This work is supported by the NSF-EPSCoR (grant #0814194) and the Department of Bioengineering.

<html> 1. معدات مجموعة المتابعة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجميع نظام توزيع وتوصيل جهاز تحكم صمام والمحاقن برميل إلى مصدر هوائي، عن طريق منظم الضغط، لضبط الضغط في 15 رطل إلى الاستغناء عن حل البوليمر من طرف الإبرة بمعدل تدفق 2.45 ميكرولتر / دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أدخل الروبوت 3 محاور ونظام صرف في الضميمة الحرارية لضمان بيئة عمل مستقرة (الشكل 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت نقاط روبوت المشترك التحكم (نقاط JR-C) البرامج المقدمة من قبل الشركة المصنعة للنظام وربط 3-محور الروبوت بجهاز الكمبيوتر عبر منفذ تسلسلي الاتصالات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل الاستغناء عن صمام ل3 محاور الروبوت وتثبيت طرف الإبرة على صمام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مستوى المرحلة الصوانى الروبوتية وفقا للمبادئ التوجيهية للالمصنعة لضمان التسطيح فيما يتعلق ارتفاع من طرف صمام 15. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجميع سخان التي تسيطر عليها ردود الفعل في العلبة لإضافة المراقبة البيئية. </li></ol>المحتوى &quot;FO: المحافظة على together.within صفحة =&quot; دائما &quot;&gt; <img alt="الرقم 2" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig2.jpg" /> الشكل 2. (A) 3-محور الاستغناء عن الروبوت مع الملحقات المطلوبة يضم داخل العلبة. و، (B) عن قرب صورة صمام صرف المرفقة مع المجهر USB التصور. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> 2. المواد التجريبية والعوامل المتحكمة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السيطرة على العوامل والجمع بينهما. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تختلف نسبة إطعام من 1٪ السرعة (5 ملم / ثانية) ما يصل إلى 100٪ (500 ملم / ثانية)، من قبل JR C-نقاط البرمجيات. لهذا التطبيق، استخدام سرعة 2٪ (10 ملم / ثانية) لافتعال هياكل الألياف قدمت في هذا العمل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تختلف تركيزات حل البوليمر لتحقيق اللزوجة محددة، التوتر السطحي والمعلمات تقلب المطلوبةلالتطبيق المطلوب. لهذا التطبيق، استخدام البولى 24٪ (PMMA) في محلول كلور لصنع هياكل الألياف التي قدمت في هذا العمل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تختلف السيطرة على الوقت صمام الاستغناء عن 0.02 ثانية إلى 1 ثانية من أجل إخراج الحلول عن طريق الجو هوائي. لهذا التطبيق، استخدم 0.02 ثانية لصنع هياكل الألياف التي قدمت في هذا العمل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار القياس قياس من النصائح إبرة عالية الدقة للاستغناء حلول البوليمر. لهذا التطبيق، استخدام 30 G (القطر الداخلي (ID) = 152.4 ميكرون) تلميح إلى افتعال الهياكل الألياف التي قدمت في هذا العمل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط نطاق درجة حرارة التشغيل بين 70 درجة فهرنهايت إلى 100 ​​درجة فهرنهايت في مربع معزول حراريا للحفاظ على معدل التبخر المستمر للعينة البوليمر. لهذا الطلب، واستخدام درجة حرارة 70 ° F لافتعال هياكل الألياف التي قدمت في هذا العمل. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحضير محاليل البوليمر. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيجراتنجات البوليمر من ميتاكريلات (PMMA، 0.72 غرام) مع كلور المذيبات (2.28 ز) تحت غطاء تدفق الكيميائية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب الوزن من البوليمر (PMMA) ولها المذيبات (الكلوروبنزن) لتحقيق التركيز المطلوب من البوليمر في الحل. لهذا التطبيق، استخدام البولى 24٪ (PMMA) في محلول كلور لصنع هياكل الألياف التي قدمت في هذا العمل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع المبلغ المطلوب من مسحوق البوليمر / الراتنج في قنينة زجاجية. لهذا التطبيق، استخدم 0.72 غرام من الراتنج PMMA للوصول الى تركيز 24٪ من PMMA. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل المذيب على البوليمر داخل قارورة بواسطة ماصة حتى يتم الوصول إلى الوزن الكلي لل3 غرام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج القارورة لمدة 1 دقيقة باستخدام شاكر دوامة ومعالجتها بالموجات فوق الصوتية لمدة 5 ساعة بحل تماما مسحوق البوليمر / الراتنج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحقق الشفافية من الحلول، إذا كان هناك أي تعكر أو غموض لعينة مواصلة يصوتن حتى واضح. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس اللزوجة حلول البوليمر. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اللزوجة حل التدبير عبر مخروطية وجهاز قياس اللزوجة لوحة (على سبيل المثال، LVDV-II + وRVDV-II +) 16. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل 0.5 مل من اللزوجة المعروف عينة القياسية (خليط القائم على الجلسرين والماء) المقدمة من قبل الشركة المصنعة جهاز قياس اللزوجة لمعايرة جهاز قياس اللزوجة من أجل تقليل الأخطاء في قياسات اللزوجة. تقدم الشركة المصنعة مجموعة متنوعة من العينات القياسية لمعايرة جهاز قياس اللزوجة. استخدام نموذج قائم على الجلسرين القياسية مع اللزوجة من 100000 القطري. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط سترة المياه لمقياس اللزوجة للحفاظ على السائل الاختبار في درجة حرارة التشغيل المستمر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء اختبار قياس السوائل عن طريق تحريك مفتاح تشغيل / إيقاف لموقف دخولك لبدء دوران المغزل. مرة واحدة وقد استقرت قيمة عزم الدوران على لوحة العرض، تسجيل عزم الدوران وحساب اللزوجة النهائية باستخدام العلاقة بين عزم الدوران، المغزل مضاعف ثابت وسرعة المغزل 16 <img alt="المعادلة 1" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq1.jpg" /> أين هي اللزوجة، RPM هي سرعة المغزل الملصقة على مخروط، TK هو عزم الدوران (0.09373 للLVDV-II +، 1 لRVDV-II +)، SMC هو ثابت المغزل المضاعف الذي يعتمد على المغزل المحدد الجاري استخدامه خلال اللزوجة القياس. لهذه الدراسة، تم استخدام المغزل CP-52 التي لديها ثابت المغزل مضاعف من 9.83. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سطح قياس التوتر حلول البوليمر. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يشير طريقة القياس لتقنية Wilhelmy 14 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع 1 مل حلول اختبار في قارورة زجاجية على توازن عالية الدقة (القرار على نطاق و= 0.001 ز). تراجع قضيب كوب من القطر المعروف إلى حلول الاختبار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السيطرة على الموقف من قضيب عن طريق مضاعفات أو السائر تسيطر خطي المحرك للمس السطح وتزج جزئيا إلى حلول اختبار مع صفر للإتصال به. