Summary
אנו מדגימים את השימוש בדבקים אירוסול בדוגמת לבנות מכשירים microfluidic נייר 3D. שיטה זו של טפסי בקשה דבקים אג"ח חצי קבוע בין שכבות, מה שמאפשר מכשירים לשימוש חד-פעמיים להיות הלא הרסנית מפורק לאחר שימוש כדי להקל מבני nonplanar מורכבים מתקפל.
Introduction
בשנים האחרונות, מיקרופלואידיקה נייר צברה פופולריות רבה עבור הפוטנציאל שלה כדי לספק נקודה נמוכה עלות הטיפול (POC) מכשירים לאבחון. 1-3 מכשירי POC להציע פונקציונליות דומה לאלו של בדיקות מבוססות מעבדה במתכונת המאפשרת להציג תוצאות להיות מתקבל במהירות יחסית. התקני POC עשויים מנייר הם בעלות נמוכה, קלה משקל, וחלופות קלות לשימוש שבבי microfluidic יקר ומעבדות מיניאטורי, מה שהופך אותם אידיאליים לשימוש הגדרות משאב מוגבל. מכשירי microfluidic הנייר הנפוץ ביותר הם מכשירי זרימה לרוחב חד ממדיים, אבל מישוריים תלת ממדי (3D) נייר מכשירי microfluidic להחזיק מבטיח לספק מכשירים לאבחון מרובבים 4 שתופסים טביעת רגל קטנה בהרבה יידרש על ידי מכשיר 2D 5 ו בהתאמה להשתמש נפח דגימה קטנה.
בתחילה, מכשירים microfluidic נייר 3D מישוריים רוכזו בנפרד, שכבה אחר שכבה wiה בדוגמת שכבות נייר לסירוגין עם דבק דו-צדדי בחיתוך לייזר. בזהירות חורים מיושרים לחתוך בשכבת הקלטת התמלאו אבקה תאית כדי להבטיח תחבורה נוזלת-שכבה פן. 4 מספר השיטות החלופיות פותח לאחר מכן, 6-9 בכל היבטים שונים שיפור של המכשירים. בפרט, על ידי הימנעות דבקה, הטמנת מטעני חבלה עשויות להיות מקופל באמצעות טכניקות אוריגמי עם שכבות מוחזקות ביחד על ידי מהדק חיצוני. 8 זה מבטל כל הפרעה דבקה פוטנציאלית בדיקת אבחון ומאפשר המכשיר להיות פרש לשימוש פוסט, פוטנציאל המאפשר מדגם קטן עוד יותר כרכים על ידי הצגת תוצאות פנימיות. לחלופין, באמצעות דבק אירוסול מוחל בין כל שכבת נייר, גיליונות של הטמנת מטעני חבלה עשויים להיות התאספו בו זמנית, ללא זמן רב דפוסים ויישור של סרט. 9
עם זאת, על ידי יישום דבק אירוסול דרך סטנסיל, אפשר להרוויח את היתרון שלשתי טכניקות אלו. על ידי ריסוס הדבק דרך סטנסיל, רק חלק קטן של הדבק מוחל על המכשיר, מזעור כל הפרעה אפשרית עם העברת נוזל interlayer. בנוסף, עם מבחר סטנסיל זהיר, דפוס של דבק יכול להיות מיושם כי תוצאות מליטות דבק חצי קבוע, המאפשרות התקנים להיות פרש לאחר שימוש, תוך מתן קשר interlayer מספיק כדי לאפשר נוזל פתיל בין שכבות.
לבסוף, החלת דבקים אירוסול דרך סטנסיל מקלה על ידי בניית התקן microfluidic נייר 3D nonplanar, על ידי הפחתת כמות של דבק להחיל פרצופים סמוכים שיחייבו מתקפלים תכופים ופתיחה במהלך הבנייה. 10 בנוסף, השימוש של דבק בדוגמת מאפשר למכשיר להיות פרש לאחר שימוש לאחסון נוח יותר. Nonplanar 3D מכשירים microfluidic נייר צפויים לשמש למשימות זה יהיה בלתי אפשרי אחרת בתוך devic 3D מישורייםה. איור 1 מתאר את זרימת התהליך הכללית המשמשת לבניית שני מישורים והתקני 3D nonplanar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. התקן 4 שכבתיים מישורים (שכבות קונצנטרי) בנייה
- מערכי הדפס של כל שכבה של המכשיר 9 על כל פיסת נייר סינון באמצעות מדפסת דיו מוצקה. 11,12 מקום כל נייר סינון על פלטה חמה ב 170 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות. זה יהיה להמס את הדיו מבוסס השעווה ולאפשר לו לחדור בעובי מלא של נייר, ויצר מחסומים הידרופובי.
