Bu tadqiqot inson terisiga deyarli elektron tatuirovka kabi moslasha oladigan darajada yupqa, biroq qo‘l bilan tashib bo‘lmaydigan darajada mo‘rt bo‘lgan nanometr qalinlikdagi epidermal elektronika uchun yangi mexanik arxitektura ishlab chiqadi. Tadqiqotchilar qurilmaning faol markazini taxminan 500 nm qalinlikda qoldirar ekan, uning atrofini taxminan 5 µm qalinlikdagi poliimid karkas bilan mustahkamladi. Shu tariqa markaziy hududning teri mikro-to‘qimasiga yuqori moslashuvi saqlangan holda qurilmani chetidan pinset bilan ushlash, kabel ulanishini bajarish, nishon yuzadan ajratish va qayta ishlatish imkonini berish maqsad qilindi. Qalinlashtirilgan chekka ayni paytda termal nomuvofiqlik kuchlanishidan foydalanib, qurilmaning suv ichida asosiy shisha taglikdan o‘z-o‘zidan ajralishini boshlaydi.

Tadqiqotda bu “edge-supported ultrathin”, ya’ni chekka qo‘llab-quvvatlangan ultra-yupqa (ESU) platforma bilan uch xil sezish qo‘llanmasi ko‘rsatildi. Taxminan 500 nm qalinlikdagi quruq fiziologik elektrod inson terisida 1 kHz'da 3,60 ± 0,01 kΩ boshlang‘ich kontakt impedansini berdi. Xuddi shu elektrod bir hafta ichida 100'dan ortiq taqib-yechish amaliyotidan so‘ng 7,908 ± 0,006 kΩ darajasida o‘lchandi. 0,5 µm qalinlikdagi rezistiv turdagi harorat sensorining %90 javob vaqti 0,48 ms bo‘lgan bo‘lsa, 5 µm qalinlikdagi taqqoslash sensorida bu vaqt 11,54 ms bo‘ldi. Nano-muhandislik asosidagi bosim sensorining eng sezgir hududida esa 62,92 kPa⁻¹ sezgirlik xabar qilindi.

Tadqiqotning asosiy yangiligi faqat sensorni yupqalash emas. Nano o‘lchamdagi sezish hududi, qalinroq doiraviy chekka va serpantin ulanish bir-biridan farqli mexanik vazifalarni bajaradi: ultra-yupqa markaz teriga moslashadi; qalin chekka tashish va ajratish vaqtida tuzilmani himoya qiladi; serpantin ko‘prik esa cho‘zilishni yutib, kabel va pad hududidan keladigan yuklarning sezgir markazga uzatilishini kamaytiradi.

Biroq natijalar tibbiy tashxis yoki uzoq muddatli klinik foydalanish isboti emas. Insonda bajarilgan qism yuzaki elektromiyografiya (sEMG) signallarini yozib olishga qaratilgan. Maqola ishtirokchilardan xabardor rozilik olinganini bildiradi, lekin klinik davolash yoki kasallik tashxisi tadqiqoti emas. Bundan tashqari, poliimid plyonkaning terida uzoq vaqt saqlanishi qizarish va yengil noqulaylikka sabab bo‘lishi mumkinligi manbada aniq aytilgan. Shu sababli yechib, qayta taqish xususiyati faqat ishlab chiqarish qulayligi emas, foydalanish nuqtai nazaridan ham muhimdir.

Türkiye kontekstida usul taqiladigan sog‘liq elektronikasi, elektron teri, inson-mashina interfeyslari, robototexnika va mikro/nano sensor tadqiqotlari nuqtai nazaridan baholanishi mumkin. Ammo tadqiqotda Türkiyedagi ishlab chiqarish infratuzilmasi, biotibbiy tartibga solish, klinik foydalanish yoki mahalliy seriyali ishlab chiqarish tannarxi o‘rganilmagan. Laboratoriya natijasi bevosita tijoriy yoki klinik mahsulot muvaffaqiyati sifatida talqin qilinmasligi kerak.

Nano qalinlikdagi elektronika nega ham afzallik, ham muammo yaratadi?

Epidermal elektronikaning muhim maqsadlaridan biri sensor bilan inson terisi orasidagi mexanik nomuvofiqlikni imkon qadar kamaytirishdir. Teri tekis sirt emas; barmoq izi qirralari, ter teshiklari va kengroq miqyosdagi mikro burmalarni o‘z ichiga oladi. Elektron plyonka qanchalik qalin va qattiq bo‘lsa, bu mikro tuzilmalarni kuzatish shunchalik qiyinlashadi.

