この作品は、2017 年に gist 補助金を通じて「生物医学統合研究」プロジェクトによって支えられました。

1. 注射針の絶縁
注: 直径 720 μ m, 長さ 32 mm は、注射針の電気絶縁用透明熱収縮チューブ (HST) を採用します。ハッブル宇宙望遠鏡は、ポリエチレンテレフタ レート (PET)、ほとんどの酸に対する耐薬品性を示し、拠点を機械的耐久性と生体適合性製です。初期の内径とハッブル宇宙望遠鏡の壁の厚さは、それぞれ 840 μ m、25 μ m。高温でさらに大きな削減を 100 ° C の温度で 50% 以上減少する傾向にあるハッブル宇宙望遠鏡の直径 190 ° C までペット HST が完全に堅く、堅い硬化時になるプロパティを持つ熱硬化性材料であることに注意してください。注射針、収縮チューブのサイズは、研究の目的とアプリケーションに応じて調整できます。全体の製造プロセスは図 1にグラフィカルに集約されます。
<ol><li>ハッブル宇宙望遠鏡の 3 cm。 調整の長さに注射針の浸透深さによって管の長さをカットします。</li>
	<li>カット ハッブル宇宙望遠鏡に注射針を挿入します。</li>
	<li>脱水は 105 ° c (手順 1.6) でクリーニング プロセスで実施する場合、不要な追加の収縮を防ぐために設定されている 150 の ° C の温度で熱銃を使用してチューブを縮小します。</li>
	<li>そのハブから注射針を分離します。</li>
	<li>30 kHz、出力 350 W の超音波攪拌を伴う脱イオン (DI) 水浴 (20 ° C) のハッブル宇宙望遠鏡による絶縁注射針をきれい。</li>
	<li>105 ° c 10 分ホット プレートにハッブル宇宙望遠鏡によって絶縁されて注射針を退避します。</li>
</ol>2. Au 蒸着スパッタリングによる
注: この研究では、使用可能なスパッタ リング プロセスが使用されて電極の Au 層を沈殿物電子ビーム蒸発のプロセスは、別の方法をすることができます。それは、スパッタ リング プロセスのほとんどによる温度上昇がハッブル宇宙望遠鏡の追加の収縮を引き起こすことが確認されています。しかし、数分以上続くプロセスは、初期収縮温度上 HST を熱かもしれない。先端から加工マージンの増加の結果、ハッブル宇宙望遠鏡の追加の収縮があります。
<ol><li>ハッブル宇宙望遠鏡は Cr/Au 蒸着用両面テープを使用してスライド グラス上に並んでによって絶縁されて洗浄の皮下注射針を配置します。</li>
	<li>
スパッタリング装置を使用して、ハッブル宇宙望遠鏡によって絶縁されて洗浄の皮下注射針の Cr/Au を入金します。 注: この場合、Cr と Au の厚さが 10 nm と 100 nm、それぞれ (ハッブル宇宙望遠鏡と Au 層間の接着層は、Cr が使用された)。<ol>
<li>生産コストと生産時間を短縮するために可能な限り多くの針を配置します。預金 10 以下スパッタ条件を使用する Cr nm と 100 nm Au。</li>
		<li>Cr スパッタ、設定クロム ターゲット直径: 4 インチ、高周波電力: 300 W、アルゴン圧力: 5 mTorr とシャッターが開く時間: 20 s (10 nm)。</li>
		<li>Au スパッタリング、使用 Au ターゲット直径: 4 インチ、DC 電源: 300 W、アルゴン圧力: 10 mTorr とシャッターが開く時間: 80 s (100 nm)。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. スプレー塗装
注: 低粘度 (14 cp) フォトレジストは噴霧効率を高めるためにスプレー コーティング プロセスであります。フォトレジストは Au スパッタ針の針が加熱されるときにのみ簡単にコーティングすることができます。
<ol><li>両面テープを使用してスライド ガラスに Au スパッタ皮下注射針の一つを修正します。</li>
	<li>100 ° C に加熱されてスプレーコーターのチャックにスライド グラスを置く2-3 分待ってから針が十分に加熱します。</li>
	<li>100 ° C で針を加熱しながら Au スパッタ針のフォトレジストをスプレーします。次の条件を使用してスプレー塗装プロセスを実行します。セット ノズル径: 400 μ m、ノズル移動速度: 70 mm/s、噴霧圧力: 500 kPa とチャックとノズル間の距離: 13.5 cm。</li>
	<li>スプレー塗装が完了したら、ソフト焼成プロセスを実行する 3 分間 100 ° C でチャックにスライド ガラスを残します。</li>
	<li>フォトレジストは Au スパッタ針に均一に塗布したかどうかを決定する顕微鏡の 100 倍の倍率に設定を使用して結果を確認します。</li>
</ol>4. 紫外線暴露と開発
