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聰明的隱形眼鏡,替眼睛做健康檢查!

科技大觀園_96
・2021/07/17 ・2205字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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戴隱形眼鏡可以幹嘛?除了矯正視力,或讓虹膜看起來變大變漂亮,現在隱形眼鏡還能幫你的眼睛做健康檢查!交通大學電機工程系教授邱俊誠的團隊開發出一款智慧型隱形眼鏡,只要戴上,就能檢測眼球溫度、淚液蒸散速率、滲透壓、眼壓等數據,可提供眼科醫生做為診斷依據,協助研判病患是否有輕微或嚴重的乾眼症或青光眼症狀。

眼疾的檢測更準確,治療方法升級

這項研究對於眼睛的檢測帶來很大的突破,因為它可望讓眼疾的檢測變得方便快速,還能讓治療變得更加精準。乾眼症的成因不只一種,可能是淚液分泌不足,也可能是淚液成分中的油脂不足造成淚液蒸散過快,但過往的檢測方法並不能很有效的區分,因此醫生在給藥時,常常只能用自身經驗,做主觀的判斷。但有了智慧型隱形眼鏡協助檢測,能依據醫生的需求提供更精準的科學數據,也就能讓判斷與投藥更加正確。

邱俊誠團隊開發的智慧型隱形眼鏡,配戴起來如同軟式眼鏡一般舒適,將來有望為眼疾檢測帶來重大突破。圖/邱俊誠提供

而針對青光眼的患者,醫生也可以使用智慧型隱形眼鏡的數據,找出容易眼壓高的時間點,針對這些時間點給予藥物治療。邱俊誠進一步解釋:「這些檢測數據是珍貴的大數據資料,等到累積夠多數據,醫生或藥物開發商就可以分析出更準確的藥物配方。」因此這項研究成果一公布,立刻引起了各界關注。

另一個引起大家注意的重要原因,在於這是第一個可以戴得舒服的智慧型隱形眼鏡。目前全世界大部分的智慧型隱形眼鏡研發,都是以硬式鏡片做為基礎,但邱俊誠說:「我們一開始就是從『可配戴』的角度當出發點,因此是以現有的軟式隱形眼鏡材料矽水膠去做設計。」他們將可測量溫度、濕度、壓力等各種特性的感測器、處理晶片,以及傳輸資料用的天線等元件,就像三明治的內餡一樣夾在鏡片的夾層裡,因此配戴時的感覺,就和普通的隱形眼鏡一樣。

研究團隊把各種感測器、晶片、天線等元件夾在鏡片裡面。圖/邱俊誠提供

一度產生懷疑……真的做得出來嗎?

從 2011 年開始研發,到 2019 年宣布成功,這條路走了八、九年,邱俊誠表示:「其實並不是沒想過放棄,因為中間有太多困難,讓我一度沮喪,覺得看不到答案。」 

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要做出這款智慧型隱形眼鏡,其中一個困難點在於元件的整合,儘管感測器都已經設計得非常精巧,靈敏度也夠高,但要整合在小小的曲面鏡片裡,還要能有效運作,有許多細節需要考量。邱俊誠舉例說,這些元件的檢測及訊號傳遞,需要從外界以無線電方式提供能量,能量過低無法啟動元件,能量過高可能造成鏡片溫度上升,因此光是能量的傳遞就花了許多時間研究。

另外,「隱形眼鏡是要戴在人眼上運作的,一旦牽涉到人,就會增加許多變異。」邱俊誠以裝在鏡片內的天線舉例,天線的設計必須將人戴上隱形眼鏡後的實際狀況納入考量,因為人眼會帶著隱形眼鏡移動,要如何讓天線的傳輸沒有死角,不因隱形眼鏡轉了一個角度就無法傳輸,讓團隊花費了不少心力。

幸好,邱俊誠的團隊裡有許多優秀的學生,不斷嘗試各種可能,堅持不放棄,邱俊誠說:「最後終於成功的那一刻,真的是五味雜陳。」

智慧型隱形眼鏡還有更多潛力與可能

目前,這款可以檢測眼睛的智慧型隱形眼鏡已經通過動物實驗,在相容性、毒性、敏感性、刺激性的測試都通過考驗,邱俊誠說:「接下來會進入人體實驗,希望在四、五年內讓產品上市。」換句話說,不久的將來,我們到醫院檢查眼睛,或許不再需要點散瞳、打麻醉、把試紙插入眼睛,而是戴上隱形眼鏡,坐等數據自動傳輸到醫師電腦就好。

