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照護裝置很貼身,守護健康更加分!

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2015/03/07 ・1242字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 550 ・八年級

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文/亞坦尼斯

開刀完、大病後的復健修養時期是相當關鍵寶貴的。而這段康復期間的生理指數監測,也是醫師在判斷恢復狀況的重要參數。然而,面對醫療資源匱乏的處境,實務上也難以讓所有病人在康復期的全程期間都待在醫院。另外,現有醫療監測器材的龐大體積,不僅阻礙病人的活動,也不適宜高齡、慢性等居家病患的長期監測。因此,如何能設計一個體積輕巧、價格低廉的醫療監測器材,也成了提升居家長期照護品質的研究方向。

目前,工研院生醫所林楨喨博士的團隊,正利用自行開發的電路模組與演算法,結合三導程心電圖、反射式血氧量測系統、以及高分子壓電電子聽診器,設計成穿戴式生理監測裝置。這樣的監測裝置除了能直接測量出心電、血氧、心音與心跳也可利用血氧和心電圖來估算血壓趨勢。這是由於過去的血壓計,雖也有手腕式的設計方式,然而氣壓加壓的方式,並不適合應用於穿戴式裝置,而用血氧值和心電圖來估計,就能實現穿戴式血壓監測的目標。

三合一穿戴式健康照護裝置的佩戴示意圖
三合一穿戴式健康照護裝置的佩戴示意圖

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而連接三項裝置的電路,則是研發團隊自行設計,內建生理數值估算的處理器、運算邏輯以及無線模組。可將生理監測資料即時傳送到智慧型手機或電腦上,讓使用者可以即時監看自己的生理指標。

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三合一穿戴式健康照護裝置的電路設計
三合一穿戴式健康照護裝置的電路設計

感測裝置的部分,研發團隊採用壓電材料開發薄型心電心音傳感器,克服駐極體麥克風所達不到低頻響應的能力,並可製成可撓式電子聽診器,應用於具有曲面的身體結構。再配合反射式血氧量測計,除可外接至手指或耳垂,也可以直接從裝置於胸口的感測器擷取血氧濃度。並結合三導程心電圖與多通道心音之智慧量測技術,當心電圖監測發生異常事件前後,便可即時記錄心音資訊,回診時便能提供醫生診斷所需要之資訊。

這樣穿戴式健康照護裝置的設計並不容易,除了要大幅縮小醫療器材的體積,又因須符合人體長時間配戴,而在形狀與配置上有諸多限制。而設計上另一個嚴峻的挑戰,是醫療器材的法規限制都會特別嚴苛。也因此,生醫所的研發團隊,不僅有負責硬體設計和軟體設計的研究員,也有一位專門負責法規的解讀與確認的成員,才能在技術上有所突破,也兼顧FDA法規裡安全性與功效性等各種規範。

三合一穿戴式醫療裝置,可以讓使用者舒適地長時間監測各項生理指數,不僅可以應用在心臟相關疾病的治療、復健與防治,未來也可以提供給運動員配戴監測,以作為更詳盡的訓練參考。另外,這些生理指數在也開始被用作自律神經與情緒相關的研究。相信在不久的未來,人們的身心狀況加隨著穿戴式醫療技術的進展,變得越來越健康。

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中間為工研院生醫所林楨喨博士

更多資訊請參考解密科技寶藏

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創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
81 篇文章 ・ 3 位粉絲
由 19 個國家級產業科技研發機構,聯手發表「創新科技專案」超過 80 項研發成果。手法結合狂想與探索,包括高度感官互動的主題式「奇想樂園」區,以及分享科技新知與願景的「解密寶藏」區。驚奇、專業與創新,激發您對未來的想像與憧憬!

