MEMS-Based MHz Integrated Ultrasonic nozzles with applications to Nano/Bio Technology

論文發表人: 林士凱(加州大學爾灣分校電機與資訊工程研究所博士班)

 

http://www.aiche.org/AcceleratingBio.aspx

 

我們利用Silicon Based微機電系統的技術來製作一個傅立葉波形之超音波霧化噴嘴(ultrasonic nozzle)，這個超音波噴嘴可以產生大量粒徑均勻的小水滴，其直徑可以達到5微米以下。目前許多商用噴霧器裝置也可以產生大量的小水滴，但是那些小水滴的粒徑分布是很廣的，很難產生大量粒徑均勻的粒子。目前雖有少數裝置可以達成此目的，但是它們有一些像是體積龐大及費用昂貴的缺點。而以Silicon Based製作之超音波霧化噴嘴可以很容易達成可攜式的目標，並且可以降低製作的成本。這樣的噴嘴裝置可以用在將藥物運送到肺部的研究上，像是治療氣喘的藥。此噴嘴可以產生大量粒徑均勻的水滴，且其粒徑目前可以小到約3微米，如果提高超音波之頻率可以產生更小之粒徑均勻水珠。在目前的研究上，這樣大小的粒子可以更有效率的穿過嘴巴到達肺部。

 

Monodisperse micron-size aerosol generation is ideal for alveolar delivery in clinical medical application. This paper reports pulmonary delivery of monodisperse aerosol of medicinal droplets generated by MHz silicon-based ultrasonic nozzles using an anatomically realistic upper airway model. The MHz ultrasonic nozzle is fabricated using micro-electro-mechanical system (MEMS) technology, and comprised of a piezoelectric drive section and a silicon resonator of multiple Fourier horns. The dissolved medication is pumped into a central channel inside and exits at the nozzle tip that vibrates along the nozzle axis at the nozzle resonant frequency.