Hypodermic सुई की नोक पर ठीक इलेक्ट्रोड का निर्माण Photoresist स्प्रे कोटिंग और जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए लचीले Photomask का उपयोग
Summary
ठीक interdigitated इलेक्ट्रोड के लिए निर्माण विधि (अंतर और चौड़ाई: 20 µm) एक hypodermic सुई की नोक पर (व्यास: ७२० µm) photomask प्रक्रिया में एक स्प्रे कोटिंग और लचीली फिल्म photolithography का उपयोग कर प्रदर्शन किया है.
Abstract
हम विद्युत प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS) के लिए एक निर्माण विधि शुरू की है-पर एक सुई (कल्प: EIS-on-a-सुई) को मापने और विश्लेषण के बीच विद्युत प्रतिबाधा में मतभेद से शरीर में लक्ष्य ऊतकों का पता लगाने के लिए समान इस कागज photomask प्रक्रिया में एक photoresist स्प्रे कोटिंग और लचीली फिल्म photolithography का उपयोग कर एक hypodermic सुई की नोक पर ठीक interdigitated इलेक्ट्रोड (इडस) के निर्माण विधि का वर्णन करता है । एक पॉलीथीन terephthalate (पीईटी) गर्मी हटना ट्यूब (HST) 25 µm की एक दीवार की मोटाई के साथ इंसुलेशन और passivation परत के रूप में कार्यरत है । पीईटी HST एक उच्च यांत्रिक स्थायित्व पाली (पी-xylylene) पॉलिमर, जो व्यापक रूप से एक ढांकता कोटिंग सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया गया है के साथ तुलना में पता चलता है । इसके अलावा, HST सबसे एसिड और कुर्सियां, जो कल्प को रासायनिक नुकसान सीमित करने के लिए लाभप्रद है के लिए अच्छा रासायनिक प्रतिरोध से पता चलता है । प्रकल्प का उपयोग विशेष रूप से रसायनों के लक्षण वर्णन के लिए पसंद है/या अम्लीय/बुनियादी रसायनों का उपयोग कर निर्माण । गढ़े गैप और इडस की चौड़ाई 20 µm के रूप में छोटे हैं, और समग्र चौड़ाई और इडस की लंबाई ४०० µm और ८६० µm, क्रमशः कर रहे हैं । टिप से निर्माण मार्जिन (hypodermic सुई की नोक और इडस के शुरू बिंदु के बीच की दूरी) hypodermic सुई के रूप में ६८० µm के रूप में छोटा है, जो इंगित करता है कि अनावश्यक रूप से अत्यधिक आक्रमण के दौरान से बचा जा सकता है विद्युत प्रतिबाधा माप. कल्प एक रीढ़ की हड्डी अंतरिक्ष में थायराइड बायोप्सी और संज्ञाहरण दवा वितरण के लिए के रूप में नैदानिक उपयोग के लिए एक उच्च क्षमता है । इसके अलावा, सर्जरी में भी है कि ट्यूमर के आंशिक लकीर शामिल है, कल्पक शल्य मार्जिन का पता लगाने के द्वारा संभव के रूप में ज्यादा सामांय ऊतक के रूप में संरक्षित करने के लिए नियोजित किया जा सकता है (सामांय ऊतक है कि एक ट्यूमर के सर्जिकल उत्पाद के साथ हटा दिया जाता है) के बीच सामांय और घाव के ऊतकों ।
Introduction
Hypodermic सुई व्यापक रूप से बायोप्सी और दवा वितरण के लिए अस्पतालों में उपयोग किया जाता है क्योंकि वे सस्ती और उपयोग करने के लिए आसान कर रहे हैं । वे भी अपने पतले व्यास और एक तेज धार आक्रमण के लिए उपयुक्त संरचना के बावजूद उत्कृष्ट यांत्रिक गुण है । एक बायोप्सी के दौरान, लक्ष्य के ऊतकों hypodermic सुई के खोखले में के साथ नमूना है ट्रा मार्गदर्शन1। हालांकि ट्रा विकिरण से मुक्त है, भ्रूण और गर्भवती महिलाओं के लिए सुरक्षित है, और वास्तविक समय इमेजिंग प्रदान करता है, यह शरीर के भीतर गहरी है कि अंगों को देखने के लिए मुश्किल है, मोटापे से ग्रस्त रोगियों के मामले में विशेष रूप से क्योंकि अल्ट्रासोनिक तरंगों हवा घुसना नहीं कर सकते या वसा ऊतकों2. इसके अलावा, एक सर्जन दो आयामी ट्रा कि पारंपरिक अस्पतालों के बहुमत में उपयोग किया जाता है से गहराई से जानकारी प्राप्त नहीं कर सकते, कई बायोप्सी के लिए की जरूरत में जिसके परिणामस्वरूप अगर चिकित्सकों कौशल या अनुभव की कमी है । रीढ़ की हड्डी में संज्ञाहरण के लिए दवा वितरण में, चिकित्सकों का निर्धारण कि सुई रीढ़ की हड्डी अंतरिक्ष में पहुंच गया है अगर मस्तिष्कमेरु द्रव (सीएसएफ) सिरिंज में पिछड़े बहती है, जबकि ध्यान से रोगी की पीठ में सुई डालने । सीएसएफ के भाटा की पुष्टि करने के बाद, संज्ञाहरण दवा रीढ़ की हड्डी अंतरिक्ष में इंजेक्शन है3। हालांकि, चिकित्सकों के जोखिम मर्मज्ञ या रीढ़ की हड्डी अंतरिक्ष में तंत्रिका तंतुओं को काटने, रोगियों को गंभीर दर्द के कारण और भी paraplegia4,5. इस प्रकार, इस प्रक्रिया को भी एक निपुण चिकित्सक की आवश्यकता है । एक समाधान पर काबू पाने और aforementioned कठिनाइयों को कम करने के लिए hypodermic सुई के लिए एक नेविगेशन समारोह इतना जोड़ है कि सुई की स्थिति पर उद्देश्य जानकारी प्रदान की जा सकती है । यह एक चिकित्सक आसानी से एक बायोप्सी प्रदर्शन, दवा वितरण में मदद मिलेगी, और यहां तक कि उनके अनुभवजंय निर्णय पर निर्भर बिना एक सर्जरी ही ।
