隨著生物科技的日新月異，對於操控微小生物組織的需求也日益殷切。生物的多樣性及高度組織分化，使得相關的分析工作顯得龐大而複雜。例如不同物種間的DNA圖譜分析，早期往往需要耗費研究人員一生的時間方能完成。如今藉由微機電製程及微操控技術所組成的生物晶片，則大大縮短檢驗分析的時程。此節要介紹兩種操控微滴及微粒的新技術 — 光電滲流與光電鑷子，都具有非接觸及非侵入的特性，能有效降低對操控物傷害。所以，廣泛的應用在生物科技中。但是傳統的電滲流及光學鑷子技術，受到一些先天設備的限制。因此，在操作上及使用上一直無法更有效率的執行。例如為了提高電滲流的分離效率或流動速率，往往需要提高電極間的電壓。但過大的電壓，會導致電極產生焦耳熱，對樣品產生不良影響。而固定的電極裝置，使得電滲流的操作僵化無法任意調動。為了增加電滲流的可操作性，則須製作複雜的驅動電極。而此複雜的驅動電極只能適用單一特殊用途，無通用性。同樣的，光學鑷子需要藉由雷射光聚焦來進行微粒捕捉，雷射光能量越強，捕捉的能力越強。但過高的雷射光能量，同樣會造成高熱影響樣品。此外，雷射光的聚焦距離受限於鏡頭，單次可操控的顆粒數目少，因此也限制光學鑷子的使用範圍。
新型光電滲流與光電鑷子技術，分別在電滲流中添加光學驅動電極，和在光學鑷子中增加光電場使其產生介電泳效應，以改善前述的操控缺點。光學驅動電極與光電場的形成，是藉由在電極上塗佈一層有機光導材料(organic photoconductive materials)，搭配光源圖譜(light
pattern)可以任意變換驅動電極大小、形狀及位置。有機光導材料與目前熱門的有機敏化太陽能電池所用的光敏材料相似，其特性在於未照光時近似絕緣體，但照光時材料吸收光能後會產生電荷變成導體。這樣的材料其實廣泛的應用在雷射印表機及數位影印機的顯影耗材中，例如碳粉匣中的感光滾筒。目前穩定性高、價格便宜、光敏度佳的光導材料以「酞菁氧鈦(Titanium oxide phthalocyanine, TiOPc)」為主流。含有此光導塗層之光致電滲流（light-induced electroosmotic flow, LEOF）操控元件的結構如圖20。
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圖20、用於磁珠濃縮之含光導TiOPc塗層的光致電滲流晶片(LEOF chip)結構示意圖。其晶片結構為夾層式，包括頂部透明ITO電極、液體介質、及塗佈於底部透明電極上的TiOPc光導層。照光區電荷藉由光導層傳輸至表面，引發表面LEOF。驅動流體往照光邊界流動，並帶動磁珠往照光區形成濃縮[13]。
此元件的特性在於TiOPc光導塗層在照光後，會由非導體變為導體。因此，照光區的電極會變成帶正電之虛擬電極，與兩側未照光區比較起來，照光區形成一個高電位區。所以，照光區與未照光區之間形成一非均勻電場(non-uniform electric field)，並驅動液體介質往照光區滲流。光致電滲流晶片的製作程序，如圖21。
圖21、光致電滲流晶片的製作程序，(a)~(d) 利用剝離程序(lift-off process)來定義ITO圖案的位置。(e) ITO圖案製作後，以旋轉塗佈法(spin-coating process)塗上TiOPc光導薄層，並於加熱板上加熱硬化TiOPc薄層[14]。其中Pyrex是玻璃基材；Mask是微影蝕刻用光罩；AZ4620是正型光阻劑。
圖21所製作的晶片為非均勻電極，搭配TiOPc光導層，可以任意變化出不同的非均勻電極組合。不同的電極組合可以得到不同的電滲流調控參數，例如流動方向及速度、流場的形式等，藉此來達到混合、分離、輸送特定微滴或微粒的目的。實際的晶片結構及操控方式，如圖22所示。
圖22、光致電滲流晶片的側視圖，關鍵技術在於利用光操作液體流動方向。(a)照光區電荷被誘導至TiOPc表面形成虛擬電極序列引發電滲流使液體流動。(b)光圖譜右移使得在TiOPc表面之虛擬電極序列反轉，並引發電滲流方向反轉[14]。
根據照光區的不同，圖22(a)顯示之虛擬電極之序列為1：1：5：3，其中包括1單位負電極，1單位間隔，5單位正電極及3單位間隔，形成向右之電滲流。相反的，圖22(b)則顯示反轉的電極序列3：5：1：1，形成向左之電滲流。如果照光區改為使虛擬電極序列變成對稱之均勻電極，電滲流將形成如同圖20之渦流。
新型光電鑷子操控微粒的方式為結合光鑷子與介電泳的特色而成的光電鑷子技術。利用改變光學圖案，並投射到光導材質的表面，在外加一交流電場(AC electric field)，可操控懸浮於絕緣介質的單一或大量粒子。由於，改用介電泳力捕獲微粒，故不需使用雷射光及顯微鏡聚焦，因此不再受到透鏡聚焦的限制。圖23為一新型光電鑷子晶片的運作原理示意圖。當光圖譜投影於 OET 晶片表面上時，暗區未照光的TiOPc光導層近似絕緣體。因此，暗區具有較高的阻抗，使得大部分壓降落於暗區，未能對懸浮於溶液中之粒子造成影響。相對的，亮區的 TiOPc受光激發而產生大量電子電洞對形成導體狀態，與上電極 ITO玻璃間形成一非均勻電場。此時，亮區的TiOPc光導層成為虛擬電極，懸浮於介質溶液中之微粒將受到介電泳的作用。當微粒的介電常數小於介質液體時，系統形成負介電泳，微粒會被吸附於低電場區。相反的，微粒具有高介電常數時，系統形成正介電泳，微粒會朝電極區移動。圖23為一負介電泳系統，因此微粒會吸附在暗區(低電場區)。
圖23、光電鑷子晶片的運作原理示意圖[15]。
使用光導虛擬電極的優勢在於，電極的位置及形狀不需事先設定。因此，在製作OET晶片時，將不再需要製作繁瑣的電極圖譜。只需要將電極圖譜轉換成光投影圖譜，利用TiOPc光導層即可轉化成虛擬電極。同時，此虛擬電極可以被覆寫更新，反覆使用。圖24為利用TiOPc光導虛擬電極之光電鑷子操控微粒的展示。操作方式為，將圖24(a)上方夾鉗(clamp)光譜以電腦游標(Cursor)控制，使其開口對準欲捕捉的微粒並移動捕獲微粒，然後關閉開口。圖24(b)則是將關閉開口的夾鉗移動到下方儲藏區(虛線)。圖24(c)&(d)則是打開開口釋出夾鉗捕獲之微粒，然後用放置器(putter)將微粒驅趕至儲藏區左側。
圖24、光電鑷子操控微粒的展示[15]。
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