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生醫檢測前景看好 台廠積極搶進

  • 魏淑芳
西門子是超音波設備大廠,結合台大醫院、台灣大學與安克生醫的甲狀腺超音波電腦輔助診斷系統後,可為甲狀腺腫瘤提供更精準的診斷效果。圖片來源:西門子

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光電技術整合生物科學的生醫光電(Biophotonics),主要是利用光電科技偵測生物反應的作用機制、功能和結構,期望能在疾病發生初期給適當治療,也成為近來全球生物科技發展方向。

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HTC DeepQ是結合人工智慧深度學習及轉換學習的微型醫藥級自我診斷工具,在Tricorder Xprize大賽中榮獲亞軍。圖片來源:www.tricorder.xprize.org

此種整合生物科技、光學、電子、電機等跨界合作,因能夠非侵入性的方式對人體偵測、診斷和治療疾病,可免去研發傳統侵入設備的法規流程,所以帶動各界投入相關研究領域,預估全球產值已達千億美元。

GII研究機構認為在生醫光電應用範圍持續擴大,涵蓋表面成像、內部成像、透視成像、光學顯微鏡檢驗、頻譜分子、生物感應器、醫療用雷射等領域,全球生醫光電市場將從2014∼2019年起,以年複合成長率9.40%成長,無怪乎吸引宏達電、錸德等業者投入,期望為公司多元化發展打下基礎。

運用工研院技術  臺醫光電推血氧監測手錶

在全球醫療技術提升下,人類壽命不僅獲得大幅延長,先進國家民眾對健康照護更為重視,尤其在人類基因定序完成之後,結合光電元件的生醫感測,自然成為推動預防癌症、精準醫療的最佳選擇。

過去業者多專注在研發感測更精準、顯像能力更佳的醫療級設備,但是在半導體技術進步,穿戴式裝置成為消費者生活的一部分之後,一般民眾也興起運用消費型檢測設備偵測自身生理狀態的風潮。

有鑑於此,部分業者甚至提供將個人生活習慣與醫學標準數據,傳送至醫療機構雲端平台的服務,除可作為醫師主動掌握病人健康狀態的依據外,醫療院所還能進一步提供個人化醫療服務,讓病患享有更優質的醫療服務。

看好此商機,由工研院電光所生醫光電技術團隊獨立出來的臺醫光電,即選擇將反射式光學感測技術應用在血氧偵測領域,推出穿戴式心跳血氧監測手錶,主打可精準測量穿戴者的血氧狀況。對於有慢性阻塞性肺病、睡眠呼吸中止症等的患者,平時即可藉由血氧監測進行警示提醒,自行透過呼吸調整方式讓血氧逐步回復,可大幅降低發病的機會,也能減少往返醫院之苦。

臺醫光電總經理陳治誠說,市面上穿戴裝置主要是透過綠光穿透皮膚,偵測微血管的收縮及舒張, 透過血管容積變化演算測出心率,只是準確度很容易受到消費者質疑。但是臺醫光電考量到血液中的氧與二氧化碳對光線吸收程度不同,因此選擇改用紅光穿透皮膚,所以可準確測出血中的含氧量,搭配自行研發的特殊微結構設計,不僅可提高感測精準度,也能降低穿戴式裝置耗電量。

在臺醫光電腕戴型血氧飽和測定計晶片最大優點,為超小型、低耗電、整合軟硬體及感測器的非侵入式心跳及血氧監測晶片,所以在該公司規劃中,未來將以自有品牌oCare Pro出貨外,也會尋求與其他業者合作,讓更多用戶享受到新世代監測技術的好處。

交大打造跨領域團隊  推出奈米電子生醫檢測平台

鑑於生醫檢測商機驚人,促使多所台灣大學院校投入相關領域發展,如交通大學即在教育部5年500億計畫支持下,於2011年在交大前瞻跨領域基礎科學中心成立生物分子尖端探測研究小組,投入閘極可拋棄式之奈米電子生醫檢測平台技術。

