The authors would like to acknowledge the BPI PIAVE AUTONOTEX grant for the financial support.

섬유 1. 패터닝 실시 폴리머 <ol><li> 과정에서 취급이 용이 평면 표면에 10 ㎝의 섬유 시트를 고정한다. 섬유의 경우, 300 ㎛의 두께와 50 % 니트 방향 연신 능력쪽으로 100 % 연동 니트 폴리 에스테르 직물을 사용한다. </li><li> 패터닝 디자인을 포함하는 마스크를 만들기 위해, 125 ㎛의 두께의 폴리이 미드 필름을 사용한다; 패턴의 예는도 1에 도시되어있다. <ol><li> 패턴 폴리이 미드 마스크 (10)에 레이저 커터 (예를 들어, Protolaser S, LPKF)를 사용하여; 전극 패턴의 디자인은도 1에 도시되어있다. </li><li> 코트 PDMS 제제 (10 : 1베이스 에이전트 비율 경화) 200 ㎛ 또는 (A)에서의 습윤 필름 두께로 자동 테이프 캐스팅 도구 (K 제어 프린트 코터, 닥터 블레이드)을 사용하여 마스크 (폴리이 미드 막)의 위에 6m / 분의 도포 속도. 3cm × 5 cm의 마스크 약 0.5 mL를 사용합니다. 일을 수행흄 후드에서 과정입니다. </li></ol></li><li> 조심스럽게 PDMS 코팅 마스크 직물을 전송합니다. PDMS의 완전 섬유 구조체에 흡수되어야 후 10 분 동안 남겨. </li><li> 10 분 동안 100 ℃에서 공기 오븐에서 샘플을 경화. </li><li> 전도성 중합체를 제조 : PEDOT : PSS 분산액 (80 ㎖), 에틸렌 글리콜 (20 ㎖), 4- 도데 실 벤젠 설 폰산 (40 μL) 및 흄 후드의 3- 메타 크릴 (1 mL)을 첨가 하였다. </li><li> 브러쉬 코트 PEDOT : 용액의 균일 침투 될 때까지 섬유의 PDMS없는 영역 PSS 용액이 얻어진다. 균일 한 패턴 색상을 달성하기 위해이 단계를 반복합니다. 약 1 ㎖ / cm 2를 적용합니다. </li><li> PSS의 해결 방법 : PEDOT를 건조 1 시간 동안 110 ° C에서 직물을 치료. 나일론과 같은 고온 처리에 민감한 직물 60 ℃로 온도를 감소시킨다. </li></ol> 2. 유기 소자의 제조 참고 : 제 1 describ의 프로토콜직물에 전도성 물질의 선택적 증착을 에스. 다음 섹션에서는 스트레치 센서, OECT 트랜지스터, 피부 전극 및 정전 용량 센서와 같은 유기 소자를 제작하는 데 필요한 추가 단계를 설명합니다. <ol><li> 제 1 항에 기재된 바와 같이, 섬유에도 3a에 도시 된 신축성 센서, 패턴 전극 라인을 제조하기 위해, 1.1-1.5 단계. 주 : 패턴 디자인의 예는도 3a에 도시되어있다. 이러한 센서의 제조는 추가 단계가 필요하지 않습니다. </li><li> 도 3b에 도시 된 트랜지스터 디자인을 제조하기 위해, 패턴을 제 1에 기재된 단계에 따라 나일론 직조 리본 트랜지스터 어레이 살짝 PDMS 소둔 및 PEDOT을 수정 PSS 60 ℃에서 경화시켜 나일론의 열 열화를 방지하기위한 조치를 경화 긴 시간 동안 C. </li><li> 도 3c에 도시 된 피부 전극의 제조, 들면, 증착PSS 직물 : 패턴 PEDOT에 이온 젤. <ol><li> 이온 성 액체 젤 혼합물을 이온 성 액체를 포함하는, 1- 에틸 -3- 메틸이 미다 졸륨 에틸 술 페이트 준비; 가교제, 폴리 (에틸렌 글리콜) 디 아크릴 레이트; 각각 0.6 / 0.35 / 0.05의 (v / v)의 비율로 광개시제, 2- 히드 록시 -2- methylpropiophenone. </li><li> 코트 PEDOT : 이온 성 액체 (20 μL / cm 2)와 PSS 전극과 드롭 주조에 의해 단계 2.3.1 (25 μL / cm 2)에서 이온 성 액체 젤 혼합물을 추가합니다. </li><li> 겔이 응고 될 때까지 10 ~ 15 분 동안 가교 반응을 개시하기 위해 UV 광 (365 ㎚)에 노출시킨다. 흄 후드에서이 단계를 수행합니다. UV 노출시 자외선 보호 케이지를 사용합니다. </li></ol></li><li> 정전 용량 식 센서의 제조에, PEDOT를 사용하는 절연 재료 (도 3D)와 절연 PSS 섬유 전극. <ol><li> 키보드와 같은 절연 시키 PEDOT 다음 PDMS를 사용하는 PSS 전극; 키보드 설계는도 2b &lt;에서 알 수있는/ strong&gt;을. 직물의 맨 위에 PDMS 제제를 분배하고, 스퀴지 초과를 제거합니다. </li><li> 10 분 동안 100 ° C의 오븐에서 직물을 놓는다. 흄 후드에서이 단계를 수행합니다. </li></ol></li></ol>

