[发明专利]微机电系统结构及其应用

说明书

公开了微机电系统(MEMS)器件以及操作该器件的方法。该器件包括：衬底平台；以及具有多个曲折臂的电极板，电极板经由多个曲折臂附接到衬底平台，电极板设置在处于静止位置的平面上。器件包括基本上垂直地设置在电极板上的尖锐构件。在各种实现方式中，电极板和衬底平台是共面的。在各种实现方式中，电极板被配置为离开静止位置在垂直于平面的方向上移动。器件还包括对向电极。操作器件的方法包括经由电源跨电极和对向电极供应直流(DC)，以跨器件的电极和对向电极产生静电场。

背景技术

诸如经由细胞转化进行的基因治疗之类的医疗治疗方法是许多疾病的有希望的治疗选择，包括遗传性病症、某些类型的癌症和某些病毒感染。尽管基因治疗是有希望的，但目前它是基于将遗传物质(基因)插入患者细胞中而不是使用药物或手术的实验性治疗。由于该技术的核心是将遗传物质(或任何生物分子)引入活细胞中，因此它固有地是有风险和挑战性的，特别是对细胞造成损害的危险。

基因治疗剂的当前制造方法包括例如电穿孔方法，在电穿孔方法中，向活细胞施加非常高的电场以在细胞的膜中产生瞬时开口。电场通常在比色皿中被整体施加于大量的细胞，对于任何个体细胞，既不控制用于给定细胞的电场，也不控制进入细胞的物质的量。另一种用于基因治疗的方法是使用经修饰的病毒来将新的遗传物质引入细胞中。在这种方法中，病毒的存在可以引起许多可能的副作用，包括不能够控制病毒将修饰哪种类型的细胞。此外，用经修饰的病毒进行基因治疗的临床应用也有严重的副作用，包括癌症的发展。

由于以上提到的技术目前用于细胞转化和基因治疗的技术有明显的缺点，因此需要将遗传物质插入活细胞中的替代方法来推进诸如基因治疗之类的有希望的治疗技术，而不存在上述方法的有害副作用。

发明内容

本公开的至少一方面涉及一种器件。该器件包括：衬底平台；以及具有多个曲折臂的基板，基板经由多个曲折臂附接到衬底平台，基板设置在处于静止位置的平面上。器件包括设置在基板上的尖锐构件，尖锐构件基本上垂直于平面设置。在各种实现方式中，基板和衬底平台是共面的。在各种实现方式中，基板被配置为离开静止位置在垂直于平面的方向上移动。

在各种实现方式中，基板包括从基板向外延伸并彼此径向均匀间隔地设置的两个曲折臂。在各种实现方式中，基板包括从基板向外延伸并彼此径向均匀间隔地设置的三个曲折臂。在各种实现方式中，基板包括从基板向外延伸并彼此径向均匀间隔地设置的四个曲折臂。在各种实现方式中，曲折臂具有基板与衬底平台之间的分隔距离的至少约2倍的线性长度。在各种实现方式中，曲折臂具有基板与衬底平台之间的分隔距离的至少约3倍或至少约4倍的线性长度。在各种实现方式中，曲折臂具有基板与衬底平台之间的分隔距离的多达约1000倍的线性长度。

在各种实现方式中，基板和衬底平台是同心的。在各种实现方式中，基板具有由圆形、椭圆形、正方形、矩形、五边形或六边形组成的形状。在各种实现方式中，基板的横向尺寸在约100nm和约10cm之间。在各种实现方式中，基板的横向尺寸在约5μm和约500μm之间。

在各种实现方式中，基板从静止位置移动约0.1nm和约10mm之间的距离。在各种实现方式中，基板从静止位置移动约1nm和约1mm之间的距离。

在各种实现方式中，基板具有第一厚度并且衬底平台具有第二厚度。在各种实现方式中，第一厚度不同于第二厚度。在各种实现方式中，基板或衬底平台中的至少一个的厚度在约0.001μm和约10mm之间。在各种实现方式中，基板或衬底平台中的至少一个的厚度在约0.1μm和约10μm之间。

在各种实现方式中，基板或衬底平台中的至少一个包括单晶硅、多晶硅、纳米晶硅、非晶硅或氢化非晶硅中的一种。