2014年06月03日09:46
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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、丙酮等有机溶媒作试样或试剂了。
微流体芯片是指在数cm见方的树脂或玻璃基板上形成宽度和深度在1mm以下的流路，用来在微流路中注入试样，使其发生反应，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反应。
微泵的作用是控制该微流体芯片内试样的流量。可使用外置微泵，也可使用嵌入芯片内部的内置微泵。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）。首先在欲控制流量的流路（主流）之外，另外设置一个从主流分出来的环状流路（支流）。在支流设置了4处直径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”。
图1：在从主流分出来的支流中设置的泵部。通过微针的上下运动形成流动。使用荧光显微镜在主流的观察区域进行观察。
欲要支流流动时，从一边开始依次松开微针（图2）。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。
图2：先用微针按住泵部的4个腔体，然后从最边的开始依次松开，形成流动。
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。
图3：A为嵌有理研开发的微泵的芯片。B为用于按压芯片内泵部的微针部件。C为将微针部件用固定器具安装到芯片上的情形。D为C的背面。
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。（作者：佐藤 雅哉，日经技术在线！供稿）
