Метод изготовления для тонкой штыревой электродов (разрыв и ширина: 20 мкм) на кончике иглы подкожных (диаметр: 720 мкм) подтверждается с помощью спрей покрытия и гибкой пленки photomask в процессе фотолитографии.
Методическая статья
Метод изготовления для тонкой штыревой электродов (разрыв и ширина: 20 мкм) на кончике иглы подкожных (диаметр: 720 мкм) подтверждается с помощью спрей покрытия и гибкой пленки photomask в процессе фотолитографии.
Мы ввели метод изготовления для электрических импедансной спектроскопии (EIS) - на --иглы (EoN: EIS на иглы) для поиска целевой ткани в организме путем измерения и анализа различий в электрического сопротивления между разнородными биотканей. Этот документ описывает метод изготовления тонкой штыревой электродов (IDEs) на кончике подкожных игл, с помощью фоторезиста спрей покрытия и гибкой пленки photomask в процессе фотолитографии. Полиэтилена полиэтилентерефталата (ПЭТ) тепла Термоусадочные трубки (HST) стене толщиной 25 мкм применяется как изоляция и пассивации слоя. PET HST показывает более высокой механической прочностью, по сравнению с poly(p-xylylene) полимерами, которые широко использовались в качестве диэлектрических покрытий материала. Кроме того HST показывает хорошая химическая стойкость для большинства кислот и щелочей, который выгоден для ограничения химических повреждений для EoN. Использование EoN особенно предпочтительным для характеристики химических веществ/биоматериалов или изготовления с использованием кислой/базовых химических веществ. Сфабрикованы разрыв и ширина Иды как малые, как 20 мкм, и общая ширина и длина Иды 400 мкм и 860 мкм, соответственно. Изготовление маржа от кончика (расстояние между кончиком иглы, шприцы и отправной точкой IDEs) подкожных игл как маленький 680 мкм, который указывает, что излишне чрезмерного вторжение в биотканей можно избежать во время Измерение электрического сопротивления. EoN имеет высокий потенциал для клинического применения, таких как для биопсии щитовидной железы и доставки лекарств анестезии в пространстве спинного мозга. Кроме того, даже в хирургии, которая предполагает частичную резекцию опухолей, EoN может использоваться для сохранения как много нормальной ткани как можно путем обнаружения хирургического маржа (нормальные ткани, который удаляется с хирургическое иссечение опухоли) между нормальной и поражения тканей.
Иглы широко используются в больницах для биопсии и доставки лекарств, потому, что они являются недорогим и простым в использовании. Они также имеют отличные механические свойства, несмотря на их тонкого диаметра и острыми кромками структура подходит для вторжения. Во время биопсии тканях-мишенях отбираются в дупле подкожных игл с УЗИ руководство1. Хотя УЗИ бесплатно излучения, безопасен для плода и беременной женщины и обеспечивает в реальном времени изображений, трудно увидеть органов, которые находятся глубоко внутри тела, особенно в случае пациентов с ожирением, потому, что ультразвуковые волны не могут проникать воздух или жировой ткани2. Кроме того, хирург не может приобрести глубина информации из двумерных УЗИ, который традиционно используется в большинстве больниц, что приводит к необходимости для нескольких биопсии если врачи не хватает навыков или опыта. В доставки лекарств для спинальной анестезии врачи определяют, что игла достиг пространство спинного мозга, если спинномозговой жидкости (СМЖ) течет назад в шприц в тщательно вставляя иглу в спину пациента. После подтверждения рефлюкс ФГО, анестезии препарат вводят в спинномозговой пространства3. Однако врачи риска проникновения или отрезать нервных волокон в пространство спинного мозга, вызывая сильную боль для больных и даже параплегия4,5. Таким образом эта процедура также требует умелого врача. Одним из решений для преодоления и смягчения вышеупомянутые трудности является добавление функции навигации для подкожных игл, так что объективная информация о позиции иглы могут быть предоставлены. Это помогло бы легко выполнить биопсию, доставки лекарств и даже хирургии не полагаясь на их эмпирических суждение только врач.
