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台湾地区用了哪些智能技术应对COVID-19危机?

2022-04-21 16:04:01 EDN 台湾编辑部 阅读:
全球自2019年底受到新冠肺炎(COVID-19)疫情的影响,到2022年的今天都还无法恢复,这两年来我们使用智能技术提升了很多关于防疫和抗疫的设备和策略,如对于病毒的检测,人口密度的排查,疫苗的恒温和数据整合等等..

全球自2019年底受到新冠肺炎(COVID-19)疫情的影响,到2022年的今天都还无法恢复,甚至看不到疫情的终点。过去两年来,如何善用智能技术提升防疫工作,成为各国对抗疫情的重要策略。电子产业也积极加入协助「抗疫」的行列,推出多项结合人工智能(AI)、物联网(IoT)、感测器与大数据(Big Data)等新技术的设计来协助防治疫情。lLJednc

电子产业透过各种智能硬件技术为提升防疫能力开发的创新设计、技术以及解决方案。lLJednc

尽管疫情冲击全球经济,对于电子产业带来诸多挑战,但也有更多公司在不确定中找到新出路,瞄准疫情带起的商机,在短时间内创新开发或整合现有的智能技术,或连结在地业者迅速打造协助抗疫的智能平台。值得注意的是,因应疫情在全球造成的庞大医疗需求,催生并加速着更多创新的智能医疗相关设计应运而生。lLJednc

所以这次EDN台湾版编辑汇合了在COVID-19疫情持续蔓延的期间,哪些智能(医疗)平台是值得关注的?lLJednc

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新冠病毒检测芯片快筛只需三分钟

号称全球第一套基于场效应管(MOSFET)快速检测COVID-19的芯片系统,采用矽基分子电测科技(Molsentech)开发的生物芯片,搭配蔚华科技(Spirox Corp.)的定制检测仪器,透过高灵敏度的半导体晶片检测技术,只要三分钟即可快速的筛查出病毒,即使感染初期或是无症状患者也都能提供准确的检验结果。lLJednc

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采用MOSFET快筛芯片系统,检测结果只需3分钟。 (图片来源:Spirox)lLJednc

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矽基分子执行长褚家容阐述到:有别于现行快筛技术采用聚合酶链式反应(Real-Time PCR-Polymerase Chain Reaction)检测以光学信号判读,矽基分子利用「生物纳米硅场效应电芯片」(Bio-FET)对电荷具极高灵敏度的特性,结合表面改质及分子检测技术,当芯片检测到待测物,电流信号会立即上升,提供即时检测结果。lLJednc

此外,每一个芯片具有上万个检测点,所以单芯片可同时检测上万次,大量电信号数据经过分析运算可产生准确率极高的检测结果,且拥有核酸不需要经过PCR放大的超高灵敏度,不但大幅放入减少了核酸检测所需的时间而且结果能与核酸检测保持相同的准确度,检验过程也更加安全简便。lLJednc

此快筛系统目前已经初步完成临床验证,2月上市使用。接下来合作伙伴将并计划持续深化此生物芯片的检测研究及开发,预计再推出可同步筛检流感及新冠病毒检测的新型套组,以及癌症与肾衰竭等重大疾病的早期检测系统。这款新冠病毒检测台适合安置在机场、港口或人潮较多、感染风险较大的检验站,做为第一线预防的筛检工具。lLJednc

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非接触刷脸门禁系统提升医护安全

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AI双眼龙TC-800系统部署于医院负压隔离病房。 (图片来源:讯连科技)lLJednc

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因应防疫安全以及更有效管理人员出入,部立桃园医院7A负压隔离病房的出入口设置搭载信连科技(CyberLink) FaceMe AI人脸辨识技术之筑波医电(ACE Biotek)「AI双眼龙-红外线热感及可见光自动检筛系统」(TC-800),为负压隔离病房医护人员提供一站式非接触性门禁筛检系统。lLJednc

该系统可于0.5秒内,透过热像仪动态感测10至30人之体温,温度超过37.5℃还会有警示音、拍照、录影等功能,并使用人脸辨识技术辨识医护人员身份以及记录进出时间,有助于减少接触风险,保障医护人员,负压隔离病房病人的健康与安全。lLJednc