Manba tayanadigan avvalgi mexanik tadqiqotlar poliimid asosidagi epidermal elektronikada qalinlikni bir necha mikrometrdan pastga tushirish teri to‘qimasiga konformal kontaktni sezilarli darajada oshirishi mumkinligini ko‘rsatadi. Ammo buning evaziga egilish qattiqligi juda tez kamayadi. Nanometr qalinlikdagi mustaqil plyonka havo oqimi, elektrostatik kuch, sirt kuchlari yoki kichik mexanik kontakt bilan ham bukilishi, g‘ijimlanishi yoki o‘z ustiga taxlanishi mumkin.

Tadqiqot muammosi shu sababli “yanada yupqa sensor qanday qilinadi?” savolidan kengroqdir: Nanometr qalinlikning konformal kontakt afzalligini saqlagan holda qurilmani ishlab chiqariladigan, ushlanadigan, ulanadigan, yechiladigan va qayta foydalaniladigan holga keltirish mumkinmi?

Chekka qo‘llab-quvvatlash strategiyasi qanday ishlaydi?

Rasm 1'daki asosiy qurilma uch mexanik hududdan iborat:

• Ultra-yupqa faol orol: taxminan 500 nm qalinlikdagi PI plyonka; elektrod yoki sensor shu yerda joylashadi.
• Mustahkamlangan periferik karkas: taxminan 5 µm qalinlikdagi fotosensitiv PI; tashish, ko‘tarish va tashqi kuchlarga qarshi himoya beradi.
• Serpantin orol-ko‘prik tuzilmasi: qalinlashtirilgan ulanish chizig‘i bukilib-aylanib cho‘zilishni yutishini ta’minlaydi.

Chekkaning doiraviy shaklda loyihalanishining sababi o‘tkir burchaklardagi kuchlanish konsentratsiyasini kamaytirishdir. Manbadagi chekli element hisobida %1 cho‘zilish deformatsiyasida o‘tkir o‘tishga ega dizayndagi maksimal kuchlanish 261 MPa bo‘lgan bo‘lsa, egri o‘tish bilan 121 MPa'a tushgan. Mualliflar bu qiymatni poliimid uchun foydalangan taxminan 200 MPa cho‘zilish mustahkamligidan past deb baholaydi.

Serpantin tuzilma yanada yaqqol mexanik farq yaratgan. Serpantinsiz tuzilma %10 deformatsiyada 570 MPa maksimal kuchlanish ko‘rsatgan bo‘lsa, serpantinli tuzilmada %50 kabi ancha yuqori umumiy deformatsiyada maksimal kuchlanish 79,9 MPa bo‘lgan. Xuddi shu holatda nanometr qalinlikdagi sensor orolida hisoblangan kuchlanish faqat 7,47 MPa'dir.

Yupqalik va mexanik chidamlilik bir qurilmada qanday ajratiladi?

Bu yerdagi dizayn mantiqi butun qurilmani bir xil qalinlikda qilish emas. Mexanik xususiyat funksiyaga ko‘ra hududiy taqsimlangan. Teri bilan haqiqiy signal almashinuvi yuz beradigan joyda plyonka imkon qadar yupqa saqlanadi; pinset tegadigan chekka, kabel lehimlanadigan pad va kuchlanish uzatiladigan ulanish esa qalinroq qilinadi.

Shu sababli “5 µm'lik tayanch nanometr miqyosidagi konformal kontaktni yo‘qqa chiqaradimi?” savoli kritikdir. Tadqiqotda bajarilgan teri replikasi tajribalari chekkaga yaqin hududda kontakt to‘liq emasligini, ammo 5 mm diametrli markaziy 500 nm sezish hududida samarali kontakt chizig‘i %85 dan ortiq deb taxmin qilinganini ko‘rsatadi.

Qurilma ishlab chiqarish vaqtida qanday tayyorlanadi?

Suv ichida o‘z-o‘zidan ajralishning fizik mexanizmi nima?

Ishlab chiqarishda nano qalinlikdagi plyonkani shishadan mexanik tarzda ajratish jiddiy muammodir. Plyonka haddan tashqari yumshoq bo‘lgani uchun ajratish kuchi kichik hududda jamlanib, yirtilish yoki g‘ijimlanishga olib kelishi mumkin.

