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從吹笛子中吹出的靈感–林震煌教授

一般進行氣體分析時,可以用氣相層析儀,使不同的氣體分子經過幾十公尺長的毛細路徑後而被分離。林教授研究團隊捨棄傳統的分析方法,而是把分離後的氣體接上特製的迷你哨子,再經過哨子發出高頻率的聲波,由頻率的變化量,可以很容易估計出分析物的濃度。
 
 
 

興趣引伸出的異想

 

林震煌教授的學術專長是以雷射為光源的分析化學。他在日本九州大學獲得博士學位,後來在美國愛荷華州立大學擔任博士後研究。回國之後仍舊沿續在日本與美國師承而來的技術繼續研究,。但他時常在腦中盤旋不斷的思考著,應如何才能獨創出其他新的分析技術?這個念頭從未消失過!

林教授的興趣是吹笛子,早年曾上過中華電視的樂圃飄香節目,還參加過台灣電視台五燈獎的才藝競賽,與當時的衛冕者楊萬得老師同燈同分,可見其笛藝高超非凡。林老師在當兵時期在陸軍藝術工作大隊,仍有很多機會繼續專研笛藝,因此對於長笛、橫笛、嗩吶也都很有心得。也因此讓他在心裡產生「是否有可能利用聲波來分析氣體?」的想法。這想法在心中持續的醞釀著,直到2006年才開始和學生一起做這方面新的嘗試,也成就一段創新的研究之始。

通常哨子是用口吹的,但若考慮要與氣相層析儀一起搭配使用的話,大小則需要更迷你一些。因此,林教授開始自己製做縮小版的哨子,不論從選材、車床裁切到組裝,所以一切都是自己來。期間歷經不斷的失敗,估計做了有幾百支之譜,才找到適合的長度、形狀等規格,之後才請廠商正式開模做標準的哨子,以供實驗之用。

一般進行氣體分析時,可以用氣相層析儀,使不同的氣體分子經過幾十公尺長的毛細路徑後而被分離。而目前市售有許多不同的偵測器,包括質譜儀都可以用來搭配氣相層析儀。

林教授研究團隊捨棄傳統的分析方法,而是把分離後的氣體接上特製的迷你哨子,再經過哨子發出高頻率的聲波,透過高靈敏度超音波麥克風收取,經傅立葉轉換後,對於不同成分的氣體分子,可觀測到個別的單一譜峰。因為頻率的變化是物理變化,而非化學變化;由頻率的變化量,可以很容易估計出分析物的濃度。再者,此項技術不僅成本低,儀器容易小型化,最大優點就是對於有機揮發性氣體、無機氣體或鈍性氣體均能適用。目前這項技術已經在2010年於美國分析化學的期刊上發表,目前專利申請正在審查中。

 

應用於醫學上  造福病人

 

林教授希望將此項技術應用於呼氣檢驗,亦即利用吹氣的方式來預測病症。例如,目前已知某些糖尿病重症病人口中會呼出丙酮的氣味,因此如果能讓病人經由簡單的吹一口氣,即可自我檢測丙酮濃度是否超過標準,以為自我提醒的參考。相較於目前需要抽血、驗尿的複雜過程而言,此方法相當便利,病人與家屬應該可以有很高的採用意願。此外,由於此項儀器是靠聲波來判讀,未來或可改用手機或筆電等設備的音效卡來取代感測器,不僅可降低製作成本,也更易於病人所接受使用。

林教授為此邀集了多位不同領域的專家一起合作,包括了微機電-晶片氣體檢驗方面的師範大學呂家榮教授、無機觸媒方面的師範大學李位仁教授、高分子吸附材料方面的台北醫學大學陳建中教授等,以及邀請在胸腔醫學及呼吸治療學方面具有多年臨床經驗的醫師台北醫學大學施崇鴻教授擔任醫學諮詢。集合這些熱血科學家們眾志成城一起來實踐理想,以看護大眾的健康為職志。另外,期望未來能發展出靈敏度更高,更利於醫院檢測之儀器;但由於這部分涉及醫療行為,仍需要經過更嚴謹的驗證,才能有效的改變現行的醫療檢測方式。

林教授回顧這些年來的研究,認為此項「氣哨音波感測泛用型技術」獨創方法是他最滿意的研究成果之一。回顧以往辛苦的研發的過程,雖然未來仍有許多困難要去克服,但林教授認為這是他興趣所在,所以一點都不覺得辛苦,一如以往朝向研發更簡單、方便、靈敏度更高的氣體分析技術邁進。
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