非侵入式微波感测-WISELab-无线创新系统电磁应用试验室.PDF

前瞻性 預防乃遠勝於治療 ，預防的其中關鍵之一為如何及時即刻感測取得個人健康生理資訊， 以預防可能性的生理病變及早改善與治療，以搶得先機避免悲劇。人體組織異常的檢測(如癌 細胞檢測是一個極重要的研究領域。雖) 然在過去幾年中已取得了許多的 進展，但對某些類型 的癌症，如肺癌 (Lung Cancer) ，目前的方法診斷與檢查仍有許多缺陷。根據美國國家癌症研 究所 (National Cancer Institute, NCI)指出，在全球世界各地，癌症相關死亡種類之中，肺癌在 在所有癌症中 ，是罹患數量最多的癌症種類，也就是頭號殺手 !然而其一般預防檢測是有相當 差異與誤判的盲點。整體上而言，罹患肺癌於後五年之總生存率才平均約為16％[1] 。因此如 何及早發現，才是耽誤之急 。目前常見檢測方法和診斷為影像學檢查，如電腦斷層掃描（ CT ） 掃描 、X 射線和核磁共振成像（ MRI ）等。一般癌症檢測，經常是費工耗時，相當的不便， 使得一般民眾接受定期檢查意願不高 。此外，當初步檢測到異常時，會進行更深入的額外的 測試，如探針穿刺 (Needle)活體檢驗 、肺部切片 (Biopsies)檢查等，以非常侵入性和冒著額外人 體手術風險的方式進行檢驗，且仍有可能發生誤判斷 [2] 。因此如何快速方便且準確的篩選檢 驗，乃人們所關切的 。 低侵入式生醫感測 裝置介紹上 ，低侵入式技術已在近年逐漸受到重視，包括最少侵入裝 置 (Minimally invasive devices) 、醫學影像(Medical imaging)輔助醫療程序、微型化裝置 (Microminiaturized devices) 、雷射診斷與治療(Laser diagnosis and therapy) 、機器人手術裝置 (Robotic surgical devices) 、非侵入式感測器輔助(Non-implanted sensory aids) 、低侵入式心血 管及神經外科導管、內視鏡等。低侵入式裝置的定義是醫師在不動刀或是微創手術原則下， 藉由影像診斷設備或生理訊號感測裝置對患者進行診療或生理訊號監控，如 CT 、X 光機、超 音波的輔助，以引導鋼絲將導管循血管或神經送達發病部位進行診療。低侵入式裝置的特性 是侵入範圍和深度不大，如表皮、口腔、眼結膜等處，可以使風險降低、術後恢復快，且可 輕易設置在人身體當中，以避開皮膚的阻擋，但又隨時可輕易取出，如假牙與隱形眼鏡等日 常用品，如此當我們利用這些裝置來進行生理信號量測，就可以將把受測者的不適感降到最 低。電磁波應用於低侵入式 生醫感測領域將是未來無線技術應用研究的 主流之一。目前已知 各種人體組織呈現相當明確的頻率介電係數 (Effective Dielectric Constant)特性[3]-[4] ，被證明 可使用高頻微波方法執行非侵入性 (Non-invasive)感測，是一個重要研究的領域 。 而在生理資訊的即時擷取的條件下，可嘗試使用 無線射頻識別技術(RFID) 、能量回收 (Energy Harvesting) 等概念相結合之感測系統 ，為我們實現接收資訊的接收架構 。隨著近年來 RFID 大量地研討與產業界導入的嘗試中被提出，開展了感測系統的另一個跨時代革命 。RFID 非接觸式的數據擷取的應用範圍極廣，整合了 RFID 與Sensor原本的發展方向與應用面，目 前主要運用在軍事用途、環境監測、健康運用、家庭整合協助與其他各類型的需求，可說 RFID Sensor的無限延伸 應用 ，使生活更加便利與優質；在健康照護產業發展與醫療產業的需求趨 勢下，目前我們所開發之 RFID Sensor著重於醫療即時檢測性 ，並整合開發適用於醫療管理 與生理監測系統之RFID Sensor 。本感測系統兼顧提供醫療服務便利性、低風險性、使用者的 舒適性與快速性 等。將高頻微波優點結合超材料低侵入式感測結構，搭配RFID Sensor 全程 即時快速監測之概念，使得此快速篩選將會產生一個非常具有成本效益的癌檢測方法。 創新性 人體組織的介電係數是於人體器官或大範圍表皮組織是均勻性分布；然而，特別是當某一 疾病存在時，在病變發生的組織區域中 ，其介電系數相對於鄰近的正常組織是不同的。由此 相對性不正常誤差，使得我們得已檢測出異常組織的差異 ，與相對位置。希望將微波感測技 術 特色 ，使得感測端具有更高的使用自由度，不受限感測空間、待測物幾何形狀限制，且同 時兼具微波非侵入式偵測