以下將分別介紹研究趨化性之微流元件設計、多孔擴散層製程設計與趨化性對細 菌與微生物之影響之相關文獻。
1.2.1 研究趨化性之微流元件設計
為了研究人體內的趨化因子對白血球 (Neutropenia) 的影響，Keenan 等人[1]設計 了兩個橫截面為矩形的平行流道，分別通入趨化因子白細胞介素-8 與緩衝液 (HBSS)，
並在兩個流道之間設計更小的矩形流道通到中間的細胞培養槽，藉以在培養槽中形成 濃度梯度場。此設計的優點在於可減少流場對培養槽的影響，以擴散主導，觀察培養 槽中嗜中性白血球的趨化性。
Jeon 等人[2]設計出特殊的濃度梯度產生器，在三個入口分別添加不同濃度的流 體，在經過網狀流道混合後，最後分成 9 個由低到高濃度的流體流出，匯流到主流道 中，使主流道在橫截面上產生不同的濃度變化。此方法能快速的製造出濃度梯度較為 均勻的濃度場，且流道只有單層構造，製程較為簡易，缺點是不能在實驗進行時任意 改變主流道的濃度場，且流場會直接影響欲觀察的區域。
Irimia 等人[3]設計出與 Jeon 等人[2]相似的流道，用以改變趨化因子的濃度與梯 度方向對嗜中性白血球遷移方式的影響。其中，濃度梯度產生器共有兩個，最後匯流 進同一個主流道中，匯流處利用氣閥開閉進行控制，以決定要讓哪個濃度梯度產生器 的流體流進主流道。在這系統下，Irimia 等人[3]可以快速地改變主流道的濃度大小或 濃度梯度方向，藉以觀察濃度與梯度瞬間變化時細胞的反應。
Cheng 等人[4]以水凝膠作為材料，製作三個獨立且平行的矩形流道，中間的濃度 梯度供給流道通入欲觀察的細胞，兩側的流道分別通入化學物質與緩衝液，化學物質 透過水凝膠滲透至中間的觀察區以產生濃度梯度，此方法的優點是可以產生較均勻的 濃度梯度，且兩側流道並不影響觀察區的流場，缺點為需要數小時的時間才能使濃度 場達成穩態。Kim 等人[5]使用相似於 Cheng 等人[4]的設計，但中間的濃度梯度供給 流道改為多種彎曲的形狀，在靠近通入化學物質的流道時，中間流道內的濃度較高，
反之則濃度較低，相較於 Cheng 等人[4]的設計，可以在同一個流道內產生更大的濃 度梯度。
Ge 等人[6] 使用 PEGDA (PEG-diacrylate) 水凝膠建立不受濃度源影響流場的濃 度梯度產生器，相較於 Cheng 等人[4] 與 Kim 等人[5]的設計，其觀察區較小，且只 用兩小片水凝膠直接隔絕觀察區與濃度源流道，流入流道的化學物質與緩衝液以重力 方式自然流下，並加入蛇形管路設計以降低後端觀察區壓力，使觀察區產生的濃度梯 度更為穩定。VanDersarl 等人[7]設計了雙層流道，利用濃度產生器，在下層的矩形主 流道上建立一個濃度梯度與流向垂直的濃度場，並使用孔洞直徑只有 750 nm 的聚碳 酸酯薄膜 (PC membrane) 覆蓋其上，作為濃度擴散層，使化學物質藉擴散傳遞到上 層的細胞培養槽內。
然而，水凝膠的機械強度不佳，在製作上往往出現問題，因此 Chang 等人[8]設 計另一種三層構造，下層模擬血管提供營養素，並使用特殊的管路平均分成 6 個濃 度，上層分 6 個槽培養基質細胞，中間以多孔 PDMS (polydimethylsiloxane)薄膜模擬 微血管，使下層的濃度擴散至上層，每一個培養槽對應一個濃度，以比較細胞在不同 濃度環境下的表現，但此方法只能知道細胞在不同濃度下的反應，無法得知濃度梯度
對細胞有何表現。
Huh 等人[9]為了模擬真實的肺部情況，利用多孔 PDMS 薄膜隔開兩個矩形流道，
上層作為肺泡與空氣的接觸層，使肺泡表皮細胞附著在多孔薄膜的上表面，下層模擬 微血管，使微血管內皮細胞附著在多孔薄膜的下表面，另外在整個裝置外面兩側各設 一個腔室，藉由抽真空的方式可使兩層構造拉伸，模擬肺部呼吸時肺泡被拉扯展開的 情況，實驗時，下層流道的營養可透過多孔薄膜供給給肺泡表皮細胞。
