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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sharp fu-j30t-w濾網的問題，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。

酵素處理米蛋白水解物之製備條件及功效性評估

為了解決sharp fu-j30t-w濾網的問題，作者陳慧如 這樣論述：

近年來，在保健食品的開發中，已經進行了許多來自於植物蛋白質的生物活性胜肽的使用與研究。具有生物活性的胜肽也已被當作藥物使用，用於治療目的，例如：調節糖尿病、調節膽固醇及調節血壓等慢性疾病。本研究擬以不同品種米為原料，探討不同品種米中米蛋白之性質，並以不同澱粉酶(細菌型及黴菌型)去除澱粉，建立適合的蛋白質水解模式，期待較低溫度的澱粉水解可以保留胜肽更多的生物活性及降低生產耗能。其次，以分子量劃分水解物，了解胜肽之分子量及胺基酸組成，作為往後應用及開發活性胜肽商品之參考。在抗氧化方面的結果顯示，細菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物之總酚與類黃酮含量為1.23 ± 0.17 mg GA/g RPH及32

.2 ± 0.08 µg QE/g RPH；黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物則為2.50 ± 0.76 mg GA/g RPH及26.0 ± 0.65µg QE/g RPH。ABTS自由基的半清除活性能力(IC50)為2940.7 ± 583.9 μg/mL；黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物則為2076.0 ± 845.0 μg/m。DPPH自由基的半清除活性能力(IC50)為35.50 ± 1.8 mg/mL；黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物則為42.58 ± 2.1 mg/mL。細菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物的還原能力6.21 ± 1.24 mg VCE /g;黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物的還

原能力6.95 ± 1.40 mg VCE /g。氧自由基吸收能力表現方面，細菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物為31.25 µmol TE/g RPH；黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解則為473 µmol TE/g RPH。在皮膚保健能力中，抑制酪胺酸酶測試之結果顯示，細菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物的IC 50 = 104.72 mg/mL;黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物的IC 50 = 107.6 mg/mL。抑制玻尿酸酶測試之結果顯示，細菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物的IC 50 = 7.61 mg/mL;黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物的IC 50 = 8.91 mg/mL。黴菌型澱粉酶處理的蛋白質

水解物在皮膚保健相關能力表現上略差於細菌型澱粉酶處理的蛋白水解物，但抗氧化能力部份整體比細菌型澱粉酶處理的蛋白水解物佳，因此，後續實驗將選由黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物進行以下的試驗。使用分子量切割(MWCO)為10及1 kDa 之薄膜將粗水解液做劃分，並輔以SEC-HPLC測定其分子量，酵素水解過程中，蛋白質的水解會產生不同分子量的胜肽，結果發現黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物的分子量落在0.15 – 1081.77 kDa的範圍內。黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物主要的分子量則為0.95、1.96及25.9 kDa的分子量分佈。結果顯示，利用Alcalase水解黴菌型澱粉酶處理的米蛋白粗萃物

，可以將蛋白質水解成分子量幾乎小於5 kDa的胜肽。不同區分物都含有較高含量的穀胺酸、天冬胺酸、精胺酸、白胺酸、酪胺酸、苯丙胺酸、丙胺酸及絲胺酸，其中，疏水性胺基酸((hydrophobic amino acids, HA)及芳香族胺基酸((aromatic amino acids, AAA)以MW < 1 kDa的含量最高，分別為272.6及98.6 mg/g。此外，支鏈胺基酸(branched chain amino acids, BCAA)的含量也是3種區分物中最高的(158.53 mg/g)。抗氧化能力部分，DPPH自由基清除能力的IC 50值範圍在26.7 - 39.4mg/mL之，

其中MW 10 kDa) 級分(IC50 值為 39.4 ± 1.19 mg/mL)顯著高於(p < 0.05)。清除ABTS自由基的IC50值。結果顯示 MW > 10 kDa的組分(IC50 = 1.29 ± 0.20mg/mL)在三個組分中是最有效的(p < 0.05)。結果顯示出，分子量較高的區分物(MW > 10 kDa)較分子量較高的區分物(MW < 1 kDa)具有更好的清除ABTS 自由基的能力。還原能力部分在MW < 1 kDa 區分中發現最高的鐵還原能力(1.6 ± 0.19 mg AAE/g水解物)，顯著高於 1-10 kDa 區分和MW > 10 kDa區分(p <

0.05)。另外，ORAC分析中的動態螢光衰減曲線，利用積分的方式計算曲線下的面積，經過計算得知MW < 1 kDa、MW 1 - 10 kDa和MW > 10 kDa，ORAC值分別為774、576和603 µmol TE/g RPH。利用皮爾森(Pearson)相關分析用於探討抗氧化能力與組成分之間的線性相關。由Pearson相關係數測試顯示ORAC與TPC顯著正相關(r = 0.999, p < 0.05)。DPPH和ABTS自由基清除活性的IC50與胺基酸組成分的含量呈現負相關(r = -0.986至-1.000)。胜肽中的胺基酸種類是決定生物活性的關鍵因素。芳香族胺基酸與還原能力顯著

相關(r = 0.997, p < 0.05)。另外，使用的黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物MW< 1 kDa 區分物都減少了 LPS 刺激的炎症介質的產生。特別是，在劑量 200 μg/mL下顯示出對細胞激素的抑制效果最為顯著抑制(p < 0.05)。因此，可以得知黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物MW< 1 kDa 區分物可能對 LPS 誘導的炎症最有效的治療作用。本研究開發至今，嘗試不同的米的品種及澱粉去除方式獲得米蛋白粗萃物，並且水解之後探討水解的最大效應，進行對皮膚保健及抗氧化能力的篩選，選定以黴菌型澱粉酶處理的蛋白質水解物進行不同分子量的區分，也提出許多的體外試驗數據，蛋白質來源也選擇無

過敏源問題的米蛋白做為主題，探討其對抗氧化能力及初步的抗發炎能力。