Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
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.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
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.
- Вырежьте HST до 3 см длины. Отрегулируйте длину трубки в зависимости от глубины проникновения подкожных игл.
- Вставьте в срезе HST подкожных игл.
- Термоусадочная трубка с помощью тепловой пушки при температуре 150 ° C, который устанавливается для предотвращения нежелательных дополнительные сокращения, когда обезвоживания осуществляется при 105 ° C в процессе очистки (на шаге 1.6).
- Отдельные подкожных игл от ее центра.
- Очистите подкожных игл, изолированные HST в дейонизированной (DI) водяной бане (20 ° C) с ультразвуковой агитации на 30 кГц и мощность 350 Вт.
- Обезвоживает подкожных игл, изолированные HST на конфорку при температуре 105 ° С за 10 мин.
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.
- Организовать уборка иглы, изолированные, HST бок о бок на слайде стекла с помощью двухсторонней ленты для депонирования Cr/Au.
-
С помощью распыления оборудования, хранение Cr/Au на очищаемой иглы, изолированные, HST.
Примечание: В этом случае, толщины Cr и АС были 10 Нм и 100 Нм, соответственно (Cr был использован для адгезии слоя между ОЭК и Au слой).- Организовать столько иглы как можно скорее для того, чтобы сократить время производства и стоимости производства. Используйте распыления условий ниже депозит 10 Нм Cr и 100 Нм Au.
- Для Cr распыление, установить Cr целевой диаметр: 4 дюйма, мощность: 300 Вт, давление Аргон: 5 mTorr и время открытия затвора: 20 s (10 Нм).
- Для распыления Au, используйте Au целевой диаметр: 4 дюйма, тока: 300 Вт, давление Аргон: 10 mTorr и время открытия затвора: 80 s (100 Нм).
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.
- Исправьте один из иглы АС распыленных на слайде стекла с помощью двухсторонней ленты.
- Поместите слайд стекла на Чак coater спрей, который подогревается в 100 ° C. Подождите 2-3 мин до тех пор, пока игла нагревается достаточно.
- Spray фоторезиста на АС распыленных иглы при обогреве иглы при 100 ° C. Выполните процесс спрей покрытия, используя следующие условия. Диаметр сопла набор: 400 мкм, скорость перемещения сопла: 70 мм/с, давление распыления: 500 кПа и расстояние между Чак и сопла: 13,5 см.
- После завершения спрей покрытия, оставьте стеклянное скольжение на Чак при 100 ° C на 3 мин для выполнения мягкой процесса выпечки.
- Проверьте результат с помощью микроскопа, равным 100 крат для определения ли фоторезиста равномерно наносится на АС распыленных иглы.
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.
-
Чтобы свести к минимуму ошибки клин, медленно поднимите свободно подвижной пластины образца Холдинг, до тех пор, пока он полностью контактирует пластину фиксированной photomask Холдинг. Затем пластина образца холдинг с помощью пневматического насоса.
- Осуществлять этот процесс возможно избежать нежелательных шаблоны, которые могут быть образованный рассеяние ультрафиолетовых лучей в воздушный зазор и вызванные неполным контакта между образцом и фотошаблонов.
Примечание: Кроме того, минимизация ошибок клин гарантирует, что фоторезиста покрытием подкожных игл не двигаться, когда он контактирует photomask фильм на следующем шаге выравнивания, даже несмотря на то, что контактная поверхность подкожных игл имеет круглую форму.
- Осуществлять этот процесс возможно избежать нежелательных шаблоны, которые могут быть образованный рассеяние ультрафиолетовых лучей в воздушный зазор и вызванные неполным контакта между образцом и фотошаблонов.
- Место покрытием фоторезиста подкожных игл на образец Холдинг пластине каппы.
-
Совместите проецируемое изображение фоторезиста покрытием подкожных игл с узора выравнивания photomask фильм.
