醫療器件及其制造方法

專利名稱：醫療器件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及醫療設備技術領域，具體涉及ー種醫療器件及其制造方法。
背景技術：
在現代醫學中，對功能更加強大、更靈活的先進醫療設備(包括手術設備)的需求 正在逐漸增加。雖然近年來在微創手術領域取得了一定的進步，但是當前或傳統醫療器件仍未能滿足最嚴格的要求。例如，對于某些要求高精度的復雜手木，目前的醫療設備不僅缺乏足夠的精度或功能，而且還嚴重依賴手工操作，難以滿足實際需求。此外，為了降低整體醫療成本，我們也需求更低成本的醫療器件。在某些情況下，出于技術要求和實際考慮，醫療器件只能為一次性使用，這就需要一種高產量、高成本效益的制造技術。目前，大多數微創手術醫療器件是功能単一的機械設備，例如，用于組織切割或傷ロ縫合的設備。這些傳統的設備，特別是帶有刃ロ的，大多是由不銹鋼或鎢鋼等金屬制作的。這些設備一般都由較硬的材料磨制而成，如鉆石、硅和藍寶石。詳見美國專利申請公開書2005/0188548A1。雖然這種手術刀的做法比較經濟，但也有ー些挑戰。例如，刃ロ的鋒利程度不一致甚至有時差別很大。機械的銳化過程會導致刀刃上的缺陷，因此一般很難形成非常鋒利的刀刃或微型手木刀片。我們無法采用上述エ藝制造出帶有ニ階切割邊緣結構的刀片，例如具有特定粗糖、銀齒以及內角的結構。較新的手木刀制造技術引進了ー個比不銹鋼研磨更為先進的方法，即在不銹鋼刃ロ研磨之后，增加電化學拋光技術以得到更加鋒利的刃ロ。這種方法制造的刀片刃ロ鋒利程度的一致性更好。然而，由于化學過程會腐蝕刀ロ表面導致缺陷，若將此刀用于高精度手術，刃ロ銳度的一致性仍有待改善。由于以上這些微小缺陷的存在，傳統鋼制手木刀很難無撕裂地切開組織。在手術中，這種被撕裂的組織會減緩傷ロ的愈合，甚至會導致疤痕組織的形成。最近，有人提出了一種用微電子制造技術制作微尖端組件的方法。它采用了光刻和各向異性刻蝕技木。具體來說，在單晶硅襯底上通過各向異性腐蝕形成腐蝕坑，然后淀積金屬鎢形成鋭利尖端用做掃描隧道顯微鏡組件。然而，這個尖端邊緣的角度決定于晶體硅本身的晶向。即使是用藍寶石或紅寶石做襯底，尖端邊緣的角度也只是由襯底材料晶向決定的定值。詳見美國專利號4，916，002。還有ー些其他用硅材料制作手木刀的方法被提出。詳見美國專利申請公開書US2005/0266680AU美國專利號5，619，889、美國專利號5，579，583和美國專利號7，728，089。然而，這些相對較新的方法也有其局限性，如它們不能一次性地制作出各種結構的刀片。這些方法中很多都是基于硅的各向異性腐蝕技術(沿不同方向有不同的腐蝕速率)。雖然這種方法可以產生鋒利的刃ロ，但是，由于各向異性腐蝕本身的性質，該方法仍有局限性，即無法形成具有特定形狀和錐角的刀片。濕法各向異性腐蝕エ藝采用氫氧化鉀KOH，こニ胺/鄰笨ニ酚(EDP)和三甲基-2-羥こ基氫氧化銨(TMAH)腐蝕液，可以沿特定的晶面腐蝕出鋒利的邊緣。這個晶面與硅表面成角54. V，因此制成了ー個54. V斜角的刀片。但是這在大多數臨床應用上是不可接受的，因為它很鈍。如果用該法制作雙斜角的刀片，那么它的角度就是109. 4°，情況會更糟。這ー方法進ー步受限于刀片的形貌。ー張硅片內部腐蝕面之間的角度是90°，因此，其只能用于制造矩形的刀片。此外，之前提出的手術器械大部分是機械設備，比如刀，鑷子，鋸，別針，夾子和掛鉤，它們不適合與其他設備如物理，光學，電子，化學，熱或聲功能器件相結合。本發明提供了解決以上所述的問題和挑戰的方法。

發明內容
