來(lái)自北卡羅來(lái)納大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系的研究人員發(fā)明了一種非常便宜的紙泵，這是一種便攜式微流控裝置，以毛細(xì)管原理作驅(qū)動(dòng)力，有可能為一系列生物醫(yī)藥工具的開(kāi)發(fā)打開(kāi)打開(kāi)一扇大門(mén)。

圖中展示的就是紙泵或稱(chēng)為“液壓電池”（'hydraulic battery），其以0.6μL/min的恒定速率通過(guò)簡(jiǎn)單的微通道泵送流體。每幅照片拍攝時(shí)間間隔12分鐘。該技術(shù)可用于開(kāi)發(fā)便攜式現(xiàn)場(chǎng)診斷工具等新興技術(shù)。

微流控裝置的容積不足1微升——比一滴眼淚還小，它能操控微量流體的流動(dòng)行為，這種器件有望應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)診斷以及藥物測(cè)試。

“便攜式微流體裝置長(zhǎng)期面臨的一個(gè)問(wèn)題，就是如何降低制造成本，使其能快速走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入現(xiàn)實(shí)應(yīng)用階段?！北笨ù髮W(xué)醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)副教授Glenn Walker指出，他也是本研究項(xiàng)目所發(fā)表論文的聯(lián)合通訊作者?！皩?shí)驗(yàn)室使用的電動(dòng)泵和連接管道不便于攜帶，相對(duì)而言，這種裝置最大的特點(diǎn)就是其便攜性，它使新應(yīng)用的開(kāi)發(fā)成為可能，例如，可現(xiàn)場(chǎng)使用的診斷工具?！?/span>

目前，Walker和他的同伴們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出微流體裝置的新形式，不僅能泵送流體，而且可對(duì)流體施加實(shí)質(zhì)性的控制，例如，可以停止和重新啟動(dòng)、控制流速及控制運(yùn)行時(shí)間等。

工作原理

研究人員將他們的紙泵系統(tǒng)稱(chēng)作“液壓電池”，但它不需要任何電力。相反，“電池”從毛細(xì)管作用中獲取泵送的動(dòng)力。難以想象，這一裝置竟是一項(xiàng)古老技術(shù)發(fā)出的“新芽”，這里所說(shuō)的古老技術(shù)就是“紙”的應(yīng)用，所以，Walker團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的泵價(jià)格更為低廉，一個(gè)液壓電池泵的成本就幾毛錢(qián)，極具成本優(yōu)勢(shì)。

如果你曾經(jīng)用一張紙巾吸收溢出物，那就說(shuō)明你見(jiàn)識(shí)過(guò)毛細(xì)管現(xiàn)象。概括地說(shuō)，毛細(xì)管現(xiàn)象就是液體因表面張力的作用，有被吸入狹小空間的趨勢(shì)。而對(duì)于液壓電池來(lái)說(shuō)，那就是水或水性液體（例如血液）有被吸入到紙張中的微孔的趨勢(shì)。

“我們的系統(tǒng)使用的是125微米厚的紙，和頭發(fā)絲差不多，”Walker說(shuō)?！懊?xì)作用將液體吸入紙中，通過(guò)改變紙的形狀，我們能夠控制裝置的吸入液體量，以及進(jìn)行的速度?！?/span>

通過(guò)對(duì)紙張進(jìn)行簡(jiǎn)單切割，可以在二維尺度上改變形狀。也可以通過(guò)多個(gè)泵的彼此堆疊，形成不同的三維結(jié)構(gòu)。不同的堆疊方法能夠創(chuàng)建更復(fù)雜的流動(dòng)剖面，這取決于你要把泵用到什么地方。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

盡管還有其他手段能使泵送液體的微流體裝置便攜化，但Walker認(rèn)為他的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的紙泵具有幾個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。

“我們的液壓電池體積小、重量輕、價(jià)格便宜，便于連接到設(shè)備中，且適合一次性使用，”Walker說(shuō)?！按送猓@種紙泵可以被保存以供后續(xù)評(píng)估，例如進(jìn)行二次運(yùn)行，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)診斷開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室測(cè)試?！?/span>

研究人員已對(duì)紙泵技術(shù)提出了專(zhuān)利申請(qǐng)，并對(duì)這項(xiàng)技術(shù)在公共衛(wèi)生和推進(jìn)基礎(chǔ)研究方面的作用持非常樂(lè)觀的態(tài)度，目前正在尋找行業(yè)合作伙伴來(lái)幫助其進(jìn)入市場(chǎng)。

文章來(lái)源：微迷