Примечание: В этом случае выравнивание шаблон photomask фильм был разработан как две параллельные линии на расстоянии 800 мкм, учитывая толщину HST и покрытые фоторезиста.- Совместите две линии границы проектируемого изображения с двух параллельных выравнивания линии фотошаблонов (Рисунок 1e); Таким образом фоторезист покрытием подкожных игл может быть расположен в центре двух параллельных выравнивание линий, с ошибкой выравнивание 10 мкм или менее.
- Контролировать процесс выравнивания в режиме реального времени через монитор связан с зарядовой (связью ПЗС) камеры и Микроскоп.
- Принесите фоторезиста покрытием подкожных игл контакт с фиксированным гибкие фотошаблонов, медленно подняв иглы к photomask.
- Осуществлять УФ-облучения для 30 s (интенсивность УФ: 15 МДж/см2) и следить за этим процессом развивающиеся за 3 мин.
- Промойте разработчик из образца с помощью DI воды.
- Проверьте результат через микроскоп, равным 200 крат для определения ли фоторезиста явно узором на АС распыленных подкожных игл. Если подвергаются фоторезиста после развивающегося процесса совершенно не удаляется, повторите процесс развивающихся интервалом 30 s.
5. Cr/Au мокрые травления
Предостережение: Избегайте кожи глаз контакт с Cr и Au мокрой реактивов.
- Используйте пинцет, чтобы отсоединить образца (узорные фоторезиста подкожных игл) зафиксировано на стеклянное скольжение.
- Погрузите образец в мокрой etchant АС за 1 мин.
- Промойте etchant АС из образца с помощью DI воды.
- Проверьте результат через микроскоп, равным 200 крат. Если золото, чтобы быть удалены все еще остается, повторите процесс травления интервалом 10 s мокрой. Чрезмерно долгим мокрый травления время делает тоньше штыревой электрода (IDE).
- Погрузить образец в Cr etchant 30 s.
- Промойте Cr etchant из образца с помощью DI воды.
6. Удаление остаточных фоторезиста и пассивации
- Погрузите образец (металл узорные подкожных игл) в ацетоне решение за 1 мин.
- Промойте образца с ди воды и обезвоживанию на горячей плите при температуре 105 ° С за 10 мин.
- Для электрических пассивирование линий связи, вырезать термоусадочную трубку, так что это 2-3 мм больше, чем электрода (20 мм, максимальная глубина проникновения), как показано на рисунке 2, потому что длина HST сократятся после HST сжимает.
- После позиционирования HST как можно дальше от конца IDE, поднимите температуру HST, с помощью тепловой пушки при 150 ° C с плотно пассивации иглы.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
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 измерение на изогнутые поверхности подкожных игл при использовании предлагаемого фотолитографии процесса. Разрыв и ширина Иды как малые, как 20 мкм, которая близка минимальные размеры photomask коммерчески доступных фильмов. Глубина максимальная проникновения EoN в биотканей предназначен для 20 мм, учитывая биопсии щитовидной железы/простаты и спинальной анестезии. Общая длина EoN может быть скорректирована в зависимости от приложения.
Как показано на рисунке 3, Иды успешно изготовлены на кончике иглы подкожных с диаметром 720 мкм. передозировки при УФ литографии обязан компенсировать дисбаланс доза УФ, обусловленные несовершенной контакта между внешней часть photomask и изогнутые поверхности подкожных игл. Это увеличит разрыв и уменьшить ширину Иды в случае позитивного фоторезиста. Для устранения неблагоприятных последствий изменения размеров, ширины и разрыв были умышленно разработан чтобы быть 25 мкм и 15 мкм на photomask, соответственно. Таким образом как ширину, так и разрыв Иды могут быть успешно изготовлены быть 20 мкм, оптимизируя время экспозиции УФ. Изготовление маржа от кончика иглы подкожных как маленький 680 мкм, которая позволит избежать излишне чрезмерного вторжение во время измерения электрического сопротивления в биотканей. PET HST работал как электроизоляционные слой для Иды и линий связи, а также электрические пассивации слоя для линий связи. HST отличается низким электрической проводимости/проницаемости, прочный механических свойств по сравнению с poly(p-xylylene) полимерным покрытием, химическое сопротивление большинства кислот и оснований и биосовместимость.