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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=All-plastic+electrochemical+transistor+for+glucose+sensing+using+a+ferrocene+mediator.">All-plastic electrochemical transistor for glucose sensing using a ferrocene mediator.</a> Sensors. 9, 9896-9902 (2009).</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=Wearable+Keyboard+Using+Conducting+Polymer+Electrodes+on+Textiles.">Wearable Keyboard Using Conducting Polymer Electrodes on Textiles.</a> Adv. Mater. 28, 4485-4488 (2016).</li><li>O'Connor, T. F., Rajan, K. M., Printz, A. D., Lipomi, D. 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Mater. 28, 4203-4218 (2016).</li><li>Zhang, Z., Qiu, J., Wang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roll-to-roll+printing+of+flexible+thin-film+organic+thermoelectric+devices.">Roll-to-roll printing of flexible thin-film organic thermoelectric devices.</a> Manuf. Lett. 8, 6-10 (2016).</li><li>Rim, Y. S., Bae, S. -. H., Chen, H., De Marco, N., Yang, Y. <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+in+Materials+and+Devices+toward+Printable+and+Flexible+Sensors.">Recent Progress in Materials and Devices toward Printable and Flexible Sensors.</a> Adv. Mater. 28, 4415-4440 (2016).</li><li>Matsuhisa, N., 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+elastic+conductors+with+a+high+conductivity+for+electronic+textile+applications.">Printable elastic conductors with a high conductivity for electronic textile applications.</a> Nat. Commun. 6, 7461 (2015).</li><li>Bernards, D. a., 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=Steady-State+and+Transient+Behavior+of+Organic+Electrochemical+Transistors.">Steady-State and Transient Behavior of Organic Electrochemical Transistors.</a> Adv. Funct. Mater. 17 (17), 3538-3544 (2007).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