Chekka qo‘llab-quvvatlangan dizayn bu muammoni ikki fizik ta’sirni birlashtirib hal qilishga urinadi. Birinchisi, poliimid bilan shishaning termal kengayish xatti-harakatlari farqli bo‘lishidir. PI yuqori haroratda qotirilgach va tizim sovigach, plyonkada termal nomuvofiqlik kuchlanishi qoladi. Qalinlik oshishi bilan bu mexanik harakatlantiruvchi kuch ham ortadi.

Rasm 2a'dagi simulyatsiyada turli PI qalinliklari uchun maksimal termal nomuvofiqlik kuchlanishlari taxminan quyidagicha:

0,5 µm plyonka yakka holda bu kuchlanishni ajralishni davom ettirish uchun yetarlicha samarali ishlata olmaydi; nihoyatda elastik chekka o‘z ustiga bukilib, ajralish frontining oldinga siljishini bostirishi mumkin. Taxminan 5 µm'lik tayanch chekkasi esa birinchi bo‘shliq hosil bo‘lishiga yordam beradigan qattiqroq mexanik hudud beradi.

Suvning roli nima?

Termal kuchlanish yakka o‘zi yetarli emas. Tadqiqotda PI–shisha interfeysining yopishish kuchi havoda 1,08 ± 0,06 N/m sifatida o‘lchangan. Suv ichida esa foydalanilgan o‘lchov tizimi bilan o‘lchanadigan yopishish kuchi aniqlanmagan.

Mualliflarning mexanizm izohiga ko‘ra, qutbli suv molekulalari hosil bo‘lgan birinchi bo‘shliqdan PI–shisha interfeysiga kiradi va interfeys bog‘lanishini zaiflashtiradi. Qalin chekkadagi termal nomuvofiqlik kuchlanishi bilan kamaygan interfeys yopishishi birlashganda ajralish fronti oldinga siljishi mumkin.

Rasm 2f'da havoda tashqi kuch bilan ajratilgan chekka qo‘llab-quvvatlangan ultra-yupqa plyonkalar yirtilgani, suv ichida erkinlashtirilgan namuna esa yaxlitligini saqlagani ko‘rinadi. Chekka mustahkamlovi bo‘lmagan 500 nm sinfidagi plyonka esa ajralgandan so‘ng yaqqol g‘ijimlangan.

Erkinlashtirish qancha davom etadi?

Usul bo‘limiga ko‘ra ESU qurilmalari deionizatsiyalangan suvga botirilganda qalinlashtirilgan chekkaning katta qismi ajralishi dizayn va o‘lchamga bog‘liq ravishda taxminan 10–30 daqiqa davom etadi. Suvni yengil aralashtirish ajralishni tezlashtirishi mumkin. Chekka yetarlicha erkin bo‘lganda qurilma pinset bilan faqat mustahkamlangan hududdan ushlanib suvdan chiqariladi.

“Qurbon qatlamsiz” iborasining chegarasi nima?

Maqolaning asosiy yangiliklaridan biri ESU tuzilmasini shisha tashuvchidan ajratish uchun alohida eruvchan qurbon qatlam yoki kimyoviy yemiruvchiga ehtiyoj bo‘lmasligidir. Ammo bu ibora tadqiqotdagi har bir quyi qurilmaning barcha mikroishlab chiqarish jarayonlariga kengaytirilmasligi kerak.

Xususan, nano-muhandislikli bosim sensorining usulida tadqiqotchilar PDMS va bir devorli karbon nanotüp qatlamini tayyorlash paytida shisha ustiga suvda eriydigan PAA qurbon qatlami qoplagan. Demak, asosiy ESU tashuvchini erkinlashtirish usuli qurbon qatlamsizdir; bosim sensorining maxsus faol material ishlab chiqarishida esa qurbon qatlam ishlatiladi.

500 nm plyonka haqiqatan teri to‘qimasini kuzata oladimi?

Rasm 3 bu savolni nazariy hisob, barmoq izi replikasi, profilometriya, SEM va konfokal o‘lchovlar bilan ko‘rib chiqadi. Foydalanilgan mexanik modelga ko‘ra taxminan 200 µm dag‘allik amplitudasiga ega barmoq izi tuzilmasida konformal kontakt uchun PI qatlamining taxminan 3,5 µm'dan yupqa bo‘lishi kerak.

0,5 µm PI plyonkasi tadqiqotning hisoblash oralig‘ida taxminan 60–500 µm va undan katta sirt dag‘alligi amplitudalarida konformal xatti-harakat ko‘rsata oladi. Barmoq izi replikasida bajarilgan o‘lchovlarda 0,5 µm plyonka sirtning vodiylari va qirralarini yaqindan kuzatgan, 5 µm plyonka esa ko‘proq qirralarning yuqori hududlariga tegib turgan.

