3-1 靜電紡絲儀器
同軸靜電紡絲儀器裝置主要包含高壓直流電源供應器、注射式幫
浦、收集滾筒、驅動滾筒之伺服馬達以及最重要的紡頭設計如圖 3-1。
圖 3-2 為自組式的靜電紡絲裝置圖，在電紡的過程中，因為不希望 薄膜纖維堆疊在一起，所以在整個實驗裝置中特別加上了 XY 軸的 控制器，以便實驗進行時能控制紡頭的位置，希望藉由紡頭緩慢的移 動，使紡絲不會在同一位置進行堆疊，若紡頭位置不變，在收集滾筒 同一位置進行堆疊，可能會導致中空纖維薄膜的結構崩塌。
A：內管流入口 B：外管流入口 C：紡絲射出口
圖 3-1 紡頭照片 (C)
(A)
(B)
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圖 3-2 自組式之靜電紡絲裝置圖 A：X, Y 平移台
B：同軸紡頭 C：收集滾筒
B
C
A
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3-2 薄膜纖維製備
3-2-1 外管溶液
準備欲紡織的高分子材料溶入有機溶劑中，外管溶液有兩種不同 的高分子材料，溶劑的選擇與比例也有所不同，聚乳酸溶於二氯甲烷 及二甲基甲醯胺的混合溶液中 (DCM/DMF = 7:3, 17 wt %)；聚碳酸酯 則溶於二氯甲烷及四氫呋喃的混合溶液 (DCM/THF = 9:1, 19 wt %)，
薄膜纖維表面有孔洞的配製方法則為於外管溶液中加入水溶性高分 子，待製成薄膜纖維取下後，放入超音波震盪器中將水溶性高分子洗 去即可得表面有孔洞的薄膜纖維。
3-2-2 內管溶液
內管溶液為聚乙二醇 (polyethylene glycol, PEG) 及聚氧化乙烯 (polyethylene oxide, PEO) 等比例重量百分比 (wt %) 溶於去離子水 的膠體溶液 (10 wt %)。
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3-2-3 薄膜製作之條件參數
薄膜纖維的製作上，取適當大小的鋁箔紙盡量平鋪於收集滾筒上，
使鋁箔紙表面光滑平整。將內管溶液以抽取的方式吸入塑膠針筒內，
以 1/16" 的鐵氟龍管做連接，將上圖 3-3 之 A 端。然而外管溶液 則以相同方式，接至圖 3-3 之 B 端，C 端為紡絲射出口。
圖 3-3 紡頭結構之分解圖
在實驗過程中，所使用的有機溶劑均屬於易揮發物質，應盡量減 少與環境空間接觸的機會，避免造成實驗之參數不一，本研究藉由調 整靜電紡絲的參數，搭配收集滾筒收集紡絲纖維，製備出順向的薄膜 纖維。同時利用同軸模頭將兩種不同溶劑系統的高分子溶液將水溶性 高分子置於系統內，以便製造多孔洞的薄膜陣列。
B
A
C
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所收集到的纖維薄膜再置入超音波震盪器中清洗，將水溶性的 高分子清洗出得到多孔洞的薄膜纖維，並且可藉由控制水溶性高分子 的比例，達到不同孔洞率的微孔薄膜陣列。
紡絲參數經多次調整及優化後之條件如下：高壓電 7.5 kV、高分 子溶液流速：外管流速為 5 mL/hr、內管流速為 5 mL/hr、紡頭至收 集滾筒距離：3 cm、滾筒轉速：150 rpm。因高分子材料之物理性質 隨之不同，若置換成其他高分子材料，則需再進行優化條件探討。
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3-3 哨式氣相層析裝置
3-3-1 氣相層析儀
在氣相層析儀方面，各條件參數已進行優化，包括載流氣體的流 速、汽化槽的溫度控制以及簡易熱脫附裝置的脫附溫度 (在第四章有 較完善的說明)。
相關的儀器參數如下。
Column : DB-VRX (29 m x 0.45 mm, 0.25 micron)
Column pressure : 15 psi
Carrier gas : N2
Make-up gas : N2
Carrier gas flow : 58-60 mL/min
Sample holder temperature : 50 ℃
Inlet temperature : 50 ℃
Oven temperature : 50 ℃, splitless
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3-3-2 哨式偵測器
哨式偵測器為本研究新研發的一種適用於氣相層析儀的偵測器，
其原理是利用空氣柱共鳴發出固定頻率的聲音，通過空氣柱的空氣組 成不同，哨式偵測器所發出的聲音頻率也會不同，基於此原理，我們 將哨式偵測器接至氣相層析儀管柱的後方，利用管柱分離的效果，通 過哨式偵測器氣體組成會隨著時間的不同而改變，此時哨式偵測器的 聲音頻率也會隨著時間改變，藉由此頻率的變化幅度以及時間，可以 進行定量以及定性。
哨式偵測器的構造主要為一個閉管的發音哨，以適當的流速通入 氣體，偵測器便會發出聲音，此聲音會受到流速的快慢而改變，與共 鳴的空氣柱長短有關。
圖 3-4 微型哨式偵測器
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圖 3-5 哨式氣相層析法
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3-4 高解析拉曼光譜分析儀
儀器部分使用的是顯微鏡式拉曼光譜儀 (microscope Raman
spectroscopy) ， 型 號 InVia Raman Microscope ， 整 套 儀 器 為 RENISHAW 公司所生產。激發光源為輸出功率最大是 50mW，輸出 波長 532 nm 的綠光雷射，此儀器有多種雷射強度可供選擇。在本實 驗中所使用的雷射強度均為 100 % (即 50 mW)，用來進行拉曼光譜 的測量，經儀器內部路徑將綠光雷射導入顯微鏡後，再以顯微鏡本身 的物鏡將光源聚焦於在台上的分析樣品上以便對分析樣品進行激 發。
顯微鏡式拉曼光譜儀同樣利用物鏡來收集分析物的散射光，導回 拉曼光譜儀儀器內部，由儀器內部的 notch filter 來過濾雷利散射光，
使 Stoke 散射光通過後再利用光柵 (grating) 分光。最後以感光耦合 元件偵測訊號，並且由 RENISHAW WiRE3.2 軟體進行數據處理。
