Ускоренная фабрикация эластичных носимых сенсоров в UC Berkeley

UC Berkeley College of Engineering, CA

Массив суперконденсаторов, изготовленный с использованием новой техники фабрикации, которая быстрее и дешевле фотолитографии. (Изображение: Peisheng He/UC Berkeley)

Новая техника вместо фотолитографии

Инженеры UC Berkeley разработали новую технику для изготовления носимых сенсоров, позволяющую медицинским исследователям прототипировать и тестировать новые дизайны гораздо быстрее и при гораздо более низкой стоимости, чем существующие методы.

Новая техника заменяет фотолитографию — многошаговый процесс, используемый для изготовления компьютерных чипов в чистых комнатах — на виниловый резак за $200. Новый подход сокращает время изготовления небольших партий сенсоров почти на 90 процентов, снижая затраты почти на 75 процентов, сказал Жэньсяо Сю, разработавший технику во время получения докторской степени по механической инженерии в Беркли.

Носимые сенсоры часто используются исследователями для сбора медицинских данных от пациентов на протяжении длительных периодов. Они варьируются от клейких пластырей на коже до эластичных имплантов на органах и используют сложные сенсоры для мониторинга здоровья или диагностики заболеваний.

Эластичная «умная сетка» (smart mesh), сделанная двухрежимным процессом резки. Это устройство может быть применено для извлечения и сенсирования пота на коже. (Изображение: Peisheng He/UC Berkeley)

Эти устройства состоят из плоских проводов, называемых интерконнектами, а также сенсоров, источников питания и антенн для передачи данных в смартфон-приложения или другие приемники. Для поддержания полной функциональности они должны растягиваться, гнуться и скручиваться с кожей и органами, на которых они смонтированы — без генерации деформаций, которые бы компрометировали их схемы.

Для достижения низко-деформационной гибкости инженеры используют структуру «остров-мост». Острова содержат жесткие электронные и сенсорные компоненты, такие как коммерческие резисторы, конденсаторы и лабораторно-синтезированные компоненты вроде углеродных нанотрубок. Мосты связывают острова друг с другом. Их спиралевидные и зигзагообразные формы растягиваются как пружины для приспособления к большим деформациям.

В прошлом исследователи строили эти остров-мост системы с использованием фотолитографии, многошагового процесса, использующего свет для создания узоров на полупроводниковых пластинах. Изготовление носимых сенсоров таким способом требует чистой комнаты и сложного оборудования.

Новая техника проще, быстрее и экономнее, особенно при изготовлении одной или двух дюжин образцов, которые медицинские исследователи обычно нуждаются для тестирования.

Описание техники опубликовано в ACS Nano. Сю, который теперь работает в Apple, и Ливей Лин, профессор механической инженерии и ко-директор Берклиского центра сенсоров и актуаторов, были ведущими исследователями.

Для дополнительной информации свяжитесь с Сарой Ян: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; 510-643-6803.