SEM tasvirlarida 0,5 µm plyonka ostidagi nozik barmoq izi morfologiyasi va ter teshiklariga mos keladigan mikro tuzilmalar ko‘rinib qolishi plyonka sirtni mexanik jihatdan sezilarli darajada tekislamaganini ko‘rsatadi.

Haqiqiy qurilmada chekka kontaktni buzadimi?

Bilak terisining silikon replikasida bajarilgan konfokal analizda 5 µm tayanch chekkasiga yaqin joyda to‘liq kontakt yo‘qolishi yuz bergan. Ammo 5 mm diametrli markaziy sezish maydonining katta qismi sirt geometriyasini kuzatishda davom etgan. Manba diametr yo‘nalishida tekshirilgan samarali kontakt chizig‘i ulushi %85 dan ortiq ekanini taxmin qiladi.

Bu ma’lumot to‘g‘ridan-to‘g‘ri tirik inson terisining butun yuzasida %85 kontakt qiladi degani emas. O‘lchov inson bilagidan tayyorlangan teri replikasi va tanlangan bir chiziq profilidan olingan geometrik baholashdir.

Ultra-yupqa elektrod nega past impedans beradi?

sEMG kabi biopotensial o‘lchovlarda elektrod bilan teri orasidagi samarali kontakt sathi muhim elektr parametridir. Qalin quruq elektrod mikro burmalarning faqat yuqori qismlariga tegsa, haqiqiy elektr kontakt maydoni cheklangan bo‘lib qolishi mumkin. 500 nm sinfidagi plyonka esa terining mikro-to‘qimasini kuzatgani uchun kengroq haqiqiy kontakt maydonini hosil qilishi mumkin.

ESU sEMG elektrodida oltin sezish plyonkasi ultra-yupqa PI ustida joylashgan bo‘lsa, tashqi ulanish maydoni mexanik jihatdan mustahkamlangan. Elektrod pad'i tijoriy ulanish kabeli bilan ishlatilishi mumkin bo‘lgan halqa shaklida loyihalangan; ichki diametri 4 mm, tashqi diametri 8 mm'dir.

1 kHz'dagi elektrod impedanslari qanday chiqdi?

Bu tajriba tartibida ultra-yupqa quruq elektrod tijoriy Ag/AgCl elektroddan taxminan uch tartib pastroq kontakt impedansini ko‘rsatgan. Ammo bu taqqoslash muayyan elektrod geometriyalari, teri tayyorligi va tadqiqotning o‘lchash protokoli uchun amal qiladi; bozordagi barcha ho‘l yoki quruq elektrodlarning umumiy ishlash reytingi sifatida o‘qilmasligi kerak.

Elektrod haqiqatan qayta ishlatiladimi?

Mualliflar elektrodlarni bir hafta davomida sinagan; har kuni o‘lchov olgan va qayta-qayta teriga taqib-yechgan. Umumiy takrorlar soni 100'dan oshgan. 100 sikldan keyin 5 µm tayanch hududi bilan 0,5 µm faol hudud orasidagi o‘tishda yaqqol delaminatsiya yoki charchash yorig‘i ko‘rilmagani xabar qilingan.

Bir haftalik takrorlardan so‘ng ESU elektrodining 1 kHz impedansi:

7,908 ± 0,006 kΩ

bo‘lgan, tijoriy Ag/AgCl elektrodning impedansi esa:

14,353 ± 1,564 MΩ

sifatida o‘lchangan.

ESU elektrodining nisbiy signal tebranishi %0,11, Ag/AgCl elektrodniki esa %26,64 deb berilgan. Mualliflar tijoriy ho‘l elektroddagi yomonlashuvning muhim qismini gidrojel qarishiga bog‘laydi.

Qayta foydalanish umuman parvarish talab qilmaydimi?

Yo‘q. Manba qayta foydalanish vaqtida o‘lik teri hujayralari va sebum ayniqsa 500 nm'lik sezish sirtida to‘planishi mumkinligini aniq bildiradi. Shu sababli har bir qo‘llashdan oldin va keyin elektrodni bir necha soniya etanol bilan chayish hamda nishon teri hududini spirtli paxta bilan yengil tozalash tavsiya qilingan.

Bu tafsilot muhimdir; “qayta foydalaniladigan” iborasi ifloslanishdan ta’sirlanmaydigan, parvarish talab qilmaydigan qurilma degani emas.

sEMG signal sifati qanday taqqoslandi?

