奈米粒子檢測標準 帶動產業發展

時 間：100年6月2日（四）10:00-12:00
地　 點：經濟部標準檢驗局第2會議室（臺北市濟南路1段4號7樓）
主辦單位：經濟部標準檢驗局
執行單位：工研院量測技術發展中心
主 持 人：經濟部標準檢驗局局長 陳介山
出席專家：誌懋股份有限公司董事長　蘇振毅
尚偉股份有限公司經理　楊學孟
國立交通大學環工所教授　蔡春進
國立成功大學微奈米中心教授　廖寶琦
食品工業發展研究所研究員　朱兆秀
工研院量測中心標準組組長 彭國勝建置嚴謹標準 改善國人生活
陳介山：奈米技術發展多年，在許多科技領域已公認具有巨大的發展潛力，及無限的應用可能。事實上，食、衣、住、行不同層面的應用產品早就陸續出現在我們的生活中，從電子產品、紡織產品、衛浴建材、食品與化粧品等民生消費品，到關乎整體人類生存的環境與水資源處理、生醫發展與能源開發等，都可看到奈米科技影子。
但對於這些推陳出新的應用與產品，仍有許多困難與挑戰影響商品化的進程，甚至影響消費者的接受度，像安全性及風險評估的問題，這就必須仰賴更可靠的奈米計量技術與標準。而在先進國家，也日漸關注奈米材料與產品的監督或管制措施，以確保奈米產業在完善構建的環境下成長茁壯。當然，這個過程的根本就必須建置嚴謹的標準與檢測技術。
經濟部標準檢驗局從92年起，就開始委託工研院量測中心執行奈米技術計量標準計畫，這是為完善國內奈米科技產業的基礎環境，以兼顧產業成長發展及民眾權益所推動的前瞻計畫。主要任務是建立具良好追溯性的奈米標準與計量技術，以確保我國各項奈米技術的研發與規格為國際所認同，為我國產業及經濟發展奠基。並自98年起，規劃奈米國際量測與產品標準推動分項，成立「台灣奈米標準技術諮議會」，進行與國際標準的接軌，希望這些量測標準和規範的建立，能提供國內奈米技術應用研究和安全性評估的依據。
奈米產品已陸續出現在我們的日常生活用品上，因此，更需重視奈米科技產業化所衍生的安全性及風險評估議題，包括奈米粒子的檢測與材料鑑定、奈米技術的環境安全衛生、奈米產品功能性檢測如抗菌等。希望在享受奈米科技所帶來的方便性與生活品質提升時，也能兼顧到對環境可能產生之危害衝擊及防護。
國科會自98年開始的第二期奈米國家型計畫，由產、官、學、研等共同進行奈米科技研發，包括前瞻研究、生醫農學應用、能源與環境、儀器與設備發展、奈米電子／光電技術、傳統產業奈米技術應用等。除了希望強化國內相關產業發展能量外，也相當注重產業應用的EHS議題。標準檢驗局所負責的「奈米技術計量標準計畫」對產業發展與安全建構此兩大主軸亦同樣注重，除了尋求在檢測技術研究與國際並駕齊驅，也積極建構具前瞻性的奈米標準。
另外，98年6月26日所成立的「台灣奈米標準技術諮議會（TNSC）」，由奈米國家型計畫及標準檢驗局指導成立，與ISO TC229及IEC TC113 同步推動奈米國際標準，主要為支持奈米技術相關標準的研發，和建構資訊分享與交流平台，同時成立「術語與命名」、「量測與特性分析」、「健康、安全與環境」、「物質規格」等四個工作組，希望大家能持續支持及凝聚產、官、學、研的共識與力量，共同制訂奈米粒子檢測的標準和規範，以帶動產業發展與造福人類。
奈米計量標準 產品檢測依據
