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適用於開發中國家的數位健康照護系統：低成本生物感測器與邊緣運算系統的案例研究

為了解決Polo 2021 Mobile01的問題，作者伊思樂 這樣論述：

一個運作良好的醫療保健系統是永續的經濟成長與人類發展之重要基礎。儘管有來自各種國內和國際的努力與協助，但醫療保健系統一直是開發中國家內部發展與進步的一個主要障礙，雖然這種複雜的情況需要多面向的解決方案與策略才有辦法徹底解決，但每一個小小的努力都可以對於解決這個複雜議題中的某些環節做出具體的貢獻。鑑於目前技術的進步，提出簡單、可行且低成本的解決方案時機已經成熟，這些技術對於解決開發中國家的相關議題將有相當大的助益。在這篇博士論文中，我們進行了跨學科的研究，探討低成本技術如何協助開發中國家，特別是針對疾病的檢測和提升醫學資訊的效率，提出適合的解決方案。在此研究背景下，本論文針對低成本的生物感測器

和邊緣運算系統做了系列的探討，並說明這些技術在開發中國家的潛在應用。生物感測器常被用於檢測病原體和各種生物標的物，是醫療保健系統中非常重要的裝置，這些裝置是醫療保健系統用來做為防禦疾病侵襲的主要防衛工具，這在開發中國家的需求尤其明顯。生物感測器開發的一個關鍵是依據檢測標的物以及感測器材質所量身訂製的表面修飾，以針對開發中國家所需求的低成本生物感測器為目標，本論文探索了不同的表面修飾方法，考慮到資源的缺乏，開發中國家感興趣的表面修飾策略應該是成本低廉且操作簡單。其中聲化學反應被認為是一種低成本、易於操作和環境友好的解決方案。進行聲化學反應實驗只需要一台超音波產生器，即使是位處開發中國家農村地區簡

陋的實驗室亦可進行。在聲化學反應進行表面修飾的研究上，本論文針對親核基團和不飽和碳在聲化學反應中的嫁接反應，選擇親核基團作為研究對象是因為它們能夠作為有用的化學前體，將其它分子附著在生物感測器的物理材料表面。通過聲化學反應這種簡易且低成本的策略，有機單層可以快速嫁接到不同的材料表面，掌握了這項技術，即便是位處開發中國家的偏遠地區，也可以有機會製造出符合需求的生物感測器。除了低成本的表面修飾策略，本論文的第二部分是探討有機會在開發中國家進行大規模生產與應用的高敏感度生物感測器技術。本論文特別鎖定表面聲波和奈米線場效電晶體兩項技術來開發生物感測器，與其它技術相比，這兩種技術在市場上在成本上相對便宜

，隨著材料加工和封裝技術的進步，可以相對容易地擴大生產規模。在這個議題上，本論文首先針對表面聲波生物感測器，在檢測病毒、細菌、癌細胞或毒性方面的最新應用，以及它們在未來的發展潛力。然後，本論文並展示了一個在實驗室中完成的奈米線場效電晶體，在血管內皮生長因子的檢測上呈現出相當靈敏的檢測功能。在醫療保健系統中，醫學資訊的儲存與處理也是一個重要的組成部分，除了收集醫療體系中來自各種醫療器材以及生物感測器的訊息之外，在許多場合還需要針對這些訊息進行後續處理與分析，方能為醫療專業人員和決策者提供診斷與管理上的依據。針對此議題，本論文的最後部分提出了一個低成本的邊緣運算系統來分享醫療數據的處理和計算。本論

文使用低成本但功能齊全的樹莓派3作為平台，設計了一個邊緣運算系統。該系統的實現將有助於改善開發中國家醫院的數位化以及計算資源有限的窘境。這本論文著重在探討與開發低成本技術在資源欠缺的醫療環境中可能的潛力和應用。所衍伸出的相關的技術可以做為開發中國家發展先進的醫療保健技術，為當前所面臨的困境提供解決方案，所提出的解決方案以簡單、可行且低成本為原則，以方便在開發中國家複製與應用。