ESU elektrodlari bilakning ichki hududiga joylashtirilib, ushlash vaqtida flexor carpi radialis mushagidan yuzaki elektromiyografiya signali yozib olindi. Xuddi shu joyda tijoriy Ag/AgCl elektrodlar bilan taqqoslash qilindi.

Ushlash kuchi oshirilganda ESU elektrodlar bilan yozib olingan sEMG amplitudasi ham oshgan. Bu natija qurilmaning yuzaki mushak faolligini seza olishini qo‘llab-quvvatlaydi. Ammo tadqiqot biror neyromushak kasalligining tashxis aniqligini, reabilitatsiya natijasini yoki klinik qaror samaradorligini sinamagan.

Ultra-yupqa harorat sensori nega tezroq?

Tadqiqotchilar platforma ustida oltin asosidagi rezistiv harorat sensori, ya’ni RTD ishlab chiqdi. Polimer taglik yupqalashgani sari sensor bilan issiqlik manbai orasidagi termal massa kamayadi va sezish elementining haqiqiy sirt haroratiga tezroq yaqinlashishi mumkin bo‘ladi.

Manbada harorat qarshiligi koeffitsiyenti (TCR) quyidagicha xabar qilingan:

Mualliflar 0,5 µm tuzilmada olingan qiymat oltinning manbada ko‘rsatilgan taxminan %0,324/°C intrinsik qiymatiga yaqinlashganini ta’kidlaydi.

0,5 µm RTD'nin 0,48 ms T90 javobi 5 µm tuzilmaning 11,54 ms qiymatidan taxminan 24 baravar qisqaroq. Maqola bu natijani metall asosidagi RTD'larda sub-millisekund javob namoyishi sifatida talqin qiladi.

Bosim sensorida 62,92 kPa⁻¹ sezgirlik qanday olindi?

Bosim sensori klassik mikrometr miqyosidagi piramida yoki g‘ovak mikro tuzilmalarni qalinlashtirish o‘rniga avval ishlab chiqilgan nano-muhandislik yondashuvidan foydalanadi. Qurilmada oltin interdigital elektrodlar va PDMS ustida bir devorli karbon nanotüp asosidagi sezish tuzilmasi ishlatiladi.

Tok–bosim egri chizig‘idagi turli ish hududlari uchun manbada:

• S1 = 62,92 kPa⁻¹
• S2 = 33,63 kPa⁻¹
• S3 = 0,49 kPa⁻¹

sezgirliklari ko‘rsatilgan. 62,92 kPa⁻¹ qiymati sensorning butun bosim oralig‘i bo‘ylab doimiy sezgirligi emas; egri chiziqning eng sezgir birinchi hududiga tegishli.

Rasm 5e shuningdek bosim sensorining sikl testini taxminan 4000 siklga qadar ko‘rsatadi. Bu natija laboratoriya sikl chidamliligini qo‘llab-quvvatlaydi; haqiqiy inson foydalanishida yillab davom etadigan chidamlilik yoki klinik ishonchlilik testi emas.

Poliimid plyonkaning teri ustida uzoq vaqt qolish chegarasi nima?

Tadqiqotning muhim, ammo oson ko‘zdan qochishi mumkin bo‘lgan cheklovlaridan biri PI'nin havo va suv o‘tkazuvchanligi pastligidir. Manba plyonkaning inson terisiga uzoq vaqt yopishib qolishi yaqqol qizarishga, ammo shishsiz yengil noqulaylikka sabab bo‘lishi mumkinligini bildiradi.

Shu sababli tadqiqotdagi “imperceptible” yoki yuqori qulaylik iboralari qurilmaning mexanik yupqaligiga taalluqlidir; bu bir necha kun uzluksiz va butunlay noqulayliksiz teri foydalanishi degan xulosa chiqarilmasligi kerak. Yechiladigan va qayta taqiladigan dizayn bu kontekstda alohida ahamiyat kasb etadi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlagan natijalar

