A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
שיטת ייצור אלקטרודות interdigitated בסדר (מרווח ורוחב: 20 מיקרומטר) בקצה של מחט תת-עורית (קוטר: 720 מיקרומטר) הוכח באמצעות תרסיס ציפוי גמיש סרט photomask בתהליך פוטוליתוגרפיה.
יש לנו הציג שיטה פבריקציה נוספת עכבה חשמלית ספקטרוסקופיה (EIS) - און --מחט (EoN: EIS-ב--מחט) כדי לאתר היעד רקמות בגוף על ידי מדידה וניתוח ההבדלים עכבה חשמלית בין biotissues שונים. מאמר זה מתאר את שיטת ייצור אלקטרודות interdigitated בסדר (אידו) בקצה של מחט תת-עורית באמצעות תרסיס photoresist ציפוי גמיש סרט photomask בתהליך פוטוליתוגרפיה. פוליאתילן terephthalate (PET) חום הפסיכיאטר צינור (HST) עם עובי קיר של מיקרומטר 25 הוא מועסק כשכבת בידוד, פסיבציה. PET HST מראה עמידות מכנית גבוהה יותר בהשוואה פולימרים poly(p-xylylene), אשר היה בשימוש נרחב כחומר ציפוי מבודד. יתר על כן, HST מראה עמידות כימית טובה כדי רוב חומצות ובסיסים, אשר היא יתרון עבור הגבלת נזק כימי היוני. השימוש היוני עדיף במיוחד עבור אפיון חומרים כימיים/biomaterials או ייצור שימוש בכימיקלים בסיסי/חומצי. הפער מפוברק ורוחב של רוחות הן קטן כמו 20 מיקרומטר, רוחב ואורך הכוללת של רוחות הם מיקרומטר 400 ו- 860 מיקרומטר, בהתאמה. השוליים פבריקציה נוספת מקצה (המרחק בין קצה מחט hypodermic נקודת ההתחלה של רוחות) במזרק קטן ממש כמו מיקרומטר 680, המציין את פלישת biotissues ללא צורך מוגזם יכול להימנע במהלך מדידות עכבה חשמלית. היוני יש פוטנציאל גבוה לשימוש קליני, כגון בלוטת התריס ביופסיות ואספקה סם הרדמה בחלל בעמוד השדרה. יתרה מזאת, אפילו בניתוח הכרוך על כריתה חלקית של גידולים היוני יכול להיות מועסק לשמר כמו רקמה נורמלית הרבה ככל האפשר על ידי גילוי השוליים כירורגי (הרקמות שהוסרו עם ניתוח הכריתה של הגידול) בין הרגיל, הנגע רקמות.
מזרקים מנוצלים נרחב בבתי חולים ביופסיות ואספקה סמים כי הם זול, קל לשימוש. יש להם גם תכונות מכניות מעולה למרות שלהם בקוטר דק מתאים הפלישה מבנה עם קצוות חדים. במהלך ביופסיה, ברקמות היעד הם לטעום בכף במזרק עם בדיקת אולטרה סאונד הדרכה1. למרות בדיקת אולטרה סאונד ללא קרינה, בטוח עבור העוברים ונשים בהריון, ומספק הדמיה בזמן אמת, זה קשה לראות את האיברים שנמצאים עמוק בתוך הגוף, במיוחד במקרה של חולים שמנים כי גלי אולטראסאונד לא חודר אוויר או רקמות שומן2. בנוסף, מנתח יכול לרכוש מידע עומק בדיקת אולטרה-סאונד מימדי זה הוא מנוצל כמקובל ברוב המכריע של חולים, וכתוצאה מכך הצורך ביופסיות מרובות אם רופאים חוסר מיומנות או לחוות. ב משלוח סמים עבור זריקת הרדמה בעמוד השדרה, רופאים לקבוע כי המחט הגיע השטח בעמוד השדרה אם נוזל מוחי שדרתי (CSF) זורם לתוך המזרק אחורה בזמן בקפידה החדרת המחט אל תוך הגב של המטופל. לאחר שנוכח ריפלוקס CSF, הסם הרדמה מוזרק לתוך שטח בעמוד השדרה3. עם זאת, רופאים סיכון חדירה או לחתוך את סיבי עצב בחלל בעמוד השדרה, גרימת כאב חמור חולים, אפילו לשיתוק4,5. כך, הליך זה דורש גם רופא מיומן. פתרון אחד כדי להתגבר על, להמתיק את הקשיים הנ ל הוא כדי להוסיף פונקציה ניווט במזרק כך ניתן לספק מידע אובייקטיבי על המחט. זה יעזור רופא בקלות לבצע ביופסיה, תרופות, אפילו ניתוח מבלי להסתמך על שיפוטם אמפירי בלבד.
