Soft and skin-like stretchable silk-based epidermal organic bioelectronics for comprehensive human physiological signal monitoring
Kapsamli insan fizyolojik sinyal izleme için yumuşak ve deri gibi esnek ipek bazli epidermal organik biyoelektronikler
- Tez No: 898780
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT KAYA YAPICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Biyomühendislik, Electrical and Electronics Engineering, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Benzersiz ve dönüştürücü bir teknoloji olarak ortaya çıkan deri gibi epidermal biyoelektronik, sürekli ve gerçek zamanlı sağlık takibi için mekanik olarak insan derisine benzeyen, son derece algılanamaz ve giyilebilir, yumuşak dijital sağlık birimleri sunmaktadır. Yeni malzeme sentezi ve üretim tekniklerindeki ilerlemelerden kaynaklanan bu yenilikler, uyumluluk, minyatür ayak izi ve esneklik gibi benzersiz özellikler sunmakta ve bu benzersiz özellikler yalnızca sağlık verilerinin kaydedilmesinin hassasiyetini artırmakla kalmayıp aynı zamanda konforu ve göze batmaması nedeniyle hastaların benimsemesini de teşvik etmektedir. Bununla birlikte, mevcut çözümler hala kendinden yapışkanlık, nefes alabilirlik, biyolojik olarak çözünebilirlik ve şeffaflık gibi arzu edilen özelliklerden yoksundur ve kolay ve ölçeklenebilir bir üretim süreci sunamamaktadır. Bu tez, ipeğin mevcut cihazlarda ayrı ayrı bulunan ancak hiçbir zaman tek bir düzenlemede birleştirilmemiş olan tüm arzu edilen malzeme özelliklerini bir alt tabaka olarak kullanan protein bazlı ipek bazlı deri gibi epidermal biyoelektronikler sunarak mevcut en son teknolojideki eksiklikleri ele almaktadır. Önemli bir ilerleme olarak, bu tezde sunulan hepsi bir arada olan çözüm, mükemmel kendinden yapışkanlık (300 N/m), yüksek nefes alabilirlik (1263 g.h-1.m-2) ve sadece iki gün içinde toprakta hızlı biyolojik çözünürlük göstermektedir. Ayrıca, ~5 kPa'lık bir elastik modüle sahip olan ve esneme kabiliyeti %600'ü aşan ipek bazlı, biyolojik olarak çözünebilir yumuşak elektronikler, epidermisin mekaniğini sorunsuz bir şekilde taklit etmekte ve konformal bir cilt/elektrot arayüzü oluşturmaktadır. Bu nedenle, gümüş nanopartikül mürekkeplerle hassas bir şekilde mürekkep püskürtmeli olarak desenlendirilen ve esnek bir okuma devresiyle birleştirilen ipek epidermal biyoelektronik, Ag/AgCl standart,“ıslak”elektrotlarla eşit üstün performansla 12 saate kadar ulaşan sürelerde kardiyak (EKG), nöral (EEG), kas (EMG) ve oküler (EOG) biyopotansiyeller dahil olmak üzere elektrofizyolojik sinyallerin gerçek zamanlı ve invazif olmayan kaydını yapabilmektedir.
Özet (Çeviri)
Skin-like epidermal bioelectronics, which emerged as a unique and transformative technology, offers highly imperceptible and wearable, soft digital health units mechanically akin to human skin for continuous and real-time health monitoring. These innovations, stemming from advancements in novel material synthesis and fabrication techniques, offer unparalleled features such as conformability, miniature footprint, and elasticity, where such unique features not only enhance the precision of health data recording but also promote patient adoption due to their comfort and unobtrusiveness. However, existing solutions still lack desirable properties, such as self-adhesivity, breathability, biodegradability, and transparency, and fail to offer a streamlined and scalable fabrication process. This thesis addresses the shortcomings in the current state-of-the-art by presenting protein-based silk-based skin-like epidermal bioelectronics, exploiting all the desirable material features of silk as a substrate, which have been individually present in existing devices but never combined into a single embodiment. As a significant advancement, the all-in-one solution presented in this thesis demonstrates excellent self-adhesiveness (300 N/m), high breathability (1263 g.h-1.m-2), and rapid biodegradability in soil within a mere two days. Additionally, possessing an elastic modulus of ~ 5 kPa and surpassing 600% in stretchability, the silk-based, biodegradable soft electronics seamlessly replicate the mechanics of the epidermis and form a conformal skin/electrode interface. Therefore, precisely inkjet-patterned with silver nanoparticle inks and coupled with a flexible readout circuitry, silk epidermal bioelectronics is capable of real-time and non-invasive recording of electrophysiological signals, including cardiac (ECG), neural (EEG), muscular (EMG), and ocular (EOG)biopotentials, in durations reaching up to 12 hours with superior performance in par with Ag/AgCl gold standard,“wet”electrodes.
Benzer Tezler
- Çekirdeksiz kuru üzümde uygulanan politikanın Ege Bölgesinde üretim ve üretici açısından sonuçlarının değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
GÜVEN ÖZERİN
- Bühler laboratuar değirmeninde uygulanan farklı diagramların un niteliklerine etkisi
Başlık çevirisi yok
ALİREZA ALİLOO
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. S. SEZGİN ÜNAL
- Bazı triticale çeşitlerinin kimi teknolojik özellikleri üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
SELMAN TÜRKER
- Türkiye nabidae (heteroptera) faunası üzerinde sistematik çalışmalar
Contribution to the systematıcal studies of Turkish nabidae (Heteroptera)
HURİYE ERBAY
- Çizgisel kaynaktan ışıyan elektromağnetik dalgaların mükemmel iletken silindir takkesinden optik gibi saçılması
Başlık çevirisi yok
ADNAN GÖRÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. H. ERGUN BAYRAKÇI