UC Berkeley의 신축성 웨어러블 센서 제작 가속화

UC 버클리 공과대학, 캘리포니아

포토리소그래피보다 빠르고 저렴한 새로운 제조 기술을 사용하여 만든 슈퍼커패시터 어레이입니다. (이미지 :He Peisheng / UC Berkeley)

UC Berkeley의 엔지니어들은 의학 연구자들이 기존 방법보다 훨씬 더 빠르고 훨씬 저렴한 비용으로 새로운 디자인의 프로토타입을 제작하고 테스트할 수 있는 새로운 웨어러블 센서 제작 기술을 개발했습니다.

새로운 기술은 클린룸에서 컴퓨터 칩을 만드는 데 사용되는 다단계 공정인 포토리소그래피를 200달러짜리 비닐 절단기로 대체합니다. 박사 학위를 취득하는 동안 이 기술을 개발한 Renxiao Xu는 새로운 접근 방식을 통해 소규모 센서 배치를 만드는 시간을 거의 90%까지 단축하는 동시에 비용을 거의 75%까지 절감할 수 있다고 말했습니다. 버클리에서 기계공학을 전공했습니다.

웨어러블 센서는 연구자들이 장기간에 걸쳐 환자로부터 의료 데이터를 수집하는 데 자주 사용됩니다. 피부의 접착 붕대부터 장기의 신축성 있는 임플란트에 이르기까지 다양하며 정교한 센서를 활용하여 건강을 모니터링하거나 질병을 진단합니다.

2가지 모드 절단 제작 공정으로 만들어진 신축성 있는 "스마트 메시"입니다. 이 장치는 피부에 장착된 땀 추출 및 감지에 적용될 수 있습니다. (이미지 :He Peisheng / UC Berkeley)

이러한 장치는 인터커넥트라고 불리는 평면 전선과 센서, 전원, 스마트폰 앱이나 기타 수신기와 데이터를 통신하는 안테나로 구성됩니다. 완전한 기능을 유지하려면 회로를 손상시킬 수 있는 긴장을 일으키지 않고 장착된 피부와 기관을 늘리고, 구부리고, 비틀어야 합니다.

변형률이 낮은 유연성을 달성하기 위해 엔지니어는 "아일랜드 브리지" 구조를 사용합니다. 섬에는 상업용 저항기, 커패시터, 탄소 나노튜브와 같은 실험실에서 합성된 구성 요소 등 견고한 전자 장치 및 센서 구성 요소가 있습니다. 다리는 섬들을 서로 연결합니다. 나선형 및 지그재그 모양은 큰 변형을 수용하기 위해 스프링처럼 늘어납니다.

과거에 연구자들은 빛을 사용하여 반도체 웨이퍼에 패턴을 만드는 다단계 공정인 포토리소그래피를 사용하여 이러한 아일랜드 브리지 시스템을 구축했습니다. 이런 방식으로 웨어러블 센서를 만들려면 클린룸과 정교한 장비가 필요합니다.

새로운 기술은 특히 의학 연구자들이 일반적으로 테스트에 필요한 10~20개의 샘플을 만들 때 더욱 간단하고 빠르며 경제적입니다.

이 기술에 대한 설명은 ACS Nano에 게재되었습니다. 현재 Apple에서 근무하고 있는 Xu와 기계공학과 교수이자 Berkeley 센서 및 액추에이터 센터의 공동 소장인 Liwei Lin이 수석 연구원이었습니다.

자세한 내용은 Sarah Yang에게 문의하세요. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다.; 510-643-6803.