Le procédé de fabrication d’électrodes interdigitées fines (gap et largeur : 20 µm) à la pointe d’une aiguille hypodermique (diamètre : 720 µm) est démontrée en utilisant un jet enduit et photomasque film souple dans le processus de photolithographie.
Nous avons mis en place un procédé de fabrication pour la spectroscopie d’impédance électrique (SIE) – sur – un-aiguille (EoN : EIS-sur-a-aiguille) pour localiser les tissus cibles du corps en mesurant et en analysant les différences dans l’impédance électrique entre les différents biotissues. Cet article décrit le procédé de fabrication d’électrodes interdigitées fines (IDEs) à la pointe d’une aiguille hypodermique à l’aide d’une pulvérisation de résine photosensible revêtement et photomasque film souple dans le processus de photolithographie. Un polyéthylène téréphtalate (PET) chaleur shrink tube à (TVH) avec une épaisseur de paroi de 25 µm est employee comme la couche d’isolation et de passivation. La TVH PET présente une résistance mécanique plus élevée par rapport aux polymères de poly(p-xylylene), qui ont été largement utilisés comme matériau de revêtement diélectrique. En outre, la TVH montre bonne résistance chimique à la plupart des acides et des bases, qui est avantageux pour limiter les dégâts chimiques à l’EoN. L’utilisation de l’EoN est surtout préférée pour la caractérisation de produits chimiques/biomatériaux ou fabrication à l’aide de produits chimiques acides/basiques. L’écart fabriqué et la largeur des IDEs sont aussi petites que 20 µm, et la largeur et la longueur des IDEs globale sont de 400 µm et 860 µm, respectivement. La marge de fabrication du bout de l’aiguille hypodermique (distance entre l’extrémité de l’aiguille hypodermique et point de départ des IDEs) est aussi petite que 680 µm, qui indique cette invasion inutilement excessive dans biotissues peut être évitée au cours de la mesure de l’impédance électrique. L’EoN a un potentiel élevé pour l’usage clinique, tels que des biopsies de la glande thyroïde et administration de médicaments de l’anesthésie dans un espace de la colonne vertébrale. En outre, même en chirurgie nécessitant la résection partielle des tumeurs, le EoN peut être utilisée pour préserver les tissus normaux autant que possible en détectant la marge chirurgicale (tissu normal qui est enlevée avec l’exérèse chirurgicale d’une tumeur) entre le normal et tissus de la lésion.
Aiguilles hypodermiques sont largement utilisés dans les hôpitaux pour des biopsies et de délivrance de médicaments parce qu’ils sont peu coûteux et facile à utiliser. Ils ont aussi d’excellentes propriétés mécaniques malgré leur faible diamètre et une structure tranchants pour l’invasion. Au cours d’une biopsie, les tissus cibles sont échantillonnées dans le creux de l’aiguille hypodermique avec échographie orientation1. Bien que l’échographie est sans rayonnement, sans danger pour les foetus et les femmes enceintes et fournit une imagerie en temps réel, il est difficile de visualiser les organes qui sont profondément dans le corps, surtout dans le cas de patients obèses parce que les ultrasons ne peut pas pénétrer l’air ou 2de tissus adipeux. En outre, un chirurgien ne peut pas acquérir les informations de profondeur de l’échographie bidimensionnelle qui est classiquement utilisée dans la plupart des hôpitaux, d’où la nécessité pour les biopsies multiples si les médecins n’ont pas compétence ou d’expérience. Drug delivery pour la rachianesthésie, médecins de déterminent que l’aiguille a atteint l’espace de la colonne vertébrale si le liquide céphalo-rachidien (LCR) s’écoule vers l’arrière dans la seringue tout en insérant avec précaution l’aiguille dans le dos du patient. Après avoir confirmé le reflux de LCR, la drogue de l’anesthésie est injectée dans l’ espace spinal3. Cependant, médecins risquent de pénétrer ou de couper les fibres nerveuses dans l’espace de la colonne vertébrale, provoquant une douleur aux patients et même paraplégie4,5. Par conséquent, cette procédure nécessite également un médecin habile. Une solution pour surmonter et d’atténuer les difficultés susmentionnées consiste à ajouter une fonction de navigation à la seringue hypodermique, afin qu’une information objective sur la position de l’aiguille peut être fournie. Cela contribuerait à un médecin facilement effectuer une biopsie, administration de médicaments et même une chirurgie sans compter sur leur jugement empirique uniquement.
