微系統技術專題

以雷射直寫製造技術為基礎的 3D 微列印 [ 下載 PDF ]

林志郎

「3D 列印」 是當前熱門的話題，儼然已成為掀起全球第三波工業革命的關鍵技術，它是以數位模型檔案為基礎，以高分子或其它可粘合材料，透過逐層列印的方式直接構造任意三維結構，此製造方法具快速、便利和直觀等優點。「雷射直寫製造」技術也是 3D 列印的技術形式之一，本文將探討雷射直寫製造技術的關鍵－「雙光子光致聚合」原理與其應用發展，介紹國外相關文獻，並報告筆者研究室近年來之相關研究成果。

表面增強拉曼散射技術之奈米雕刻金屬感測元件 [ 下載 PDF ]

游竟維, 王永祥, 任貽均

本研究利用斜向角度沉積法搭配基板自我旋轉速率調控，製鍍具備各種直徑分布範圍的單層金屬奈米直柱，提供在可見光與紅外光波段下，具廣波域、高吸收及無偏極態相關光譜特性，而增強奈米結構的局部電場效應；此結構可做為表面增強拉曼光譜基板。利用此技術將實質增強農藥本身之拉曼散射訊號，可作為蔬果上農藥殘留之快速光學感測應用。

熱氣泡致動器於微流體生醫晶片之應用 [ 下載 PDF ]

鄒慶福, 黃正翰, 曾可欣

微流體晶片已廣泛地應用在生物醫學檢測，其概念是將傳統的大型檢驗機構縮小至單一晶片，使其具有篩選、分離及輸送等功能，同時透過微量檢體即可達成檢測需求，且能有效縮短檢驗時程。有鑑於此，本文提出一種多功能熱氣泡驅動微流體晶片製作技術，即利用微機電製程在矽晶片上直接製作出微流道、電阻式微加熱器以及儲存槽等元件，並透過塊狀的微加熱器產生熱氣泡的致動方式，應用在微珠結構的分離過程。本研究開發的技術具有簡易的製程優勢，只需兩道光罩即可在晶片上同時完成微流道、微閥門、微幫浦以及微混合器等元件結構；此外，利用熱氣泡的驅動方式可以有效地改變流體的流場行為，進而操控特定尺寸的單一微珠進入預設的儲存槽，預期未來該技術可應用在單一生物體之分離與篩選，如羊水中的活性細胞。

開發具組織軟硬度辨識之壓電式軟性觸覺感測器 [ 下載 PDF ]

莊承鑫, 李讚修, 呂昆峰, 穆建良

依據衛生署統計，胃癌在台灣十大癌症死亡率排名第五。胃癌早期最常使用內視鏡影像進行檢測，然而，在胃裡有一種胃黏膜下腫瘤，主要發生於肌肉層，而表面胃黏膜毫無異狀，僅邊緣平緩隆起，常誤認為正常黏膜皺壁，目前診斷上主要以內視鏡超音波來檢測，由於設備昂貴，且僅限醫療中心才有。因此，本研究提出一種新穎的量測方法，基於結構化電極之軟性壓電式觸覺感測器的概念，利用感測器內層結構材料及外層包覆材料之楊氏模數不同，致使接觸軟硬組織時呈現電壓比值之差異性，來達到即時診斷的能力。為模擬黏膜下腫瘤型態，利用仿人體的黏膜與腫瘤之雙層結構，分別進行數值模擬與實驗量測，由模擬結果顯示，感測器對於量測黏膜下較為軟性之彈性體的辨識能力較高。實驗方面，為了驗證觸覺感測器是否能辨識黏膜下組織軟硬度，我們選用兩種薄膜作為上層結構，一為與生物組織軟硬程度相似的 PDMS 薄膜，二為直接採用豬胃所擷取下來的黏膜，分別針對下層 4 種不同硬度等級之彈性體進行量測，實驗結果得知，所開發之觸覺感測器具有辨識黏膜下組織軟硬的能力。未來將感測器微小化，並安裝於內視鏡附件前端，以建立定量化資料庫及模組系統，進行即時觀察黏膜下組織之硬度值，輔助醫師在診斷上的便利與方便性。

