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中央大學開發動物生理監測分析 可望造福畜牧業防堵大規模傳染病

中央大學教授羅孟宗(右)與與研究團隊開發動物生理訊號分析無線監測技術。李逸涵

去年8月非洲豬瘟疫情從中國大陸開始擴散,這項在豬群中高度傳染性的疾病,最緊張的莫過於與大陸來往頻繁的台灣,即便台灣防護措施滴水不漏並未傳出相關疫情,仍令全台上下繃緊神經絲毫不敢輕忽。面對動物疫情,畜牧業者嚴陣以待,現今隨著科技發達,畜牧業者正逐漸嘗試透過科學方法,盡最大之努力防堵傳染病來襲。

非洲豬瘟肆虐不禁讓台灣養豬戶回想起20多年前口蹄疫情爆發,經濟損失高達新台幣1,700億元的慘況。而業界做出預估,倘若非洲豬瘟防疫工作再度失守,除了每年豬肉產值將損失高達2,000億元外,20多年來數十億元的口蹄疫防疫成本與努力也形同是功虧一簣。

在疫情爆發前,豬隻的生理狀態必定出現異狀,但除非詳細掌握個別豬隻生理資訊並長期追蹤,否則一般養豬戶實未有能力未卜先知。雖然畜牧業者可透過穿戴式裝置追蹤動物生理訊息,不過因接觸式容易引起動物不適與抗拒,在做法上仍有進步空間。

中央大學生物科技與工程學系教授羅孟宗與研究團隊開發「動物生理訊號無線監測裝置」,該裝置主要改善過去接觸式的量測方式,改以非接觸式雷達偵測動物生理訊號,包括呼吸頻率、心率等數據,而在建立長期動物基礎生理指標下,可進一步即時分析動物健康狀態是否有異,未來可協助畜牧業者提早發現動物生病、感染,以預防大規模疫情爆發。

這項技術運用非接觸式雷達進行偵測,在柵欄前方裝置訊號發射與接收裝置,利用物理學上的都普勒(Doppler Effect)原理,透過發射連續波感應動物因呼吸或心跳而造成胸腔與心臟的位移,進而偵測動物的呼吸與心跳頻率。不過,由於位移距離大多僅有毫米等級,因此在微弱訊號的處理上也增加其技術難度。

羅孟宗表示,在硬體裝置上,主要是透過中山大學教授洪子聖提供技術支援,其開發的可攜式雷達技術已相當成熟,並具有突破性進展,目前是台灣唯一可透過雷達以非接觸式運用於生理感測。現這項技術也成功技轉輸出至美國畜牧業,運用在乳牛與豬隻養殖廠,而除了牛隻偵測,未來更可應用在嬰幼兒健康照護領域,市場前景備受看好。

而下一步,羅孟宗與研究團隊希望將生理訊號分析擴大應用範圍,透過心率變異度的數據分析結合生物醫學演算法,更可客觀量化動物的性格、壓力趨勢等,提供畜牧業者個別化管理依據,例如乳牛處於焦慮容易減少產乳量,因此在擠乳過程中,應該設法讓乳牛舒緩情緒。目前該技術監測出的心律變異度參數準確性已達美國FDA認證所需之標準。

羅孟宗透露,目前這項動物生理訊號無線監測技術在台灣已跟苗栗畜試所進行合作,不過,若以市場規模來看,仍以澳洲或美國此類以擁有大型畜牧業為主要發展市場前景較可期,而中國大陸則是因為前陣子爆發非洲豬瘟事件,也對動物生理監測技術提高不少興趣。而從另一個角度分析,中央大學生醫科學與工程學系助理教授林澂則是認為,由於乳牛的飼養時間較長,一般可長達將近10年,相對豬隻飼養時間約1年,在經濟效益衡量下,相對乳牛業者受惠程度較大。

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