注: 一般的に、紫外線照射前に柔軟なフィルム フォトマスク プレートに取り付け、フラット透明フォトマスクと紫外線にさらされるサンプルの間のエアー ギャップを削除します。ただし、この研究では、フォトマスクは、フラット透明プレートなし直接金属の湾曲した注射針の表面パターン形成を実現するために使用されます。フォトマスクが地域において最高の接触のアライナと実現可能な解像度のパターン化を達成するために注射針の曲線に沿って曲がっています。曲げフォトマスクと注射針の湾曲した表面の接触面積をできるだけ大きく保つために柔軟なフォトマスクをことができます。ぬれたエッチングの金属を考慮したパターン形成のプロセス (リフトオフ プロセスではなく) を取って、ポジ型フォトレジストの使用は、ネガ型フォトレジストの使用よりも有利です。これは、電極パターンを除く全域が透明、針の中心に電極パターンを容易に合わせて広い視野を提供するためです。
<ol><li>
ウェッジ エラーを最小化、それは完全に固定のフォトマスク固定プレートが接触するまでゆっくりと可動サンプル保持プレートを持ち上げます。空気圧のポンプを使用してサンプル保持板を固定します。
	<ol>
<li>おそらく空気ギャップの紫外線の散乱によって形成され、サンプルとフォトマスクの不完全な接触によって引き起こされる可能性のある好ましくないパターンを避けるためにこのプロセスを実行します。 注: また、ウェッジ エラーの最小化により、フォトレジスト コーティング注射針が動かない次の配置手順でフィルム フォトマスクに接続するときにもかかわらず、注射針の接触面は円形。</li>
	</ol>
</li>
	<li>アライナのサンプル保持板にフォトレジスト コーティング注射針を配置します。</li>
	<li>
映画フォトマスクの配置パターンとレジスト コーティング注射針の投影画像を合わせます。 注: この場合、フィルム フォトマスクの配置パターンは、ハッブル宇宙望遠鏡とフォトレジスト コーティングの厚さを考慮した、800 μ m の距離で 2 本の平行線として設計されました。<ol>
<li>フォトマスク (図 1e); 2 つの平行ラインに投影されたイメージの 2 つの境界線を配置します。したがって、フォトレジスト コーティング皮下注射針は、10 μ m 以下の配置エラーで 2 つの平行ラインの中央に配置できます。</li>
		<li>配置プロセスを監視、電荷結合素子 (CCD) カメラと顕微鏡に接続してディスプレイ モニターを通じてリアルタイムで。</li>
	</ol>
</li>
	<li>フォトマスクに向かって針をゆっくりと持ち上げてフォトレジスト コーティング注射針固定の柔軟なフォトマスクとの接触をもたらします。</li>
	<li>30 の紫外線露出を行う s (UV 強度: 15 mJ/cm2) 3 分の開発プロセスによってこれに従うと。</li>
	<li>純水を使用してサンプルの開発者をすすいでください。</li>
	<li>フォトレジストは Au スパッタ注射針に明確にパターンかどうかを決定するために 200 倍の倍率設定顕微鏡を通して結果を検査します。露出したフォトレジストが開発プロセスの後に完全に削除されていない場合は、30 秒間隔で開発プロセスを繰り返します。</li>
</ol>5. Cr/Au ウェット エッチング
注意: 皮膚/眼を避ける Cr と Au の湿潤腐食液との接触。
<ol><li>スライド ガラスに固定されたサンプル (フォトレジスト パターン注射針) をデタッチするのにピンセットを使用します。</li>
	<li>サンプルを 1 分 Au ウェット エッチング液に浸します。</li>
	<li>純水を使用してサンプルのうち Au エッチング液を洗い流してください。</li>
	<li>200 X 倍率に顕微鏡を使って結果を検査します。まだ削除されてに金に残ります、ウェット 10 秒間隔でエッチングを繰り返します。過度に長いウェット エッチング時間は櫛型電極 (IDE) を薄く作る。</li>
	<li>30 Cr エッチング液に試料を浸す s。</li>
	<li>純水を使用してサンプルから Cr エッチング液を洗い流してください。</li>
</ol>6. 残留フォトレジストとパッシベーションの除去
<ol><li>サンプル (注射針の金属パターン) を 1 分のアセトン溶液に浸漬します。</li>
	<li>DI 水でサンプルを洗い、105 ° C 10 分のホット プレートに退避。</li>
	<li>接続線の電気パッシベーションのカット シュリンク チューブ、2-3 mm (20 mm、最大の深さに浸透する) 電極より長いハッブル宇宙望遠鏡は縮小後は、ハッブル宇宙望遠鏡の長さが差し引かれますので、図 2に示すよう。</li>
	<li>ハッブル宇宙望遠鏡は、IDE の端から可能な限りの位置後、150 ° C で熱銃を使用するしっかりと針に HST の温度を上げます。</li>
</ol>

