ELEKTROKEMIALLISTEN BIOSENSORIALUSTOJEN VALMISTUS SILKKIPAINOTEKNIIKALLA OAMK PRINLAB YMPÄRISTÖSSÄ

Opinnäytetyön tavoitteena oli optimoida valmistusprosessi elektrokemiallisten biosensorialustojen valmistukseen silkkipainotekniikalla. Elektrokemiallisten biosensorialustojen valmistus vaatii monialaista osaamista, joten työssä onnistumisen edellytys olikin löytää alan toimijaverkostot Suomessa ja ulkomailla, sekä heidän avullaan hankkia tarvittavaa tietoa kaupallisista materiaaleista sensorin valmistukseen silkkipainomenetelmällä. Silkkipainotekniikan teoriatietoihin nojaten suunniteltiin ja hankittiin optimaaliset painoverkot sekä materiaalit. Ensimmäiset testipainot tehtiin sensorialustan toiminnan kannalta kriittisimmällä painomusteella ja painoseulalla, tavoitteena oli optimoida painoparametrit kolmesta painokerroksesta koostuvan biosensorialustan valmistukseen. Testipainojen sekä niihin liittyvien painoparametrien muutoksien vaikutusta painojälkeen analysoitiin FocalSpec 3D-pintaprofiili mittalaitteella sekä sähkönjohtokykymittauksin. Mittaustulosten perusteella analysoitiin painoprosessia ja valittiin optimaaliset painoparametrit ja materiaalit varsinaiseen valmistusprosessiin. Työn tuloksena syntyi valmistusprosessi elektrokemiallisen biosensorialustan valmistukseen sekä todennettiin työssä esitettyjen silkkipainomenetelmän suunnittelusääntöjen paikkansa pitävyyttä käytännössä. Työssä dokumentoitiin tarpeelliset toimijaverkostot biosensorialustojen tutkimus- ja kehitystyössä sekä luotiin katsaus markkinoihin nyt ja tulevaisuudessa valmiisiin markkinaselvityksin perustuen. Työn edetessä kehitettiin käytäntö sensoripohjien tuotetiedonhallintaan, mikä pitää sisällään sensoriarkkien osaluettelot ja prosessissa käytettyjen materiaalien ja valmistusparametrien jäljitettävyyden. Materiaalien sekä valmistusparametrien jäljitettävyys on oleellisen tärkeää sensoripohjien tutkimus- ja kehitystyössä.The objective of this thesis was to optimize the manufacturing process for an electrochemical sensor platform using the traditional flatbed screen printing method. Manufacturing electrochemical sensor platforms requires multidiscipli-nary skills, and therefore one prerequisite was to collect people who are working in the rapid diagnostics and screen printing field in Finland or abroad, and utilize them when acquiring material and knowhow for the manufacturing process. The design rules for the printing process, printing screens and materials were based on the acquired theoretical information. An electrochemical sensor platform consists of three different layers. The first test print was carried out using the most critical printing materials to optimize the screen printing process parameters and to reach the best printing quality. The FocalSpec 3D surface profile and measurements of the electrical conductivity of the electrodes were the methods to analyze and find the optimized parameters for the screen printing process and the materials to manufacture the real electrochemical sensor platform where all three layers were printed. The most important result of this thesis was the optimization of the manufacturing process for an electrochemical sensor platform. In addition, it was proved how suitable the theoretical screen printing rules are in practice. The needed subcontracting network and companies in the electrochemical sensor research and development work in Finland and abroad were documented and categorized. A review of the electrochemical sensor markets now and in the future based on a commercial market analysis was also shortly presented in this thesis. The traceability of the parameters and materials in the manufacturing process of electro-chemical sensor platforms is noticed in the thesis because it is an important part of long term research and development work. For the use of PrinLab, an operative process for product data management and production management was created in the thesis process

Älykkäitä kasvomaskeja – Smart Mask

COVID-19-pandemian aiheuttamat vaikutukset yhteiskuntaan synnyttävät uusia tarpeita ja kysyntää erilaisille ratkaisuille pandemian leviämisen rajoittamiseksi. Oulun ammattikorkeakoulu on yhdessä Oulun yliopiston kanssa toteuttamassa Smart Mask -hanketta, jossa kehitetään älykkään kasvomaskin prototyyppiä. Älykäs kasvomaski yhdistää sensoroinnin ja langattoman viestinnän mobiilisovellukseen ja taustajärjestelmiin. Maskin sensoroinnit sisältävät toimintoja suojaustason säilyttämiseksi ja suodattimen laadun havaitsemiseksi. Tässä artikkelissa kerrotaan, miksi kasvomaskeja suositellaan käytettäväksi, mitkä ovat älykkäiden maskien hyödyt ja minkälaista kehitystä älykkäisiin maskeihin tehdään Smart Mask -hankkeessa ja muualla maailmassa