本發明提供了一種采用納米技術來制造內科或外科醫療設備的新方法(例如，包括先進的半導體制造技術，微電子技術，或微電子制造技木)以及用此方法制造的醫療或手術設備。這種醫療設備具有成本低、功能全、性能優良、集成度高、靈活度高、精度高、速度聞和自動化等優點。一方面，這些制造醫療器件的方法包括一個或多個先進的半導體エ藝技術，例如，薄膜淀積、光刻、蝕刻(例如，濕蝕刻、干蝕刻等)、濕法清洗、離子注入、擴散、化學機械拋光、封裝或部分エ藝的組合。另ー方面，用這種方法制作的醫療器件包括以下步驟制備襯底并選擇性的將襯底加工成第一種所需形狀；在襯底上淀積第一層材料；選擇性的將第一層材料或將第一層材料與襯底同時制作為第一種所需形狀；選擇性的刻蝕和剝離掉部分第一種材料就形成了該醫療設備需要的第一種所需形狀。在一些例子中，襯底可以是硅、玻璃、鍺、藍寶石、紅寶石、鉆石、陶瓷或金屬。在一些例子中，第一層材料可以是多晶硅、ニ氧化硅、鎢、鈦、鋁、鑰、鉭或金屬合金，或他們的適當組合。在一些例子中，上述描述可以采用以下任一形式刀片、手柄、鉆頭、柱體、錐子、螺絲、螺絲刀、薄片、刀、鋸、鑷子、鉗子、鉤子、錘子、刮板、縫合線或者針。在一些例子中，本發明涉及的方法進ー步包括在將第一層材料加工成第一種形狀的之前或之后，將第一種材料加工成第二種所需形狀。例如，第二種所需形狀包括第二層材料的溝槽。在一些其他的例子中，本發明涉及的方法可以進一歩包括沉積多層薄膜，并將其中ー些薄膜加工成所需形狀，選擇性去除至少ー個或部分薄膜層(例如使用干法蝕刻、濕法蝕刻、直接書寫、分子組裝、光消融、或拋光等)，從而形成所需形狀。在一些其他的例子中，本發明涉及的方法可以進一歩包括將包含第一種形狀的醫療設備與另ー醫療設備結合的步驟，其中另ー醫療設備可包含或不包含第二種形狀。 本發明涉及的方法可以進一歩包括以下步驟將第一層材料加工成第一種所需形狀以后，淀積第二層材料，將第二層材料加工成第二種所需形狀。
本發明涉及的方法可以進一歩包括以下步驟去除部分加工后的第一層材料，只保留在襯底凹陷區域的部分；向村底表面淀積第二層材料(襯底凹陷部分已填滿第一層材料)；將第二層材料，或第一、ニ層材料及襯底一起，加工成所需形狀；在第二層材料上淀積第三層材料。對于這種步驟，襯底在淀積第一層材料前已被加工成所需形狀，第二、三層材料可以是相同的或者不同的。此外，本發明涉及的方法可以包括蝕刻和剝離加工后的第一、ニ、三層材料的步驟。本發明涉及的方法可以進一歩包括以下步驟去除部分第三層材料，保留處于第ニ層材料凹槽內的部分；淀積第四層材料至第二或三層材料上；加工第四層材料，或第一、ニ、三、四層材料及襯底一起，形成所需形狀；淀積第五層材料；這五層材料可以是相同的也可以是不同的。此外，該方法包括刻蝕和剝離加工后的第一，第二，第三，第四和第五材料的步驟。在ー些例子中，淀積的材料可以是多晶硅、壓電材料、光學材料、導熱材料、光電材料、ニ氧化硅、摻雜ニ氧化硅、氮化硅、碳化硅、玻璃、鉆石、鎢、鈦、鋁、鑰、鉭、金屬合金或以上材料的任何組合。 在一些例子中，圖形的形成步驟包括光刻，蝕刻，化學拋光，機械拋光，化學機械拋光，直接書寫、分子組裝、光消融、干法蝕刻、濕法蝕刻、或濕法清洗。蝕刻エ藝可用如下溶液進行，例如，包括含有氫氟酸、硫酸、磷酸溶液、緩沖氧化刻蝕溶液(BOE)、氟化銨、過氧化氫、氫氧化鉀、氨或者硝酸的溶液。本發明涉及的方法可以進一歩包括以下步驟將醫療設備與檢測電學、磁學、電磁學、熱學、光學、聲學、生物、化學、物理學和機械特性的傳感器；微電子模塊；手術器械；陀螺儀或陀螺羅盤和微藥物容器中的一種或幾種器件整合在一起。另ー方面，本發明涉及利用本發明的方法制造的醫療器件。在一些例子中，這些醫療器件的大小范圍可以從約I埃到約10厘米，例如，從5埃到O. 5厘米，從100埃到10微米，I微米左右到約2厘米。