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1 列 1 2 李 1,3 2 1,4 1 立 2 3 立 4 立 利 立 列 利 力 (Negative Dielectrophorestic force, N-DEP Force) 行 利 流 SU-8 利 不 流 流 (U937, 15-20µm) 度 ITO 利 PDMS 料 利 利 雷 立 ITO PDMS 行參數 率 (5 Vpp, 1KHz) 粒 度 力 例 力 量 : SU-8 力 雷 1. (Dielectrophoresis) 理 H.A. Pohl 1951 年 [1,2] 論 粒 流 流 年來 粒 10µm 利 力 數都 [3,4] [5] 離 利 狀 不 [6,7] 論 利 力 理 [8] U937 離 利 力 行 [9] 療 都 不 類 異 來 離 量 來 年來 力 理 離 量 類 力 量 力 力 立 立 不 力 更 粒 量 2. 力 理 力 理 [10,11] 粒 力量 ε 1 E () r 0 力 F = R CM E R (1) 3 2 2πε1 Re[ ( ω) ( )] 便 力 (Dielectrophoresis Force) N6-1

2 3 2 FDEP = 2πε1R Re[ CM( ω) E ( R)] ε 1 數 R 粒 CM ( ω) Clausius-Mossotti factor, 率 數 E 2 ( R) * * ε 2 ε1 * 度 CM factor=, ε * * 2 數 ε 2 + 2ε1 * 粒 數, ε = ε j ( σ ω), ε = 數 σ = 度 CM factor 粒 度 粒 數 CM factor 力 (Positive-DEP) 力 (Negative-DEP) ε * 2 ε * 1 粒 度 度 CM factor 力 粒 度 ε * 2 ε * 1 粒 度 度 CM factor 力 粒 度 力 粒 度 力 度 粒 離 (lift-off) 金 (metal-etching) 金 金 良率 Piranha Piranha 硫 (H 2 SO 4 :H 2 O 2 =4:1) 例 120 粒 便 異 冷 便 行 立 20µm 度 SU-8 流 SU-8 不 SU 利 Å Å 金 流 : 利 (Spin Coater) (S1818) 90 3 狀 利 S1818 (MF351:D.I. Water=1:4) 利 金 金 [ 1] SU-8 利 雷 類 漏 粒 說 2.2 流 利 PDMS 流 (Micro-Flow Chamber) PDMS (SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit, Dow Corning) 例 1:10 利 PDMS (Vacuum Pump) PDMS 100µm PDMS 便 流 2.3 ITO on Glass Sheet Resistance=5( Ω ) 利 ITO on Glass 利 粒 FeCL 3 +HCL ITO 流 立 兩 inlet outlet 便 立 2.4 流 PDMS glass [12] 利 O 2 plasma 理 PDMS ITO on glass ITO 裸露 PDMS [13] ITO FeCl 3 +HCl 兩 [ 1] 利 AFM 量 N6-2

3 度 [ 2] 1 FeCl 3 +HCl ITO 度 度 率 利 S1818 FeCl 3 +HCl 來 ITO 便 ITO [ 3] 流 [ 4] 4. 雷 3.1 雷 理 雷 (Excimer Laser) 雷 理 雷 (Laser Cavity) 不 量 度 雷 料 若 雷 量 料 量 便 量 料 料 離 料 冷 精 雷 料 量 料 不 料 3.2 雷 Exitech-Limited PS-2000 Kr-F 雷 [ 5] 248nm KrF 雷 (Full-Width-Half-Magnitude, FWHM) 30ns 量 350mJ, 率 100Hz 3.3 雷 便更 粒 雷 不 SU-8 便 力便 不 力 粒 參數 量 便 更 精 料 不 雷 量 度 量 不 SU-8 料 不 雷 量 度 SU-8 行雷 數 度 量 不 雷 量 度 雷 SU-8 2 度 [ 6] 200 mj cm 度 0.1µm 路 10x10 10µm 洞 路 5µm 便 類 漏 輪廓 [ 7] 利 SEM [ 8,9] 5. 粒 5.1 數 (Function Generator) 倫 (Aglient) 33220A 數 率 1µHz 20MHz GPIB 令 行 率 10m V pp 10V pp 行 不 率 力 5.2 (Oscilloscope) Tektronix TDS-210 率 50S/s 1 GS/s 2500 率 令 料 5.3 (Syringe Pump) KDS Kds 210 兩 流量 0.001µl/h 流量 量 3ml 流量 7.36ml/min 流量 流量 率 臨 力 率 臨 率 RS-232 令 流量 不 流量 臨 率 5.4 DV OPTIMA 立 SONY DV 力 粒 不 流量 粒 N6-3