這項創新檢測方法在2016年底完成,偵測靈敏度已達到sub-fM(< 10-15體積莫耳濃度)等級,較目前使用檢測方法靈敏度高千倍以上,檢測時間也從數小時縮短至廿分鐘。根據交通大學提供資料顯示,現今已完成肉毒桿菌毒素、B型肝炎抗原蛋白、肺炎鏈球菌等不同標的物的驗證,尤其檢測平台具持續擴充的能力,可同時檢測不同生物標記,是對早期癌症及疾病提供絕佳檢測工具。

交通大學認為精準醫療是後基因解碼時代的趨勢,唯有仰賴早期且精準檢測技術達成該目標。研究團隊推出的閘極可拋棄式之奈米電子生醫檢測平台,較目前檢測技術速度更快且靈敏度高,還能解決傳統半導體矽奈米線電晶體成本過高,及定量檢測不易的問題。目前該校已將技術移轉神鉦生技公司,未來可針對早期癌症及疾病病因進行檢測,成為對抗癌症及各式病毒的一大利器。

神鉦生技顏嘉麟總經理表示,閘極可拋棄式之奈米電子生醫檢測平台最大特色,在於可讓生醫檢測成本大幅降低。目前神鉦生技已與半導體廠商洽談合作,運用半導體廠標準製程以大量生產高靈敏度晶片,預計兩年後將會有產品問世,初期第一代產品將提供學研單位作為藥物篩選、各式生物感測應用之開發,第二代產品將針對特定疾病推出快速檢測醫檢套組。

台大、安克生醫合作  進軍高階醫學影像市場

過去幾年台灣雖然在生醫檢測領域大有斬獲,全球醫用影像龍頭市場仍然由西門子、飛利浦、奇異、強生等傳統業者所把持,關鍵在傳統光學影像基礎能力不足,以至於難與國際大廠抗衡。

不過現今在在經濟部學界科專的支持下,台大醫院、台灣大學與安克生醫攜手投入「甲狀腺超音波電腦輔助診斷系統」,目前已能運用自行研發的創新影像分析技術,協助判讀甲狀腺超音波影像,為甲狀腺腫瘤提供更精準的診斷效果。

甲狀腺細胞在新陳代謝的過程中若產生異常,就可能會使多餘細胞形成結節(nodule),目前通常是使用超音波擷取患部影像來判讀,若有必要再搭配以細針穿刺取出細胞檢驗,當判定疑似惡性腫瘤或者無法確定,多半選擇施以甲狀腺切除術來治療,只是也會造成需長期服用藥物的後遺症。然而根據統計結果顯示,擁有甲狀腺結節患者中僅有5%是惡性腫瘤,也凸顯出傳統超音波檢測的缺點。

安克生醫表示,甲狀偵技術能針對甲狀腺超音波影像進行更深入的分析與判讀,除能將超音波黑白影像轉換為彩色影像外,還可經由數據與視覺化介面進行惡性腫瘤的風險評估等,以輔助超音波影像的判讀診斷,有助於早期診斷與治療。另外,這款產品也能與各廠牌超音波機設備搭配使用,重現真實的完整影像資訊,有利於後續病情追蹤。

HTC攜手中央大學  跨足生醫檢測領域

鑑於生醫檢測商機驚人,也吸引錸德、宏達電等高科技業者切入,以宏達電與中央大學共同開發的行動健康照護檢測儀DeepQ為例,在整合人工智慧、轉換學習技術之後,已具備診斷多種健康狀況及5種基礎生命徵象的能力。

根據宏達電健康醫療事業部提供資料顯示,DeepQ擁有眼診、 血尿診、呼吸診、生命特徵診、問診等5大診斷系統,分別負責不同健康狀況檢測,如中耳炎與黑色素瘤等疾病檢測。

該產品最大特色在於重量小於5磅,方便消費者在家自行使用,而在產品研發過程中,團隊也實際到醫療資源缺乏的偏鄉地區,以DeepQ在數天內完成150名病患的檢測工作,證明該設備功能確實非優異,可惜宏達電尚未決定是否有將DeepQ商品化。

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