Practical guide to screen printing in printed electronics

This practical guide to screen printing explains the basics of table top screen printing in printed electronics. It shows how to print electronics with table top screen printing method and provides practical guidelines for learning the basics of multilayer printing. The guide includes principals of the table top screen printing, process parameters, screens and inks used and the manufacturing of a multilayer structure. It explains the printing process from preparations to printing and finishing actions. The printing process is exemplified on an embedded video. The guide is an overview for the beginners or more experienced to understand the process, and how operations during the printing effects on the printing result. It is a result of ESF co-funded project 'Rapid apps for printed electronics' which aimed to develop the skills for printed electronics competence. The project was carried out at Oulu UAS in 2015–2018

Seafood Age -hankkeessa kehitettiin ekoinnovatiivisia ratkaisuja terveellisempään ikääntymiseen meren antimia hyödyntäen

Euroopan aluekehitysrahaston Interreg Atlantic Arean rahoittamassa Seafood Age -hankkeessa kehitettiin älykkäitä ja ekoinnovatiivisia ratkaisuja terveellisempään ikääntymiseen ja kiertotalouden ja kestävän kehityksen periaatteiden käyttöönottoa meren antimien hyödyntämisessä. Tässä artikkelissa on esitelty hankkeen tuloksia ja kerrotaan Oulun ammattikorkeakoulun PrinLab-laboratorion osallistumisesta hankkeen tavoitteiden saavuttamiseen

Atlantic Area -rahoitukseen mukaan pääseminen ainoana suomalaisena organisaationa on monen tekijän summa

Oulun ammattikorkeakoulun informaatioteknologian yksikön painetun älykkyyden kehitystiimi on mukana Interreg Atlantic Area ”Seafood Age” hankkeessa ainoana suomalaisena organisaationa koko rahoitusmuodon historiassa. Matka hankkeen osatoteuttajaksi alkoi erilaisten NPA rahoitteisten hankkeiden myötä jo kymmenen vuotta sitten. Hankkeissa syntyneiden hyvien tulosten esittely erilaisissa seminaareissa niin kotimaassa kuin ulkomailla, sekä julkaisuissa ja nettisivuilla johti Interreg Atlantic Arean rahoittamaa hanketta suunnitelleen konsortion yhteydenottoon. Käynnistyi hanke nimeltä Seafood Age, jonka kokonaisbudjetti on yli kaksi miljoonaa euroa. Oulun ammattikorkeakoulun informaatioteknologian yksikön PrinLab-laboratorio kehittää Seafood Age -projektissa älykästä etikettiä (Smart Predictive Label, SPL), jolla voidaan varmistaa ruokatuotteen turvallisuus, terveellisyys ja laatu tuotannosta kuluttajalle saakka. Tarrataustainen etiketti voidaan kiinnittää esimerkiksi elintarvikepakkaukseen

Optimization of a Power Management Process in a Printed Electronics Smart Label System

The topic of this research was to investigate and optimize power management of a printed electronics prototype device used for quality assurance of Ready-to-Eat food products. Printed electronics enables the manufacturing of thin, lightweight products and components, which can be part of a functional system. In order to maintain the lightweight and thin nature of the products, a small and thin battery is integrated in these types of autonomous systems. Power consumption of the system should be kept at low level to enable the use of printed batteries.The optimization of power consumption was done at software level. The goal was to reach so low power consumption that the printed prototype device can operate on a food package long enough using a small sized printed battery. Another goal was to study the effects of different operating modes to the power consumption and how much is it possible to affect to them. The research started by studying power management in embedded systems and finding out what was the device’s power consumption at the start. After that, a plan for optimization procedures was done. The optimization procedures were executed one by one and effects to power consumption was measured. This revealed exactly how much each procedure was affecting to power consumption. Usability also played a key role in finding the optimal solution. As a result, the device’s current consumption was optimized to the desired level where it can reach the targeted operating time. All functionalities and usability were maintained in the power optimization process

Printed electronics as an enabling technology ‒ introduction to printed electronics

Printed electronics is a combination of conventional printing techniques used with functional materials in ink or paste format. Technology has been around us already for decades. There are several commercially available applications, such as RFID tags, antennas, flat cables, diagnostic test strips, wearable sensors, batteries, etc. However, many of the printed technology areas are still rapidly evolving and it is a relatively unknown field for the public

Basics of screen printing for printable and flexible electronics

Screen printing is a common technique in printing electronic components. Materials like conductive inks and substrates enable a new approach to product development and manufacturing. Operators´ role in the printing process is significant for the desired quality. The video presents a step-by-step guide on how to print an electronic component with a screen printer and highlights the most important quality deviations. This video is spoken in Finnish, but subtitles are available in English. The video presents practical printing screen printing process from preparations to printing and finishing actions. Screen printing is a cost-effective way to manufacture electronics in a small-scale production, and suitable for product development and material testing. In this video, printing is made with the EKRA E2 screen printer. The video is a result of ESF co-funded project "Rapid apps for printed electronics", which aimed to develop the skills for printed electronics competence. The project was carried out at Oulu UAS in 2015–2018