1.2.2 多孔薄膜與其製程設計
Wei 等人[10]使用矽晶圓作為基材，旋塗上一層 SU-8 光阻 (SU-8 permanent epoxy negative photoresist, MicroChem)，再利用黃光微影製程製作出多柱狀微結構的母模，
再利用旋塗的方式在母模上覆上一層 PDMS，待此層作為薄膜的 PDMS 凝固後，以 氧電漿 (O2 plasma) 使其與另一層 PDMS 微流道結合，在剝離微流道的同時讓薄膜從 矽晶圓上脫離。Wei 等人[10]使用不同孔徑的多孔 PDMS 薄膜來篩選不同大小的微顆 粒。
Chang 等人[8]的多孔 PDMS 薄膜製程與 Wei 等人[10]相似，但在使用氧電漿將流 道與薄膜接合後，不立即撕除流道與薄膜，而是使用 TBAF (Tetra-n-butylammonium fluoride) 將殘留在 SU-8 光阻柱狀結構上頂部多餘的 PDMS 侵蝕掉，可避免薄膜的微 孔洞被堵塞。
Huh 等人[9]提出另一種製作 PDMS 多孔薄膜的方式，用來模擬人體器官。首先，
Huh 等人[9]利用微影與蝕刻製程製作出多柱狀結構的矽晶圓母模，強度較佳，並另外 準備一塊預先固化處理的 PDMS，以氧電漿使之與玻璃接合作為壓塊，利用旋塗方式
將未固化之 PDMS 均勻塗佈在壓塊的 PDMS 面，再置於矽晶圓母模之上，使用重物 將未固化之 PDMS 壓出微孔洞，待放置一天使 PDMS 凝固後，取下矽晶圓即可得到 多孔 PDMS 薄膜。此方法的優點為矽的柱狀結構較 SU-8 之柱狀結構耐用，但其模具 製程較昂貴且耗時。
Karlsson 等人[11]提出剝離 PDMS 薄膜的方式，以便製作複雜的 3D 結構裝置。
利用水溶性的 PVA 薄膜 (polyvinyl alcohol film) 作為流道的支架，與極薄的 PDMS 結構接合，將 PVA 薄膜連同 PDMS 薄膜撕下後，即可與其他 PDMS 流道接合，形成 多層結構。接合後只要以水浸泡，即可輕易移除 PVA 薄膜。Fan 等人[12]參考了 Karlsson 等人[11]的方法應用在多孔薄膜流道之製程。先在軟性基板上旋塗 PVA 薄膜，再旋塗 上 PDMS 薄膜，利用有多圓柱形狀的矽晶圓在 PDMS 上壓出多孔結構後，加熱使 PDMS 固化，再以氧電漿將事先準備好的 PDMS 流道與薄膜接合，泡水溶解 PVA 薄 膜後即可得到需要的 PDMS 流道與薄膜，最後再與另一個 PDMS 流道接合，即為兩 層流道中夾有多孔薄膜的三層結構元件。此方法可避免移除 PDMS 薄膜時 PDMS 與 壓塊因沾黏所造成的薄膜破裂。
1.2.3 趨化性對細菌與浮游生物之影響
Sjoblad 等人[13]以定量分析 (quantitative assay) 觀察銨根離子 (ammonium ion) 對杜氏藻 (D. tertiolecta) 之正趨化性 (effect of chemoattractant) 影響，實驗結果發現，
杜氏藻在不同的安根離子濃度、藻類密度和環境之 pH 值皆會影響其趨化性，在安根 離子濃度為 10-3 M、pH 值為 6.25 時有最高之正趨化性。
Jeon 等人[14]研究大腸桿菌 (Escherichia coli) 受 L-天冬氨酸 (L-aspartate) 之濃
度梯度影響，研究結果發現大腸桿菌在濃度梯度為 2.2×10-4 M mm-1時有最強烈的反 應，但濃度梯度往上提高時反而會降低其趨化性，推測原因為細菌之細胞膜表面的受 器接受化學物質之能力已達到飽和。
Zheng 等人[15]以類似 Jeon 等人[2]使用之微流元件，產生出 8 個不同濃度之環 境，以觀察海洋中浮游植物 (P. subcordiformis.) 之游泳行為受海洋中汞汙染之影響，
研究顯示汞的濃度提高會降低浮游植物之游動力。