Aerosolization of protein solutions using thermal inkjet technology

Vapotronics Inc. is developing the thermal inkjet (TIJ) technology used extensively in the printer industry to create a digital aerosol inhaler for the inhalation of therapeutics for local and systemic delivery. The operation of thermal inkjet printers requires generation of high temperatures and vaporization of the liquid formulation to effect droplet ejection. A study was conducted to develop formulations that would permit the generation of aerosols of therapeutic proteins without damage to the inkjet system or degradation of the proteins. Two proteins, human growth hormone and insulin, were formulated and aerosolized. The aerosol was collected and subjected to assays to compare the physicochemical and biological activities of these proteins before and after aerosolization. In each case, there was no significant changes to the proteins as a result of the aerosolization, providing evidence that TIJ can be used for aerosolizing solutions of protein therapeutics.

Experimental Study And Evaluation Of Paper-Based Inkjet Electrodes For ECG Signal Acquisition

Applications involving biosignals, such as Electrocardiography (ECG), are becoming more pervasive with the extension towards non-intrusive scenarios helping targeting ambulatory healthcare monitoring, emotion assessment, among many others. In this study we introduce a new type of silver/silver chloride (Ag/AgCl) electrodes based on a paper substrate and produced using an inkjet printing technique. This type of electrodes can increase the potential applications of biosignal acquisition technologies for everyday life use, given that there are several advantages, such as cost reduction and easier recycling, resultant from the approach explored in our work. We performed a comparison study to assess the quality of this new electrode type, in which ECG data was collected with three types of Ag/AgCl electrodes: i) gelled; ii) dry iii) paper-based inkjet printed. We also compared the performance of each electrode when acquired using a professional-grade gold standard device, and a low cost platform. Experimental results showed that data acquired using our proposed inkjet printed electrode is highly correlated with data obtained through conventional electrodes. Moreover, the electrodes are robust to high-end and low-end data acquisition devices. Copyright © 2014 SCITEPRESS - Science and Technology Publications. All rights reserved.

Dual-phase inkjet printed electrochromic layers based on PTA and WOX/TiO2 nanoparticles for electrochromic applications

Thesis submitted in Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa for the degree of Master in Materials Engineering

Degradation of all-inkjet-printed organic thin-film transistors with TIPS-pentacene under processes applied in textile manufacturing

Printed electronics represent an alternative solution for the manufacturing of low-temperature and large area flexible electronics. The use of inkjet printing is showing major advantages when compared to other established printing technologies such as, gravure, screen or offset printing, allowing the reduction of manufacturing costs due to its efficient material usage and the direct-writing approach without requirement of any masks. However, several technological restrictions for printed electronics can hinder its application potential, e.g. the device stability under atmospheric or even more stringent conditions. Here, we study the influence of specific mechanical, chemical, and temperature treatments usually appearing in manufacturing processes for textiles on the electrical performance of all-inkjet-printed organic thin-film transistors (OTFTs). Therefore, OTFTs where manufactured with silver electrodes, a UV curable dielectric, and 6,13-bis(triisopropylsilylethynyl) pentance (TIPS-pentacene) as the active semiconductor layer. All the layers were deposited using inkjet printing. After electrical characterization of the printed OTFTs, a simple encapsulation method was applied followed by the degradation study allowing a comparison of the electrical performance of treated and not treated OTFTs. Industrial calendering, dyeing, washing and stentering were selected as typical textile processes and treatment methods for the printed OTFTs. It is shown that the all-inkjet-printed OTFTs fabricated in this work are functional after their submission to the textiles processes but with degradation in the electrical performance, exhibiting higher degradation in the OTFTs with shorter channel lengths (L=10 μm).

Inkjet printing technology for flexible pressure sensors

Tese de Doutoramento Ciência e Engenharia de Polímeros e Compósitos.

