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雲科大發明二維材料 提升糖尿病檢測效率
新知
第1820期
雲科大發明二維材料 提升糖尿病檢測效率
焦點
2025-11-28
【記者陳筱雯報導】血糖儀為糖尿病患者的必備工具,透過持續監控自身血糖變化來控制病情。國立雲林科技大學電子工程系教授陳錫釗團隊發明「二維層狀過渡金屬硫化物修飾氧化亞銅/氧化鋅奈米柱非酵素葡萄糖感測器」,在過往的非酵素葡萄糖感測器中加入二維材料使作用更穩定、速度更快,獲得波蘭國際發明展金牌肯定。 葡萄糖感測器上滴落患者血液,即可檢測血糖,此技術共經歷三代更迭,過往的葡萄糖感測器多利用酵素檢測,然而酵素十分脆弱,容易受環境溫度變化或空氣中的其他物質影響而失效,因此需要頻繁更換檢測器,目前正在使用非酵素型血糖儀的糖尿病患者陳筱晴說:「驗血糖的試紙用過就要丟棄,還要花錢買新試紙。」陳錫釗也補充酵素的壽命週期僅約一到兩週。目前市面上多為二代產品,它們不像初代需要使用貴金屬鉑,因而能夠量產,但酵素不穩定的問題依舊存在,且傳統血糖儀檢測時間約需5到10秒,準確性約為95%。團隊的發明則屬第三代,拋棄使用酵素的慣例,改為使用無機材料「氧化亞銅」檢測葡萄糖,可在1秒內得出具97%以上準確性的結果。 該技術使用的氧化亞銅,在學術上被認為是非酵素葡萄糖感測電極的最佳介質,能與葡萄糖快速反應,以此檢測身體的含糖量。團隊選擇原用於半導體產業的烯類化合物作為主要成分,並發現當烯類化合物鍍在氧化鋅上時,會呈現竹子一節一節的形狀,陳錫釗說:「葡萄糖電子會從竹節通過,電子傳輸力就會比較強,感測能力也會增加。」團隊也將烯類化合物製成二維的層狀,其表面積比三維的塊狀更大,因此能加快反應速度。 團隊未來希望在二維材料內中加入金屬有機骨架(註),繼續提高偵測靈敏度及反應效率,然而金屬有機骨架包含有機分子,遇高溫易碳化解體,而二維材料在提升感測能力上,又極其仰賴在高溫下才能生成的硫化物,導致其製程需要極高的溫度,陳錫釗說:「要真正長出硫化物的話,溫度要在650度以上。」團隊面臨兩難,若降低製程溫度,則難以生成硫化物,若不調整製程溫度,金屬有機骨架就會面臨解體的風險,目前仍在嘗試解決中。 註:金屬有機骨架又稱MOF,是由金屬離子與有機分子組成的多孔材料,具有高度比表面積等優勢,非常適合提高材料精度及靈敏度。 目前距離發明落地還需要一段時間,因為非酵素型葡萄糖感測器屬醫療器具,需經過醫療認證,雲科大電子工程系學生倪戎伶表示,通常需要經過一到兩年的多次修正才能完成認證,「因為需要經過長期的臨床,過程會很漫長,之後若要醫用、商用又會需要更多的認證。」取得認證後,團隊也希望能授權給製作血糖儀的大廠,交由他們製作。倪戎伶家裡也曾有糖尿病患者,他親眼看過患者測血糖的樣貌,因此期望發明能夠真正的幫助到患者,他說:「希望可以讓量測更準確,不需要一直換儀器,也能買到更便宜的商品。」
雲科大造交通安全裝置 雷射警示破解行車死角
新知
第1757期
雲科大造交通安全裝置 雷射警示破解行車死角
2021-11-17
【記者單師樵綜合報導】社會上的車禍事件往往怵目驚心,其中大型車「視線死角」和「內輪差」造成的事故尤其嚴重且數量多。行政院交通部道路交通安全督導委員會數據顯示,在民國109年全國道路交通事故中,「大型車案件導致死亡」人數高達405人。為此,國立雲林科技大學創意生活設計系副教授彭立勛帶領碩士生林愛詠研發「交通安全距離裝置」,獲得2021第十五屆波蘭國際發明展暨發明競賽金牌。此裝置可主動標示路上的危險區域,並及時提醒駕駛人,以保障其行車安全。 國立雲林科技大學創意生活設計系副教授彭立勛,帶領國立雲林科技大學創意生活設計系碩士生林愛詠,研發「交通安全距離裝置」。 圖/彭立勛提供研究團隊提到,裝置靈感源自商標投影機與雷射筆,故此裝置使用「區域劃分警示雷射」,投放區域型的警示網。駕駛可將裝置固定於車體,啟動時便會向車體附近投射警示網,確保周邊行人和車輛的安全。林愛詠說明,警示網的安全距離會根據車型大小而設定,最遠可投射7.5公尺。 警示網的安全距離根據車型的大小設定,各向左右兩邊後視鏡的側邊投射扇形,並向後方投射一個三角形方式警示網的範圍。 圖/彭立勛提供此外,裝置為了讓駕駛視野的兩側死角畫面更為清晰,設有高像素的感光耦合元件。林愛詠解釋道:「裝置能看到比人眼更佳的畫面,在靈敏度和解析度上,有更優質的成效。」他補充,感光耦合元件中的畫面,會即時傳回到駕駛的螢幕上,除了增強行車安全性,更能夠全程錄影。相較於傳統的警示器較為被動,此裝置更為主動地標示行車時的危險區域,彭立勛強調,「裝置能依據天色的狀況改變警示的光線,達到最大程度的提醒,用意在全時段及全路段保護用路人的安全。」他表示,此創新也可應用於建築及施工工程,作為施工及工程上的警示,例如在進行炸藥爆破時,可預先使用雷射光束,標示出爆炸可能波及的範圍,警示現場的人員應遠離危險區域。 裝置能依據天色的狀況改變警示的光線,達到最大程度的提醒,在全時段及全路段保護用路人的安全。 圖/彭立勛提供臺灣警察專科學校交通管理科副教授王銘亨說明,大多數車輛只有安裝影像監視系統,死角處並無自動警示系統,且駕駛人容易忽略影像的內容,通常發現時已來不及。他建議,「此裝置若能依所測得相對的距離,由系統設定採取警示或自動煞車等功能,應可大幅提升該設備的實用價值。」彭立勛認為,裝置未來可以安裝在小型車、機車等交通工具,或是為其他具有危險性的工程機具客製化設計及應用,作普及化發展,打造更全面的安全環境。他說:「希望能夠和有這項需求的汽車廠商合作,並進行改良,將裝置安裝在出廠的汽車上。」團隊期望裝置讓汽車駕駛人提早注意到危險,避免意外發生,及時保持安全距離。
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