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[센서][피부에 인쇄하는 웨어러블 센서] 엔지니어는 열없이 피부에 웨어러블 센서를 직접 인쇄한다. 국제적인 연구팀이 정밀하고 고성능의 생체인식 센서를 생산하는 새로운 기술을 개발했다. 이들은 피부를 손상시키지 않고 재료가 낮은 온도에서 함께 소결되는 것을 도울 수 있는 소결 보조층을 제안했다. 센서는 온도, 습도, 혈중 산소 수준 및 심장 성능 신호를 정확하고 지속적으로 캡처 할 수 있다.

JM Kim | 기사입력 2020/10/14 [12:39]

[센서][피부에 인쇄하는 웨어러블 센서] 엔지니어는 열없이 피부에 웨어러블 센서를 직접 인쇄한다. 국제적인 연구팀이 정밀하고 고성능의 생체인식 센서를 생산하는 새로운 기술을 개발했다. 이들은 피부를 손상시키지 않고 재료가 낮은 온도에서 함께 소결되는 것을 도울 수 있는 소결 보조층을 제안했다. 센서는 온도, 습도, 혈중 산소 수준 및 심장 성능 신호를 정확하고 지속적으로 캡처 할 수 있다.

JM Kim | 입력 : 2020/10/14 [12:39]

[피부에 인쇄하는 웨어러블 센서] 엔지니어는 열없이 피부에 웨어러블 센서를 직접 인쇄한다. 국제적인 연구팀이 정밀하고 고성능의 생체인식 센서를 생산하는 새로운 기술을 개발했다. 이들은 피부를 손상시키지 않고 재료가 낮은 온도에서 함께 소결되는 것을 도울 수 있는 소결 보조층을 제안했다. 센서는 온도, 습도, 혈중 산소 수준 및 심장 성능 신호를 정확하고 지속적으로 캡처 할 수 있다.

 
 
▲ MR O.K. VIA UNSPLASH/FUTURISM

웨어러블 센서는 시계와 전극에서 사용자에게 훨씬 더 정확한 생체인식 측정과 편안함을 제공하는 구부릴 수 있는 장치로 진화하고 있다. 이제 국제연구원 팀은 열을 사용하지 않고 인간의 피부에 직접 센서를 인쇄하여 한 단계 더 발전했다.

 

Penn State 공학 과학 및 기계학과의 Dorothy Quiggle 경력 개발 교수인 Huanyu "Larry"Cheng이 이끄는 팀은 이 결과를 ACS Applied Materials & Interfaces에 발표했다.

 

"이 기사에서 우리는 온 바디 센서에 대한 직접 인쇄를 가능하게 하는 새로운 소결 보조층을 사용하여 간단하지만 보편적으로 적용 가능한 제조 기술을 보고한다."고 중국 하얼빈 공과대학과 Cheng 연구소의 연구원인 제 1저자 Ling Zhang은 말했다.

 

Cheng과 그의 동료들은 이전에 웨어러블 센서에 사용하기 위한 연성 인쇄 회로 기판을 개발했지만, 피부에 직접 인쇄하는 것은 센서의 금속 구성 요소에 대한 결합 프로세스로 인해 방해를 받았다. 소결이라고 하는 이 공정은 일반적으로 센서의 은 나노 입자를 결합하기 위해 약 섭씨 572(섭씨 300)의 온도가 필요하다.

 

"피부 표면은 분명히 그러한 고온을 견딜 수 없다."라고 Cheng은 말했다. "이 한계를 극복하기 위해 우리는 피부를 손상시키지 않고 재료가 낮은 온도에서 함께 소결되는 것을 도울 수 있는 소결 보조층을 제안했다."

 

나노 입자를 혼합물에 첨가함으로써 은 입자는 약 212F(100C)의 낮은 온도에서 소결된다.

 

Cheng은 약 104F(40C)가 여전히 피부 조직을 태울 수 있다고 언급한 Cheng "의류와 종이에 센서를 인쇄하는 데 사용할 수 있다. 이것은 유용하지만 여전히 피부 온도에서 견딜 수 있는 것보다 높다."고 말했다. "보조층의 공식을 변경하고 인쇄 재료를 변경하여 실온에서 소결 할 수 있음을 발견했다."

 

상온 소결 보조층은 벗겨질 수 있는 안면 마스크의 주성분인 폴리 비닐 알코올 페이스트와 달걀 껍질로 구성된 탄산 칼슘으로 구성된다. 이 레이어는 인쇄 표면 거칠기를 줄이고 전기 기계 기능을 유지하면서 구부리거나 접을 수 있는 매우 얇은 금속 패턴 레이어를 허용한다. 센서가 인쇄될 때 연구원들은 헤어 드라이어와 같은 공기 송풍기를 사용하여 잉크에서 용매로 사용되는 물을 제거한다.

 

"결과는 굉장하다."라고 Cheng은 말했다. "소결을 위해 열에 의존할 필요가 없다."

 

Cheng에 따르면 센서는 온도, 습도, 혈중 산소 수준 및 심장 성능 신호를 정확하고 지속적으로 캡처 할 수 있다. 연구원들은 또한 신호가 진행됨에 따라 신호 조합을 모니터링하기 위해 무선 전송 기능이 있는 네트워크에 신체 센서를 연결했다.

 

이 과정은 또한 환경 친화적이라고 Cheng은 말했다. 센서는 미지근한 물에서 며칠 동안 견고하지만 뜨거운 물로 샤워하면 쉽게 제거된다.

 

Cheng "제거해도 장치가 손상되지 않기 때문에 재활용할 수 있다."고 말했다."그리고 중요한 것은 제거가 피부를 손상시키지 않는다는 것이다. 이는 노인이나 아기와 같이 민감한 피부를 가진 사람들에게 특히 중요하다. 이 장치는 사용하는 사람이나 환경에 대한 추가 부담 없이 유용할 수 있다."

 

다음으로 연구원들은 코로나19와 관련된 특정 증상을 모니터링하기 위해 배치된 정밀한 온 바디 센서 네트워크와 같이 필요에 따라 특정 애플리케이션을 대상으로 기술을 변경할 계획이다.

 

 

 

 
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