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大阪大學結合AI與奈米科技 研發流感病毒檢驗晶片

檢測病毒可以靠奈米科技晶片,有助減低流行性感冒傳染的殺傷力。圖為晶片檢測病毒的示意圖。大阪大學產業科學研究所

流行性感冒是人類最容易罹患的疾病,且因病毒變種快速,每次都不同,檢驗不僅耗時,且抗原反應辨識需依賴檢驗人員技術,誤差大,導致製造針對性疫苗都趕不及生產上市,必須用猜測今年明年流行病毒類型的方式,猜測錯誤便會帶來嚴重後果。

而在檢驗病毒種類方面,現在日本大阪大學產業科學研究所(The Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka UIniversity)提出新技術,以奈米孔感測器(Nanopore Sensor)配合人工智慧(AI)捕捉病毒並通電測量,可以立即確認病毒種類,加快醫藥界對流行性感冒的應變與處理。

奈米孔感測器是目前生物學界進行基因定序研究的技術,基本上是一種以奈米穿孔技術加工的晶片,只要讓基因或病毒分子落入晶片上奈米(nm)等級直徑的孔中,就可利用電流等方式測量此一分子的性質,不需大量培養或利用電子顯微鏡慢慢尋找,處理速度快捷,同時還有多種次型分析精確的優點。

大阪大學產業科學研究所的川合知二教授團隊,是以氮化矽基板上的孔穴捕捉病毒並通電,然後以人工智慧分析反應,確認病毒種類,根據研究團隊發表資料,只要捕捉到1個病毒,就有72%的機率正確判別,捕捉到10個病毒的正確判別機率更高達95%,而且不要求檢驗人員的技術,可在極早期確認病毒種類。

研究團隊在公布成果後,表示目前技術的缺點,在於發生病徵後才會到醫院進行檢測,這段時間可能已經傳染給不少人,因此他們的下一個發展目標,是在症狀還沒出現的人類身上,就找出病毒,並進行預防,以及通報醫療單位,讓醫療單位能對可能流行的新感冒進行預防。

要從病狀還不明顯的人身上檢測出病毒,可能要把檢測用的晶片,安裝在手機、穿戴式裝置、或其他物聯網(IoT)設備,並以物聯網將資料傳輸至各地醫療中心,比起目前用在醫院內的檢測晶片,這個構想無疑是規模更大的基礎建設,值得研究如何實現,並期待後續商機。

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