36項顯微科學創新技術 多次「臺灣第一」

陽明交大生醫光電所高甫仁 潛心雷射光學顯微術30年

撰文記者 吳培安
日期2024-06-27
陽明交通大學生醫光電研究所高甫仁教授。(圖/高甫仁提供)

陽明交大生醫光電所高甫仁,在他鑽研雷射與光學顯微術逾30年的學術生涯中,曾在儀器研發上多次締造「臺灣首次」創舉,促成顯微鏡領域的國際指標性會議FOM兩度來臺主辦、明年將第三度踏上臺灣,高甫仁影響力也從物理學擴及到生醫應用。即將屆齡退休的高甫仁,其願景是期盼未來將研究成果無私地分享給學術界,也笑說:「機會,該留給年輕人。」

撰文/吳培安


陽明交通大學生醫光電研究所,是全臺第一所專注於生醫光電領域的研究所,成立20年來催生多項先進技術,並在2021年完成併校後,正式成為國內整合生醫、光電及顯微鏡尖端技術的指標性研發基地。

在生醫光電所的9位現役師資中最為資深的高甫仁,總是掛著慈父般的微笑、與系上師生打成一片,全無長輩的架子。實際上,高甫仁鑽研雷射光學與光學顯微鏡逾30年,開發迄今累積多達36項技術及方法學,創下許多臺灣第一,是國內光學顯微術的指標性學者。

他最具代表性的開發成果,包含:高效能雙光子共軛顯微鏡、雙光子光電流雷射掃描顯微鏡、無線電頻率之光致電流顯微術、螢光生命期成像顯微術等。

近期,高甫仁在生醫光電所的研究,專注在光致對比(Optical Beam Induced Contrast)、泵浦探測成像(Pump-Probe Imaging)、生醫光電學等,除了光致電流顯微術的物理學開發,也跨足到生技醫療應用,開發可用於微創手術的內視鏡平台與微型照明環等。

潛心30年見證光學顯微術崛起 投入卻僅是偶然

令人意外的是,雖然高甫仁30多年研究生涯的重大成果幾乎都與光學顯微術密不可分,也見證了該領域的崛起,「但光學顯微術過去其實沒有受到重視,會投入也只是偶然的契機。」

「雖然光學顯微鏡被認為是一門由來已久的老學問,但也是一直到1980年代有人開始將雷射與電腦和顯微影像技術結合,才帶來了翻天覆地的變化。」高甫仁說。

回想自己剛投入光學顯微術的時空光景,高甫仁笑說,「那是個有趣的年代,充斥著許多新鮮點子,許多像玩具一樣的新設備冒出來,但解析度都還非常陽春。」

但是隨著個人電腦(PC)和雷射儀器持續進化,顯微設備的功能越來越強大,解析度和對比度都得到跳躍性的提升。

1994年在美國康乃爾大學拿到物理博士學位的高甫仁,其實從事的是表面科學的雷射研究,當時,他已做出連續相位調變(CPM)為基礎的高能量飛秒擴增染料雷射系統等創新雷射光束發射源成果。

然而,表面科學領域的研究成本非常高,要架設一個普通水準的實驗室,至少就需要50~100萬美元,此外,當時同領域的競爭非常激烈、勢如紅海,但整體進展速度卻不快。

「再加上當時的臺灣的科研環境,根本不允許像在美國那樣花錢,所以,當我回臺灣、來到中山大學物理系教書時,在研究成本的考量下,就轉移到成本大約只有10%、也較感興趣的光學顯微鏡研究。」高甫仁說。

「很多領域知識需要從頭開始自學,當時我也不是有把握,但直覺這塊領域一定有前景,我始終希望能研發出一些新穎且價格合理的成果,也一直努力到現在……。」高甫仁自始至今的研發初衷沒有改變。


高甫仁在2014年代表中華民國物理學會(PRSOC),接受美國物理學會媒體APS TV採訪。(圖/翻攝自YouTube)

引領臺灣雙光子領域高峰 首度引進國際指標會議FOM來臺

有趣的是,高甫仁所投入的光學顯微鏡,在發明之初原本是希望應用在半導體元件的檢測,但因為光源的聚焦和脈衝技術的限制而難以實現,需要電子顯微鏡才能檢查;反倒是生物醫學的活體觀察很多都是微米層級(μm,10-6m),成為光學顯微鏡的最佳舞台。

「當時英國牛津大學兩位先驅學者Colin Sheppard和...