彭國勝：工研院量測中心接受經濟部標準檢驗局委託，執行國家度量衡標準實驗室任務，肩負我國最高計量標準研究實驗、建立與維持之責任。自92年起配合奈米國家型科技計畫，開始進行奈米技術計量標準系統的研發，已陸續建置完成九套國家奈米量測標準系統並開放服務。
包括「階高校正系統」提供半導體業及光電業關鍵尺寸之奈米階高的校正服務；「奈米壓痕量測系統」提供平面顯示器業基板玻璃、光學鍍層、類鑽石薄膜、IC封裝、low-k材料等之機械性質量測服務；「微流量測系統」提供流體輸送與劑量上準確的定量檢測與技術服務；「大角度校正系統」和「大角度校正系統」提供國內機械產業對於工具機與精密機械定位等關鍵技術的協助。
「奈米薄膜量測系統—X-ray反射儀量測系統」 服務半導體業新世代製程所需之薄膜關鍵檢測技術及標準追溯；「力量比較校正系統」提供薄膜材料機械性質及纖維／奈米碳管束等線材之研究；「奈米粒徑量測系統」提供奈米粒子的粒徑量測服務，以確定所使用粒子之真實尺寸；「晶圓表面奈米微粒粒徑量測系統」提供半導體晶圓表面粒子污染的標準追溯。
未來也將再建置「掃描式電子顯微鏡量測系統」、「比表面積量測系統」，及「粒子濃度量測系統」等。
在一般的奈米產品上要找到奈米粒子及同時量測到奈米尺寸，不是一件容易的事，今年在推動台灣奈米諮議會（TNSC）各工作組的標準規範制訂中，本人擔任第二工作組（TWA2）的負責人，已經提出一項規範草案，草案名稱為「奈米產品：表面粒子尺度測定法－掃描式電子顯微鏡」，其適用範圍為「本標準測定法係以掃描式電子顯微鏡對產品表面含1nm 至100nm奈米粒子之尺度測定法。但不適用於具高揮發性、油脂性、毒性、腐蝕性、磁性、輻射性或生物試片等，及在電子束照射下會分解、釋放氣體或成為液體之試片」。
也希望將來能陸續制訂其他量測方法的規範，以期透過量測技術建立及標準規範訂，能夠協助國內在科技發展及環境健康安全風險評估的研究上，能夠明確的表示奈米粒子的所有參數及特徵。
列管奈米物質 減低環境衝擊
蔡春進：管制奈米物質的目的在於保護消費者、環境及勞工，便於市場管理和提昇競爭力。經濟合作與發展組織（OECD）的大部份會員國均要求奈米物質在上巿前需提供化學資訊、健康效應、使用方式及使用量、環境效應及暴露的資訊，評估大眾安全、環境及職安衝擊。
然大多數國家的現行法規已有管理奈米物質和含有奈米物質產品的效力，並無奈米物質的特別法規。歐盟認為奈米物質已被涵蓋在REACH所定義的化學物質中，每年製造量或使用量高的奈米物質需呈遞一份物質的註冊檔案或化學安全報告。
美國環境保護署透過毒性物質管理法（TSCA）針對工程奈米物質採取嚴格的管制措施，要求「已存在」的奈米物質在製造、進口或處理前，必須提出「顯著新使用通知（SNUN）」；針對「新」的奈米物質，則要求業者提出「產前通知（PMN）」申請。美國國家職業安全衛生研究所則已針對奈米二氧化鈦、兩種單壁奈米碳管及兩種多壁奈米碳管，提出建議暴露限值。
至目前為止，國際組織在奈米物質的標準及指引的制定上也進展很快。ISO／TC 229已發表奈米物質的名詞、鑑定及毒性測試方法等相關標準、技術規範及技術報告達11個，進行中的尚有31個之多；OECD則已發表奈米物質的安全作業指引，暴露評估方法及結果，測試指引及研究計畫等28個。
我國目前有16則和奈米科技有關的現行法規。經濟部工業局委託工業技術研究院推動奈米產品驗證體系—奈米標章，以方便消費者辨別產品的奈米特性及功能，但尚未有「技術風險控管制度」。
