基于MEMS技術的胰島素集成系統(tǒng)的研究.pdf

1、生物MEMS(Bio-MEMS)是將MEMS技術應用在生物、醫(yī)學領域，研究適合于生物領域的微器件和微制造系統(tǒng)?；贛EMS技術的胰島素集成系統(tǒng)是一種微流控釋系統(tǒng)，它是Bio-MEMS的一個典型應用，已經(jīng)成為Bio-MEMS技術研究發(fā)展中最具吸引力的重要領域。胰島素集成系統(tǒng)中的微針陣列和壓電微泵代替了傳統(tǒng)胰島素泵中的機械泵和注射器，它們可以像集成電樣用微電子工藝技術進行大規(guī)模生產(chǎn)，這樣可以大大降低器件的成本，提高器件的穩(wěn)定性與可靠性。本文

2、的研究內(nèi)容和創(chuàng)新如下： 研究了微針微通道內(nèi)的流體力學特性，分別以藥劑和血液為流體對象，建立了毛細圓管水流模型和血流數(shù)學模型，分析了微流體在微針管道中壓降特性，這對理解、設計微流控釋系統(tǒng)提供了重要的理論依據(jù)。通過分子動力學方法研究了微流體在具有”荷花效應”的微流通道中的流動特性，從理論的角度分析了表面修飾對于微流控釋的重要性，并通過實驗證明胰島素溶液和硅油在經(jīng)過表面修飾后的微針通道中的流動性要好于沒有經(jīng)過表面處理的微針通道。

3、 在比較國內(nèi)外不同材質(zhì)、結構的微針優(yōu)劣的基礎上，提出了一種新型微針—異面直壁空心微針陣列。微針陣列整個芯片大小9×9 mm2，由15×15根微針組成，微針內(nèi)徑30μm，外徑80μm，高200μm，間距250μm。微針陣列選用單晶硅材料制作，具有生物兼容性和藥液釋放性好等優(yōu)點。 研究采用MEMS技術實現(xiàn)微針陣列的制備的工藝，重點對高深寬比的硅基通孔和微針針尖的加工工藝進行了研究。研究了利用柔性襯底技術制作微針陣列的新工藝，對微針

4、的柔性基底進行了彎曲測試。對微針陣列的封裝材料和工藝進行了研究，從而保證防塵、防泄漏、流體輸注順暢，滿足醫(yī)用級封裝要求。 開展了基于MEMS技術的閉環(huán)胰島素系統(tǒng)的集成研究，將血糖儀與胰島素泵有機的結合起來，從儀器微型化、低功耗等方面考慮，給出了系統(tǒng)的整體設計。根據(jù)仿生學原理，模擬人體胰腺編制了注射方案程序，提供了輔助治療的專家系統(tǒng)。通過經(jīng)皮實驗、離體皮膚實驗和動物活體實驗，證明基于MEMS技術的胰島素集成系統(tǒng)對糖尿病的治療有著很