進階搜尋


 
系統識別號 U0026-0812200914205588
論文名稱(中文) 微型聚合酶鏈鎖反應晶片封裝模組之研究
論文名稱(英文) A Study on Packaging Modules for Micro PCR Chips
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程科學系專班
系所名稱(英) Department of Engineering Science (on the job class)
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生(中文) 王明中
研究生(英文) Ming-chung Wang
學號 n9794134
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 105頁
口試委員 指導教授-李國賓
口試委員-楊瑞珍
口試委員-黃吉川
中文關鍵字 封裝  微機電系統  微流體系統  聚合酶連鎖反應  生物晶片  連接器  DNA 
英文關鍵字 Packaging  Connector  Microfluidics  PCR  Bio-Chip  DNA  MEMS 
學科別分類
中文摘要 封裝應用於各式電子產品可說已經達到相當高的技術水準,不論是尺寸、溫度、訊號傳輸、以及穩定性的要求,均可達成,所以封裝可以說已經是各產業不可或缺的主要技術了。本研究乃利用連接器產業的成熟技術,設計一套符合微型聚合酶連鎖反應(Polymerase Chain Reaction,簡稱PCR)生物晶片使用的封裝模組。而要將連接器與生物晶片加以結合,首先必須了解生物晶片的特性,及其在使用時的一些必要的環境與操作因素,方可設計出一套符合實際需求的封裝模組。本研究所提出之微型聚合酶連鎖反應生物晶片封裝方法,可成功地達到將生物晶片模組化的目的,使生物晶片操作使用時更為方便與可靠,亦更具市場競爭性。而且,該封裝模組所使用的材料均可達到耐溫200℃以上,足夠承受一般的生物晶片於反應時所產生的高溫。利用連接器的技術來設計與製造該生物晶片模組,除了可利用連接器領域的純熟技術,更可使其達到可大量生產而降低成本的目的,可更加接近產品的商業化目標。
英文摘要 Packaging technology has been applied in a variety of electronic products. It is easy to meet the requirements from difference aspects such as size, temperature, signal transmission and stability by using this technology. Therefore packaging has been an indispensable for product commercialization. The aim of the current study is to develop a set of packaging module for bio-chips based on the mature technology from the connector industry, especially for micro-PCR chips. The characteristics of the bio-chips have been studied firstly, as well as some essential environmental and operational factors to set up the practical requirements. The packaged micro PCR chips have been tested. Experimental results showed that a module can be successfully applied for the packaging of the bio-chips. The heating endurance test showed that the developed module can sustain a temperature above 200℃. It indicates that cost-effective, reliable, and user-friendly packaging module can be promising for related biological applications.
論文目次 中文摘要………………………………………………I
英文摘要………………………………………………Ⅲ
誌謝……………………………………………………Ⅳ
目錄……………………………………………………Ⅵ
表目錄…………………………………………………Ⅸ
圖目錄…………………………………………………Ⅹ
符號說明………………………………………………ⅩⅢ

第一章 序論……………………………………………1
1-1 前言………………………………………………1
1-2 微型聚合酶連鎖反應生物晶片簡介……………2
1-3 微型聚合酶連鎖反應晶片回顧…………………4
1-3-1 聚合酶連鎖反應原理…………………………4
1-3-2 微型聚合酶鏈鎖反應晶片的製作……………6
1-3-3 微型PCR晶片的操作說明……………………21
1-4 研究動機與目的…………………………………26
1-5 研究方法…………………………………………28
第二章 封裝模組之設計與製作………………………30
2-1 設計概念…………………………………………30
2-2 微型PCR晶片儀器架構…………………………30
2-3 封裝模組的結構…………………………………41
2-3-1 封裝模組與儀器的結合………………………43
2-3-2 封裝模組與微型PCR晶片的結合……………48
2-3-3 封裝模組的整體結合…………………………53
第三章 封裝模組之測試………………………………61
3-1 溫度的相關試驗…………………………………61
3-1-1 溫度與濕度的試驗……………………………61
3-1-2 溫度與壽命的試驗……………………………64
3-1-3 溫度的衝擊試驗………………………………65
3-2 衝擊與振動的試驗………………………………67
3-2-1 衝擊試驗………………………………………67
3-2-2 振動試驗………………………………………71
3-3 晶片模組的溫度分析……………………………75
第四章 生醫應用測試結果與討論……………………83
4-1 肺炎鏈球菌的測試………………………………85
4-2 A群鏈球菌的測試………………………………89
4-3 討論………………………………………………93
第五章 結論與未來展望………………………………98
5-1 結論………………………………………………98
5-2 未來展望…………………………………………99

參考文獻………………………………………………101
自述……………………………………………………105
參考文獻 [1]. K. B. Mullis, F. Ferré and R.A. Gibbs, “The Polymerase Chain Reaction,”Birkhäuser, 1994.
[2]. 李國賓,“下一波之生物晶片-微流體生醫晶片之應用及研發”,科學發展月刊, 385期, 72-77頁, 2005.
[3]. M. A. Northrup, M. T. Ching, R. M. White, and R. T. Wltson, “DNA amplification with a microfabricated reaction chamber,” proceedings of Transducers, Chicago, USA, pp. 924-926, 1993.
[4]. A. T. Woolley, D. Hadley, P. Landre, A. J. deMello, R. A. Mathies and M. A. Northrup, “Functional integration of PCR amplification and capillary electrophoresis in a microfabricated DNA analysis device,” Analytical Chemistry, Vol. 68, No. 23, pp. 4081-4086, 1996.
[5]. E. T. Lagally and R. A. Mathies, ”Integrated PCR-CE system for DNA analysis to the single molecule limit,” proceedings of Micro Total Analysis Systems, pp. 117-118, 2001.
[6]. C. S. Liao, G. B. Lee, J. J. Wu, C. C. Chang, T. M. Hsieh and C. H Luo, “Micromachined Polymerase Chain Reaction System for Multiple DNA Amplification on Upper-respiratory Tract Infectious Diseases,” Biosensors and Bioelectronics, Vol. 20, pp. 1341-1348, 2005.
[7]. M. U. Kopp, A. J. DeMello, and A. Manz, “Chemical amplification: continuous-flow PCR on a chip,” Science, 280, 5366, pp. 1046-1048, 1998.
[8]. J. Liu, M. Enzelberger and S. Quake, “A nanoliter rotary device for polymerase chain reaction,” Electrophoresis, Vol. 23, pp. 1531–1536, 2002.
[9]. P. J. Obeit, T. K. Christopulos, and H. J. Crabtree, “Microfabricateddevice for DNA and RNA amplification by continuous-flow polymerasechain reaction and reverse transcription-polymerase chain reaction withcycle number selection,” Analytical Chemistry, 75, pp. 288-295, 2003.
[10]. G. B. Lee, C. H. Lin, C. Y. Lee, F. C. Huang,“Microfluidic Chips for DNA Replication, Electrophoresis Separation and On-line Optical Detection,” proceedings of IEEE MEMS 2003, Kyoto, Japan, Jan. pp. 19~ 23, 2003.
[11]. R. K. Saiki, S. Scharf, F. Faloona, K. B. Mullis, G. T. Horn, H. A. Erlich and N. Arnheim,“Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia,”Science,230, pp. 1350-1354, 1985.
[12]. M. Hassan-King, I. Baldeh, O. Secka, A. Falade and B. Greenwood, “Detection of Streptococcus pneumoniae DNA in Blood Cultures by PCR,” Journal of Clinical Microbiology, 32, pp. 1721-1724, 1994.
[13]. P. Radstorm, A. Backman, N. Qian, P. Kragsbjerg, C. Pahlson and P. Olcen, “Detection of bacterial DNA in cerebrospinal fluid by an assay for simultaneous detection of Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae, and Streptococci using a seminested PCR strategy,” Journal of Clinical Microbiology, 32, pp. 2738-2744, 1994.
[14]. Z. Zhan, C. Dafu, Y. Zhongyao, W. Li, “Biochip of PCR Amplification in silicon,” proceedings of 1st Annual International IEEE-EMBS Special Topic Conference on Microtechnologies in Medicine & Biology, October 12-14, 2000.
[15]. J. Chiou, P. Matsurira, A. Sonin, D. J. Ehrlich, “Performance of a Closed-cycle Capillary Polymerase Chain Reaction Machine,” proceedings of Micro Total Analysis System 2001, pp. 495-496, 2001.
[16]. C. G. J. Schabmueller, M. A. Lee, A. G. R. Evans, A. Bruunnschweiler, G. J. Ensell, D. L. Leslie, “Closed Chamber PCR Chips for DNA Amplification,” Engineering Science and Education Journal , Dec. 2000.
[17]. E. T. Lagally, R. A. Mathies, “ Integrated PCR-CE System for DNA Analysis to the Single Molecule Limit” proceedings of Micro Total Analysis System 2001, pp. 117-118, 2001.
[18]. 回寶珩, 林展生, 李國賓, “PDMS表面處理技術及其在新式微閥之應用”, The 6th Nano Engineering and Micro System Technology Workshop, Nov. pp. 21-22, 2002.。
[19]. 陳奕諭, 李輝煌, 李國賓, “微型聚合酶連鎖反應晶片之性能測試”, 國立成功大學工程科學系碩博士論文, 2005。
[20]. 王偉松, 羅錦興, 李國賓, “以CMOS MEMS技術實現聚合酶連鎖反應晶片之可行性分析”, 國立成功大學電機工程學系碩博士論文, 2005。
[21]. 陳永祥, 陳榮盛, “聚合酶連鎖反應晶片設計及溫度控制分析”,國立成功大學工程科學系碩博士論文, 2002。
[22]. 連剛逸, 李國賓, “整合型微流體晶片系統應用於樣品前處理及快速核酸增幅”, 國立成功大學奈米科技暨微系統工程研究碩博士論文, 2006。
[23]. 黃富駿, 李國賓, “整合型微流體即時檢測系統應用於核酸增幅與電泳分離及偵測”, 國立成功大學工程科學系碩博士論文, 2007。
[24]. 莊達人, “VLSI製造技術”, 高立圖書有限公司, 第五版, 2003。
[25]. 黃淑娟編譯, “CMOS VLSI設計原理”, 偉明圖書, 2002。
[26]. 楊金成, 吳政三, 柯富祥, “TEL MK-8自動化阻劑旋轉塗佈及顯影系統介紹”, 毫微米通訊第八卷第一期, 41-49, 2001。
[27]. 王耀漢, 張守進, “半導體封裝球銲製程中影響金鋁介金屬化合物的要因及改善方法之研究”, 國立成功大學電機工程學系碩博士論文, 2001。
[28]. 王明俊, 林文台, “射頻濺鍍法生長鉍鑭鈦薄膜及其鐵電性質研究”, 國立成功大學材料科學與工程研究所碩博士論文, 2002。
[29]. 汪建民, “材料分析”, 中國材料科學學會, 國家圖書館出版。
[30]. 謝宗閔, “使用微機電系統技術進行微小型聚合酵素連鎖反應系統之研製”, 國立成功大學電機工程學系碩博士論文, 2003。
[31]. 楊長江, “如何選擇適當之振動測試系統”, 電子檢測與品管季刊, 台灣電子檢驗中心, 第35期, 民國87年7月。
[32].C. H. Wang, Y. Y. Chen, C. S. Liao, H. H. Lee and G. B. Lee, “Micromachined flow-through polymerase chain reaction chip utilizing multiple membrane-activated micropumps,” proceedings of IEEE MEMS 2006, Istanbul, Turkey, Jan. pp. 22-26, 2006.
[33]. 廖家陞, 李國賓, “微型自動化核酸增幅系統快速偵測感染性疾病之病原菌”, 國立成功大學工程科學系碩博士論文, 2005。
[34]. 李輝煌, “田口方法品質設計的原理與實務”, 高立圖書有限公司, 第二版, 2004。
[35]. 王志豪, 李國賓, “整合氣動式微閥門與微幫浦之多功能生醫微流體檢測晶片及其疾病偵測之應用”, 國立成功大學工程科學系碩博士論文, 2004。
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2008-08-01起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2008-08-01起公開。


  • 如您有疑問,請聯絡圖書館
    聯絡電話:(06)2757575#65773
    聯絡E-mail:etds@email.ncku.edu.tw