UC 버클리, 신축성 착용형 센서 가속 제작 기술 개발

UC 버클리 공과대학, CA

포토리소그래피보다 빠르고 저렴한 새로운 제작 기술로 만든 슈퍼커패시터 어레이. (이미지: Peisheng He/UC Berkeley)

UC 버클리 엔지니어들이 의료 연구자들이 새로운 설계를 훨씬 더 빠르고 훨씬 낮은 비용으로 프로토타이핑하고 테스트할 수 있게 하는 착용형 센서 제작 신기술을 개발했습니다.

이 새로운 기술은 컴퓨터 칩 제작에 클린룸에서 사용되는 다단계 공정인 포토리소그래피를 200달러짜리 비닐 커터로 대체합니다. 이 참신한 접근법은 소량 센서 제작 시간을 거의 90% 단축하면서 비용을 거의 75% 절감한다고 기계공학 박사과정 중 이 기술을 개발한 Renxiao Xu는 말합니다.

착용형 센서는 연구자들이 환자들로부터 장기간 의료 데이터를 수집하는 데 자주 사용됩니다. 피부의 반창고부터 장기의 신축성 임플란트까지 다양하며, 건강 모니터링이나 질병 진단을 위해 정교한 센서를 활용합니다.

두 가지 모드 절단 제작 공정으로 만든 신축성 "스마트 메시". 이 장치는 피부 장착 땀 추출 및 감지에 적용될 수 있습니다. (이미지: Peisheng He/UC Berkeley)

이 장치들은 상호연결이라고 불리는 평평한 와이어와 센서, 전원, 스마트폰 앱이나 다른 수신기로 데이터를 전송하는 안테나로 구성됩니다. 완전한 기능을 유지하기 위해 피부와 장기에 장착된 상태에서 신축, 굽힘, 비틀림이 가능해야 하며 회로에 해를 끼치는 변형을 생성하지 않아야 합니다.

낮은 변형 유연성을 달성하기 위해 엔지니어들은 "아일랜드-브리지" 구조를 사용합니다. 아일랜드에는 상용 저항, 커패시터, 탄소 나노튜브 같은 실험실 합성 구성요소 같은 경직된 전자 및 센서 구성요소가 들어갑니다. 브릿지는 아일랜드들을 서로 연결합니다. 나선형과 지그재그 모양이 스프링처럼 늘어나 큰 변형을 수용합니다.

과거에는 연구자들이 포토리소그래피를 사용해 이러한 아일랜드-브리지 시스템을 구축했습니다. 빛을 이용해 반도체 웨이퍼에 패턴을 생성하는 다단계 공정입니다. 이 방식으로 착용형 센서를 만들려면 클린룸과 정교한 장비가 필요합니다.

새로운 기술은 더 간단하고 빠르며 경제적입니다. 특히 의료 연구자들이 테스트에 일반적으로 필요한 1~2더즌 샘플을 만들 때 더욱 그렇습니다.

이 기술에 대한 설명은 ACS Nano에 게재되었습니다. 현재 Apple에서 근무하는 Xu와 기계공학 교수이자 버클리 센서 및 액추에이터 센터 공동 소장인 Liwei Lin이 주도 연구자였습니다.

자세한 정보는 Sarah Yang(이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호 중, 자바스크립트 활성화 필요; 510-643-6803)에게 문의하세요.