微流体混合暨仿生输送元件之设计与检测

1、微流體混合暨仿生輸送元件之設計與檢測楊鏡堂 博士國立清華大學 動力機械工程學系 教授國立清華大學 奈米工程與微系統研究所 合聘教授微系統之研究始於1950年代之半導體製程 (electronics) , 研發主軸歷經70年代之物理與機械之微機電感測器 (MEMS sensors)，80年代之化學感測器 (chemical sensors)，到了90年代主軸演化至微全分析系統 (micro total analysis systems, mTAS)，晶片實驗室(lab-on-a-chip)之理念更為工業與學術界開拓了寬闊之視野隨著微機電製程技術的成熟與蓬勃，“微型化”成為發展前瞻科技的重要代名詞

2、之一。在近十幾年間，微流體系統 (microfluidics) 的研究逐漸演化出有別於傳統矽基微機電系統的新風貌，從沒沒無聞的角色轉變成為主流，其應用由生化領域迅速擴散至各領域之中，如今已趨於成熟並逐漸為工商業界所採用。本專題演講分為三部份；首先漫談本人從鉅觀系統研究轉換至奈微系統與仿生動力系統的歷程與願景，其次聚焦於微混合器及微反應器的演進與相關研究的發展近況，研發瓶頸與選擇本主題之動機。研究成果則包含本實驗室十餘件混合元件專利之創新設計、剖析混沌混合之流場機制以及微混合測量技術與定量方式的開發等，依序瀏覽創新渦漩調控式微混合器、平面蜿蜒型微混合器、交叉重疊式微混合器、微流體振盪器、連續溝槽

3、微混合器以及分割再重組之混沌混合器等，希望可以與各位研究生分享各項元件之創新理念與學術創新內涵。第三部份由葉效應的現象、昆蟲之纖毛之斥水作用、鐵板燒平台水珠之跳動原破題，嘗試由操縱連續流體之元件演化至以微液珠作為工作體的微體晶片。使用微流體除可以改善續體操作之缺點，可減少試劑的費、加快混合反應，但是關鍵之一在於微液珠於微結構表面的輸送為與液珠操控的技術和原，因此我們的研究團隊以牛頓運動定律為基礎，選定液珠之驅動與操控暨其工程設計應用(用表面能轉換驅動暨操控微液珠)為主題之一。目前已取得多項生醫微流體晶片創新專利，未來希望整合理論分析、製程技術、生物分子或奈米粒子自組裝技術、實驗量測和工程應用，

4、進一步落實於生醫診測元件之設計。 微尺度多相流體混合研究暨微混合器研發成果 渦漩調控之微混合器 J. Lab Chip, 2005ROC Patent, 2006; US Patent, pending, JMM, 2007mixing channelreservoirGrooved patternflow directionflow directioni250200150100500oy重疊交叉之混沌微混合器OC-m-mixer, ROC Patent, 2005, US Patent, 2006J. Chem. E. Science, 2007, JMM, 2006 Highlights高效能微混合器CGMROC Patent 2006, pending; CES, 2007 A Serpentine Channel Incorporated with CD PatternsROC Patent, 2006; US Patent, 2007; JMM, 2006; IJHMT, 2007Microfluidic Oscillator & m-LIF/FRETROC Paten