Method Article

3D 종이 미세 유체 장치를 구축하기 위해 접착제 패터닝을 사용하여

DOI:

10.3791/53805

⸱

April 1st, 2016

 , 
1Department of Mechanical Engineering, University of California, Riverside, 2Department of Bioengineering, University of California, Riverside, 3Stem Cell Center, University of California, Riverside

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

우리는 3D 종이 마이크로 유체 소자를 구성하는 패터닝 된 에어로졸 접착제의 사용을 입증한다. 접착제 신청서이 방법은 단일 사용 장치 활성화 층간 반영구 결합은 비파괴 사용 후 접이식 복잡한 비평면 구조를 용이하게하기 위해 분해된다.

Abstract

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우리는 평면 및 비평면 3D 종이 미세유체 장치를 모두 구성하기 위해 패턴화된 에어로졸 접착제를 사용하는 방법을 보여줍니다. 금속 스텐실을 통해 에어로졸 접착제를 분사하면 종이 미세유체 장치 조립에 사용되는 전체 접착제의 양을 크게 줄일 수 있습니다. 우리는 간단한 4층 평면 종이 미세유체 장치에 최적의 접착제 도포 기술과 장치 구성 스타일이 원하는 성능 특성에 크게 좌우된다는 것을 보여줍니다. 장치의 전체 면적을 적당히 늘리면 위킹 시간을 크게 줄이고 장치 성공률을 높이는 동시에 장치를 함께 유지하는 데 필요한 접착제의 양을 줄일 수 있습니다. 이러한 접착제 적용은 또한 접착제가 종이 층 사이에 영구적인 결합 대신 반영구적인 결합을 형성하도록 하여 일회용 장치를 사용 후 비파괴적으로 분해할 수 있도록 합니다. 비평면 3D 종이접기 장치는 또한 접는 동안 반영구적 결합의 이점을 얻을 수 있는데, 이는 관련이 없는 면이 우연히 서로 붙을 가능성을 줄이기 때문입니다. 평면 장치와 마찬가지로 비평면 구조는 균일하게 적용된 접착제에 비해 패턴이 있는 접착제를 적용하면 땀 흡수 시간이 줄어듭니다.

Introduction

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최근, 종이 마이크로 유체에는 (POC) 진단 장치 관리의 저렴한 점을 제공하는 가능성에 대한 상당한 인기를 얻고있다. 1-3 POC 장치를 결과 할 수있는 형식으로 랩 기반 검사와 유사한 기능을 제공하는 상대적으로 빠르게 얻을. 종이로 만든 POC 장치는 자원 제한 설정에서 사용하기에 이상적, 저렴한 비용, 경량, 고가의 마이크로 유체 칩과 소형 실험실로 사용하기 쉬운 대안이다. 가장 일반적인 종이 마이크로 유체 장치가 일차원 측방 유동 장치이지만, 마이크로 유체 장치를 유지 평면 3 차원 (3D) 용지가 2D 장치 (5)에 의해 요구되는 것보다 훨씬 작은 풋 프린트를 가지고, 다중화 진단 장치 (4)를 제공하도록 약속 이에 따라 작은 샘플 볼륨을 사용합니다.

우선, 평면 3D 종이 마이크로 유체 소자는 개별적으로 조립 된 층별 WI제 레이저 컷 양면 테이프와 번갈아 종이 층을 패터닝. 테이프 층으로 잘라 조심스럽게 정렬 구멍 층간 유체 수송을 위해 셀룰로오스 분말을 충전 하였다. 다른 방법의 네 숫자는이어서, 각 소자의 6-9 개선 여러 측면을 개발 하였다. 특히, 접착제를 피하는하여 장치 외부 클램프에 의해 함께 유지 층 접기 기술로 절....

