バイオメディカル用フォトレジストスプレーコーティングとフレキシブルフォトマスクを用いた皮下注射針先端の微細電極の作製

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

• Joho Yun
• Jinhwan Kim
• Jong-Hyun Lee

抄録

異種生体組織間の電気インピーダンスの違いを測定・解析することで、体内の標的組織の位置を特定する電気インピーダンス分光法（EIS）-on-a-needle（EoN：EIS-on-a-needle）の作製法を紹介してきた。本論文では、フォトリソグラフィプロセスにおけるフォトレジストスプレーコーティングとフレキシブルフィルムフォトマスクを用いた皮下注射針先端の微細配線電極（IDE）の作製方法について述べる。絶縁・パッシベーション層には、肉厚25μmのポリエチレンテレフタレート（PET）熱収縮チューブ（HST）を採用した。これまで誘電体被覆材として広く使用されてきたポリ(p-キシリレン)ポリマーと比較して、PET HSTは高い機械的耐久性を示した。さらに、ＨＳＴは、ほとんどの酸および塩基に対して良好な耐薬品性を示し、これはＥｏＮへの化学的損傷を制限するために有利である。EoNの使用は、化学物質／生体材料の特性評価または酸性／塩基性化学物質を用いた製造に特に好ましい。また、作製されたIDEのギャップおよび幅は20μmと小さく、IDEの全体の幅は400μm、長さは860μmである。また、皮下注射針の先端からの作製マージン（皮下注射針の先端とIDEの始点との距離）が680μmと小さいことから、電気インピーダンス測定時に生体組織への不必要な過剰な侵入を回避できることがわかる。EoNは、甲状腺生検や脊髄空間への麻酔薬の送達など、臨床応用の可能性が高い。さらに、腫瘍の部分切除を伴う手術においても、正常組織と病変組織の間にあるサージカルマージン（腫瘍の外科的切除で切除された正常組織）を検出することで、できるだけ正常組織を温存するためにEoNを採用することができる。

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 body by measuring and analyzing differences in the electrical impedance between dissimilar biotissues. This paper describes the fabrication method of fine interdigitated electrodes (IDEs) at the tip of a hypodermic needle using a photoresist spray coating and flexible film photomask in the photolithography process. A polyethylene terephthalate (PET) heat shrink tube (HST) with a wall thickness of 25 µm is employed as the insulation and passivation layer. The PET HST shows a higher mechanical durability compared with poly(p-xylylene) polymers, which have been widely used as a dielectric coating material. Furthermore, the HST shows good chemical resistance to most acids and bases, which is advantageous for limiting chemical damage to the EoN. The use of the EoN is especially preferred for the characterization of chemicals/biomaterials or fabrication using acidic/basic chemicals. The fabricated gap and width of the IDEs are as small as 20 µm, and the overall width and length of the IDEs are 400 µm and 860 µm, respectively. The fabrication margin from the tip (distance between the tip of hypodermic needle and starting point of the IDEs) of the hypodermic needle is as small as 680 µm, which indicates that unnecessarily excessive invasion into biotissues can be avoided during the electrical impedance measurement. The EoN has a high potential for clinical use, such as for thyroid biopsies and anesthesia drug delivery in a spinal space. Further, even in surgery that involves the partial resection of tumors, the EoN can be employed to preserve as much normal tissue as possible by detecting the surgical margin (normal tissue that is removed with the surgical excision of a tumor) between the normal and lesion tissues.