• Taxminan 500 nm qalinlikdagi faol PI hududi mikro-to‘qimali sirtlarga 5 µm sinfidagi plyonkadan yuqoriroq konformallik bera oladi.
• Taxminan 5 µm qalinlashtirilgan doiraviy chekka ultra-yupqa markaziy hududning tashish vaqtida g‘ijimlanish va yirtilishga qarshi himoyalanishiga yordam beradi.
• Serpantin ko‘prik dizayni qo‘llangan makroskopik deformatsiyaning ultra-yupqa sensor oroliga uzatilishini sezilarli darajada kamaytiradi.
• Chekka tayanchi va suv bilan kamaytirilgan PI–shisha interfeys yopishishi ESU plyonkaning asosiy tashuvchidan zarar yetkazmasdan erkinlashtirilishini ta’minlagan.
• ESU quruq elektrod inson bilagida sEMG signalini yozib ola olgan va tadqiqot protokolida tijoriy Ag/AgCl elektroddan pastroq 1 kHz kontakt impedansini ko‘rsatgan.
• 0,5 µm RTD 0,48 ms T90 javob vaqtini ko‘rsatgan.
• Nano-muhandislikli bosim sensorining eng sezgir ish hududida 62,92 kPa⁻¹ sezgirlik xabar qilingan.
• ESU elektrodlari 100'dan ortiq taqib-yechish amaliyotidan keyin foydalanish mumkin holatda qolgan.

Tadqiqot isbotlamagan natijalar

• Qurilmalar biror kasallikni tashxislashi ko‘rsatilmagan.
• 100'dan ortiq qayta foydalanish cheksiz qayta foydalanish degani emas.
• Bir haftalik elektrod testi uzoq muddatli klinik xavfsizlik isboti emas.
• 0,48 ms harorat javobi barcha epidermal harorat sensorlari xuddi shunday ishlashini anglatmaydi.
• 62,92 kPa⁻¹ bosim sezgirligi butun bosim oralig‘i uchun doimiy emas.
• ESU platformasining asosiy tashuvchidan ajralishi qurbon qatlamsiz bo‘lishi bosim sensori ham kirgan barcha quyi ishlab chiqarish jarayonlari qurbon qatlam ishlatmaydi degani emas.
• Teri replikasidagi %85 dan ortiqgi samarali kontakt chizig‘i tirik inson terisining butun yuzasida %85 kontakt ulushi sifatida talqin qilinmaydi.
• Tadqiqot seriyali sanoat ishlab chiqarishi, sterilizatsiya, biotibbiy sertifikatsiya yoki shifoxona foydalanishini tasdiqlamagan.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Asosiy ESU plyonka ishlab chiqarilishi

PI prekursor eritmasi NMP bilan 1:2 hajm nisbatida suyultirilgan, 30 daqiqa aralashtirilgan va pufakchalarni olib tashlash uchun 30 daqiqa vakuumda kutilgan. Aralashma 50 × 50 mm shisha ustiga avval 600 rpm'da 9 soniya, so‘ng 2000 rpm'da 30 soniya spin-coating bilan qoplangan.

PI plyonka 60 °C'dan 220 °C'gacha 20 °C bosqichlar bilan va har bosqichda 10 daqiqa ushlab turilib, bosqichma-bosqich qotirilgan. Hosil bo‘lgan taxminan 0,5 µm PI plyonkada erkinlashtirish konturi ProtoLaser R4 tizimi bilan 0,1 W va 100 kHz sharoitlarda kesilgan.

Keyin fotosensitiv PI qatlami xuddi shu asosiy spin tezliklari bilan qoplangan, 110 °C'da 4 daqiqa oldindan pishirish bajarilgan, 200 mJ/cm² ekspozitsiya qilingan, rivojlantirilgan va 110 °C'da 15 daqiqa post-bake so‘ng qalinlashtirilgan tayanch geometriyasi hosil qilingan.

Oltin elektrod va harorat sensori

ESU PI ustiga magnetron sputtering bilan 50 nm Au yotqizilgan. Fotolitografiya va KI/I₂/H₂O asosidagi ho‘l yemirish orqali oltin naqsh hosil qilingan va qurilma keyin suvda erkinlashtirilgan.

Bosim sensorining maxsus ishlab chiqarish bosqichi

Bosim sensorida Au interdigital elektrodli ESU tuzilmasidan alohida ravishda, shisha ustiga 1:10 nisbatda suyultirilgan PAA eritmasi spin-coating bilan qo‘llangan va 85 °C'da 30 daqiqa qotirilib suvda eriydigan qurbon qatlam hosil qilingan.

Buning ustiga 10:1 precursor:curing-agent nisbatidagi PDMS aralashmasi toluen bilan suyultirilib qoplangan, 85 °C'da qotirilgan va oxirida 150 µg/mL bir devorli karbon nanotüp eritmasi stencil mask orqali purkalgan.

Bu usul tafsiloti maqolaning qurbon qatlamsiz asosiy erkinlashtirish yondashuvi qamrovini to‘g‘ri talqin qilish uchun muhimdir.

