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「棄喘天使」即時偵測氣喘:應用於過敏性氣喘偵測用之微型穿戴式複合檢測器

工程技術研究發展司 聯絡人:杜青駿副研究員 電話:(02)2737-7527 E-mail:cctu@most.gov.tw

 

在科技部經費補助下,成大張守進教授、王振興教授、王志堯教授研究團隊所研發之穿戴式氣喘偵測器,兼具非侵入性、操作簡便、可即時了解氣喘是否嚴重、便於攜帶、易整合於穿戴式產品之氣體感測器等優勢,可應用於一般個人居家檢測或個人隨身照護,並與當地空氣品質指標做參考,進而預防氣喘發作、協助病患與醫師了解氣喘嚴重程度、協助醫師對氣喘患者用藥及停藥的判斷參考,進一步有效提升氣喘病人的生活品質。

 

國人自行開發之穿戴式氣喘偵測器

臺灣是個海島型國家,氣喘是國人常見的疾病,氣喘的發生率有逐年增加的趨勢。研究團隊主要針對氣喘病患之呼吸照護方面,進行更加舒適、體積減小並可隨身攜帶之感測元件應用製做,可隨時偵測其呼吸狀況,對氣喘類疾病能做即時的監控。若能針對氣喘即將發作的時候,即時發出警訊,讓患者即時用藥,將可減少因急性氣喘發作需急診就醫的機率與傷害的風險。另一方面,使用者亦可每日透過穿戴型裝置檢測呼吸氣流壓力以及一氧化氮濃度,作為氣喘用藥/復原狀況追蹤之重要參考。

 

跨領域合作,研發操作簡便、非侵入性之氣喘偵測器

在氣體偵測感測器方面,借助成功大學電機系張守進教授十幾年來在感測器之薄膜技術研究經驗,並透過國研院台灣半導體研究中心之物聯網感測器服務平台之協助,使原先體積大、高耗能及不易整合於穿戴式產品之傳統的氣體感測器,藉由微電機系統整合(MEMS)技術,開發微小化、價格親民、及易整合於穿戴式產品氣體感測器。

 

在穿戴式物聯網系統方面,借助成功大學電機系王振興教授進行物聯網平台整合,讓使用者可從智慧型手機APP等方式來即時了解氣喘是否嚴重。

 

在醫學診療方面,借助成功大學醫學系王志堯醫師在氣喘過敏方面的研究與臨床經驗。目前臨床醫師利用氣喘患者的臨床徵候和症狀,以及肺功能測試結果(如尖峰呼氣流量、用力肺活量、用力呼氣容積)加以評估氣喘的嚴重程度。為了準確評估呼吸道患者下呼吸道的發炎狀況,臨床上可利用支氣管鏡檢(Bronchoscopy)的技術,進行肺組織及肺沖洗液(Bronchoalveolar lavage)的取樣及分析,但是這樣的侵入性技術非但不適合用於小孩及重症病人,而且也不適合做為醫師臨床常規的檢查,因此近年來已有臨床研究使用非侵入性且方便執行的呼氣檢測技術,做為常規性評估氣喘患者呼吸道發炎反應的監測方法。

 

研究團隊藉由檢測呼出氣體中一氧化氮的濃度高低,就可顯示氣喘發炎的程度,提供醫師對氣喘患者使用類固醇的時機、劑量、用藥頻率及停藥時機的判斷參考,進一步有效提升氣喘病人的生活品質。此檢測採非侵入性的操作,只需透過簡單的吸氣呼氣動作即可立即讀取數據,未來可應用該項技術於一般個人居家檢測或個人隨身照護。

 

攜手國內產業

產品化之嫁接主要可分為晶片封裝以及平台整合等二個部分,在晶片封裝方面,已與光寶科技建立合作平台,所研發之氣流壓力感測元件、NO氣體感測元件將由光寶公司進行封裝的程序。在平台整合部分,王振興教授團隊已將氣流壓力感測元件、一氧化氮氣體感測元件與瑞昱公司之Ameba物聯網模組以及物聯網模組進行整合,而產品嫁接夥伴則包括研華公司與瀚平顧問公司。研華公司為我國知名之物聯網及工業自動化廠商,瀚平顧問公司同時也是我國著名之室內空間規劃顧問公司。所研發之氣流壓力感測元件、NO氣體感測元件所感測到的資料可由Ameba物聯網模組用WiFi或藍芽將感測資料傳輸到使用者的APP或者是雲端,將此長時間的資料提供醫療人員以及使用者進行長期追蹤。

 

「棄喘天使」協助病患及醫生掌握病情

根據衛生署國民健康局2009年國民健康訪問調查,訪問全國3,515位家中最了解小孩健康狀態之照顧者,結果發現,未滿12歲兒童經醫師診斷患有氣喘的比率為6.7%,這群氣喘兒童有1成會因氣喘而急診就醫,顯見氣喘對兒童健康之威脅。此外,氣喘兒童最近一年內有高達72.4%未定期回診追蹤病情。有些氣喘兒童雖然看似沒有症狀,其實氣管內仍在發炎,若忽略持續保養用藥及定期回診,一旦急性發作,為了控制病情而需要緊急就醫或增加用藥劑量,反而得不償失。研究團隊所研發之非侵入性之氣喘偵測器,可應用於一般個人居家檢測或個人隨身照護,並與當地空氣品質指標做參考,進而預防氣喘發作、協助病患與醫師了解氣喘嚴重程度、協助醫師對氣喘患者用藥及停藥的判斷參考,進一步有效提升氣喘病人的生活品質。

更新日期 : 2019/01/09