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رصد وتسجيل التغيير في القياس الشامل على التوازن عندماإزالة قضيب من سطح الحل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب التوتر السطحي من خلال تغيير قوة، محيط قضيب والاتصال زاوية من السوائل على قضيب. <img alt="المعادلة 2" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq2.jpg" /> حيث يتم محيط المبللة من قضيب (ل = 10.05 مم بقطر = 3.2 ملم)، θ هو زاوية الاتصال من السوائل على قضيب، F هو تغيير القوة المقرر أن التوتر السطحي للسوائل اختبار على طرف قضيب. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الشامل قياس معامل انتقال من الحلول. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس معاملات نقل الجماعي للحلول البوليمر عن طريق التحليل الحراري الوزني (14). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل 30 ميكرولتر من 24٪ (من حيث الوزن) حل PMMA البوليمر على طبق من ذهب البلاتين قبل taring التوازن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيس الغرفة، برنامج الجهاز ليعمل في درجة حرارة التشغيل المطلوب (70 ° F) لمدة 2 ساعة لمراقبة الكتلة الحلول الهدف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب معاملات نقل الجماعي بسبب التغيرات في كتلة الحل ل،مجال حل / واجهة الهواء وكثافته. <img alt="المعادلة 3" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq3.jpg" /> حيث m (ر) هو كتلة من حلول PMMA، A هي مساحة واجهة حل / الهواء (ما يعادل 78.5 ملم 2 لوحة القياسية)، mPOLYMER هو كتلة البوليمر في الحل وهي كثافة من الحل. </li></ol></li></ol> 3. دايركت إجراء تجربة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاستغناء عينة نظام تحميل البروتوكول. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل 3 مل من محلول البوليمر في برميل حقنة، ووضع المكبس إلى حقنة برميل للقضاء على توزيع ضغط هوائي غير متناسقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحريف محول خط مدخل على برميل حقنة، لأنه ربط أنبوب الهواء خط المصدر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار المطلوب حجم مقياس من طرف الدقة إبرة لأداء التجربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> على لوحة تحكم الاستغناء، والتحول إلى تطهير الدولة وانقر على زر &quot;دورة&quot; زر لملء صمام الاستغناء البوليمر ذلكlution حتى تفريغها من طرف الإبرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مسح حل البوليمر المتبقي من طرف استعدادا لإجراء كتابة الألياف المبرمجة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الألياف مباشرة البوليمر الكتابة مع 3 محاور الروبوت ونظام صرف. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد المرحلة الروبوت تعويض لإعادة رأس الإبرة الاستغناء عن موقف البيت الافتراضية إلى نقطة الشروع في الدقيقة / ميكرون الفرعي بنية الألياف الموصوفة التي يمكن استخلاصها. جبل المجهر USB (التكبير = 200X) إلى نظام صرف شريحة صمام، والتي تترجم على طول المحور Z. التركيز يدويا على طرف موزع من خلال تعديل مقبض التركيز على المجهر USB التي تساعد في تحديد المواقع بدقة طرف صمام إلى الموقع المطلوب، الركيزة الجاهزة أو الجهاز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء / تصميم نمط بنية الألياف المطلوبة (أرقام 3A، 4A، 5A و) باستخدام حزمة برامج CAD. إدخال الإحداثيات المكانية (س، ص، ض) في روبور JR-C 15 السيطرة على البرنامج لجميع نقاط بدء وإنهاء بالترتيب فيما يتعلق النمط المطلوب إنشاؤها ضمن برنامج CAD (الشكل 3B، 4B، و5B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل برنامج الانتهاء تصميم هيكل من ألياف من الكمبيوتر إلى الروبوت بالنقر على &quot;إرسال C &amp; T بيانات&quot; ضمن القائمة روبوت داخل JR-C برنامج 15. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل 3 مل من عينة PMMA حل تركيز معروف (24٪) في حقنة برميل، صمام تطهير والإبرة، وتعيين كافة المعلمات الاستغناء عن وحدة تحكم صمام والروبوت التحكم في البرمجيات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الركيزة الجاهزة على الروبوت مرحلة الصوانى، أغلق الأبواب الضميمة الحرارية لمنع تدفق الهواء المحيط، والتي يمكن أن تحدث التبخر غير مستقر من الحل البوليمر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> البدء في كتابة الألياف على الركيزة بواسطة النقر فوق القائمة الروبوت من البرامج JR-C واختيار &quot;اختبار تشغيل&quot; 15. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> DC تفل معطف طبقة معدنية من الذهب موصل لمدة 2 دقيقة حتى طبقة 2 نانومتر سميكة من الذهب وتودع على الألياف الانتباه إلى سماح التصور من الألياف في المجهر الإلكتروني الماسح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس قطر وهيكل من ألياف عن طريق المسح الإلكترون المجهر 17. المعلمات المجهر: ارتفاع مستوى الجهد: 2.00 كيلو فولت. الهدف: InLens، العمل عن بعد (9.0 ملم). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيذ الإجراء تنظيف نظام صرف تحت غطاء تدفق الكيميائية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع نظام صرف في غطاء تدفق الكيميائية لتنفيذ الإجراء التنظيف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفكيك صمام الإبرة وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع جميع الأجزاء المعدنية في كوب، صب الأسيتون في الكأس حتى يتم مغمورة جميع أجزاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع الدورق في حمام بالموجات فوق الصوتية لمدة 30 دقيقة لإزالة كل بقايا البوليمر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف جميع أجزاء تحت الماء DI المتدفقة، ثم استخدم بندقية الهواء ضربة لهم الجافة. </li></ol></<html> لى&gt; </ol><img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig3.jpg" /> الشكل 3. (أ) مثال من تصميم &quot;رباعية&quot; هيكل على 10 ملم × 10 ملم إطار شبكة الإنترنت، (B) من نقطة إلى نقطة تعليمات المكانية متتابعة ليتم إدخالها في برنامج نقطة JR-C. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 4" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig4.jpg" /> الرقم 4. (أ) مثال من تصميم &quot;متماثل&quot; هيكل الويب على 10 ملم × 10 ملم الإطار، (B) من نقطة إلى نقطة تعليمات المكانية متتابعة ليتم إدخالها في برنامج نقطة JR-C.على بياض &quot;&gt; اضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم. <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig5.jpg" /> الرقم 5. (أ) مثال من تصميم &quot;شيفرون المزدوج&quot; هيكل الويب على 10 ملم × 10 ملم الإطار، (B) من نقطة إلى نقطة تعليمات المكانية متتابعة ليتم إدخالها في برنامج نقطة JR-C. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