<ol>
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スプレー コーティングとフィルム フォトマスクを使用してそれの写真平版は 1 mm 以下の細径注射針の曲面に微細 Ide を作製する実行可能な方法を行った。幅と Ide のギャップの低として 20 μ m、先端から加工余白が 680 μ m ほど。、プロトコルの中でくさびエラー除去などの配置プロセスが重要です。イーオンは、厳格な配置プロセスを個別に製造された時、生産量は 90% であった以上。これ?...

皮下注射針は、安価で使いやすいので広く生検と薬剤投与のための病院に利用されます。また、薄型の直径と侵略に適した鋭利構造にもかかわらず優れた機械的特性があります。生検中に超音波ガイダンス1皮下注射針の中空に標的組織をサンプリングします。超音波検査は放射線の胎児や妊娠中の女性にとって安全な無料リアルタイム イメージングを提供します、それは超音波が空気を突き通すことができないので、肥満患者の場合は特に、体の奥深くにある臓器を参照してくださいすることは困難または脂肪組織2。さらに、外科医は医師のスキルを欠いている場合、生検の必要性の結果、病院の大半に従来利用されている二次元超音波検査からの奥行き情報を取得できませんまたはが発生します。、脊髄くも膜下麻酔の薬剤では、医師は、脳脊髄液 (CSF)、慎重に患者さんの背中に針を挿入する際、注射器に逆流する場合針が脊髄の領域に達したことを決定します。CSF の逆流を確認した後、麻酔薬は脊髄領域3に注入されます。しかし、医師を危険にさらす貫通または脊髄領域における神経線維を切断患者とも麻痺4,5に激しい痛みを引き起こします。したがって、この手順には、熟練した医師も必要です。克服し、上記の問題を軽減する 1 つのソリューションは、針の位置について客観的な情報を提供することができますので、皮下注射針にナビゲーション機能を追加することです。これは容易に彼らの経験的判断のみに頼ることがなく生検、薬剤配達およびも手術を実行医師に役立つでしょう。
電体、電気インピー ダンス分光法を取り入れて皮下注射針のターゲット組織をローカライズするために (EIS) センサーは、針上の EIS (永劫)6として導入されています。EIS センサーは DNA 検出7,8,9, 細菌/ウイルス検出10、11,12 などの医用工学の分野で利用されています。、および細胞/組織13,14,15,16,17,18,19,20の分析,21,22.、イーオンを異種材料の電気伝導度、誘電率に基づいた周波数領域で区別します。リン酸緩衝生理食塩水 (PBS)23、豚脂肪/筋肉組織6、23、およびもヒト腎正常/癌組織24 の様々 な濃度にイーオンの弁別能力を検証しました ,25。イーオンのこの機能は、かなり標的病変組織と正常組織との間の電気インピー ダンスの違いによる標的組織を配置することによって生検の精度を向上させると予想されます。同様に、薬剤注入間の電気インピー ダンスの調査の違いスペース (脊椎または硬膜外スペース) と正確なターゲットの場所に麻酔薬を提供医師を助けることができる周囲の組織。さらに、イーオンは電気などとして多く正常組織として維持するために、腎部分切除術、腫瘍の切除を伴う手術中に最適な外科的マージンを確認するに同様に脳・筋を刺激するために利用できます。可能。
イーオンの実現における最大の課題の 1 つは、小さな曲率半径を有する注射針の曲面上の電極の作製です。フォトリソグラフィー プロセスを使用して直接金属パターン形成は、数ミリメートルの直径を持つ湾曲した基板上の微小電極の作製には不向き、または以下と見なされています。等角印刷26、柔軟性など、さまざまな方法が乾燥膜フォトレジスト27、マイクロ流体法28、ナノイン プリント ・ リソグラフィ ・29と基板回転露光30、されているところ、曲面上の金属/樹脂パターンを作製を紹介しました。しかし、直径 1 mm 未満、20 mm 以上の合計電極長さ必要な基板など、イーオンの要件に起因する制限、幅、数十マイクロメートル、および大量生産に至るまでの電極のギャップはまだ。
本研究で注射針の湾曲した表面に微小電極を実現するフォトレジスト スプレー コーティングと柔軟なフィルム フォトマスクを用いて直接金属パターンを提案する.針の直径は 720 μ m (22-ゲージ)、生検と病院で薬物送達のため広く用いられているほどです。本加工法の生産量も手頃な価格で大量生産の可能性を決定する評価されます。