我國有許多奈米物質均由國外進口，然尚未針對現行法規對奈米物質的適用性作檢討，若未來先進國家要求奈米物質的管制資料時可能會變成產品出口的障礙。建議我國可以考慮將奈米物質納管為新化學物質或毒性化學物質，檢討毒管法等相關法令，並考量國內檢測能力及建立新的標準方法。建議國內對奈米物質的管制可以從原料端及使用端開始，審查奈米標章廠商文件時納入類似美國「顯著新使用通知」的要求。
目前先進國家的奈米EHS法規、標準及指引已有相當大的進展，建議我國可以急起直追，參考及引進國外的作法，以維繫本國奈米技術的永續發展。
建立量測規範 引領科技進步
楊學孟：半導體矽晶片製程微縮過去30年基本上依循摩爾定律，也就是積體電路（IC）上可容納的電晶體數目，約每隔12至18個月便會增加一倍，效能也增加一倍。未來估計也可能會繼續適用10年以上。
許多對生產環境潔淨度要求的產業，如半導體、光電、精密機械、製藥生技、太空工業、軍事工業，對於空氣潔淨區、氣體、純水、化學品中微粒子（Particle）的量測，多採用的微粒子計數器（Particle Counter）。實際上微粒分析方法工具很多，但是微粒子計數器利用粒子在光學上，特別是以散射光特性來量測微粒子的當量（等效）粒徑，在工業生產量測上是一個廣為被接受的快速可靠工具。
對於半導體的微汙染防治需求許多都是參考ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductor）建議，微粒子就是其中重要的一項。以先進製程已經推進到數十奈米，未來可能發展到十奈米以下，因此有效、可靠、快速量測工具已經變成一個挑戰。
另外，對於空氣潔淨區的分類，目前還是以國際通用ISO14644-1作為分類標準，但是對照ITRS製程防治需求，似乎已經無法完全規範出潔淨室量測微粒所需，因此即使目前已經有廠商推出手提式奈米空氣微粒子計數器延續快速可靠、操作簡易、不需特殊訓練即可正確使用、但是量測規範及分類上的不足，會是推動先進電子製程奈米懸浮微粒量測與製程及設備需求環境規範的盲點，以台灣為全球半導體生產重鎮，先進技術領先地區及設備採購前幾名地區，應該可以多參與規範推動建立協助引領科技進步。
政府制訂標準 確立發展方向
蘇振毅：目前坊間號稱運用奈米科技產品甚多，但是否真的屬於奈米等級材料產品的應用，消費者大多只能自求多福了。目前僅能透過經濟部所推動的「奈米標章」驗證產品方能得到保障。
傳統產業將奈米科技運用於產品者尚屬稀少，應用於木製產業產品者更是未有所聞；根據專家學者到告指出，於SARS期間，同為亞洲國家的日本，為何其感染人數遠低於台灣，除日本人的良好衛生習慣外，應可歸功於奈米抗菌建材的運用；遠在SARS爆發前，日本政府與企業即大力推廣奈米抗菌建材於公共空間的使用，木質地板、壁材、衛浴設備等裝修材料，即運用不少具奈米等級之材料，如二氧化鈦、奈米銀等。
由於奈米材料運用雖然產品眾多，但一般百姓所認知的「奈米」只在於名詞上，要讓產品能普及，即要生活化，要能生活化亦須透過相關的教育，促使民眾對於奈米科技的認識。
奈米粒子量測標準化，制定完善的量測系統 ，規範於CNS國家標準，並大量輔導實驗室或具能力檢測單位進行檢測，加速量測單位的普及性，以加快量測速度與效率，有效幫助業界於奈米科技產業化，進而提高業者競爭力。
