3D Kağıt mikroakışkan Cihazlar Construct Yapışkan Desenlendirme kullanma
Summary
Biz 3D kağıt mikroakışkan cihazlar oluşturmak için desenli aerosol yapıştırıcıların kullanımını göstermektedir. yapıştırıcı başvuru formlarının Bu yöntem tek kullanımlık cihazları sağlayan katmanlar arasında yarı kalıcı bağlar, olmayan yıkıcı kullanımdan sonra ve katlanır karmaşık düzlemsel olmayan yapılar kolaylaştırmak için demonte olması.
Abstract
We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct both planar and nonplanar 3D paper microfluidic devices. By spraying an aerosol adhesive through a metal stencil, the overall amount of adhesive used in assembling paper microfluidic devices can be significantly reduced. We show on a simple 4-layer planar paper microfluidic device that the optimal adhesive application technique and device construction style depends heavily on desired performance characteristics. By moderately increasing the overall area of a device, it is possible to dramatically decrease the wicking time and increase device success rates while also reducing the amount of adhesive required to keep the device together. Such adhesive application also causes the adhesive to form semi-permanent bonds instead of permanent bonds between paper layers, enabling single-use devices to be non-destructively disassembled after use. Nonplanar 3D origami devices also benefit from the semi-permanent bonds during folding, as it reduces the likelihood that unrelated faces may accidently stick together. Like planar devices, nonplanar structures see reduced wicking times with patterned adhesive application vs uniformly applied adhesive.
Introduction
Son yıllarda, kağıt Mikroakiskan (POC) tanı cihazları bakım düşük maliyetli noktası sağlamak için potansiyeli için önemli bir popülerlik kazandı. 1-3 POC cihazlar sonuçları olmasını sağlayan bir biçimde laboratuvar bazlı testlerin benzer işlevler sunan nispeten hızlı bir şekilde elde edildi. kağıttan yapılmış POC cihazlar kaynak sınırlı ortamlarda kullanım için ideal hale düşük maliyetli, hafif ve pahalı mikroakışkan cips ve minyatürize laboratuvarlar kolay kullanımlı alternatiflerdir. En yaygın kağıt mikroakışkan cihazlar tek boyutlu yanal akış cihazlar vardır, ama mikroakışkan cihazlar tutun düzlemsel üç boyutlu (3D) kağıt 2B cihazının 5 tarafından gerekli olandan çok daha küçük bir ayak izi almak multiplekslenmiş teşhis cihazları 4 sağlamak için söz veriyorum ve buna küçük bir örnek hacmi kullanın.
Başlangıçta, düzlemsel 3D kağıt mikroakışkan cihazlar tek tek monte edilmiş tabaka-by-katman wiinci lazer kesim çift taraflı bant ile dönüşümlü kağıt tabakaları desenli. Bant katman kesilmiş dikkatle hizalanmış delikler Ara tabaka sıvı geçişini sağlamak için selüloz tozu ile doldurulmuştur. Alternatif yöntem 4 bir sayı, daha sonra, cihazlar 6-9, her iyileştirilmesi farklı yönlerini geliştirilmiştir. Özel olarak, yapıştırıcı kaçınarak, cihazlar harici kelepçe ile bir arada tutulan katmanlar Origami teknikleri ile katlanabilir. 8 Bu potansiyel olarak daha küçük örnek sağlayan bir teşhis testinde olası yapışkan müdahaleyi ortadan kaldıran ve cihazın kullanım sonrası katlanmamış olmasını sağlar içten sonuçları görüntüleyerek hacimleri. Seçenek olarak ise, her kağıt tabakası arasına uygulanan bir sprey yapıştırıcı kullanılarak, cihaz yaprak zaman alıcı desenlendirilmesi bandın hizalama olmaksızın eş zamanlı olarak monte edilebilir. 9
Bununla birlikte, bir şablonun içinden bir aerosol yapışkan uygulanarak, yararı elde etmek mümkündürBu tekniklerin her ikisi de. bir şablonun içinden yapışkanın püskürtülmesi ile, yapıştırıcı madde sadece küçük bir kısmı ara tabaka, sıvı aktarımı ile herhangi bir potansiyel etkisi en aza indirgenir, cihaz uygulanır. Buna ek olarak, dikkatli bir şablona seçimi ile, bir yapışkan deseni de sıvı tabakaları arasında fitil izin vermek için yeterli bir tabaka temas sağlarken cihazları sağlayan yarı kalıcı bir yapışıklık sağlanmış olur, kullanımdan sonra katlanmamış olması için bu uygulanabilir.