<table><tbody><tr><td>Heat shrink tube</td><td>VENTION MEDICAL, Inc.</td><td>103-0655</td><td></td></tr><tr><td>Hypodermic needle (22G)</td><td>HWAJIN MEDICAL co. ltd</td><td>-</td><td>http://www.hwajinmedical.com</td></tr><tr><td>Heat gun</td><td>Weller</td><td>WHA600</td><td>http://www.weller-tools.com/en/Home.html</td></tr><tr><td>Ultrasonic cleaner</td><td>HWASHIN INSTRUMENT CO, LTD.</td><td>POWERSONIC 620-</td><td>http://www.hwashin.net</td></tr><tr><td>Hotplate</td><td>AS ONE Corporation</td><td>006560</td><td></td></tr><tr><td>Sputtering</td><td>A-Tech System. Ltd.</td><td>ATS/SPT/0208F</td><td>http://www.atechsystem.co.kr</td></tr><tr><td>Glass slide</td><td>Paul Marienfeld GmbH &amp;amp; Co. KG</td><td>1000412</td><td></td></tr><tr><td>Spray coater</td><td>LITHOTEK</td><td>LSC-200</td><td></td></tr><tr><td>Photoresist</td><td>AZ electronic materials</td><td>GXR 601</td><td>http://www.merck-performance-materials.com/en/index.html</td></tr><tr><td>Developer (solution)</td><td>AZ electronic materials</td><td>MIF 300</td><td>http://www.merck-performance-materials.com/en/index.html</td></tr><tr><td>Aligner</td><td>MIDAS SYSTEM CO.,Ltd.</td><td>MDA-400M</td><td>http://www.midas-system.com</td></tr><tr><td>Microscope</td><td>NIKON Corporation</td><td>L200</td><td>http://www.nikonmetrology.com</td></tr><tr><td>Au wet etchant</td><td>TRANSENE COMPANY, Inc.</td><td>Au etchant type TFA</td><td>http://transene.com</td></tr><tr><td>Cr wet etchant</td><td>KMG Electronic. Chemicals, Inc.</td><td>CR-7</td><td>http://kmgchemicals.com</td></tr><tr><td>Au target</td><td>Thin films and Fine Materials</td><td>-</td><td>http://www.thifine.co.kr</td></tr><tr><td>Cr target</td><td>Thin films and Fine Materials</td><td>-</td><td>http://www.thifine.co.kr</td></tr><tr><td>Argon gas (99.999%)</td><td>SINIL Gas Co.Ltd</td><td>-</td><td>http://www.sigas.kr</td></tr><tr><td>Acetone solution</td><td>OCI Company Ltd</td><td>-</td><td>http://www.ocicorp.co.kr/company/index.asp</td></tr><tr><td>Impedance analyzer</td><td>Gamry Instruments Inc</td><td>Reference 600</td><td>https://www.gamry.com</td></tr><tr><td>Height Controller</td><td>Mitutoyo Corporation</td><td>192-613</td><td></td></tr><tr><td>Phosphate buffered saline</td><td>Life Technologies Corporation</td><td>10010023</td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication of fine electrodes on the tip of hypodermic needle using photoresist spray coating and flexible photomask for biomedical applications

