Parmer, USA</td><td>97600-00</td><td>Use to activate PDMS layer as hydrophilic surface</td></tr><tr><td>Multiplexer</td><td>FixYourBoard, USA</td><td>U802</td><td>Use to acquire measurements from six sensing components&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>DC/AC current source</td><td>Keithley, USA</td><td>6221</td><td>Use to supply current</td></tr><tr><td>SMD Digital Hot Air Rework Station</td><td>Aoyue, China</td><td>968A+</td><td>Use to solder hard wires, to electrically connect between the device and external instruments</td></tr><tr><td>Infrared camera</td><td>FLIR, USA</td><td>435-0001-01-00</td><td>Use to take infrared images in experiment</td></tr><tr><td>Digital multimeter</td><td>Fluke, USA</td><td>117</td><td>Use to check electrical connection</td></tr><tr><td>Lock-in amplifier</td><td>Stanford Research System, USA</td><td>SR830</td><td>Use to perform four-point-probe-measurement</td></tr><tr><td>Electron beam evaporator</td><td>9 scale Vacuum Products, USA</td><td></td><td>Use to deposit thin films (Cu and SiO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)</td></tr></tbody></table>

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

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

図1は 、患者に関する定量的、皮膚の創傷管理用に設計されたコンフォーマル、皮膚のような電子システムの特性の概要を説明します。多機能電子デバイスは、マイクロスケールのフラクタル構造3,14とフィラメント状蛇紋岩で構成されて非常に優れた機械的な伸縮性と屈曲性を提供しています薄いエラストマー膜に9,17をトレースします。完全にシリコーン層に?...

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

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

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

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

fabrication-characterization-conformal-skin-like-electronic-system

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

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Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals suffering from chronic medical conditions facile assessment of their immediate physiological state. Furthermore, it could serve as a research tool for analysis of complex, multifactorial medical conditions. In order for such a multianalyte sensor to be realized, it must be minimally invasive, sampling of interstitial fluid must occur without pain or harm to the user, and analysis must be rapid as well as selective.
Initially developed for pain-free drug delivery, microneedles have been used to deliver vaccines and pharmacologic agents (e.g., insulin) through the skin.1-2 Since these devices access the interstitial space, microneedles that are integrated with microelectrodes can be used as transdermal electrochemical sensors. Selective detection of glucose, glutamate, lactate, hydrogen peroxide, and ascorbic acid has been demonstrated using integrated microneedle-electrode devices with carbon fibers, modified carbon pastes, and platinum-coated polymer microneedles serving as transducing elements.3-7,8
This microneedle sensor technology has enabled a novel and sophisticated analytical approach for in situ and simultaneous detection of multiple analytes. Multiplexing offers the possibility of monitoring complex microenvironments, which are otherwise difficult to characterize in a rapid and minimally invasive manner. For example, this technology could be utilized for simultaneous monitoring of extracellular levels of, glucose, lactate and pH,9 which are important metabolic indicators of disease states7,10-14 (e.g., cancer proliferation) and exercise-induced acidosis.15

This article details the construction of a multiplexed microneedle-based sensor. The device is being developed for in situ sampling and electrochemical analysis of multiple analytes in a rapid and selective manner. We envision clinical medicine and biomedical research uses for these microneedle-based sensors.

