जैविक अनुप्रयोग उपकरणों में लेजर माइक्रोमैचिंग प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग
आवेदन दो
मेडिकल एमईएमएस घटकों का विनिर्माण
माइक्रो इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम तकनीक 21 वीं सदी की तकनीक पर आधारित माइक्रोन और नैनो टेक्नोलॉजी पर आधारित है। 1980 के दशक के बाद से, यह चिकित्सा उद्योग के लिए लागू किया गया है, और इसकी संबंधित तकनीकों और उत्पादों का पता लगाने, निदान और उपचार जैसे बायोमेडिसिन क्षेत्रों में कवर किया गया है। वर्तमान में, एमईएमएस प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी मुख्य रूप से रासायनिक नक़्क़ाशी या एकीकृत सर्किट प्रक्रियाओं का उपयोग करके सिलिकॉन-आधारित सामग्री के प्रसंस्करण के लिए एक तकनीक है। हालांकि, मेडिकल एमईएमएस प्रसंस्करण वस्तुओं और औद्योगिक अनुप्रयोगों की विशेषताओं के कारण, महान मतभेद हैं और नई तकनीकों और नई सामग्रियों का उपयोग चिकित्सा उपचार में किया जाता है। क्षेत्र के निरंतर अनुप्रयोग के साथ, पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित प्रसंस्करण विधियों को मेडिकल एमईएमएस के प्रसंस्करण के लिए लागू नहीं किया गया है। पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के साथ तुलना में, लेजर micromachining प्रौद्योगिकी न केवल विभिन्न सामग्रियों पर लागू होती है, बल्कि उप-माइक्रोन परिशुद्धता के साथ 3 डी सूक्ष्म संरचनाओं की प्रक्रिया भी कर सकती है। मेडिकल एमईएमएस के प्रसंस्करण में इसकी अच्छी संभावना है।
तंत्रिका या कृत्रिम गतिविधि के लिए उच्च-घनत्व वाले माइक्रोएलेक्ट्रोड सरणियों का उपयोग तंत्रिका कृत्रिम अंग के क्षेत्र में एक बहुत ही जटिल और महत्वपूर्ण शोध विषय है। ग्रीन एट अल। पारंपरिक PDMS और प्लैटिनम (Pt) पन्नी सामग्री का उपयोग करके फेमटोसेकंड लेजर माइक्रोफैब्रिकेशन तकनीक का उपयोग करके एक पोर्टेबल उच्च-घनत्व माइक्रोएलेक्ट्रोड सरणी का निर्माण किया। परिणाम बताते हैं कि लेज़र माइक्रोक्राइनिंग विधि द्वारा निर्मित माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणी की सतह संरचना एकसमान और खुरदरी है। अधिमानतः, सरणी में अधिकतम इलेक्ट्रोड स्पॉट की मोटाई लगभग 200 माइक्रोन है।
एल्यूमीनियम नाइट्राइड (AlN) सामग्री में जैविक वातावरण में कम अभिक्रियाशीलता होती है और यह जैव-रासायनिक उपकरण बनाने के लिए बहुत उपयुक्त हैं। नीलम को आधार सामग्री के रूप में उपयोग करते हुए, एक वेवगाइड सरणी संरचना को अलन फिल्म की सतह पर निर्मित किया जाता है और इसे दवा वितरण के लिए माइक्रोफ्लुइडिक प्रणाली के साथ जोड़ा जा सकता है। सफादी एट अल। नीलम आधारित AlN फिल्म पर एक वेवगाइड संरचना बनाने के लिए excimer laser micromachining का उपयोग किया। माइक्रोफ्लुइडिक्स के साथ संयुक्त यह संरचना तंत्रिका ऊतकों में दवा वितरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है।
न्यूनतम इनवेसिव सर्जिकल उपकरण बायोमेडिकल निदान और उपचार में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, और कैथेटर कई न्यूनतम इनवेसिव सर्जिकल उपकरणों में शामिल होते हैं। पारंपरिक निष्क्रिय कैथेटर की तुलना में, इत्तला दे दी कैथेटर्स का सक्रिय नियंत्रण अधिक सटीक और दक्षता सक्षम करता है। ली एट अल। लेजर माइक्रोक्राइनिंग तकनीक द्वारा एक पॉलीपीरोल (पीपीआई) आधारित कृत्रिम मांसपेशी चालित कैथेटर तैयार किया और दो-आयामी झुकने गति द्वारा तैयार चार-इलेक्ट्रोड कैथेटर की नियंत्रणीयता का प्रदर्शन किया, जैसा कि आंकड़े में दिखाया गया है। Micromachining और ऑप्टिकल जुटना टोमोग्राफी द्वारा उत्पादित एक सक्रिय कैथेटर का संयोजन जैविक ऊतक के उपसतह के दृश्य को सक्षम करता है, इस संरचनात्मक डिजाइन का उपयोग करने की बेहतर इमेजिंग क्षमताओं की पुष्टि करता है।