Drying of Ink in Inkjet Printing

Tämän diplomityön tavoitteena oli saada perustietoa tekijöistä, jotka vaikuttavat musteen kuivumiseen erilaisilla paperipinnoilla inkjet tulostuksessa. Tavoitteena oli saada tietoa erilaisista musteista, joita käytetään yleisimmissä inkjet tulostustekniikoissa, miten paperit vaikuttavat musteen kuivumiseen ja minkälaisia menetelmiä on olemassa musteen kuivumistekijöiden määrittämiseen. Lisäksi tarkoituksena oli varmistaa, voidaanko inkjetmusteiden absorptioajan määrittämiseen käytettävää DIGAT-laitetta käyttää määrittämään ja ennustamaan erilaisten musteiden kuivumista erilaisilla paperipinnoilla sekä etsiä korrelaatioita musteen absorptioajan ja teknisten paperiominaisuuksien sekä inkjet tulostuksen laadun välillä. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin erilaisia inkjet tulostusmenetelmiä, niissä käytettäviä musteita ja musteiden koostumuksia. Tutkittiin myös paperin ja musteen välisiä vuorovaikutuksia sekä inkjet tulostuksen laatua. Kokeellisessa osassa tutkittiin musteenabsorboitumista paperiin DIGAT-laitteen avulla. kuudella eri musteella. Paperinäytteistä määritettiin teknisiä paperiominaisuuksia sekä ominaisuuksia, jotka liittyvät inkjet tulostuksen laatuun. Inkjet tulostuksen laatua tarkasteltiin tulostamalla testikuva kolmella eri tulostimella, jotka olivat Canon Bubble Jet i950, HP DeskJet Cxi970 ja Epson Stylus C46. Havaittiin, että DIGAT-laite ei sovellu määrittämään musteen absorptioaikoja kiiltäville näytteille.Tässä tutkimuksessa näyte, jonka kiilto oli 65 %, oli liian kiiltävä mitattavaksi DIGAT-laitteella. Lisäksi absorptiomäärityksissä havaittiin, että erilaiset musteet asettuvat erilailla paperin pintaan ja että pigmenttipohjaisella musteella asettumisaika oli kaikista pisin. Musteiden absorptioajat olivat nopeimpia erikoisinkjetpaperilla ja hitaimpia päällystetyillä, tiiviillä papereilla. Musteen absorptioajan ja teknisten paperiominaisuuksien ja inkjet tulostuksen laadun välisiä korrelaatioita oli vaikea havaita. Voidaan sanoa, että tulokset olivat muste- ja printterikohtaisia. Havaittiin vain muutamia teknisiä paperiominaisuuksia, jotka korreloivat hyvin musteen absorboitumisen kanssa. Nämäolivat Gurley-Hill huokoisuus, paperin tuhka- sekä kalsiumkarbonaattipitoisuus ja K&N värinabsorptio. Myöskään inkjet tulostuksen laadun ja musteen absorption välisiä korrelaatioita ei löytynyt kuin muutama; densiteetti, mottling sekä bleeding. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan todeta DIGAT-laitteen soveltuvan hyvin kuvaamaan inkjet tulostuksen laatuominaisuuksista densiteettia, mottlingia sekä bleedingiä. DIGAT-laitetta voidaan siis käyttää avuksi ennustettaessa kuivumisaikaa ja sen vaikutusta edellä mainittuihin ominaisuuksiin. Läpipainatusominaisuuksia DIGAT-laitteen avulla ei voida tutkia, sillä ne ovat enemmän riippuvaisia paperin neliömassasta, paksuudesta ja huokoisuudesta kuinmusteen absorptioajasta. Teknisistä paperiominaisuuksista Gurley-Hill huokoisuus, paperin tuhka-sekä CaCO3-pitoisuus ja K&N värinabsorptio kuvaavat hyvin musteen imeytymisaikaa paperiin, kun taas ominaisuudet Cobb, HST ja polaari- sekädispersiokomponentit eivät kuvaa. Näyttää siltä, että testikuva, joka on tällä hetkellä käytössä UPM Tutkimus-keskuksessa, ei sovellu suurtehotulostuksen laadun tarkkailuun. Testikuva toimii hyvin pöytätulostimilla ja perinteisillä kopiopapereilla ja inkjetpapereilla, jotka on tarkoitettu tulostettaviksi hitaasti. Tulostusnopeuden ja musteen kuivumisnopeuden välisiä ilmiöitä seei tuo esille, joten se ei sovellu kuvaamaan suurtehotulostusta.

