許聿翔老師研究團隊成果獲刊Lab on a Chip 封底

應用力學研究所許聿翔老師與博士班學生李承哲，從食物真空密封袋的設計概念為發想，成功開發出薄膜型可自驅動的微流體系統，並驗證其可行性於微混合器的應用。此項成果於2019年9月刊登於英國皇家化學學會微流體生醫系統研究指標期刊Lab on a Chip，並獲選為該年9月封底。

目前以微流體方法進行生醫、生物化學、環境監測等目的之研究已為主要趨勢，擁有大量且廣泛的文獻資料，然而當前市面上發展成熟的項目及產品，依舊以毛細管力為主的試紙與試片為大宗，少有微流體晶片成功的案例。過去10多年來來學者們也都嘗試去分析與解讀為何微流體晶片的市場接受度不高，其中一個重要因素是如何建立出良好的檢測晶片與外界的聯繫介面(world-to-chip microfluidic interfacing)，是解決市場接受度及普及性的關鍵之一。

本研究利用過去所開發的薄膜熱壓印技術，可於塑膠薄膜上翻印出不同尺寸的微流道結構，在封閉流道後將其置入一般塑膠空袋中進行真空封裝的步驟，即可完成一總厚度最薄為0.4毫米、重量最小為0.3克之可獨立運作微流體系統。而操作此晶片系統的方法相較於傳統實驗室常見的作法也有大幅度的簡化，使用者只需要在入口處滴上要進行混和的試劑及待測溶液，接著以短針刺在該處以破除儲存在袋內的真空負壓，溶液便會因真空袋內外壓力差而自動被吸入微流道之內，達成驅動及混合的目的。整篇研究中，團隊探討不同的塑膠晶片設計、不同種類溶液對於此系統架構下的填充特性，並與基礎理論及數值模擬相互驗證。此外也針對晶片系統可否長期儲存，以達到未來商品化的需求之可行性進行探討與檢驗。李承哲表示，關鍵在於如何用相當有限的元素達到你所想要達到的目標，在這裡指的是純粹利用塑膠薄片與大氣壓力，便可以調控超過千倍以上的微流體流速變化行為，相信這會是一項有相當有潛力的微流體操控技術。

本研究成功開發出可獨立運作的微流體系統並驗證其在微流體混合之可行性。同時本系統還具備可拋棄、低成本、輕薄主體、快速及操作簡易之優點，且可針對不同使用情境，調控流道內溶液流速與體積流率。於此同時研究團隊也積極進行如何將此一技術擴展至多相流填充、微粒濾除等微流體操作，期望未來能開發出整合性可攜式之個人化生醫檢測平台，以實現快速篩檢與定點診療之目的。

本研究團隊感謝科技部計畫經費支持

Lab on a Chip期刊全文
Vacuum pouch microfluidic system and its application for thin-film micromixers