【生醫】IBM 大數據結合智能牙刷|穿戴裝置可偵測人體乳酸分泌|飛利浦開發心臟病快篩裝置

【生醫】IBM 大數據結合智能牙刷|穿戴裝置可偵測人體乳酸分泌|飛利浦開發心臟病快篩裝置

各位好,我是吳季剛,今天的生醫專題總主筆。希望本次呈現給各位口味多元、足夠有趣的生醫專題。

我的興趣偏向生醫技術用於輔助運動訓練,以及設計人機介面。因此我今天介紹了相關的穿戴式裝置。Sharon 醫師則分析了智能牙刷與雲端分析的結合。王明聖則分析了新型心肌梗塞檢測裝置,並介紹台灣相關產品。

-- 吳季剛

今日主筆:中華創業家跨界交流協會 Entrepreneur+ 理事長吳季剛、Sharon 醫師,以及白領牛仔網站創辦人王明聖。
預估閱讀時間 10 分鐘

生醫專題新聞分析

IBM 與兒童智能牙刷公司 Grush 合作
Grush 智能牙刷可透過藍芽連線手機。兒童刷牙時,只要跟著手機遊戲畫面引導,便能刷乾淨牙齒。與 IBM 結盟後,Grush 用戶可把刷牙數據上傳至 IBM 雲端。Watson 人工智能系統會分析數據,提供兒童潔牙紀錄給父母與牙醫。Link

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Grush 將刷牙結合手機遊戲,增添刷牙樂趣。圖片來源:Grush

Sharon:

IBM 和 Grush 合作開發醫療物聯網,是一種軟硬體整合。Grush 智能牙刷具備訊息採集技術,能準確探測兒童刷牙動作。孩童依照遊戲 App 指示刷牙,就能像玩遊戲打怪般消滅齒面細菌。而潔牙紀錄透過藍芽送到雲端,供家長及牙醫師參考。IBM 負責蒐集數據、提供雲端分析。

牙刷結合物聯網,帶來什麼價值?

牙刷非常適合作醫療物聯網。相較於其他穿戴性裝置,牙刷是日常生活必需品。消費者購入牙刷後,只需下載軟體,即可將數據上傳雲端。因此對消費者的負擔最小。2014 年 Oral-B 推出首款智能牙刷,同樣利用感測、雲端分析來提供使用者潔牙建議。之後 Philips 則強化牙刷設計、降低噪音跟產品重量。Prophix 則在牙刷內加入鏡頭,以提供即時視頻。而同樣主打兒童市場的 Kolibree,則為牙刷搭配強大的遊戲互動軟體。

上述產品價位約 50~400 美金。對消費者最顯著的價值是「精準掌握口腔狀況」,和「提高清潔動機」。

國外看牙費用昂貴,因此智能牙刷更受到歡迎。台灣人得益於便宜的醫療服務,很難想像。以美國為例,美國民眾一般會購買牙科保險,一年成本約 300 美金。但除了定期檢查跟清潔之外,治療牙齒仍須額外負擔幾十到幾百美金。因此智能牙刷提供更精準的牙齒維護,對美國民眾是有價值的。

這項特點也反應在智能牙刷大廠的市場佈局。Oral-B 或 Philips 的主要市場在歐洲,如德國英國,其次是美國。都是醫療費用昂貴,且國民所得高、健康意識強的國家,較能接受智能牙刷。

IBM 能從「大數據」獲得什麼價值?從牙刷提供的資料,IBM 可以建議清潔方法、建立個人口腔紀錄。不過臨床建議一旦建立,刷牙方式其實不需要一直調整,只要沿用建議並追蹤即可。因此 IBM 或許就不用持續收集大量使用者數據。

而建立個人口腔紀錄,或許可以用於認屍?牙科治療紀錄就能清楚呈現從小到大補牙和缺牙情形,常用於認屍。用牙齒型態辨認比 DNA 鑑定更快,因此有「牙科法醫學」。除此之外,透過牙刷蒐集個人口腔資料意義不大。

從這兩個層面來看,IBM 需要仔細思考牙齒數據的價值。這並不是否定數據的重要性,而是要找出價值所在。例如新創公司 Beam Dental 便跳脫出只賣硬體的模式。它賣硬體也賣數據,並與保險公司合作。Beam Dental 採訂購制,定期發貨牙線、牙膏和智能刷頭組合。另外再將數據賣給保險公司,作為調整保費的依據。乖乖刷牙的使用者,理論上能降低前述高昂的牙科保費。Beam Dental 不僅迴避和牙刷大廠競爭,更提高使用者「好好刷牙」的誘因。

即便從小小的牙刷看物聯網,還是有其細膩之處。


聖地牙哥加州大學研發穿戴裝置,可偵測人體乳酸分泌
此裝置可黏貼在使用者胸前,即時紀錄使用者的心電圖狀況以及乳酸分泌量,並以藍芽將數據傳送至手機或電腦。加州大學表示此技術可應用於運動員訓練,以及監測心臟病患的身體狀況。Link