Reliability of SMD interconnections on flexible low-temperature substrates with inkjet-printed conductors

julkaisumaa: NLD

Inkjet-papereiden musteenpoisto

Kierrätysmassan osuus paperin raaka-aineena on viime vuosina ollut voimakkaassa kasvussa. Kierrätyspaperi koostuu yleensä hyvin erilaisilla menetelmillä painetuista, siistausominaisuuksiltaan toisistaan paljon poikkeavista painotuotteista. Eräs siistautuvuudeltaan hyvin ongelmallinen painoväriryhmä on inkjet-musteet. Yleisimmin käytössä olevat siistausmenetelmät, kuten flotaatio ja pesusiistaus, eivät onnistu saamaan tällaisesta kierrätyspaperista riittävän puhdasta ja hyvälaatuista kuitumateriaalia, jota pystyttäisiin käyttämään korkealuokkaisten painopaperien raaka-aineena. Perinteisiä siistausmenetelmiä kehitetään kokoajan aina vain tehokkaammiksi, kaikkia kierrätyspapereita paremmin siistaaviksi. Vaahdotus- ja pesusiistauksia on tänäpäivänä tehostettu muun muassa useampivaiheisilla prosesseilla, painovärin irrottamista tehostavilla esikäsittelyillä sekä uusilla innovatiivisilla siistauskemikaaleilla. Tämän työn tarkoituksena on selvittää teollisten siistausprosessien pääperiaatteita sekä niiden soveltuvuutta inkjet-papereiden musteenpoistoon. Lisäksi työssä esitellään menetelmiä, jotka on kehitetty nimenomaan inkjet-musteen poistamiseen paperista. Työn loppupuolella käydään läpi myös menetelmät, joilla kierrätyspaperin siistattavuutta ja kierrätettävyyttä arvioidaan.

The effect of cationic-anionic polyelectrolyte multilayer surface treatment on inkjet ink spreading and print quality

The focus of the work reported in this thesis was to study and to clarify the effect of polyelectrolyte multilayer surface treatment on inkjet ink spreading, absorption and print quality. Surface sizing with a size press, film press with a pilot scale coater, and spray coating, have been used to surface treat uncoated wood-free, experimental wood-free and pigmentcoated substrates. The role of the deposited cationic (polydiallydimethylammonium chloride, PDADMAC) and anionic (sodium carboxymethyl cellulose, NaCMC) polyelectrolyte layers with and without nanosilica, on liquid absorption and spreading was studied in terms of their interaction with water-based pigmented and dye-based inkjet inks. Contact angle measurements were made in attempt to explain the ink spreading and wetting behavior on the substrate. First, it was noticed that multilayer surface treatment decreased the contact angle of water, giving a hydrophilic character to the surface. The results showed that the number of cationic-anionic polyelectrolyte layers or the order of deposition of the polyelectrolytes had a significant effect on the print quality. This was seen for example as a higher print density on layers with a cationic polyelectrolyte in the outermost layer. The number of layers had an influence on the print quality; the print density increased with increasing number of layers, although the increase was strongly dependent on ink formulation and chemistry. The use of nanosilica clearly affected the rate of absorption of polar liquids, which also was seen as a higher density of the black dye-based print. Slightly unexpected, the use of nanosilica increased the tendency for lateral spreading of both the pigmented and dye-based inks. It was shown that the wetting behavior and wicking of the inks on the polyelectrolyte coatings was strongly affected by the hydrophobicity of the substrate, as well as by the composition or structure of the polyelectrolyte layers. Coating only with a cationic polyelectrolyte was not sufficient to improve dye fixation, but it was demonstrated that a cationic-anionic-complex structure led to good water fastness. A threelayered structure gave the same water fastness values as a five-layered structure. Interestingly, the water fastness values were strongly dependent not only on the formed cation-anion polyelectrolyte complexes but also on the tendency of the coating to dissolve during immersion in water. Results showed that by optimizing the chemistry of the layers, the ink-substrate interaction can be optimized.