多重経皮電気化学センシングのための中空マイクロニードルベースの​​センサ

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

生物工学

Bridging the Bio-Electronic Interface with Biofabrication

Advancements in lab-on-a-chip technology promise to revolutionize both research and medicine through lower costs, better sensitivity, portability, and higher throughput. The incorporation of biological components onto biological microelectromechanical systems (bioMEMS) has shown great potential for achieving these goals. Microfabricated electronic chips allow for micrometer-scale features as well as an electrical connection for sensing and actuation. Functional biological components give the system the capacity for specific detection of analytes, enzymatic functions, and whole-cell capabilities. Standard microfabrication processes and bio-analytical techniques have been successfully utilized for decades in the computer and biological industries, respectively. Their combination and interfacing in a lab-on-a-chip environment, however, brings forth new challenges. There is a call for techniques that can build an interface between the electrode and biological component that is mild and is easy to fabricate and pattern.
Biofabrication, described here, is one such approach that has shown great promise for its easy-to-assemble incorporation of biological components with versatility in the on-chip functions that are enabled. Biofabrication uses biological materials and biological mechanisms (self-assembly, enzymatic assembly) for bottom-up hierarchical assembly. While our labs have demonstrated these concepts in many formats 1,2,3, here we demonstrate the assembly process based on electrodeposition followed by multiple applications of signal-based interactions. The assembly process consists of the electrodeposition of biocompatible stimuli-responsive polymer films on electrodes and their subsequent functionalization with biological components such as DNA, enzymes, or live cells 4,5. Electrodeposition takes advantage of the pH gradient created at the surface of a biased electrode from the electrolysis of water 6,7,. Chitosan and alginate are stimuli-responsive biological polymers that can be triggered to self-assemble into hydrogel films in response to imposed electrical signals 8. The thickness of these hydrogels is determined by the extent to which the pH gradient extends from the electrode. This can be modified using varying current densities and deposition times 6,7. This protocol will describe how chitosan films are deposited and functionalized by covalently attaching biological components to the abundant primary amine groups present on the film through either enzymatic or electrochemical methods 9,10. Alginate films and their entrapment of live cells will also be addressed 11. Finally, the utility of biofabrication is demonstrated through examples of signal-based interaction, including chemical-to-electrical, cell-to-cell, and also enzyme-to-cell signal transmission. 
Both the electrodeposition and functionalization can be performed under near-physiological conditions without the need for reagents and thus spare labile biological components from harsh conditions. Additionally, both chitosan and alginate have long been used for biologically-relevant purposes 12,13. Overall, biofabrication, a rapid technique that can be simply performed on a benchtop, can be used for creating micron scale patterns of functional biological components on electrodes and can be used for a variety of lab-on-a-chip applications.

This article describes a biofabrication approach: deposition of stimuli-responsive polysaccharides in the presence of biased electrodes to create biocompatible films which can be functionalized with cells or proteins. We demonstrate a bench-top strategy for the generation of the films as well as their basic uses for creating interactive biofunctionalized surfaces for lab-on-a-chip applications.

Biofabricationとバイオエレクトロニック·インタフェースをブリッジする

Advancements in lab-on-a-chip technology promise to revolutionize both research and medicine through lower costs, better sensitivity, portability, and ...

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

Insufficient vascularization is considered to be one of the main factors limiting the clinical success of tissue-engineered constructs. In order to evaluate new strategies that aim at improving vascularization, reliable methods are required to make the in-growth of new blood vessels into bio-artificial scaffolds visible and quantify the results. Over the past couple of years, our group has introduced a full skin defect model that enables the direct visualization of blood vessels by transillumination and provides the possibility of quantification through digital segmentation. In this model, one surgically creates full skin defects in the back of mice and replaces them with the material tested. Molecules or cells of interest can also be incorporated in such materials to study their potential effect. After an observation time of one&#8217;s own choice, materials are explanted for evaluation. Bilateral wounds provide the possibility of making internal comparisons that minimize artifacts among individuals as well as of decreasing the number of animals needed for the study. In comparison to other approaches, our method offers a simple, reliable and cost effective analysis. We have implemented this model as a routine tool to perform high-resolution screening when testing vascularization of different biomaterials and bio-activation approaches.

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

Vascularization is key to approaches in successful tissue engineering. Therefore, reliable technologies are required to evaluate the development of vascular networks in tissue-constructs. Here we present a simple and cost-effective method to visualize and quantify vascularization in vivo.

