日本理研开发出使用超薄玻璃板的微流体芯片内电动泵
2014-06-02 08:35:12   来源：BP日经   评论：0   点击：

日本理化学研究所（简称“理研”）近日宣布，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。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。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。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。

顺便提一句，负责此次开发的是理研生命系统研究中心集成生物器件研究组的组长田中阳。