来自北卡罗来纳大学生物医学工程系的研究人员发明了一种非常便宜的纸泵，这是一种便携式微流体装置，以毛细管原理作驱动力，有可能为一系列生物医药工具的开发打开打开一扇大门。

图中展示的就是纸泵或称为“液压电池”（hydraulic battery），其以0.6μL/min的恒定速率通过简单的微通道泵送流体。每幅照片拍摄时间间隔12分钟。该技术可用于开发便携式现场诊断工具等新兴技术。

微流体装置的容积不足1微升——比一滴眼泪还小，它能操控微量流体的流动行为，这种器件有望应用于生物医学诊断以及药物测试。

“便携式微流体装置长期面临的一个问题，就是如何降低制造成本，使其能快速走出实验室，进入现实应用阶段。”北卡大学医学工程专业副教授Glenn Walker指出，他也是本研究项目所发表论文的联合通讯作者。“实验室使用的电动泵和连接管道不便于携带，相对而言，这种装置最大的特点就是其便携性，它使新应用的开发成为可能，例如，可现场使用的诊断工具。”

目前，Walker和他的同伴们已经开发出微流体装置的新形式，不仅能泵送流体，而且可对流体施加实质性的控制，例如，可以停止和重新启动、控制流速及控制运行时间等。

工作原理

研究人员将他们的纸泵系统称作“液压电池”，但它不需要任何电力。相反，“电池”从毛细管作用中获取泵送的动力。难以想象，这一装置竟是一项古老技术发出的“新芽”，这里所说的古老技术就是“纸”的应用，所以，Walker团队开发的泵价格更为低廉，一个液压电池泵的成本就几毛钱，极具成本优势。

如果你曾经用一张纸巾吸收溢出物，那就说明你见识过毛细管现象。概括地说，毛细管现象就是液体因表面张力的作用，有被吸入狭小空间的趋势。而对于液压电池来说，那就是水或水性液体（例如血液）有被吸入到纸张中的微孔的趋势。

“我们的系统使用的是125微米厚的纸，和头发丝差不多，”Walker说。“毛细作用将液体吸入纸中，通过改变纸的形状，我们能够控制装置的吸入液体量，以及进行的速度。”

通过对纸张进行简单切割，可以在二维尺度上改变形状。也可以通过多个泵的彼此堆叠，形成不同的三维结构。不同的堆叠方法能够创建更复杂的流动剖面，这取决于你要把泵用到什么地方。

技术优势

尽管还有其他手段能使泵送液体的微流体装置便携化，但Walker认为他的团队开发的纸泵具有几个显着的优点。

“我们的液压电池体积小、重量轻、价格便宜，便于连接到设备中，且适合一次性使用，”Walker说。“此外，这种纸泵可以被保存以供后续评估，例如进行二次运行，对现场诊断开展实验室测试。”

研究人员已对纸泵技术提出了专利申请，并对这项技术在公共卫生和推进基础研究方面的作用持非常乐观的态度，目前正在寻找行业合作伙伴来帮助其进入市场。

参考：http://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S2339547817200011

https://phys.org/news/2017-03-paper-power-portable-microfluidics-biomedical.html