(b)
圖 1-6. (a)城垛型電極正介電泳力與負介電泳力分佈位置，(b)多項式型電極正 介電泳力與負介電泳力分佈位置
1.3.2 無電極式介電泳晶片 無電極式介電泳晶片 無電極式介電泳晶片 無電極式介電泳晶片
為 了 改 良 電 極 式 介 電 泳 晶 片 的 缺 點 ， 於 是 有 無 鍍 微 型 電 極 的 晶 片 (electrodeless dielectrophoresis, EDEP)的產生，其也可簡稱「無電極式介電泳 晶片」如圖 1-7 所示，介電泳的產生主要是透過產生強弱電場的電場梯度來
達到分離的效果，在溶液中藉由介電粒子和溶液的極化能力差異來進行分 離，傳統金屬電極介電泳晶片在實驗過程中受限於操作電壓的大小與頻率的 範圍，常造成高電場電極的損壞造成晶片毀損、懸浮液中氣泡產生也會影響 檢測效果[11]，另外電極所產生的焦耳熱和低頻的電滲流現象發生，造成液體 的擾流，也會干擾到介電泳力的形成，進而影響分離效果與應用範圍[12]，這 些都是傳統金屬式電極介電泳晶片的缺點。
圖 1-7. 無極式介電泳晶片示意圖
因此 EDEP 晶片將可改良這些缺點，此晶片主要透過結構的設計來產生
高低不同的電場，可利用玻璃或高分子材料當作材質，EDEP 晶片主要是利用 在微流道中的一對三角形微結構製作出壓縮的空間，在施加電場的狀態下，
在結構壓縮部分可得到高的電場梯度，因此在三角形微結構壓縮部分有強電 場的分佈，而結構的外圍則為較弱電場分佈如圖 1-8 所示，主要利用結構創 造一個非均勻電場，跟以往傳統由電極式介電泳晶片來產生非均勻電場，有 很大的差異，但也必需產生足夠大的電場才有介電泳效應，有文獻指出，當
電場強度達 106~107 V/m 時，才能進行微粒子操控的介電泳現象[13]，亦即，
粒子必須在足夠大的電場作用才能誘導產生極化，因此要有適合的結構設 計，來創造一個明顯的電場梯度，因為介電泳分離是靠著明顯的電場梯度來 移動，同時也必需配合高電壓的施加，在結構上累積電荷產生足夠大的電場，
因此 EDEP 晶片除了結構的設計，仍需考慮 電場強度和電場梯度，如此才 能使粒子受到極化產生和電極式介電泳晶片同樣的分離效果。
圖 1-8. 無極式介電泳晶片電場分佈示意圖
利用結構創造一個非均勻電場，跟以往傳統由電極式介電泳晶片，來產 生非均勻電場，有很大的差異。 1990年時，Washizu 等 [14]製造一系列的絕 緣結構排列，來進行細胞的操控。其方式是利用設計多組絕緣結構排列，分 別在微管道二側設計結構突出，並在結構與結構之間配製電極，從位於結構 之間的兩根電極給予交流電訊號時，此時在結構的邊緣就會產生強電場，當 另一側結構之間的電極給予交流電訊時，另一側結構邊緣也同樣會產生強電 場，如果樣本具有正介電泳力效果，透過電極的交互變換，就會沿著結構邊 緣移動，而不需提供流場，最後經由結構分隔做一分離的效果。2002年時，
Chou等[15]在微管道設計陣列式的梯形結構，由於彼此梯形結構相對的關 係，會在結構和結構間隔部分產生很高的壓縮電場，透過低頻且高電壓下，
可使 DNA 分子濃縮在高電場區域。2003年時，Chou 等[16]提出相關研究，
運用在一對三角形結緣尖端結構的設計下，利用三角形結構的壓縮效果，在
力(negative DEP, n-DEP)往低電場區域泳動，透過 p-DEP 和 n-DEP 將微粒子收 集至不同的電場梯度區域而達到微粒子分離效果。