전도성 재료의 패터닝 기능성 전자 소자의 제조에 첫 단계이다. 제조 공정을 고려 이러한 물질의 화학적 및 물리적 특성을 취할 필요가 있으며, 프로세스 흐름은 제조 단계의 물질 상호 호환성을 고려할 필요가 이것은 도전이 될 수있다. 유기 전자 소자의 미세 가공에서, 이들 두 측면 의한 유기물의 높은 반응성 특성 훨씬 더 중요하다. 그러나 오늘날 유기 물질은 전기 탄성 14, 15 착용하고 유연한 전자 제품에 매우 매력적이다. 완전히 통합 된 전자 웨어러블를 얻기 직물에 이러한 기술의 전송은 입체 구조에 의해 제한된다. 미세 가공에 사용되는 종래의 기술은 얇은 SUBSTR에 실시 잉크의 잉크젯 또는 스크린 인쇄로 제한됩니다축열 및 섬유 16, 17, 18. 단일 섬유 직물에 꿰매 전통적인 자 기법은 여전히 ​​산업 생산 확장 성이 부족하다. 유기 물질의 패터닝의 가장 중요한 목적은 전기적 특성에 영향을주지 않고 성막이다. 도 1에서 설명한 패터닝 방법은 증착 기술 또는 툴의 규격을 충족 할 필요없이 유기물의 직접 증착에 의존한다. 유기물은 공연 최선 공식화하고 직접 선택된 섬유 구조체 상에 증착 될 수있다. PDMS의 유틸리티는 직물 위에 용액으로부터 패턴 재료의 열쇠입니다. 저점도 용액으로부터 전도성 물질보다는 페이스트 잉크를 사용하는 애플리케이션은 섬유 구조의 깊은 등각 코팅을 가능하게한다. 그러나, 제한 selectiv패터닝 해상도의 손실로 전자 증착 및 리드. 우리는 섬유로 비 - 제어 된 도전 액의 침투를 억제하기 위해 PDMS에서 네가티브 패턴을 생성함으로써 이러한 한계를 극복 하였다. PDMS의 전략적 선택은 직물 신장 및 유연성 유지의 점탄성 특성에 기초한다. PDMS는 소수성이고 상기 PEDOT의 확산의 제어를 허용 : 패터닝 동안 PSS의 수계 용액. 우리는이 프로토콜을 이용하여 제작 된 도전성 패턴의 기계적 변형시 양호한 전기 전도성 및 안정성을 입증 관찰. 이 방법은 전자 기능이 스마트 구성 요소를 기존 의류의 미래를 사용자 정의 할 수 있습니다. 그러나, 제안 된 방법의 제한 사항, 경우에 따라서는 임계 및 착용 한 상태에서 유기 물질 내구성이 여전히있다. 이러한 세척 후 기계적 스트레스 저항과 행동 등의 일부 측면,유기 전도성 섬유의 차 건조는 아직 알려져 있지 않다. 착용 전자 장치의 대다수는 스프링 형 구조는 장치의 변형시 전기적 접속을 유지하기 위해 생성 된 신축 장치에 의존한다. 섬유의 종류에 따라, 니트 직물의 섬유 구조의 기계적인 신축성을 제공 말굽 설계에서 조립된다. 이러한 전도성 물질로 섬유를 코팅하여도 3a에 도시 된 바와 같이, 개개의 섬유가 스마트 의류 변형 및 모션 센서의 역할을하도록 허용한다. 또한,보다 복잡한 소자 구조에 쉽게 니트 아니라 직물에뿐만 아니라, 패턴 화 될 수있다. 도 3b에서는, 가변 형상으로 OECTs 배열을 제안한다. 종래의 포토 리소그래피에서, 크고 작은 피처들의 동시 제작은 여러 단계를 필요로하지 않고 달성하는 것은 거의 불가능하다. 우리는 우리의 패터닝 기술은 생산은 할 수 있음을 입증백에 대한 배 이상 0.5 mm까지 다양 해상도를 가진 전자 패턴. 트랜지스터 직접 조정 시간 응답 검출 분해능 19 착용 땀 감지에 사용될 수있다. 우리는도 2에 도시 된 바와 같이, PDMS는 또한, 선택적으로 추가적인 기능 층들의 연속적인 침착을 가능하게한다는 증명 하였다. 장치는 완전히 웨어러블 시스템 집적 직물에 통합 될 수있다. 도 2a에있어서의 전극과 피부 사이의 접촉은 이온 성 액체 젤 개선 된 피부 섬유 전극의 제조를 나타낸다. 피부 전기 생리학에 착용 전극 녹화 중에 착용자와 전극 사이의 전기적 접촉 분해에 의한 움직임 아티팩트 겪는다. 섬유 전극에 이온 겔을 통합 할 수있는 가능성은 함께 효과적인 통신 채널을 오픈착용 형 의료 장치에 요구되는 인체. 이러한 장치의 예는도 3C에서 볼 수있다. 다른 활성 물질의 연속적인 증착은 유기 배터리, 커패시터, 태양 전지, 트랜지스터, 또는 센서와 같은 적층 구조를 사용하는 장치에서 발생할 수있다. 도 2b는 절연 또는 유전체 재료의 증착 경로를 나타낸다. 착용 유기 키보드 (도 3d)는 PDMS는 전극의 상단에 유전체층을 만드는 데 사용되는 본 방법을 이용하여 제조 될 수있다. 이러한 장치들은 착용 형 컴퓨팅 및 인간 - 컴퓨터 인터페이싱 잠재적으로 흥미로운 응용을 가질 수있는 전극과 손가락 사이의 용량 변화 감지 할 수있다.

