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生醫雷達

電磁感測器與雷達

研究動機
近年來受惠於半導體製程的不斷進步以及無線網路的蓬勃興起,各種電磁感測器與雷達也從早期國防及工業用途逐漸普及到民生用途,尤其搭配個人行動裝置更能推波助瀾而廣泛應用在醫療、照護、安全及監控上。然而,先進感測器與雷達技術的發展需著重在系統整合與創新應用層面,正是國內產業轉型過程所亟待建立之關鍵能力,值得產學界加以關注並一起攜手努力。

研究目標
在國內半導體與通訊產業的雄厚基礎下,致力於先進電磁感測器與雷達之系統整合與創新應用研究,推動前瞻電磁科技並引領產業升級。

研究方向
1. 生醫感測
為全球新興之科技潮流,亦與國內行政院六大新興產業政策之一的醫療照護發展息息相關。重要研究議題包括植入式生醫晶片、身體區域網路、生理訊號偵測等,主要應用於人體健康之維護、監控、追蹤以及疾病傷害之警示與預防等,並能搭配無線網路與定位等技術,形成健康防護網。
2. 汽車安全
為新世代智慧型汽車發展重要特色之一,汽車的安全性將從安全帶、安全氣囊及撞擊點偵測等被動安全系統,逐漸演變成能夠避免碰撞與預防事故的主動安全系統。重要研究議題包括適應性巡航控制系統、停車輔助系統、盲點偵測及防撞雷達等,並在毫米波段之雷達
與天線陣列技術發展上尤其受到矚目。
3. 電磁成像
相對於光學成像技術,電磁成像技術的優點在利用非游離輻射電磁波看穿遮蔽物後之目標物,故能廣泛應用於非破壞性檢測、安全掃描及醫學檢查上。重要研究議題包括以主被動雷達技術為基礎之超寬頻成像、毫米波成像及看穿牆成像等系統。
4. 系統積體化
先進電磁感測器與雷達在硬體整合上將以CMOS系統單晶片為目標,以利於系統朝向微型化、低功耗並藉由強大數位能力而更加智慧化等方向發展。

射頻醫療應用

研究動機
隨著醫療科技的日益發展,微波技術目前已大量使用於醫學診斷與治療。最廣為發展的應屬微波影像(microwave imaging)。主要應用於癌症腫瘤之先期檢測,近年來尤其以乳癌診斷為主,除因乳癌名列各國女性十大死因之一,且不易早期斷診之外,更因乳房組織多
為脂肪,相較於其他含水量較高的肌肉組織,電磁波損耗較小,更利於電磁波穿透。此外微波熱療(microwave thermotherapy or hyperthermia)以高能電磁波進行局部加熱,用以摧毀腫瘤組織,其亦能協助提高傳統放療和化療之療效。微波熱療也常用於燒灼傷口,並進而延伸至消化性潰瘍之治療。針對心血管疾病的治療,臨床證明在冠狀動脈氣球擴張術手術中施以適當的微波熱能,也能減少血管窄化再犯率。

研究方向
1. 微感測系統
利用都普勒原理(Doppler effect)所實現之微感測系統,近年來已應用於人體進行非接觸式的無線生理訊號(vital sign)監測,包括心跳、呼吸、動脈壁運動等,除了用於醫療院所監測新生兒及病患的生理狀態,亦有助於遠端醫療或居家照護,未來更有機會發展成為急難搜救器材。類似的技術也已用於檢測聲門振動,臨床上可用於咽喉診療或協助語言障礙人士進行發聲訓練。
2. 植入式醫療電子
是無線通訊技術應用於植入式醫療電子(implanted electronics)亦是近年熱門的研究議題,資料讀取乃透過無線傳輸方式送至體外,美國聯邦通信委員會(FCC)特別於1999年規範402-405 MHz頻段為醫療植入通信服務(Medical Implant Communications Service, MICS)頻帶。此外利用無線感應方式充電(wireless powering)則無需更換電池。目前已批准販售的無線膠囊內視鏡(Wireless or video capsule endoscopy, VCE),即為一內置無線電攝錄機的膠囊,透過吞服可在消化系统內進行無痛內視鏡攝影,未來更可能成為標準內視鏡檢查。
3. 微波熱療
利用微波能量來加熱和驅動化學反應已受到藥學界的正面肯定。除可大幅縮減反應時間,更能減少藥物的副作用,將有助於促進新藥物的開發與研製。微波技術也可用於醫療器械之滅菌。傳統上醫療器械多利用高溫蒸汽進行消毒,然越來越多的有害細菌具有抵抗高溫能力,對此則必須加入額外的化學藥劑進行殺菌。研究已發現將真空管置入微波爐,可以生成高度氧化的臭氧離子,在無需添加任何化學藥劑下,5分鐘內即可達到100%滅菌效果,此裝置亦能用於處理高污染之醫療廢棄物。