<ol>
	<li>Andrew, K. E., Glenn, D. P., Simon, M. C., Dietmar, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+Electrospun+Scaffolds+with+Electrosprayed+Hydrogels+Leads+to+Three-Dimensional+Cellularization+of+Hybrid+Constructs.">Combining Electrospun Scaffolds with Electrosprayed Hydrogels Leads to Three-Dimensional Cellularization of Hybrid Constructs.</a> Biomacromolecules. 9 (8), 2097-2103 (2008).</li><li>Cho, S. M., Kim, Y. J., Kim, Y. S., Yang, Y., Ha, S. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+carbon+nanotube-polymer+composite+as+gas+sensing+materials.+Sensors.">The application of carbon nanotube-polymer composite as gas sensing materials. Sensors.</a> Proc. of IEEE. 2, 701-704 (2004).</li><li>Xu, F., Horak, P., Brambilla, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+microfiber+coil+resonator+refractometric+sensor.">Optical microfiber coil resonator refractometric sensor.</a> Optics Express. 15 (12), 7888-7893 (2007).</li><li>Dalton, P. D., Joergensen, N. T., Groll, J., Moeller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterned+melt+electrospun+substrates+for+tissue+engineering.">Patterned melt electrospun substrates for tissue engineering.</a> Biomed. Mater. 3 (3), 034109 (2008).</li><li>Hadjizadeh, A., Doillon, C. J., Vermette, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioactive+polymer+fibers+to+direct+endothelial+cell+growth+in+a+three-dimensional+environment.">Bioactive polymer fibers to direct endothelial cell growth in a three-dimensional environment.</a> Biomacromolecules. 8 (3), 864-873 (2007).</li><li>Xu, C. Y., Inai, R., Kotaki, M., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aligned+biodegradable+nanofibrous+structure:+a+potential+scaffold+for+blood+vessel+engineering.">Aligned biodegradable nanofibrous structure: a potential scaffold for blood vessel engineering.</a> Biomaterials. 25 (5), 877-886 (2004).</li><li>You, Y. M., Lee, B. L. e. e. S. J., Lee, T. S., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+degradation+behavior+of+electrospun+polyglycolide,+polylactide,+and+poly(lactide-co-glycolide).">In vitro degradation behavior of electrospun polyglycolide, polylactide, and poly(lactide-co-glycolide).</a> J. Appl. Polym. Sci. 95 (2), 193-200 (2005).</li><li>Berry, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endothelial+cell+scaffolds+generated+by+3D+direct+writing+of+biodegradable+polymer+microfibers.">Endothelial cell scaffolds generated by 3D direct writing of biodegradable polymer microfibers.</a> Biomaterials. 32 (7), 1872-1879 (2011).</li><li>Dalton, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Super-tough+carbon-nanotube+fibres.">Super-tough carbon-nanotube fibres.</a> Nature. 423, 703 (2003).</li><li>Dalton, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+carbon+nanotube+composite+fibers:+properties,+potential+applications,+and+problems.">Continuous carbon nanotube composite fibers: properties, potential applications, and problems.</a> J. Mater. Chem. , 1-3 (2004).</li><li>Sperling, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Introduction to physical polymer science. , 325-347 (1992).</li><li>Harfenist, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+drawing+of+suspended+filamentary+micro-+and+nanostructures+from+liquid+polymers.">Direct drawing of suspended filamentary micro- and nanostructures from liquid polymers.</a> Nano. Lett. 4 (10), 1931-1937 (2004).</li><li>Yang, R. R., He, J. H., Xu, L., Yu, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bubble-electrospinning+for+fabricating+nanofibers.">Bubble-electrospinning for fabricating nanofibers.</a> Polymer. 50 (24), 5846-5850 (2009).</li><li>Berry, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+modeling+of+direct-write+fabrication+of+microscale+polymer+fibers.">Characterization and modeling of direct-write fabrication of microscale polymer fibers.</a> Polymer. 52 (7), 1654-1661 (2011).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Janome Desktop Robot JR2000N Series Operation Manual. , (2007).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Brookfield DV-II+ Programmable Viscometer Operating Manual, Manual No. M/97-164-B299. , (1999).</li><li>Flegler, S. L., Heckman, J. W., Klomparens, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Scanning and transmission electron microscopy : an introduction. , (1993).</li><li>Berry, S. M., Pabba, S., Cohn, R. W., Keynton, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct-Write+Drawing+of+Carbon+Nanotube/Polymer+Composite+Microfibers.">Direct-Write Drawing of Carbon Nanotube/Polymer Composite Microfibers.</a> J. Nanomater. 2012, 1-8 (2012).</li><li>Berry, S. M., Roussel, T. J., Cambron, S. D., Cohn, R. W., Keynton, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+suspended+electrokinetic+microchannels+from+directly-written+sacrificial+polymer+fibers.">Fabrication of suspended electrokinetic microchannels from directly-written sacrificial polymer fibers.</a> Microfluid. Nanofluid. 13, 451-459 (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