על מנת חשמלית לשפה ברקמות היעד בגוף, מחט תת-עורית בעזרתם של ספקטרוסקופיה עכבה חשמלית (EIS) חיישן כבר הציג כמו EIS-ב--מחט (EoN)6. החיישן EIS מנוצלים כיום בתחום של הנדסה ביו-רפואית עבור יישומים כגון ה-DNA זיהוי7,8,9, חיידקים או הווירוס זיהוי10,11,12 , וניתוח על תאים/רקמות13,14,15,16,17,18,19,20 , 21 , 22. EoN יכול להפלות בין חומרים שונים זה מזה בתחום תדר מבוסס על מוליכות חשמלית, המקדם הדיאלקטרי שלהם. היכולת אפליה של היוני אומתה ברמות שונות ריכוז של פוספט buffered מלוחים (PBS)23,6,של רקמות שומן חזירי/שריר23בכלל אנושית רגילה/סרטן הכליה רקמות24 ,25. יכולת זו של היוני צפוי במידה ניכרת להגביר את הדיוק ביופסיה על-ידי איתור ברקמות היעד המבוסס על הבדלי עכבה חשמלית בין הרקמות הנגע היעד נורמלי הרקמות השכנות. באופן דומה, חקירת הבדלים עכבה חשמלית בין הזרקת סמים מרחב (שטח בעמוד השדרה או אפידורל), הרקמות הסובבות יכול לעזור לרופאים לספק סם הרדמה במיקום היעד המדויק. יתר על כן, יכול להיות מנוצל את היוני חשמלית לגרות את המוח/שריר גם לקבוע של שולי כירורגית אופטימלית במהלך ניתוחים המערבות את כריתה חלקית של גידול, כגון כריתת כליה חלקית, כדי לשמר כמו רקמה נורמלית יותר כמו אפשרי.
אחד האתגרים הגדולים ביותר מימוש של היוני הוא הזיוף של אלקטרודות על פני מעוקל מחט תת-עורית בעל רדיוס קטן של עקמומיות. המתבנת מתכת ישירה באמצעות תהליך פוטוליתוגרפיה הקונבנציונלית יש נחשב מתאים הזיוף של אלקטרודות מיקרו בגודל על מצע מעוקל עם קוטר של מספר מילימטרים או פחות. עד כה, בשיטות שונות, כולל קונפורמיים ההדפסה26, גמיש יבש הסרט photoresist27, שיטת microfluidic28, nanoimprint ליתוגרפיה29ו המצע-סיבוב ליתוגרפיה30, כבר הציג בפני לפברק תבניות מתכת/פולימר על משטח מעוקל. עם זאת, יש עדיין מגבלות בשל הדרישות EoN, כגון המצע נדרש בקוטר של פחות מ 1 מ"מ, אורך אלקטרודה סך של 20 מ מ או יותר, רוחב, פער של אלקטרודות הנעות בעשרות מיקרומטר וייצור נפח גבוה.
במחקר הנוכחי, ישיר מתכת המתבנת בהחלת photoresist תרסיס ציפוי ו photomask סרט גמיש מוצע להבין אלקטרודות מיקרו בגודל על פני מעוקל מחט תת-עורית. הקוטר של המחט הוא קטן כמו 720 מיקרומטר (22-מד), אשר נמצא בשימוש נפוץ ביופסיות ואספקה סמים בבתי חולים. התשואה הייצור של השיטה המוצעת פבריקציה נוספת מחושבת גם כדי לקבוע את הכדאיות של ייצור בכמות גדולה במחיר סביר.
