英飛凌進軍生物晶片領域

英飛凌科技(Infineon Technologies)的研究員日前成功地與德國馬克思浦朗克研究所(Max Plank Institute)，合作研發出具有活神經細胞的創新生物感測器晶片，可讀取細胞所發出的電子訊號。這種被英飛凌稱為“神經晶片”的突破技術，將有助於科學家在神經元、神經組織及有機神經網絡方面獲得新發現。在藥物發展領域中，此種神經晶片將幫助活神經元新藥物配方功效之測試，且有助於研究的有效度及生產力。
    英飛凌科技是在2003年2月的國際固態電路會議(International Solid State Circuits Conference: ISSCC)中，報告此種神經晶片的研發進展；英飛凌這份研究報告是全球第一個發現包含活神經元之電子訊號測量的報告。透過與馬克思浦朗克生化研究中心(Max Plank Institute of Biochemistry)的合作，這個由雙方研發人員所組成的專案團隊已成功地紀錄了由蝸牛腦神經元所發出的電子訊號。
    負責英飛凌科技企業研究中心生物感測器晶片研發活動的資深總監Roland Thewes博士表示：「在訊號雜訊比(signal to noise ratio)方面，此種神經晶片的咦饕呀咏锢順O限(elementary physical limits)。英飛凌以其50年的晶片製作經驗及知識，發展生物晶片，並將矽(silicon)技術哂迷谏锘瘜W及新的藥物研究領域。以神經晶片為根基，人類在科學方面將能有更進一步的了解。」
    事實上，從2000年中開始，英飛凌就與位於慕尼黑近郊Martinsried市的馬克思浦朗克生化研究中心合作，發展神經晶片及相關測試系統；由英飛凌主要負責半導體技術之發展，而馬克思蒲朗克生化研究中心則提供其在神經晶片介面(neuron-chip-interfacing)領域中的專業知識。
    另外，據馬克思浦朗克生化研究中心總監Peter Fromherz博士指出：「我們在神經元半導體介面的長期研究，現在已成功地發展成為高科技晶片。英飛凌在微電子尖端科技的發展，是開發生物醫學、生物科技及腦部研究領域前所未有之應用的先決條件。」

初步成果
    目前英飛凌所研發出的神經晶片是在1平方公厘的陣列模式可容納128 x 128的感測器。其中每個感測器之下均有一組複雜的電子電路，可將加強與處理極微弱的神經元訊號，個體神經元(Individual neurons)被放在感測器陣列之上的養分解決方案中，以持續神經元之生命力，並幫助神經組織之重建。英飛凌的技術及方法可幫助科學家在一連幾個月的研究過程中，能夠不間斷地觀察神經組織，並持續發現神經系統與腦如何學習、處理與儲存知識。
    這款神經晶片的感測器密度是今日一般研究神經元方法的300倍之多，而神經晶片上的每一個感測器之間的距離則為8微米(1厘米的千分之一)。所以神經元可被置放在神經晶片感測器範圍的任何一處，也因此，樣本上的每一個神經元至少會被神經晶片上一個以上之感測器所探測到。
    但在傳統的作法上，在研究樣品的準備過程中便已將神經元破壞，同時典型的神經元尺寸是10到15微米，加上今日一般研究神經元方法是利用具有氣相沉積(vapor-deposited)金屬薄片的玻璃基版探測神經元，因此所製成的低密度的感測器並無法建立可靠的接觸面。
英飛凌這款神經晶片其總面積為5 x 6平方公厘，其中包含加強及處理神經元訊號與傳輸數據資料的電路系統。此種神經晶片是以標準CMOS技術為基礎，並輔以額外的製程技術，所完成電容(capacitive)感測器陣列。此種神經晶片能夠探測並掌握100微伏特(百萬分之一伏特)至5豪伏(千分之一伏特)之間的電壓差。
    此外，由於此一神經晶片可以同時檢視數個神經元，因此可提供較多的相關數據資料；這使得它可以幫助記錄神經組織在一定時間內的電子活動咦鞔涡颍瑫r可以達到每秒記錄其16,384個感測器，每一個感測器超過2,000個單一數值的執行效能，同時所記錄到的獲的資料可被轉換成一張彩色圖片，以做為影像分析。藉由這些資料，可以讓研究員完整得知神經組織在一段時間內對於電擊刺激，或特定化學物質的反應。