眾所周知，氧氣是有氧生物體的細胞呼吸所需的生理條件，動物研究方面，如人類吸入氧氣通過肺泡上皮細胞，進入肺部毛細血管後，從肺泡轉移到血液中。至今已有許多研究報告來研究簡單膜材料或單細胞生物的實驗性氧氣擴散性，然而能夠精確地呈現氧氣通過完整細胞層的實驗設備尚未可得或開發完備。緣此，在本研究中，我們建立了一種綜合實驗方法，利用多層微流控制設備和相對螢光壽命檢測儀，可靠地量測氧氣在細胞層的通透與擴散性，培養不同類型活體細胞於實驗裝置內，形成細胞層後，評估其氧氣通透與擴散性，以此實驗方法所得採集數據，確定了I型分化肺細胞樣本具有獨特促進氧氣運輸的行為。
本研究開發新式綜合實驗方法，結合先進的微流體控制設備，可以幫助生物學家構建具有生理意義的肺部研究體外模型，進而了解其潛在機制，對於患肺功能障礙、鼻腔功能缺陷、呼吸系統慢性病（如慢性阻塞性肺病，COPD）的成年人以及具支氣管肺部發育不良的早產兒，可用於藥物測試以尋求可能治療與改善的策略，另亦為肺運作和相關呼吸系統之細胞物理研究領域，啟發與理論模型相互驗證的可能性。（機械系王建凱教授提供）
圖一、用以量測細胞層氧氣通透與擴散性之微流控制裝置：實驗照片與相應原理設計圖。
圖二、左：肺細胞樣本在第1天、第4天和第7天分化過程之原子力顯微鏡量測結果，含有相位圖、二維和三維厚度分佈圖以及對應橫截面厚度分佈圖；右：量測樣本面積、厚度以及不同細胞正規化氧氣擴散率。（數據以平均值±標準差表示，不同的字母代表氧氣擴散率的顯著差異a, b, c = p < 0.01與n = 3）