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本實驗利用 AutoCAD 2010 設計光罩圖檔,設計兩組微流道結構,3D 結構 出入口端半徑 1.5 mm,中間流道寬 100 um,如圖 2-2-1 及圖 2-2-2,而承襲 2-1 節模擬結果推論,沉積血液處寬度縮小除了附載血液的量減少,分離血液的效果 並不會因此消失,所以有了 2D 結構的構想,首先確保拍攝螢光尺度能一致,過 濾出的微流道部分也是設計 100 um,如圖 2-2-3 及圖 2-2-4,並且在 2D 結構設計 一系列中間沉積血液分離部分能有不同尺度的容量,長度從 1 mm-5 mm 共 5 種 尺寸,深度也從 1 mm-5 mm 共 5 種尺寸,利用實驗數據得到此結構的分離血液 效果,建立出適用此 2D 結構的流速對照表。

圖 2-2-1、3D 微流道結構光罩圖。

圖 2-2-2、3D 微流道結構 OM 圖。

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上述兩種結構感測部分的微流道寬度皆為 100 um,差別在於操作方式以及 結構,3D 微流道結構如圖 1-2-7,為三層結構,利用重力於中間挖洞處沉積,而 2D 的概念則在於,結構的流道高度即為沉積血液處的寬度,因此造就整體 2D 結構在同一流道高度中完成,而其尺度極小,若看成忽略一軸,即為 2D 微流道 結構,而且本設計的製程較簡單,只有兩層結構,如圖 2-2-5。

圖 2-2-3、2D 微流道結構光罩圖。

圖 2-2-4、2D 微流道結構 OM 圖。

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圖 2-2-5、重力分離血液系統 2D 結構圖。

至於操作方式,兩者結構卻不盡相同,由於都以重力驅使血球與血漿分離,

因此結構中都有使血液進行沉積的空間,差別在於 2D 結構中必須將元件直立,

如圖 2-2-6,才可使血液流動時,依靠重力在經過此空間時,進行血液沉積進而 分離。

圖 2-2-6、2D 結構實景圖。

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(4) 玻璃-PDMS 接合

分別將經處理後的玻璃及 PDMS 要接合的面,進行氧電漿處理,氧電漿機 台型號 PCD 150 Plasma Cleaner 為在材料表面產生一些-OH 基,以提升表面 親水性及浸潤性,來增加表面接合度,首先通入 750 mtorr 氧氣,反應瓦數 為 50 W,時間為 2 分鐘,處理完畢後,將兩物接合並以重物加壓於溫度 90

℃維持 1-2 小時。

圖 2-3-1、旋光阻機。

表 2-3-1、SU8-2050 實驗參數。

(單位:分鐘)

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表 2-3-1、SU8-2050 實驗參數。

圖 2-3-2、SU8 厚度 SEM 圖。

圖 2-3-3、高解析度光罩直接對準曝光機。

32 (Thermoelectric Cooling Module),以 LabVIEW 軟體程式控溫,介面如圖 2-4-5 而藉上下層壓克力以螺絲栓緊擠壓,造成適合水熱法生成的環境條件,接著 接以鐵氟龍管用微量注射器控制流速,流進誘導溶液使晶種生長氧化鋅奈米 柱結構,實驗參數為控溫於 65℃,流速 750 uL/hr,生長時間 30 分鐘,以此 參數生長之氧化鋅奈米柱,外觀形貌為針柱狀,可有效增加生物分子沾附的 表面積,並使感測效率提高。

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圖 2-4-1、氧化鋅 SEM 圖(X10,000)。

圖 2-4-2、氧化鋅 SEM 圖(X50,000)。

圖 2-4-3、氧化鋅 EDS(Energy Dispersive Spectrometer)圖。

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圖 2-4-4、生長氧化鋅奈米柱結構實驗裝置圖。

利用水熱法機制生長氧化鋅時,必須給予溫度,以轉換氧化鋅生長的能量,

本實驗利用 LabVIEW 軟體寫一套控溫的程式,如圖 2-4-5,藉著 Agilent e3646a 電源供應器施給電壓,如圖 2-4-6,透過程式調控參數,再外接至 TEC 板上,溫 度則直接反映於面板表面,在透過與鍍有 ZnO 晶種層的玻璃直接接觸,達到溫 度傳遞的效果,如圖所示,操作介面上在 Setpoint 處設定所欲調控的溫度,單位 為℃,Proportional 為 10,Integral 為 0.05,Derivative 為 0.001,設定完成後,於 操作介面中間座標處,橫軸為時間(秒),縱軸為溫度(℃),其中紅線為期望溫度,

本實驗預設為 65℃,綠線則為實際溫度,溫度會隨著時間逼近期望溫度,實驗 會在溫度達到期望溫度並且穩定時,才進行計時 30 分鐘,以此控制氧化鋅生長 的時間,以此參數製程氧化鋅結構可獲得最大的體表面積,有助於修飾上提升螢 光強度之目的。

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圖 2-4-5、LabVIEW 控溫程式介面。

圖 2-4-6、電源供應器。

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2-5 表面修飾 Biotin- Streptavidin

根據前幾小節,過濾血漿以及氧化鋅奈米柱結構,皆是為了使感測的靈敏度 提升,本研究利用的生物分子修飾為鍵結力強的 Biotin-Streptavidin,運用有接附 螢光的 Streptavidin 驗證,若分子間成功鍵結,利用螢光偵測原理便能以螢光顯 微鏡觀察螢光分子之激發光,並利用像素強度大小定義其螢光強度值,以下為實

(2) 修飾 APTES(Amino Propyl Triethoxy Silane)

以體積比 1:50 將 APTES 溶於去離子水當中,將清洗乾淨之玻璃試片浸泡

將有接合螢光(波長 546/488 nm)之 Streptavidin 溶於全血當中,其中全血的保 存是放置在含有 EDTA 抗凝血劑的紫頭管當中,如圖 2-5-1,EDTA 為乙二 胺四乙酸(C10H16N2O8),EDTA 不會破壞血球結構,適合用來做為分離血液

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