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一滴血的故事:光譜晶片實現遠距醫療及預防醫療願景

111/06/29 瀏覽次數 5750
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圖一:光譜晶片如何實現遠距醫療以及預防醫療的願景?(影像來源:柯正浩教授)

幾世紀以來,光譜儀(spectrometer)因具有高準確性、測量範圍大、速度快及樣品用量少等優點,一直是科學界的研究重點之一。然而,「體積大、成本高,需要專業人員的操作」始終是光譜儀發展至今最難克服的困境。

近二十年的時間中,柯正浩教授帶領著研究團隊,不僅將實驗室大的光譜檢測設備微縮成一張 SD 卡大小的「光譜晶片」(spectrochip),成功將光譜儀縮小到猶如掌心般迷你,可隨身攜帶、隨時作檢測。未來,更將透過與專業醫療機構的結合,建構一個連接居家與醫院健康照護網,實現遠距醫療、精準醫療、AI 智能醫療以及預防醫療。

「任何科學上的研究,要先經過學理上的反覆演算及驗證,然後才能一步步進入技術、設備的研發過程。」光是理論上的建構,就是一個「不可能的任務」。

柯教授帶領的研究團隊以突破性的創新技術,採用晶圓生產的方式製造光譜晶片,不僅成功地將光譜儀體積大幅縮小,更可隨身攜帶。應用範圍廣,不需要專業人員,自己可隨時隨地作檢測。並且將檢驗結果上傳至雲端資料庫,透過與專業醫療機構的結合,還可建構一個連接居家與醫院健康照護網,實現遠距醫療及預防醫療。

團隊研發出的「神光精準快篩儀」已被多家醫院使用在抗體定量快篩上,而在許多醫療院所的臨床驗證上,也已證實神光快篩儀的抗體偵測靈敏度,實為國際標準 ELISA(酵素連結免疫吸附分析法,Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)的一千倍以上,突破性的新創技術,具有抗體早期微量偵測的獨特性與優越性。

神光精準快篩儀支援臺北市抗體快篩研究,如何達到快、省、準、廣 4 大優點?

「神光精準快篩儀」目前支援臺北市萬華5000人次的抗體快篩研究,充分發揮 「快、 省、 準、 廣」 的優點。「快」:整個抗體檢測過程十五分鐘內完成(相較於醫院的機臺需時二個小時以上的樣品處理及檢測時間);「省」:只要一滴血的血量,而且不需樣品前處理;「準」:準確度與醫院的機臺相同;「廣」:機臺體積小,可以廣設檢測點。而且數據可以即時上傳雲端,進行疫調的即時大數據分析。

只需要1萬臺「神光精準快篩儀」廣佈於臺北市各處,5天的時間就可以完成臺北市全民的抗體精準快篩。檢測點可以廣設於診所、衛生站等地點,使得抗體檢測可以「去中央化」,不需要回到醫院去做撿測,可以大幅減輕目前醫院的負擔。

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圖二:只需要1萬臺「神光精準快篩儀」廣佈於臺北市各處,5天的時間就可以完成臺北市全民的抗體精準快篩。(影像來源:柯正浩教授)

可望助攻「檢測去中央化」

「神光精準快篩儀」可以精準檢測人體中和抗體的濃度,檢測中和抗體的濃度可以精準測出疫苗的保護力。柯教授團隊正與美國天普大學(Temple University)的 FDA CLIA 實驗室合作,進行中和抗體精準快篩。截至目前為止已完成 400人 的臨床實驗,與大機臺比對的吻合度高達 98%,目前正準備申請FDA(美國食品暨藥物管理局)的 EUA(緊急授權)。

如獲通過,「神光精準快篩儀」將是全球第一臺 POCT(Point-of-Care Testing,定點照護檢驗,即醫學診斷檢驗在照護病人的時間及地點進行,例如病床邊、診間、診所等)的中和抗體精準檢測儀,可廣泛用於個人醫生看診、診所等地點。未來通過EUA之後,全美的 60 萬家診所將是「神光精準快篩儀」的市場,可以充分實現「檢測去中央化」的理想。

利用光譜晶片所開發出來的「神光精準快篩儀」因為具有眾多創新的優點,得到醫界專家的肯定,榮獲國際級及國家級獎項:

(1) 2021 年《國際創新獎 International Innovation Award(IIA)》
(2) 2021 年《國家新創獎》及《未來科技突破獎》
(3) 2020 年一舉獲得三項《國家新創獎》(國家新創獎有史以來唯一同一技術同年榮獲三個奬項)
(4) 2018年、2019 年連續兩年榮獲科技部《未來科技突破獎》(未來科技突破獎有史以來唯一連續兩年獲奬的技術)。

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圖三:「神光精準快篩儀」榮獲國際級及國家級獎項。(影像來源:柯正浩教授)

光譜晶片的檢測平臺為萬用機的概念:萬物皆有光譜。以後更可應用到血液、腫瘤、各種慢性病、尿液、寵物尿液,甚至是食安、塑化劑、工業重金屬、半導體廠污染等,並且,結合 AI 智能大數據運作分析後,實現遠端收費、遠距醫療、遠距長照監控、精準醫療。

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