此外,TC-800系统还具备整合口罩辨识、人流计次甚至医院插健保卡查询COVID-19病人风险评估表TOCC(Transportation Operations Coordination Center-交通运行监测调度中心)功能,登录的资料可以保存28天,除了设置于医院外,也适用于科技大厂、购物中心、办公大楼、校园等大型场域入口处,以非接触性方式,大幅提升防疫期间健康检测及身份确认之效率。lLJednc

智能人流进出计数方案协助维持社交距离

因应全球政府推动社交距离的相关规定,英飞凌科技(Infineon Technologies)开发出基于60GHz毫米波(mmWave)雷达的智能进出人流解决方案,这项技术可以协助检测公共空间的人员群聚状况,或者是人员进出时是否与前方人员保持适当距离,并能相应发出警示,以限制或控管空间的人数,减少因群聚而导致病毒扩散或感染的潜在风险。lLJednc

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基于雷达的智能人流进出计数方案建置于英飞凌香港办公室(图左/图中)以及餐厅(图右)的入口,用于计算进出人数并协助保持社交距离。 (图片来源:Infineon)lLJednc

该智能型进出人流计数解决方案采用微型雷达板(20mm x 15mm),透过单一60GHz雷达感测器以及整合式软件算法,以匿名方式精准地自动检测计算人数,包含人流进出以及在场域内的人数,为商场、办公大楼等公共场所的空间驻用和人流管理提供了安全且有效的方法。lLJednc

据英飞凌科技(大中华区)电源与感测系统事业部高级市场总监廖明颂介绍,该毫米波雷达可在不使用摄影镜头的情况下检测特定的或指定的范围内聚集的人群密度,如果检测出人群密度过度密集,就会发起警示,从而减少病毒感染潜在风险。此外,此雷达感测器以非接触方式自动检测物体的存在和移动,而不是具体身份的识别,所以个人的资料和隐私部份可以受到更好的保护。lLJednc

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智能人流进出解决方案通常安装于公共场域入口处的侧边或是顶端,检测进出的人流,除了透过流量警示灯指示是否允许进入之外,当两人之间的距离少于1.5公尺时也会触发警报,警示后方的人停下或是放慢脚步,以维持适当的社交距离。lLJednc

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除了现场计数以及维持社交距离的功能,该解决方案还可以连接至云端,搭配定制化的GUI(Graphical User Interface-图形用户接口),在远端屏幕或是移动装置上显示该场域的忙碌状况;或是应用于餐厅的候位排队管理、ATM机器、领药柜台等零售业,即时掌握各出入口的人流情况,为空间管理提供更好的管控。lLJednc

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PAS CO2感测器监测室内空气品质

良好的空气品质有助于抗击新冠疫情。由于二氧化碳(CO2)浓度与气溶胶浓度之间存在正相关关系,而气溶胶是病毒(如COVID-19或流感病毒)的传播途径之一。英飞凌为此推出XENSIV PAS CO2感测器,不仅能监测室内空气品质,掌握室内CO2浓度,通过及时调节通风等方式,有效降低病毒传播风险。lLJednc

该CO2传感器基于创新的光声光谱(PAS)技术,能以非常小的占板空间实现高效的空气品质监测,并有助于降低能源成本。该传感器中整合的微控制器(MCU)可将检测到的CO2浓度直接转换为ppm值,并透过串列I²C、UART和PWM介面取得资料。透过在空调系统或空气品质监测器当中建置这款PAS CO2传感器,可以针对性地控制空气品质,有助于改善人员的健康状况并提高工作效率。lLJednc

英飞凌随后与MCI创业学校合作,向奥地利的11所高等技术学校提供高精度XENSIV PAS CO2传感器。学生团队利用它们建构CO2警示灯,以警示通风的必要性,从而降低感染传播的风险。lLJednc

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奥地利的学生团队利用PAS CO2传感器建构警示灯,以确保通风的必要性,从而降低感染传播的风险。 (图片来源:Infineon)lLJednc

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这款CO2传感器通常建置于通风系统、空调系统、可携式室内空气监测设备等应用,针对室内的CO2浓度值进行精准的监测,并在此基础上准确控制教室、办公室、餐厅和住宅的通风时间,从而达到节约能源的效果。同时,它还能够根据精确的传感器资料,按需求控制通风系统,降低通风系统的运作成本。lLJednc