Mexanik optimallashtirish

Interfeys yopishish tajribasi

Submikrometr PI plyonkaning yopishish kuchi havoda 1,08 ± 0,06 N/m o‘lchangan, suv ichida esa foydalanilgan kuch o‘lchash tartibida o‘lchanadigan yopishish aniqlanmagan.

ESU qurilmalarining DI suvda erkinlashtirilish vaqti dizayn va o‘lchamga ko‘ra taxminan 10–30 daqiqa deb berilgan.

Konformal kontakt o‘lchovi

Barmoq uchi va bilak terisi replikalari silikon qoliplash usuli bilan tayyorlangan. 0,5 µm va 5 µm PI plyonkalar profilometriya, SEM, optik tasvirlash va konfokal mikroskopiya bilan taqqoslangan.

0,5 µm plyonka barmoq izi topografiyasini yaqindan kuzatgan; bilak replikasi ustidagi 5 mm diametrli sezish maydonida tanlangan diametr yo‘nalishida samarali konformal kontakt chizig‘i %85 dan oshgani hisoblangan.

sEMG elektrod xarakteristikasi

Kontakt impedansi TH2840B aniq LCR metr bilan o‘lchangan. Quruq qalin elektrod, tijoriy ho‘l Ag/AgCl elektrod va ESU elektrod bir hafta davomida taqqoslangan.

Har kuni birinchi o‘lchovdan so‘ng elektrodlar teriga 20 marta taqib-yechilgan va ikkinchi o‘lchov olingan. Shu tariqa bir haftaning oxirida umumiy qayta foydalanish soni 100'dan oshgan.

sEMG o‘lchovi

Ikki ESU elektrod bilak ustiga bipolar tartibda joylashtirilgan va ushlash vaqtida flexor carpi radialis mushagidan yuzaki elektromiyografiya signali yozib olingan. Turli ushlash kuchlari va takrorlangan barqaror ushlash vazifalari baholangan.

ESU elektrodining xabar qilingan signal-shovqin nisbati 19,92 dB, tijoriy Ag/AgCl elektrodniki 15,46 dB'dir.

RTD harorat ishlashi

Bosim sensori ishlashi

Rezistiv turdagi nano-muhandislikli bosim sensorida maksimal sezgirlik hududi 62,92 kPa⁻¹, ikkinchi hudud 33,63 kPa⁻¹ va yuqoriroq bosim hududidagi sezgirlik 0,49 kPa⁻¹ deb berilgan.

Sikl grafigi taxminan 4000 yuklash sikligacha ishlash takrorlanishini ko‘rsatadi. Manba buni yaxshi chidamlilik isboti sifatida talqin qiladi.

Inson ishtirokchi va xavfsizlik chegarasi

Tadqiqotning Experimental Section bo‘limida tajribalarga qatnashgan ko‘ngillilardan xabardor rozilik olingani aytiladi. Asosiy matnda alohida etik qo‘mita raqami yoki qo‘mita nomi berilmagan.

sEMG o‘lchovlari inson bilagida bajarilgan. Bunga qarshi ravishda teri sirtining batafsil konformal kontakt analizining muhim qismi silikon teri va barmoq izi replikalari ustida bajarilgan.

Manba shuningdek PI plyonkaning havo va suv o‘tkazuvchanligi cheklanganligi sababli uzoq vaqt terida saqlanganda yaqqol qizarish va yengil noqulaylik ko‘rilishi mumkinligini bildiradi. Shu sababli tadqiqot uzluksiz va cheksiz teri foydalanishi xavfsiz ekanini ko‘rsatmaydi.

Manba va Usul Haqida Izoh

To‘liq asl tadqiqot nomi: Nano-thick freestanding and reusable epidermal electronics via edge-supporting strategy

Mualliflar: Zehan Liu; Shengzhao Wang; Yina He; Chuchao Wang; Qihong Wu; Ran Yang; Xihan Wang; Weifeng Zhang; Weiqiang Hong; Yuan Gao; Yi Li; Mengxi Wu; Junshan Liu.

Teng hissa/teng birinchi muallif: Manbada teng birinchi muallif yoki teng hissa bayonoti mavjud emas.

Mas’ul mualliflar: Yi Li, Mengxi Wu va Junshan Liu.

Muassasa 1: State Key Laboratory of High-performance Precision Manufacturing, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning, China.

Muassasa 2: Key Laboratory for Micro/Nano Technology and System of Liaoning Province, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning, China.