在一些例子中，本發明涉及的醫療器件可能是手術刀，手術鉆，手術鋸，手術鑷子，手術鉗，手術鉤，手術錘，刮板，針，刀片，壓舌板，醫用溫度計，血糖計，人エ心臟，纖維蛋白支架，支架，超聲波傳感器，光療機，內窺鏡，人體植入RFID (射頻檢測)芯片，腹腔鏡吹入器，心音圖儀，心電圖，放療儀，電子體溫計，吸乳器，手術顯微鏡，超聲波霧化器，溫度監視器，呼吸機，自動輸液単元，心臟除顫器，電刀(內部或外部)，體外起搏器，胎兒監護儀，縫合器，或包含上述器件的綜合醫療儀器。在一些例子中，本發明涉及的醫療器件，可以由微型刀片，探測通道，數據布線，或中央控制電路單元組成。另外，該儀器可以被封裝起來以支持綜合醫療儀器的結構改造，或組合醫療設備組件。在一些例子中，傳感器可以安裝在探測通道內以檢測某個生物體的ー個或多個特性，比如電學，磁學，電磁學，熱學，光學，聲學，生物學，化學，機電，電子化工，光電，電熱，電化學機械，生物化學，生物力學，生物光學，生物熱學，生物物理，生物機電，生物電化學，生物光電，生物電熱，生物力學，光學，生物力學的熱，生物熱光，生物光電化學，生物光機電，生物電，熱，光，生物機電化工，物理，和機械性能。例如電學屬性可以是表面電荷，表面電位，靜息電位，電流，電場分布，電偶極子，四重電子，電或電荷云的三維分布，DNA和染色體端粒的電學特性，電容，或阻抗；熱學特性可以是溫度或振動頻率；光學特性可以是光吸收，光傳輸，光反射，光電特性，亮度，或熒光特性；化學性質可以是PH值，化學反應，生化反應，生物電化學反應，反應能量，反應速度，氧氣濃度，耗氧率，離子強度，催化行為，用于增強信號的響應的化學添加剤、生物化工添加剤、生物添加剤，用于增強探測靈敏度和粘接強度的化學物質、生化物質以及生物添加劑；物理性質有，密度，形狀，體積和表面積；生物學特性可以是表面的形狀，表面積，表面電荷，表面的生物學特性，表面化學性質，PH值，電解質，離子強度，電阻率，細胞濃度，或是溶液的生物、電子、物理化學性質；聲學特性可以是聲波的速度、頻率，聲波的頻率和強度的光譜分布，聲強，吸聲，或聲學共振；機械性能可以是內部的壓カ，硬度，流速，粘度，剪切強度，伸長強度，斷裂強度，附著力，機械共振頻率，彈性，可塑性，或壓縮性。
在一些例子中，中央控制電路單元可以包括微電子模塊，例如，信號放大器，處理単元，信號鎖定單元，信號處理單元，通訊單元，邏輯處理單元，存儲單元(例如，存儲芯片)，用以收集信息，并上傳到服務器。通訊單元可以包括信號接收器、信號發射器、信號編碼和信號解碼單元在一些例子中，陀螺儀或陀螺羅盤可以安裝在中央控制電路單元，用來精確跟蹤刀片的位置。多種通道可以集成在一個刀片上并封裝在一起，用來檢測在接觸醫療器件時組織的特性。在一些例子中，通道一端與刀片相連，別一端與微型藥物容器相連。當有藥物需求并且中央控制器檢測到來自傳感器的生物信息時，微型傳感器將釋放一定量藥物。本文使用的，“醫療器件”ー詞是與“手術器械”ー詞可互換，泛指用于醫療的儀器，如用于外科手術或診斷的設備。本文提到的“生物體” ー詞是指，例如,ー個單細胞或單個生物分子如DNA或RNA，
病毒，或器官，或組織。本文提到的“或”、“或者”也包含“和”的意思。本文涉及的單數名詞在無特殊說明時也包括其復數名詞的含義。本文涉及的“淀積”(也稱為“積淀”，或沉積)是指將薄薄ー層材料置于某ー表面。淀積可以是化學淀積也可以是物理淀積。化學淀積是指流體前導反應物在固體表面經過化學反應形成ー層固體的過程。生活中的例子比如將冷的物體放置于火焰中，其表面生成煙灰。由于流體包裹著固體表面，淀積過程在所有表面發生，而沒有指向性；化學淀積技術形成的薄膜趨向于共形，沒有指向性。相反的，物理淀積是指通過使用機械，機電或熱力學手段產生固體薄膜的過程，就象日常生活中霜的形成。由于大多數工程材料都是由較高能量而結合在一起的，而化學反應又不能儲存這些能量，商業的物理沉積系統往往需要低壓的氣相環境；多被劃分為物理氣相沉積。