【發布日期】: 2013-04-25

國立清華大學電機工程學系鄭桂忠副教授團隊，研發出靈巧且具辨識功能的電子鼻晶片，並與台北醫學大學、中科院化學所合作，發展出「新一代智慧電子人工呼吸器」。患者透過使用與電子鼻晶片結合的人工呼吸器，經過連續性的即時偵測，能協助醫師進一步判斷肺炎菌種類型，提早介入治療，掌握治癒黃金期。

肺炎持續蟬聯國人10大死因之一，尤其加護病房是院內感染肺炎的高風險區。由於病房內細菌多樣且抗藥性頑強，病人經由插管或使用呼吸器，容易受感染而引發肺炎，導致敗血症、休克甚至心肺衰竭死亡。過往常需花費三、五天時間從患者的檢體培養出病菌，醫生才能對症下藥，但採用含有電子鼻晶片的智慧人工呼吸器，經由呼吸器的吐氣端管路感測，在確認肺炎菌種上省下許多寶貴時間。

清華大學電機系副教授鄭桂忠團隊所開發的可攜式電子鼻系統(左圖)，內裝敏銳且體積小的感測器陣列晶片(右圖)，與人工呼吸器的吐氣端管路結合，可分辨病人是否感染肺炎並測出菌種。

清華大學電機系鄭桂忠副教授團隊與台北醫學大學施崇鴻教授及中科院化學所王立群博士合作，利用人類嗅覺為概念，開發出敏銳且體積小的電子鼻系統晶片，具有低電壓、低功耗、具辨識等功能，與呼吸器的吐氣端管路結合之後，可經由連續並即時性的偵測分析，來判別病人是否感染肺炎，並進一步提供可能的肺炎菌種資訊，大幅縮短診斷到投藥時程。

鄭桂忠表示，電子鼻的原理就在於探測氣體進出的氣味，應用在醫療上可以來瞭解病患體內是否有細菌在代謝。由於細菌在代謝時會產生氣體，因此研究人員先在臨床觀察上，抽取病患的痰液以進行細菌培養，建立呼出氣體與不同菌種的對應關係資料庫，並儲存於電子鼻晶片系統中。經過一兩百名病患測試，目前已經建構出加護病房內最常見的三至五種菌種，可以幫助醫師快篩出病患屬於哪一種肺炎，掌握時機精準用藥。

現有的人工呼吸器僅能探測出氣體流量、壓力等物理參數，而加裝電子鼻晶片的智慧型人工呼吸器，能以非侵入式的溫和設計，讓病患在呼吸之間就能輕鬆進行檢測，省卻許多等待報告、重覆檢驗的漫長痛苦等待。

台北醫學大學呼吸治療系主治醫師施崇鴻教授表示，傳統醫學檢查是否感染肺炎，多為醫師先根據經驗用藥，同時進行血液檢查、照X光片或痰液培養檢查，但不論何種檢驗方式，皆需花費三至五天才能得知報告，若結果出爐發現非預期的細菌種類，便需要改投藥，極有可能錯失黃金治療期間。這項人工智慧呼吸器的開發實在「相當有幫助」。

中科院化學所王立群博士表示，電子鼻原本的功用就相當廣泛，例如空氣汙染的監測、二氧化碳或甲醛濃度檢測等。雖然現今的電子鼻儀器可精準檢測氣體成分，但仍是實驗室儀器，較昂貴且體積較大，民眾採買不易。透過電子鼻晶片縮小化，未來可進一步發展適合居家自我檢測，提供健康警訊，守護你我的健康。

隨著晶片微小化，未來電子鼻系統體積將更小，更方便攜帶。未來可望朝穿戴式方向研發，應用範圍更廣，可包含工業與農業應用。

新一代智慧電子人工呼吸器已於2012年底榮獲第九屆國家新創獎，未來電子鼻晶片將朝體積更小、穿戴式方向研發。「目前我們已研發出更小的電子鼻晶片，將會是相當特別的優勢」，鄭桂忠表示，「未來將可應用在更小的手持式裝置上，例如可以與手機介面結合，讓大家隨時可以帶著走、進行檢測。」此外，當電子鼻晶片與識別證、臂章等穿戴式物品結合後，更可以在工業、農產業中發揮立即偵測功效，例如探測沼氣濃度避免工人中毒危機，或偵測農作物成熟期氣味，掌握採收時機。

清華大學電機系鄭桂忠副教授(右3)團隊與台北醫學大學施崇鴻教授(右一)及中科院化學所王立群博士(左一)合作，研發出新一代智慧電子人工呼吸器，患者透過使用與電子鼻晶片結合的呼吸器，就能偵測是否感染肺炎並判斷菌種，守護病患健康，榮獲第九屆國家新創獎。

清華大學電機系鄭桂忠副教授(左2)師生團隊(左起)謝弘毅、邱仕文、張佳琳，開發低電壓、低功耗、具辨識功能電子鼻晶片，安裝在呼吸器上，能達到連續性並即時性的偵測，是安全衛生且非侵入式的設計。

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《醫學研究》電子鼻收集氣味 嘉惠插管病患記者洪美秀／竹市報導