ההערה: העיצובים המדויקים בשימוש זמינים כקבצי משלים. - הסר מסנן נייר פלטה חשמלית ולאפשר לו להתקרר RT.
- פיקדון 4 μl של 5 מ"מ צבע (אדום: האדום Allura; צהוב: tartrazine; כחול: erioglaucine Disodium מלח; ירוק: 10: 1 תערובת של tartrazine: erioglaucine Disodium מלח) בכל סניף (צבע אחד לסניף) של שכבה 3 (השלישי שכבה מהחלק העליון של המכשיר הושלם) באמצעות micropipette.
- להתחיל עם השכבה ביותר התחתונה. הצמד את נייר הסינון בין סטנסיל גיבוי נוקשה, כגון חתיכת זכוכית צלחת, באמצעות קליפ קלסרים, או שיטה אחרת זמני דומה. ודא כי הסטנסיל הוא שטוח נגד העיתון. זה יהיה למזער כל צללים ספריי שמטילים סטנסיל על הנייר.
- החל דבק (ראה רשימת חומרים וציוד) עם כ 1.33 שניות (ארבע-ספירה של 180 פעימות לדקה) לרסס מכ 24 סנטימטר. 9,10 במהלך תקופה זו, להזיז את הפחית דבקה פני השבלונה בקצב בינוני. איטי מדי של נסיעות ברחבי סטנסיל יגרום דבק להצטבר על השבלונה עצמו, וסותם אותו. מהיר מדי של נסיעות ייכשל להפקיד דבק מספיק על הנייר. ארבעה עוברים בתקופה זו (למעלה למטה-למעלה-למטה) מספיקים במניעת צללים ספריי.
- הסר סטנסיל ולמקם את השכבה הבאה של המכשיר (שכבות ממוספרות זמינות כקבצי משלימה) על גבי השכבה רססה טרי, יישור קצות הנייר. בתוקף ללחוץ על שתי השכבות יחד.
- חלף סטנסיל וחזור על תהליך הריסוס עבור כל שכבה של המכשיר. הסר את stack של מכשירים ומקום אריזת קלטת ברחבי השכבה התחתונה. זה מונע כל דליפת נוזל מהמכשיר. מכשירים בודדים חותך מהגיליון באמצעות מספריים, בעקבות קצה האזור המודפס.
2. התקן 4 שכבתיים מישורים (שכבות מקופלות אוריגמי) בנייה
- גיליונות הדפסה המכילים את כל השכבות של המכשיר על גבי נייר סינון באמצעות מדפסת דיו מוצקה. מניחים נייר הסינון על פלטה חמה ב 170 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות. הסר מסנן נייר פלטה חשמלית ולאפשר לו להתקרר RT.
ההערה: העיצובים המדויקים בשימוש זמינים כקבצי משלים. - פיקדון 4 μl של 5 מ"מ צבע (אדום: האדום Allura; צהוב: tartrazine; כחול: erioglaucine Disodium מלח; ירוק: 10: 1 תערובת של tartrazine: erioglaucine Disodium מלח) בכל סניף (צבע אחד לסניף) של שכבה 3 (השלישי שכבה מהחלק העליון של המכשיר הושלם) באמצעות micropipette.
- הצמד את גיליון התקנים בין סטנסיל גיבוי נוקשה, כגון חתיכת זכוכית צלחת, באמצעות binderclips, או שיטה אחרת זמני דומה. ודא כי הסטנסיל הוא שטוח נגד העיתון.
