艾伦·S
布朗，加州大学伯克利分校 一种超级电容器阵列，采用比光刻技术更快、更便宜的新制造技术制成
鸣谢:何培生/加州大学伯克利分校 加州大学伯克利分校的工程师开发了一种制造可穿戴传感器的新技术，使医学研究人员能够以比现有方法更快的速度和更低的成本对新设计进行原型测试
这项新技术用价值200美元的乙烯切割器取代了照相平版印刷术——一种用于在洁净室制造计算机芯片的多步工艺
徐仁晓博士说，这种新方法将小批量生产传感器的时间缩短了近90%,同时降低了近75%的成本
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他在攻读博士学位时发展了这项技术
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伯克利大学的机械工程
“大多数从事医疗设备研究的人员都没有光刻方面的背景，”徐说
“我们的方法使他们在计算机上更改传感器设计变得简单而廉价，然后将文件发送到乙烯切割机进行制作
" 对这项技术的描述于2011年1月11日发表
25英寸ACS Nano
现就职于苹果公司的徐和机械工程教授、伯克利传感器和致动器中心联合主任林立伟是首席研究员
研究人员经常使用可穿戴传感器来长时间收集患者的医疗数据
它们的范围从皮肤上的粘性绷带到器官上的可拉伸植入物，并利用复杂的传感器来监测健康或诊断疾病
这些设备由扁平线(称为互连)以及传感器、电源和天线组成，用于向智能手机应用程序或其他接收器传输数据
为了保持完整的功能，它们必须随着安装它们的皮肤和器官拉伸、弯曲和扭曲，而不会产生损害其电路的张力
徐说，为了实现低应变柔性，工程师们使用了“岛桥”结构
这些岛屿容纳了刚性电子器件和传感器组件，如商用电阻器、电容器和实验室合成的组件，如碳纳米管
这些桥把这些岛屿相互连接起来
它们的螺旋形和之字形像弹簧一样伸展以适应大的变形
过去，研究人员使用光刻技术建造了这些岛桥系统，这是一个多步骤的过程，使用光在半导体晶片上创建图案
用这种方法制造可穿戴传感器需要一个干净的房间和复杂的设备
这项新技术更简单、更快速、更经济，尤其是在制造医学研究人员通常需要的一打或二十几打样本时
制造传感器首先要将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)粘合片贴在聚酯薄膜(双轴取向PET)基底上
徐说，其他塑料也可以
由双模切割制造工艺制成的可拉伸“智能网”
该装置可以应用于皮肤固定的汗液提取和传感
鸣谢:何培生/加州大学伯克利分校 然后，乙烯切割机使用两种切割方式将它们成型
第一种是隧道切割，只切开顶部PET层，但不触及聚酯薄膜基材
第二种类型是贯穿切割，将两层都切开
这足以制造岛桥传感器
首先，隧道切口用于上部粘性PET层，以追踪互连的路径；然后，剥离切割的PET片段，在暴露的聚酯薄膜表面上留下互连图案
接下来，整个塑料片被镀金(也可以使用另一种导电金属)
剥离剩余的顶部PET层，留下具有轮廓分明的互连的聚酯薄膜表面，以及岛上暴露的金属开口和接触垫
然后将传感器元件附着到接触垫上
对于电子器件，如电阻器，使用导电胶和普通的加热板来确保接合
一些实验室合成的组件，如碳纳米管，可以直接应用于垫，无需任何加热
一旦这一步完成，乙烯基切割机使用贯穿切割来雕刻传感器的轮廓，包括螺旋，之字形和其他特征
为了演示这项技术，徐和林开发了各种可拉伸的元件和传感器
一个安装在鼻子下面，根据传感器前后产生的微小温度变化来测量人的呼吸
“对于一个呼吸传感器来说，你不想要什么笨重的东西，”林说
“你想要一种又薄又有弹性的东西，就像你鼻子下面的带子一样，这样当它长时间记录信号时，你就可以睡着了
" 另一个原型由一系列防水超级电容器组成，它们像电池一样储存电能，但释放速度更快
超级电容器可以为某些类型的传感器供电
“我们还可以通过添加电容器或电极来测量心电图，或者添加芯片大小的加速度计和陀螺仪来测量运动，从而制造更复杂的传感器，”徐说
尺寸是传感器切割的一个关键限制
它的最小特征是200到300微米宽，而光刻可以产生几十微米宽的特征
但徐指出，大多数可穿戴传感器不需要如此精细的功能
研究人员相信，这项技术有一天会成为每个研究可穿戴传感器或新疾病的实验室的标准功能
原型可以使用高性能的计算机辅助设计(CAD)软件或专为乙烯基打印机开发的更简单的应用程序来设计
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