微流控系統(tǒng)中，流體驅(qū)動(dòng)泵作為流體的動(dòng)力源，顯得至關(guān)重要。針對不同的應(yīng)用，該如何進(jìn)行驅(qū)動(dòng)泵的選擇，既能滿足應(yīng)用需求，又能擁有較高的性價(jià)比？針對此問題，我們制作了兩期推文，以作參考。一期（本期）介紹主流流體驅(qū)動(dòng)泵及其工作原理，第二期結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，對比各種流體驅(qū)動(dòng)泵的優(yōu)缺點(diǎn)，并給出如何選擇驅(qū)動(dòng)泵的建議。

目前，主流的微流體驅(qū)動(dòng)泵可分為：壓力泵、機(jī)械驅(qū)動(dòng)泵以及其它驅(qū)動(dòng)泵。

壓力泵

壓力泵工作原理為：通過給裝有樣品的密閉儲(chǔ)液池施加外壓（泵入如CO2、N2等非腐蝕性氣體），利用密封儲(chǔ)液池出入口之間的壓差，將樣品泵至微流控芯片。

壓力泵具有以下特點(diǎn)：

1.流量響應(yīng)由氣源響應(yīng)所決定，響應(yīng)時(shí)間短（可達(dá)40ms）。

2.控制過程不涉及機(jī)械部件，可保證流體控制的持續(xù)性和穩(wěn)定性。

3.可集成流量傳感器，實(shí)現(xiàn)流量的反饋控制，以達(dá)到更高的精確度。

因此，在對流體控制有高響應(yīng)、高精度和高穩(wěn)定性（如液滴制備）的情況下，壓力泵是一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇。

機(jī)械驅(qū)動(dòng)

機(jī)械驅(qū)動(dòng)泵主要分為注射泵和蠕動(dòng)泵。

注射泵

注射泵的工作原理為：采用電機(jī)推動(dòng)（或拉動(dòng)）注射器里的運(yùn)動(dòng)活塞以實(shí)現(xiàn)流體驅(qū)動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)過程中，電機(jī)運(yùn)動(dòng)的每一步之間存在時(shí)間停頓，因此，在驅(qū)動(dòng)微流體時(shí)會(huì)產(chǎn)生“振蕩”現(xiàn)象。

注射泵工作時(shí)，其流量等于注射器橫截面乘以運(yùn)動(dòng)活塞的線速度，通過改變更換注射器或調(diào)節(jié)活塞的線速度，可實(shí)現(xiàn)流量大小的切換。如上所提到，注射泵可控流量體積受注射器容量限制。

蠕動(dòng)泵

蠕動(dòng)泵的工作原理基于柔性管路的壓縮和松弛，通過旋轉(zhuǎn)蠕動(dòng)輪，交替壓縮和松弛柔性管路，實(shí)現(xiàn)流體的循環(huán)吸入與推動(dòng)。

蠕動(dòng)泵工作時(shí)，柔性管路的壓縮會(huì)造成較大脈沖，實(shí)驗(yàn)精度不高，為使流量精度達(dá)到5%，需要每天校準(zhǔn)蠕動(dòng)泵，但對于高流量、有流體循環(huán)要求并對流量精確度要求不高的應(yīng)用（如細(xì)胞培養(yǎng)），蠕動(dòng)泵是一個(gè)很好的選擇，而且成本較低。

其它驅(qū)動(dòng)泵

電滲泵

電滲泵工作原理為：在多孔介質(zhì)之間施加電壓（可達(dá)幾千伏），帶動(dòng)液體內(nèi)的帶電離子流動(dòng)，從而產(chǎn)生流量。

電滲泵的優(yōu)點(diǎn)在于其控制可實(shí)現(xiàn)編程控制，響應(yīng)迅速，具有很高的靈敏度，但電信號易受通道情況、液體性質(zhì)、電場強(qiáng)度等因素影響，穩(wěn)定性較差，而且只適用于電介質(zhì)溶液，應(yīng)用局限性較大。

集成微型泵

目前存在的幾種集成微泵大多基于蠕動(dòng)原理，采用PDMS（聚二甲基硅氧烷，Polydimethylsiloxane，）柔性膜制成。流量范圍較低，通常在10至100uL/min。

其主要優(yōu)勢是有可能將流體控制下降到Pl級別，但其微系統(tǒng)的集成需要復(fù)雜的微加工步驟，針對不同應(yīng)用，需要進(jìn)行特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。