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Imec大秀前瞻研究成果 半導體/生醫跨界整合潛力可觀

文‧黃繼寬 發布日期:2018/10/04 關鍵字:醫療電子神經探針微流體晶片生物光子

拜醫療技術進步之賜,先進國家民眾的平均壽命比過去明顯延長。但壽命的延長不等於生活品質的提升,許多因老化而產生的疾病,往往使老人在人生最後幾年受盡折磨。另一方面,在許多開發中國家,由於醫療資源不足,傳染病仍對數以百萬計的人口造成威脅。結合半導體技術與生物醫療,將有助於解決上述問題,為提升人類整體的生活福祉做出貢獻。

比利時微電子中心(imec)生命科學與影像部門副總裁Paru Deshpande指出,在人類的科技史上,半導體跟電子科技是進步速度最快的技術,在短短70年間,計算機的運算效能成長了10億倍,晶片上的電路尺寸也已進入奈米等級,跟遺傳物質DNA的大小非常接近。imec相信,微電子技術可以為生醫領域帶來重大突破,且不論是先進國家或開發中國家,都能因此受益。

對先進國家的醫療體系來說,醫療成本支出飆漲是當前最棘手的問題。由於醫療技術進步,先進國家的民眾壽命明顯延長,但很多慢性病跟由老化所引起的疾病,也跟著成為流行病,不僅患者的生活品質不佳,對醫療體系也造成沉重負擔。如何利用微電子技術降低各種生醫檢測的成本,或是利用電子設備來早期監控疾病癥狀,提早治療,則是科學界跟產業界可以共同努力的方向。

對開發中國家,重點則在於對傳染病疫情的早期預警跟監控。然而,很多傳染病的致病原必須要利用實驗室等級的設備才能正確判斷,不僅檢驗成本昂貴,而且也緩不濟急。如果能把生醫實驗室的設備做成可攜式設備,並把成本壓低,成為第一線醫療人員的標準配備,對於疫情的早期偵測跟預警,將可帶來莫大幫助。

簡言之,把醫療設備或檢驗器材微型化,同時降低成本,是生醫科技能否造福更多人的關鍵,而這正是微電子技術最擅長的。現在imec的研究團隊已經發展出各種晶片等級的解決方案,例如生物光子檢測晶片、微流體晶片、神經探針晶片等核心技術,可運用在生物檢測、細胞培養、疫苗生產或腦神經研究等。藉由這些技術,以往生醫實驗室裡的大型儀器,現在可以變成可攜式設備的大小,或是在同樣的外觀尺寸下,執行更多更複雜的檢測項目。

除了既有設備的微型化之外,穿戴式裝置也是imec大力研究的方向。Deshpande透露,神經探針是imec相當看好,未來極具發展潛力的核心技術。目前神經探針的主要用途是腦神經醫學研究,也就是利用探針與神經系統建立連線,讓研究人員得以研究腦神經的運作。但這個概念如果反過來用,把探針當作電子設備接收神經訊號的介面,就有可能讓人類藉由神經傳導直接控制電子設備。

理論上來說,這是可行的,因為人的神經系統就是靠電流來傳遞訊號,跟電子系統內的通訊系統本質上沒有太大的不同。因此,imec內的研究團隊已經開始在研發以神經探針作為介面的新世代義肢,希望讓殘障者可以透過神經傳導控制義肢運作。另一方面,如果相關研究取得重大進展,將會開拓出許多新的疾病治療手法,因為人體每個器官都有神經互聯,但現在的疾病治療方法很少從神經系統這條路下手。

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