日本理研开发出超薄玻璃板的微流体芯片内电动泵

       日本理化学研究所（简称“理研”）2014年5月27日宣布，利用超薄玻璃板的柔软性，成功在玻璃制微流体芯片内嵌入了玻璃电动泵。以前在微流体芯片中嵌入电泵时，实现电泵功能的部分必须采用柔软的树脂材料。而此次利用玻璃材料成功嵌入了电泵功能，因此就能使用以前因容易与树脂发生反应而不能使用的甲醇、丙酮等有机溶媒作为试样或试剂。

　　微流体芯片是在数cm见方的树脂及玻璃基板上，形成了宽度和深度为1mm以下的流路，其用途是在微流路中注入试样，使试样发生反应，或是观察试样的变化。优点是能够在很小的空间内进行化学及生物化学处理。

　　微泵的作用是控制微流体芯片内的试样，有使用外置微泵的，也有使用嵌入芯片内部的内置微泵的，不过，与外置型相比，内置型具有能实现小型化并可细致控制试样的优点。

　　此次理研开发的玻璃制内置微泵的工作原理如下（图1）。首先在想要控制流动的流路（主流）之外，另外设置一个从主流分出来的环状流路（支流）。在支流的4处配置直径3mm、深50μm的圆柱形凹部。在每个凹部的底部都设置支流的入口和出口，使所有凹部在支流中呈连通状态。在这4个凹部的上方覆盖超薄玻璃板，使凹部形成封闭的空间（腔体）。将初期状态设定为用微针从上方按住所有腔体、施加压力的状态。由腔体和微针构成的部分就形成了“泵部”。想要在支流形成流动时，从一边开始依次松开微针（图2）。这样一来，由此产生的支流流动就会与主流汇合，将主流中的试样推向想要让其流动的方向。

　　微针使用由电脑控制的致动器高速驱动（图3）。因此，为了缓和微针对超薄玻璃板造成的冲击，在二者之间夹入了柔软的PDMS（聚二甲基硅氧烷）片材。流量依赖于致动器的性能。在实验中，实现了最大为每分钟0.80μL、达到实用水平的流量。