淀積在半導體加工方法的例子包括真空蒸發、濺射、化學氣相沉積法。本文涉及的“圖形”和“圖形化”是指對ー種材料進行處理使之產生一定的形狀，構造，重量，深度等一系列物理參數的過程。物理方法有，機械拋光和雕刻；化學方法有，刻蝕(干法和濕法)，光刻，化學拋光，分子自組裝。其他方法有激光燒蝕，直接書寫，電子束直寫，X-射線直寫和化學機械拋光。本文涉及的刻蝕是指使用強酸，腐蝕液，或其他化學物質，去除有圖形的襯底(金屬或硅)表面未被保護部分材料的過程，刻蝕包括濕法刻蝕和干法刻蝕(例如，反應離子刻蝕)。本文涉及到的“化學機械拋光”或“平坦化”是指結合表面化學反應和機械磨損(拋光)的表面平坦化過程。本文涉及的“封裝”或“組裝”是指將ー個或多個具有電學連接的分立的或集成元件組合到ー個成型的外殼內的過程，或是將不同器件整合成ー個醫療設備的過程。除有特殊定義，本文中的涉及的所有術語取用其通俗含義。


圖I說明了本發明中的ー個方法實例；圖2說明了本發明中的另ー個方法實例； 圖3說明了本發明中的又ー個方法實例，該方法可用于多種醫療儀器；圖4說明了本發明中ー些醫療儀器的實例；圖5說明了一個醫療器件的實例，該器件集成于本發明中的醫療儀器。
具體實施例方式相比于常規方法，本發明提供的全新方法可使醫療儀器的制造具有可控的特征，獨特的改善性能，更高的精度，需要的形貌，不同的功能及低廉的成本。例如，由本專利方法制造的醫療儀器在尺寸上能小至亞微米量級。在該尺度上，微創手術或藥物的作用，效率及準確度都將顯著增強。此外，各類不同功能的醫療儀器可由本專利中的方法制造并集成到一個單獨的醫療器件上(例如，傳感器、手木刀、清潔器和縫合器可以集成于ー個器件上)，從而創建一個高級或多功能的復雜和強大的醫療器件。這反過來又使醫療手術的自動化程度更高。因此，本發明提供的方法使醫療儀器具有改進的特性諸如更好的性能，更高的集成度，更多的功能，更復雜，且能以更低的成本大規模生產。該發明方法的體現之ー是可以用來制造高性能、低成本的手木刀，用于眼球手術上。該方法的ー個實例是，在襯底上淀積第一種材料的薄膜，該材料隨后用諸如光刻、刻蝕進行圖形化。完成圖形化的第一種材料隨后經過諸如選擇性刻蝕(襯底與第一種材料間的選擇性刻蝕)的エ藝后從襯底剝離。作為選擇之一，在完成圖形化的第一種材料剝離前，第二種材料可以淀積到第一種材料上，進而圖形化(例如采用化學機械拋光エ藝)。完成圖形化的第二材料(也可與第一材料一起)通過諸如選擇性刻蝕エ藝(第一、第二材料間的或第一種材料與襯底間的選擇性刻蝕)完成剝離。另ー種選擇是，第一材料的淀積與圖形化工藝后緊接著淀積ー層墊襯材料。對墊襯材料的特定刻蝕エ藝可以剝離第一材料，或第二材料，或者是前兩者的組合。作為選擇，該エ藝中，第二材料薄膜的圖形化可與之前所述的化學機械拋光エ藝結合使用，在另外ー個實例中，本發明的方法可用來制造集成了傳感器、清潔器和縫合器的手術刀。例如，在某種材料的圖形化過程中，可以做出特殊的形貌(比如ー個槽)。深槽中包括了傳感器或清潔器，從而提供了集成的醫療器械。作為選擇，該醫療儀器還包括ー個攜帶了藥物的注射器。
作為另外ー個實例，本發明的方法可用于制造醫療儀器，該器械本身包括了傳感器、帶邏輯運算與存儲的集成電路單元，至少ー個手術單元(如刀、刀片、激光等)，清理單元及藥物釋放単元。作為選擇，該醫療儀器可于自動模式下進行微創手木。使用本發明方法制造的醫療儀器的實例包括，但不局限于，手木刀、手術鉆、手術鋸、刀片、壓舌板、醫用溫度計、血糖計、人造心臟、纖維蛋白支架、支架、超聲傳感器、光療單元、內窺鏡、人工植入射頻識別芯片、腹腔吸入器、心音圖儀、輻射加熱器、電子體溫計、吸乳器、手術顯微鏡、超聲霧化器、溫度監視器、呼吸機、自動輸血単位，心臟除顫器、內部或外部高頻電刀、外部起搏器、胎兒監視器、呼吸機、縫合器。