生体材料の血管新生を評価するために、完全な皮膚欠損モデル<em&gt;インビボ</em

Insufficient vascularization is considered to be one of the main factors limiting the clinical success of tissue-engineered constructs. In order to ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models reflect the human wound situation better than animal models. Although two-dimensional models are widely used to investigate processes such as cellular migration and proliferation, models that are more complex are required to gain a deeper knowledge about wound healing. Besides a suitable model system, the generation of precise and reproducible wounds is crucial to ensure comparable results between different test runs. In this study, the generation of a three-dimensional full thickness skin equivalent to study wound healing is shown. The dermal part of the models is comprised of human dermal fibroblast embedded in a rat-tail collagen type I hydrogel. Following the inoculation with human epidermal keratinocytes and consequent culture at the air-liquid interface, a multilayered epidermis is formed on top of the models. To study the wound healing process, we additionally developed an automated wounding device, which generates standardized wounds in a sterile atmosphere.

The goal of this protocol is to build up a three-dimensional full thickness skin equivalent, which resembles natural skin. With a specifically constructed automated wounding device, precise and reproducible wounds can be generated under maintenance of sterility.

三次元の全層皮膚等価物と自動傷つけ処理の発生

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

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

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

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

テキスタイル上の有機電子デバイスのためのシンプルでスケーラブルな製造方法

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

Human Ex vivo Wound Model and Whole-Mount Staining Approach to Accurately Evaluate Skin Repair

Chronic non-healing wounds, which primarily affect the elderly and diabetic, are a significant area of clinical unmet need. Unfortunately, current chronic wound treatments are inadequate, while available pre-clinical models poorly predict the clinical efficacy of new therapies. Here we describe a high throughput, pre-clinical model to assess multiple aspects of the human skin repair response. Partial thickness wounds were created in human ex vivo skin and cultured across a healing time course. Skin wound biopsies were collected in fixative for the whole-mount staining procedure. Fixed samples were blocked and incubated in primary antibody, with detection achieved via fluorescently conjugated secondary antibody. Wounds were counterstained and imaged via confocal microscopy before calculating percentage wound closure (re-epithelialization) in each biopsy. Applying this protocol, we reveal that 2 mm excisional wounds created in healthy donor skin are fully re-epithelialized by day 4-5 post-wounding. On the contrary, closure rates of diabetic skin wounds are significantly reduced, accompanied by perturbed barrier reformation. Combining human skin wounding with a novel whole-mount staining approach allows a rapid and reproducible method to quantify ex vivo wound repair. Collectively, this protocol provides a valuable human platform to evaluate the effectiveness of potential wound therapies, transforming pre-clinical testing and validation.

Here we demonstrate an optimized technique for assessing wound repair using ex vivo human skin combined with a whole-mount staining approach. This methodology provides a pre-clinical platform for the evaluation of potential wound therapies.

皮膚修復を正確に評価するヒトEx vivo創傷モデルと全山染色法

Chronic non-healing wounds, which primarily affect the elderly and diabetic, are a significant area of clinical unmet need. Unfortunately, current chronic ...

発生生物学

Generation of Self-assembled Vascularized Human Skin Equivalents

Human skin equivalents (HSEs) are tissue engineered constructs that model epidermal and dermal components of human skin. These models have been used to study skin development, wound healing, and grafting techniques. Many HSEs continue to lack vasculature and are additionally analyzed through post-culture histological sectioning which limits volumetric assessment of the structure. Presented here is a straightforward protocol utilizing accessible materials to generate vascularized human skin equivalents (VHSE); further described are volumetric imaging and quantification techniques of these constructs. Briefly, VHSEs are constructed in 12 well culture inserts in which dermal and epidermal cells are seeded into rat tail collagen type I gel. The dermal compartment is made up of fibroblast and endothelial cells dispersed throughout collagen gel. The epidermal compartment is made up of keratinocytes (skin epithelial cells) that differentiate at the air-liquid interface. Importantly, these methods are customizable based on needs of the researcher, with results demonstrating VHSE generation with two different fibroblast cell types: human dermal fibroblasts (hDF) and human lung fibroblasts (IMR90s). VHSEs were developed, imaged through confocal microscopy, and volumetrically analyzed using computational software at 4- and 8-week timepoints. An optimized process to fix, stain, image, and clear VHSEs for volumetric examination is described. This comprehensive model, imaging, and analysis techniques are readily customizable to the specific research needs of individual labs with or without prior HSE experience.