Son olarak, bir şablonun içinden aerosol yapışkanların uygulanması sık katlama ve inşaat sırasında açılımı gerektirebilir bitişik yüzlerine uygulanan yapışkan miktarının en aza düşürülmesi ile düzlemsel olmayan 3D kağıt mikroakışkan cihazlar yapımı, kolaylaştırır. 10 ek olarak, desenli bir yapıştırıcı kullanımı da cihazın daha uygun depolama için kullanıldıktan sonra gelişeceğini. Düzlemsel olmayan 3D kağıt mikroakışkan cihazları, aksi takdirde bir düzlemsel 3D deva imkansız olurdu görevler için kullanılacak bekleniyore. Şekil 1 düzlemsel ve düzlemsel olmayan 3D cihazları hem inşa etmek için kullanılan genel süreç akışını göstermektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Yukarıdaki protokoller düzlemsel ve düzlemsel olmayan 3D kağıt mikroakışkan cihazlar oluşturmak için aerosol yapıştırıcı uygulamak için şablonlar olarak delikli metal levhalar kullanmak. Düzlemsel cihazlarda bu yapışkan cihazı bozmadan kuruduktan sonra cihazların tamamen açılmış olmasını sağlayan bir avantaja sahiptir. Bazı tasarımlar çıkarılabilir yapıştırıcı ile birlikte düzenlenen iki yarısı unpeeling kısmi yıkıcı sökme izin rağmen diğer yapışkan bazlı inşaat teknik…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Riverside, Kaliforniya Üniversitesi Mühendislik Bourns College bir fon tarafından desteklenmektedir. BK Mekanik Tasarım Akciğer-Wen Tsai Memorial Ödülü burs aldı.
Materials
| Camera | Nikon | D5100 | |
| Solid-ink printer | Xerox | ColorQube 8880 | |
| Hotplate | Torrey Pines | HS60 | |
| Humidity chamber | Electro-Tech Systems | 5503-E | |
| Spray adhesive | 3M | 62497749309 | Super 77 (16.75 oz can) |
| Filter paper | Whatman | Grade 4 | |
| Perforated steel sheet | MetalsDepot | PS16116 | |
| Tartrazine | Sigma-Aldritch | T0388 | |
| Allura Red | Sigma-Aldritch | 458848 | |
| Erioglaucine disodium salt | Sigma-Aldritch | 861146 |
Referências
- Li, X., Ballerini, D. R., Shen, W. A perspective on paper-based microfluidics: Current status and future trends. Biomicrofluidics. 6, 11301-11313 (2012).
- Yetisen, A. K., Akram, M. S., Lowe, C. R. Paper-based microfluidic point-of-care diagnostic devices. Lab Chip. 13, 2210-2251 (2013).
- Cate, D. M., Adkins, J. A., Mettakoonpitak, J., Henry, C. S. Recent developments in paper-based microfluidic devices. Anal Chem. 87, 19-41 (2015).
- Martinez, A. W., Phillips, S. T., Whitesides, G. M. Three-dimensional microfluidic devices fabricated in layered paper and tape. Proc Natl Acad Sci U S A. 105, 19606-19611 (2008).
- Fu, E., Ramsey, S. A., Kauffman, P., Lutz, B., Yager, P. Transport in two-dimensional paper networks. Microfluid Nanofluidics. 10, 29-35 (2011).
- Govindarajan, A. V., Ramachandran, S., Vigil, G. D., Yager, P., Bohringer, K. F. A low cost point-of-care viscous sample preparation device for molecular diagnosis in the developing world; an example of microfluidic origami. Lab Chip. 12, 174-181 (2012).
- Schilling, K. M., Jauregui, D., Martinez, A. W. Paper and toner three-dimensional fluidic devices: programming fluid flow to improve point-of-care diagnostics. Lab Chip. 13, 628-631 (2013).
- Liu, H., Crooks, R. M. Three-dimensional paper microfluidic devices assembled using the principles of origami. J Am Chem Soc. 133, 17564-17566 (2011).
- Lewis, G. G., DiTucci, M. J., Baker, M. S., Phillips, S. T. High throughput method for prototyping three-dimensional, paper-based microfluidic devices. Lab Chip. 12, 2630-2633 (2012).
- Kalish, B., Tsutsui, H. Patterned adhesive enables construction of nonplanar three-dimensional paper microfluidic circuits. Lab Chip. 14, 4354-4361 (2014).
- Carrilho, E., Martinez, A. W., Whitesides, G. M. Understanding wax printing: a simple micropatterning process for paper-based microfluidics. Anal Chem. 81, 7091-7095 (2009).
- Lu, Y., Shi, W., Jiang, L., Qin, J., Lin, B. Rapid prototyping of paper-based microfluidics with wax for low-cost, portable bioassay. Electrophoresis. 30, 1497-1500 (2009).
- Maekawa, J. . Genuine Japanese origami. , (2012).
- Schonhorn, J. E., et al. A device architecture for three-dimensional, patterned paper immunoassays. Lab Chip. 14, 4653-4658 (2014).
- Guan, J. J., He, H. Y., Hansford, D. J., Lee, L. J. Self-folding of three-dimensional hydrogel microstructures. J Phys Chem B. 109, 23134-23137 (2005).