С точки зрения механической прочностью, отказ устройства (например, теплоизоляционный слой, слой пассивации или отшелушивающим электроды) не наблюдалось даже после проникновения в биотканей более чем в 100 раз, тогда как poly(p-xylylene) полимер с стеной толщиной 1,5 мкм не выдержать проникновения в свинину тканей более чем 20 раз. Это означает, что ПЭТ HST показал сильное сцепление с распыленных электродов, а также высокой прочности для клинических испытаний. Кроме того HST показывает хорошая химическая стойкость для большинства кислот и щелочей, которая позволяет EoN обнаружить электрические свойства различных видов химических веществ или биоматериалов и держит HST прочного во время электрохимического осаждения Au электродов с помощью раствор кислоты (H2т-4). В процессе электрохимического осаждения Au электрода слой имеет тенденцию к росту в фрактальных структур, которая позволяет эффективная площадь зондирования электродов значительно увеличить на ограниченной площади поверхности иглы для достижения более высокой чувствительности.
Оценить возможности дискриминации EoN и его глубина профилирования потенциал в biotissue, различные концентрации, которые были заняты уровни PBS и 4-х слойный свинину ткани, соответственно23. Импеданс анализатора был подключен к EoN и ноутбук, как показано на рисунке 4. Осуществлять Глубинное профилирование в 4-х слойный свинину ткани, EoN было зафиксировано к контроллеру высота, с разрешением 10 мкм. Были подготовлены различные уровни концентрации PBS как 1 x, 0.5 x 0.25 x, 0,125 x и 0,0625 x, серийно разбавление ПБС ди водой. Длины линии IDEs и связи, используемых в эксперименте было 300 мкм и 28 мм, соответственно. Как показано на рисунке 5А, EoN могут успешно дискриминации различных уровней концентрации PBS. Потому что ПБС был серийно разбавляют водой ди, электрическая проводимость разреженных PBS снизилась из-за очень малых проводимости воды ди. Таким образом величина сопротивления увеличился уровень концентрации PBS сократилось. На основании дискриминации возможности EoN, глубина профилирования в 4-х слойный свинину ткани была проведена на частоте 1 МГц, который было решено в качестве оптимальной частоты в наших предыдущих исследований. EoN был вставлен в 4-х слойный свинину ткани с шагом 1 мм. Как показано на рисунке 5b, величины сопротивления, измеренная от жировой ткани явно подвергался от того из мышечной ткани, согласно глубина проникновения EoN.