The goal of this protocol is to describe the generation and volumetric analysis of vascularized human skin equivalents using accessible and simple techniques for long term culture. To the extent possible, the rationale for steps is described to allow researchers the ability to customize based on their research needs.

自己組み立て型血管化ヒト皮膚等価物の生成

Human skin equivalents (HSEs) are tissue engineered constructs that model epidermal and dermal components of human skin. These models have been used to ...

Generation of a Simplified Three-Dimensional Skin-on-a-chip Model in a Micromachined Microfluidic Platform

This work presents a new, cost-effective, and reliable microfluidic platform with the potential to generate complex multilayered tissues. As a proof of concept, a simplified and undifferentiated human skin containing a dermal (stromal) and an epidermal (epithelial) compartment has been modelled. To accomplish this, a versatile and robust, vinyl-based device divided into two chambers has been developed, overcoming some of the drawbacks present in microfluidic devices based on polydimethylsiloxane (PDMS) for biomedical applications, such as the use of expensive and specialized equipment or the absorption of small, hydrophobic molecules and proteins. Moreover, a new method based on parallel flow was developed, enabling the in situ deposition of both the dermal and epidermal compartments. The skin construct consists of a fibrin matrix containing human primary fibroblasts and a monolayer of immortalized keratinocytes seeded on top, which is subsequently maintained under dynamic culture conditions. This new microfluidic platform opens the possibility to model human skin diseases and extrapolate the method to generate other complex tissues.

Here, we present a protocol to generate a three-dimensional simplified and undifferentiated skin model using a micromachined microfluidic platform. A parallel flow approach allows the in situ deposition of a dermal compartment for the seeding of epithelial cells on top, all controlled by syringe pumps.

マイクロマシンマイクロ流体プラットフォームにおける簡単な3次元スキンオンチップモデルの生成

This work presents a new, cost-effective, and reliable microfluidic platform with the potential to generate complex multilayered tissues. As a proof of ...

Conformable Wearable Electrodes: From Fabrication to Electrophysiological Assessment

Wearable electronic devices are becoming key players in monitoring the body signals predominantly altered during physical activity tracking. Considering the growing interest in telemedicine and personalized care driven by the rise of the Internet of Things era, wearable sensors have expanded their field of application into healthcare. To ensure the collection of clinically relevant data, these devices need to establish conformable interfaces with the human body to provide high-signal-quality recordings and long-term operation. To this end, this paper presents a method to easily fabricate conformable thin tattoo- and soft textile-based sensors for their application as wearable organic electronic devices in a broad spectrum of surface electrophysiological recordings. 
The sensors are developed through a cost-effective and scalable process of cutaneous electrode patterning using poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), the most popular conductive polymer in bioelectronics, on off-the-shelf, wearable substrates. This paper presents key steps in electrode characterization through impedance spectroscopy to investigate their performance in signal transduction when coupled with the skin. Comparative studies are required to position the performance of novel sensors with respect to the clinical gold standard. To validate the fabricated sensors' performance, this protocol shows how to perform various biosignal recordings from different configurations through a user-friendly and portable electronic setup in a laboratory environment. This methods paper will allow multiple experimental initiatives to advance the current state of the art in wearable sensors for human body health monitoring.

Two recent technologies-tattoo and textiles-have demonstrated promising results in cutaneous sensing. Here, we present the fabrication and evaluation methods of tattoo and textile electrodes for cutaneous electrophysiological sensing. These electronic interfaces made of conductive polymers outperform the existing standards in terms of comfort and sensitivity.

