研究簡介

生醫微流體晶片

利用微機電技術所製作之微流體元件可在微米級的微管道中,輸送奈升(nano-liter volumes)之流體,並在微管道中進行混合、溫控、反應、分離、偵測及訊號擷取等程序以進行生醫檢測。該技術除了可以大幅減少生物樣品以及昂貴的生物試劑使用量外,更可能對單一生物體如細胞、基因或DNA進行操控及檢測,而獲得在大型儀器上無法量測之生物資訊。此種結合生物醫學及微機電製程技術之特殊領域-生醫微機電系統(Bio-MEMS),已成為未來生醫檢測發展之方向。利用微機電製程技術製作之微元件,除了具有輕薄短小之優點外,其頻率響應高(high frequency response)、空間解析度佳(high spatial resolution)等特性,使其應用範圍更廣,且其具有平行陣列化(multi-array)之潛能,使得在單一晶片上完成多項檢測及分析工作之目標得以達成,而達到所謂晶片實驗室之目標(Lab-on-a-Chip)。

本研究室已開發一完整穩定之生醫微流體晶片製程平台,可以提供低成本且快速的製作各式玻璃或塑膠機材之微流體晶片。因此,本研究室除了有完整之光刻微影、蝕刻、熱壓成形、晶片接合等相關製程設備外,並有完整之光學顯微鏡系統用於該晶片之測試。本研究室目前利用該技術已經成功製作電泳晶片、細胞技術晶片、微流體混合器、微流體生物反應器及電化學偵測晶片。下圖便是本實驗室所設計製作之各式微流體生物晶片

生醫光電系統

為進行生醫檢測晶片之測試,本實驗室已建立完整之光學顯微鏡系統,其包括有正立式螢光顯微鏡、暗視野顯微鏡、相位差顯微鏡、立體螢光顯微鏡、倒立式螢光顯微鏡。近來並將建置一套可以同時進行Laser TIRF、white TIRF及Confocal取像之先進光學顯微鏡系統。此外,為配合多樣化之生醫微流體晶片之測試,本實驗室在現有之顯微鏡架構下,並自行搭設配有高速攝影能力之CCD而形成一Micro-PIV(微粒子影像流速儀)系統,其可以視覺化微管道中之流場,為一分析微觀流體力學之有力工具。本實驗室亦自行搭設一配有830 nm之紅外光雷射光鉗系統,該系統透過自行撰寫之影像辨識軟體,可以自動化進行細胞之判別,並透過光鉗系統進行細胞篩選,為一自動化之細胞分類裝置。另外,為提高傳統晶片電泳之偵測效率,多波長螢光偵測裝置為現今晶片電泳系統之發展方向。因此,本實驗室亦自行架設一利用暗視野連續波長為光源,及光譜偵測之多波長晶片電泳系統,其可以在一次實驗中,獲得多比測試資料進而提高晶片電泳系統之效能。

大氣電漿系統

真空電漿之缺點為必須保持真空狀態下方能維持電漿之穩定狀態,而抽真空之製程較為冗長費時,真空設備也較昂貴,許多樣品因面積龐大,或含有水氣及溶劑等易揮發物質,均不適合於真空設備中操作。因此本實驗室自行開發可在一大氣壓產生電漿方電之大氣電漿系統,其利用射頻交流電極互相切換方式,迫使電子於一同心電極板間產生來回振動之現象,得以於一大氣壓力之環境下產生電漿。在產生電漿之過程中,免去了一般傳統真空電漿之真空周邊元件,大大降低設備成本及製程所花費之時間。與傳統電漿比較,大氣電漿則屬於低溫電漿或冷電漿。由於大氣電漿具有低溫之特點,因此應用層面廣泛,如薄膜生成、高分子之表面活化、表面改質等。應用層面可擴及致傳統熱電漿所無法應用之高分子領域上。本研究室將該大氣電漿系統應用於生物晶片之表面改質,並獲得良好之效果。近來,更將該常壓冷電漿系統與質譜分析系統整合,其可以在不經繁瑣的樣本前處理程序下,對多種中藥材、有機揮發物、火藥、紙鈔等物質進行質譜分析。並可以直接利用該系統觀察化學反應之進行,研究結果顯示,該系統可以清楚「看到」一個化學反應之所以程序,包含化學反應過程之中間產物,亦可以由該系統清楚觀測。高晶片電泳系統之效能。