착용 할 수있는 전자 분야는 세 번 현재의 시장을 2025 년에 50,000,000,000유로 가치가있을 것으로 예상 빠르게 성장하는 시장이다. 현재 착용 할 수있는 장치가 직면 한 주요 과제는 방해 고체 전자 첨부 파일이 착용 할 수있는 시스템의 구축 장치의 사용을 제한 할 것입니다. 이미 일상에 존재하는 섬유를 사용하면 이러한 제한을 피하기 위해 매우 매력적이고 간단한 방법이다. 그것의 탄성 기능에, 우리가 입는 옷의 일부가 피부에 밀착 자연적이다. 시장 오늘로 볼 수 있습니다 스마트 의류의 많은 예는 세련된 방법 1 인간과 전자 제품을 연결하는 얇은 플라스틱 디스플레이, 키보드 및 섬유에 포함 된 광원 장치를 기반으로합니다. 스포츠 실제로, 상태 모니터링은 일반적으로 접착제 전극과 금속 팔찌를 사용하기 편안한 대안을 제공 섬유 전극을 사용합니다. 여기서, 도전성 섬유는직접 피부 자극과 확장 착용하는 동안 다른 불편을 방지하기 위해 신축성 직물과 통합. 또한, 섬유는 땀 4에서 분석 물의 검출을 통해 바이오 센서를 통합 확실히 작용 로봇 액추에이터 (3)의 발전 전단 센서를 통합하고, 움직임이 캡처 곡률 센서를 통합하는 기회들을 제공한다. 현대 착용 할 수있는 기술은 고유 한 특성을 가진 전자 기기를 제공하는 탄소 기반의 반도체 재료에 의존한다. 유기물의 &quot;소프트&quot;특성은 전통적인 고체 전자에 비해, 인체와의 인터페이스를 위해 더 나은 기계적 특성을 제공한다. 기계적 유연성 기재와 짝이 기계적 호환성은, 예컨대 섬유와 같은 장치에서 비평 폼 팩터의 사용을 가능하게한다. 유기물의 사용은 그들의 혼합 ELE에도 생명 과학 관련ctronic 및 이온 전도도 5. 게다가, 유기 반도체 및 광전자 재료는 디스플레이, 트랜지스터 로직, 및 전력 기능 6, 7, 8, 9와 기능 소자의 큰 다양성을 강화할. 유기 소자의 제조에있어서 가장 큰 어려움은 직물의 비평 탄 표면에 기능성 물질의 증착을 제어한다. 종래의 미세 가공 기술은 주로 섬유 기질의 구조 차원으로 증착 프로세스의 호환성에 의해 제한된다. 여기에서는 구성 섬유에 전도성 중합체의 선택적인 증착을 가능하게하는 간단하고 확장 가능한 제조 프로토콜을 설명한다. 제시된 과정은 착용 및 등각 전자 장치의 제조를 가능하게한다. 이 접근법은 (C)의 패터닝에 기초ommercially 가능한 전도성 고분자, 폴리 (3,4- 에틸렌 디옥 시티 오펜) : 폴리 (스티렌 설포 네이트) (PEDOT : PSS) 및 섬유에 탄성 스텐실 재료 폴리 디메틸 실록산 (PDMS). 뿐만 아니라 섬유의 부드럽고 신축성 특성의 유지를 위해, PSS 솔루션 :이 조합은 효율적인 수성 PEDOT의 구속 수 있습니다. 이 간단하고 신뢰성있는 제조 방법은 직접 비용 효율적이며 공업 적으로 확장 가능한 방식으로 직물에 전자 제품의 다양한 제조 방법을위한 포장한다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="748">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">SYLGARD 184, Silicone elastomer kit (Base and Curing agent)</td>
			<td style="width:159px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">PDMS elastomer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;"></td>
			<td style="width:159px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="4" height="21" style="height:21px;width:748px;">The conducting polymer formulation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;">CleviosTM PH 1000 PEDOT:PSS</td>
			<td style="width:159px;">Heraeus</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Conductive polymer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">Ethylene glycol</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">03750-250ML</td>
			<td>Solvent (EG), CAS: 107-21-1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">3-methacryloxypropyltrimethoxysilane</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>M6514</td>
			<td>Cros linker (GOPs), CAS: 2530-85-0</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">4-dodecylbenzenesulfonic acid</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">44198</td>
			<td>(DBSA), CAS: 121-65-3</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;"></td>
			<td style="width:159px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="4" height="21" style="height:21px;width:748px;">The ionic liquid gel</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">UV lamp DFE 2340</td>
			<td style="width:159px;">C.I.F/ ATHELEC</td>
			<td style="width:119px;">DP134</td>
			<td>UV-365nm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">1-Ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">51682-100G-F</td>
			<td>Ionic Liquid (IL), CAS: 342573-75-5</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">Poly(ethylene glycol) diacrylate</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">455008-100ML</td>
			<td>Mn 700, CAS: 26570-48-9</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">2-Hydroxy-2-methylpropiophenon</td>
			<td style="width:159px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">405655-50ML</td>
			<td>Phot Initiator (PI), CAS: 7473-98-5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;"></td>
			<td style="width:159px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;"></td>
			<td style="width:159px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:304px;">The textile fabric</td>
			<td style="width:159px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">Spec-Wipe 7 Wipers</td>
			<td>100% interlock knit polyester fabric</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;">The polyimide film</td>
			<td style="width:159px;">DuPont</td>
			<td style="width:119px;">HN100</td>
			<td>Polyimide film with 125 &#181;m thickness</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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.

