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Rapid development and optimization of paper microfluidic designs using software automation
Analytica Chimica Acta ( IF 6.2 ) Pub Date : 2021-08-28 , DOI: 10.1016/j.aca.2021.338985
Joshua Potter 1 , Philip Brisk 1 , William H Grover 2
Affiliation  

Paper microfluidic or lateral flow devices have found many applications, especially in medical diagnostics. Their low cost and ease of use makes them particularly valuable in resource-limited and point-of-care applications. However, the process of developing new paper microfluidic devices is slowed by the need to find optimal values for their various design parameters, which determine the overall size and fluid volume requirements of the device. Often, researchers must design and test several different versions of a device to find a combination of parameters that functions as intended. To accelerate the development of new paper microfluidics, we developed a software framework that automatically designs custom paper microfluidic devices for a given application. Once the user specifies the desired device parameters, the software generates printable image files of the resulting devices, ready to output to a conventional wax ink color printer and test. As a proof-of-concept, we used our software to automatically design 51 different paper microfluidic devices we needed to create a functional lateral flow assay that detects protein and glucose in urine. These designs took only a few seconds to generate and were used in 120 lab experiments we performed in 16 h in the lab. Thus, with the help of our software framework, we went from an idea to a functional device in just two work days. By accelerating device development and enabling researchers without microfluidics experience to create custom devices, our software can help spread paper microfluidic technology to important new application areas.



中文翻译:

使用软件自动化快速开发和优化纸微流体设计

纸微流体或横向流动装置已发现许多应用,特别是在医疗诊断中。它们的低成本和易用性使它们在资源有限和即时护理应用中特别有价值。然而,由于需要为其各种设计参数找到最佳值,这些设计参数决定了设备的整体尺寸和流体体积要求,因此开发新的纸质微流体设备的过程变慢了。通常,研究人员必须设计和测试多个不同版本的设备,以找到按预期运行的参数组合。为了加速新纸微流体的开发,我们开发了一个软件框架,可以为给定的应用程序自动设计定制的纸微流体设备。一旦用户指定了所需的设备参数,该软件生成最终设备的可打印图像文件,准备输出到传统的蜡墨彩色打印机并进行测试。作为概念验证,我们使用我们的软件自动设计了 51 种不同的纸微流体设备,我们需要创建一个功能性侧流分析来检测尿液中的蛋白质和葡萄糖。这些设计只需几秒钟即可生成,并用于我们在实验室 16 小时内进行的 120 个实验室实验。因此,在我们的软件框架的帮助下,我们在短短两个工作日内从一个想法变成了一个功能设备。通过加速设备开发并使没有微流体经验的研究人员能够创建定制设备,我们的软件可以帮助将纸质微流体技术推广到重要的新应用领域。准备输出到传统的蜡墨彩色打印机并进行测试。作为概念验证,我们使用我们的软件自动设计了 51 种不同的纸微流体设备,我们需要创建一个功能性侧流分析来检测尿液中的蛋白质和葡萄糖。这些设计只需几秒钟即可生成,并用于我们在实验室 16 小时内进行的 120 个实验室实验。因此,在我们的软件框架的帮助下,我们在短短两个工作日内从一个想法变成了一个功能设备。通过加速设备开发并使没有微流体经验的研究人员能够创建定制设备,我们的软件可以帮助将纸质微流体技术推广到重要的新应用领域。准备输出到传统的蜡墨彩色打印机并进行测试。作为概念验证,我们使用我们的软件自动设计了 51 种不同的纸微流体设备,我们需要创建一个功能性侧流分析来检测尿液中的蛋白质和葡萄糖。这些设计只需几秒钟即可生成,并用于我们在实验室 16 小时内进行的 120 个实验室实验。因此,在我们的软件框架的帮助下,我们在短短两个工作日内从一个想法变成了一个功能设备。通过加速设备开发并使没有微流体经验的研究人员能够创建定制设备,我们的软件可以帮助将纸质微流体技术推广到重要的新应用领域。我们使用我们的软件自动设计了 51 种不同的纸微流体设备,我们需要创建一个功能性侧流分析来检测尿液中的蛋白质和葡萄糖。这些设计只需几秒钟即可生成,并用于我们在实验室 16 小时内进行的 120 个实验室实验。因此,在我们的软件框架的帮助下,我们在短短两个工作日内从一个想法变成了一个功能设备。通过加速设备开发并使没有微流体经验的研究人员能够创建定制设备,我们的软件可以帮助将纸质微流体技术推广到重要的新应用领域。我们使用我们的软件自动设计了 51 种不同的纸微流体设备,我们需要创建一个功能性侧流分析来检测尿液中的蛋白质和葡萄糖。这些设计只需几秒钟即可生成,并用于我们在实验室 16 小时内进行的 120 个实验室实验。因此,在我们的软件框架的帮助下,我们在短短两个工作日内从一个想法变成了一个功能设备。通过加速设备开发并使没有微流体经验的研究人员能够创建定制设备,我们的软件可以帮助将纸质微流体技术推广到重要的新应用领域。在我们的软件框架的帮助下,我们在短短两个工作日内从一个想法变成了一个功能设备。通过加速设备开发并使没有微流体经验的研究人员能够创建定制设备,我们的软件可以帮助将纸质微流体技术推广到重要的新应用领域。在我们的软件框架的帮助下,我们在短短两个工作日内从一个想法变成了一个功能设备。通过加速设备开发并使没有微流体经验的研究人员能够创建定制设备,我们的软件可以帮助将纸质微流体技术推广到重要的新应用领域。

更新日期:2021-09-12
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