此外,在疫情开始席卷全球之际,全球染疫人数暴增,亟需呼吸器等医疗资源,英飞凌随即供应3,800万颗马达控制芯片,为瑞思迈(ResMed)等全球医疗器械设备商提供可靠、高效的呼吸器,为了全球的抗疫行动做出实际贡献。lLJednc

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可携式纳米传感器即时检测和诊断

面对COVID-19疫情的全球蔓延,全球迫切需要更好的一线普筛方法以遏制微生物病原体的传播。目前透过测量额温确认是否发热的方法,不仅无法检测出无症状感染或症状发生前的感染,也无法将新型冠状病毒和威胁较小的呼吸系统疾病区分开来;而其他诊断检测方法要么不准确,要么返回结果的速度太慢。lLJednc

有鉴于此,ADI与纳米传感器即时诊断技术新创业者Pinpoint Science合作,提供快速病毒和细菌测试技术,这些技术可望对新冠肺炎和未来传染性疾病的检测和预防产生重大影响。通过更高效的即时检测和诊断解决方案,这种诊断装置可以快速检测生物指标,例如抗体和抗原等,并快速辨识导致疾病和死亡的特定微生物病原体。其读取器配备了一次性靶向病原体检测盒,现场可以快速的得出准确的结果,而无需依赖化验室、医疗技术人员或样品制备。lLJednc

Pinpoint可携式读取器的基础之一是ADI ADuCM355化学感测平台。该精密类比MCU拥有生物传感器和化学传感器介面,能够在单一芯片中同时实现恒电位仪和电化学阻抗频谱分析仪(EIS)功能,为生命征象监测和疾病管理应用提供理想的解决方案。该元件整合先进的传感器诊断技术,具有卓越的低噪声和低功耗性能及较小的尺寸,能提供更高的可靠性和极高弹性,大幅的节省开发成本。lLJednc

Pinpoint建构的通用平台是:将一次性检测盒插入读取器,以检测血液、唾液或鼻腔分泌物样本中的特定病原体。检测盒的纳米传感器可以检测传染病的特定标记:病毒蛋白、细菌蛋白以及宿主抗体,而且不到一分钟就能得出结果。lLJednc

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光传感器加速药物、疫苗与检测试剂开发

台湾智能医疗新创公司奈捷生物科技(Instant NanoBiosensors)专注于开发「光感测之蛋白质及核酸生物标志可携式检测平台」,利用光纤式粒子电浆共振技术(FOPPR),能彻底改变传统的免疫测定和分析方法,建立高效的医疗生态系统。lLJednc

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传感器光纤在FOPPR生物传感器的微流体通道中经入射光束激发时的 3D 示意图。 (图片来源:Instant NanoBiosensors)lLJednc

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为抵御COVID-19的冲击,奈捷生技透过其技术协助客户开发药物、疫苗与检测试剂。针对安肽生医(AnTaimmu BioMed)从COVID-19 N蛋白筛选出来的7株单株抗体进行亲和力分析,采用奈捷FOPPR光感测芯片,在一天时间就得到7株抗体亲和力,加速安肽生医研发的抗体组成。lLJednc

另外,在COVID-19抗体药物开发方面,安肽生医也从COVID-19 S蛋白筛选出21株单株抗体,其中多株具有中和病毒的能力。奈捷生技透过精准即时的检测平台在一天就测定出这些抗体的亲和力,并利用最新研发的奈捷感测技术同时分析四种抗体与单一抗原表位(epitope binning)方法,找到其中两株中和抗体表位(epitope)不同,为COVID-19抗体新药的开发建立基础。lLJednc

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安肽生医利用奈捷感测技术进行快筛与蛋白质药物开发。 (图片来源:Instant NanoBiosensors)lLJednc

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安肽生医并与台康生技,宝龄富锦生技二家公司合作,共同推出台湾第一个上市的COVID-19抗原快筛试剂「飞确Vstrip COVID-19 抗原快筛试剂」,能快速检测出病毒,具有更佳的便利性,有利用于新冠病毒检测并有助于一般筛检的推广。lLJednc