직물에 색 또는 패턴을 적용하기위한 전통적인 방법은 염료를 선택적으로 증착 할 수 있도록 이동식 마스킹 층에 의존한다. 직물에 PSS 전극도 1에서는 PEDOT의 패터닝에 이러한 방식의 적응을 나타낸다. PSS 솔루션 : 마스킹 층으로, 우리는 수성 PEDOT의 비 제어 확산을 억제 할 수 소수성 폴리 디메틸 실록산을 사용했다. 또한, 부드러움과 니트와 짠 직물의 신축성은 PDMS의 탄성 및 기계적 특성 덕분에 보존 할 수 있습니다. 도 1에서, 처리는 폴리이 미드 필름 (1) 단계에서, 패터닝 마스터의 준비를 시작한다. 패턴 윤곽의 디자인은 레이저에 의해 필름 상에 새겨 져있다. 테이프 주조 도구를 사용하여 PDMS이 마스터 (2 단계)에인가되고, 섬유는 그 위에 (단계 3)에 배치된다. 티<html> 그는 다음 점진적으로 섬유 (4 단계)로 확산 PDMS. 이 전송을 중지하기 위해, 짧은 열 어닐링 처리는 PDMS을 치료할 필요가있다. PDMS의 점도 및 두께가 확산을 제어하는 ​​마스터 디자인의 결점 복제를 보장하기 위해, 각각, 경화제 및 코팅 매개 변수의 상이한 양을 사용하여 조정될 수있다. 마지막으로, 전도성 용액을 붓으로 그린 ​​보호되지 않는 섬유와 (5 단계)를 건조 구운이다. 폴리이 미드 마스터이어서 섬유 표면으로부터 박리된다. 제조 흐름의 결과는 오른쪽에,도 1에 도시되어있다. 이 경우, 성공적으로 패터닝 편성 폴리 에스테르에 넣었다. 이러한 섬유의 패터닝 해상도는 1mm보다 크다. 그러나, 낮은 해상도도 단단히 니트 또는 짠 직물에 얻을 수있다. 이러한 증착 기술을 이용하여 전도성 섬유의 추정 시트 저항은 230 Ω / 스퀘어에 가깝다. 1 &quot;&gt; 니트와 짠 직물에 기능성 전자 소자의 예로는 성공적으로 제작 PEDOT를 포함한 그림 3a와 b에 표시됩니다. :의 니트 직물에 PSS 전극 자연 말굽 배열 :&quot;유지 - together.within 페이지를 = FO &quot;_content 니트 직물의 섬유 직물로 조절 신축성이. 편직 구조물이 스프링과 같은 기능을 고감도 스트레인 센서 (11)에 발생할 수 있습니다. 섬유 구조의 단순한 변형 인해 도전성의 비틀림에 전기 저항의 변화에 의해 반사되고 스레드의 섬유를 포함한다. 또한, 직물의 흡습 능력을 활용하여,도 3b의 전극의 배열을 직물 상에 패터닝 된 웨어러블 땀 감지에 사용될 수 직사각형 채널과 다른 게이트 폭과 평면 트랜지스터를 확인한다. 이러한 기하학적 구성은 유기 전기 transisto에 사용채널과 게이트가 분석 (12)의 샘플로 연결되어 감지를위한 RS (OECT). 제시된 패터닝 기술은 직물에 복합 유기 전자 장치를 제조하기 위해 확장 될 수있다. PDMS의 스텐실 패터닝 처리 후 섬유에 남아있는 바와 같이, 부가적인 층이 PEDOT 상에 패터닝 될 수 직물을 ​​실시 PSS는 코팅. PSS 전극 각각 :도 2에서는, 이온 성 액체의 겔 용액 (도 2a) 및 PDMS 제형 (도가 2B)이 PEDOT의 표면을 기능화하거나 분리에 적용된하는 과정을 제시한다. 이온 겔은 주로 피부 전극에 사용됩니다. 직물 전도성의 이온 겔의 혼입은 전기 생리학적인 모니터링을위한 착용 형 섬유 (10)의 전극을 제조하는데 사용하고,도 3c에 도시되어있다. 정전 용량 센서는 b를 만들었다Y는 PDMS로 섬유 전극면을 절연. 전극이 접촉되었을 때 정전 용량의 변화가 감지되었습니다. 도 3d에 도시 된 바와 같은 터치 감지 장치는 유기 섬유, 전자 키보드 (13)를 제작했다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/55439/55439fig1.jpg" /> 도 1 프로세스 직물 상에 전도성 중합체의 패턴을 도시 흐른다. 직물 상에 전도성 중합체의 패턴을 도시 한 공정 흐름도. 단계 1 : 마스크 제조; 단계 2 : 원하는 디자인의 윤곽을 형성하는 폴리이 미드 패터닝 마스크 PDMS 증착; 3 단계 : PDMS 코팅 마스크상의 섬유의 배치에 의해 마스크 층의 전사; 4 단계 : 섬유의 대부분에 PDMS의 이전, 5 단계 : 보호되지 않은 섬유 위에 고분자 용액을 실시 증착. 오른쪽의 사진은 resu를 표시프로세스 흐름의 주요 단계 LTS. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55439/55439fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/55439/55439fig2.jpg" /> 제조 유기 소자 2. 두 가지 예를 그림. 유기 소자 제조의 두 가지 예를 도시한다. PEDOT에) 이온 성 액체 겔 코팅 : 피부 감지를위한 PSS 섬유 전극. 터치 센서 PSS 섬유 전극 다음에 PEDOT b) 절연 층 증착. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55439/55439fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/55439/55439fig3.jpg" /> 유기 전자 텍스트의 3. 사진을 그림ILE 장치. A) PEDOT : 스트레치 감지에 대한 PSS 전극. 착용 할 수있는 바이오 센싱을위한 OECT 트랜지스터의 b)의 배열입니다. c) 순환 PEDOT : 피부 전기 생리학에 대한 이온 성 액체 젤 코팅 PSS 전극. d) 키보드 착용 유기 터치 센서. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55439/55439fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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

본 논문에서는 선택적으로 웨어러블 유기 전자 장치의 직접 통합 할 수 섬유에 유기 물질을 증착하는 프로토콜을 제시한다. 제작 된 소자는 완전히 기계적 모양을 존중하고 감지 기능을 가능하게 직물에 통합 될 수있다.

