从 IT 到医疗，感测器的应用高速进展，电影里的异想世界成为现实，不过是早晚的事。 本文分享 3 个医疗感测器应用实例，生医世界，进步比你想像得快！
今年是 2017 年，人类生活形态已经改变了 10 年。10 年前一个伟大的产品正式问世，没错！就是第一代 iPhone，除了让网络带着走之外，另一个创举就是以触控面板改变了人类与机器互动的模式。
血糖感测器再进化 持续性监控掌握血糖变化
就技术架构角度，触控面板之所以可以动作，是因为搭载了触控感测器（touch sensor）。而所谓的感测器，意指“能将待测物理量或化学量转换成另一对应可记录的输出装置”，可用以接收信号，或透过变化量制动反应，应用功能主要为用来替代人类的感官，进而检测外界讯息，包含视、听、触、嗅、味觉等。部分感测器还可侦测人类无法判断的讯息，如地磁、方位、超音波、紫外线等，搭配不同的控制芯片，应用相当广泛。
回头再看第一代 iPhone，上面搭载的感测器大概就只有 200 万画素的影像感测器（CMOS image sensor，CIS）和触控感测器两颗。目前最新的 iPhone 7，1,200 万画素与 700 万画素的 CIS、指纹辨识器、触控感测器、气压感应器、重力感测器、三轴陀螺仪、加速感应器、接近感应器、环境光度感应器、磁感测器、辅助式全球定位系统、全球导航卫星系统、霍尔感测器等至少 14 颗感测器。
就 iPhone 的例子，每一颗感测器都代表至少一种不同的功能应用，也代表着这 10 年间人类利用搭载感测器的装置、机器，可以延伸的应用愈来愈多，而医疗相关领域也正如火如荼发展中。
胰脏的功能是分泌胰岛素以控制血液中的葡萄糖浓度。所谓的第一型糖尿病患者，其胰脏无法产生胰岛素，如果血糖过低，病人会晕倒；如果过高，会对眼睛、神经和动脉造成长期的危险。所以患有这种疾病的人必须每天刺穿手指检查血糖，根据计划的膳食和运动进行计算，并调整注射胰岛素。上述的血糖侦测动作，对一般人的日常生活显然是一个负担。许多人甚至担心，在晚上睡眠期间，若无法得知血糖浓度，患者就无法及时醒来处理低血糖，可能导致可怕的后果。
传统的“指血检测”最大的缺点之一，就是检测与检测中间的血糖变化是无法得知的。而连续式血糖监测器就是为了解决这个问题，它可在血糖出现异常时即时发出警讯，近几年最成功的当属 Dexcom 的连续性血糖监测系统 G5。
Dexcom 成立于 1999 年，主攻连续性血糖监测器市场，2012 年 10 月经美国食品暨药物管理局（FDA）批准上市的第 4 代连续血糖监测器 G4 Platinum，可对应如 iPhone、iPod、iWatch 等行动装置，已是美国最受欢迎的连续血糖监测器。
G5 则是更先进的版本，与 G4 最大的差别是，可利用蓝牙无线传输，将监测数据直接上传到智能手机等行动装置，提高使用者便利性。另外，Dexcom 所设计的 App 应用程序，除了适用患者本身安装，也有提供给医师与家属安装的版本，得以进一步确保患者的血糖与健康状况。2016 年 12 月 FDA 核准 G5 上市，G5 并于今年 3 月获得联邦医疗保险（Medicare）纳入给付资格，可望造福更多糖尿病患者。
Dexcom 的 G5 监测系统包含了一个小型血糖感测器与接受器，再透过智能手机或平板电脑显示与统计相关资料。患者仅须将感测器插入皮肤，植入过程无痛也无血，即使洗澡也能配戴；Dexcom 每隔 5 分钟即可测一次组织间液的血糖数据，一天可测试 288 次血糖数据，并透过无线传输到接受器与智能手机等装置。根据测量数据，监测器内建的算法将帮助病患做出医疗决策，注射适量的胰岛素，以维持血糖正常浓度。
