學位論文
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Item 利用超快雷射實現PCR微流體元件於新冠肺炎核酸檢測(2021) 黃鉉評; Huang, Syuan-Ping本研究利用超快雷射製程技術(Ultrafast laser technique)之超短脈衝(Ultrashort pulses)與低熱影響區(Low heat-affected zone)機制，在玻璃基材製作陣列微柱(Micro-array structures)之微流體元件(Microfluidic devices)。本研究使用之陣列微柱為毛細流的微泵，應用於流感病毒(Influenza virus)的電性檢測(Electrical detection)和SARS-CoV-2的核酸(Deoxyribonucleic acid, DNA)擴增。本研究在元件設計概念上以毛細力(Capillary force)驅動作為其特點，於微流道底部設計6種不同間距之陣列微柱(10 µm; 20 µm; 40 µm; 80 µm; 160 µm；無微柱)，根據不同的生物分子檢測應用，本研究所設計之陣列微柱可提供多功能應用。在不同生物分子(101至106 PFU/µl(cells/µl))的電性檢測上，以奈米銀顆粒(Silver nanoparticle, AgNPs)覆蓋在元件結構，測試在陣列微柱於直徑30 µm分子的攔截效力，作為電性檢測依據。在聚合酶連鎖反應(Polymerase chain reaction, PCR)中，藉由有限元素法(Finite element method, FEM)進行設計的陣列微柱間距，最佳化流體行為與熱傳於微柱PCR反應，再透過程式控制與電路設計實現PCR所需的溫度控制。本研究成功在30次的溫度循環中成功擴增72 bp的SARS-CoV-2核酸片段，檢測限度可達到2.8 pg/µl。Item 以多維結構之微流體元件於糖尿病檢測之應用(2017) 周世彥; Chou, Shih-Yen奈微米製程技術發展不斷創新，進而可使元件的體積微小化、降低重量，同時提升單位面積的結構密度於產品的應用。目前微流體元件具有輕薄、價格低廉、即時檢測、可攜、樣本微量化和定量分析檢測的優點，將可有效獲得身體的資訊，在疾病初期獲得有效治療，也能有治療及疾病追縱的功能。本研究結合兩種奈微米製程製造微流體元件，以波長(Wavelength)為355 nm皮秒脈衝雷射(Picosecond pulse laser)製程，藉由探討不同雷射能量密度(Fluence)對玻璃基板寬度(Width)和深度(Depth)的影響，直寫長2 cm、寬2 mm、深度300 m的流道，並在流道上製作直徑400 m的微圓柱(Pillar)結構。另一方面，以靜電紡絲製程(Electrospinning process)在微圓柱上製作線徑為285 nm聚丙烯腈(PAN, Polyacrylonitrile)的奈米線，PAN奈米線會因微圓柱結構而形成三維奈米線支架，在微流體元件周圍塗UV固化膠，以蓋玻片封裝，並進一步進行細胞攔截測試。以肺腺癌細胞(A549)作為多種微流體元件攔截率測試之檢體，在細胞濃度為1.35×107 cell/mL下，以流量5 mL/hr流入0.2 mL，於僅有流道的微流體元件攔截率為41.54%，於同時具有流道和一維奈米線結構於微流體元件的攔截率為53.93%，於同時具有流道和三維奈米線結構在微流體元件的攔截率為100%，利用微流體元件捕捉細胞之功能捕捉紅血球(Red blood cell, RBC)，具血液純化的作用，以能增加糖化血色素檢測的準確性，有效應用於糖尿病(Diabetes)檢測。