A lézeres mikromachining technológia alkalmazása a biológiai alkalmazásokban
Alkalmazás 2
Orvosi MEMS alkatrészek gyártása
A mikroelektromechanikus rendszer technológia a 21. Az 1980-as évek óta alkalmazzák az orvosi iparban, és a kapcsolódó technológiák és termékek olyan biomedicina területeken vannak lefedve, mint a felismerés, a diagnózis és a kezelés. Jelenleg a MEMS feldolgozási technológia elsősorban a szilícium alapú anyagok kémiai maratás vagy integrált áramköri folyamatok felhasználásával történő feldolgozásának technológiája. Az orvosi MEMS feldolgozó tárgyak és ipari alkalmazások jellemzői miatt azonban nagy különbségek vannak, és új technológiákat és új anyagokat használnak az orvosi kezeléssorán. A terület folyamatos alkalmazásával hagyományos szilíciumalapú feldolgozási módszereket nem alkalmaztak az orvosi MEMS feldolgozására. A hagyományos szilícium alapú feldolgozási technológiával összehasonlítva a lézeres mikromegmunkálási technológia nem csak a különböző anyagokra vonatkozik, hanem a 3D mikron pontossággal is képes feldolgozni a 3D mikrostruktúrákat. Ez egy jó alkalmazás kilátás a feldolgozás orvosi MEMS.
A nagy sűrűségű mikroelektróda tömbök használata az idegi aktivitás felkeltésére vagy rögzítésére nagyon összetett és fontos kutatási téma az idegprotézisek területén. Green et al. gyártott egy hordozható nagy sűrűségű mikroelektróda tömb segítségével femtoszekundumos lézermikrofabrication technológia hagyományos PDMS és platina (Pt) fólia anyagok. Az eredmények azt mutatják, hogy a lézeres mikromachinálási módszerrel előállított mikroelektróda tömb felületi szerkezete egységes és érdes. Lehetőleg a maximális elektródapont vastagsága a tömbben körülbelül 200 μm.
Az alumínium-nitrid (AlN) anyagok alacsony reaktivitásúak biológiai környezetben, és nagyon alkalmasak biokompatibilis eszközök készítésére. A zafír, mint az alapanyag, a waveguide tömb szerkezet gyártják a felszínen az AlN film és kombinálható egy mikrofluidikus rendszer a kábítószer-szállítás. Safadi és mtsai excimer lézeres mikromachinálással egy zafír alapú AlN fólián gyártottak egy hullámvezető szerkezetet. Ez a szerkezet mikrofluidikával kombinálva fontos szerepet játszhat az idegszövetekben történő gyógyszerszállításban.
A minimálisan invazív sebészeti eszközök fontos szerepet játszanak az orvosbiológiai diagnózisban és -kezelésben, és a katéterek számos minimálisan invazív sebészeti eszközben vesznek részt. A hagyományos passzív katéterekkel összehasonlítva a billentett katéterek aktív vezérlése nagyobb pontosságot és hatékonyságot tesz lehetővé. Lee és szerzőtársa imt. A mikromegmunkálással és optikai koherencia tomográfia segítségével létrehozott aktív katéter kombinációja lehetővé teszi a biológiai szövet felszín alatti felületének megjelenítését, megerősítve a szerkezeti kialakítás kiváló képalkotási képességeit.
Ábra PPy-alapú aktív katéter lézeres mikromachinálással elkészítve. a) négyelektródás katéter tervezési szerkezet; b) négyelektródás katéter SEM kép lézeres mikromachinálással; c) PPy hajlító mozgás a katéter egyik végén
A szilíciumostyákat gyakran használják bioanyagok készítésére. Wongwiwat és mtsai. tanulmányozta a hatását a mikro-csatorna tömb struktúrák és négyzet szerkezetek feldolgozott felszínén szilícium ostya segítségével lézeres mikromachining technológia biológiai jellemzői szilícium ostya, jelezve, hogy a mikro-szerkezete a szilícium ostya felület növelheti fehérje felszívódását. Bár ez akarat okoz kardiovaszkuláris vagy vérrel kapcsolatos orvostechnikai eszközök termelni trombus az alkalmazás során, fokozott fehérje felszívódását is elősegítheti a sejtek terjeszkedése. Ez vonatkozik az orvosbiológiai beültetett MEMS eszközökre, például mikrochipekre, nyomásérzékelőkre és gyógyszeradagoló rendszerekre. A alkalmazás van igazi segíteni kész.
A 3D-alakú mikro/nano rostszerkezetek előkészítésének problémája mindig is olyan probléma volt, amelyet nem lehet hatékonyan alkalmazni a szövetsebészet területén. Kim és mtsai femtoszekundumos lézeres feldolgozási technológiát alkalmaztak a 3D pórusok szerkezetek feldolgozására az elektroponyás által termelt 3D mikro/nano szálszerkezeteken.
A perifériás idegregeneráló elem egy többrétegű polimer szerkezet, amely bioanyagokból, például poli-D-tejsavból (PDLA) és polivinil-alkoholból (PVA) készül. A PDLA film 4-6 hónap alatt lebomlik, és a PVA fólia körülbelül két hét múlva 37 °C-on oldódik fel. A Kancharla et al 2002-es kísérleteinek eredményei azt mutatták, hogy a lézeres mikromegmunkálási technológia megvalósítható a biológiailag lebomló mikro-orvostechnikai eszközök előállításához.
Az orvosbiológiai összetevők miniatürizálása, különösen a biomikroeszközökről a bioanyagokra való áttérés kihívást jelent a kutatók számára. Az orvostechnikai eszközök fejlesztése, a betegségek megelőzése, diagnosztizálása és kezelése terén a MEMS potenciális alkalmazásokkal rendelkezik. A miniatürizálás a MEMS fontos jellemzője. A MEMS technológia folyamatos fejlesztésével az orvosbiológiai területen az egyre összetettebb és pontosabb komponensek pontos és gyors feldolgozása fontos kérdéssé vált a MEMS fejlesztése szempontjából az orvosbiológiai területen.
A lézeres mikromachinálási technológia lehetetlenné teszi a hagyományos mikromegmunkálási módszerek számára az orvosi mikroelektromechanikus termékek, például orvosi katéterek, mikrochipek és gyógyszeradagoló rendszerek megvalósítását. Bár az alkalmazás a lézeres mikromachining technológia orvosbiológiai MEMS csak most kezdődött el, de a közvetlen lézeres mikromachining és lézeres sztereolitográfia alapuló lézeres ablációs mechanizmus kapott egyre több figyelmet és a kutatás, lézeres mikromachining technológia köteles előmozdítása széles körű alkalmazása MEMS az orvosbiológiai és fejlesztése a modern orvosi tervezés.