吞下一颗感测器药丸 就能追踪病患的用药状况
要让精神分裂症疾病的病患吃药是一件困难的事！不过，现在有新的发明可以协助追踪病患是否准时吃药。根据一项统计研究，74% 患有严重精神疾病的病患，在服药 18 个月后就会停止服药，所以用药的依从性（medication adherence）对这群病患是特别严重的问题。
如何了解病患用药的依从性？只要在病患的手臂上，贴一块像 OK 绷大小、装有感测器的贴布，就可以追踪病患是否正常服药。侦测讯息的道理很简单，只要吞下藏有小小芯片的药丸，芯片的两端分别加上了镁和铜，一旦进入人体的胃，接触到胃酸之后，两种金属就会产生小的电压，贴在手臂上的贴布就可侦测讯号，并传送到手机应用程序，进而将信息传给病患家属或是医师。
日本大冢药厂和美国加州的 Proteus Digital Health 合作，将治疗精神疾病的畅销药 Abilify，装上具感测功能的芯片。
由于大冢的精神疾病用药 Abilify 和 Proteus 可消化的芯片已通过 FDA 核准，现在双方将芯片装在 Abilify 药丸上，也就是新世代的数位药丸（digital medicine），希望获得 FDA 核准上市。不过，FDA 还需要更多的临床数据才会核准药证。
据了解，2013 年 Abilify 是美国销售第一名的药物，但 2015 年专利到期后，销售直线下滑，大冢药厂希望以其他方式提升销售额，数位药丸正是一个好方法。
其实，数位药丸的发展不只能了解病患服药依从性的问题，其中有许多待开发的大数据，可进一步了解药物应用与研发；因此，大药厂不愿缺席，而目前诺华大药厂和国际通讯大厂高通，也共同投资 10 亿美元展开研发。
神经尘微小如沙粒 目标：植入人脑搜集数据
2016 年夏天，美国加州大学柏克莱分校的研究团队在神经科学期刊《Neuron》发表研究，他们研发出一种名为“神经尘”（neural dust）的感测器，大小只有 1 立方毫米、如同沙粒，已成功植入实验鼠的肌肉和神经。
这颗神奇的感测器，可植入人体搜集数据并刺激神经，同时拥有无线充电功能，借着感测器内的压晶体管，透过超音波供应电源回传身体器官的监测数据。这项技术目前可应用于周围神经系统，例如控制膀胱和抑制食欲等；终极目标则是植入脑部，做为脑机界面，进一步用于控制义肢等。当然，神经尘要进入人体还有一段路要走，若想达到终极目标植入脑部，更是难上加难；因为要将感测器植入脑部且保用 10 年、甚至一辈子，感测器至少要缩小到 50 微米，相当于一根头发的宽度才行，目前仍是不可能的任务。
无疑的，这是体内即时监测数据的重大革命，想像中的蓝图早已存在，只是如何将极其微小的感测器植入人体深处，始终是罩门；如今，科学家已成功突破技术瓶颈，就等何时进入人体临床。
上述 3 个感测器案例，凸显科技与生医的加速融合，也颠覆了未来的医药生态；然而，在惊艳科学进步之余，或许该进一步深思，一旦产业生态改变，商业模式就会跟着变，而每一次的改变，总是危机与转机并存，无论是投资、职涯规划，甚至是对生命本质的省思，都是一次历练。
数位药丸目前或许差了临门一脚，然而一旦获准上市，就有机会扩散到其他慢性病，为人子女不用再担心长辈忘记吃药，医护人员也能追踪患者用药状况……一个与物联网更深的连结生态正默默建构中。
因为科技加速融合，未来生技医疗或者大健康产业，一定会有重大改变，人才聚落也可能位移，值得读者细细思考与持续追踪。不过，话又说回来，最新的 iPhone 7 搭载了 14 颗感测器，如果将来科技登峰造极，我们吃的、喝的、植入的感测器不知凡几？这又会是一个什么样的疯狂异想世界！
（本文由 财讯 授权转载；首图来源：shutterstock）