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LDL-C 正常仍中風?揭開心血管疾病的隱形殺手 L5
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/06/20 ・3659字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 美商德州博藝社科技 HEART 合作,泛科學企劃執行。

提到台灣令人焦慮的交通,多數人會想到都市裡的壅塞車潮,但真正致命的「塞車」,其實正悄悄發生在我們體內的動脈之中。

這場無聲的危機,主角是被稱為「壞膽固醇」的低密度脂蛋白( Low-Density Lipoprotein,簡稱 LDL )。它原本是血液中運送膽固醇的貨車角色,但當 LDL 顆粒數量失控,卻會開始在血管壁上「違規堆積」,讓「生命幹道」的血管日益狹窄,進而引發心肌梗塞或腦中風等嚴重後果。

科學家們還發現一個令人困惑的現象:即使 LDL 數值「看起來很漂亮」,心血管疾病卻依然找上門來!這究竟是怎麼一回事?沿用數十年的健康標準是否早已不敷使用?

膽固醇的「好壞」之分:一場體內的攻防戰

膽固醇是否越少越好?答案是否定的。事實上,我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(High-Density Lipoprotein,簡稱 HDL)和低密度脂蛋白( LDL )。

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想像一下您的血管是一條高速公路。HDL 就像是「清潔車隊」,負責將壞膽固醇( LDL )運來的多餘油脂垃圾清走。而 LDL 則像是在血管裡亂丟垃圾的「破壞者」。如果您的 HDL 清潔車隊數量太少,清不過來,垃圾便會堆積如山,最終導致血管堵塞,甚至引發心臟病或中風。

我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)/ 圖片來源:shutterstock

因此,過去數十年來,醫生建議男性 HDL 數值至少應達到 40 mg/dL,女性則需更高,達到 50 mg/dL( mg/dL 是健檢報告上的標準單位,代表每 100 毫升血液中膽固醇的毫克數)。女性的標準較嚴格,是因為更年期後]pacg心血管保護力會大幅下降,需要更多的「清道夫」來維持血管健康。

相對地,LDL 則建議控制在 130 mg/dL 以下,以減緩垃圾堆積的速度。總膽固醇的理想數值則應控制在 200 mg/dL 以內。這些看似枯燥的數字,實則反映了體內一場血管清潔隊與垃圾山之間的攻防戰。

那麼,為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。我們吃下肚或肝臟製造的脂肪,會透過血液運送到全身,這些在血液中流動的脂肪即為「血脂」,主要成分包含三酸甘油酯和膽固醇。三酸甘油酯是身體儲存能量的重要形式,而膽固醇更是細胞膜、荷爾蒙、維生素D和膽汁不可或缺的原料。

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這些血脂對身體運作至關重要,本身並非有害物質。然而,由於脂質是油溶性的,無法直接在血液裡自由流動。因此,在血管或淋巴管裡,脂質需要跟「載脂蛋白」這種特殊的蛋白質結合,變成可以親近水的「脂蛋白」,才能順利在全身循環運輸。

肝臟是生產這些「運輸用蛋白質」的主要工廠,製造出多種蛋白質來運載脂肪。其中,低密度脂蛋白載運大量膽固醇,將其精準送往各組織器官。這也是為什麼低密度脂蛋白膽固醇的縮寫是 LDL-C (全稱是 Low-Density Lipoprotein Cholesterol )。

當血液中 LDL-C 過高時,部分 LDL 可能會被「氧化」變質。這些變質或過量的 LDL 容易在血管壁上引發一連串發炎反應,最終形成粥狀硬化斑塊,導致血管阻塞。因此,LDL-C 被冠上「壞膽固醇」的稱號,因為它與心腦血管疾病的風險密切相關。

高密度脂蛋白(HDL) 則恰好相反。其組成近半為蛋白質,膽固醇比例較少,因此有許多「空位」可供載運。HDL-C 就像血管裡的「清道夫」,負責清除血管壁上多餘的膽固醇,並將其運回肝臟代謝處理。正因為如此,HDL-C 被視為「好膽固醇」。

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為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。/ 圖片來源:shutterstock

過去數十年來,醫學界主流觀點認為 LDL-C 越低越好。許多降血脂藥物,如史他汀類(Statins)以及近年發展的 PCSK9 抑制劑,其主要目標皆是降低血液中的 LDL-C 濃度。

然而,科學家們在臨床上發現,儘管許多人的 LDL-C 數值控制得很好,甚至很低,卻仍舊發生中風或心肌梗塞!難道我們對膽固醇的認知,一開始就抓錯了重點?