圖I至圖5進ー步說明了本發明中的方法與醫療儀器的實例。具體來講，圖I說明了本專利方法的ー個具體實例。該實例中，如圖1(a)所示，襯底1011。襯底1011上覆蓋了第一種材料1022，它對光敏感(例如可以是光刻膠)，如圖 1(b)所示。第一材料1022隨后按光刻的エ藝流程進行曝光與顯影，使其自身獲得需要的圖形，如圖I (c)所示。如圖I (d)，圖I (e)所示，襯底1011隨后進行刻蝕(例如干法或濕法刻蝕)以獲得所需形貌1013。通常來說，濕法刻蝕對所需形貌的控制比干法刻蝕更好。第二材料1033隨后淀積至已圖形化的襯底1011表面(見圖1(f))，然后進行化學機械拋光，使第二材料留在襯底上的凹陷區域1044(見圖1(g))，這就是設計好的醫療儀器結構。之后采用刻蝕エ藝將醫療儀器1044剝離(見圖I (h))。刻蝕エ藝對醫療儀器1044有最佳選擇性(對襯底1011具有更高的刻蝕速率)，濕法或氣相刻蝕都可以采用(因為對襯底1011的刻蝕速率大于第二材料1033)。有時候，為了便于剝離醫療儀器，會在襯底1011圖形化完成后，第二材料1033淀積之前，加入墊襯材料1055的淀積(見圖l(i))。第二材料1033淀積完成后，緊接著的刻蝕エ藝可以選擇性的去處墊襯材料1055(見圖I (j))，從而將醫療儀器1044剝離(見圖l(k))。圖I (k)是醫療儀器1044的前段截面圖(如該情況中的手術刀片)。圖I (I)是醫療儀器1044的透視圖。其中1060部分代表刀片的斜面，1061部分代表刀片的懸臂或操控區域。圖I中其余部分說明了增強型醫療儀器或手木刀。圖1(g)提供了醫療儀器1044的前段截面圖而圖I (m)是同一醫療儀器1044的俯視圖。作為選擇之一，襯底1011上可以預先形成硬掩膜。在襯底1011表面通過和襯底反應可形成化合物層。例如使用硅襯底吋，硅可以與水蒸汽(含有氧)進行化學反應(如氧化工藝)生成ニ氧化硅表面層，形成所謂的鳥嘴特征。通過エ藝調整與優化可以消除鳥嘴特征，獲得醫療應用所需要的形貌。通過光刻與刻蝕エ藝(濕法或干法)，在醫療儀器1044上可形成槽1071。圖I (η)是醫療器件1044上帶有槽1071的俯視圖，而圖I (ο)是該結構的側截面視圖。圖I (P)，在刀片槽上淀積附加材料1072，圖I (q)，然后通過對該材料進行平坦化工藝，可以得到全新的增強型儀器1073。新儀器1073的槽內填滿了材料1072。1072不同于先前醫療儀器1044的基本材料，它還是可以遵循與先前1044 —祥的刻蝕エ藝實現剝離。圖l(r)是增強的醫療儀器1073的側截面視圖，而圖l(s)是1073的透視圖。圖I(S)中1074部分是新的增強型刀片或儀器1073的斜面，而1075部分是其懸臂或操控區域。附加材料1072可以連至分析電路，信號發生電路，或同時連接兩者以獲得額外功能。當附加材料1072是導電材料時，它可以感應出組織的電性能。當1072是透明介質時，它可以用作光纖并傳送出組織的圖像信息。當1072是壓電材料時，它可以感應并傳輸組織的聲學信號。傳感與傳輸的多路探針與通道可以擴展至手術刀片的切刃邊(如圖I (t)中的1081，1082部分)，刀片可以向組織發出多個信號并感應反饋信號。醫療儀器1044可以由另外ー種方法加強。如圖1(0)所示，槽1071已形成。醫療儀器(此處為1091)完成剝離(見圖l(u))。圖I (U)為側截面視圖，圖I(V)為醫療儀器的前段截面圖。圖l(w)是帶有鏤空槽的醫療儀器1092(刀片器件)的透視圖，而圖I(X)是不帶槽的醫療儀器1093(刀片器件)的透視圖。帶有槽的醫療儀器1092與不帶槽的1093可以結合在儀器以形成全新的醫療儀器1094(見圖I (y))。