आदेश में शरीर में लक्षित ऊतकों स्थानीयकरण करने के लिए, एक hypodermic सुई एक विद्युत प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS) को शामिल सेंसर EIS के रूप में पेश किया गया है पर एक सुई (कल्प)6. EIS संवेदक वर्तमान में डीएनए का पता लगाने7,8,9, बैक्टीरिया/वायरस का पता लगाने10,11,12 के रूप में) अनुप्रयोगों के लिए बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है , और कोशिकाओं/ऊतकों पर विश्लेषण13,14,15,16,17,18,19,20 , 21 , 22. कल्प एक आवृत्ति अपने विद्युत चालकता और permittivity के आधार पर डोमेन में भिंन सामग्री के बीच भेदभाव कर सकते हैं । कल्प की भेदभाव क्षमता फॉस्फेट बफर खारा के विभिन्न एकाग्रता के स्तर के लिए सत्यापित किया गया था (पंजाबियों)23, सुअर वसा/मांसपेशी ऊतकों6,23, और यहां तक कि मानव गुर्दे सामान्य/ ,25. कल्प की यह क्षमता काफी लक्ष्य घावों के ऊतकों और पड़ोसी सामान्य ऊतकों के बीच विद्युत प्रतिबाधा में अंतर के आधार पर लक्षित ऊतकों का पता लगाने के द्वारा बायोप्सी सटीकता में वृद्धि करने की उम्मीद है । एक समान तरीके से, दवा इंजेक्शन अंतरिक्ष (रीढ़ की हड्डी या एपीड्यूरल अंतरिक्ष) और आसपास के ऊतकों के बीच विद्युत प्रतिबाधा में अंतर की जाँच चिकित्सकों सटीक लक्ष्य स्थान पर एक संज्ञाहरण दवा देने में मदद कर सकते हैं. इसके अलावा, कल्प के लिए विद्युत मस्तिष्क को उत्तेजित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है/के रूप में अच्छी तरह के रूप में सर्जरी कि एक ट्यूमर के आंशिक लकीर जैसे आंशिक nephrectomy के रूप में शामिल करने के दौरान एक इष्टतम शल्य मार्जिन निर्धारित करने के लिए, के रूप में ज्यादा सामांय ऊतक के रूप में संरक्षित संभव.
कल्प की प्राप्ति में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक वक्रता का एक छोटा सा त्रिज्या होने एक hypodermic सुई की घुमावदार सतह पर इलेक्ट्रोड का निर्माण है । प्रत्यक्ष धातु एक पारंपरिक photolithography प्रक्रिया का उपयोग कर पैटर्न कई मिलीमीटर या उससे कम का व्यास के साथ एक घुमावदार सब्सट्रेट पर सूक्ष्म आकार इलेक्ट्रोड के निर्माण के लिए अनुपयुक्त के रूप में माना गया है. अब तक, अनुरूप मुद्रण26, लचीली शुष्क फिल्म photoresist27, microfluidic विधि28, nanoimprint लिथोग्राफी29, और सब्सट्रेट-घूर्णन लिथोग्राफी30, सहित विभिंन तरीकों, किया गया है एक घुमावदार सतह पर धातु/बहुलक पैटर्न बनाना शुरू की । हालांकि, वहां अभी भी कर रहे है सीमा की वजह से कम 1 मिमी के व्यास के साथ आवश्यक सब्सट्रेट के रूप में, इस तरह की सीमाओं, 20 मिमी या अधिक की कुल इलेक्ट्रोड लंबाई, चौड़ाई और micrometers के दसियों में लेकर इलेक्ट्रोड के अंतराल, और उच्च मात्रा उत्पादन.
वर्तमान अध्ययन में, photoresist स्प्रे कोटिंग और एक लचीली फिल्म photomask को रोजगार द्वारा प्रत्यक्ष धातु पैटर्न एक hypodermic सुई की घुमावदार सतह पर सूक्ष्म आकार इलेक्ट्रोड का एहसास करने के लिए प्रस्तावित है । सुई के व्यास के रूप में ७२० µm (22 गेज), जो व्यापक रूप से अस्पतालों में बायोप्सी और दवा के वितरण के लिए प्रयोग किया जाता है के रूप में छोटा है । प्रस्तावित निर्माण विधि की उत्पादन उपज भी एक किफायती मूल्य पर थोक उत्पादन की व्यवहार्यता का निर्धारण करने के लिए मूल्यांकन किया जाता है ।
Protocol
Representative Results
Discussion
हम प्रदर्शन किया है कि photolithography स्प्रे कोटिंग और एक फिल्म photomask का उपयोग कर एक व्यवहार्य विधि से कम 1 मिमी के एक छोटे से व्यास के साथ एक hypodermic सुई की घुमावदार सतह पर ठीक इडस बनाना है । दोनों चौड़ाई और इडस की खाई क?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम “जैव चिकित्सा एकीकृत प्रौद्योगिकी अनुसंधान” एक २०१७ में सार द्वारा प्रदान की अनुदान के माध्यम से परियोजना का समर्थन किया गया था ।
Materials
| 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 |
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