整合光介電泳平台與光定址半導體感測平台應用於高通量生醫感測及其化學影像建構

本研究目標為整合光介電泳平台與光定址半導體感測平台，並應用於高通量多點式化學離子濃度偵測及繪製其對應的化學影像，同時也可進一步應用於細胞生理學的基礎研究，如細胞代謝等。利用此整合平台，可將細胞先以光介電泳力排列成特定圖形並吸引固定不動，接著利用化學藥品或藥物刺激細胞，讓細胞藉由代謝作用釋放出不同離子，如氫離子、鈉離子、鉀離子等，再利用光定址平台感測離子濃度的分佈，進一步將其繪製成化學影像，即可成為全新概念且具獨特性功能的細胞生理學研究平台，目前市面上還沒有可達到相同功能平台，能夠同時對細胞作操控、排列及偵測其代謝離子濃度的分佈。然而要完成此一整合系統，必須克服一些目前個別平台架設的方式。計畫第一年目標為利用市售的投影機加上光學縮倍鏡來取代傳統光定址感測器的光源，此一嶄新概念將賦予光定址感測器新的生命，傳統上的光源是用雷射或是LED，若需多點掃瞄則必須配合精密的X-Y-平台或是LED 陣列，如此設計有許多先天的限制，如前者的造價昂貴、體積龐大、偵測速度慢等，後者光源數有限、解析度有極限、LED 陣列繞線複雜等，利用本計畫提出的投影機當作光源，除解析度可大幅提高外，光點照射的位置亦可任意藉由電腦控制來改變而不需移動整體光源。計畫第二年主要是將傳統LAPS 單晶矽的晶片，轉換成薄膜非晶矽晶片，非晶矽的特性為移動率(mobility)低、擴散距離(diffusion length)短，且其沈積厚度可以是單晶矽晶片的數百分之一倍，如此不但可使晶片在多點偵測上的空間解析度提升，更可為接下來整合光介電泳平台的晶片作準備。同時此階段亦導入微流體晶片的概念，讓LAPS 能同時作多點多樣樣品的偵測。計畫最後一年，將整合光介電泳平台與光定址平台，形成一個新的細胞研究工具，此兩平台所用的光源、晶片經前兩年的開發整合後，剩下的就是在平台硬體上面的整合。光介電泳可作為細胞操控、排列的功具，光定址感測器可以偵測細胞代謝出的離子濃度，並能描繪出對應的化學影像，如此的整合平台，預期可提供作為細胞生理學基礎研究的獨特平台。

系統編號:PB10202-0716
原計畫編號:NSC100-2221-E182-021-MY3