1094可以是ー個帶有通道的刀片，一個有通道的注射器或泵。它可以用來向組織注射一些物質(如麻醉劑或消炎藥)，或通過刺入或切割組織以收集組織液。圖2是利用本發明的方法，借助半導體エ藝技術，制造先進的醫療儀器的又ー個實例。該實例中，襯底2011和第一種材料2022首先通過光刻與刻蝕技術完成圖形化(見圖2(a)，2(b)，圖2(c))。第二種材料2033隨后淀積至襯底2011上的凹陷區域(見圖2(d))，再進行第二材料2033的化學機械拋光，使其留在襯底上的凹陷處(見圖2(e))。第 三種材料2044然后開始淀積、光刻、刻蝕エ藝(見圖2(f)，圖2(g))。隨后，淀積另ー層材料，該材料可以與第二種材料2033相同，也可以是新材料。圖2(h)中，在2044層上淀積了材料2033,2044與2033材料相同。(其他例子中，2033也可以是不同材料)。隨后，對額外淀積的2033進行化學機械拋光，僅在2044層凹陷處留下2033，形成所需的醫療儀器2055 (見圖2(i))。最終，醫療儀器2055通過濕法刻蝕或氣相刻蝕與襯底2011、材料2044分離。留下2033，形成所需的醫療儀器2055 (見圖2 (i))。最終，醫療儀器2055通過如濕法刻蝕或氣相刻蝕與襯底2011、材料2044分離(見圖2(j))。本發明中的制備方法可以用于制造各種所需形貌的醫療儀器。利用圖l(a)_(g)中所示的エ藝，各種形貌的醫療儀器都能得到(見圖3 (a)-(c))。通過光刻與刻蝕エ藝可以獲得不同的形貌。也可通過改變及優化濕法刻蝕的化學成分與刻蝕時間以獲得所需形貌。例如，較短的濕法刻蝕時間或刻蝕率(對襯底)較低的化學藥劑可以獲得圖3(a)中所示的形貌3033。較長的濕法刻蝕時間或采用刻蝕率(對襯底)較高的化學藥劑可以獲得圖3(b)中所示的形貌3044。較長的濕法刻蝕時間或采用刻蝕率(對襯底)較高的化學藥劑可得到如圖3(c)中所示的較圓較深的形貌3055。本發明方法的另一個體現如圖4所不，三種不同形貌的醫療儀器(4055、4066和4077)可通過如圖2所示的相似的エ藝流程來制造。圖5所示的儀器已集成于本發明中的醫療儀器上，或用本發明中的方法制造的醫療儀器上。如圖5(a)所示，微創手術系統包含了微型刀片5001，探測通道5002，數據線5003和ー個中央控制單元5004。該系統包裝于5005內便于結構加工。探測通道5002中可以安裝一個傳感器以探測ー個生物體的電學、磁學、電磁、熱學、光學、聲學化學、機電、電化學、電光學、電熱學、電化學機械、生物化學、生物機械、生物光學、生物熱學、生物物理學、生物電機械學、生物電化學、生物電光學、生物電熱學、生物機械光學、生物機械熱學、生物熱光學、生物電化學光學、生物電機械光學、生物電熱光學、生物電化學機械學、物理學及機械性質，或者是它們的組合。控制電路包含了微電子単元，包括但不限于信號放大器，處理単元及存儲器。由中央控制電路5004收集的信息可傳輸至服務器。中央控制電路5004可選裝陀螺儀或陀螺羅盤儀，用以對刀片的精確定位與追蹤。一片刀片內可以集成多個通道，多片刀片可以封裝到一起，實現對手術中的組織的多種性質的偵測。如圖5(b)所示，通道5010保存在刀片中并通過通道5006與藥物容器5007相連。當由5002獲得的生物信息經中央控制單元5004分析后，如果需要藥物，中央控制單元5004會向5007發出指令以釋放指定劑量的藥物。其他實例本發明結合其詳細說明可以理解為，先前的描述是用以說明但不限于發明本身的范圍。發明中披露的エ藝及流程的其他方面，優點，變化，結合與改動均在本發明的保護范 圍內。此處參考的所有出版物將其整體納入參考。
權利要求
