BIOELECTROMECANICA (Biomems)Ingeniería Biomédica

Estudiantes :

1. Jorge Andrés Zapata Forero2. Ángela Paola Aldana Sánchez

Biomems

Aplicación de la tecnología de microsistemas alos campos de la biología y la medicina

QuímicaBiologíaBioquímica Medicina

PRESENTACIÓN

Antes de enfocarnos en las aplicaciones biomédicas basadas en las tecnologías MEMS, nos enfocaremos en la construcción de estos dispositivos, ya que a partir de este enfoque es posible desarrollar nuevas arquitecturas que sean útiles a aplicaciones dentro de la ingeniería biomédica y mas aun en el desarrollo de la ingeniería electrónica.

ALGO DE HISTORIA

• El comienzo del desarrollo de este tipo de tecnología se puede remontar a los años 40 con la construcción de la computadora ENIAC la cual era una computadora cuyas dimensiones eran de 2.4m de ancho por 30m de largo con un peso de 32 toneladas, contaba con 17418 bulbos permitiéndole realizar alrededor de 5000 sumas por segundo. Gracias a la evolución de la electrónica se ha logrado llegar a una miniaturización tan increíble de los elementos que se pueden incluir mas de 40 millones de transistores en un solo microcircuito.

ENIAC

HISTORIA

• Dentro del avance de la electrónica aparece la creación de los dispositivos MEMS(sistemas micro electro mecánicos), los cuales son el resultado de aproximadamente 5 décadas de investigación generando mejoras durante su evolución en elementos como el radar, computadoras y muchas de las aplicaciones tecnológicas que conllevaron al desarrollo de la tecnología actual. Los MEMS se vincularon a la biología y a la medicina a mediados de los años 80, tomando esta rama de la tecnología mayor fuerza y abriendo nuevo horizontes a la ingeniería.

HISTORIA

• Uno de los principales problemas en el desarrollo de la electrónica era el poder lograr una miniaturización adecuada que permitiera crear una microestructura con propiedades mecánicas y un circuito micro electrónico en el mismo dispositivo. Problema que fue solucionado en 1984 gracias a investigaciones realizadas por la universidad de Berkeley, la cual demostró que era posible realizar las dos operaciones anteriores dentro de un mismo dispositivo mediante la adhesión de superficies de silicio. Desde entonces se fue desarrollando un procedimiento básico para lograr la construcción adecuada de estos dispositivos.

CONSTRUCCIÓN

• La construcción de estos dispositivos se basa en realizar un procedimiento que emplea un conjunto de foto mascaras , las cuales se develan de manera selectiva y secuencial sobre delgadas películas de materiales semiconductores, metálicos , polímeros, entre otros. Estos enmascaramientos se encargan de proteger a los materiales de ácidos o gases que degradan el material, formando una estructura con propiedades electromecánicas importantes. En la actualidad se realiza un procedimiento que incluye tres procesos, proceso de modelado, proceso de eliminación de sustratos y proceso de deposición de material. Con la culminación de estos procesos es posible obtener la tecnología MEMS.

MODELAD0• Este es el proceso de transferencia del patrón deseado sobre la

superficie de una retícula. Llamado proceso de fotolitografía MEMS, primero se realiza un recubrimiento a la retícula con un material foto sensitivo conocido como resina fotosensible siendo expuesto a una fuente de radiación como UV junto con una mascara , la cual contiene el patrón que ha sido transferido a la superficie de la retina. Hay dos tipos de resina fotosensible, positiva y negativa. De acuerdo al tipo que se use, el área expuesta es retenida o removida después del desarrollo (tratamiento químico utilizando (revelador)).Este proceso abre así ventanas al interior del material subyacente y sirve como una mascara para procesamientos adicionales. Una vez que la mascara a cumplido con su propósito la resina fotosensible es eliminada mediante tratamiento químico.

Proceso de fotolitografía

Proceso de eliminación de material• La selección para eliminar el substrato de material es realizado por el

proceso conocido como ataque químico. La disolución de una solución química se utiliza para eliminar el material en el grabado húmedo. La selección del disolvente químico se hace para la porción de cubierta deseada de el material con una mascara que resista el poder de la disolución de las solución como se muestra en la figura 2.a. Al secarse la solución, el material es removido por medio de un bombardeo con gran energía ionizada. El método mas usado en el secado de la solución se realiza por medio de iones reactivos solutos (RIE) y pulverización catódica. El material es removido como resultado de una reacción química con los iones en RIE mientras en la pulverización no hay reacciones químicas involucradas y los átomos de los materiales son expulsados el exterior debido a la gran energía iónica .A los efectos de grabado mas profundo , grabado por iones reactivos(DRIE) se utiliza como una extensión de grabado iónico reactivo.

DEPOSICIÓN• En este proceso una capa delgada de material es depositada en

la superficie de la retícula como se muestra en la figura 2.b.Dependiendo de las propiedades físicas y químicas de los materiales depositados, existen diferentes procesos para la deposición. Estos se pueden clasificar principalmente como deposición química , donde las reacciones químicas son necesarias para la formación de nuevas moléculas y la deposición física en donde no se hacen nuevas moléculas pero se toman de una fuente y de depositan sobre la superficie del sustrato. En baja presión, de utiliza el proceso a vapor de deposición química (LPCVD), los materiales son depositados a baja presión. Algunos de estos procesos producen una o mas capas uniformes de material, se requieran altas temperaturas, y en algunos procesos esta proceso puede ser inadecuado.

Procesos de eliminación y deposición

Parámetros de Biosensor1. Sensibilidad 2. Sensibilidad cruzada3. Relación Señal – Ruido4. Resolución5. Rango Dinámico6. Selectividad 7. Histéresis8. Precisión