- عنوان کتاب: Biomedical Electronics and Wearable Systems
- نویسنده: Jos´e Machado Da Silva
- حوزه: زیستپزشکی
- سال انتشار: 2025
- تعداد صفحه: 258
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 8.70 مگابایت
این مطالعه با هدف بررسی تخریب الکترودهای بیوپتانسیل خشک با استفاده از تکنیک ولتامتری عاریسازی آندی (ASV) انجام شد. الکترودها بر اساس لایههای نازک Ti-Cu رسوب داده شده بر روی زیرلایههای پلیمری مختلف (پلییورتان، پلیلاکتیک اسید و سلولز) با استفاده از کندوپاش مگنترون جریان مستقیم (DC) ساخته شدند. لایههای نازک TiCu0.34 (ترکیب شیمیایی 25.4 درصد مس و 74.6 درصد تیتانیوم) با کندوپاش یک هدف تیتانیومی کامپوزیتی تهیه شدند. برای مقایسه، یک لایه نازک خالص مس تحت شرایط یکسان تهیه و به عنوان مرجع استفاده شد. هر دو لایه ریزساختارهای متراکمی با تفاوت در توپوگرافی سطح و ساختار کریستالی نشان دادند. فرآیند تخریب شامل غوطهور کردن لایههای نازک TiCu0.34 و خالص مس در عرق مصنوعی (تهیه شده طبق استاندارد ISO 3160-2) برای مدت زمانهای مختلف (1 ساعت، 4 ساعت، 24 ساعت، 168 ساعت و 240 ساعت) بود. ASV تکنیکی بود که برای تعیین مقدار Cu(II) آزاد شده توسط الکترودهای غوطهور در محلول عرق انتخاب شد. شرایط بهینه آنالیز برای زمان رسوبگذاری و پتانسیل رسوبگذاری به ترتیب ۱۲۰ ثانیه و ۱.۰- ولت با حد تعیین مقدار ۰.۰۵۰ ppm و حد تشخیص ۰.۰۱۶ ppm تنظیم شد. نتایج نشان داد که الکترودهای TiCu0.34 روی زیرلایههای پلی اورتان در طول زمان در مقایسه با الکترودهای خالص مس به طور قابل توجهی قابل اعتمادتر بودند. پس از ۲۴۰ ساعت غوطهوری، الکترودهای TiCu0.34 حداکثر ۰.۰۶ ppm مس آزاد کردند، در حالی که الکترودهای خالص مس ۱۶ ppm آزاد کردند. نتایج تأثیر قابل توجه زیرلایه بر طول عمر الکترود را نشان داد، به طوری که پایههای سلولز عملکرد ضعیفی داشتند. لایههای نازک TiCu0.34 روی سلولز پس از ۲۴۰ ساعت ۱.۱۵ میکروگرم بر سانتیمتر مربع مس آزاد کردند، در مقایسه با ۱.۱۲ میلیگرم بر سانتیمتر مربع از لایههای خالص مس که روی همان زیرلایه رسوب داده شده بودند. میکروسکوپ نوری نشان داد که الکترودهای مبتنی بر زیرلایههای پلیلاکتیک اسید با گذشت زمان بیشتر مستعد خوردگی هستند، در حالی که ساختارهای فلزی شیشهای-مانند TiCu با لایه نازک روی زیرلایههای PU طول عمر بیشتری نشان دادند. این مطالعه بر اهمیت ارزیابی تخریب الکترودهای بیوپتانسیل خشک برای کاربردهای سلامت الکترونیکی تأکید کرد و به توسعه دستگاههای حسگر بادوامتر و قابل اعتمادتر کمک کرد. در حالی که این مطالعه شرایط دنیای واقعی را با استفاده از عرق مصنوعی شبیهسازی کرد، اما اندازهگیریهای درونتنی را شامل نشد.
This study aimed to investigate the degradation of dry biopotential electrodes using the anodic stripping voltammetry (ASV) technique. The electrodes were based on Ti-Cu thin films deposited on different polymeric substrates (polyurethane, polylactic acid, and cellulose) by Direct Current (DC) magnetron sputtering. TiCu0.34 thin films (chemical composition of 25.4 at.% Cu and 74.6 at.% Ti) were prepared by sputtering a composite Ti target. For comparison purposes, a Cu-pure thin film was prepared under the same conditions and used as a reference. Both films exhibited dense microstructures with differences in surface topography and crystalline structure. The degradation process involved immersing TiCu0.34 and Cu-pure thin films in artificial sweat (prepared following the ISO standard 3160-2) for different durations (1 h, 4 h, 24 h, 168 h, and 240 h). ASV was the technique selected to quantify the amount of Cu(II) released by the electrodes immersed in the sweat solution. The optimal analysis conditions were set for 120 s and −1.0 V for time deposition and potential deposition, respectively, with a quantification limit of 0.050 ppm and a detection limit of 0.016 ppm. The results showed that TiCu0.34 electrodes on polyurethane substrates were significantly more reliable over time compared to Cu-pure electrodes. After 240 h of immersion, the TiCu0.34 electrodes released a maximum of 0.06 ppm Cu, while Cu-pure electrodes released 16 ppm. The results showed the significant impact of the substrate on the electrode’s longevity, with cellulose bases performing poorly. TiCu0.34 thin films on cellulose released 1.15 μg/cm2 of copper after 240 h, compared to 1.12 mg/cm2 from Cu-pure films deposited on the same substrate. Optical microscopy revealed that electrodes based on polylactic acid substrates were more prone to corrosion over time, whereas TiCu thin-film metallic glass-like structures on PU substrates showed extended lifespan. This study underscored the importance of assessing the degradation of dry biopotential electrodes for e-health applications, contributing to developing more durable and reliable sensing devices. While the study simulated real-world conditions using artificial sweat, it did not involve in vivo measurements.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
نظرات کاربران