- החל דבק (ראה רשימת חומרים וציוד) עם כ 1.33 שניות (ארבע-ספירה של 180 פעימות לדקה) לרסס מכ 24 ס"מ. ארבעה עוברים בתקופה זו (למעלה למטה-למעלה-למטה) מספיקים במניעת צללים ספריי.
- הסר סטנסיל והפוך את הגיליון. חלף סטנסיל ולרסס בצד האחורי של נייר. הסר את הגיליון של מכשירים ולהתחיל מתקפלים בתוך חריץ אקורדיון, כמתואר באיור 1. חותכים כל מכשיר מ- גיליון באמצעות מספריים, בעקבות קצה האזור המודפס. מניח אריזה קלטת ברחבי השכבה התחתונה.
3. Nonplanar בניית Device (אוריגמי)
- התקן הדפסה (איור 2 א) על נייר סינון באמצעות מדפסת דיו מוצקה ולמקם את נייר הסינון על צלחת חמה ב 170 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות. הסר מההתקן פלטה חשמלית ולאפשר לו להתקרר RT.
הערה:העיצובים המדויקים המשמש זמינים כקבצי משלים. - קמט הדפסת דפוס (איור 2 ג) על גבי נייר למדפסת באמצעות מדפסת דיו מוצקה לחתוך לגודל של נייר הסינון. מניחים תבנית קמט על פלטה חמה ב 170 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות, כדי להמיס את השעווה, גרימת התבנית להיות גלוי משני צידי הנייר. הסר קו הקפל מן פלטה חשמלית ולאפשר לו להתקרר RT.
- יישר את הקצוות של דפוס קמט על קצות הנייר המכיל את דפוסי ערוץ ולצרף את שתי פיסות נייר באמצעות קליפים קלסר, או שיטה אחרת זמני דומה.
- עקוב אחר דפוס הקמט עם עט בוטה, הפעיל כוח מספיק כי ומופיעים סימנים על הסדין המכשיר, אבל לא כל כך קשה כי נייר דפוס קמט קורע. במקרה כזה, המכשיר מסתכנת בכך נזק. Precreasing גורמת נייר לקפל בקלות רבה יותר וגם מאפשרת דיוק רב יותר ודיוק מתקפל.
- בגין מתקפל המכשיר עם הר ועמקמקפל פי דפוס הקמט. לאחר הדבק מיושם, את המכשיר כולו צריך להרכיב אותו מהר מאוד, כך לקפל את המכשיר ככל האפשר לפני היישום דבק מאוד עוזר.
- ברגע שהמכשיר הוא מקופל, נפרשים המכשיר לחשוף חלקים של מכשיר שדורשים דבק. לגזור מסכות (2D איור) המגבילים בהם על דבק עם התקן זה עשוי להיות מיושם, באמצעות סכין גילוח.
- הצמד את המכשיר בין סטנסיל מסיכת גיבוי נוקשה, כגון חתיכת זכוכית צלחת. ודא כי הסטנסיל הוא שטוח נגד המכשיר. החל דבק (ראה חומרי רשימה וציוד) עם כ 1.33 שניות (ארבע-ספירה של 180 פעימות לדקה) לרסס מכ 24 סנטימטר. ארבעה עוברים בתקופה זו (למעלה למטה-למעלה-למטה) מספיקים במניעת צללים ספריי. הסר סטנסיל והפוך את הגיליון. החלף סטנסיל להסוות ולרסס בצד האחורי של הנייר.
- מיד להסיר מההתקן סטנסיל ולהתחיל קיפולהֶתקֵן. ברגע שהמכשיר הוא מקופל לחלוטין, הפעל לחץ קל על הדבק המכיל חלק עד הדבק התייבש.
הערה: ייבוש הזמן של הדבק רגיש מאוד לח סביבה, כך במקומות עם לחות נמוכה, מתקפלים בתא לחות מבוקר כך נשארת יותר זמן לקפל את המכשיר.
4. מבחן פתילה עבור התקני 4 שכבתיים
- אקראי לבחור 20 מכשירים, התאספו בעבר לפי הפרוטוקולים לעיל. התקני מקום במיקום מוגנים מפני כל רוח או משבים למזער אידוי. פיקדון 40 μl מים על המפרצון של כל התקן. רשום את משך הזמן שלוקח כל התקן כדי לקבל את כל המכירה שלה מלא לחלוטין עם צבע.