上の電気インピー ダンス分光 (EIS) の作製方法を紹介して、-針 (EoN: EIS 上針) 計測・異種による生体組織の電気的インピー ダンスの違いを分析し体内の標的組織を検索します。フォトリソグラフィ工程でのフォトレジスト スプレー コーティングと柔軟なフィルム フォトマスク使用注射針の先端に細かい櫛型電極 (Ide) を作製する方法について述べる。ポリエチレンのポリエチレンテレフタ レート (PET) の熱収縮チューブ (ハッブル宇宙望遠鏡) が壁厚 25 μ m では断熱材とパッシベーション層として用いられます。ハッブル宇宙望遠鏡はペットは、誘電体コーティング材として広く使用されている poly(p-xylylene) のポリマーと比較して高い機械的耐久性を示しています。さらに、HST はイーオンに化学的損傷を制限するために有利であるほとんどの酸と塩基、耐薬品性を示します。イーオンの使用は、特に化学物質/材料の酸/塩基の化学物質を使用して作製評価に適しています。作製したギャップと Ide の幅が 20 μ m ほどと全体の幅と、Ide の長さは 400 μ m と 860 μ m それぞれ。注射針の先端 (注射針の先端と Ide の開始点の間の距離) から製造マージンは 680 μ m ほど中を示す尖頭のの不要な侵入を避けることができる、電気インピー ダンス測定。イーオンは、臨床使用の可能性が高いように甲状腺生検と脊髄領域の麻酔薬物送達。さらに、腫瘍の切除を含む手術でもイーオン用いることができる通常の外科的マージン (通常組織腫瘍の外科的切除で除去) を検出することによりできるだけ多く正常な組織として維持するために、病変組織。

櫛型電極 (Ide)、図 2で示すように、電極の他の図形と比較して限られた表面に大きい効果的な検出エリアにあります。Ide の全体の長さは 860 μ m 検出、生検や薬物の配信手順で高位置決め精度を提供する尖頭で 1 mm 間隔以下でインピー ダンス変化を分析して設計されています。Ide の幅の合計は、提案のフォトリソグラフィ プロセスを使用して、...

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Fabrication of Fine Electrodes on the Tip of Hypodermic Needle Using Photoresist Spray Coating and Flexible Photomask for Biomedical Applications

高級櫛型電極の作製法 (ギャップと幅: 20 μ m) 注射針の先端に (直径: 720 μ m) フォトリソグラフィ工程でスプレー塗装と柔軟なフィルム フォトマスクを使用して示されて。

医用フォトレジスト スプレー塗装と柔軟なフォトマスクを使用して皮下注射針の先端の微細電極の作製

We have introduced a fabrication method for electrical impedance spectroscopy (EIS)-on-a-needle (EoN: EIS-on-a-needle) to locate target tissues in the ...

fabrication-fine-electrodes-on-tip-hypodermic-needle-using

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

9.6K ビュー.  Gwangju Institute of Science and Technology (GIST). 高級櫛型電極の作製法 (ギャップと幅: 20 μ m) 注射針の先端に (直径: 720 μ m) フォトリソグラフィ工程でスプレー塗装と柔軟なフィルム フォトマスクを使用して示されて。

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Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; platforms. Often, droplet motion relies on the wetting of a surface, directly associated with the application of an electric field; surface interactions, however, make motion dependent on droplet contents, limiting the breadth of applications of the technique.
Some alternatives have been presented to minimize this dependence. However, they rely on the addition of extra chemical species to the droplet or its surroundings, which could potentially interact with droplet moieties. Addressing this challenge, our group recently developed Field-DW devices to allow the transport of cells and proteins in DMF, without extra additives.
Here, the protocol for device fabrication and operation is provided, including the electronic interface for motion control. We also continue the studies with the devices, showing that multicellular, relatively large, model organisms can also be transported, arguably unaffected by the electric fields required for device operation.

The protocol for fabrication and operation of field dewetting devices (Field-DW) is described, as well as the preliminary studies of the effects of electric fields on droplet contents.

デジタルマイクロフルイディクスにBioanalytesの輸送を最適化するための縮小液滴表面相互作用の活用

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; ...

工学

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals suffering from chronic medical conditions facile assessment of their immediate physiological state. Furthermore, it could serve as a research tool for analysis of complex, multifactorial medical conditions. In order for such a multianalyte sensor to be realized, it must be minimally invasive, sampling of interstitial fluid must occur without pain or harm to the user, and analysis must be rapid as well as selective.
Initially developed for pain-free drug delivery, microneedles have been used to deliver vaccines and pharmacologic agents (e.g., insulin) through the skin.1-2 Since these devices access the interstitial space, microneedles that are integrated with microelectrodes can be used as transdermal electrochemical sensors. Selective detection of glucose, glutamate, lactate, hydrogen peroxide, and ascorbic acid has been demonstrated using integrated microneedle-electrode devices with carbon fibers, modified carbon pastes, and platinum-coated polymer microneedles serving as transducing elements.3-7,8
This microneedle sensor technology has enabled a novel and sophisticated analytical approach for in situ and simultaneous detection of multiple analytes. Multiplexing offers the possibility of monitoring complex microenvironments, which are otherwise difficult to characterize in a rapid and minimally invasive manner. For example, this technology could be utilized for simultaneous monitoring of extracellular levels of, glucose, lactate and pH,9 which are important metabolic indicators of disease states7,10-14 (e.g., cancer proliferation) and exercise-induced acidosis.15

This article details the construction of a multiplexed microneedle-based sensor. The device is being developed for in situ sampling and electrochemical analysis of multiple analytes in a rapid and selective manner. We envision clinical medicine and biomedical research uses for these microneedle-based sensors.

