2017 年 12 月出版
科儀新知 第 213 期
生醫工程專題
變臉：醫學美容整形模擬影像技術 [ 下載 PDF ]
李宇青, 許晉偉, 陳奇緣, 柯馨雅, 王靖維
本文介紹一全自動電腦視覺技術，可進行變臉、醫學美容整形、變老變年輕、換膚、變換眉型、下巴、髮際線修改後、最佳化人臉比例等預測模型結果。應用上除了醫美應用，也普遍應用於娛樂電影替身效果。而近年來全球盛行的美妝與保養風潮、美容、整形等等領域，皆可運用人臉特徵註冊和變形達到更精準地分析、預測和模擬效果。本文技術包含人臉影像特徵擷取模型、全自動影像註冊和仿射變形、無縫融合等技術，深入介紹醫學美容整形模擬影像技術的應用和其發展性。
人體姿勢偵測系統與無監督辨識學習 [ 下載 PDF ]
黃信哲, 陳健章, 郭博昭, 盧鴻興
本文介紹一種穿戴式生理訊號偵測系統與相應的無監督學習分析技術。硬體設計方面採取三軸重力加速度感測器搭配神農無線藍芽傳輸模組。分析技術則採取量子力學中的密度泛函理論，使得數據中各特徵間的邊界以及數據群數能被同時決定。本技術針對長期實驗可用以偵測與分析人體姿體與各式時序生醫訊號的改變與關聯性。短期實驗可用以意外事故肇因分析以及警訊通知。除可節省大量人力資源與數據儲存空間的佔用，同時具備更高的可信度與客觀性，乃至於爾後的技術商業化。
呼吸量測裝置之簡介 [ 下載 PDF ]
蕭子健, 謝景旭
呼吸是人體重要機轉，吸吐模式、深淺、頻率為氣體交換的重要因素，間接影響自律神經、心搏率、心輸出量、血壓等反應。臨床顯示，異常呼吸中止、雜音與疾病息息相關；而利用慢、深、或腹式等自主呼吸能活化副交感神經，達到身心放鬆。因此，呼吸韻律監控、胸腹腔運動效率評估、心肺耦合現象觀察，進而智慧照護、增進體能等應用皆為生醫工程發展重點。本文從呼吸生理機轉，比較不同量測部位、特質、裝置與其臨床應用之優劣，對呼吸量測與應用有連串性瞭解。
半導體場效式生化感測元件 [ 下載 PDF ]
王義舜, 陳柏翰, 林致廷
近來對於醫療照護的需求與日俱增，各種新穎醫療照護技術的發展成為現今醫療科技的主軸。相關新式生物分子檢測中，免標記半導體場效感測元件 (label-free semiconductor fi eld-effect sensor device) 為最具吸引性的技術之一。其快速、即時 (real-time)、高專一性與靈敏性等優點，搭配醫學與半導體技術的演進，於早期診斷之定點照護 (point-of-care) 與個人化醫學的實現上，提供了一個潛力極佳的平台技術。本文即針對免標誌半導體場效感測元件進行介紹，期能提供基本認識與進一步發展的基礎。
發展電動力學微流體晶片應用於快速檢驗登革熱感染 [ 下載 PDF ]
蔡田畯, 彭貴春, 張憲彰
登革熱是一種藉由媒蚊傳播病毒之人類傳染病，目前已在全球熱帶及亞熱帶造成嚴重疫情並導致昂貴的社會成本支出。雖然登革熱病毒主要經由媒蚊散播，近年來輸血、幹細胞和器官移植感染案例也常有報導，明確指出健康非顯性登革病毒帶原者的存在。再者時間是登革熱疾病惡化重要因子，加上初期臨床發燒症狀容易和常見感冒混淆，強化高精準登革熱診斷之快速篩檢是非常需要的。目前臨床大多以登革病毒的非結構蛋白 1 (NS1) 作為快篩之標的，但受限於患者個體免疫反應不同、受測時的病程差異，以及現有技術限制等因素造成偽陰性結果。但更重要的是，迄今仍無法因應非顯性病症帶原者篩檢之所需。本研究發展電動力學微流體晶片應用於快速檢測登革病毒，因具有較長的可診斷週期，可避免不同病程影響而保有較佳的檢測準確性，預期可對於疫情監控及早期介入治療產生重要助益。
電化學式連續監控型葡萄糖生物感測器之發展 [ 下載 PDF ]
