科技部工程司109年度產學計畫優良成果|機電能源領域

應用於血流血壓PPG感測器之創新讀取電路系統晶片研發與驗證

計畫基本資料

編號：MOST 107-2622-E-009-025-CC2

執行單位：國立交通大學電機工程學系（所）

主持人：趙昌博

參與人員：杜哲怡、雷杰福、蘇鍾國、潘晉發、蘇映誠、林俊霖、曾致綱、

          馮清海、陳宥任、曹仲凱、孫毅、李晟瑋、蔡嘉峻、蘇世強、

          黃建霖、張宜峰、簡唯宸、黃梓瑋、徐美珠、江庭茵、譚佳宜、

          麥沙堤、黃嘉伶

合作企業：慕康生技醫藥股份有限公司

文/圖：計畫團隊    編輯：張萬珍

趙昌博教授(後排左二)與實驗室團隊

生物科技及健康醫療保健在臺灣備受重視，近年與生醫相關的電機、電子產品不斷突破，在資訊傳遞技術飛快成長的時代，利用感測器連線雲端與感測後的資料進行儲存，並得到有用的資訊，將是重要的趨勢。

研究團隊開發和驗證的應用於血流/血壓PPG感測器的創新讀取電路系統晶片，其中前端類比電路負責系統前端的感測器與PPG信號讀取，並做相關的類比處理。趙昌博教授指出，這能降低運動偽影和外部環境光源的影響。

研究團隊所開發的後端數位計算演算法包含數位訊號處理電路和邊緣運算(edge computing)。訊號處理的部分包含品質檢測、自回歸模型、特徵抽取等方法。其邊緣運算(edge computing)則是讀取訊號後做相關計算。邊緣運算的分散式架構能加快資料的處理與整體的傳輸效率。系統在輸入個人生理資訊，例如：年齡、性別、身高、體重等後，建立基於卷積神經網路(Convolutional Neural Network, CNN)自動提取PPG訊號特徵的模型，用以量測收縮壓(SBP)與舒張壓(DBP)，並將量測到的資訊進行權重運算，產生更準確的輸出數值。趙教授強調，相較於傳統的PPG智慧手錶，此開發能隨時進行量測，便利而準確，具發展潛力。

感測貼片和其APP

趙教授深耕相關技術，從103年至今培育出23位研究生，與國內24家廠商進行36件產學合作計畫、技術移轉與技術諮詢，產學效益豐碩。其實驗室團隊已發表8篇國際期刊論文，獲得5項專利。趙教授更榮獲5次國家生技醫療產業策進會之「國家新創獎」，亦榮獲107年度科技部傑出研究獎。他以「非侵入式血流感測器」榮獲2019 IEEE Sensors Council Technical Achievement Award in the field of Sensor Systems or Networks - Advanced Career國際大獎，此獎項全世界在Sensor Systems領域每年只頒給1位資深獲獎者，他是國內第一位獲得此國際榮譽的學者。

研究團隊所開發的新式可穿戴式貼片可克服市售穿戴式手錶或手環無法在運動中量測心率及其他生理資訊的限制，還能連續24小時進行量測，結合雲端巨量量測資料服務平台即可提供個人居家健康管理的服務，不僅能即時監控個人健康，還能連線醫師以即時採取醫療行為。

趙教授在2020年8月成立進康醫電股份有限公司(Amengine)，開發可撓式軟性PPG感測貼片，完成血壓/心率/血氧的演算法最佳化、電路與機構最小化及試量產，並於台大醫院完成150人臨床測試，精確性符合FDA要求，預計於2021年取得美國FDA醫材許可與銷售，在2021年7月開始銷售。

進康醫電的商品圖

趙教授表示，計畫成果為國內生醫產品帶來廣泛與創新的應用，由於使用快速方便，硬體價格較低廉，有利於大眾化，他說：「希望能造福國內人民，提升生活品質，協助大家把關健康。」

他也希望藉此緩解醫療機構人力緊繃的問題。他說：「成熟的感測器及機器學習技術能舒緩醫護人員的負荷，提升整體醫療品質。」