Рисунок 1: схема общего EIS-на а-иглы (Эон) процесс изготовления. (A) подготовка подкожных игл, (B) электроизоляционные подкожных игл с использованием тепла термоусадочная трубка (HST, толщина стенки: 25 мкм), (C) Cr/Au осаждений с использованием распыления или испарителем, покрытие спрей (D) фоторезиста (положительный тип), (E) выравнивание процесс фильм photomask и покрытием фоторезиста подкожных игл следуют УФ-облучения. Photomask фильм включает в себя модели штыревой электродов (IDE) и выравнивания линии, процесс разработки (F) , (G) Cr/Au мокрой травления, (H) удаление остаточных фоторезиста, с помощью ацетона и (I) пассивации на линий связи, с помощью КТХ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: подробные структурная схема EoN. Форма зондирования электродов была разработана чтобы быть тонкой штыревой электродов для обеспечения более эффективного зондирования область на поверхности ограниченным подкожных игл. PET тепла термоусадочная трубка (HST) используется в качестве слоя изоляции для штыревой электродов (IDE) и линий связи и также используется в качестве электрического пассивации слоя для линий связи. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: микроскопических изображений успешно изготовлены EoN. Как ширину, так и разрыв Иды как низко как 20 мкм. Общая длина и ширина штыревой электродов (IDEs) являются 860 мкм и 400 мкм, соответственно. Изготовление маржа от кончика как маленький 680 мкм. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: изображения экспериментальной установки. Чтобы оценить возможности дискриминации EoN и его глубина профилирования потенциал в biotissue, были заняты различные уровни концентрации PBS и 4-х слойный свинину ткани, соответственно. Осуществлять Глубинное профилирование в 4-х слойный свинину ткани, EoN было зафиксировано на высоту контроллер с разрешением 10 мкм. Были подготовлены различные уровни концентрации PBS как 1 x, 0.5 x 0.25 x, 0,125 x и 0,0625 x, серийно разбавление ПБС деионизированной водой (DI). () Общие установки, (b) EoN погружен в PBS и (c), 4-х слойный свинину ткани. Этот рисунок был изменен ранее опубликованные исследования23. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5: результаты эксперимента с помощью 4-х слойный свинину тканей и PBS. Оценка возможности дискриминации EoN, используя () различных уровней концентрации PBS и (b) 4-х слойный свинину ткани. Потому что ПБС был серийно разбавляют водой ди, электрическая проводимость разреженных PBS сократилась с увеличения разрежения из-за низкой проводимости воды ди. Таким образом величина сопротивления увеличился уровень концентрации PBS сократилось. Глубинное профилирование свинину ткани была проведена на частоте 1 МГц, которая преисполнена решимости быть оптимальной частоты в наших предыдущих исследований23. Величина сопротивления, измеренная от жировой ткани явно подвергался от того из мышечных тканей согласно глубина проникновения EoN. F1, F2, M1 и M2 представляют fat1, fat2, muscle1 и muscle2, показанный на рис. 4 (c), соответственно. Этот рисунок был изменен ранее опубликованные исследования23. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 6: схема теневой маски на хранение металлическими электродами для массового производства. Теневая маска может производиться с использованием 3D-принтер с прекрасным разрешением. Теневая маска физически может блокировать области где осаждения металла нежелательных во время процесса физического осаждения, таких как распыление и/или испарения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
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 выравнивания. Это указывает, что метод предлагаемого изготовление имеет потенциал, чтобы быть разработаны для массового производства по доступной цене.
Возможность дискриминации EoN ранее проверены для PBS, свиного жира/мышечной ткани и даже человеческие почечной ткани6,23,24. Одним из клинических приложений является для хирургии, которая предполагает частичную резекцию опухолей сохранить как много нормальной ткани как можно путем обнаружения хирургического поля между нормальной и поражения тканей25. Кроме того EoN, ожидается, будет использоваться в других клинических приложений, таких как Биопсия щитовидной железы/простаты и доставки лекарств анестезии в пространстве спинного мозга.
Хотя разрыв Иды и ширину были сфабрикованы быть 20 мкм в настоящем исследовании, их можно уменьшить до 10 мкм после резолюции фотошаблонов для печати пленки увеличивается. Еще один способ уменьшить размеры разрыва и ширину Иды является для передачи небольших моделей хром маски гибкой пленки, используя процесс фотолитографии. Тем временем толщина стенок HST может быть сокращено с 25 мкм до меньшего размера, что является коммерчески доступных. Меньше HST с толщиной стенки 6 мкм была экспериментально проверена использоваться для электроизоляции и пассивации слоя, используя такой же процесс изготовления. Это облегчит вставки эксперименты в тканях животных и даже уменьшить боль пациентов в клинической практике.