1. בידוד חשמלי של מזרק תת-עורי
הערה: צינור הפסיכיאטר חום שקוף (HST) הוא מועסק לבידוד חשמלי של מחט תת-עורית כי הוא 720 מיקרומטר קוטר 32 מ מ אורך. HST עשוי פוליאתילן terephthalate (PET), אשר מראה עמידות כימית טובה כדי רוב חומצות ובסיסים, עמידות מכנית מעולה ואת התאימות. הקוטר הפנימי הראשוני ואת עובי הקיר של HST הם 840 מיקרומטר ו 25 מיקרומטר, בהתאמה. הקוטר של HST נוטה להיות מופחת על ידי יותר מ- 50% בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס, עם הפחתה גדולה אף יותר בטמפרטורות גבוהות יותר עד 190 מעלות צלזיוס. שימו לב כי חיות מחמד HST חומר הטרמוסטי שהמאפיין של ההתהוות לצמיתות קשה ונוקשה כאשר נרפא. ניתן לכוונן את הגודל של מחט hypodermic, מתכווץ בהתאם מטרת המחקר והיישומים. תהליך ייצור הכולל גרפית מסוכם באיור1.
2. Au התצהיר באמצעות התזה
הערה: במחקר זה, התהליך המלהגים זמין משמש להפקיד רובד Au עבור אלקטרודות, למרות תהליך אידוי e-קרן יכול להיות שיטה חלופית. זה אושר, כי עליית הטמפרטורה המושרה בתהליך המלהגים לעתים נדירות גורמת הצטמקות נוספת של HST. עם זאת, תהליך זה נמשך יותר מ כמה דקות אולי חום HST מעל הטמפרטורה הצטמקות הראשונית. זה יכול לגרום הצטמקות נוספת של HST, וכתוצאה מכך עלייה בשוליים פבריקציה נוספת מהקצה.
3. ריסוס ציפוי
הערה: נמוך צמיגות (14 cp) photoresist משמש תהליך ציפוי ספריי כדי להגביר את היעילות ספריי. Photoresist יכול להיות בקלות מצופה המחט בהיסוס Au רק כאשר המחט מחומם.
4. UV חשיפה ופיתוח
הערה: באופן כללי, לפני החשיפה UV, photomask הסרט גמישות מחוברת צלחת שטוחה שקופה כדי להסיר את הפער אוויר בין photomask את המדגם יהיה חשוף לאור UV. עם זאת, במחקר זה, photomask שימוש ללא לצלחת שטוחה שקופה להבין מתכת ישירות על המשטח מעוקל במזרק. יכול photomask conformably התכופף לאורך העקומה במזרק כדי להשיג את הטוב ביותר תכנים ברזולוציה ריאלי עם aligner הקשר. הכיפוף מאפשרת את photomask גמיש לשמור על איזור המגע בין photomask את פני מעוקל במזרק גדול ככל האפשר. הלח התחריט (לא תהליך ההמראה) מתכת תכנים בחשבון, השימוש photoresist חיובית היא יתרון יותר מאשר השימוש photoresist שלילי. זה בגלל האזור כולו למעט התבנית אלקטרודה היא שקופה, ובכך מספק שדה ראייה רחב כדי ליישר בקלות את התבנית אלקטרודה עם המרכז של המחט.
5. Cr/Au רטוב תחריט
התראה: להימנע עור/עיניים קשר עם Cr ו- Au etchants רטוב.
6. הסרת Photoresist שיורית, פסיבציה
האלקטרודות interdigitated (אידו), כפי שמוצג באיור 2, התוצאה אזור גדול יותר חישה יעיל על משטח מוגבל לעומת צורות אחרות של אלקטרודות. אורכה הכולל של רוחות נועד להיות מיקרומטר 860 לזהות ולנתח את השינויים עכבה-פחות מ 1 מ"מ במרווחים biotissues, אשר תספק רמת דיוק גבוהה איתור בהל?...
להדגים את פוטוליתוגרפיה באמצעות תרסיס ציפוי ו- photomask של הסרט היא שיטה האפשריים כדי לבדות אידו בסדר על-פני מעוקל מחט תת-עורית בקוטר קטן של פחות מ 1 מ"מ. הן ברוחב והן את הפער של רוחות נמוך כמו 20 מיקרומטר, השוליים פבריקציה נוספת מקצה קטן ממש כמו מיקרומטר 680. בתוך הפרוטוקול, תהליך יישור, כולל הסרת ש...
המחברים אין לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי בפרויקט "מחקר ביו טכנולוגיה משולבת" באמצעות מענק שמספק העיקר ב-2017.
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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved