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新一代遠紅外線心率耳溫計 耳溫槍小巨人熱映光電

公告時間:2009-04-21

[轉載自經濟部技術處SBIR計畫,受訪者熱映光電副總經理、中央EMBA96級一般組學員黃幼謙,曾建榮採訪整理]

於SARS (或新流感) 病毒至今尚未開發出快速且正確的檢測試劑,若懷疑可能被SARS感染,通常由量測體溫做第一道防線, 因此造成市場上耳溫槍、體溫計大賣的情況,由於人類對這種新病毒尚未產生抗體,也還沒有快捷的試劑產生, 因此,也許量體溫將成為人們每日的例行公事。

人體的健康狀況,可以先藉由體溫、心率及血壓來做初步判斷,故醫生初次診斷病人時,首先就先量測這些數據,再進一步瞭解病情;治療過程中,也定時量測做為是否調整治療方法的依據之一。傳統上,體溫及心率分由不同工具量測,心率量測的速度尤其緩慢,以筆者近來至醫院所見為例,有時護士甚至以手及鐘錶量測脈搏的方式,不但可能有誤差,亦增加了身體接觸的風險。熱映光電公司刻正研發一種利用遠紅外線、3秒鐘同時量測體溫及心率的耳溫計,相信可以解決上述問題。

熱映光電黃幼謙副總經理首先說明,遠紅外線心率耳溫計研發計畫尚在先期研究階段,構想導源於學理上證實,人體發燒時心臟負擔會增加、心率加快,且體內的代謝會加速,並增加體內蛋白質的消耗;通常體溫每上升攝氏1度,心跳會增加20%,約每分鐘加快10次。然而傳統耳溫計僅有量測體溫的單一功能,若能同時量測體溫及心率,不僅可以更快得知這些初步醫療數據,而且藉由體溫與心率的互動關係,降低誤判比率,量測出來的數據也會更加準確。

黃副總進一步說明量測原理,人體的溫度是由血液的流動將熱量傳遞全身,若外界的環境溫度低於人體溫度時,皮膚就會與環境溫度進行熱交換,環境溫度愈低,熱交換量就愈大,所以低溫時,心臟會加速收縮增加血液循環,人們才不會感覺到冷。本次先期研究計畫,就是利用表皮膚與環境溫度進行熱交換的現象來量測心率,表皮膚的熱量一旦被外界帶走,其溫度會些微地下降,由於血液流動又會將心臟的核心體溫傳遞過來,其溫度又會些微地上升,這段表皮膚溫度的波動速度就是心率變化。

雖然動脈的血液流量最大,但是動脈大多藏於肌肉深處,而且人體肌肉組織的熱傳速度並不快,因此不可能在一般的皮膚上量測到心率的熱變化。所以,心率耳溫計與一般耳溫計一樣量測耳朵,這是因為耳膜附近的下視丘有動脈血管經過,大量血液流動的溫度變化比較能直接反應人體核心溫度,加上耳膜又較少與空氣直接接觸,干擾較少。

量測則是運用遠紅外線的特性,黃副總表示,遠紅外線的光波長為7~14μm,能直接感受到輻射熱,且遠紅外線元件的熱質量很小,能在20ms時間內取得熱平衡。一般耳溫計只有一個紅外線感測元件,針對耳膜及耳道的面積溫度取平均值顯示人體溫度;心率耳溫計的前端探頭中,則至少有二個以上的感測元件,實際量測時,遠紅外線感測元件本身的溫度與耳膜附近的溫度發生熱交換,會產生微弱的溫度變化,經由二個以上的感測元件連續取樣,並相互比對使背景溫度消除,分離出心率訊號。

此一計畫有幾個瓶頸需要突破,黃副總坦言,首先是熱傳問題,探頭進入耳道的停留時間、左右晃動情形,以及環境溫度高低,都會影響熱流傳佈及偵測精準度,因此,本計畫積極進行熱傳分析,並且在探頭加熱、隔熱等機構設計方面也投入不少心力。另一方面,本計畫是藉由通過下視丘的動脈其熱波動來量測心率,然而血管組織是軟的,會減少熱波動,且人體水份佔大多數,亦會使紅外線反應訊號微弱,因此紅外線感測元件的雜訊比還需改進。

克服了上述問題後,黃副總表示,心率耳溫計具有可專利性,因為它解決耳溫槍不能量測心跳的問題。而且,本計畫除了完全自力研發,熱映光電並具有認證的競爭優勢,黃副總指出,耳溫槍並非將電子零件及軟體程式結合即可銷售,它還有認證的關卡,如要銷往美國,美國FDA指定耳溫計廠商必須通過ASTM標準認證;如要銷往歐洲,必須通過EN46001標準獲得CE認證;如要銷往大陸,則要取得三證:製造、銷售及品質認證。熱映光電熟悉醫療體系的法規及認證程序,既有的產品也已累積相關經驗,已有能力不假手他人、自行申請各項認證,這也是一項核心競爭力。

在市場策略上,有鑑於醫療產品的通路非常保守,因此熱映光電以OEM及ODM為主,提供產品模組及量測技術,不但合作廠商可以節省成本,熱映光電的模組也透過其通路在市場銷售,取得所需之經濟規模,兩蒙其利。黃副總也表示,熱映光電本身也有自有品牌,但是並非強勢品牌,SARS疫情後,也許品牌能見度有所提升。透過參加國家研發計畫及評選競賽,目前心率耳溫計研發計畫已獲得SBIR專案補助,其他產品亦獲得國家創新獎及多項精品獎,正逐步累積企業知名度。

未來,心率耳溫計如果研發成功,將可為醫界帶來不小的醫療革新,傳統上如要得知體溫及心率,需要操作兩項器材,時間超過30秒,心率耳溫計則只要3秒鐘,就可以同時得知體溫及心率,不需經由人體接觸、血壓計或其他醫療產品,醫生有更多的時間診斷病情,整個醫療品質可以獲得提升。在病人、孩童及老人居家照顧方面,獲得其身體狀況的即時性也明顯改善,可早期檢測疾病發生,並早期治療節省醫療資源。而且,在SARS疫情發生之後,幾乎所有耳溫計廠商的產量都增加了一倍,相信此一具附加價值的心率耳溫計,未來前景可期。

SARS 疫情發生後,耳溫計市場極為熱絡,但是品質良莠不齊,消費者應注意購買的產品是否通過檢測認證,在此黃副總提出一個快速辨識的小方法。一般產品如欲銷往歐洲,必須通過CE認證,不少廠商在包裝上打上CE標幟,宣稱自己的產品已獲認證通過,但是CE標幟後應該還有四個阿拉伯數字,例如:CE1234,表示獲得CE到廠認證,這樣的產品會比較有保障。