5. אוריגמי פתילת השוואה
- לבנות שני טווסים אוריגמי - אחד על פי הפרוטוקול הנ"ל (סעיף 3), והשני ללא שימוש סטנסיל במהלך יישום דבק.
- הכנס קצה אחד של p קטןaper עופרת (כ 5 מ"מ רוחב 5 ס"מ) לתוך הגוף של כל טווס.
- מניחים שני טווסים בתא שמר בלחות יחסית גבוהה (> 90%) על מנת למזער התאדות. מניחים כל רגל ועופרת של כל טווס לתוך מיכל מלא עם 5 לצבוע מ"מ (אדום: Allura אדום, צהוב: tartrazine, כחול: מלח disodium erioglaucine). שיא פתילת תהליך עם מצלמה דיגיטלית.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
בדיקות המכשיר 4 השכבתיות בוצעו בתא אטום, מגנה עליהם מפני כל רוח או משבים שעלולות לגרום אידוי היתר של נפח הנוזל שהופקד המוגבל. רוב הפתילה בתחום ההתקנים 4 השכבתיים הוא בשכבות ביניים של המכשיר, כך הבדלי פתילה במהירויות עקב התאדות היו צפויים להיות מינימאלי. בנוסף, יש פתילה לרוחב מינימאלית, עם רק 13 מ"מ בין הכניסה וכל שקע יחיד, דבר המצביע על כך וריאציות פעמי פתילה צפויות עקב העברה אנכית, interlayer נוזל. ממוצע פעמי פתילה ושיעורי הצלחה למכשירי 4 שכבתיים בנויים עם כמויות שונות של דבק שימושי מוצג בלוח 1.
במכשירים מוערמים, כיסוי דבק אחיד הביא שיעורי הצלחה גבוהים יחסית כי ירד ואנחנו הגדלנו את הכמות דבקה. covera דבק בדוגמתge הביא אחוזי הצלחה נמוכים מאוד כאשר הדבק יושם רק לצד אחד, אבל היו הרבה שיעורי הצלחה גבוהים יותר פתילה מהר פעמים כאשר הדבק בדוגמת היה מוחל על שני הצדדים. הצלחות אופייניות מתוארות באיור 3 א. ישנם מספר הסברים אפשריים להתנהגות נצפית זה, כל שילוב של אשר עשוי להיות רלוונטי. הדבק המוחל עשוי להיות חסימה פיזית, בין אם באופן חלקי או מוחלט, את הנקבוביות על פני השטח של נייר, וכתוצאה מכך שטח מגע יעיל קטן יותר בין שכבות נייר. כמו כן, הדבק עצמו עשוי לשמש אחר מצע נקבובי, כך ציפויים כבדים של תוצאה דבקה בתוך שכבת דבק עבה כי נוזל חייב פתיל דרך, שמוביל כבר פתילת פעמים. דפוסים הדבקים, מצד השני, יוצר 'נקודות' דבק כי באופן חלקי בלבד לחסום את אזורי המגע, ומאפשר יותר נוזל פתיל משכבה נייר לשכבת נייר ישירות, אשר מקטינה פתילת פעמים. עם זאת, זה מאוד reduction בכיסוי דבק גם מקטין את עוצמת הקשר הדבק בין שכבות נייר, וכתוצאה מכך שיעור הצלחת ירד כאשר נפיחות סיבים וקמטי התגלגלות לגרום שכבות להפריד מספיק שהם כבר לא בקשר. על ידי הכפלת גודל של הגבול סביב ערוצי (הגדלת שטח המכשיר באופן כללי ~ 30%), שיעורי ההצלחה של יישומים הן דבק יחיד או כפול צדדי גדל. השוואה בין שני הגדלים מוצגת באיור 4. כשל בהתקן מוערם אופייני התאפיין שקעים שלא הצליחו למלא לחלוטין עם צבע, או לקחו יותר זמן מאשר 5 דקות למלא. זה מתואר באיור 3 ב.