Метод изготовления, используя процесс фотолитографии могут быть разработаны для массового производства с высокой доходности по доступной цене, устраивая многих иглы вместе и разрабатывая photomask массива. Другим возможным методом для массового производства является использование массива теневой маски формы сделанные 3D принтер с высоким разрешением, как показано на рисунке 6. Теневая маска физически может блокировать области где осаждения металла нежелательных во время процесса физического осаждения, таких как распыление и/или испарения. CR/Au на хранение на теневой маски могут быть легко удалены с помощью мокрой etchant Cr/Au для повторного использования теневой маски. Ожидаемые ограничения решаться являются следующие: 1) 3D-принтер с высоким разрешением требуется, 2) материалы, используемые в 3D принтер должен быть химически резистентной к мокрой etchant Cr/Au для повторного использования теневой маски и 3) материалы, используемые в 3D печати ER следует не деформируются при температурах выше 150 ° C, который может быть вызван в процессе напыления. Следующий план настоящего исследования заключается в разработке метода массового производства по доступной цене и проверить применимость EoN в спинальной анестезии и биопсии щитовидной железы/простаты.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют ничего сообщать.
Acknowledgments
Эта работа была поддержана проект «Биомедицинских интегрированной технологии» через субсидии, предоставляемые ГИСТ в 2017 году.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Knappe, M., Louw, M., Gregor, R. T. Ultrasonography-guided fine-needle aspiration for the assessment of cervical metastases. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 126 (9), 1091-1096 (2000).
- Paladini, D. Sonography in obese and overweight pregnant women: clinical, medicolegal and technical issues. Ultrasound Obstet Gynecol. 33 (6), 720-729 (2009).
- Okuda, Y., Mishio, M., Kitajima, T., Asai, T. Cremasteric reflex test as an objective indicator of spinal anaesthesia. Anaesthesia. 55 (6), 587-589 (2000).
- Pryle, B., Carter, J., Cadoux-Hudson, T. Delayed paraplegia following spinal anaesthesia. Anaesthesia. 51 (3), 263-265 (1996).
- SJÖSTRÖM, S., Bläss, J. Severe pain in both legs after spinal anaesthesia with hyperbaric 5% lignocaine solution. Anaesthesia. 49 (8), 700-702 (1994).
- Yun, J., et al. Electrochemical impedance spectroscopy with interdigitated electrodes at the end of hypodermic needle for depth profiling of biotissues. Sens Actuator B-Chem. 237, 984-991 (2016).
- Ye, W. W., Shi, J. Y., Chan, C. Y., Zhang, Y., Yang, M. A nanoporous membrane based impedance sensing platform for DNA sensing with gold nanoparticle amplification. Sens Actuator B-Chem. 193, 877-882 (2014).
- Wang, L., et al. A novel electrochemical biosensor based on dynamic polymerase-extending hybridization for E. coli O157: H7 DNA detection. Talanta. 78 (3), 647-652 (2009).
- Tran, H., et al. An electrochemical ELISA-like immunosensor for miRNAs detection based on screen-printed gold electrodes modified with reduced graphene oxide and carbon nanotubes. Biosens Bioelectron. 62, 25-30 (2014).
- Nguyen, B. T., et al. Membrane-based electrochemical nanobiosensor for the detection of virus. Anal Chem. 81 (17), 7226-7234 (2009).
- Tian, F., Lyu, J., Shi, J., Tan, F., Yang, M. A polymeric microfluidic device integrated with nanoporous alumina membranes for simultaneous detection of multiple foodborne pathogens. Sens Actuator B-Chem. 225, 312-318 (2016).
- Chan, K. Y., et al. Ultrasensitive detection of E. coli O157: H7 with biofunctional magnetic bead concentration via nanoporous membrane based electrochemical immunosensor. Biosens Bioelectron. 41, 532-537 (2013).
- Giaever, I., Keese, C. R. A morphological biosensor for mammalian cells. Nature. 366 (6455), 591 (1993).
- Lu, Y. -Y., Huang, J. -J., Huang, Y. -J., Cheng, K. -S. Cell growth characterization using multi-electrode bioimpedance spectroscopy. Meas Sci Technol. 24 (3), 035701 (2013).
