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產業技術評析
非侵入式血糖監測技術發展現況分析
發表日期：2017-03-22
作者：黃裕斌(工研院IEK)
摘要：
Nature Nanotechnology期刊中刊登一篇最新的非侵入式血糖監測技術研究，由韓國基礎科學研究所（IBS）、韓國首爾大學和德州奧斯丁分校及MC10公司以共同合作的方式，利用新型石墨烯作為載具，以黏貼片(Patch)的方式透過表層聚合物進行人體皮膚汗液監測，以將其轉換為葡萄糖感測指數，使得非侵入式血糖監測技術再度獲得市場關注。
全文：
一、前言
2016年3月，Nature Nanotechnology期刊中刊登一篇最新的非侵入式血糖監測技術研究，由韓國基礎科學研究所（IBS）、韓國首爾大學和德州奧斯丁分校及MC10公司以共同合作的方式，利用新型石墨烯作為載具，以黏貼片(Patch)的方式透過表層聚合物進行人體皮膚汗液監測，以將其轉換為葡萄糖感測指數，使得非侵入式血糖監測技術再度獲得市場關注。本文將以此新興技術內容為主，分析非侵入式血糖監測技術現況，提供相關廠商研發與技術布局之參考。
二、全球糖尿病人口持續增加，2040年將超過6億人
糖尿病已成為全球最主要慢性疾病之一，根據國際糖尿病協會(International Diabetes Federation，IDF)統計顯示，2015年全球共計有4.15億的成人患有糖尿病，隨著全球人口高齡化進程加劇，飲食與生活型態改變，糖尿病人口數也快速成長，預估2040年全球糖尿病人口將可達6.42億人。
另一方面，國際糖尿病協會亦指出，全球健康醫療支出中有12%的比重是用於糖尿病；此外，每11位成人中就有1人是患有糖尿病，而每2位成人中更有1人是未檢出的潛在糖尿病患者(undiagnosed)，潛在市場需求龐大。
資料來源：IDF (2016)
圖1 全球各區域市場糖尿病人口數量與未來預測
三、現行血糖監測仍以侵入式為主，韓國發展非侵入式血糖技術登上Nature Nanotechnology期刊
目前血糖監測仍主要採取侵入的量測方式，即患者在量測時必須在手指上扎針，以採集指尖血液，並藉由血液滲入血糖試片反應層，以葡萄糖氧化酶或葡萄糖去氫酶酵素作為血糖氧化反應的催化劑，藉此得到患者血糖數值。由於量測過程中必須每天進行數次的指尖採血，對於患者而言，過程中令人感受不適，但卻又不得不做，是非常大的困擾，也因此，國際主要廠商則投入發展非侵入式血糖監測產品，以增加患者使用的滿意度。
由於非侵入血糖監測技術容易因為人體運動、水化作用波動和溫度等因素影響，使得量測準確性一直受到質疑。過往亦有多家廠商布局非侵入式血糖監測技術，並推出相關產品，市場上最著名案例當屬Cygnus公司推出手錶型式的血糖監測產品GlucoWatch，該產品以錶面下方的感測元件與皮膚表面進行接觸，藉由皮膚間質液體和感測元件進行反應產生的過氧化氫，進行血糖數值的量測，然而卻在2007年產品下市，最主要的原因就是量測數據準確度不佳的問題。
韓國研究團隊透過以黏貼貼片(Patch)方式解決體動帶來的影響，透過感測人體皮膚汗液，藉此轉化為葡萄糖初始數據，該初始數據同時會與多項如相對濕度、酸鹼值、溫度等關聯數據進行即時與系統性的數據校正，提高監測數據的準確度；此外，該貼片除了血糖監測的功能外，更同時具備治療的功能。由於感測端數據可透過無線傳輸的方式與治療端進行連結，因此，當偵測到異常的高葡萄糖濃度時，即會觸發嵌在貼片中加熱器，溶解微探針塗層，而微探針中則埋有藥物，屆時藥物可透過微探針進行釋放，以達到血糖控制。
貼片則以石墨稀為主要材料，之所以選擇石墨稀作為主要材料原因在於其韌性與強度高、導電性與熱導率高等優點，但由於石墨稀的電化學能力差，因此研究團隊透過在石墨稀材料中摻雜黃金奈米顆粒，透過與黃金網孔狀相結合，提高傳導性、機械可靠性和透光性，以加強電化學活性和生物敏感性。
資料來源：Nature Nanotechnology期刊，工研院IEK(2017)
圖2 非侵入式血糖監測技術介紹
四、小結
隨著全球糖尿病人口持續增長，現有的侵入式血糖監測產品使用不便利以及不舒適感，造成糖尿病管理的效率低，使得各國每年於糖尿病管理投入大量金額。透過非侵入式的血糖監測技術，將可有效減少患者因採血而帶來的疼痛與壓力，再加上行動裝置與穿戴裝置可提供便利量測與即時回饋等優點，使得國際廠商持續投入發展相關技術開發。
血糖監測產業為我國優勢產業，更是主要的出口優勢產品。國內已形成相當產業能量與廠商規模，相關廠商如泰博、五鼎、華廣、訊映、聿新、勤立、福永、厚美德等多家廠商，並於海外市場累積相當出口實績。不過，產品仍以傳統的侵入式血糖監測裝置為主，創新非侵入式血糖監測技術廠家有限，未來是發展重點。
非侵入式血糖監測技術目前最大挑戰仍為技術準確性，國內投入生理量測技術多年，如何借重既有基礎，並強化與臨床合作，進行建構葡萄糖代謝模型，透過發現與結合關聯性高的數據進行數據校正，藉此提高數據的準確性將是首要重點。另一方面，隨著穿戴形式的接受度越來越高，再加上代謝模型在建構上，需要長時間的進行監測並透過數據進行生理建模，如何尋求可能的載具形式，搭配硬體產品生產製造優勢，進行產品優化更是另一個產品開發時的考量面向。藉由動物試驗與人體試驗，進行準確性映證，並搭配商業模式的設計，形成快速反應的因應轉型策略，將是未來發展重點。
（本文作者為工研院IEK執行產業技術前瞻研究與知識服務計畫產業分析師）
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