由日本理化學(xué)研究所(理研)和東京電機(jī)大學(xué)等組成的共同研究小組2016年10月17日宣布，開(kāi)發(fā)出了利用蚯蚓肌肉組織的小型泵機(jī)。該產(chǎn)品具有可與已有的使用壓電元件的同尺寸泵機(jī)相匹敵的功能，因此今后很可能成為超微小泵機(jī)開(kāi)發(fā)上的典范。

　　以前理研等一直在開(kāi)發(fā)將生物擁有的細(xì)胞及組織結(jié)構(gòu)導(dǎo)入到微流體器件的技術(shù)，比如使用新生小鼠心肌細(xì)胞的泵機(jī)以及使用電鰩的發(fā)電機(jī)等。但該研究小組以前開(kāi)發(fā)的使用新生小鼠心肌細(xì)胞的泵機(jī)由于心率搏動(dòng)而缺乏控制性，而且收縮也僅為微牛頓(μN(yùn))級(jí)別，無(wú)法替代已有器件。

　　此次研究人員著眼于構(gòu)成蚯蚓體表的體壁肌，以具有環(huán)狀構(gòu)造，而且控制性、響應(yīng)性、應(yīng)答速度及收縮力出色的體壁肌肉為材料，試制出了在聚集性及機(jī)械性方面可與已有泵機(jī)相匹敵的小型“蚯蚓泵機(jī)”。制造時(shí)使用微細(xì)加工技術(shù)，以微流體芯片為基座，制備了寬度和深度為0.2mm的微細(xì)流路、直徑為3mm的泵室、止回閥等，然后在上面設(shè)置傳遞肌肉收縮力的推桿，最后蓋上“蚯蚓肌肉片”并用針固定。

　　蚯蚓肌肉片是對(duì)陸生蚯蚓進(jìn)行橫切然后展開(kāi)成寬約1cm的片狀。機(jī)械特性檢測(cè)結(jié)果顯示，對(duì)6V電壓電刺激的收縮力最大為9.3mN(約0.95g重)，收縮前的響應(yīng)時(shí)間約為0.3秒。這一性能與小型泵機(jī)驅(qū)動(dòng)元件普遍使用的同尺寸壓電元件為同等程度。

　　用6V電壓的電脈沖(持續(xù)時(shí)間為0.3秒)以3秒為間隔向泵機(jī)上的蚯蚓肌肉片實(shí)施連續(xù)刺激時(shí)，確認(rèn)泵室內(nèi)的水會(huì)隨著肌肉片的收縮被推出，實(shí)現(xiàn)送液動(dòng)作。流量為每分鐘5μL，是使用新生小鼠心肌細(xì)胞的泵機(jī)的1000倍以上。

　　形成蚯蚓泵機(jī)動(dòng)作的能量源為生物體的共同能源——三磷酸腺苷(ATP)。如果包括神經(jīng)組織等在內(nèi)，能夠人工制造與蚯蚓相同的構(gòu)造，將來(lái)還有可能不用電刺激便可驅(qū)動(dòng)。無(wú)需電力的小型泵機(jī)若得以實(shí)現(xiàn)，有望應(yīng)用于不能使用電機(jī)的下水道內(nèi)機(jī)器人、血管內(nèi)機(jī)器人等工業(yè)及醫(yī)療等領(lǐng)域。