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電漿醫療貼布原型之初期開發與研究
分類:趨勢| Trends
發行期別:
發佈日期:2021-06-21
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科技部工程司109年度產學計畫優良成果|機電能源領域

 

電漿醫療貼布原型之初期開發與研究

計畫基本資料

編號:MOST 108-2622-E-009-014-CC3

執行單位:國立交通大學機械工程學系(所)

主持人:廖英皓

參與人員:林彥廷、王崴翔

合作企業:群曜醫電股份有限公司

 

文/圖:廖英皓    編輯:張萬珍

廖英皓教授(右)與學生展示電漿醫療貼布原型

 

傷口癒合照料往往需要一段時日,而時間越長,反覆感染的機率就越高,會增加惡化的機率,甚至有造成生命威脅的可能,因此,其對於患者和醫護人員都是煎熬的過程。

 

傷口敷料要能防止再度感染,也要幫助細胞組織再生修復,才能縮短癒合的時間。有鑑於傷口敷料的重要性與未來需求,廖英皓教授研究團隊與群曜醫電股份有限公司執行科技部工程司產學合作研究計畫,由學界團隊利用電漿放電能增進細胞組織復原與再生的特性,結合公司在醫材開發的專業經驗,發展出簡易的電漿醫療貼布原型。

 

廖教授指出,近年電漿醫學受到重視,極具發展潛力與應用性。目前歐洲已開始進行電漿傷口癒合的臨床實驗,但還沒有商品上市,而現有的電漿傷口癒合裝置中,手持式裝置的kINPen雖然操作方便,卻無法一次性或有效處理較大面積的傷口。PlasmaDerm與MicroPlaSter都能有效率處理較大面積的傷口,但無法均勻有效產生電漿分佈於彎曲的傷口表面,且此類裝置體積大,不便應用於實際治療。

 

計畫團隊成功利用電路板製作方式開發柔性電漿醫療貼布原型,能一次性處理大面積傷口,因具有可撓性,能完整貼附於任何部位的傷口表面。

 

這款電漿醫療貼布長寬皆為5.6 cm,整體厚度只有80 ㎛。經過測試,貼布原型品質穩定,成本低,具有商品化的經濟優勢。

 

研究團隊對電漿醫療貼布原型的消耗功率與電性進行測試,結果顯示貼布的消耗功率約只有2.9 W,而其最大電量值約只有5.683 mA∙s,遠低於國際電工委員會(International Electrotechnical Commission, IEC)之電量值標準30 mA∙s,廖教授說:「這表示這項電漿醫療貼布沒有電性危害的疑慮。」

 

研究團隊亦量測電漿醫療貼布原型表面於施打電漿時的溫度,約為55 oC,手指連續觸摸10分鐘也不會感到任何高溫燒燙的不適。廖教授說:「貼布的總熱量僅為11.9 J,等於加熱1公克水升高約2.8 oC所需的熱量,因此,這款電漿醫療貼布原型沒有溫度過高造成手指灼傷的疑慮。」

 

柔性之電漿醫療貼布原型

 

 

電漿施打情形

 

 

電漿醫療貼布原型於施打電漿時,其表面溫度約為55 oC,經過手指連續觸摸10分鐘之久,並無感到任何高溫燒燙之不適

 

為模擬電漿治療傷口的環境,計畫團隊進行將電漿置於水面上的活化水實驗,發現經電漿醫療貼布活化後的水溶液內含豐富且穩定的活性氮氧粒子(reactive oxygen and nitrogen species, RONS),經實驗證明能有效抑制大腸桿菌並使其失活,廖教授說:「這說明電漿醫療貼布能產生無菌的環境,具有應用於促進傷口癒合與治療的潛力與成效。」

 

活性氮氧粒子化合物經實驗證明能有效抑制大腸桿菌,並使其失活

 

 

有2位碩士班學生深度參與了計畫執行、文獻蒐集、電漿醫療貼布製程、實驗進行、資料分析與結果討論的過程。廖教授強調,這項計畫強化了同學邏輯思考與解決問題能力的訓練,學生學習從研究基礎到開發產品,他說:「過程中學生積極主動,不斷嘗試並汲取新知,多看多學,培養創新能力。」

 

廖英浩教授(左)和學生在「潔淨燃燒實驗室」(Clean Combustion Lab, CC Lab)實驗室研究論文海報牆前合影

 

廖教授表示,臺北醫學大學、三軍總醫院、新竹馬偕醫院、彰化秀傳醫院等均詢問未來研究合作的可能,參與計畫的2位研究生已獲台積電錄取替代役男資格,未來將進入台積電任職。除計畫合作廠商外,還有其他廠商洽談成立新創公司,開發電漿醫療產品。

 

同學記錄實驗數據和分析

 

同學們展示電漿醫療貼布原型

 

 

廖教授表示,本計畫的電漿醫療貼布原型仍處於實驗室開發階段,但預估未來能實際應用於傷口癒合治療。隨著科技進步,物質生活品質的提升,大眾對醫療或健康的重視也相對增加,而對於醫療品質的要求更是與日俱增。這項計畫所開發的電漿醫療貼布製作成本低,體積小,又不受傷口位置影響,能治療大面積傷口,舉凡褥瘡、燒燙傷等皆適合其應用,因此,對傷口癒合治療極具吸引力與潛力,更適合應用在慢性傷口的治療癒合。他強調,電漿本身除了具有抑菌效果,電漿內含的活性粒子和自由基對傷口更有主動式的治療功效,期待能藉此項技術所開發的產品相對地縮短慢性傷口患者的復原週期,並降低其照護人員的身心負擔。