傳統判讀失準?LDL-C 達標仍難逃心血管危機

早在 2009 年,美國心臟協會與加州大學洛杉磯分校(UCLA)進行了一項大型的回溯性研究。研究團隊分析了 2000 年至 2006 年間,全美超過 13 萬名心臟病住院患者的數據,並記錄了他們入院時的血脂數值。

結果發現,在那些沒有心血管疾病或糖尿病史的患者中,竟有高達 72.1% 的人,其入院時的 LDL-C 數值低於當時建議的 130 mg/dL「安全標準」!即使對於已有心臟病史的患者,也有半數人的 LDL-C 數值低於 100 mg/dL。

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這項研究明確指出,依照當時的指引標準,絕大多數首次心臟病發作的患者,其 LDL-C 數值其實都在「可接受範圍」內。這意味著,單純依賴 LDL-C 數值,並無法有效預防心臟病發作。

科學家們為此感到相當棘手。傳統僅檢測 LDL-C 總量的方式,可能就像只計算路上有多少貨車,卻沒有注意到有些貨車的「駕駛行為」其實非常危險一樣,沒辦法完全揪出真正的問題根源!因此,科學家們決定進一步深入檢視這些「駕駛」,找出誰才是真正的麻煩製造者。

LDL 家族的「頭號戰犯」:L5 型低密度脂蛋白

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。他們發現,LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷,如同各式型號的貨車與脾性各異的「駕駛」。

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。發現 LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷。/ 圖片來源:shutterstock

早在 1979 年,已有科學家提出某些帶有較強「負電性」的 LDL 分子可能與動脈粥狀硬化有關。這些帶負電的 LDL 就像特別容易「黏」在血管壁上的頑固污漬。

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台灣留美科學家陳珠璜教授、楊朝諭教授及其團隊在這方面取得突破性的貢獻。他們利用一種叫做「陰離子交換層析法」的精密技術,像是用一個特殊的「電荷篩子」,依照 LDL 粒子所帶負電荷的多寡,成功將 LDL 分離成 L1 到 L5 五個主要的亞群。其中 L1 帶負電荷最少,相對溫和;而 L5 則帶有最多負電荷,電負性最強,最容易在血管中暴衝的「路怒症駕駛」。

2003 年,陳教授團隊首次從心肌梗塞患者血液中,分離並確認了 L5 的存在。他們後續多年的研究進一步證實,在急性心肌梗塞或糖尿病等高風險族群的血液中,L5 的濃度會顯著升高。

L5 的蛋白質結構很不一樣,不僅天生帶有超強負電性,還可能與其他不同的蛋白質結合,或經過「醣基化」修飾,就像在自己外面額外裝上了一些醣類分子。這些特殊的結構和性質,使 L5 成為血管中的「頭號戰犯」。

當 L5 出現時,它並非僅僅路過,而是會直接「搞破壞」:首先,L5 會直接損傷內皮細胞,讓細胞凋亡,甚至讓血管壁的通透性增加,如同在血管壁上鑿洞。接著,L5 會刺激血管壁產生發炎反應。血管壁受傷、發炎後,血液中的免疫細胞便會前來「救災」。

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然而,這些免疫細胞在吞噬過多包括 L5 在內的壞東西後,會堆積在血管壁上,逐漸形成硬化斑塊,使血管日益狹窄,這便是我們常聽到的「動脈粥狀硬化」。若這些不穩定的斑塊破裂,可能引發急性血栓,直接堵死血管!若發生在供應心臟血液的冠狀動脈,就會造成心肌梗塞;若發生在腦部血管,則會導致腦中風。

L5:心血管風險評估新指標

現在,我們已明確指出 L5 才是 LDL 家族中真正的「破壞之王」。因此,是時候調整我們對膽固醇數值的看法了。現在,除了關注 LDL-C 的「總量」,我們更應該留意血液中 L5 佔所有 LDL 的「百分比」,即 L5%。

