Development of a Microfluidic Paper Analytical Device (uPAD) for Airborne Metals

开发用于气载金属的微流控纸质分析装置 (uPAD)

基本信息

  • 批准号:
    8326458
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.19万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-07-01 至 2014-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Summary/Abstract The primary objective of this research is to develop new technology to characterize personal exposure to airborne metals in the workplace. The secondary objective is to improve upon the state-of-the-art in both sensitivity and time-resolution of airborne metals exposure assessment. Key to this effort is an innovative technology called microfluidic paper analytical devices (¿PADs) that integrate sampling with analysis in a low cost, high sensitivity format. Our central hypothesis is that ¿PADs can be integrated into personal aerosol samplers for quantification of personal exposure to airborne metals with sampling and analysis times of less than one hour. To test this hypothesis, we propose the following specific aims: (1) Construct a single-analyte microfluidic paper analytical device (¿PAD) for metal analysis that is compatible with existing, size-selective personal aerosol samplers; (2) Construct a multi-analyte ¿PAD for analysis of Pb, Cu, Mn, and Ni concentrations in air; (3) Validate the performance of the multi-analyte ¿PAD in the field. Successful completion of the above aims will provide industrial hygienists with a sensitive, in-situ technique to assess airborne metal hazards in the workplace. Such technology represents a paradigm shift in the field of exposure assessment, as it has the potential to replace the traditional practice of sample shipment and laboratory analysis (both of which are time and resource intensive) with a direct, field analysis technique with improved sensitivity and time-resolution. This research contributes to the National Occupational Research Agenda (NORA) by developing a new and inexpensive instrumentation (a cross-sector theme) for assessing worker exposure (a cross-sector theme) to airborne metals (affecting the transportation/utilities, manufacturing, and construction sectors). Chemical analysis of a ¿PAD sample is expected to be at least an order of magnitude less expensive (around 5$ per sample) than analysis with traditional ICP-MS or AES techniques. Furthermore, integrating the ¿PAD into existing aerosol sampling devices (i.e., inhalable filter samplers) will enhance its acceptance by practicing occupational health professionals. This technology may open the door to a new realm of aerosol exposure assessment, as ¿PADs can be adapted to detect and quantify many metal, organic, or inorganic compounds.
总结/摘要 这项研究的主要目的是开发新技术来表征个人暴露于 工作场所空气中的金属。第二个目标是改进这两个方面的最新技术 空气中金属暴露评估的灵敏度和时间分辨率。这项工作的关键是一个创新的 一种称为微流控纸分析装置(PAD)的技术, 成本,高灵敏度格式。我们的中心假设是,PAD可以整合到个人气溶胶中, 采样和分析时间短的空气中金属个人暴露量化采样器 一个多小时。为了验证这一假设,我们提出了以下具体目标:(1)构建一个单一的分析物 用于金属分析的微流控纸分析装置(PAD),其与现有的尺寸选择性 个人气溶胶采样器;(2)构建多分析物PAD,用于分析Pb、Cu、Mn和Ni 空气中的浓度;(3)评价多分析物PAD在现场的性能。 上述目标的成功完成将为工业生物学家提供一种灵敏的原位技术, 评估工作场所空气中的金属危害。这种技术代表了一个范式的转变,在该领域的 接触评估,因为它有可能取代样品运输的传统做法, 实验室分析(两者都是时间和资源密集型的)与直接的现场分析技术, 提高了灵敏度和时间分辨率。这项研究有助于国家职业研究 议程(诺拉),开发一种新的和廉价的工具(跨部门主题), 工人暴露于空气中的金属(影响运输/公用事业,制造业, 建筑业)。PAD样品的化学分析预计至少为 与传统的ICP-MS或AES技术分析相比,成本低了很多(每个样品约5美元)。 此外,将PAD集成到现有的气溶胶采样装置中(即,可吸入过滤器采样器)将 通过职业卫生专业人员的执业来提高其接受度。这项技术可能会打开大门, 气溶胶暴露评估的一个新领域,因为PAD可用于检测和量化许多金属, 有机或无机化合物。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multiplexed paper analytical device for quantification of metals using distance-based detection.
  • DOI:
    10.1039/c5lc00364d
  • 发表时间:
    2015-07-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Cate DM;Noblitt SD;Volckens J;Henry CS
  • 通讯作者:
    Henry CS
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