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3-5 奈米銀膠體溶液
3-5-1 玻璃容器的清洗
玻璃器皿的清潔與否與奈米銀膠體溶液配製的再現性有極大的 影響，在整體系統上若有些微汙染，可能會影響奈米銀溶液的穩定度 以及銀粒子的粒徑大小。所以在配製任何奈米銀溶液之前，所用的玻 璃器具包含攪拌子必須利用酸液清洗完全後再以去離子水沖洗乾淨 並烘乾，以免危害到奈米銀粒子的粒徑大小以及穩定度。
3-5-2 酸液配製方式
酸液的配製方式如下：取 50 g 之重鉻酸鉀加入 125 mL 的濃硫 酸後在冰浴條件下，緩慢地加入去離子水稀釋到 500 mL。清洗用之 酸液可重複使用，不需每次重新配製造成浪費藥品。
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3-6 奈米銀還原法分類
本篇研究中所用到的三種奈米銀膠體溶液均為化學還原法製成，
但還原劑與硝酸銀的比例上與文獻上的比例有些微不同，所以生成的 奈米銀粒徑與及最佳吸收值會與文獻上的結果有些許差異。以下是奈 米銀溶液的配製方式，包含合成方法以及發展的研究團隊。
3-6-1 鹽酸羥胺還原法 (Leopold and Lendl)
Leopold and Lendl et al. 是利用 NH2OH．HCl 做還原劑，其配 製方式為：取 NH2OH．HCl 0.0104 g、加入 90 mL 的去離子水置於 容量為 110 mL 的玻璃樣品瓶 A 中，接著加入 0.519 M NaOH 0.577 mL；另外取 0.0169 g AgNO3 加入 10 mL 去離子水溶解，最後快速 將 AgNO3 水溶液倒入 A 瓶中。混合後，持續攪拌四分三十秒即可 停止攪拌，可以得到灰綠色的膠體溶液 [77-78]。
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3-6-2 檸檬酸鈉還原法 (Lee and Meisel)
此配藥過程都是在熱水浴中進行。取 20 mg AgNO3 溶於 100 mL 去離子水中，隔水加熱十分鐘後再加入 35 mM 的檸檬酸鈉 2 mL，作為還原劑，接著持續攪拌與加熱五分鐘直到水溶液變成金黃 色溶液再由熱水浴中取出靜置降溫。降溫後溶液會由金黃色轉為灰綠 色膠體溶液。在三種還原法中，利用此方法還原出來的奈米銀膠體溶 液相對較不穩定 [79-80]。
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3-6-3 硼氫化納還原法 (Creighton)
此方法過程需在冰浴下進行，混和過程中要持續用磁石快速攪拌。
首先取 1 mM 的 AgNO3 70 mL (溶在去離子水中) 放置於 250 mL 燒杯當中，接著加入 1 mM 的檸檬酸鈉 70 mL 當作主要的還原劑，
最後再加入 0.1 mM 的 NaBH4 8mL 協助進行還原反應。將溶液混和 後持續攪拌十分鐘後再由冰浴中取出，避光靜置到恢復室溫 (約 25
℃)。配製好的奈米銀膠體溶液成現金黃色澤。還原過程中所使用的 NaBH4 會將水還原，是活性較大也較不穩定的化合物，一定要在配 製奈米銀前才由藥櫃中取出配製，才不會發生配製失敗或是再現性不 佳的問題。根據文獻以及 SEM 的觀察，此方法還原出來的粒徑分佈 比較小且均勻 [77-78]。
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3-7 儀器及周邊設備列表
名 稱 製造廠商 型 號 示意圖或規格
拉曼光譜儀 Renishaw InVia
Laser 光源 Cobolt
DPSS LASER RL 532 C
顯微鏡接物鏡 LEICA N PLAN EPI
H 20x N.A. 0.4 Free working distance
1.15 mm
資料處理系統 Renishaw WiRE 3.2
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氣相層析儀 Avondale, PA GC 5890 Hewlett-Packard
氣相層析 毛細管柱
Agilent Technologies
DB-VRX 29 m x 0.45 mm, 0.25 micron
電磁閥 SMC VX 2110 For air 0 ~ 15 MPa
溫度控制器 NEWLAB HT-720 感溫棒：K-Type 功率：110 V, 10 A
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Syringe pump Harvard
Apparatus Model 22
LabVIEW 8.2 National Instruments
LabVIEW 8.2
DAQ 介面卡 National Instruments
PCI 6221
47 micropipette
100 ~ 1000 L
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伺服馬達
及驅動器
ORIENTAL MOTOR.,
LTD.
馬達：400 W DELTA ECMA-C10604
PS
驅動器：DELTA ASD-A20421-L
掃描式電子
顯微鏡
JEOL Ltd. JSM-6510
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3-8 實驗藥品列表
藥品名 結構式
Malachite green
Acetone
Polycarbonate
Polylactic acid
Polyethylene glycol, PEG = 35 kDa
Polyethylene oxide, PEO = 900 kDa
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N,N-dimethylformamide
Tetrahydrofuran
Dichloromethane
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