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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

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 2 2 2 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 3. 2.1 離 (lift-off) 金 (metal-etching) 金 金 良率 2.1.1 Piranha Piranha 硫 (H 2 SO 4 :H 2 O 2 =4:1) 例 120 粒 便 異 120 20 冷 便 行 2.1.2 立 20µm 度 SU-8 流 SU-8 不 SU-8 2.1.3 利 Å Å 金 2.1.4 流 : 利 (Spin Coater) (S1818) 90 3 狀 利 S1818 (MF351:D.I. Water=1:4) 120 3 利 金 金 [ 1] 2.1.5 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 100 30 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

度 [ 2] 1 FeCl 3 +HCl ITO 度 度 率 利 S1818 FeCl 3 +HCl 80 30 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 3.3.1 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 3.3.1 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

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 1.527 S/m) 行 粒 參數 (Vpp=5V, 率 =1KHz) 度 0.1527S/m 便 Vpp=5V 率 =1KHz [ 13] 1.527 S/m 0.195 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 1951. 2. Herbert A. Pohl, Some Effects of Nonuniform Fields on Dielectrics, Journal of Applied Physics, p.1182-1188, Vol.29, 1958. 3. 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.531-541, Jan. 2001. 4. Adam Rosenthal, Joel Voldman, Dielectrophoretic Taps for Single-Particle Patterning, Biophysical Journal, Volume 88, p.2193-2205, March. 2005. 5. 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.1765-1774 2004. 6. 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, 687-698, 1999. 7. N.G. Green and H. Morgan, Dielectrophoretic separation of nano-particles, J. Phys. D:Appl. Phys. 30, 1997. 8. 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.215-221, 2002. 9. 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.3362-3371, 2002. 10. Thomas B. Jones Electromechanics of Particles, New York: Cambridge University Press, 1995 11. Thomas B. Jones Basic Theory of Dielectrophresis and Electroration, IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine. 2003. 12. 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 2000. 13. 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, 864 869, 2004. 8. 1 N6-4

1 不 度 ITO 5 雷 2 80 0 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

9 SEM (2) 12.2 12 粒 12.1 DEP 12.2 DEP 10 13.1 11 CFD-RC 粒 DEP 13.2 13 13.1 DEP 13.2 DEP 12.1 度 DI water 8x10-4 S/m PBS 1.527 S/m 不 PBS 0.195S/m 2 度 N6-6