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而邱俊誠對這款智慧型隱形眼鏡,也希望繼續做更好的調整與設計。目前的鏡片裡沒有電池,能量由外界傳輸提供,因此在檢測時,除了戴隱形眼鏡外,還得戴一個如同一般眼鏡般的裝置來搭配提供能量。邱俊誠說:「我們正在研究如何把電池也整合在隱形眼鏡裡,這樣一來檢測會更方便,看起來也更簡單美觀。」

透過類似一般眼鏡的裝置,為智慧型隱形眼鏡提供能量。圖/邱俊誠提供

在未來,邱俊誠還希望讓智慧型隱形眼鏡有更多功能,舉例來說,如果有一副隱形眼鏡,戴上就能自動調校視力,不論近視幾度,它都會自動改變曲率、厚度,來符合你的度數,這有多好!邱俊誠表示,這種鏡片的困難度在於內部必須要有動力來源才能改變並維持隱形眼鏡的形狀。「雖然困難,但我們已經著手在研究了。」

更甚者,未來在 5G 網路的發展下,智慧型隱形眼鏡可望做到擴增實境(AR),透過隱形眼鏡,可以將世界各角落的即時美景盡收眼底,也能隨時與親朋好友「視訊」,而且就彷彿對方直接在你眼前般真實。相信不久後,我們就能親身體驗到智慧型隱形眼鏡對我們的生活及這個世界帶來的巨大改變。

智慧型隱形眼鏡的未來應用。圖/fatcat11 繪

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科技大觀園_96
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為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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正確診斷不只測眼壓——青光眼患者多數沒自覺!
careonline_96
・2021/04/01 ・1778字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 502 ・六年級

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青光眼的病因有許多種,因此表現也十分多樣化,但它們又會造成近似的視神經傷害與視野變化,因此被歸類在「青光眼」的診斷。臺大醫院青光眼科主任王清泓醫師提醒,多數青光眼病人是沒有自覺症狀,唯有靠定期的眼科檢查,才能早期發現。

眼壓會變動,每人不一樣

王清泓主任說明,眼壓是青光眼重要的風險因子,它的高低會影響青光眼是否會持續惡化,因此眼壓測量是青光眼檢查的重要項目之一。

眼壓值要多少才正常呢?簡單來說,臺灣人正常眼壓值約在 10 到 20 毫米汞柱間,但是有一群人,他們的眼壓高於 20 毫米汞柱,可是其中 90% 的人,可能一輩子都不會發展成青光眼。這些人我們稱之為「高眼壓症」;相反的,另一群眼壓都在正常範圍內的人,他們的視神經、視覺功能卻一直惡化。有人稱這些人是「正常眼壓或低眼壓性青光眼」。

由此可以知道沒有一個放諸四海皆準的眼壓正常值,因為每個人視神經可以承受的壓力是不一樣的,病人也不需要因為今天的眼壓比上次高些,而心驚膽跳,寢食難安;但也不可以因為眼壓在正常範圍而輕忽了治療的必要性,更不要透過參考他人眼壓來揣測自己的病情。

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王清泓主任表示,目前使用的眼壓測量方法,都是透過角膜(黑眼球的部份)測得,角膜的厚薄會影響眼壓的測量。角膜較厚,測出來的眼壓可能會被高估;反之角膜很薄,測出來的眼壓可能被低估。接受過雷射近視手術的病人,因為角膜厚度被削薄,眼壓測量值可能會被低估,因而降低病人及醫師對青光眼的警覺。

另外眼壓也會有晝夜變化,每個人的生理曲線都有所不同,在門診時間所測量的眼壓,往往不是病人最高的眼壓,因此病人要了解,眼壓高低只是評估青光眼的一個重要風險因素,必須合併其他病情,才能做出正確的診斷與治療。

青光眼可能導致視神經盤的凹陷擴大

王清泓主任提到,視神經聯繫眼睛內的網膜神經節細胞和大腦視覺中樞,視神經纖維成束聚集後,穿出位於眼球最後部的開口,而奔往大腦傳達訊息,這個眼球後部的開口就是我們所稱的視神經盤。沒有被神經纖維填滿留下的視神經盤空間我們稱之為視神經杯,或視神經凹陷。