多重経皮電気化学センシングのための中空マイクロニードルベースの​​センサ

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

生物工学

AC Electrokinetic Phenomena Generated by Microelectrode Structures

The field of AC electrokinetics is rapidly growing due to its ability to perform dynamic fluid and particle manipulation on the micro- and nano-scale, which is essential for Lab-on-a-Chip applications. AC electrokinetic phenomena use electric fields to generate forces that act on fluids or suspended particles (including those made of dielectric or biological material) and cause them to move in astonishing ways1, 2. Within a single channel, AC electrokinetics can accomplish many essential on-chip operations such as active micro-mixing, particle separation, particle positioning and micro-pattering. A single device may accomplish several of those operations by simply adjusting operating parameters such as frequency or amplitude of the applied voltage. Suitable electric fields can be readily created by micro-electrodes integrated into microchannels. It is clear from the tremendous growth in this field that AC electrokinetics will likely have a profound effect on healthcare diagnostics3-5, environmental monitoring6 and homeland security7.

In general, there are three AC Electrokinetic phenomena (AC electroosmosis, dielectrophoresis and AC electrothermal effect) each with unique dependencies on the operating parameters. A change in these operating parameters can cause one phenomena to become dominant over another, thus changing the particle or fluid behavior. 

It is difficult to predict the behavior of particles and fluids due to the complicated physics that underlie AC electrokinetics. It is the goal of this publication to explain the physics and elucidate particle and fluid behavior. Our analysis also covers how to fabricate the electrode structures that generate them, and how to interpret a wide number of experimental observations using several popular device designs. This video article will help scientists and engineers understand these phenomena and may encourage them to start using AC Electrokinetics in their research.

Manipulating fluids and suspended particles in the micro- and nano-scale is becoming more of a reality as enabling technologies, like AC electrokinetics, continue to develop. Here, we discuss the physics behind AC electrokinetics, how to fabricate these devices and how to interpret the experimental observations.

マイクロ電極の構造によって生成されたAC動電現象

The field of AC electrokinetics is rapidly growing due to its ability to perform dynamic fluid and particle manipulation on the micro- and nano-scale, ...

生物学

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a polymer film. This paper also presents a low-cost, vacuum-free fabrication method for this novel TE; the approach combines lithography, electroplating, and imprint transfer (LEIT) processing. The embedded nature of the EMTEs offers many advantages, such as high surface smoothness, which is essential for organic electronic device production; superior mechanical stability during bending; favorable resistance to chemicals and moisture; and strong adhesion with plastic film. LEIT fabrication features an electroplating process for vacuum-free metal deposition and is favorable for industrial mass production. Furthermore, LEIT allows for the fabrication of metal mesh with a high aspect ratio (i.e., thickness to linewidth), significantly enhancing its electrical conductance without adversely losing optical transmittance. We demonstrate several prototypes of flexible EMTEs, with sheet resistances lower than 1 &#937;/sq and transmittances greater than 90%, resulting in very high figures of merit (FoM) &#8211; up to 1.5 x 104 &#8211; which are amongst the best values in the published literature.

This protocol describes a solution-based fabrication strategy for high-performance, flexible, transparent electrodes with fully-embedded, thick metal mesh. Flexible transparent electrodes fabricated by this process demonstrate among the highest reported performances, including ultra-low sheet resistance, high optical transmittance, mechanical stability under bending, strong substrate adhesion, surface smoothness, and environmental stability.

埋め込み金属メッシュを用いた高性能で柔軟で透明な電極のための拡張可能なソリューション処理製作戦略

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of nanowires. DEP is used for nanowire analysis, characterization, and for solution-based fabrication of semiconducting devices. The method works by applying an alternating electric field between metallic electrodes. The nanowire formulation is then dropped onto the electrodes which are on an inclined surface to create a flow of the formulation using gravity. The nanowires then align along the gradient of the electric field and in the direction of the liquid flow. The frequency of the field can be adjusted to select nanowires with superior conductivity and lower trap density. 
In this work, flow-assisted DEP is used to create nanowire field effect transistors. Flow-assisted DEP has several advantages: it allows selection of nanowire electrical properties; control of nanowire length; placement of nanowires in specific areas; control of orientation of nanowires; and control of nanowire density in the device. 
The technique can be expanded to many other applications such as gas sensors and microwave switches. The technique is efficient, quick, reproducible, and it uses a minimal amount of dilute solution making it ideal for the testing of novel nanomaterials. Wafer scale assembly of nanowire devices can also be achieved using this technique, allowing large numbers of samples for testing and large-area electronic applications.