قبل محاولة كل محاكمة، فمن الأهمية بمكان أن اللزوجة، معاملات نقل الجماعي والتوتر السطحي اختبار الحلول البوليمر قياسها بدقة من أجل تحديد ما إذا كان الروبوت ونظام توزيع قادر على معالجة البوليمر المطلوب. كما هو موضح سابقا من قبل مجموعة لدينا، يجب أن الحلول البوليمر تحتفظ الكافي: 1) التوتر السطحي لتمكين تشكيل خيوط السائلة في الهياكل / شبه ميكرون ميكرون. 2) اللزوجة على تحمل الشعرية تفريق. و، 3) معدل التبخر لتعزيز الألياف التصلب 18. التآزر بين هذه المعايير هو المفتاح لإنتاج الألياف مع مجموعة محددة من أقطار بنجاح. في نفس الوقت، وعدم الاستقرار في أي من هذه المعلمات يمنع تشكيل ميكرون / ميكرون الفرعي الألياف الحجم. للحفاظ على التآزر بين هذه المعايير خلال الألياف تلفيق، فمن المهم التأكد من أن الإبرة وصمام إبرة يتم تنظيفها بعد ثانية الكتابة المباشرession لمنع: 1) تلوث من الحل. 2) انخفاض في معدل تدفق حل البوليمر من خلال إبرة. و، 3) النمو المفرط في حبة البوليمر في رأس الإبرة. بالإضافة إلى ذلك، يجب تعيين للتحكم في درجة الحرارة في سخان إلى درجة الحرارة المطلوبة للحفاظ على معدل التبخر المستمر للحل البوليمر. وكانت ألياف فرع ذات الشعبتين 59٪، 41٪ و 24٪ في قطر أكبر من ذلك من هياكل الدعم في أرقام 6-8 على التوالي، وذلك باستخدام حل PMMA 24٪. ومن المقرر أساسا إلى المسافة التي يتم رسمها الألياف هذا. على وجه التحديد، يتم رسمها هياكل الدعم عبر كامل عرض الركيزة (10.0 ملم في X و Y الاتجاهات؛ 14.4 ملم قطريا). ونتيجة لذلك، وهذه هي أطول الألياف الهياكل علقت بشكل عام. الهياكل فرع ذات الشعبتين هي أقصر بكثير، تتراوح بين 7 مم الحد الأقصى لطول وصولا الى 2.5 ملم. هذا أقصر طول الألياف الرسم لا لار لحث على نحو فعال سلالة الألياف المطلوبة أثناء عملية ترقق الألياف من أجل إنتاج ألياف صغيرة قطرها. من ناحية أخرى، يطلب من أسلاك قطرها أكبر لتكون بمثابة الألياف دعم من أجل الحفاظ على نحو فعال التجاذبات وتشوه بفعل أثناء عملية الرسم فرع ذات الشعبتين. كما يتم رسمها فروع التشعب عبر الألياف الدعم، يمكن أن يحدث إعادة عرض للهندسة الألياف بتأييد واسع بسبب قوات الرسم، فضلا عن حل المترجمة من البوليمر PMMA في واجهة بين الدعم وألياف متفرعة من الحاضر المذيبات في حل البوليمر. وهكذا، في بعض الحالات، قد يحتاج ألياف الدعم لتكون ملفقة من حل البوليمر يتكون من تركيز أعلى من مادة البوليمر لإنتاج أكبر القطر والألياف ميكانيكيا أقوى. هناك أساسا ثلاث طرق فعالة لتعديل البروتوكول القائم لتوليد مجموعة واسعة من الدعم والألياف تشعبتقطر: 1) الاستغناء البداية البوليمر من طرف الإبرة أكبر (على سبيل المثال، 25 G؛ ID = 254 ميكرون) لتوليد ألياف الدعم وثم تبادل لمعلومات سرية أصغر إبرة (على سبيل المثال، 32 G؛ ID = 101.6 ميكرون) لتلفيق ألياف متفرعة أصغر؛ 2) كما ذكر أعلاه، استخدام تركيزات البوليمر متعددة؛ و / أو، 3) ضبط معدل التغذية، أي السرعة التي تقطع مرحلة، حيث زيادة معدل التغذية تنتج ألياف قطرها أصغر وخفض معدل التغذية يخلق الألياف قطرها أكبر. حتى الآن، كنا قادرين على افتعال بنجاح ألياف صغيرة مثل 90 نانومتر. ومع ذلك، فإن العائد الألياف في هذا البعد منخفض بسبب تفكك الشعرية. واحد الحد من عملية الكتابة مباشرة الآلي هو أن تركيز واحد فقط من حل البوليمر يمكن الاستغناء عنها في وقت واحد. وهذا يحد من مستوى تعقيد الهياكل علقت على وضعها دون الحاجة إلى: 1) إضافة صمام الاستغناء الثاني للروبوت.أو، 2) إزالة صمام القائمة وتنفيذ البروتوكول التنظيف (القسم 3.4) قبل الاستغناء عن حل البوليمر الثاني، والتي تأخذ وقتا إضافيا. والقيد الثاني هو معدل التغذية (أو سرعة الطباعة)، حيث يبلغ معدل تغذية الأقصى أن النظام قادر على تحقيق 500 ملم / ثانية. ومع ذلك، هناك علاقة تبادلية بين معدل التغذية وتشكيل الألياف. على وجه التحديد، إن قوات بالقصور الذاتي (القوات المقرر أن معدل التغذية) هي أكبر من القوات التوتر السطحي ومعدل التبخر من الحل البوليمر، لا تحدث تشكيل الألياف. من ناحية أخرى، إذا كان معدل التغذية منخفضة جدا، وسوف ألياف كسر بسبب التبخر المفرط قبل وأثناء عملية استطالة. ثالثا، والألياف وهيكل أبعاد تقتصر على نطاق التشغيل للمرحلة الروبوت، أي 200 ملم، 200 ملم و 25 ملم (مع 10 ميكرون دقة الموضعية) في الاتجاهات X و Y و Z، على التوالي. ومع ذلك، فإن هذه العملية يفعل تمكين تشكيل الجانب نسبة عالية (الألياف لength: قطر) الألياف. استراتيجيا متفاوتة الاستغناء حجم غيض وتركيز المحلول البوليمر من شأنها أن تسمح لمجموعة قطر الألياف أوسع، وخلق القدرة على توليد هياكل علقت بحرية من أعلى التعقيد. باتباع ذكرت البروتوكولات أعلاه، يمكن أن تتولد ميكرون وقطرها submicron ألياف البوليمر مع مستوى عال من السيطرة المكانية من خلال استغلال سطح يحركها التوتر ميكانيكا السوائل من الحلول البوليمر، والتي لا يمكن السيطرة عليها مع أي العمليات الرطبة، الجافة أو electrospinning أخرى . من العمل قبل 8،19، ونحن نعلم أن هذه التقنية يمكن استخدامها لتصنيع معقدة الدقيقة / submicron أجهزة الموائعية 19 و السقالات الهندسة البيولوجية 8. هذه التقنية سهلة ورخيصة مزاياه الخاصة على الطرق المسوي تلفيق التقليدية في نواح كثيرة.