섬유에 유기 전자 장치를위한 간편하고 확장 가능한 제조 방법

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

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

10.3K 조회수.  Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, CMP-EMSE, MOC.  본 논문에서는 선택적으로 웨어러블 유기 전자 장치의 직접 통합 할 수 섬유에 유기 물질을 증착하는 프로토콜을 제시한다. 제작 된 소자는 완전히 기계적 모양을 존중하고 감지 기능을 가능하게 직물에 통합 될 수있다. 

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Simple Microfluidic Devices for in vivo Imaging of C. elegans, Drosophila and Zebrafish

Micro fabricated fluidic devices provide an accessible micro-environment for in vivo studies on small organisms. Simple fabrication processes are available for microfluidic devices using soft lithography techniques 1-3. Microfluidic devices have been used for sub-cellular imaging 4,5, in vivo laser microsurgery 2,6 and cellular imaging 4,7. In vivo imaging requires immobilization of organisms. This has been achieved using suction 5,8, tapered channels 6,7,9, deformable membranes 2-4,10, suction with additional cooling 5, anesthetic gas 11, temperature sensitive gels 12, cyanoacrylate glue 13 and anesthetics such as levamisole 14,15. Commonly used anesthetics influence synaptic transmission 16,17 and are known to have detrimental effects on sub-cellular neuronal transport 4. In this study we demonstrate a membrane based poly-dimethyl-siloxane (PDMS) device that allows anesthetic free immobilization of intact genetic model organisms such as Caenorhabditis elegans (C. elegans), Drosophila larvae and zebrafish larvae. These model organisms are suitable for in vivo studies in microfluidic devices because of their small diameters and optically transparent or translucent bodies. Body diameters range from ~10 &mu;m to ~800 &mu;m for early larval stages of C. elegans and zebrafish larvae and require microfluidic devices of different sizes to achieve complete immobilization for high resolution time-lapse imaging. These organisms are immobilized using pressure applied by compressed nitrogen gas through a liquid column and imaged using an inverted microscope. Animals released from the trap return to normal locomotion within 10 min.
We demonstrate four applications of time-lapse imaging in C. elegans namely, imaging mitochondrial transport in neurons, pre-synaptic vesicle transport in a transport-defective mutant, glutamate receptor transport and Q neuroblast cell division. Data obtained from such movies show that microfluidic immobilization is a useful and accurate means of acquiring in vivo data of cellular and sub-cellular events when compared to anesthetized animals (Figure 1J and 3C-F 4).
Device dimensions were altered to allow time-lapse imaging of different stages of C. elegans, first instar Drosophila larvae and zebrafish larvae. Transport of vesicles marked with synaptotagmin tagged with GFP (syt.eGFP) in sensory neurons shows directed motion of synaptic vesicle markers expressed in cholinergic sensory neurons in intact first instar Drosophila larvae. A similar device has been used to carry out time-lapse imaging of heartbeat in ~30 hr post fertilization (hpf) zebrafish larvae. These data show that the simple devices we have developed can be applied to a variety of model systems to study several cell biological and developmental phenomena in vivo.

Simple Microfluidic Devices for in vivo Imaging of C. elegans, Drosophila and Zebrafish

A simple microfluidic device has been developed to perform anesthetic free in vivo imaging of C. elegans, intact Drosophila larvae and zebrafish larvae. The device utilizes a deformable PDMS membrane to immobilize these model organisms in order to perform time lapse imaging of numerous processes such as heart beat, cell division and sub-cellular neuronal transport. We demonstrate the use of this device and show examples of different types of data collected from different model systems.

에 대한 간단한 마이크로 유체 장치<em&gt; 생체 내</em의&gt; 이미징<em&gt; C. elegans</em&gt;<em&gt; Drosophila</em&gt;와 Zebrafish

Micro fabricated fluidic devices provide an accessible micro-environment for in vivo studies on small organisms. Simple fabrication processes are ...

연구

생체공학

Microfluidic Chip Fabrication and Method to Detect Influenza

Fast and effective diagnostics play an important role in controlling infectious disease by enabling effective patient management and treatment. Here, we present an integrated microfluidic thermoplastic chip with the ability to amplify influenza A virus in patient nasopharyngeal (NP) swabs and aspirates. Upon loading the patient sample, the microfluidic device sequentially carries out on-chip cell lysis, RNA purification and concentration steps within the solid phase extraction (SPE), reverse transcription (RT) and polymerase chain reaction (PCR) in RT-PCR chambers, respectively. End-point detection is performed using an off-chip Bioanalyzer (Agilent Technologies, Santa Clara, CA). For peripherals, we used a single syringe pump to drive reagent and samples, while two thin film heaters were used as the heat sources for the RT and PCR chambers. The chip is designed to be single layer and suitable for high throughput manufacturing to reduce the fabrication time and cost. The microfluidic chip provides a platform to analyze a wide variety of virus and bacteria, limited only by changes in reagent design needed to detect new pathogens of interest.