In this paper, flow assisted dielectrophoresis is demonstrated for the self-assembly of nanowire devices. The fabrication of a silicon nanowire field effect transistor is shown as an example.

誘電泳動の流れ支援: 高性能低温硬化型ナノワイヤ デバイス作製のための低コストの方法

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

Polymeric Microneedle Array Fabrication by Photolithography

This manuscript describes the fabrication of polymeric microneedle (MN) arrays by photolithography. It involves a simple mold-free process by using a photomask consisting of embedded micro-lenses. Embedded micro-lenses were found to influence MN geometry (sharpness). Robust MN arrays with tip diameters ranging between 41.5 &#181;m &#177; 8.4 &#181;m and 71.6 &#181;m &#177; 13.7 &#181;m, with two different lengths (1,336 &#181;m &#177; 193 &#181;m and 957 &#181;m &#177; 171 &#181;m) were fabricated. These MN arrays may provide potential applications in delivery of low molecular and macromolecular therapeutic agents through skin.

Here, we present a protocol describing a mold-free fabrication process of the polymeric microneedles by photolithography.

フォトリソグラフィ法により高分子マイクロニードルアレイの作製

This manuscript describes the fabrication of polymeric microneedle (MN) arrays by photolithography. It involves a simple mold-free process by using a ...

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, three substrates (acrylate, ceramics, and copper) are prepared. To determine the resulting material properties of these substrates, profilometer, contact angle, scanning electron microscope (SEM), and focused ion beam (FIB) measurements are done. The achievable printing resolution and suitable drop volume for each substrate are, then, found through the drop size tests. Then, layers of insulating and conductive ink are inkjet printed alternately to fabricate the target sensor structures. After each printing step, the respective layers are individually treated by photonic curing. The parameters used for the curing of each layer are adapted depending on the printed ink, as well as on the surface properties of the respective substrate. To confirm the resulting conductivity and to determine the quality of the printed surface, four-point probe and profilometer measurements are done. Finally, a measurement set-up and results achieved by such an all-printed sensor system are shown to demonstrate the achievable quality.

Here we present a protocol for the fabrication of inkjet-printed multilayer sensor structures on additively manufactured substrates and foil.

ハイブリッド スマート センサーの作製のための印刷

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...

Flexible Organic Electronic Devices for Pulsed Electric Field Therapy of Glioblastoma

Glioblastoma is difficult to eradicate with standard oncology therapies due to its high degree of invasiveness. Bioelectric treatments based on pulsed electric fields (PEFs) are promising for the improvement of treatment efficiency. However, they rely on rigid electrodes that cause acute and chronic damage, especially in soft tissues such as the brain. In this work, flexible electronics were used to deliver PEFs to tumors and the biological response was evaluated with fluorescent microscopy. Interdigitated gold electrodes on a thin, transparent parylene-C substrate were coated with the conducting polymer PEDOT:PSS, resulting in a conformable and biocompatible device. The effects of PEFs on tumors and their microenvironment were examined using various biological models. First, monolayers of glioblastoma cells were cultured on top of the electrodes to investigate phenomena in vitro. As an intermediate step, an in ovo model was developed where engineered tumor spheroids were grafted in the embryonic membrane of a quail. Due to the absence of an immune system, this led to highly vascularized tumors. At this early stage of development, embryos have no immune system, and tumors are not recognized as foreign bodies. Thus, they can develop fast while developing their own vessels from the existing embryo vascular system, which represents a valuable 3D cancer model. Finally, flexible electrode delivery of PEFs was evaluated in a complete organism with a functional immune system, using a syngenic, orthograft (intracranial) mouse model. Tumor spheroids were grafted into the brain of transgenic multi-fluorescent mice prior to the implantation of flexible organic electrode devices. A sealed cranial window enabled multiphoton imaging of the tumor and its microenvironment during treatment with PEFs over a period of several weeks.

This work describes the development of flexible interdigitated electrodes for implementation in 3D brain tumor models, namely, in vitro culture, in ovo model, and in vivo murine model. The proposed method can be used to evaluate the effects of pulsed electric fields on tumors at different levels of complexity.