على مدى العقود القليلة الماضية، ومجموعة متنوعة من تقنيات التصنيع، مثل الغزل الرطب، الغزل الجاف وelectrospinning، وقد استخدمت لإنشاء هياكل الألياف البوليمر الرواية مع خصائص متنوعة وقوية البيولوجية والكيميائية والكهربائية والميكانيكية 12/01. على الرغم من أن هذه التقنيات الغزل قادرة على توليد علقت الألياف ثلاثية الأبعاد، فهي محدودة في قدرتها على التحكم بدقة اتجاه الألياف في ثلاثة أبعاد منذ ترسب ألياف عبر هذه العمليات بشكل عشوائي في الطبيعة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تقييد هذه التقنيات في نطاق الأبعاد من أجل الألياف تلفيق. على وجه التحديد، والألياف المنتجة عن طريق الغزل الرطب والجاف تختلف في القطر من عشرات إلى مئات من ميكرون، في حين electrospinning عوائد الألياف بأقطار تتراوح من عشرات نانومتر إلى 13 ميكرون واحد. لتوفير مزيد من التحكم الدقيق في اتجاه الألياف في الفضاء 3-D، وضعت مجموعتنا النفس-assemble أو &quot;الكتابة المباشر&quot; عملية تصنيع الألياف التي يقذف مباشرة المواد البوليمرية من الشعرية جوفاء ثم توجه خيوط الفردية التي رقيقة ويصلب في أقطار الألياف يمكن التنبؤ بها من خلال استغلال سطح يحركها التوتر ميكانيكا الموائع 14. نظامنا المباشر والكتابة الأولي لزيادة مستوى السيطرة على الموقف الألياف وقطر يتألف من ربيع تحميل نظام حقنة الاستغناء العرف ملفقة تعلق على الرأس من العرف الترا عالية الدقة Micromilling آلة (الشكل 1). كان UHPMM مرحلة مع قرار الموضعية 1.25 نانومتر في X و Y الاتجاهات و20 نانومتر في الاتجاه Z التي كانت تسيطر برمجيا لإنشاء ميكرون وميكرون الفرعي الأسلاك والهياكل الحجم. كان واحد الحد من هذا النظام الكتابة المباشرة خاص عدم وجود التحكم في التدفق من الحل البوليمر من خلال طرف الإبرة. على الرغم من أن الربيع تحميل نظام صرف لدت بنجاح فلو المستمرث من خلال معلومات سرية، تم إنشاء حبة كروية تتوسع بشكل مستمر من حل البوليمر عند مخرج طرف الحقنة، والتي تختلف في الحجم وحجم اعتمادا على الظروف البيئية. <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig1.jpg" /> الشكل 1. صورة من الترا آلة عالية الدقة Micromilling: أول نظام الكتابة المباشرة المستخدمة في تصنيع الهياكل على نطاق ميكرون / ميكرون الفرعي <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> التناقض في هذه حبة المصدر أثر على قدرة النظام على افتعال مرارا الأسلاك قطر المقررة. وإن كان ذلك، تم إنشاء هياكل بنجاح باستخدام هذه العملية الكتابة المباشرة، فإن تعزيز عملية عن طريق زيادة السيطرة على تدفق حل البوليمر تسمح لمزيد من PRECIحد ذاتها، المنصوص عليها أقطار الألياف من خلال تنظيم حجم حبة في طرف الحقنة. وهكذا، يصف هذا العمل تنفيذ 3 محاور نظام صرف الآلي مع دفعتها بالهواء المضغوط صمام موزع على التحكم بدقة في حل البوليمر معدل التدفق وطرف حبة حجم لخلق المقررة، ميكرون / شبه ميكرون الهياكل مع وقف التنفيذ.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<colgroup>
		<col span="2" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr>
			<td>ROBOT DR2203N 3 AXES 200MM X 200MM</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7023145</td>
			<td>3-Axis Robot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CONTROLLER 7100, DISPENSE VALVE</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7015340</td>
			<td>Valve Controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MICRODOT VALVE</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7021233</td>
			<td>Microdot Valve</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROBOT ACC FIXTURE PLATE 200MM</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7028276</td>
			<td>Fixture Platen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROBOT ACC DRN / DSRN POINTS SOFTWAR</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7023144</td>
			<td>JR-C Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROBOT MOUNT VALVE UNIVERSAL</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7028273</td>
			<td>Microdot Valve Mount</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 PSI BARREL PRESS. REGULATOR</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7020585</td>
			<td>Barrel Regulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KIT O BRL/PIST 5CC CL/WH 40</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7012096</td>
			<td>5CC Barrels with Pistons</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ADAPTER ASM O 5CC BL</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7012054</td>
			<td>Pneumatic Barrel Adapter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TIP 30GA .006X.25 LAVNDR 50PC</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7018424</td>
			<td>30 GA Needle Tip (0.250&#34; length)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric Baseboard Heater (500W, 30&#34; length)</td>
			<td>Cadet</td>
			<td>2F500</td>
			<td>Heater</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature Controller with Timer</td>
			<td>Control Company</td>
			<td>130726596</td>
			<td>Temperature Controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>eScope USB Microscope</td>
			<td>OiTez</td>
			<td>DP-M02</td>
			<td>200X USB Microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(methyl methacrylate)</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>182265-500G</td>
			<td>PMMA Powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorobenzene</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>284513</td>
			<td>Solvent to dissolve PMMA</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

prescribed 3-d direct writing of suspended micron/sub-micron scale fiber structures via a robotic dispensing system

A 3-axis dispensing system is utilized to control the initiating and terminating fiber positions and trajectory via the dispensing software. The polymer fiber length and orientation is defined by the spatial positioning of the dispensing system 3-axis stages. The fiber diameter is defined by the prescribed dispense time of the dispensing system valve, the feed rate (the speed at which the stage traverses from an initiating to a terminating position), the gauge diameter of the dispensing tip, the viscosity and surface tension of the polymer solution, and the programmed drawing length. The stage feed rate affects the polymer solution&#8217;s evaporation rate and capillary breakup of the filaments. The dispensing system consists of a pneumatic valve controller, a droplet-dispensing valve and a dispensing tip. Characterization of the direct write process to determine the optimum combination of factors leads to repeatedly acquiring the desired range of fiber diameters. The advantage of this robotic dispensing system is the ease of obtaining a precise range of micron/sub-micron fibers onto a desired, programmed location via automated process control. Here, the discussed self-assembled micron/sub-micron scale 3D structures have been employed to fabricate suspended structures to create micron/sub-micron fluidic devices and bioengineered scaffolds.

