ソリューション処理されたサブミクロンの自立型、コンフォーマル、透明、通気性のある表皮電極

Solution-Processed Submicron Free-Standing, Conformal, Transparent, Breathable Epidermal Electrodes.

• Yunsheng Fang
• Yanqiu Li
• Yue Li
• Mengnan Ding
• Junjie Xie
• Bin Hu

抄録

長時間、リアルタイムで快適な表皮エレクトロニクスは、ヘルスケアモニタリングとヒューマンマシンインタラクションのために非常に実用的な重要性を持っています。しかし、従来の生理信号のモニタリングは、特定の臨床部位に限定され、表皮電極の信頼性が低いため、その応用に大きな制約がある。ここでは、銀ナノワイヤーネットワークと導電性高分子膜からなるサブミクロン（230nmまで）の溶液処理された自立型の通気性サンドイッチ構造のハイブリッド電極を構築した。この自立型ハイブリッド電極は、毛細管力リフトオフプロセスで調製され、複雑な表面に転写することができる。全体のプロセスは、大面積の準備とアプリケーションを容易にする完全なソリューションプロセスです。軽量なハイブリッド電極は、高い光透過率、高い導電性、高いガス/イオン透過性を示します。このハイブリッド電極を皮膚に貼り付けると、電気インピーダンスが低く高いコンフォメーション性を示すことから、市販のゲル電極に比べて心電図や筋電図信号のモニタリング性能が大幅に向上します。

Long-term, real-time, and comfortable epidermal electronics are of great practical importance for healthcare monitoring and human-machine interaction. However, traditional physiological signal monitoring confined by the specific clinical sites and unreliability of the epidermal electrodes leads to great restrictions on its application. Herein, we constructed a solution-processed submicron (down to 230 nm), free-standing, breathable sandwich-structured hybrid electrode composed of a silver nanowire network with a conductive polymer film, which is conformal, water-permeable, and noninvasive to the skin while achieving good signal acquisition ability. The free-standing hybrid electrode is prepared an capillary force lift-off process and can be transferred onto complex surfaces. The whole process is a complete solution process that facilitates large-area preparation and application. The light-weight hybrid electrodes exhibit high optical transmittance, high electrical conductivity, and high gas/ion permeability. When the hybrid electrodes are attached onto the skin, the imperceptible films show high conformality with low electrical impedance, thus exhibiting significantly improved electrocardiology and electromyogram signal monitoring performance compared to that of the commercial gel electrodes.