膠芽腫のパルス電界治療のための柔軟な有機電子デバイス

Glioblastoma is difficult to eradicate with standard oncology therapies due to its high degree of invasiveness. Bioelectric treatments based on pulsed ...

がん研究

静電容量性圧力センシングのためのマイクロ流体チャネルベースの軟電極

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes and Their Application in Capacitive Pressure Sensing

Flexible and stretchable electrodes are essential components in soft artificial sensory systems. Despite recent advances in flexible electronics, most electrodes are either restricted by the patterning resolution or the capability of inkjet printing with high-viscosity super-elastic materials. In this paper, we present a simple strategy to fabricate microchannel-based stretchable composite electrodes, which can be achieved by scraping elastic conductive polymer composites (ECPCs) into lithographically embossed microfluidic channels. The ECPCs were prepared by a volatile solvent evaporation method, which achieves a uniform dispersion of carbon nanotubes (CNTs) in a polydimethylsiloxane (PDMS) matrix. Compared to conventional fabrication methods, the proposed technique can facilitate the rapid fabrication of well-defined stretchable electrodes with high-viscosity slurry. Since the electrodes in this work were made up of all-elastomeric materials, strong interlinks can be formed between the ECPCs-based electrodes and the PDMS-based substrate at the interfaces of the microchannel walls, which allows the electrodes to exhibit mechanical robustness under high tensile strains. In addition, the mechanical-electric response of the electrodes was also systematically studied. Finally, a soft pressure sensor was developed by combining a dielectric silicone foam and an interdigitated electrodes (IDE) layer, and this demonstrated great potential for pressure sensors in soft robotic tactile sensing applications.

著者スポットライト:マイクロ流体チャネルベースの軟電極とその静電容量性圧力センシングへの応用  

Flexible electrodes have a wide range of applications in soft robotics and wearable electronics. The present protocol demonstrates a new strategy to fabricate highly stretchable electrodes with high resolution via lithographically defined microfluidic channels, which paves the way for future high-performance soft pressure sensors.

マイクロ流体チャネルベースのソフト電極とその静電容量式圧力センシングへの応用

Flexible and stretchable electrodes are essential components in soft artificial sensory systems. Despite recent advances in flexible electronics, most ...

医用フォトレジストスプレー塗装と柔軟なフォトマスクを使用して皮下注射針の先端の微細電極の作製

要約

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この動画の章

デジタルマイクロフルイディクスにBioanalytesの輸送を最適化するための縮小液滴表面相互作用の活用

多重経皮電気化学センシングのための中空マイクロニードルベースのセンサ

マイクロ電極の構造によって生成されたAC動電現象

埋め込み金属メッシュを用いた高性能で柔軟で透明な電極のための拡張可能なソリューション処理製作戦略

誘電泳動の流れ支援: 高性能低温硬化型ナノワイヤデバイス作製のための低コストの方法

フォトリソグラフィ法により高分子マイクロニードルアレイの作製

ハイブリッドスマートセンサーの作製のための印刷

膠芽腫のパルス電界治療のための柔軟な有機電子デバイス

マイクロ流体チャネルベースのソフト電極とその静電容量式圧力センシングへの応用

マイクロ流体チャネルベースのソフト電極とその静電容量式圧力センシングへの応用

医用フォトレジスト スプレー塗装と柔軟なフォトマスクを使用して皮下注射針の先端の微細電極の作製

要約

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デジタルマイクロフルイディクスにBioanalytesの輸送を最適化するための縮小液滴表面相互作用の活用

多重経皮電気化学センシングのための中空マイクロニードルベースの​​センサ

マイクロ電極の構造によって生成されたAC動電現象

埋め込み金属メッシュを用いた高性能で柔軟で透明な電極のための拡張可能なソリューション処理製作戦略

誘電泳動の流れ支援: 高性能低温硬化型ナノワイヤ デバイス作製のための低コストの方法

フォトリソグラフィ法により高分子マイクロニードルアレイの作製

ハイブリッド スマート センサーの作製のための印刷

膠芽腫のパルス電界治療のための柔軟な有機電子デバイス

マイクロ流体チャネルベースのソフト電極とその静電容量式圧力センシングへの応用

マイクロ流体チャネルベースのソフト電極とその静電容量式圧力センシングへの応用

医用フォトレジストスプレー塗装と柔軟なフォトマスクを使用して皮下注射針の先端の微細電極の作製

多重経皮電気化学センシングのための中空マイクロニードルベースのセンサ

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