1.一種醫療器件制造方法，包括薄膜積淀，光刻，刻蝕，平坦化，清洗，擴散，離子注入，直接寫入，分子自組裝，激光切割，封裝，組裝，或/和以上エ藝的組合。
2.一種醫療器件的制造方法，包括 提供ー種襯底，并根據需要在襯底上制作指定的圖案； 積淀第一種材料至襯底； 根據需要在第一種材料以及襯底上制作圖案，以在第一種材料上形成第一種需要的剖面，并根據需要刻蝕以及剝離已形成指定圖案的第一種材料。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的襯底包含硅，玻璃，鍺，藍寶石，紅寶石，金剛石，陶瓷或/和金屬。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的第一種材料包含，多晶硅，ニ氧化硅，摻雜ニ氧化硅，氮化硅，碳化硅，玻璃，金剛石，鎢，鈦，鋁，鑰，鈦，或/和金屬合金。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述剖面可以形成以下形狀，刀刃，把手，鉆子，柱狀物，錐狀物，螺絲釘，螺絲刀，平板，小刀，鋸齒，鑷子，鉗子，鉤子，錘子，刮刀，縫合線，或/和細針。
6.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法進ー步包括如下步驟，在第一種材料按需形成第一種指定的剖面之前或者之后，形成第二種指定的剖面形狀。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二種指定的剖面包括填埋第二種材料的溝槽。
8.如權利要求7所述的方法，進ー步包括以下步驟，將帶有第一種指定剖面的醫療器件與帶有或不帶有第二種指定剖面的醫療器件耦合。
9.如權利要6所述的方法，進ー步包括以下步驟 在第一種材料完成圖形化之后，將積淀第二種材料至第一種材料上，并形成第二種剖面，再進行拋光，直至第一種材料外露。
10.如權利要求2所述的方法，進ー步包括如下步驟 去除第一種材料，并僅保留經由化學機械研磨而嵌入襯底的部分； 積淀第二種材料至襯底表面，而此時襯底表面含有嵌入第一種材料的凹陷部分； 制作第二種材料的圖形，并按需在第一種材料以及襯底上制作圖形剖面，使第二種材料形成指定的剖面。并且 積淀第三種材料至第二種材料表面，而在此之前，襯底在第一種材料積淀前已形成指定的剖面； 在此，第一、第二、第三種材料為相互獨立，可以按需采用相同或不同材料。
11.如權利要求10所述的方法，進ー步包括 刻蝕并將已經形成圖形的第一、第二以及第三種材料一井剝落，形成醫療器件。
12.如權利要求10所述的方法，進ー步包括 去除第三種材料，并僅保留經由化學機械研磨而嵌入第二種材料的部分。
積淀第四種材料在第二及第三種材料表面。
制作第四種材料的圖形，并按需在第一、第二、第三材料以及襯底上制作圖形剖面，使第四種材料形成指定的剖面。
積淀第五種材料在第四種材料表面。在此，第一、第二、第三、第四和第五種材料為相互獨立，可以按需采用相同或不同材料。
13.如權利要求12所述的方法，進ー步包括 刻蝕并將已經形成圖形的第一、第二、第三、第四，和第五種材料一井剝落，形成醫療器件。
14.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述的積淀材料包含多晶硅，ニ氧化硅，摻雜ニ氧化硅，氮化硅，碳化硅，玻璃，金剛石，鎢，鈦，鋁，鑰，鈦，鉭，或/和金屬合金。
15.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述剖面可以形成以下形狀，刀刃，把手，鉆子，柱狀物，錐狀物，螺絲釘，螺絲刀，平板，小刀，鋸齒，鑷子，鉗子，鉤子，錘子，刮刀，縫合線，或/和細針。
