[发明专利]一种仿蚊子嘴空心微针阵列的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空心微针阵列的制作方法，特别是涉及一种模拟蚊子嘴制作的用来进行无痛进样的微针阵列。

背景技术

在过去的几十年中，微机电系统和微全分析系统有了很大的发展，特别是在医学和医疗领域。在医学领域，微针的研究对于研制出无痛微量采血系统具有重要的意义。微针(Microneedles)一般指通过微细加工工艺制作的，尺寸在微米级，直径在30-80μm，长度100μm以上呈针状的结构，材料可以为硅、聚合物、金属等(Arrays of Hollow Out-of-Plane Microneedles for Drug Delivery[J].Boris Stoeber.Journal of microelectromechanical systems，2005，472-479)。微针在生物医学领域具有广泛的应用，例如用于生物医学测量系统，药物传输系统及微量采样分析系统等。微针不但体积微小，而且在性能上具有常规方法所不可比拟的特性-精确、无痛、高效、便利。这极大促进了生物医学的发展，使该领域的仪器更具人性化。

众所周知，蚊子能在人们毫无知觉的情况下穿透皮肤完成血液的吸食。从外观上看，蚊子嘴是一根长3mm，外径60μm，内径25μm的麦穗状细长结构，但这只是由蚊子下唇演化成的外鞘称为喙。蚊子嘴的结构特点是在这个喙背部的唇槽内包藏有上唇、一对上颚、一对下颚和舌特化而成的6根细长的口针(基于昆虫刺吸式口器的仿生耦合无痛注射针头的研究，王京春，2008年)。目前，像在糖尿病患者的血糖监测等需要频繁采血的场合，对无痛采血技术有着非常强烈的需求，因此研究蚊子吸血的原理，仿制蚊子口器的结构并模拟其吸血行为，将有望研制出无痛微创的皮纳升采血系统，对于拓展微流控分析系统在疾病诊断和控制方面的应用具有重要的意义。

发明内容

本发明模拟蚊子嘴并结合MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)工艺制作出用于无痛进样的微针阵列，提供了一种仿蚊子嘴空心微针阵列的制作方法。

该微针阵列中的微针属于异平面空心微针，结构与现有微针相似，由针尖、针孔和基底三部分组成，针尖用于刺破动物皮肤，针孔用于液体的流通，基底是制作空心微针阵列的平台。

本发明解决技术问题采用如下的技术方案：

(1)第一次光刻：在硅片上生长一层二氧化硅，然后在硅片正面旋涂一层光刻胶，将针孔图形掩膜版放置在光刻胶上进行紫外线曝光，使用显影液显影，得到针孔图形，使用刻蚀机刻蚀氧化层；

(2)硅片正面刻蚀针孔：采用两步刻蚀工艺在硅片正面刻蚀针孔，刻蚀深度为硅片厚度的一半；

(3)第二次光刻：在硅片背面进行光刻得到针孔图形，并使用刻蚀机刻蚀二氧化硅层；

(4)硅片背面刻蚀针孔：采用两步刻蚀工艺在硅片背面刻蚀针孔使其完全刻穿；

(5)第三次光刻：在硅片正面使用针尖图形掩膜版光刻得到腐蚀针尖的正方形掩膜图形；

(6)湿法腐蚀：光刻完成后，去除氧化层，然后去除光刻胶，放入40％KOH溶液中湿法腐蚀，直到微针高度为100μm，停止腐蚀，去掉剩余氧化层，得到空心微针阵列。

综上所述，本发明中采用干法刻蚀和湿法腐蚀相结合这种较简单的方法，制作出针孔孔径与蚊子嘴相仿的空心异平面空心微针，制作工艺简单，容易实现。采用湿法腐蚀得到的微针其侧壁的不光滑度可以减小进样时与皮肤的接触面积，从而减轻疼痛感。

附图说明

图1是异平面空心微针阵列示意图。

图2是制作异平面空心微针阵列的工艺流程示意图。

图3(a)是用本发明制作得到的单个空心微针SEM图。

图3(b)是用本发明制作得到的微针阵列SEM图。

图中：1针尖；2针孔；3基底；4硅片；5二氧化硅层；6光刻胶层；7针孔掩膜版；8干法刻蚀得到的针孔；9剩余氧化层；10针尖掩膜版；11湿法腐蚀得到的微针。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。