An integrated microfluidic thermoplastic chip has been developed for use as a molecular diagnostic. The chip performs nucleic acid extraction, reverse transcriptase, and PCR. Methods for fabricating and running the chip are described.

마이크로 유체 칩 제작 및 인플루엔자을 감지하는 방법

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

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide nanoparticles (IONP) (Fe3O4) to yield a magnetic bacterial nanocellulose (MBNC). The synthesis of MBNC is a precise and specifically designed multi-step process. Briefly, bacterial nanocellulose (BNC) pellicles are formed from preserved G. xylinus strain according to our experimental requirements of size and morphology. A solution of iron(III) chloride hexahydrate (FeCl3&#183;6H2O) and iron(II) chloride tetrahydrate (FeCl2&#183;4H2O) with a 2:1 molar ratio is prepared and diluted in deoxygenated high purity water. A BNC pellicle is then introduced in the vessel with the reactants. This mixture is stirred and heated at 80 &#176;C in a silicon oil bath and ammonium hydroxide (14%) is then added by dropping to precipitate the ferrous ions into the BNC mesh. This last step allows forming in situ magnetite nanoparticles (Fe3O4) inside the bacterial nanocellulose mesh to confer magnetic properties to BNC pellicle. A toxicological assay was used to evaluate the biocompatibility of the BNC-IONP pellicle. Polyethylene glycol (PEG) was used to cover the IONPs in order to improve their biocompatibility. Scanning electron microscopy (SEM) images showed that the IONP were located preferentially in the fibril interlacing spaces of the BNC matrix, but some of them were also found along the BNC ribbons. Magnetic force microscope measurements performed on the MBNC detected the presence magnetic domains with high and weak intensity magnetic field, confirming the magnetic nature of the MBNC pellicle. Young&#39;s modulus values obtained in this work are also in a reasonable agreement with those reported for several blood vessels in previous studies.

Here, we present a protocol to make a bacterial nanocellulose (BNC) magnetic for applications in damaged blood vessel reconstruction. The BNC was synthesized by G. xylinus strain. On the other hand, magnetization of the BNC was realized through in situ precipitation of Fe2+ and Fe3+ ferrous ions inside the BNC mesh.

철 산화물 나노 입자와 기능화 자기 세균 Nanocellulose의 제작

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

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.

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

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

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

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer (SALB) Method

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related processes while conferring biocompatibility and biofunctionality to solid substrates. The spontaneous adsorption and rupture of phospholipid vesicles is the most commonly used method to form SLBs. However, under physiological conditions, vesicle fusion (VF) is limited to only a subset of lipid compositions and solid supports. Here, we describe a one-step general procedure called the solvent-assisted lipid bilayer (SALB) formation method in order to form SLBs which does not require vesicles. The SALB method involves the deposition of lipid molecules onto a solid surface in the presence of water-miscible organic solvents (e.g., isopropanol) and subsequent solvent-exchange with aqueous buffer solution in order to trigger SLB formation. The continuous solvent exchange step enables application of the method in a flow-through configuration suitable for monitoring bilayer formation and subsequent alterations using a wide range of surface-sensitive biosensors. The SALB method can be used to fabricate SLBs on a wide range of hydrophilic solid surfaces, including those which are intractable to vesicle fusion. In addition, it enables fabrication of SLBs composed of lipid compositions which cannot be prepared using the vesicle fusion method. Herein, we compare results obtained with the SALB and conventional vesicle fusion methods on two illustrative hydrophilic surfaces, silicon dioxide and gold. To optimize the experimental conditions for preparation of high quality bilayers prepared via the SALB method, the effect of various parameters, including the type of organic solvent in the deposition step, the rate of solvent exchange, and the lipid concentration is discussed along with troubleshooting tips. Formation of supported membranes containing high fractions of cholesterol is also demonstrated with the SALB method, highlighting the technical capabilities of the SALB technique for a wide range of membrane configurations.

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer SALB Method

We present an experimental protocol to form a supported lipid bilayer on solid substrates without using lipid vesicles. We demonstrate a one-step method to form a lipid bilayer on silicon dioxide and gold as well as supported membranes with cholesterol-enriched domain for various biological applications.

용매를 이용한 지질 이중층 (SALB) 방법에 의해 생체막 제작

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related ...