也因由政府單位制訂的標準，給與傳統製造業者一個發展的目標及方向，以增加台灣產業對抗東南亞或中國等國家所製造之低價產品競爭，以及在歐美日等高價品牌的產品環繞下，為台灣傳統製造業界開創一片天，成為另一個台灣之光。
健康疑慮材料 應擬嚴謹標準
廖寶琦：奈米粒子是目前最常見的奈米材料形式，其物理性質及功能性與其粒子尺度有極大關係，可廣泛應用於電子、醫學、紡織以及製造業中。如奈米銀材料對於手術器具與紡織產品的抗菌效果卓越，使用於保存容器能延長食物保存時間。
固然奈米粒子相關技術的產品已發展多年，並已有多項產品獲頒奈米標章，然而目前有實驗研究指出，吸入奈米粒子可能會產生肺部發炎及纖維化反應；例如奈米粒子可能經由紡織品磨耗而以微塵形式，釋放至空氣中被吸入人體，因此奈米產品的使用是有潛在的風險疑慮。尤其一般民眾對於奈米產品觀念普遍不足情況下，當有任何疑慮時將會影響其對奈米產品的評價與購買行為。
對於國內積極發展新型奈米紡織布料與生醫材料的抗菌功能性時，應同時顧及使用安全性，以及了解此安全因素對於大眾、專家、和對奈米產品有潛在需求人員在消費行為上的影響。
國內奈米產品驗證體系雖已針對於含有奈米粒子的產品，頒布了數項驗證規範以供測試實驗室遵循，並對於符合規範之奈米性與抗菌功能性產品授予奈米標章以資識別。然而，這些與人體直接接觸的奈米抗菌紡織品與生醫材料是否會產生特殊的生物效應？因此奈米材料的安全性也已經成為消費者關注的新焦點，奈米產品雖然於驗證體系已有安全要求，如紡織品之皮膚刺激性試驗，政府相關單位應加強相關基礎研究與法令制訂，以保障消費者的使用安全及權益。
成功大學「奈米技術產品測試實驗室」已獲經濟部工業局「奈米技術產業化推動計畫」小組登錄為同時具備奈米尺度與抗菌抗污等功能檢測之奈米標章實驗室，並通過財團法人全國認證基金會（TAF）評鑑， 對廠商提供完整的檢測服務，將來更將朝有健康疑慮之紡織及生醫奈米材料研發嚴謹的安全性檢測標準，為消費者嚴格把關。
落實認證訴求 確保抗菌功能
朱兆秀：在奈米標章計畫已公告的30個驗證規範中，奈米產品以抗菌功能性為訴求的共有七個，佔整體的23％， 為其他各項功能如抗污、脫臭、自我潔淨、空氣淨化、撥水易潔等等之首，而產品品項更是涵蓋自建材（大理石、面磚、壁磚）、衣飾（衣、襪、傢飾布）、至照明（燈管），甚至於馬桶等民生用品，與居家生活息息相關。
消費者願意多花錢購買比一般產品貴上許多，且不管是否經過奈米標章認證的產品，主要是相信將材料奈米化後的功能，若再加上是經過奈米標章認證的產品，功能性更應該有保障。
然而，在參與相關各項驗證規範的草擬期間，發現所有抗菌功效為訴求的七項產品中， 卻只能參考已有之紡織品或非紡織品的測試方法來檢測，與奈米標章以實際產品為認證的訴求，尚有一段差距。因為依據檢測方法，產品抗菌功效是以抗菌率表示，而抗菌率是以接種定量範圍內的微生物（試驗菌株）與產品接觸一定時間後，再計算微生物的減少量後以百分比表出。
受限於測試菌株必須接種在樣品上，除了紡織品，磁磚、面磚或大理石可以實物做檢測外，其他如光觸媒燈管，圓球形光觸媒省電燈泡，抗菌塑膠容器或是電子產品如滑鼠的外殼等，必須另外以相同配方與製程做成平版試驗片代替實物進行檢測。因此，建立或開發能克服產品形狀限制的抗菌檢測方法，以達到落實奈米標章以實際產品為認證的訴求，確保所認證產品的抗菌功能性，應是奈米科技後續發展的重要課題。