醫療電子
- Advertisment -
心率/呼吸/血氧偵測三合一 新款健康監測貼片問世
愛美科(imec)與荷蘭應用科學研究機構TNO在國際消費性電子展(CES)期間聯合發表一款新型健康監測貼片，該貼片具備心率、呼吸與血氧濃度監測功能，且所有電子電路均包覆在柔軟、不會刺激皮膚的材料中，外觀令人聯想到處理小傷口用的ok蹦。這款新型健康貼片由兩家研究機構在荷蘭埃因霍溫共同設立Holst Center開發完成，除了舒適之外，該貼片的電池續航力可長達7天，這在此類設備中也是前所未見的。另外，由於製造成本比前幾代產品大幅降低，因此這款貼片的定位是拋棄式產品，不必重複使用，對講求衛生的醫療產業而言，是十分理想的患者監護方案。
愛美科聯網健康解決方案系統架構師Bernard Grundlehner表示，與前幾代健康貼片相比，最新款健康貼片最大的改良在於增加了血氧濃度監測功能，並導入愛美科自行研發的MUSEIC V3系統單晶片，使得系統功耗明顯降低，而且成本變得十分低廉，可以當作拋棄式產品來使用。TNO印刷電子專案總監Jeroen van den Brand則補充，該貼片的基板材料是非常薄而且有伸展性的TPU材料，電路功能則是用印刷電路技術印在基板上，並整合了乾式電極，可以在人體和貼片之間建立起穩定的電子連結，從而實現感測功能。
目前市面上的健康監測貼片，電池續航力通常只有3~4天，但愛美科與TNO聯手開發出來的新一代貼片，電池續航力可以超過7天。對病患來說，這意味著上醫院更換新貼片的頻率可大幅降低，且透過聯網技術，醫療人員可以遠端監控病患的重要生命特徵。此外，目前的健康貼片無法直接量測血氧濃度，必須在病患的指尖上連接額外的設備才能量到相關數據，但對於病患的日常生活來說，這種量測方式會造成很大的干擾。因此，愛美科發展出新的量測技術，藉由反射式光體積變化描記圖法(Reflective Photoplethysmography)，當貼片貼在胸口上時，可以取得血氧飽和度的讀數。這是目前的貼片無法做到的量測功能。
Imec大秀前瞻研究成果 半導體/生醫跨界整合潛力可觀
拜醫療技術進步之賜，先進國家民眾的平均壽命比過去明顯延長。但壽命的延長不等於生活品質的提升，許多因老化而產生的疾病，往往使老人在人生最後幾年受盡折磨。另一方面，在許多開發中國家，由於醫療資源不足，傳染病仍對數以百萬計的人口造成威脅。結合半導體技術與生物醫療，將有助於解決上述問題，為提升人類整體的生活福祉做出貢獻。
比利時微電子中心(imec)生命科學與影像部門副總裁Paru Deshpande指出，在人類的科技史上，半導體跟電子科技是進步速度最快的技術，在短短70年間，計算機的運算效能成長了10億倍，晶片上的電路尺寸也已進入奈米等級，跟遺傳物質DNA的大小非常接近。imec相信，微電子技術可以為生醫領域帶來重大突破，且不論是先進國家或開發中國家，都能因此受益。
對先進國家的醫療體系來說，醫療成本支出飆漲是當前最棘手的問題。由於醫療技術進步，先進國家的民眾壽命明顯延長，但很多慢性病跟由老化所引起的疾病，也跟著成為流行病，不僅患者的生活品質不佳，對醫療體系也造成沉重負擔。如何利用微電子技術降低各種生醫檢測的成本，或是利用電子設備來早期監控疾病癥狀，提早治療，則是科學界跟產業界可以共同努力的方向。
對開發中國家，重點則在於對傳染病疫情的早期預警跟監控。然而，很多傳染病的致病原必須要利用實驗室等級的設備才能正確判斷，不僅檢驗成本昂貴，而且也緩不濟急。如果能把生醫實驗室的設備做成可攜式設備，並把成本壓低，成為第一線醫療人員的標準配備，對於疫情的早期偵測跟預警，將可帶來莫大幫助。
簡言之，把醫療設備或檢驗器材微型化，同時降低成本，是生醫科技能否造福更多人的關鍵，而這正是微電子技術最擅長的。現在imec的研究團隊已經發展出各種晶片等級的解決方案，例如生物光子檢測晶片、微流體晶片、神經探針晶片等核心技術，可運用在生物檢測、細胞培養、疫苗生產或腦神經研究等。藉由這些技術，以往生醫實驗室裡的大型儀器，現在可以變成可攜式設備的大小，或是在同樣的外觀尺寸下，執行更多更複雜的檢測項目。
除了既有設備的微型化之外，穿戴式裝置也是imec大力研究的方向。Deshpande透露，神經探針是imec相當看好，未來極具發展潛力的核心技術。目前神經探針的主要用途是腦神經醫學研究，也就是利用探針與神經系統建立連線，讓研究人員得以研究腦神經的運作。但這個概念如果反過來用，把探針當作電子設備接收神經訊號的介面，就有可能讓人類藉由神經傳導直接控制電子設備。
理論上來說，這是可行的，因為人的神經系統就是靠電流來傳遞訊號，跟電子系統內的通訊系統本質上沒有太大的不同。因此，imec內的研究團隊已經開始在研發以神經探針作為介面的新世代義肢，希望讓殘障者可以透過神經傳導控制義肢運作。另一方面，如果相關研究取得重大進展，將會開拓出許多新的疾病治療手法，因為人體每個器官都有神經互聯，但現在的疾病治療方法很少從神經系統這條路下手。