陳珠璜教授也將這項 L5 檢測觀念,從世界知名的德州心臟中心帶回台灣,並創辦了美商德州博藝社科技(HEART)。HEART 在台灣研發出嶄新科技,並在美國、歐盟、英國、加拿大、台灣取得專利許可,日本也正在申請中,希望能讓更多台灣民眾受惠於這項更精準的檢測服務。

一般來說,如果您的 L5% 數值小於 2%,通常代表心血管風險較低。但若 L5% 大於 5%,您就屬於高風險族群,建議進一步進行影像學檢查。特別是當 L5% 大於 8% 時,務必提高警覺,這可能預示著心血管疾病即將發作,或已在悄悄進展中。

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對於已有心肌梗塞或中風病史的患者,定期監測 L5% 更是評估疾病復發風險的重要指標。此外,糖尿病、高血壓、高血脂、代謝症候群,以及長期吸菸者,L5% 檢測也能提供額外且有價值的風險評估參考。

隨著醫療科技逐步邁向「精準醫療」的時代,無論是癌症還是心血管疾病的防治,都不再只是單純依賴傳統的身高、體重等指標,而是進一步透過更精密的生物標記,例如特定的蛋白質或代謝物,來更準確地捕捉疾病發生前的徵兆。

您是否曾檢測過 L5% 數值,或是對這項新興的健康指標感到好奇呢?

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在開槍時「打卡」:穿戴式科技追蹤槍擊犯
劉珈均
・2015/11/25 ・1791字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 534 ・七年級

科幻電影中常見主角穿戴輕薄短小、造型簡潔前衛的配飾,幾下帥氣操作與嗶嗶聲,就能紀錄、傳輸資料訊息。電影中的奇幻情節往往反映人類願望之所在,穿戴式科技讓這樣的渴望漸漸實現,讓數位與現實世界的互動更加豐富而自然,許多商業或科技雜誌也預測穿戴式科技將成為下一波主流的峰頭浪尖。

不少科技廠商與學術單位相繼投入研究,拓展穿戴式設備的應用範圍,賓夕法尼亞大學犯罪學教授查爾斯洛弗勒(Charles Loeffler)提出在罪犯佩戴的電子監控裝置中嵌入加速度計,能準確的偵測穿戴者開槍動作,自動回報槍擊地點,縮短警政部門反應時間。

一些假釋或緩刑出獄的罪犯必須穿戴電子監控裝置,以便警察或法院人員追蹤他們後續行動。但查爾斯洛弗勒說,儘管有這些預防措施,這些在社會服刑的人仍得為全美國近半數的槍擊案訴訟負責。若在現行監控設備上結合既有科技,便能在他們開槍時記錄並回報,有效阻止槍手。

洛弗勒在線上期刊《PLOS ONE》發表研究報告,提出一種穿戴式的加速度計,可用來追蹤是否有人開槍。它長得就像慢跑者常用來追蹤記錄路徑距離的東西,槍擊發生時,它便在讀取裝置上顯示出不易忽視的圖樣讀數。「一發射擊的過程相當鮮明。為了瞄準,你會盡力保持靜止,緊接著下一瞬間,你的手掌、手腕、手臂經歷一股衝擊力道的移轉。」洛弗勒對電力電子工程師協會的雜誌《科技綜覽》(IEEE Spectrum)解釋。

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洛弗勒在線上期刊 PLOS ONE 發表研究報告,提出一種穿戴式的加速度計,可用來追蹤是否有人開槍。它長得就像慢跑者常用來追蹤記錄路徑距離的東西,槍擊發生時,它便在讀取裝置上顯示出不易忽視的圖樣讀數。

為了測驗手槍槍擊的加速度計讀數和其他類似動作有所區別,洛弗勒召集了十位賓夕法尼亞大學校警部職員,他們手腕戴著加速度計,嘗試多種品牌與口徑的槍枝,口徑0.22英吋的左輪手槍到口徑0.45英吋的柯特半自動手槍都是實驗對象。洛弗勒接著比較另一組樣本數據,該組人馬佩戴相同裝置出外度過尋常一天,執行粗重的建築工作,包括使用一把口徑0.22英吋的火藥釘槍。