以奈米改質多孔性氧化鋁為基礎的重金屬離子吸附分離技術 [ 下載 PDF ]

張興政, 陳雅惠, 羅安婷

本裝置採用陽極處理與薄膜改質技術，製作奈微米多孔性改質氧化鋁 (AAO) 過濾膜感測結構，可有效吸附分離溶液重金屬離子。設計化學發光檢測機制整合於立體微流檢測系統，實驗檢測市售彩妝化妝品重金屬含量。採用化學沉積法分別將聚羅丹寧、活性氧化鋁與活性碳三種吸附劑聚合於 AAO 膜多孔表面與孔洞側壁，形成具多吸附性分離之多孔吸附 AAO 複合膜，改質 AAO 複合膜具有良好的孔洞均勻性、高孔隙率、特異吸附性和良好的透水性，能有效提高 AAO 膜表面吸附與分離金屬離子能力。

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攜帶型抗藍光鏡片量測裝置 [ 下載 PDF ]

陳德請, 李錫霖, 林漢傑

本研究目的在建立一套攜帶型抗藍光鏡片量測裝置，其特色使用光脈波調變與濾波電路技術以防止外界環境光干擾及不必使用光學濾光片。脈波電子信號經半波轉換電路供微處理器做運算。本系統主要由發射電路、接收電路與信號處理電路三個單元所組成。發射端是利用達靈頓驅動電路使 LED 操作電流最佳化，此時藍光發光二極體 (LED) 可獲得最強的脈衝光。經實驗證明穿透率量測準確度達 6%，茶色 20% (穿透率為 80%) 抗藍光鏡片及鍍藍膜抗藍光鏡片都具抗藍光效果，且量得此兩者對物體色彩偏差在 3% 以內。

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地面機械綠能量回收技術 [ 下載 PDF ]

蔡達毅, 楊承諺, 潘奕華, 顏文奕, 丁振卿

近年來，全世界出現各式各樣接連不斷的怪異天災，似乎是地球在向人類發出最後通牒，企圖讓人類了解現今能源已經被過度濫用，受污染的環境已造成異常的氣候，現今，如何節省能源與增加再生能源的使用率，是人類所該認真思考的一大議題。目前所被關注的再生能源技術大多都集中在太陽能、風力能、水力能、生質能、地熱能、海洋能及地面機械綠能等，其中，地面機械綠能在近幾年才開始逐漸被重視。這裡所指的地面機械綠能是由施予地面的正向力所造成，當行人或車輛行走於路面時，都會對路面施予正向力，此種能源大多以脈衝形式存在，當能源的狀態以脈衝形態出現時，就會變得非常難以利用，雖然如此，因為地面機械綠能累積起來十分龐大，許多技術紛紛加入開發行列。隨著科技進步，用來採集脈衝能的技術已有壓電效應、電磁感應、靜電容改變、脈衝轉成渦輪旋轉及熱／聲發電技術等，本研究在探討地面機械綠能回收技術，透過初步概算來了解地面機械綠能究竟有多龐大而如此值得被開發。

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應用視覺誘發腦波之高傳輸率腦波人機介面設計 [ 下載 PDF ]

李柏磊, 徐國鎧

在本文中筆者將介紹以視覺誘發電位為基礎的大腦人機介面，這個系統藉由使用 LED 或 LCD 螢幕作為產生閃光刺激的來源，以呈現多重時序的閃光刺激的方式，來控制此大腦人機介面。使用者可以利用眼睛注視所欲選擇的選項，以引發特定的視覺誘發電位，這些特定的視覺誘發電位訊號在經過判別之後，將可送出對應的指令給輸出裝置，以達到溝通與資訊傳輸的目的。這種視覺誘發腦波人機介面，只需要簡單數個試驗的平均，就可以將視野中央的閃光所誘發的視覺誘發電位萃取出來，並衰減視野周圍的閃光刺激所引發的訊號。經過判別可以選擇具最大視覺誘發訊號的閃光選項為目前受測者正在注視的閃光選項，並輸出其對應的指令。本大腦人機介面系統可以讓肢體殘障的病人，能夠利用腦波快速且正確地與其外在環境溝通。