- Müller, J., Thirion, C., Pfaffl, M. W. Electric cell-substrate impedance sensing (ECIS) based real-time measurement of titer dependent cytotoxicity induced by adenoviral vectors in an IPI-2I cell culture model. Biosens Bioelectron. 26 (5), 2000-2005 (2011).
- Nordberg, R. C., et al. Electrical Cell-Substrate Impedance Spectroscopy Can Monitor Age-Grouped Human Adipose Stem Cell Variability During Osteogenic Differentiation. Stem Cells Transl Med. , (2016).
- Messina, W., Fitzgerald, M., Moore, E. SEM and ECIS Investigation of Cells Cultured on Nanopillar Modified Interdigitated Impedance Electrodes for Analysis of Cell Growth and Cytotoxicity of Potential Anticancer Drugs. Electroanalysis. 28 (9), 2188-2195 (2016).
- Abdolahad, M., et al. Single-cell resolution diagnosis of cancer cells by carbon nanotube electrical spectroscopy. Nanoscale. 5 (8), 3421-3427 (2013).
- Lee, H., et al. An endoscope with integrated transparent bioelectronics and theranostic nanoparticles for colon cancer treatment. Nat Commun. 6, 10059 (2014).
- Haemmerich, D., Schutt, D. J., Wright, A. S., Webster, J. G., Mahvi, D. M. Electrical conductivity measurement of excised human metastatic liver tumours before and after thermal ablation. Physiol Meas. 30 (5), 459 (2009).
- Prakash, S., et al. Ex vivo electrical impedance measurements on excised hepatic tissue from human patients with metastatic colorectal cancer. Physiol Meas. 36 (2), 315 (2015).
- Yun, J., Kim, H. W., Kim, H. -I., Lee, J. -H. Electrical impedance spectroscopy on a needle for safer Veress needle insertion during laparoscopic surgery. Sens Actuator B-Chem. 250, 453-460 (2017).
- Yun, J., Kim, H. W., Lee, J. -H. Improvement of Depth Profiling into Biotissues Using Micro Electrical Impedance Spectroscopy on a Needle with Selective Passivation. Sensors. 16 (12), 2207 (2016).
- Yun, J., et al. Micro electrical impedance spectroscopy on a needle for ex vivo discrimination between human normal and cancer renal tissues. Biomicrofluidics. 10 (3), 034109 (2016).
- Kim, H. W., Yun, J., Lee, J. Z., Shin, D. G., Lee, J. H. Evaluation of Electrical Impedance Spectroscopy-on-a-Needle as a Novel Tool to Determine Optimal Surgical Margin in Partial Nephrectomy. Adv Healthc. , (2017).
- Wu, H., et al. Conformal Pad-Printing Electrically Conductive Composites onto Thermoplastic Hemispheres: Toward Sustainable Fabrication of 3-Cents Volumetric Electrically Small Antennas. PLoS One. 10 (8), e0136939 (2015).
- Ahn, C., et al. Direct fabrication of thin film gold resistance temperature detection sensors on a curved surface using a flexible dry film photoresist and their calibration up to 450° C. C. J Micromech Microeng. 23 (6), 065031 (2013).
- Goluch, E. D., et al. Microfluidic method for in-situ deposition and precision patterning of thin-film metals on curved surfaces. Appl Phys Lett. 85 (16), 3629-3631 (2004).
- Hu, X., et al. A degradable polycyclic cross-linker for UV-curing nanoimprint lithography. J Mater Chem C. 2 (10), 1836-1843 (2014).
- Wu, J. -T., Lai, H. -C., Yang, S. -Y., Huang, T. -C., Wu, S. -H. Dip coating cooperated with stepped rotating lithography to fabricate rigid microstructures onto a metal roller. Microelectron Eng. 87 (11), 2091-2096 (2010).