लेजर micromachining द्वारा तैयार चित्रा पेंटी-आधारित सक्रिय कैथेटर। (ए) चार-इलेक्ट्रोड कैथेटर डिजाइन संरचना; (बी) चार-इलेक्ट्रोड कैथेटर SEM छवि लेजर माइक्रोक्रैचिंग द्वारा तैयार की गई; (c) कैथी के एक सिरे पर PPy झुकने गति
सिलिकॉन वेफर्स का उपयोग आमतौर पर बायोमेट्रिक तैयार करने के लिए बायोमैटेरियल्स में किया जाता है। वोंगविवाट एट अल। सिलिकॉन वेफर्स की जैविक विशेषताओं पर लेजर micromachining प्रौद्योगिकी का उपयोग करके सिलिकॉन वेफर्स की सतह पर संसाधित सूक्ष्म चैनल सरणी संरचनाओं और वर्ग संरचनाओं के प्रभावों का अध्ययन किया, यह दर्शाता है कि सिलिकॉन वेफर सतह की सूक्ष्म संरचना प्रोटीन अवशोषण बढ़ा सकती है। हालांकि यह आवेदन के दौरान थ्रोम्बी का उत्पादन करने के लिए हृदय या रक्त से संबंधित चिकित्सा उपकरणों का कारण होगा, बढ़ाया प्रोटीन अवशोषण भी सेल विस्तार को बढ़ावा दे सकता है। यह जैव चिकित्सा प्रत्यारोपित एमईएमएस उपकरणों जैसे कि माइक्रोचिप्स, प्रेशर सेंसर और ड्रग डिलीवरी सिस्टम पर लागू होता है। आवेदन बहुत उपयोगी है।
3 डी के आकार की सूक्ष्म / नैनो फाइबर संरचनाओं की तैयारी की समस्या हमेशा एक ऐसी समस्या रही है जिसे ऊतक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में प्रभावी रूप से लागू नहीं किया जा सकता है। किम एट अल। Electrospinning द्वारा उत्पादित 3 डी माइक्रो / नैनो फाइबर संरचनाओं पर 3 डी ताकना संरचनाओं को संसाधित करने के लिए फेमटोसेकंड लेजर प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी का उपयोग किया।
परिधीय तंत्रिका पुनर्जनन तत्व एक बहु-परत बहुलक संरचना है जो पॉली-डी-लैक्टिक एसिड (पीडीएलए) और पॉलीविनाइल अल्कोहल (पीवीए) जैसे बायोमेट्रिक से बना है। PDLA फिल्म 4-6 महीनों में खराब होती है, और PVA फिल्म 37 डिग्री सेल्सियस पर लगभग दो सप्ताह में भंग हो जाती है। कंचनला एट अल जीजी के 2002 के प्रयोगों के परिणामों ने प्रदर्शित किया कि लेजर माइक्रोमैचिंग तकनीक बायोडिग्रेडेबल माइक्रो-मेडिकल उपकरणों की तैयारी के लिए संभव है।
बायोमेडिकल घटकों का लघुकरण, विशेष रूप से बायोमैट्रोडेविसेस से बायोमेट्रिक में संक्रमण, शोधकर्ताओं के लिए एक चुनौती है। चिकित्सा उपकरणों के सुधार, रोगों की रोकथाम, निदान और उपचार के क्षेत्र में, एमईएमएस के संभावित अनुप्रयोग हैं। Miniaturization MEMS की एक महत्वपूर्ण विशेषता है। बायोमेडिकल क्षेत्र में एमईएमएस प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, कैसे तेजी से जटिल और सटीक घटकों को सही और तेजी से प्रक्रिया करने के लिए बायोमेडिकल क्षेत्र में एमईएमएस विकास के लिए एक महत्वपूर्ण मुद्दा बन गया है।
लेज़र माइक्रोक्रैकिंग तकनीक पारंपरिक माइक्रोमैचिंग पद्धतियों के लिए चिकित्सा कैथेटर, माइक्रोचिप और ड्रग डिलीवरी सिस्टम जैसे मेडिकल माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उत्पादों को महसूस करना असंभव बना देती है। हालाँकि बायोमेडिकल एमईएमएस में लेज़र माइक्रोमाचाइनिंग तकनीक का अनुप्रयोग अभी शुरू हुआ है, लेकिन लेज़र एब्लेशन मैकेनिज्म पर आधारित प्रत्यक्ष लेज़र माइक्रोमाचिनिंग और लेज़र स्टीरियोलिथोग्राफी ने अधिक से अधिक ध्यान और शोध प्राप्त किया है, लेज़र माइक्रोक्रैचिन्ग तकनीक, एमईएमएस के विस्तृत अनुप्रयोग को बढ़ावा देने के लिए बाध्य है। बायोमेडिकल और आधुनिक मेडिकल इंजीनियरिंग के विकास को बढ़ावा देना।