コンフォーマブルウェアラブル電極:製造から電気生理学的評価まで

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

Development of a Benchtop Model for Evaluating the Compatibility of Wound Dressing Materials with Negative Pressure Wound Therapy Systems

Negative pressure wound therapy (NPWT) systems facilitate wound healing by applying sub-atmospheric pressure to the wound bed, which promotes granulation tissue formation and reduces inflammation. Wound dressings can be used with these systems to enhance healing; however, the effects of dressings on NPWT device performance are challenging to assess. The purpose of this study was to develop a benchtop flesh analog model for testing the compatibility of wound dressing materials with NPWT devices. In this study, a chitosan-based advanced wound care device was evaluated for its effects on NPWT performance under maximum and minimum therapy pressures. The goal was to use the model to compare pressure readings and fluid collection for samples with and without the chitosan wound care device. The benchtop model was constructed using a plastic box connected to multiple pressure gauges. A circular defect was created on a piece of pork belly, used as the flesh analog, and inserted into the box. The defect was filled with standard NPWT foam or foam combined with the wound dressing. Simulated body fluid containing bovine serum was added to the box, which was then tested at either maximum (-200 mmHg) or minimum (-25 mmHg) pressures for 72 h. Pressure and fluid collection were recorded every 12 h. The NPWT system successfully maintained pressure over the 72 h test period, both with and without the test dressings. The addition of the wound dressings did not impact fluid collection. The test box proved effective as a benchtop model, as it could be sealed and maintained vacuum conditions over the 72 h testing period. This model successfully demonstrated its utility in evaluating the compatibility of wound dressing materials with NPWT systems.

This study presents a benchtop model designed to evaluate the compatibility of wound dressing materials with negative pressure wound therapy systems by assessing pressure and fluid collection over 72 h under continuous and intermittent pressure settings.

創傷被覆材と陰圧閉鎖療法システムとの適合性を評価するためのベンチトップモデルの開発

Negative pressure wound therapy (NPWT) systems facilitate wound healing by applying sub-atmospheric pressure to the wound bed, which promotes granulation ...

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

要約

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この動画の章

多重経皮電気化学センシングのための中空マイクロニードルベースのセンサ

Biofabricationとバイオエレクトロニック·インタフェースをブリッジする

生体材料の血管新生を評価するために、完全な皮膚欠損モデル

三次元の全層皮膚等価物と自動傷つけ処理の発生

テキスタイル上の有機電子デバイスのためのシンプルでスケーラブルな製造方法

皮膚修復を正確に評価するヒトEx vivo創傷モデルと全山染色法

自己組み立て型血管化ヒト皮膚等価物の生成

マイクロマシンマイクロ流体プラットフォームにおける簡単な3次元スキンオンチップモデルの生成

コンフォーマブルウェアラブル電極:製造から電気生理学的評価まで

創傷被覆材と陰圧閉鎖療法システムとの適合性を評価するためのベンチトップモデルの開発

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

要約

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多重経皮電気化学センシングのための中空マイクロニードルベースの​​センサ

Biofabricationとバイオエレクトロニック·インタフェースをブリッジする

生体材料の血管新生を評価するために、完全な皮膚欠損モデル

三次元の全層皮膚等価物と自動傷つけ処理の発生

テキスタイル上の有機電子デバイスのためのシンプルでスケーラブルな製造方法

皮膚修復を正確に評価するヒトEx vivo創傷モデルと全山染色法

自己組み立て型血管化ヒト皮膚等価物の生成

マイクロマシンマイクロ流体プラットフォームにおける簡単な3次元スキンオンチップモデルの生成

コンフォーマブルウェアラブル電極:製造から電気生理学的評価まで

創傷被覆材と陰圧閉鎖療法システムとの適合性を評価するためのベンチトップモデルの開発

多重経皮電気化学センシングのための中空マイクロニードルベースのセンサ