「飞确新型冠状病毒抗原快速检验试剂」以定性检测疑似感染COVID-19的患者,利用快速的侧向流体免疫层析法,检测其鼻腔是否具有新型冠状病毒(SARS-CoV-2)核衣壳蛋白抗原。安肽生医利用奈捷生感测技术进行快筛与蛋白质药物开发。lLJednc

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光谱传感器快速精确检测抗体量

基于ams OSRAM光谱传感器运作的「数字高速测试方式」(Digital Rapid Test),可用于测算人体内新冠病毒的抗体量,其原理和新冠抗原测试一样,只是测试条上的生化物质成份不一样。lLJednc

光谱传感器是实现高品质分散检测的重要条件。这种检测方式透过ams OSRAM的云端连结解决方案,向PCB提供传感器、光源、光学元件和无线连接。有了一份设计指南,制造商就能将PCB整合于自家创新产品中,只需利用一份小小的血液样本,生物化学就能给试纸条着色,并控制测试线。lLJednc

光谱传感器的作用就是测算相应的颜色变化。测试线上的两个LED灯先后闪烁,并控制测试线的位置。发出的光线中有一部份被吸收,反射信号的光谱则进入检测环节。线条褪色程度与抗体数量成正比,抗体数量反应血液样本中的抗体水准。抗体量越大,颜色浓度越高。lLJednc

ams OSRAM并利用光谱传感器开发出数字化侧流抗原测试(LFT)技术,可在任何医疗现场于15分钟内得出检测结果,为消费者提供堪比实验室的消费者健康诊断,让病毒检测更快速、高效。lLJednc

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数字高速测试方式(Digital Rapid Test)用于测算人体内新冠病毒的抗体量。 (图片来源:ams OSRAM)lLJednc

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为了克服传统LFT测试条人眼直读的限制,ams OSRAM提供数字化光学读出器模组,由LED和具有光谱感测功能的光电二极管组成,可以将光学灵敏度提高至人眼辨识的10倍之高,实现可定性定量分析,并可进行多分析物检测。在进行抗体测试时,将读出器置于双线LFT试纸上,借助两个LED进行反射至读出器上,即可完成对抗体的检测。lLJednc

ams OSRAM联手Senova启动COVID-19抗体数字快速检测套件生产线,以及与Precision Biomonitoring开发唾液抗原新冠快检设备以辨识无症状感染者等,进一步将LFT技术推向市场,并共建病毒检测生态系统。lLJednc

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BiologyWorks k(now)装置采用ams OSRAM的10通道光谱传感器,针对COVID-19及其他传染病提供快速、准确的实验室级分子检测。 (图片来源:ams OSRAM)lLJednc

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利用紫外光(UV)-C光源抑制病毒

疫情冲击下,基于紫外光(UV)-C LED的消毒杀菌方式因其更环保、便捷而逐步被家用消费市场认可。基于UV-C LED的功率和光效节节攀升,应用范围逐步扩大至中小型乃至专业场所、水处理等领域,并在结合传感器、网路控制等技术后,成为更智能、更安全、更高效的首选。lLJednc

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UV-C LED技术的各种消毒杀菌应用。 (图片来源:ams OSRAM)lLJednc

疫情冲击下,基于紫外光(UV)-C LED的消毒杀菌方式因其更环保、便捷而逐步被家用消费市场认可。基于UV-C LED的功率和光效节节攀升,应用范围逐步扩大至中小型乃至专业场所、水处理等领域,并在结合传感器、网路控制等技术后,成为更智能、更安全、更高效的首选。lLJednc

据ams OSRAM介绍,UV按照波长范围通常分为UV-A、UV-B、UV-C。 UV-C波长短、能量高,能透过高能光子打破DNA/RNA结构中最薄弱环节,使得细菌/病毒等微生物繁殖过程失活,用于消毒空气、水和各种物体的表面,实现高效快速光谱杀菌额度效果,国际紫外线协会(IUVA)表示,这将有助于减轻COVID-19病毒传播的风险。lLJednc

因为目前业界主要围绕着消毒杀菌效率最佳的265nm对应波长开发UV-C杀菌光源,ams OSRAM也即将推出265nm波长的6060封装产品,以取得更佳消毒杀菌效率,并期望推动UV-C光源应用路线从消费类产品拓展至流水、通风、室内表面和食品等消毒杀菌,以及专业的流水、医疗和公共交通工具,并进一步扩展至大规模的水处理或冷链消毒杀菌。lLJednc