不論是正常人或視神經有異常的人,絕大多數的人視神經盤都有凹陷,但是青光眼病人視神經盤的凹陷,會隨病情而增大或表現出特有變化。經驗豐富的眼科醫師用眼底鏡及細隙燈生體顯微鏡檢查,多數就可以篩選出青光眼的可疑病人,要更進一步確定,可以利用眼底攝影和近十年來發展的定量測量視神經纖維儀器。

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進行視野檢查評估視野缺損

王清泓主任解釋,青光眼病人的神經細胞要損失 40% 以上,才會出現視野變化,多數視野缺損是從週邊先發展出來,再慢慢侵犯到中心,最後危及視力。因此病人自己不容易早期察覺,何況兩眼視野有相當大部分互相重疊,當只有一眼有問題時,更不容易自己發現,只能依賴眼科定期檢查,才能早期發現。

視野檢查只是青光眼追縱和治療的一部份,並不是青光眼最找早期的診斷方法,但是它協助醫師對病情基礎的建立,判斷是否惡化,擬訂或修改治療方針方面,還是很重要,並可幫助和其他疾病並作鑑別診斷。

王清泓主任補充道,我們也稱青光眼是一首三部曲,先有視神經病變,再導致視野變化,最後才造成視力的衰退及失明。因為視神經是青光眼最早有變化的部分,所以觀察視神經的變化就是診斷青光眼最重要的步驟。而長期追蹤時,視神經、視野、視力的檢查各具有不同重要性,要看病況是屬於早期或末期而定。

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眼壓正常,視野卻持續惡化,也可能是青光眼來襲?
careonline_96
・2021/03/09 ・1346字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 525 ・七年級

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聽到青光眼,大家都會想到眼壓高,然而有些人量到的眼壓正常,但視野缺損卻持續惡化。臺大醫院青光眼科主任王清泓醫師分享,有位五十五歲家住南投山區的林太太(化名),每次回診林太太測得兩眼眼壓都大約 10 毫米汞柱,遠低於一般所謂的正常眼壓,但是她的右眼視野卻持續惡化。

確定點藥的方法、頻率與時間都遵照醫囑之外,也排除腦部或其他視神經病變的可能和全身性疾病,諸如;血壓、血糖、血脂肪等因素。於是醫師建議她購買可以在家中測量的眼壓計。

某天林太太吃晚飯後量得眼壓是雙眼5 毫米汞柱,比平時門診測得更低,但是第二天清晨剛醒來時,測得右眼眼壓 30 毫米汞柱,左眼 25 毫米汞柱,看到結果林太太大吃一驚,所幸後來醫師找到她視野惡化可能的原因。

每個人眼壓不相同,且會隨晝夜變化

王清泓主任解釋,林太太的經驗告訴我們,眼壓是有晝夜變化的,在青光眼病人身上尤其顯著,一般人通常眼壓最高的時候是在清晨、剛醒來的時候,這時候通常病人不會出現在門診就診,就診時眼壓通常已經從最高點降下來。

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換句話說,一天當中最高的眼壓值,有三分之二的機會是發生在門診以外的時間,若不了解這生理現象,看到測得的眼壓值而自滿,不按照醫囑點藥,病情也就容易惡化。但這不意謂每個人都要緊張兮兮隨時觀察自己每分每秒的眼壓變化,只有病情惡化的人,我們才需要去做這特別的觀察。

王清泓主任另分享,有位六十二歲的趙先生是個十分成功的經理人,就診時坦承二十年前就診斷是青光眼,但他並不以為意,未曾接受治療。直到最近十個月,他發覺視力漸衰,驚覺事態嚴重,才開始進行治療。王清泓主任提到,多數青光眼病患,長時間多自我感覺良好,等到覺得不對勁時,大概都瀕臨失明的威脅了。

青光眼易忽略!定期檢查積極治療很重要

青光眼具有進行緩慢的特質,影響的視野又都從週邊先來,最後才影響中心視野和視力,這也是一般青光眼病人易輕忽,不願意好好接受醫囑治療的原因。

王清泓主任分析,青光眼的病人為什麼會失明?因為多數病患沒有自覺症狀,而病情進行緩慢,所以不會主動求醫。

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若有醫師告知診斷,病患通常也是半信半疑,不肯好好接受治療,而延誤病情,終致視覺功能嚴重受損,無法自主生活。但是也因為青光眼緩慢進行的特質,若及早診斷,接受正確治療,絕大多數青光眼病患終其一生,都不必擔心失明,或行動乃至於生活受限。

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careonline_96
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