وتظهر الصور من الهياكل الفعلية المنتجة عن طريق الروبوت 3 محاور وطريقة الكتابة المباشرة لكل من التصاميم منها والخوارزميات JR C نقطة محددة في أرقام 3-5A &amp; B أعلاه في أرقام 6A، 7A و 8A. كما يمكن أن يرى في الصور الناتجة عن ذلك، وكانت ثلاثية الأبعاد، والألياف علقت بحرية بنجاح &quot;مكتوبة&quot; على ركائز من خلال التلاعب على وجه التحديد طرف موزع للمواقع المكانية وصفه بما في ذلك المبادر / إنهاء نقطة فضلا عن نقاط التقاطع. والأشكال من هذه الأرقام تضخم نقاط تقاطع الألياف مع وقف التنفيذ، والتي تثبت قدرة النظام على التحكم بدقة اتجاه الألياف (أرقام 6B، 7B و8B) في الفضاء 3-D. <img alt="الشكل (6)" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig6.jpg" /> الرقم 6. (A) أب<html> صورة tical من ملفقة &quot;رباعية&quot; بنية شبكة الإنترنت مع وقف التنفيذ وجود 2 ألياف الدعم (أقطار) و 12 انقسم الألياف PMMA تشعبت (15X بصري التكبير، على نطاق وبار = 1 مم)، (B) SEM صورة من ألياف متشعبة واحد (289X التكبير؛ نطاق بار = 100 ميكرون). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 7" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig7.jpg" /> الرقم 7. (A) صورة ضوئية من ملفقة &quot;متماثل&quot; بنية شبكة الإنترنت مع وقف التنفيذ بعد 1 دعم الألياف (أفقي) و 11 انقسم الألياف PMMA تشعبت (15X بصري التكبير، على نطاق وبار = 1 مم)، (B) SEM صورة واحدة انقسم الألياف (107X التكبير، على نطاق وبار = 100 ميكرون).52834fig7large.jpg &quot;الهدف =&quot; _ فارغة &quot;&gt; اضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم. <img alt="الرقم 8" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig8.jpg" /> الرقم 8. (A) صورة ضوئية من ملفقة &quot;المزدوج شيفرون&quot; تعليق هيكل على شبكة الإنترنت بعد 1 دعم الألياف (أفقي) و 22 انقسم الألياف PMMA تشعبت (15X بصري التكبير، على نطاق وبار = 1 مم)، (B) SEM صورة واحدة الألياف متشعبة. (80X التكبير، على نطاق وبار = 100 ميكرون) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig8large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> الرقم 9 يعرض عن قرب نظرا لترتيب تسلسلي من نقطة إلى نقطة الألياف تلفيق التي الروبوت 3 محاور ونظام الاستغناء يمكن أن تولد الهياكل شبكة الإنترنت مثل علقت بحرية. ع<html> نقاط الاتصال olymer عرض مع الأرقام تتوافق مع شروع المبرمج ونقاط تنتهي في البرنامج JR-C المشار إليها في الشكل 3B أعلاه. الأسهم تمثل الروبوت مسار الشكل 10 يعرض ميكرون والألياف البوليمر submicron، والذي يدل على قدرة نظام الكتابة المباشرة على فبركة أسلاك ذات أحجام مختلفة. <img alt="الرقم 9" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig9.jpg" /> الرقم 9. SEM صورة توضح متتابعة أجل تلفيق من نقطة إلى نقطة لجذب الألياف ميكرون وsubmicron البوليمر (29X التكبير، على نطاق وبار = 200 ميكرون). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig9large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> 2834 / 52834fig10.jpg &quot;/&gt; الرقم 10. SEM صورة ميكرون (6.5 ميكرون)، وشبه ميكرون (555 نانومتر) ألياف رسمها باستخدام 20٪ تركيز PMMA البوليمر الحل. (2،270X التكبير؛ مقياس شريط = 2 ميكرون) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig10large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> تم قياس البوليمر طول الألياف وقطرها باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح. ويبين الجدول 1 متوسط ​​قطر السلك لكل بنية فريدة من نوعها المعروضة في الأرقام 6-8 أعلاه المقابلة لفرع الألياف ذات الشعبتين والألياف الدعم. يعرض الجدول 2 المعلمات البوليمر التي تم قياسها من الحلول 24٪ PMMA التي استخدمت لصنع الهياكل المشار إليها أعلاه. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td></td><td> قطر هيكل في الشكل (6)</td><td> قطر هيكل في الشكل 7 </td><td> قطر هيكل في الشكل 8 </td></tr><tr><td> ألياف الدعم </td><td> 8.65 ± 1.43 ميكرون </td><td> 9.39 ± 1.23 ميكرون </td><td> 9.31 ± 1.65 ميكرون </td></tr><tr><td> الألياف فرع </td><td> 20.96 ± 3.35 ميكرون </td><td> 15.92 ± 1.44 ميكرون </td><td> 12.24 ± 5.42 ميكرون </td></tr></tbody></table> الجدول 1. متوسط ​​أقطار الدعم وفرع الألياف علقت هو مبين في الأرقام 6-8 لإيجاد حل PMMA 24٪. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td></td><td> 24٪ PMMA </td></tr><tr><td> اللزوجة (باسكال ثانية *) </td><td> 35.19 </td></tr><tr><td> التوتر السطحي (مليون / م) </td><td> 262.01 </td></tr><tr><tد&gt; نقل الجماعي معامل (م / ث) </td><td> 8،59 × 10 -8 </td></tr></tbody></table> الجدول 2. المعلمات بوليمر الحلول 24٪ PMMA التي استخدمت لصنع هياكل الألياف التي قدمت في هذا العمل.

Watch this Scientific Journal Video about Prescribed 3-D Direct Writing of Suspended Micron/Sub-micron Scale Fiber Structures via a Robotic Dispensing System at JoVE.com

Prescribed 3-D Direct Writing of Suspended Micron/Sub-micron Scale Fiber Structures via a Robotic Dispensing System

هنا، نقدم بروتوكول لافتعال علقت بحرية، ميكرون / ميكرون الفرعي ألياف البوليمر على نطاق والهياكل &quot;شبكة الإنترنت مثل&quot; ولدت عبر الآلية الإجراء الكتابة مباشرة عن طريق نظام الاستغناء عن 3 محاور.