Для электрически локализации целевого тканей в организме, подкожных игл, включающих сопротивление электрического спектроскопия (EIS) датчик был введен как EIS на иглы (Эон)6. Датчик СЭИ в настоящее время используется в области биомедицинской инженерии для приложений, таких как ДНК обнаружения7,8,9, бактерии/вирусы обнаружения10,11,12 и анализ клеток/тканей13,14,,1516,17,18,19,20 , 21 , 22. EoN может различать разнородных материалов в частотной области, на основе их электрической проводимости и диэлектрическая проницаемость. Была проверена возможность дискриминации EoN для различных уровней концентрации фосфатов в буфер солевой (PBS)23, свиного жира/мышечной ткани6,23, и даже человека нормальный/рака почек тканей24 ,25. Ожидается, что эта возможность EoN значительно повысить точность биопсии путем размещения целевых тканей, основанных на различиях в импеданс между целевой поражения тканей и соседних нормальных тканей. Аналогичным образом следственный различия электрического сопротивления между употреблением наркотиков путем инъекций пространства (спинальной или эпидуральной пространства) и окружающих тканей может помочь врачам доставить анестезии препарат на точное целевое расположение. Кроме того EoN могут быть использованы для электрически стимулировать мозг/мышцы также относительно определения оптимального хирургического поля во время хирургических операций, которые связаны с частичной резекции опухоли, такие как частичная нефрэктомия, чтобы сохранить как много нормальной ткани как возможно.
Один из самых больших проблем в деле реализации EoN является изготовление электродов на изогнутые поверхности подкожных игл, имея небольшой радиус кривизны. Прямые металлические патронирования, с использованием обычных фотолитографии процесса рассматривается как неподобающе для изготовления микро размеров электродов на изогнутой поверхности с диаметром несколько миллиметров или меньше. Пока различные методы, включая конформное печати26, гибкие сухой пленки фоторезиста27, microfluidic метод28, nanoimprint литография29и субстрат вращающийся литографии30, были представил для изготовления металла/полимерных узоры на изогнутой поверхности. Однако есть еще ограничения, обусловленные EoN требования, такие как требуется субстрат с диаметром менее 1 мм, длина всего электрода 20 мм или более, ширина и зазор электродов, начиная в десятков микрометров и большого объема производства.
В настоящем исследовании прямые металлические патронирования, используя фоторезиста спрей покрытия и гибкая пленка photomask предлагается реализовать микро размеров электродов на изогнутые поверхности подкожных игл. Диаметр иглы как маленький 720 мкм (22-датчика), который широко используется для биопсии и доставки лекарств в больницах. Производство доходность предлагаемого изготовления также оценивается для определения возможности массового производства по доступной цене.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Электрическая изоляция подкожных игл
Примечание: Прозрачный тепла термоусадочная трубка (HST) используется для электроизоляции подкожных игл, это 720 мкм в диаметре и 32 мм в длину. HST изготовлен из полиэтилентерефталата (ПЭТ), который показывает хорошая химическая стойкость к воздействию большинства кислот и баз, отличная механическая прочность и биосовместимостью. Начальный внутренний диаметр и толщина стенки HST, 840 мкм и 25 мкм, соответственно. Диаметр HST клонит быть уменьшена более чем на 50% при температуре 100 ° C, с еще большей сокращения при более высоких температурах до 190 ° C. Обратите внимание, что ПЭТ HST термореактивный материал, который имеет свойство стать постоянно жесткие и жесткие, когда вылечить. Размер подкожных игл и термоусадочные трубки может корректироваться в зависимости от цели исследования и приложений. Общий процесс изготовления графически приводится на рисунке 1.
2. Au осаждения с помощью распыления
Примечание: В этом исследовании, процесс распыления, который доступен используется для депозита слой Au для электродов, хотя процесс испарения e луч может быть альтернативным методом. Было подтверждено, что повышение температуры, индуцированной в процессе распыления редко вызывает дополнительные усадка HST. Однако процесс, который продолжается более чем несколько минут может нагреть HST выше температуры первоначальной усадки. Это может вызвать дополнительные усадка HST, что привело к увеличению в поле изготовление от кончика.
3. спрей покрытия
Примечание: Низкой вязкость (14 cp) фоторезиста используется в процессе покрытия спрей для повышения эффективности спрей. Фоторезист можно легко покрытием на АС распыленных иглы только тогда, когда игла нагревается.