4 5.5 Personal Computer DV 利 粒 Labview 7.0 數 便 不 率 不 流量 粒 力 [ 10] 6. 論 6.1 粒 利 粒 力 粒 DEP [ 11] 粒 ( 26 µ m ) DEP 力 流 率 1~2kHz Vpp 1V 10V [ 12] 粒 流 利 粒 度 粒 裡 來若 流 不 力 不 力 6.2 ( 15 µ m ) PBS ( 度 S/m) 行 粒 參數 (Vpp=5V, 率 =1KHz) 度 S/m 便 Vpp=5V 率 =1KHz [ 13] S/m S/m 便 2 不 DEP 力 7. 參 1. Herbert A. Pohl, The motion and Precipitation of Suspensoids in Divergent Electric Fields, Journal of Applied Physics, Vol. 22, No.7, July Herbert A. Pohl, Some Effects of Nonuniform Fields on Dielectrics, Journal of Applied Physics, p , Vol.29, J. Voldman, R.A. Braff, M. Toner, M.L. Gray, and M.A. Schmidt, Holding Forces of Single-Particle Dielectrophoretic Traps, Biophysical Journal, Volume 80, p , Jan Adam Rosenthal, Joel Voldman, Dielectrophoretic Taps for Single-Particle Patterning, Biophysical Journal, Volume 88, p , March D.S. Gray, J.L. Tan, Joel Voldman, Christopher S. Chen, Dielectrophoretic registration of living cells to a microelectrode array, Biosensors and Bioelectronics, Vol. 19, p Steffen Archer,Tong-Tong Li, A. Tudor Evans, Stephen T. Britland, and Hywel Morgan, Cell Ractions to Dielectrophoretic Manipulation, Biochemical and Biophysical Research Communications 257, , N.G. Green and H. Morgan, Dielectrophoretic separation of nano-particles, J. Phys. D:Appl. Phys. 30, Haibo Li, Rashid Bashir, Dielectrophoretic separation and manipulation of live and heart-treated cells of Listeria and on microfabricatied devices with interdigitated electrodes, Sensors and actuators B 86, p , Y. Huang, S. Joo, M. Duhon, M. Heller, B. Wallace, X. Xu, Dielectrophoretic Cell Separation and Gene Expression Profiling on Microelectronic Chip Arrays, Anal. Chem. Vol. 74, p , Thomas B. Jones Electromechanics of Particles, New York: Cambridge University Press, Thomas B. Jones Basic Theory of Dielectrophresis and Electroration, IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine Byung-Ho Jo, Linda M. VanLerberghe, Kathleen M. Motsegood, and David J. Beebe, Three-Dimensional Micro-Channel Fabrication in Polydimethylsioxane (PDMS) Elastomer, Journal of Micromechanical systems, Vol. 9, No.1, March Jin-Ho Kim, Kwang-Ho Na, C.J.Kang, D. Jeon, Yong-Sang Kim, A disposable thermopneumatic actuated microvalve stacked with PDMS layers and ITO-coated glass, Microelectronic Engineering 73 74, , N6-4

5 1 不 度 ITO 5 雷 C FeCl 3 +HCl ITO AFM 6 雷 量 度 雷 量 3 1 度 µ 7 雷 輪廓 2. 雷 4 流 8 SEM (1) N6-5

6 9 SEM (2) 粒 12.1 DEP 12.2 DEP CFD-RC 粒 DEP DEP 13.2 DEP 12.1 度 DI water 8x10-4 S/m PBS S/m 不 PBS 0.195S/m 2 度 N6-6