المنصوص عليها 3-D المباشر الكتابة من معلق ميكرون / ميكرون الفرعي الهياكل مقياس الألياف عن طريق نظام التركيب الروبوتية

A 3-axis dispensing system is utilized to control the initiating and terminating fiber positions and trajectory via the dispensing software. The polymer ...

prescribed-3-d-direct-writing-suspended-micronsub-micron-scale-fiber

Research

JoVE Journal

Engineering

8.0K Views.  University of Louisville.  هنا، نقدم بروتوكول لافتعال علقت بحرية، ميكرون / ميكرون الفرعي ألياف البوليمر على نطاق والهياكل "شبكة الإنترنت مثل" ولدت عبر الآلية الإجراء الكتابة مباشرة عن طريق نظام الاستغناء عن 3 محاور. 

Video: Prescribed 3-D Direct Writing of Suspended Micron/Sub-micron Scale Fiber Structures via a Robotic Dispensing System

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

تصنيع تجاويف نانوية موحدة عبر الترابط رقاقة السيليكون المباشر

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Writing and Low-Temperature Characterization of Oxide Nanostructures

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions. Oxide interfaces exhibit a wide range of properties that can be controlled include conduction, piezoelectric behavior, ferromagnetism, superconductivity and nonlinear optical properties. Recently, methods for controlling these properties at extreme nanoscale dimensions have been discovered and developed. Here are described explicit step-by-step procedures for creating LaAlO3/SrTiO3 nanostructures using a reversible conductive atomic force microscopy technique. The processing steps for creating electrical contacts to the LaAlO3/SrTiO3 interface are first described. Conductive nanostructures are created by applying voltages to a conductive atomic force microscope tip and locally switching the LaAlO3/SrTiO3 interface to a conductive state. A versatile nanolithography toolkit has been developed expressly for the purpose of controlling the atomic force microscope (AFM) tip path and voltage. Then, these nanostructures are placed in a cryostat and transport measurements are performed. The procedures described here should be useful to others wishing to conduct research in oxide nanoelectronics.

Oxide nanostructures provide new opportunities for science and technology. The interfacial conductivity between LaAlO3 and SrTiO3 can be controlled with near-atomic precision using a conductive atomic force microscopy technique. The protocol for creating and measuring conductive nanostructures at LaAlO3/SrTiO3 interfaces is demonstrated.

الكتابة وانخفاض درجة الحرارة توصيف أكسيد النانو

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions.  Oxide ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.

We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.

كتابة براج حواجز شبكية في ألياف متعددة النواة

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most of their thrust with their large foreflippers. This protocol describes a robotic platform designed to study the hydrodynamic performance of the swimming California sea lion (Zalophus californianus). The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;). The kinematics of the sea lion&#39;s propulsive stroke are extracted from video data of unmarked, non-research sea lions at the Smithsonian Zoological Park (SNZ). Those data form the basis of the actuation motion of the robotic flipper presented here. The geometry of the robotic flipper is based a on high-resolution laser scan of a foreflipper of an adult female sea lion, scaled to about 60% of the full-scale flipper. The articulated model has three joints, mimicking the elbow, wrist and knuckle joint of the sea lion foreflipper. The robotic platform matches dynamics properties&#8212;Reynolds number and tip speed&#8212;of the animal when accelerating from rest. The robotic flipper can be used to determine the performance (forces and torques) and resulting flowfields.

A robotic platform is described that will be used to study the hydrodynamic performance&#8212;forces and flowfields&#8212;of the swimming California sea lion. The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;).

ومنصة الروبوتية لدراسة Foreflipper من أسد البحر كاليفورنيا

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

Three-Dimensional Ultrasonic Needle Tip Tracking with a Fiber-Optic Ultrasound Receiver

Ultrasound is frequently used for guiding minimally invasive procedures, but visualizing medical devices is often challenging with this imaging modality. When visualization is lost, the medical device can cause trauma to critical tissue structures. Here, a method to track the needle tip during ultrasound image-guided procedures is presented. This method involves the use of a fiber-optic ultrasound receiver that is affixed within the cannula of a medical needle to communicate ultrasonically with the external ultrasound probe. This custom probe comprises a central transducer element array and side element arrays. In addition to conventional two-dimensional (2D) B-mode ultrasound imaging provided by the central array, three-dimensional (3D) needle tip tracking is provided by the side arrays. For B-mode ultrasound imaging, a standard transmit-receive sequence with electronic beamforming is performed. For ultrasonic tracking, Golay-coded ultrasound transmissions from the 4 side arrays are received by the hydrophone sensor, and subsequently the received signals are decoded to identify the needle tip&#39;s spatial location with respect to the ultrasound imaging probe. As a preliminary validation of this method, insertions of the needle/hydrophone pair were performed in clinically realistic contexts. This novel ultrasound imaging/tracking method is compatible with current clinical workflow, and it provides reliable device tracking during in-plane and out-of-plane needle insertions.

Accurate and efficient visualization of invasive medical devices is extremely important in many ultrasound-guided minimally invasive procedures. Here, a method for localizing the spatial position of a needle tip relative to the ultrasound imaging probe is presented.

إبرة الموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد نصيحة تتبع مع جهاز استقبال الموجات فوق الصوتية الألياف البصرية

Ultrasound is frequently used for guiding minimally invasive procedures, but visualizing medical devices is often challenging with this imaging modality. ...

Conducting Elevated Temperature Normal and Combined Pressure-Shear Plate Impact Experiments Via a Breech-end Sabot Heater System

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The method enables elevated temperature plate-impact experiments aimed towards probing dynamic behavior of materials under thermomechanical extremes, while mitigating several special experimental challenges faced while performing similar experiments using the conventional plate impact approach. Custom adaptations are made to the breech-end of a single-stage gas-gun at Case Western Reserve University; these adaptations include a precision-machined extension piece made from SAE 4340 steel, which is strategically designed to mate the existing gun-barrel while providing a high tolerance match to the bore and keyway. The extension piece contains a vertical cylindrical heater-well, which houses a heater assembly. A resistive coil heater-head, capable of reaching temperatures of up 1200 &#176;C, is attached to a vertical stem with axial/rotational degrees of freedoms; this enables thin metal specimens held at the front-end of a heat-resistant sabot to be heated uniformly across the diameter to the desired test temperatures. By heating the flyer plate (in this case, the sample) at the breech-end of the gun-barrel instead of at the target-end, several critical experimental challenges can be averted. These include: 1) severe changes in the alignment of the target plate during heating due to the thermal expansion of the several constituents of the target holder assembly; 2) challenges that arise due to the diagnostics elements, (i.e., polymer holographic gratings, and optical probes) being too close to the heated target assembly; 3) challenges that arise for target plates with an optical window, where crucial tolerances between the sample, bond layer, and window become increasingly difficult to maintain at high temperatures; 4) in the case of combined compression-shear plate impact experiments, the need for high-temperature resistant diffraction gratings for the measurement of transverse particle velocity at the free surface of the target; and 5) limitations imposed on the impact velocity necessary for unambiguous interpretation of the measured free surface velocity versus time profile due to thermal softening and possibly yielding of the bounding target plates.By utilizing the adaptations mentioned above, we present results from a series of reverse geometry normal plate impact experiments on commercial purity aluminum at a range of sample temperatures. These experiments show decreasing particle velocities in the impacted state, which are indicative of material softening (decrease in post-yield flow stress) with increasing sample temperatures.