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RFID传感器全程追踪与监测疫苗

疫苗是拯救生命的药物,但在疫情期间,疫苗批号误植、造假和过期甚至打错疫苗等问题频频出现;另一方面,许多疫苗也必须在低温下运输、密封和包装,以区别于仿制品,这些都需要成本来推进。lLJednc

Axzon开发了独特的标签解决方案和物流管理系统,旨在提供监督、温度监测以及加强和保护诸如COVID-19等疫苗接种供应链。该系统的核心是一个无电池无线传感器标签,其尺寸小到可以直接附在最小的疫苗瓶上,还能精确报告即时温度数据,并监测液位,以显示瓶中剩余的剂量,使储存和管理过程更快、更安全且更可控。lLJednc

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用于疫苗追踪和管理的RFID传感器标签系统。 (图片来源:Axzon)lLJednc

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先进的RFID传感器技术还包括唯一可追溯的标识码、数字签名和序列号,以确保各项数据的真实性。围绕Axzon传感器建构提供了完整的解决方案,以支援连接到网路或具有云端连接手持装置的完整工作站。lLJednc

规划和过程监控可以在后台运行,以记录疫苗之旅的每个步骤,并显示疫苗已在正确的温度范围内储存,以及到期前的剩余时间。透过这种监控和报告系统,可在整个供应链过程中提供疫苗各项数据完全的可见性和可追溯性,确保符合法规、疫苗功效,同时避免处理错误和浪费。lLJednc

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微型石英晶振确保精准追踪每个接触足迹

全球疫情至今仍然严峻,加强接触者足迹追踪是各国关注的重点。例如,为了落实防疫的接触追踪,新加坡政府要求人员出入公共场所时,必须使用手机上安装的合力追踪器(TraceTogether) APP或代币装置(token)刷进刷出,以便有效率地掌握确诊者的足迹,以及针对与确诊者近距离接触相当时间者发出通知。但是就算是在智能型手机无所不在的现代社会,依然还是有未持有智能型手机的族群,特别是冠状病毒高风险的年长者,所以足迹追踪器成为这一部分群体收集数据的重要装置。追踪此足迹的蓝牙追踪装置,必须依赖精准而低功耗的蓝牙信号才能稳定运作。此外,该小型追踪装置的尺寸相当于Apple AirPods耳机充电盒,近期发送的新款装置尺寸还必须更进一步缩小。lLJednc

为此,泰艺电子(TAITIEN Electronics)与TraceTogether等制造商共同开发足迹追踪器。该足迹追踪器通过蓝牙科技,与附近的足迹追踪器互换蓝牙信号,除了避免疑似确诊或是需要隔离的民众不会进入公共场所外,一旦有人确诊,也可以尽快找出密切接触者或是迅速给相关民众提供关键信息,如确诊者足迹、停留时间等。lLJednc

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泰艺电子为蓝牙追踪装置提供振荡频率精准且稳定的石英晶振,确保追踪足迹装置正常运行。 (图片来源:泰艺电子)lLJednc

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泰艺电子为其token装置提供精准且稳定的石英晶体振荡器,除了良好的蓝牙讯号,还能达到小至2.05 x 1.65mm的封装尺寸、低至5ppm的频率容差和温度稳定性、3.58MHz至80MHz的频率,可望满足低老化和低相位杂讯等要求。由于任何蓝牙讯号都必须使用,因而也适用于需要移动的各类医疗电子应用。lLJednc

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泰艺电子的寛温石英晶振在-40~+125度之间,能够维持精准及稳定的振荡频率,进而确保传感器的正常运作。lLJednc

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此外,为了协助疫苗运送过程中保持控温,泰艺电子的宽温石英晶振也一并用于疫苗运送的即时监控管理。由于疫苗保存需要极度低温的条件才能保持其有效性,在整个疫苗分发流程中必须维持在低温环境。泰艺电子并与合作伙伴开发支援GPS的传感器,置于每批疫苗保冷箱中并连接到监控端网路,随时追踪各路线上每批疫苗运输的位置和温度,防止不必要的温度偏差。lLJednc

责编:Bowentan
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