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生物工程攜手電子科技 開創醫療新世代

上網時間: 2010年04月30日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:生物工程  嵌入式系統  個人化 

學術領域的專家認為,生物工程研究人員與嵌入式系統設計工程師開始為個人化醫療新時代開發設備的時候到了。

在近日於美國舉行的嵌入式系統大會(Embedded Systems Conference,ESC)上,美國加州大學柏克萊分校生物工程教授Luke P. Lee表示,各種開發中的奈米級零件將啟動可提供客製化健康照護服務的手持式設備,這類系統會是創新的生物工程元件與現有的電腦、消費性電子技術的共同結晶。

「我預測──或者說是希望,我們已經邁向生物科技基礎研究的最後階段,並將實現結合IT、生物科技與奈米科技的個人化、預防性與預測性新應用。」Lee實際是在十年前才投入學術領域,在此之前曾任職於美商TRW等電子公司;他想像中的未來醫療設備可每週檢測個人的生理資訊,並以非常敏感的生物標記為基礎,指導人們採取適當的生活方式。

「舉例來說,這類裝置可以提醒你,如果用現在這種方式節食,你可能會有50%的機會罹患癌症。」Lee並詳細介紹了過去十年來的多個研究計畫,這些成果已經為分子級活體細胞量測技術帶來新視野。

Lee表示:「如果將這些奈米級感測器與可拋棄式的微流體晶片(microfluidic chip)整合在一起,其他所需要的就只有光學式或是電子式的探測子系統,像是iPhone等可攜式裝置內建的CMOS攝影機。」借用當紅iPhone的命名創意,他把這種結合手機與分子診斷系統的裝置暱稱iMD。

「很多人已經做過這類的零組件等級實驗,現在該是把這些零件整合到嵌入式系統的時候了;」Lee強調:「我個人相信,如果我們能通力合作,這是可實現的。」

他並表示,在柏克萊等地都有許多研究人員正在開發所謂的「生物ASIC」;這類元件通常是在高/低電壓微流體通道中採用流體脈衝(fluid pulses),有時候也結合微機電系統架構。生物ASIC是電子與自然科學領域概念的結晶;例如這些元件通常採用三層不同奈米級光罩蝕刻刻的通道。

還有一種裝置的設計,是模仿活體組織中的細胞存在條件,替生物性實驗創造一個比傳統皮氏培養皿(Petri dish)更具動態效果的環境。「我們需要為工程師打造一個做實驗的新平台,以控制各種條件;因此我們需要創造新的培養皿。」Lee表示。

這類的生物ASIC基本上就是單晶片實驗室(lab-on-a-chip),與傳統實驗室動輒數日的研究時間相較,這種裝置能在幾分鐘、幾小時之內得出分子級測試的結果。

Lee並介紹了數個製作奈米級顯微鏡的方法,這種裝置可用來擷取活體細胞中分子元素的光譜圖紋。這類裝置所使用的結構,有部份是借用大自然中昆蟲的眼睛,能以流體壓力為基礎創造出穹頂式的陣列;其他還有使用特製的、插入到細胞的充電架構(Lee所進行的更多研究計畫,可 參考此連結)。

(參考原文: ESC: Bioengineer calls for personal health devices,by Rick Merritt)





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