Afin de localiser électriquement les tissus de cible dans le corps, une seringue hypodermique incorporant une spectroscopie d’impédance électrique capteur (EIE) a été introduite comme EIS-sur-a-aiguille (EoN)6. Le capteur de l’EIE est actuellement utilisé dans le domaine du génie biomédical pour des applications telles que l’ADN détection7,8,9, bactéries/virus détection10,11,12 et analysent les cellules/tissus13,14,15,16,17,18,19,20 , 21 , 22. the EoN peut discriminer entre matériaux différents dans un domaine de fréquence selon leur conductivité électrique et la permittivité. La capacité de discrimination de l’EoN a été vérifiée pour différents niveaux de concentration de tampon phosphate salin (PBS)23, porc gras/muscle tissus6,23et même humain normal/cancer rénal tissus24 ,,25. Cette capacité de l’EoN devrait considérablement augmenter l’exactitude de la biopsie en localisant les tissus cibles basées sur les différences d’impédance électrique entre les tissus de lésion cible et les tissus voisins normaux. De manière similaire, les différences d’instruction de l’impédance électrique entre l’injection de drogues l’espace (espace rachidienne ou péridurale) et les tissus environnants peuvent aider les médecins à administrer un médicament anesthésie à l’emplacement cible exacte. En outre, le EoN peut servir à stimuler électriquement le cerveau/muscle aussi bien que pour déterminer une marge chirurgicale optimale pendant les chirurgies nécessitant la résection partielle d’une tumeur, tels que la néphrectomie partielle, à préserver en tant que tissu beaucoup normal comme possible.
Un des défis plus importants dans la réalisation de l’EoN est la fabrication d’électrodes sur la surface courbe d’une aiguille hypodermique ayant un faible rayon de courbure. Directe structuration métallique en utilisant un procédé de photolithographie conventionnel a été considérée comme impropre à la fabrication d’électrodes micro-entreprises sur un substrat incurvé avec un diamètre de quelques millimètres ou moins. Jusqu’à présent, les différentes méthodes, y compris conforme d’impression26, flexible sec film photosensible27, la microfluidique méthode28, nano-impression lithographique29et substrat-tournant Lithographie30, ont été introduit pour fabriquer des modèles métal/polymère sur une surface courbe. Cependant, il y a toujours limites en raison des exigences d’EoN, tels que le substrat requis avec un diamètre inférieur à 1 mm, longueur totale électrode de 20 mm ou plus, la largeur et l’écart des électrodes allant dans des dizaines de micromètres et la production à volume élevé.
Dans la présente étude, directe structuration métal en employant la pulvérisation de résine photosensible revêtement et un film souple photomasque est proposée de réaliser des micro-entreprises des électrodes sur la surface courbe d’une aiguille hypodermique. Le diamètre de l’aiguille est aussi petit que 720 µm (calibre 22), qui est largement utilisée pour les biopsies et administration de médicaments dans les hôpitaux. Le rendement de production de la méthode de fabrication proposée est également évalué afin de déterminer la faisabilité de la production en bloc à un prix abordable.
Nous avons démontré que la photolithographie à l’aide d’enduit de pulvérisation et un masque de film photographique est une méthode faisable pour fabriquer des IDEs fines sur la surface courbe d’une aiguille hypodermique de petit diamètre de moins de 1 mm. La largeur et l’écart des IDEs sont aussi faibles que 20 µm, et la marge de fabrication de la pointe est aussi petite que 680 µm. Au sein du protocole, le processus d’alignement, y compris l’enlèvement de coin d’erreur, est une étape cruciale. …
The authors have nothing to disclose.
Ce travail a été soutenu par le projet de « Recherche biomédicale de la technologie intégrée » grâce à une subvention octroyée par GIST en 2017.
Heat shrink tube | VENTION MEDICAL, Inc. | 103-0655 | |
Hypodermic needle (22G) | HWAJIN MEDICAL co. ltd | – | http://www.hwajinmedical.com |
Heat gun | Weller | WHA600 | http://www.weller-tools.com/en/Home.html |
Ultrasonic cleaner | HWASHIN INSTRUMENT CO, LTD. | POWERSONIC 620- | http://www.hwashin.net |
Hotplate | AS ONE Corporation | 006560 | |
Sputtering | A-Tech System. Ltd. | ATS/SPT/0208F | http://www.atechsystem.co.kr |
Glass slide | Paul Marienfeld GmbH & Co. KG | 1000412 | |
Spray coater | LITHOTEK | LSC-200 | |
Photoresist | AZ electronic materials | GXR 601 | http://www.merck-performance-materials.com/en/index.html |
Developer (solution) | AZ electronic materials | MIF 300 | http://www.merck-performance-materials.com/en/index.html |
Aligner | MIDAS SYSTEM CO.,Ltd. | MDA-400M | http://www.midas-system.com |
Microscope | NIKON Corporation | L200 | http://www.nikonmetrology.com |
Au wet etchant | TRANSENE COMPANY, Inc. | Au etchant type TFA | http://transene.com |
Cr wet etchant | KMG Electronic. Chemicals, Inc. | CR-7 | http://kmgchemicals.com |
Au target | Thin films and Fine Materials | – | http://www.thifine.co.kr |
Cr target | Thin films and Fine Materials | – | http://www.thifine.co.kr |
Argon gas (99.999%) | SINIL Gas Co.Ltd | – | http://www.sigas.kr |
Acetone solution | OCI Company Ltd | – | http://www.ocicorp.co.kr/company/index.asp |
Impedance analyzer | Gamry Instruments Inc | Reference 600 | https://www.gamry.com |
Height Controller | Mitutoyo Corporation | 192-613 | |
Phosphate buffered saline | Life Technologies Corporation | 10010023 |