Wicking i en textil kemisk krets : En studie om vätskestyrning i en vävs varp- och väftgarner för applicering i en biosensor

• Main Authors: Eklöf, Ellen, Fransson, Johanna
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Högskolan i Borås, Akademin för textil, teknik och ekonomi 2017
• Subjects: mikrofluidik; wicking; Lab-on-a-Chip; textil; biosensor; Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hb:diva-12387

De senaste decennierna har en miniatyriseringstrend inom ingenjörsvetenskaperna blivit allt större. Komplexa maskiner eller processer skalas ner till en allt mindre skala. Det kan vara motorer som inte är större än 500 μm eller kemiska analyser som vanligtvis görs på en större laboratorieutrustning som nu går att utföra på en yta på ca 2x4 cm. En sådan utrustning som kan utföra kemiska analyser kallas ofta för ”Lab-on-a-Chip” (LoC) och innehåller kemiska kretsar som hanterar mikroflöden av analysvätskor. En del av dagens forskning för att ta fram nya LoC handlar om att möta ett behov av portabel, billig och snabb analysutrustning i utvecklingsländer. Dock finns ett problem med att få ut produkter på marknaden. De flesta LoC som presenteras i forskningsrapporter idag är tillverkade av polydimetylsiloxan (PDMS). Det är en elastomer som lämpar sig väl för småskalig prototypframställning, men är svår att producera i stor skala, dessutom krävs ofta extern utrustning för att vätskeflöde skall uppstå. Det finns även LoC i papper, vilkas porösa struktur möjliggör för spontan vätsketransport, wicking, utan extern utrustning. Dessa är billiga och har nått större framgång. Exempelvis är vanliga graviditetstest som går att köpa på apoteket ofta LoC i papper. Textiliers fukt- och vätskehantering är relevant för komfort, och för många beredningsprocesser. Exempelvis är wicking ett välstuderat område som det finns djup kunskap om i den textila sektorn. Denna kunskap kan utnyttjas för att skapa ett textilt LoC. Att använda textila tekniker innebär möjligheter att styra vätskeflödet med hjälp av garn med och utan wickingförmåga. Denna studie undersöker hur en vävs naturliga X-Y-system av varp- och väftgarner kan utnyttjas för att skapa en kontrollerad vätskestyrning, en textil kemisk krets. Arbetet har utgått från frågan om hur en väv kan konstrueras för att leda en vätska från ett varpgarn till ett väftgarn utan läckage i oönskad del av väven. Två olika garner valdes: ett monofilament av polyeten för de områden där vätskeledning ej var önskvärd och ett multifilament av Coolmax® polyester med god wickingförmåga där vätskan vara avsedd att transporteras. Tre parametrar testades; bindningen i de delar av väven som var avsedd för vätsketransport (önskad väg); bindningen där vätskan skulle övergå från ett varpgarn till ett väftgarn (vägskälet); och antalet wickande trådar (trådigheten). Åtta olika kombinationer avseende dessa parametrar testade. Samtliga parametrar hade signifikant inverkan på läckaget. Den konstruktion med minst läckage in i oönskad väg var den med bindning över två trådar i önskad väg, flotteringar i vägskälet och var tvåtrådig. Den framtagna vävens möjlighet att användas i en biosensor undersöktes genom ett försök att konstruera en elektrokemisk glukosmätare. Som elektroder valdes en silverbelagd polyamid. Vid preparering av elektroderna skedde en oväntad reaktion mellan det silverbelagda garnet och en av de ingående kemikalierna, prussian blue. Därför kunde ingen detektion av glukos ske. Det noterades även att den textila kemiska kretsens wickingförmåga försämrades då den utsattes för våta prepareringsprocesserna av elektroderna. Från experimentet med att konstruera en textil glukosmätare drogs slutsatsen att preparering av elektroderna bör ske innan invävning i den textila kemiska kretsen.