במכשירים מקופלים אוריגמי, כיסוי דבק אחיד הביא אחוזי הצלחה נמוכים עם כישלון מוחלט וכתוצאה מכך בעת החלת הכמות השווה של דבק נוכח מוערמים, המדים, מכשירי דבק חד צדדי. כיסוי דבק בדוגמתגיל הביא אחוזי הצלחה נמוכים בהרבה; עם זאת, ירידה זו קוזזה באמצעות מכשירים מעט גדולים שיש 3 גבולות מ"מ. כשל בהתקן אוריגמי אופייני התאפיין שקעים שלא הצליחו למלא עם כל כמות של צבע. שקעים אלה אותרו בלעדי לאורך שני צידי המכשיר שהכיל את הקמטים. זה מתואר באיור 3C.
המוני דבק המוטלים לפי שיטות ריסוס שונים מוצגים בלוח 2. משך ספריי המתואר לעיל של 1.33 שניות (ספירה ארבע ב -180 פעימות לדקה) פיקדונות 0.26 מ"ג / 2 ס"מ (מסה יבשה) של דבק כאשר ריססו באופן אחיד על פני הגיליון של מכשירים, תוך הפקדת רק 0.02 מ"ג / 2 ס"מ (מסה יבשה) כאשר ריססו דרך סטנסיל כי היה 23% פתוח.
במבני 3D nonplanar, כיסוי דבק אחיד הביא מתקפלים קשים יותר, כמו פרצופים סמוכים בטרם עת דבוקות זו לזו. השכבות בתוך המבנה לא ניתן פרש פעם הדבקה מיובשות, ומנסות לעשות זאת הביאה נייר גרוס. כיסוי דבק בדוגמת גרם מתקפל הרבה יותר קל, כמו כל הידבקות בשוגג הייתה פתוחה בקלות. לאחר הדבק יבש, ההשכבות יכולות להיקרע ללא קריעה או קריעה של הנייר. שני השיטות של יישום דבק הביאו התקנים בהצלחה מנותבות נוזלי אורך הערוצים שלהם וללא ערבוב; עם זאת, המכשיר עם דבק אחיד היה איטי באופן משמעותי. זמן לשגות של פתילה זה מוצג באיור 5. הפתילה בוצעה בתא לחות מבוקר שמר ב> 90% לחות יחסית למזער אידוי, עם עליית אידוי עם הפחתת לחות יחסית. בשל הערוצים הארוכים הנוכחיים בעיצוב הזה, עד 165 מ"מ אורך, אידוי יכול להאריך את משך זמן הפתילה משמעותי, אפילו עם מכל לאגירת נוזלים אינסופי.
התוכן "FO: keep-together.within-page =" 1 ">
איור 1. התקן ייצור תהליך זרימה. (א) Stacked ייצור המכשיר. (ב) ייצור מכשיר אוריגמי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
דפוסי איור 2. פיקוק. (א) דפוס ערוץ, שם שחור מציין אזורים הידרופובי. חצים (B) לציין את הנתיב שלקח לכל צבע. מעגלים לציין את נקודת המגע בין שכבות ואת הקווים המקווקווים מציינת את נתיבי פתילה האנכיים. אורכו של כל ערוץ מן המפרצון שלו בהתאמה לקצה הזנב מותווה במילימטרים. רוחבי ערוץ בממוצע בין 2 ל3 מ"מ באזור הזנב. (C) Crease תבנית (שונה מ 13). קווים אדומים מתאימים קפלי הר במבנה הסופי; קווים שחורים מתאימים קפלי עמק; קווים כחולים מתאימים כי קמטים אינם מקופלים במבנה הסופי, אך לסייע בצעדי קיפול ראשוניים. מסכות (D) ממוקמות בין מכשיר אוריגמי ואת סטנסיל המתכת במהלך יישום דבק, שבהם המנות הלבנות יוסרו. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3. הצלחות וכישלונות אופייניות (א) הצלחה טיפוסית -. כל הכלי מלא לחלוטין עם צבע. (ב) אי מוערמים טיפוסיים - שקעים שנכשלו לא הייתה פת לכאורהארן בהפצה שלהם. (ג) אי אוריגמי הטיפוסי - כל הכלי שלא הצליח למלא היו ממוקמים לאורך השמאלי ביותר או הימני ביותר בטור, קרוב ביותר הקמטים. כל ברי הסולם הם 5 מ"מ. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 4. התקן גודל השוואה. (א) מכשיר קטן (גבול 1.6 מ"מ). (ב) מכשיר גדול יותר (3 גבול מ"מ). כל ברי הסולם הם 5 מ"מ. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 5. זמן פקיעה של אוריגמי פיקוק שמאל:. כיסוי דבק אחיד. מימין:. כיסוי דבק בדוגמת אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
| סגנון התקן | דבק סוג (משך / מג"ב / סידס) | SD ± הממוצע (שניות) | שיעור הצלחה |
| אוריגמי | אחיד (1.33 שניות / 1.6 מ"מ / זוגי) | 44 ± 14 | 45% |
| אחיד (0.67 שניות / 1.6 מ"מ / זוגי) | 0 ± 0 | 0% | |
| בדוגמת (1.33 שניות / 1.6 מ"מ / זוגי) | 41 ± 13 | 15% | |
| בדוגמת (1.33 שניות / 3 מ"מ / זוגי) | 64 ± 50 | 40% | |
| מְגוּבָּב | אחיד (1.33 שניות / 1.6 מ"מ / יחיד) | 152 ± 66 | 80% |
| אחיד (1.33 שניות / 1.6 מ"מ / זוגי) | 119 ± 68 | 60% | |
| בדוגמת (1.33 שניות / 1.6 מ"מ / יחיד) | 164 ± 75 | 25% | |
| בדוגמת (1.33 שניות / 1.6 מ"מ / זוגי) | 81 ± 25 | 80% | |
| בדוגמת (1.33 שניות / 3 מ"מ / יחיד) | 116 ± 63 | 85% | |
| בדוגמת (1.33 שניות / 3 מ"מ / זוגי) | 80 ± 55 | 100% |
טבלה 1. ביצועי התקנים ארבעה Layer. ממוצע פתילה בתעריפי זמן וצלחת תנאי יישום דבק שונים. N = 20.
| כיסוי דבק | תרסיס משך (שניות) | Mass ממוצע ± סטיית תקן (מ"ג / cm²) |
| מדים | 1.33 | 0.26 ± 0.05 |
| מדים | 0.67 | 0.14 ± 0.03 |
| Patterned | 1.33 | 0.02 ± 0.01 |
| אף לא אחד | 0 | -0.01 ± 0 |
טבלת 2. יישומי דבק הסכומים. עובי הדבק הממוצע (מסה יבשה) להחיל על ריבוע 9x9 סנטימטר בתנאי תרסיס שונים. N = 10.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
הפרוטוקולים מעל להשתמש גליונות מחוררים מתכתיים כמו סטנסילים להחלת דבקים אירוסול לבנות מישוריים והתקנים microfluidic נייר 3D nonplanar. במכשירים מישוריים, זה יש את היתרון של מה שמאפשר למכשירים להיות פרשים לחלוטין לאחר הדבק התייבש מבלי להרוס את המכשיר. בשנת טכניקות בנייה אחרות המבוססים דבקות, זה כמעט בלתי אפשרי, אם כי, עיצובים מסוימים מאפשרים פירוק הרסני חלקית על ידי בקילוף לשני חצאים החזיקו יחד עם דבק נשלף. 14 בניית Adhesiveless אין לאפשר להתקנים להיפתח לאחר שימוש, אך דורשת מלחציים מנהג או מעטה עבור כל התקן. 8
במכשירים עם פתילה לרוחב בעיקר, דבקים יכולים פתילה איטית באופן משמעותי. על ידי דפוסים הדבקים, כמות דבק מוחל על אזורי הפתילה ניתן לצמצם באופן משמעותי, מה שמגביל כל הפרעת פתילה פוטנציאלית. התקנים עם פתילה אנכית בעיקרגם תערוכת פתילה איטית דומה הנגרמת על ידי דבק, אם כי במידה פחותה בהרבה. עיצוב של סטנסיל כי חוסמות לחלוטין את כל פתילת אזורים, הגבלת יישום דבק לאזורים הידרופובי רק, עשוי למנוע כל פרעות פתילה פוטנציאל, אבל גם יכול להוסיף זמן יישור ניכר לתהליך הבנייה.