Muassasa 3: AECC Sichuan Gas Turbine Establishment, Chengdu, Sichuan, China. Yina He bu muassasa bilan bog‘langan.

Jurnal: Microsystems & Nanoengineering.

Jild / maqola raqami: Volume 12, Article 292 (2026).

DOI:10.1038/s41378-026-01422-x

Nashriyot / platforma: Nature Portfolio / Springer Nature.

Manba turi va ekspert baholash holati: Ekspert baholashidan o‘tgan, nashr qilingan tadqiqot maqolasidir.

Nashr jarayoni: 19 may 2026'da qabul qilingan; 21 iyun 2026'da qayta ko‘rilgan; 13 iyul 2026'da qabul qilingan; 14 avgust 2026'da nashr qilingan va shu sanada version of record sifatida qayd etilgan.

Rasmiy nashr havolasi:Nature / Microsystems & Nanoengineering rasmiy maqola sahifasi

Litsenziya: Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0).

Mualliflik/vizual izohi: Litsenziya tegishli iqtibos bilan notijoriy ulashishni mumkin qilsa-da, o‘zgartirilgan yoki moslashtirilgan manba materialini tarqatishga ruxsat bermaydi. Shu sababli Verianla maqolasida manba shakllarning hosila qayta chizmasi qilinmagan.

Moliyalashtirish: Fundamental and Interdisciplinary Disciplines Breakthrough Plan of the Ministry of Education of China (JYB2025XDXM908); Rejuvenating Liaoning Talents Plan of Liaoning Province (XLYC2403098); Science and Technology Innovation Fund of Dalian (2024JJ12GX023 va 2025JJ12PT021); Dalian University of Technology qo‘llovi (DUT25YG255).

Ma’lumotlar mavjudligi: Ma’lumotlar oqilona so‘rov asosida mas’ul mualliflardan olinishi mumkinligi bildirilgan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini bildirgan.

Ishtirokchi roziligi: Tajribalarga qatnashgan ko‘ngillilardan xabardor rozilik olingan. Asosiy maqolada alohida etik qo‘mita nomi yoki tasdiq raqami ko‘rsatilmagan.

Muallif hissalari: Zehan Liu, Shengzhao Wang, Chuchao Wang va Ran Yang qurilmalarni loyihalagan, ishlab chiqargan va xarakterlagan. Zehan Liu va Qihong Wu signal yig‘ish zanjirlarini loyihalab ishlab chiqargan. Zehan Liu, Xihan Wang, Weifeng Zhang, Weiqiang Hong va Yuan Gao ma’lumotlarni tahlil qilgan va shakllarni tayyorlagan. Zehan Liu, Mengxi Wu va Junshan Liu maqolani yozgan. Yina He, Yi Li, Mengxi Wu va Junshan Liu loyihani nazorat qilgan.

Kritik qamrov izohi — qurbon qatlam: Asosiy ESU platformasining shisha tashuvchidan suv bilan erkinlashtirilishi alohida qurbon qatlam yoki yemiruvchi talab qilmaydi. Biroq bosim sensorining PDMS/SWCNT faol komponentini tayyorlaydigan maxsus usul bo‘limida suvda eriydigan PAA qurbon qatlami ishlatiladi. Demak, “butun sensor ishlab chiqarishi to‘liq qurbon qatlamsizdir” natijasi manba tomonidan qo‘llab-quvvatlanmaydi.

Kritik qayta foydalanish chegarasi: Qayta foydalanish ishlashi taxminan bir haftalik va 100'dan ortiq taqib-yechish amaliyotiga asoslangan. Sirt kontaminatsiyasini kamaytirish uchun elektrodni etanol bilan va nishon teri hududini spirtli paxta bilan tozalash talab qilingan.

Kritik teri foydalanish chegarasi: Manba PI'nin past havo va suv o‘tkazuvchanligi sababli uzoq muddatli yopishishda teri qizarishi va yengil noqulaylik yuzaga kelishi mumkinligini bildiradi. Tadqiqot uzoq muddatli dermatologik yoki klinik xavfsizlik tadqiqoti emas.

Ilmiy mazmun izohi: Bu Verianla izohi manba tadqiqotning asosiy matni, usul bo‘limi, Rasm 1–5, sonli natijalar va nashr metadata'si asosida tayyorlangan. Kasallik tashxisi, davolash muvaffaqiyati, uzoq muddatli klinik xavfsizlik yoki seriyali tijoriy ishlab chiqarish bo‘yicha manbada mavjud bo‘lmagan da’vo qo‘shilmagan.