顏嘉德, 吳靖宙
葡萄糖生物感測器是發展最成熟的生技產品之一，主要被廣泛應用於血糖監控、生物反應槽內細胞活性評估與飲料工業等領域，其中以糖尿病治療與人體血糖監控為最主要的應用。連續型的血糖監控 (continuousglucose monitoring, CGM) 感測器為近年來葡萄糖感測技術之發展趨勢，相較於傳統的自我血糖檢測，CGM 能減輕糖尿病患者扎針取血之苦，即時性地提供更完整的血糖訊息供醫生診斷。電化學 CGM 感測器可被分為侵入式與非侵入式之電極設計，侵入式 CGM 感測器主要採用針狀電極，刺入到皮下組織或是靜脈血管中，量測體內 (in vivo) 組織液或是血液中的葡萄糖；非侵入式 CGM 感測器則主要是量測排出體外的體液如尿液、唾液或是淚液中的葡萄糖，或是利用反向離子透入技術 (reverse iontophoresis)，將葡萄糖透過電滲流從皮膚中汲取出來，並加以量測。本文將對近十年上述之電化學 CGM 感測器的發展作介紹。
機械工程與臨床需求的對話－以生物力學為例 [ 下載 PDF ]
溫玉瑭, 楊秉祥
生醫產業的發展是目前人類科技中發展迅速的產業之一，台灣一直以來被視為是醫療發展位於前端的國家，政府投入大量的資金發展，致力於生醫產業，在各類醫療器材開發過程中，從臨床的需求結合跨領域的導入，創造出高實用價值、經濟價值尤其重要，透過工程背景串聯機械、電機、影像和生物科技等各專業技術集中於此，改善過去臨床所需的時間、成本與科技導入，作為提升人類生活與扶植的重要發展。
3D 列印技術應用於臨床醫療技術發展 [ 下載 PDF ]
陳怡文
現代醫學的發展已經不侷限於單一領域，如何將前瞻尖端科技廣泛應用於各種疾病的醫療領域當中，創造新興的生醫產業，是未來商機無限的醫療發展趨勢。3D 列印應用於醫療客製化的發展，這幾年隨著技術的進步及醫事人員的開放採用，已然正式啟動，這項技術透過臨床醫師、工程師與高科技研究人員積極跨領域的合作過程中，產生了包括醫學教學模型、手術導版、客製化植入物、義肢或組織移植等多項應用，並逐步推廣到各個疾病專科與不同層級的醫療應用領域中，並讓 3D 列印成為開拓精準醫學的頂尖利器。
可調式共焦系統應用於透明物件厚度量測 [ 下載 PDF ]
盧柏榕, 范振亮, 鄭璧瑩, 翁俊仁
本研究為可變焦透鏡運用在共焦測距系統上，進行透明物件的厚度量測。將待測物放置在測量範圍內，再利用可變焦透鏡可以快速改變焦距的特性進行厚度的量測，因為待測物是透明的，所以探測光在穿透待測物的過程中會經過兩次介質的轉換，而當光線聚焦在待測物的表面時會反射回相對大能量的反射線，光功率計會偵測到反射光的峰值，在利用功率計以及 LabVIEW 程式，建立電流以及反射能量的關係圖，並從數據中分析到兩個峰值後，找出當時的對應電流以及對應到的位置，即可透過這些資訊分析出物體的厚度。
臨場液態腔體電子顯微鏡於奈米氫氣泡成長動態觀測之應用 [ 下載 PDF ]
劉鈰誼, 黃祖緯, 曾繁根, 陳福榮
最近臨場液態腔體電子顯微鏡的發明克服了傳統穿透式電子顯微鏡或掃描式電子顯微鏡難以觀察液態樣品的限制並已變成常規可得的技術，此技術能對於液體內所進行的物理現象或化學反應進行成像並且影像可具備奈米.埃等級的空間解析度。受惠於此突破性技術而有重大進展的領域則涵蓋了材料科學與生物醫學。此處，我們使用臨場液態腔體穿透式電子顯微術來研究奈米氫氣泡的產生與其穩定性並區分群聚與單一奈米氫氣泡之間在穩定性上有顯著的不同，此外也發展定量單一奈米氣泡所含有氫氣氛子數量的方法，最後展示使用臨場液態腔體描式電子顯微術搭配自製的液體載台來觀察氣泡動態的實驗。