Supramolecular materials for inkjet printing: self-assembling polymer networks

Electronically complementary, low molecular weight polymers that self-assemble through tuneable π-π stacking interactions to form extended supramolecular polymer networks have been developed for inkjet printing applications and successfully deposited using three different printing techniques. Sequential overprinting of the complementary components results in supramolecular network formation through complexation of π-electron rich pyrenyl or perylenyl chain-ends in one component with π-electron deficient naphthalene diimide residues in a chain-folding polyimide. The complementary π-π stacked polymer blends generate strongly coloured materials as a result of charge-transfer absorptions in the visible spectrum, potentially negating the need for pigments or dyes in the ink formulation. Indeed, the final colour of the deposited material can be tailored by changing varying the end-groups of the π electron rich polymer component. Piezoelectric printing techniques were employed in a proof of concept study to allow characterisation of the materials deposited, and a thermal inkjet printer adapted with imaging software enabled a detailed analysis of the ink-drops as they formed, and of their physical properties. Finally, continuous inkjet printing allowed greater volumes of material to be deposited, on a variety of different substrate surfaces, and demonstrated the utility and versatility of this novel type of ink for industrial applications.

Molecular design of a discrete chain-folding polyimide for controlled inkjet deposition of supramolecular polymers

A supramolecular polymer based upon two complementary polymer components is formed by sequential deposition from solution in THF, using a piezoelectric drop-on-demand inkjet printer. Highly efficient cycloaddition or ‘click’ chemistry afforded a well-defined poly(ethylene glycol) featuring chain-folding diimide end groups, which possesses greatly enhanced solubility in THF relative to earlier materials featuring random diimide sequences. Blending the new polyimide with a complementary poly(ethylene glycol) system bearing pyrene end groups (which bind to the chain-folding diimide units) overcomes the limited solubility encountered previously with chain-folding polyimides in inkjet printing applications. The solution state properties of the resulting polymer blend were assessed via viscometry to confirm the presence of a supramolecular polymer before depositing the two electronically complementary polymers by inkjet printing techniques. The novel materials so produced offer an insight into ways of controlling the properties of printed materials through tuning the structure of the polymer at the (supra)molecular level.

Variabeltryck med inkjet i dagspress : Möjligheten att införa anpassade upplagor

På uppdrag av Tidningsutgivarna har en studie utförts angående olika möjligheter att införa tryck av variabeldata med tryckmetoden inkjet i svensk dagspress. Målet var att undersöka tekniska möjligheter och begränsningar samt att utreda om det fanns något intresse på marknaden som skulle kunna ge någon avkastning. Studien utfördes med hjälp av noggranna källstudier och ett fortlöpande samarbete med olika företag med intresse för dagspress. Rapporten beskriver också företag som arbetar med den här typen av innovationer idag och diverse tidigare projekt med variabeltryckta tidningar. Nya teknologier som eventuellt kan vara av intresse för framtida utveckling har också beskrivits och hur tidningens framtid kommer att se ut ur ett kortare och ett längre perspektiv. Studien visar att inkjetpressar inte klarar av den hastighet som de moderna tidningspressarna håller idag. Men i takt med minskade upplagor och utvecklad teknologi, samt ett stort marknadsmässigt intresse så tyder det på att det kommer att finnas möjlighet att tillverka anpassade digitaltryckta tidningsupplagor inom en överskådlig framtid. Inkjet kan fungera som ett bra komplement till offset. Inlinepressar ger möjligheten att införa variabeltryck i stora tidningsupplagor medan separata inkjetpressar passar bra för tryck av mindre lokala upplagor.

Thermal inkjet printing of polyaniline on paper

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Pigments based on Cr and Sb doped TiO2 prepared by microemulsion-mediated solvothermal synthesis for inkjet printing on ceramics

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)