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穿戴裝置 Chem-Phys patch。圖片來源:UC San Diego

吳季剛:

運動心律量測裝置算相當有歷史的運動電子配件。從開山祖師 Polar 在 1982 年推出首個無線心率錶,到台灣新創博晶醫電的 GoMore 體力感測器,皆是測量運動員心律的產品。在此領域,「運動心律」或「運動心電圖」不是新概念;此新聞中的技術突破在於這裝置不但是心律感測器,也是非侵入式的生物化學感測器。

當裝置附著於體表時,會由電化學方式測量乳酸等級。目前少有穿戴式產品可以量測生化資訊。而且此裝置的感測器可以用平面印刷技術印出來,不但降低製造成本,也方便客製化尺寸。

不過此技術仍有兩點疑慮:

首先,這裝置測的是汗水內的乳酸,而不是血液內乳酸。實務上後者更重要,令人懷疑這裝置的實用性。配戴本裝置的受試者,測得的乳酸值在運動 10 分鐘左右達到最高。這比一般認知的「運動後 2-3 分鐘達到最大」要晚了許多。有時間差便是因為此裝置量測的是汗液,而非血液的乳酸濃度。

量測血液乳酸濃度才能判斷運動員在無氧運動中能激發的肌耐力。若運動員運動 10 分鐘以上,身體已進入有氧運動階段的代謝了。因此這技術未必能輔助判斷運動耐力。

第二,非侵入式檢測的精確度容易受環境影響。人體排汗受水分代謝、體溫等複雜系統影響。裝置取樣汗水時,也會受外在環境,如溼度、氣溫等的影響。這是以汗液作為生理檢測樣本的最大挑戰。

若此技術想發揮效果,可能需要建立考量體溫、飲水量、環境溫溼度等因素的模型,甚至連結氣象資料庫,才能排除環境的干擾。

另外此裝置也可監測運動心電圖。這部分雖不新,但還是要考慮其他的雜訊,包括來自其他肌肉的電訊號,或是來自感測器本身震動的干擾。


飛利浦開發新型手持式血液檢測器,利於快速診斷心臟病
此檢測器 Minicare I-20 能快速檢測心臟病患者的心臟損傷程度。以往實驗室分析心臟病檢測結果需要 60 分鐘,而 Minicare I-20 檢測不用 10 分鐘即可得到血液數據。Link

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Philips 推出的血液檢測器。圖片來源:philips

王明聖:

飛利浦的血液檢測器 Minicare I-20 可量測心臟病發作後,由於心肌損傷而被釋放到血液中的蛋白。這種蛋白能顯示心肌損傷程度,因此可藉由量測蛋白濃度判斷心臟病狀況。

這款檢測器只需花不到 10 分鐘就能得到檢測數據,足足快了傳統實驗室 50 分鐘。而且輕便易攜帶,可以在病人旁立即檢驗。該產品目前已經拿到了歐盟醫療器械認證。

這則新聞讓我想起了前兩週,台灣某藥廠董事長演講時突然心肌梗塞。心肌梗塞首重預防,其次則為緊急狀況處置。

在預防方面,台灣的源星生醫科技已經從事心肌梗塞預防產品十幾年了。其專利技術是透過血壓測量,可以得知心臟跳動頻率與是否有跳動雜訊,進而確認使用者心臟狀況。使用者便能提早預防。它們主要提供設備給醫院,如臺大醫院,因此一般人很少知道這家公司。我曾親身體驗過,對方用類似量血壓的方式,便指出輕微的心臟病症。

而在臨場處置方面,建議看高雄榮總的心肌梗塞微電影。根據心肌梗塞三大症狀「胸痛、冷汗與喘氣」,可以記得口訣「心痛喘、盜冷汗,卡緊叫救護車」。當患者出現心肌梗塞症狀時,可以先採取坐姿。若患者有心臟病史,則建議找出其身上攜帶的硝化甘油片,並讓患者含在舌下。若無心臟病史,則建議先「叫叫 CABD 」,分別是壓胸 (Circulation)、 暢通呼吸道(Airway)、人工呼吸( Breathing)與電擊除顫(Defibrillation),同時連絡救護車。

飛利浦的血液檢測器是在心臟病或心肌梗塞發生時,用來確認心肌是否病變。但這使用情況是患者發作時,已被合適處置並送到醫院。心肌梗塞為突發性,事先並無徵兆,且經常立即身亡。由於現今民眾飲食習慣改變,即使是年輕與壯年人口都有可能發生心肌梗塞。如果遇到急性心肌梗塞,請熟知正確處置方法,幫助自己也幫助別人。

封面圖片來源:America's Greatest Makers

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