במכשירי nonplanar, הדבק בדוגמת דראמטי מקל מתקפל, כמו כמות הדבק מוחלת על נייר ירד, מה שהופך מתקפלים משמעותי יותר קל מאשר עם שכבת דבק אחידה. נייר המכוסה כולו דבק הוא הרבה יותר קשה להתקפל כאשר כל מגע מקרי בין אזורים השונים של נייר גורמי הידבקות שחייבת לבטל לפני שתמשיך.
עבור מכשירי multilayer 3D מישוריים שיש קרוב משפחה באזור הפתילה גדול לאזור הידרופובי, קיפולי אוריגמי לזווג עם דבק אירוסול עשוי לא טק בנייה אופטימליתnique בשל חוסר היכולת של הדבק להחזיק שכבות נייר לחות יחד תוך כדי התגברות הנטייה של הקמטים להתגלות. התקנים עם עיצובים הכוללים גבולות הידרופובי מספיק יגדילו את שיעור ההצלחה של התקנים מקופלים אוריגמי. באמצעות דבק אג"ח כוח חזק עשוי גם לסייע לפתור בעיה זו, מניעת מים להחליש את הקשר דבק-נייר.
התקני שכבת Stacked הכוללים ביצועים טובים, כפי שהם חסרים קמטים, אשר נוטים להתפתח המכשיר. יתר על כן, השימוש סטנסיל במהלך יישום דבק מפחית את הסכום הכולל של דבק מוחל, צמצום הזמן דרמטי נדרש כדי שנוזל הפתיל בין שכבות.
בעיצוב מכשירים microfluidic נייר 3D nonplanar, ישנם מספר סוגיות שיש לקחת בחשבון. חשוב להשוות את דפוס הקמט של המכשיר המקופל לפריסה של הערוצים, כמו צבת ערוצים יחד קמט ייאלץ הקפל פתוח על מי imbibition, בשל נפיחות סיבי תאית. בהתאם לעיצוב של המכשיר הספציפי, אם כי, זה יכול או לא יכול להיות התנהגות רצויה. מערכת האחסון של המכשיר בכל תנאי הסביבה אינה חיובית היא לתפקוד המכשיר, 10 ובכך אחסון לטווח ארוך תחת אוויר יבש מומלץ כדי למנוע את הקשר דבק בין שכבות החלשות.
כפי שצוין קודם לכן על ידי לואיס et al., 9 השימוש דבק אירוסול לספק אמצעי יעיל כדי לייצר כמויות גדולות במהירות של מכשירי microfluidic נייר 3D. על ידי דפוסים דבקים כזה, מכשירים חדשים יכולים להיות יותר במהירות שפותחה מנצלי יכולת להיפתח לאחר שימוש.
יתר על כן, דפוסים מאפשרים הבנייה ופיתוח של מכשירי microfluidic נייר 3D nonplanar. מכשירים כאלה צפויים להיות מסוגלים לספק פונקציונליים לא נמצאו בעבר מיקרופלואידיקה נייר מישוריים, כגון actuation וחישה משולבים. לדוגמה, actuation יכול להיותמושגת על ידי יצירת bilayer מסרט פולימר תגובתי מים 15 מצע מדוגם. בשנת מכשיר נבנה על bilayer כזה, actuation יהיה שנוצר כאשר פתילות מים לאורך הערוצים של המכשיר ו אינטראקציה עם הסרט. לאחר הסרט מתייבש, המכשיר יחזור התצורה הראשונית שלו, ומשאיר אותו מוכן לשמש שוב.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
החוקרים אין לי מה לחשוף.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכת על ידי קרן ממנהל Bourns המכללה האקדמית להנדסה של אוניברסיטת קליפורניה, ריברסייד. BK קבל מלגה מן פרס זיכרון ריאות-וון צא תכנון מכאני.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- 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.
- 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. , Dover Publications, Inc.. Dover edition (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.