4. УФ-облучения и развивающихся
Примечание: В общем, до воздействия УФ, гибкая пленка photomask прилагается к плоская прозрачная пластинка для удаления воздушный зазор между photomask и образцы подвергаются воздействию УФ-излучения. Однако в этом исследовании, photomask используется без плоская прозрачная пластинка для реализации прямой металла, кучность на изогнутые поверхности подкожных игл. Photomask может применительно согнуты кривой подкожных игл для наилучшего кучность резолюции осуществимо с контактной каппу. Изгиб позволяет гибкое photomask сохранить площадь контакта между photomask и изогнутые поверхности подкожных игл как можно. Принимая мокрой травления (процесс не старт) для металла, кучность во внимание использование позитивного фоторезиста более выгодно, чем использование негативного фоторезиста. Это потому, что весь район за исключением электрода шаблон прозрачным, тем самым обеспечивая широкое поле зрения легко выровнять шаблоне электрод с центром иглы.
5. Cr/Au мокрые травления
Предостережение: Избегайте кожи глаз контакт с Cr и Au мокрой реактивов.
6. Удаление остаточных фоторезиста и пассивации
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Штыревой электродов (IDEs), как показано на рисунке 2, приведет к более эффективной зондирования области на ограниченной поверхности по сравнению с другими фигурами электродов. Общая длина Иды предназначен для 860 мкм для выявления и анализа изменений импеданса на менее чем 1 мм интервалы в биотканей, который обеспечит высокую точность размещения в процедуры доставки биопсии и наркотиков. Общая ширина IDEs-400 мкм, которая является геометрически возможно изме...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Мы продемонстрировали, что фотолитографии, с помощью спрей покрытия и фильм photomask является осуществимым методом для изготовления тонкой IDEs на изогнутые поверхности подкожных игл с малым диаметром менее 1 мм. Как ширину, так и разрыв Иды как низко как 20 мкм, и изготовление маржа от кончика как маленький 680 мкм. В рамках протокола процесс выравнивания, включая клин ошибка удаления, является важным шагом. Производство урожайность составила свыше 90% когда EoN было изготовлено индивидуально через процесс строгого выр...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не имеют ничего сообщать.
Эта работа была поддержана проект «Биомедицинских интегрированной технологии» через субсидии, предоставляемые ГИСТ в 2017 году.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Термоусадочная трубка | VENTION MEDICAL, Inc. | 103-0655 | |
| Игла для подкожных инъекций (22G) | HWAJIN MEDICAL co. | ltd-http://www.hwajinmedical.com | |
| Термофен | Weller | WHA600 | http://www.weller-tools.com/en/Home.html |
| Ультразвуковой очиститель | HWASHIN INSTRUMENT CO, LTD. | POWERSONIC 620-http://www.hwashin.net | |
| Плита | AS ONE Corporation | 006560 | |
| Распыление | A-Tech System. Ltd. | ATS/SPT/0208F | http://www.atechsystem.co.kr |
| Предметное стекло | Paul Marienfeld GmbH & Co. KG | 1000412 | |
| Распылитель для нанесения покрытий | LITHOTEK | LSC-200 | |
| Фоторезист | AZ электронные материалы | GXR 601 | http://www.merck-performance-materials.com/en/index.html |
| Проявитель (решение) | AZ электронные материалы | MIF 300 | http://www.merck-performance-materials.com/en/index.html |
| Выравниватель | MIDAS SYSTEM CO., Ltd. | Микроскоп MDA-400M | http://www.midas-system.com |
| NIKON Corporation | L200 | http://www.nikonmetrology.com | |
| Au мокрый травитель | TRANSENE COMPANY, Inc. | Ау травление типа TFA | http://transene.com |
| Cr мокрое травление | KMG Electronic. Chemicals, Inc. | CR-7 | http://kmgchemicals.com |
| Au мишень | Тонкие пленки и тонкие материалы | - | http://www.thifine.co.kr |
| мишень Cr | Тонкие пленки и тонкие материалы | - | http://www.thifine.co.kr |
| Газообразный аргон (99.999%) | SINIL Газ | Co.Ltd-http://www.sigas.kr | |
| Раствор ацетона | OCI Company Ltd | - | http://www.ocicorp.co.kr/company/index.asp |
| Анализатор импеданса | Gamry Instruments Inc | Reference 600 | https://www.gamry.com |
| Контроллер высоты | Mitutoyo Corporation | 192-613 | |
| Фосфат буферизованный солевым раствором | Life Technologies | Corporation 10010023 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение