中研院研發出全球首款新冠病毒晶片檢測系 - 工程師

中研院研發出全球首款新冠病毒晶片檢測系統

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這是半導體與生醫產業跨界合作的典範。中央研究院物理研究所陳啟東研究員團隊研發「
矽奈米線場效應電晶體」先進技術，打造全球首款新冠病毒快速檢測晶片系統，單次樣本
檢測只需3分鐘！

該儀器甫於去 (2021) 年12月底通過食品藥物管理署緊急使用授權(EUA)核准製造，適合
佈署於機場、人潮較多的檢驗站，為第一線防疫人員添上一大利器。

目前，新冠篩檢普遍採用聚合酶連鎖反應 (PCR) 核酸檢測，需透過螢光標識且耗時較久
，且受限於光學解析度，若檢體中的病毒等致病因子含量太少時，便無法透過光學訊號判
讀。

而此晶片系統所使用的核心技術「矽奈米線場效應電晶體」(silicon nanowire
field-effect transistor, 簡稱SiNW-FET)，是一種半導體技術應用，以電流訊號檢測，
具快速、即時、高靈敏度等特性。

同時，此技術也結合分子檢測方法，將可辨識新冠病毒核酸的生物探針分子 (probe) 固
定於SiNW-FET晶片上。當晶片偵測到檢體內含有新冠病毒核酸序列，電流訊號會上升，進
而得知檢體含有新冠病毒。單次樣本檢測只需3分鐘，完整檢測包含檢體、陰性樣本、陽
性樣本對照，以及人員作業時間，可於20分鐘內取得檢驗結果。

陳啟東說明，相較於PCR以光學設備進行驗證；SiNW-FET直接以電訊號檢測，利用待測物
(如蛋白質、DNA等) 本身的帶電特性，偵測電荷分布的改變，故能擺脫光學侷限，快速、
準確測出微量分子，大幅縮短檢測時間。

矽奈米線場效應電晶體近年來廣泛使用於生醫感測元件上。然而，如何整合元件並建立一
套生物感測系統是一大挑戰。陳啟東對此鑽研已超過十年，從一開始在實驗室及無塵室設
計和製作SiNW-FET，後來再請半導體廠代工晶片製程。

該新冠病毒晶片檢測系統整合「半導體製程技術」與「生物科技」等兩大領域，獲本院技
轉的矽基分子電測科技股份有限公司 (Molsentech)，其核心成員來自陳啟東研究團隊，
且為國家生技研究園區進駐廠商，致力於半導體生醫晶片即時檢測的開發與應用。由本院
陳啟東研究員提供技術協助，國家實驗研究院臺灣儀器科技研究中心進行安規前期驗證，
高雄榮總執行臨床測試，攜手為臺灣與全球防疫貢獻心力。

矽奈米線場效應電晶體分子感測器的研究獲中研院及科技部補助，並與臺北科技大學蔡麗
珠教授團隊合作，歷年來已發表多篇論文，近期一篇於去 (2021) 年刊登在國際期刊
Journal of Materials Chemistry C (JMCC)，標題為： 《A dual function
electro-optical silicon-field-effect transistor molecular sensor》

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