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Protocol

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1. 평면 4 층 장치 (적층) 건설

  1. 고체 잉크를 사용하는 프린터 여과지의 각 부분 상으로 장치 (9)의 각 층의 전단 어레이. 11,12 찾는 2 분 동안 170 ℃에서 핫 플레이트상에서 각 여과지. 이는 왁스 계 잉크를 녹여 완전히 소수성 장벽을 형성하고, 용지의 두께를 관통하는 것을 허용 할 것이다.
    주 : 사용 된 정확한 디자인을 추가 파일로 사용할 수 있습니다.
  2. 핫 플레이트에서 필터 종이를 제거하고 실온까지 냉각 할 수 있습니다.
  3. 보증금 4 μl의 5 mM의 염료 (적색 : Allura 레드, 옐로우 : 타트 라진, 파란색 : erioglaucine 나트륨 염, 녹색 : 10 : 타트 라진의 1 믹스 : erioglaucine 나트륨 염) 층 (3)의 각 지점에서 (지점 당 하나의 색) (제 완성 된 장치의 위에서 층) 마이크로 피펫.
  4. 가장 아​​래 층으로 시작합니다. 바인더 클립을 이용하여 스텐실 및 플레이트 유리 조각 등의 딱딱한 배면 사이 여과지 클램프의, 또는 다른 유사한 임시 방법. 스텐실 용지에 대한 평평한 지 확인합니다. 이 용지에 스텐실로 캐스팅하는 스프레이 그림자를 최소화 할 수 있습니다.
  5. 이 시간 동안. 약 1.33 초 (....

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Results

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4 층 소자 테스트는 제한 증착 유체 볼륨의 과도한 증발을 일으킬 수있는 바람 또는 바람 그들을 차폐, 밀봉 챔버에서 수행 하였다. 증발에 의한 속도 심지의 차이가 최소가 될 것으로 예상하고 있으므로 4 층 소자의 위킹의 대부분은 상기 장치의 중간층이다. 또한, 최소한의 측면 심지는 심지 시대의 변화로 인해 수직, 층간 유체 전송에 가능성이 있음을 시사 입구 및 개별 출구 사이에만 13mm와있다. 적용된 접착제의 상이한 양으로 구성된 4 층 소자 용 심지 회 성공률 평균을 표 1에 나타내었다.

적층 장치에서 균일 한 접착 범위는 우리가 접착제의 양을 증가로 감소 상대적으로 높은 성공률 결과. 무늬 접착제 COVERAGE는 접착제를 한쪽에만인가했을 때 매우 낮은 성공률 초래하지만, 패터닝 된 접착제가 양면에 도포하고 더 높은 성공률.......

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Discussion

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상기 프로토콜은 평면이고 비평 3D 종이 마이크로 유체 소자를 구성하는 에어로졸 접착제를인가하기위한 스텐실 같은 다공 금속 시트를 사용한다. 평면 디바이스에서, 이것은 접착제가 장치를 파괴하지 않고, 건조 후에 디바이스가 완전히 펼쳐질 수 있도록하는 장점을 갖는다. 일부 설계 이동식 접착제로 함께 유지 개의 반쪽 unpeeling 의해 부분 파괴 분해를 허용하지만 다른 접착제 기반 구조 기법이 거의 불가능하다. 14 Adhesiveless 구조는 장치 사용 후에 전개 될 수 있지만, 사용자 클램프 또는 하우징을 필요 않는다 각 장치에 대한. (8)

주로 측면 심지와 장치에서, 접착제는 상당히 느린 위킹을 할 수 있습니다. 접착제를 패터닝함으로써, 심지 영역에 적용된 접착제의 양이 현저하게 위킹 잠재적 간섭 제한을 감소시킬 수있다. 주로 수직 심지가있는 장치또한 비록 훨씬 적은 정도로 접착제에 의한 유사 느린 위킹을 나타낸다. 완전히 차단.......

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자는 공개 아무것도 없어.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 작품은 캘리포니아 리버 사이드 대학의 공학 번스 대학에서 기금에 의해 지원됩니다. BK는 기계 설계의 폐 - 원자바오 영 수상 기념에서 장학금을 받았다.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
사진기: NikonD5100
단단하 잉크 인쇄 기계, Xerox, ColorQube 8880
HotplateTorrey, PinesHS60
습도 약실전기-기술 체계5503-E
, 살포 접착제3M62497749309최고 77 (16.75 온스, 깡통),
여과지, Whatman급료 4
천공 강판MetalsDepotPS16116
TartrazineSigma-AldritchT0388
Allura RedSigma-Aldritch458848
Erioglaucine disodium saltSigma-Aldritch861146
, , , , , , ,

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Li, X., Ballerini, D. R., Shen, W. A perspective on paper-based microfluidics: Current status and future trends. Biomicrofluidics. 6, 11301-11313 (2012).
  2. Yetisen, A. K., Akram, M. S., Lowe, C. R. Paper-based microfluidic point-of-care diagnostic devices. Lab Chip.

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