Here, we present a detailed protocol of a new approach for conducting elevated temperature reverse normal plate impact, and combined pressure-and-shear plate impact. The approach involves the use of a breech-end resistive coil heater to heat a sample held at the front-end of a heat-resistant sabot to the desired temperature.

إجراء رفع درجة حرارة طبيعية والجمع بين الضغط-الإمالة لوحة أثر التجارب عن طريق نظام سخان Sabot المؤخرة في نهاية

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The ...

A Random-displacement Measurement by Combining a Magnetic Scale and Two Fiber Bragg Gratings

Long-distance displacement measurements using optical fibers have always been a challenge in both basic research and industrial production. We developed and characterized a temperature-independent fiber Bragg grating (FBG)-based random-displacement sensor that adopts a magnetic scale as a novel transferring mechanism. By detecting shifts of two FBG center wavelengths, a full-range measurement can be obtained with a magnetic scale. For identification of the clockwise and counterclockwise rotation direction of the motor (in fact, the direction of movement of the object to be tested), there is a sinusoidal relationship between the displacement and the center wavelength shift of the FBG; as the anticlockwise rotation alternates, the center wavelength shift of the second FBG detector shows a leading phase difference of around 90&#176; (+90&#176;). As the clockwise rotation alternates, the center wavelength shift of the second FBG displays a lagging phase difference of around 90&#176; (-90&#176;). At the same time, the two FBG-based sensors are temperature independent. If there is some need for a remote monitor without any electromagnetic interference, this striking approach makes them a useful tool for determining the random displacement. This methodology is appropriate for industrial production. As the structure of the whole system is relatively simple, this displacement sensor can be used in commercial production. In addition to it being a displacement sensor, it can be used to measure other parameters, such as velocity and acceleration.

A protocol to create a full-range linear displacement sensor, combining two packaged fiber Bragg grating detectors with a magnetic scale, is presented.

قياس الازاحه العشوائية عن طريق الجمع بين مقياس مغناطيسي واثنين من ألياف براج الحواجز الشبكية

Long-distance displacement measurements using optical fibers have always been a challenge in both basic research and industrial production. We developed ...

Design and Implementation of a Bespoke Robotic Manipulator for Extra-corporeal Ultrasound

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ultrasound. However, limited numbers of robots designed for extra-corporeal ultrasound have been successfully translated into clinical use. In this study, we aim to build a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination, which is lightweight and has a small footprint. The robot is formed by five specially shaped links and custom-made joint mechanisms for probe manipulation, to cover the necessary range of motion with redundant degrees of freedom to ensure the patient&#39;s safety. The mechanical safety is emphasized with a clutch mechanism, to limit the force applied to patients. As a result of the design, the total weight of the manipulator is less than 2 kg and the length of the manipulator is about 25 cm. The design has been implemented, and simulation, phantom, and volunteer studies have been performed, to validate the range of motion, the ability to make fine adjustments, mechanical reliability, and the safe operation of the clutch. This paper details the design and implementation of the bespoke robotic ultrasound manipulator, with the design and assembly methods illustrated. Testing results to demonstrate the design features and clinical experience of using the system are presented. It is concluded that the current proposed robotic manipulator meets the requirements as a bespoke system for extra-corporeal ultrasound examination and has great potential to be translated into clinical use.

This paper introduces the design and implementation of a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination. The system has five degrees of freedom with lightweight joints made by 3D printing and a mechanical clutch for safety management.

تصميم وتنفيذ مناور الروبوتية مفصل لمادية خارجة عن الموجات فوق الصوتية

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ...

A Rapid Method for Modeling a Variable Cycle Engine

The variable cycle engines (VCE) that combine the advantages of turbofan and turbojet engines, are widely considered to be the next generation aircraft engines. However, developing VCE requires high costs. Thus, it is essential to build a mathematical model when developing an aircraft engine, which may avoid a large number of real tests and reduce the cost dramatically. Modeling is also crucial in control law development. In this article, based on a graphical simulation environment, a rapid method for modeling a double bypass variable cycle engine using object-oriented modeling technology and modular hierarchical architecture is described. Firstly, the mathematical model of each component is built based on the thermodynamic calculation. Then, a hierarchical engine model is built via the combination of each component mathematical model and the N-R solver module. Finally, the static and dynamic simulations are carried out in the model and the simulation results prove the effectiveness of the modeling method. The VCE model built through this method has the advantages of clear structure and real-time observation.

Here, we present a protocol to build a component-level mathematical model for a variable cycle engine.

طريقة سريعة لنمذجة محرك دورة متغير

The variable cycle engines (VCE) that combine the advantages of turbofan and turbojet engines, are widely considered to be the next generation aircraft ...

Characterization of SiN Integrated Optical Phased Arrays on a Wafer-Scale Test Station

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for moving mechanical parts. This technology is particularly useful for beam steering applications. Here, we focus on OPAs integrated into SiN photonic circuits for a wavelength in the near infrared. A characterization method of such circuits is presented, which allows the output beam of integrated OPAs to be shaped and steered. Furthermore, using a wafer-scale characterization setup, several devices can easily be tested across multiple dies on a wafer. In this way, fabrication variations can be studied, and high-performance devices identified. Typical images of OPA beams are shown, including beams emitted from OPAs with and without a uniform waveguide length, and with varying numbers of channels. In addition, the evolution of output beams during the phase optimization process and beam steering in two dimensions is presented. Finally, a study of the variation in the beam divergence of identical devices is performed with respect to their position on the wafer.

Here, we describe the operation of a SiN integrated photonic circuit containing optical phased arrays. The circuits are used to emit low divergence laser beams in the near infrared and steer them in two dimensions.

توصيف صفائف SiN المتكاملة على مراحل بصرية على محطة اختبار مقياس الرقاقة

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for ...