國立交通大學 微系統與控制實驗室   智慧健康照護類   編輯

應用於乾眼症診斷之智慧隱形眼鏡系統開發

 

產品介紹

由於各項視覺多媒體裝置的發明,改變了人們用眼習慣,乾眼症的患者也因此大幅度地增加且發病年齡層快速下降。在乾眼症的診斷過程,常透過問卷、試紙、角膜地圖儀等方式,進行乾眼症狀況評估,但這些方式都無法直接且有效地描述乾眼症的嚴重程度。若能汲取患者淚液進行分析,才能直接且有效判讀乾眼症嚴重程度與投藥的有效性。但乾眼症患者在一般情況下無法分泌足夠的淚液以供醫師進行有效的收集和診斷。因此,本團隊提出了一個裝置於隱形眼鏡内的眼表淚液參數感測系統,讓病患藉由配戴此隱形眼鏡直接對淚液進行分析,主要分析淚液體積濃度滲透壓、蒸散速率與眼球表面溫度監控。此系統由隱形眼鏡上的感測系統與外部的讀取系統所組成。感測系統主要使用微機電技術,實現兼備電容性與電阻性的感測器,並與無線射頻晶片整合,嵌入於隱形眼鏡之中,用以偵測眼球表面的淚液體積濃度滲透壓、蒸散速率與眼球表面溫度監控,這三個項目在乾眼症的致病機轉、診斷和治療非常重要。接著,此感測系統能夠透過具有無線通訊與驅動功能之外部的讀取系統,並將感測資訊透過數位轉換,將資料傳出至讀取器系統,更可進一步傳輸至外部的電腦或儲存裝置保存,並使用獨立成分等數值分析方式,處理乾眼症相關特徵訊號。最後,可將此資訊提供給專業的醫生做為乾眼症狀況與投藥有效性評估。

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  • 具有無線傳輸能力的隱形眼鏡式感測系統(Smart Contact Lens, SCL):

感測系統將嵌入軟式隱形眼鏡內,感測系統將包含感測元件、感測晶片與傳輸天線,感測系統端基於元件尺寸考量,將不會設置任何儲能元件,所以感測系統之電源供應將由接收外部射頻功率訊號轉換取得,進而達到無線感測的目的。此設計將提供使用上的便利性,達到不受行為動作影響的量測方式。

 

  • 外部訊號讀取器(Smart Contact Lens Reader, SCL Reader):

外部讀取系統主要是作為訊號讀取與能量傳輸,當感測系統端將眼表感測訊號發送出後,將由外部訊號讀取系統進行訊號接收及轉換為後端電路可以處理之訊號。

目前全球僅有歐洲新創醫療器材廠商 SENSIMED 擁有一智慧隱形眼鏡產品(Triggerfish),比較本團隊與該公司產品,本團隊所使用隱形眼鏡材質是與市面上長戴型隱形眼鏡商品相同之材料,具有涵水、透氧與柔軟舒適特性,為全世界第一個『長戴型軟式』智慧隱形眼鏡系統。此外本團隊所開發之感測晶片面積亦遠小於 SENSIMED Triggerfish,因此可以大幅降低隱形眼鏡系統之厚度,降低配戴時的不適感。本團隊所開發之封裝製程,具有製程快速、易控制厚度的優點,產業量產可實現性佳。

近年來本實驗室研究重點為研發創新生醫感測元件及系統開發,並透過「異質整合」技術之概念發展智慧生醫檢測系統與智慧生活檢知系統…等前瞻性應用。此外,這些系統或是元件具有微型化、低消耗功率、無線傳輸與高功能性的優異特性。未來本實驗室的研發重點將秉持著微機電技術與系統控制概念的技術本位,開發具有高度研究前瞻性與系統異質整合性的生醫元件與系統為研究發展骨幹,並與中國醫藥大學附設醫院緊密合作,落實於學術與臨床的需求面,積極展現出本實驗室獨特性與領導性的研發能量,以期能讓本實驗室與交大於國際學術領域能站有一席之地,更冀望本實驗室所開發之相關研究成果能夠真正的應用於改善與造福全人類的生活。

 第 12 屆國家新創獎
 103 年度 NPIE 計畫成果「優等獎」
 2016 台灣生醫暨新農業產業選秀大賽 潛力新秀獎
 2017 IEEE VLSI Technology and Circuits Symposium 大會Highlight論文
 2017 IEEE VLSI Technology and Circuits Symposium 最佳展示論文獎(Best Demo Paper Award)
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