Rod-based Fabrication of Customizable Soft Robotic Pneumatic Gripper Devices for Delicate Tissue Manipulation

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations at the point of contact. It can be achieved by complementing traditional rigid grippers with soft robotic pneumatic gripper devices. This manuscript describes a rod-based approach that combined both 3D-printing and a modified soft lithography technique to fabricate the soft pneumatic gripper. In brief, the pneumatic featureless mold with chamber component is 3D-printed and the rods were used to create the pneumatic channels that connect to the chamber. This protocol eliminates the risk of channels occluding during the sealing process and the need for external air source or related control circuit. The soft gripper consists of a chamber filled with air, and one or more gripper arms with a pneumatic channel in each arm connected to the chamber. The pneumatic channel is positioned close to the outer wall to create different stiffness in the gripper arm. Upon compression of the chamber which generates pressure on the pneumatic channel, the gripper arm will bend inward to form a close grip posture because the outer wall area is more compliant. The soft gripper can be inserted into a 3D-printed handling tool with two different control modes for chamber compression: manual gripper mode with a movable piston, and robotic gripper mode with a linear actuator. The double-arm gripper with two actuatable arms was able to pick up objects of sizes up to 2 mm and yet generate lower compressive forces as compared to elastomer-coated and non-coated rigid grippers. The feasibility of having other designs, such as single-arm or hook gripper, was also demonstrated, which further highlighted the customizability of the soft gripper device, and it's potential to be used in delicate surgical manipulation to reduce the risk of tissue grip damage.

This protocol describes a rod-based approach, combining 3D-printing and soft lithography techniques for fabricating the soft gripper devices. This approach eliminates the need for an external air source by incorporating a chamber component and reduces the chance of occlusion during the sealing process, particularly for miniaturized pneumatic channels.

섬세한 조직 조작을위한 사용자 정의 소프트 로봇 공압 그리퍼 장치의로드 기반의 제조

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations ...

Wet Chemistry and Peptide Immobilization on Polytetrafluoroethylene for Improved Cell-adhesion

Endowing materials surface with cell-adhesive properties is a common strategy in biomaterial research and tissue engineering. This is particularly interesting for already approved polymers that have a long standing use in medicine because these materials are well characterized and legal issues associated with the introduction of newly synthesized polymers may be avoided. Polytetrafluoroethylene (PTFE) is one of the most frequently employed materials for the manufacturing of vascular grafts but the polymer lacks cell adhesion promoting features. Endothelialization, i.e., complete coverage of the grafts inner surface with a confluent layer of endothelial cells is regarded key to optimal performance, mainly by reducing thrombogenicity of the artificial interface.
This study investigates the growth of endothelial cells on peptide-modified PTFE and compares these results to those obtained on unmodified substrate. Coupling with the endothelial cell adhesive peptide Arg-Glu-Asp-Val (REDV) is performed via activation of the fluorin-containing polymer using the reagent sodium naphthalenide, followed by subsequent conjugation steps. Cell culture is accomplished using Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) and excellent cellular growth on peptide-immobilized material is demonstrated over a two-week period.

Cell-adhesiveness is key to many approaches in biomaterial research and tissue engineering. A step-by-step technique is presented using wet-chemistry for the surface modification of the important polymer PTFE with peptides.

향상된 세포 접착 폴리 테트라 플루오로 에틸렌에 젖은 화학 및 펩티드 고정화

Endowing materials surface with cell-adhesive properties is a common strategy in biomaterial research and tissue engineering. This is particularly ...

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and directed within a layer of paper. Moreover, stacking multiple layers of patterned paper creates sophisticated three-dimensional microfluidic networks that can support the development of analytical and bioanalytical assays. Paper-based microfluidic devices are inexpensive, portable, easy to use, and require no external equipment to operate. As a result, they hold great promise as a platform for point-of-care diagnostics. In order to properly evaluate the utility and analytical performance of paper-based devices, suitable methods must be developed to ensure their manufacture is reproducible and at a scale that is appropriate for laboratory settings. In this manuscript, a method to fabricate a general device architecture that can be used for paper-based immunoassays is described. We use a form of additive manufacturing (multi-layer lamination) to prepare devices that comprise multiple layers of patterned paper and patterned adhesive. In addition to demonstrating the proper use of these three-dimensional paper-based microfluidic devices with an immunoassay for human chorionic gonadotropin (hCG), errors in the manufacturing process that may result in device failures are discussed. We expect this approach to manufacturing paper-based devices will find broad utility in the development of analytical applications designed specifically for limited-resource settings.

We detail a method to fabricate three-dimensional paper-based microfluidic devices for use in the development of immunoassays. Our approach to device assembly is a type of multilayer, additive manufacturing. We demonstrate a sandwich immunoassay to provide representative results for these types of paper-based devices.

면역 측정법에 대한 3 차원 종이 기반 미세 유체 장치의 제작

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

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

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

입자의 공간 추적을위한 멀티 플렉스 전자 감지와 미세 유체 플랫폼

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

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

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

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

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

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