火藥釘槍與小型手槍皆受相同的火藥驅動,這正是證明加速度計能輕易識別槍枝的良好對照組。「在釘槍內部,0.22英吋火藥並不是用來推進子彈,而是當作活塞。」洛弗勒說:「從數據分析來看,活塞撞擊釘槍的情況與槍擊差異很大,因為機械學的力量傳導不同。」

洛弗勒的實驗展示了槍擊的幾個識別因素,第一是加速計能感測槍管內迅速膨脹的氣體與外部空氣相遇時產生的槍口爆擊;它也善於偵測能量釋放時傳導至上臂的反作用力,以及子彈射出時,槍口端往上抬移的力道。不論槍枝的樣式或口徑為何,這三個因素加在一起構成了槍擊的識別標誌。洛弗勒的資料也顯示了槍擊偵測不容易出錯,研究中測試了357發槍擊,只有三發被誤認為其他活動;錯誤肯定的狀況也很少,在693種其他情境中,僅三次被誤認為槍擊。若再更進一步改良,該技術甚至有潛力辨別出槍擊是由什麼口徑的槍枝擊發。

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加速度計若結合追蹤假釋犯行蹤的感測器,透過全球定位系統,它可在佩戴裝置的人開槍時立即發警報給警政部門。這節省了當局收到報案後,交叉比對槍擊地點與鄰近追蹤器下落的時間與精力,為警察清楚指出哪些被追蹤者並不在槍案現場,也可能阻止了被監控者將開槍擺在首要行為考量,進而減少槍擊犯罪。洛弗勒與同事正在賓州工程部探索將加速度計嵌入既有監控裝置的可行性,因監控器與加速度計已被設計得相當小巧、適於穿戴、不耗電,他們在設計測試版本時沒有預見太多困難。他說若要特製這樣的監控裝置,較大的挑戰在於說服法院和警政部門採納此技術。

洛弗勒說:

政府部門是否願意採納此技術取決於他們有多理解它的價值。

這成本會比往常的作法更昂貴,比較可能佈署這類東西的是那些宣稱要處置槍枝暴力問題、相關法院和警政部門有良好整合的地方。

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所
審校:陳妤寧

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本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

延伸學習:
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劉珈均
35 篇文章 ・ 1 位粉絲
PanSci 特約記者。大學時期主修新聞,嚮往能上山下海跑採訪,因緣際會接觸科學新聞後就不想離開了。生活總是在熬夜,不是趕稿就是在屋頂看星星,一邊想像是否有外星人也朝著地球方向看過來。

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看手機就能知道寶寶的脈搏
營養共筆
・2014/04/17 ・431字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 476 ・五年級

pulse3
圖片來源:Owlet 官網

文 / Casual

健康穿戴裝置不是大人的專利,現在也有嬰兒用的了喔。

Owlet 是一種專門為嬰兒打造的穿戴裝置(襪子),只要穿著,你就能藉由智慧型手機或是電腦知道寶寶的脈搏、血氧量、體溫以及翻身警告。對於嬰兒的照顧者來說,我想翻身警告是個相當棒的功能吧!

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123band
圖片來源:Owlet 官網

OWLET 的應用

透過藍牙 4.0 傳給你的智慧型手機,如果你的手機不支援此規格的藍牙傳輸的話,它也付給你一個 USB 的接受器,插在電腦上,就能透過電腦來接收 Owlet 的資料,並從螢幕觀看。

若你處在 wifi 的環境,經過設定後,監測到的資訊能夠傳到雲端裡,你就能從其他的裝置或電腦查看。當你帶寶寶去看醫生的時候,就能很方便地把寶寶最近的數據提供給醫生,對於醫師的診斷或許會有所幫助。

來看看影片的介紹吧~

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https://www.youtube.com/watch?v=q-5YDBp63uk

 

轉載自營養共筆

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營養共筆
86 篇文章 ・ 3 位粉絲
應該是有幾個營養師一起寫的共筆,內容與健康議題有關。可能是新知分享、經驗分享或是有的沒的同學們~如果對寫這個共筆有興趣的話,歡迎一起豐富它的內容喔。

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三合一穿戴式健康照護裝置的佩戴示意圖
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