16.如權利要求2所述的方法，其特征在干，所述的制作圖案的步驟包括，光刻，刻蝕，化學平坦化，機械平坦化，化學機械平坦化，電子束寫入，X-光寫入，直接寫入，分子自組裝，化學自組裝，或激光切割。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述刻蝕エ藝由溶液完成，其溶液成分包括，氫氟酸，硫酸，磷酸，緩沖氧化刻蝕劑(BOE)，氟化銨，雙氧水，氫氧化鉀，氨水，或硝酸。
18.如權利要求2所述的方法，進ー步包括將所述醫療器件與如下器件集成電學、磁學、電磁學，熱學，光學，聲學，生物學，化學物理，或機械性質的傳感器，以及微電子模塊，邏輯及記憶單元，外科用儀器，陀螺儀或陀螺羅盤，和微藥物容器。
19.由權利要求1-18所述的方法所制造的醫療器件，其尺寸介于I埃至10厘米之間。
20.如權利要求19所述的醫療器件，其尺寸介于I微米至2厘米，或5埃至O.5厘米，或100埃至10微米。
21.如權利要求19所述的醫療器件，其特征在于，所述醫療器件為手木刀，手術鉆，手術鋸，刀片，壓舌器，醫用熱感計，血糖計，人工心臟，纖維蛋白膠支架，移植片固定摸，螺紋銑刀，超聲傳感器，光療單元，內窺鏡，人體植入無線射頻識別芯片，腹腔鏡，心電圖，輻射加熱器，電子熱感儀，吸乳器，手術顯微鏡，超聲波噴霧器，溫度計，通風器，自動輸血単元，心臟除顫器，體內、體外電手術器，電機械手術器，外置起搏器，胎兒監護儀，縫合線，電子機械組件，傳感器，醫用邏輯單元，醫用存儲單元，或/和集成以上器件的儀器。
22.如權利要求19所述的醫療器件，進ー步包括外科手術組件，治療組件，檢測單元，探測通道，數據傳輸単元，和/或中央控制單元電路。
23.如權利要22所述的醫療器件，其特征在于，所述探測通道包含傳感器，該傳感器可以檢測及測量生物主體的下列性質包括電學，磁學，電磁學，熱學，光學，聲學，生物學，化學，電機械，電化學，電光學，電熱學，電化學機械，生物電化學，生物電光學，生物熱學，生物物理學，生物機械學，生物機械熱學，生物熱光學，生物電化學光學，生物電機械光學，生物電熱光學，生物電化學機械，物理學，機械學，和/或以上羅列之組合的性質。
24.如權利要22所述的醫療器件，其特征在于，所述的中央控制單元電路包括微電子模塊。
25.如權利要24所述的醫療器件，其特征在于，所述的微電子模塊包括，信號放大器，信號鎖定單元，信號處理單元，通訊單元，邏輯處理單元，或/和存儲單元。
26.如權利要25所述的醫療器件，其特征在于，所述的通訊單元包括信號接收器，信號發射器，信號調制單元，信號解調單元。
27.如權利要22所述的醫療器件，進ー步包括ー個或多個通道，并將多個器件組件整合封裝在一起。
28.如權利要22所述的醫療器件，進ー步包括微型藥物容器，保留微刀片的通道，以及將中央控制電路與微型藥物容器連接起來的通道。
全文摘要
本發明涉及醫療設備技術領域，具體涉及一種醫療器件及其制造方法。為了解決現有醫療器件成本高、功能少、精度較差、性能一般、靈活度低的缺陷，本發明提供了一種采用納米技術來制造內科或外科醫療設備的方法，所述制造方法包括提供一種襯底，并根據需要在襯底上制作指定的圖案；積淀第一種材料至襯底；根據需要在第一種材料以及襯底上制作圖案，以在第一種材料上形成第一種需要的剖面，并根據需要刻蝕以及剝離已形成指定圖案的第一種材料。本發明還提供了用此方法制造的醫療或手術設備。這種醫療設備具有成本低、功能全、性能優良、集成度高、靈活度高、精度高、速度高和自動化等優點。
文檔編號A61F9/007GK102689871SQ201210078510
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者俞昌, 杜學東 申請人:昌微系統科技(上海)有限公司