Wykorzystanie wzoru kleju do budowy urządzeń mikroprzepływowych z papieru 3D

Summary

Pokazujemy użycie wzorzystych klejów aerozolowych do budowy 3D papierowych urządzeń mikroprzepływowych. Ta metoda nakładania kleju tworzy półtrwałe wiązania między warstwami, umożliwiając nieniszczący demontaż urządzeń jednorazowego użytku po użyciu i ułatwiając składanie złożonych struktur niepłaskich.

Abstract

Pokazujemy użycie wzorzystych klejów aerozolowych do budowy zarówno płaskich, jak i nieplanarnych urządzeń mikroprzepływowych z papieru 3D. Rozpylając klej w aerozolu przez metalowy szablon, można znacznie zmniejszyć całkowitą ilość kleju używanego do montażu papierowych urządzeń mikroprzepływowych. Pokazujemy na prostym, 4-warstwowym, płaskim papierowym urządzeniu mikroprzepływowym, że optymalna technika nakładania kleju i styl konstrukcji urządzenia zależą w dużej mierze od pożądanych parametrów działania. Dzięki umiarkowanemu zwiększeniu całkowitej powierzchni urządzenia możliwe jest radykalne skrócenie czasu odprowadzania wilgoci i zwiększenie wskaźników sukcesu urządzenia, jednocześnie zmniejszając ilość kleju wymaganego do utrzymania urządzenia razem. Takie nakładanie kleju powoduje również, że klej tworzy półtrwałe wiązania zamiast trwałych połączeń między warstwami papieru, co umożliwia nieniszczący demontaż urządzeń jednorazowego użytku po użyciu. Niepłaskie urządzenia origami 3D również korzystają z półtrwałych połączeń podczas składania, ponieważ zmniejsza to prawdopodobieństwo, że niepowiązane ze sobą twarze mogą przypadkowo się skleić. Podobnie jak urządzenia płaskie, struktury niepłaskie odnotowują skrócony czas odprowadzania wilgoci dzięki wzorzystemu nakładaniu kleju w porównaniu z klejem nakładanym równomiernie.

Introduction

W ostatnich latach, papierowa mikrofluidyka zyskała znaczną popularność ze względu na swój potencjał do dostarczania tanich urządzeń diagnostycznych w miejscu opieki nad pacjentem (POC). ^1-3 urządzenia POC oferują funkcjonalność podobną do testów laboratoryjnych w formacie pozwalającym na stosunkowo szybkie uzyskanie wyników. Urządzenia POC wykonane z papieru są tanią, lekką i łatwą w użyciu alternatywą dla drogich chipów mikroprzepływowych i zminiaturyzowanych laboratoriów, dzięki czemu idealnie nadają się do użytku w warunkach ograniczonych zasobów. Najpopularniejszymi papierowymi urządzeniami mikroprzepływowymi są jednowymiarowe urządzenia z przepływem b....

Protocol

1. Planarne urządzenie 4-warstwowe (warstwy ułożone) Konstrukcja

1. Wydrukuj tablice każdej warstwy urządzenia⁹ na każdym kawałku bibuły filtracyjnej za pomocą drukarki na stały atrament. ^11,12 Umieścić bibułę filtracyjną na płycie grzejnej w temperaturze 170 °C na 2 minuty. Spowoduje to stopienie tuszu na bazie wosku i pozwoli mu w pełni wniknąć w grubość papieru, tworząc bariery hydrofobowe.
   UWAGA: Dokładne użyte projekty są dostępne jako pliki uzupełniające.
2. Wyjmij bibułę filtracyjną z płyty grzejnej i pozwól jej ostygnąć do temperatury pokojowej.
3. Umieść 4 μl barwnika o masie 5 mM (czerwony: czerwień Allura;....

Results

Testy 4-warstwowych urządzeń zostały przeprowadzone w szczelnej komorze, osłaniając je przed wiatrem lub wiatrem, który mógłby spowodować nadmierne parowanie ograniczonej objętości osadzonego płynu. Większość odprowadzania wilgoci w urządzeniach 4-warstwowych znajduje się w środkowych warstwach urządzenia, więc oczekiwano, że różnice w prędkościach odprowadzania wilgoci spowodowane parowaniem będą minimalne. Ponadto boczne odprowadzanie wilgoci jest minimalne, a między wlotem a pojedynczy.......

Discussion

Powyższe protokoły wykorzystują perforowane blachy jako szablony do nakładania klejów aerozolowych do budowy płaskich i nieplanarnych urządzeń mikroprzepływowych z papieru 3D. W urządzeniach planarnych ma to tę zaletę, że umożliwia całkowite rozłożenie urządzeń po wyschnięciu kleju bez niszczenia urządzenia. W innych technikach konstrukcyjnych opartych na kleju jest to prawie niemożliwe, chociaż niektóre konstrukcje pozwalają na częściowy destrukcyjny demontaż poprzez odklejenie dwóch połówek połączonych usuwalnym klejem.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aparat	fotograficzny Nikon	D5100
Drukarka na stały atrament	Xerox	ColorQube 8880
Płyta grzejna	Torrey Pines	HS60
Komora wilgotnościowa	Electro-Tech Systems	5503-E
Klej w sprayu	3M	62497749309	Super 77 (puszka 16,75 uncji)
Bibuła filtracyjna	Whatman	Grade 4
Blacha stalowa perforowana	MetaleDepot	PS16116
Tartrazine	Sigma-Aldritch	T0388
Allura Red	Sigma-Aldritch	458848
Erioglaucine sól disodowa	Sigma-Aldritch 861146