2014年06月03日09:46
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日本理化學研究所（簡稱“理研”）2014年5月27日宣布，利用超薄玻璃板的柔軟性，成功在玻璃制微流體芯片內嵌入了玻璃電動泵。以前在微流體芯片中嵌入電泵時，實現電泵功能的部分必須採用柔軟的樹脂材料。而此次利用玻璃材料成功嵌入了電泵功能，因此就能用以前因容易與樹脂發生反應而不能使用的甲醇、丙酮等有機溶媒作試樣或試劑了。
微流體芯片是指在數cm見方的樹脂或玻璃基板上形成寬度和深度在1mm以下的流路，用來在微流路中注入試樣，使其發生反應，或是觀察試樣的變化。優點是能夠在很小的空間內進行化學及生物化學反應。
微泵的作用是控制該微流體芯片內試樣的流量。可使用外置微泵，也可使用嵌入芯片內部的內置微泵。與外置型相比，內置型具有能實現小型化並可細致控制試樣的優點。
此次理研開發的玻璃制內置微泵的工作原理如下（圖1）。首先在欲控制流量的流路（主流）之外，另外設置一個從主流分出來的環狀流路（支流）。在支流設置了4處直徑3mm、深50μm的圓柱形凹部。在每個凹部的底部都設置支流的入口和出口，使所有凹部在支流中呈連通狀態。在這4個凹部的上方覆蓋超薄玻璃板，使凹部形成封閉的空間（腔體）。將初期狀態設定為用微針從上方按住所有腔體、施加壓力的狀態。由腔體和微針構成的部分就形成了“泵部”。
圖1：在從主流分出來的支流中設置的泵部。通過微針的上下運動形成流動。使用熒光顯微鏡在主流的觀察區域進行觀察。
欲要支流流動時，從一邊開始依次鬆開微針（圖2）。由此產生的支流流動就會與主流匯合，將主流中的試樣推向想要讓其流動的方向。
圖2：先用微針按住泵部的4個腔體，然后從最邊的開始依次鬆開，形成流動。
微針使用由電腦控制的致動器高速驅動（圖3）。因此，為了緩和微針對超薄玻璃板造成的沖擊，在二者之間夾入了柔軟的PDMS（聚二甲基硅氧烷）片材。
圖3：A為嵌有理研開發的微泵的芯片。B為用於按壓芯片內泵部的微針部件。C為將微針部件用固定器具安裝到芯片上的情形。D為C的背面。
流量依賴於致動器的性能。在實驗中，實現了最大為每分鐘0.80μL、達到實用水平的流量。
順便提一句，負責此次開發的是理研生命系統研究中心集成生物器件研究組的組長田中陽。（作者：佐藤 雅哉，日經技術在線！供稿）
