【2018R&D100】手持式膚質光學斷層掃描儀技術 穿透皮下2mm的那道光

政府「5+2產業創新計畫」中,生醫產業是相當重要的區塊。工研院致力整合跨領域科技,引領高附加價值的生物醫學與醫療器材產業,提升台灣生醫產業競爭力。「手持式膚質光學斷層掃描儀技術」結合生醫與資電,策略性搶攻醫美、皮膚照護市場,為保養品功效提供科學實證、產品開發添助力。

「手持式膚質光學斷層掃描儀技術」以非侵入式的高階光學影像技術,即時呈現皮下斷層結構影像,堪稱國際醫美級光學掃描儀器創舉!

拿起小小的探頭,往臉上一照,下一秒就知道皮下的膠原蛋白含量,彷彿皮膚瞬間被看透!這是工研院所開發的「手持式膚質光學斷層掃描儀技術」(HSQ-OCT, Handheld Skin Quality Optical Coherence Tomography),以非侵入式的高階光學影像技術,即時呈現皮下斷層結構影像,堪稱國際醫美級光學掃描儀器創舉!

醫美級掃描檢測儀器 國際創舉

「手持式膚質光學斷層掃描儀技術」可提供即時、易操作、客觀的膚質檢測,也是第一個科學證明,能夠看到真皮層膠原蛋白含量的產品化手持式光學掃描系統,堪稱國際上皮膚檢測掃描儀器的創舉,因而入圍2018全球百大科技研發獎。

工研院生醫與醫材研究所專案副組長張奇偉說,「手持式膚質光學斷層掃描儀技術」採用的是「光學同調斷層掃描技術」(Optical Coherence Tomography;OCT),這是一種非侵入式的高階光學影像技術,利用光線掃描,可以即時呈現皮膚組織的斷層結構影像,提供表皮與真皮層交界面皺褶程度、膠原蛋白密度、血管形態、毛囊狀況等膚質評估所需要的重要資訊,是目前醫美皮膚分析儀器無法做到的。

張奇偉補充,和傳統掃描儀的差異在於,手持式膚質光學斷層掃描儀技術是新一代光學影像技術,能夠看到皮下2公釐(mm)的皮膚組織狀況,恰好是醫界與民眾最所關心的皮膚資訊所在。

說起研發的緣由,張奇偉表示,4年前,原本希望將光學掃描儀應用於皮膚疾病診斷。不過,經過半年的研究,發現應用於疾病診斷的時機尚未成熟,反而是皮膚照護(Skin Care)市場大有可為。研調機構Chameleon Pharma Consluting統計,2017年全球化妝保養品市場產值達到2,920億美元,其中皮膚照護部分就占了整個市場的三分之一,近千億美元的商機,不可小覷。

另一個策略的關鍵,在於皮膚照護產業缺乏科學證據驗證,張奇偉說:「市場搞不清楚哪些產品有效?我們剛好進去補這個缺口。」他認為,將光學掃描儀用於皮膚照護市場,「是一個非常完美的匹配」,因此將皮膚照護作為產品發展的階段性布局。

然而,產品與市場匹配得再怎麼完美,研發初期難免卡關。張奇偉說,手持式膚質光學斷層掃描儀技術從得到穩定的影像,進而分析影像,再將結果與膚質、膚況連結作出精確解釋,牽涉到資訊電子和生物學跨領域整合。

成功鏈結資電和生物跨域整合

整合不同領域的人並不容易,「光專業術語就不一樣,」張奇偉說,更傷腦筋的是,在建立膚質參數模型時,兩個不同背景的研發人員,對「生物個體差異」與「精準」的認知不同,「我們決定找醫師來作裁判。」

張奇偉和研發團隊從研讀文獻開始,和醫師群合作進行動物實驗及人體臨床實驗。經過不斷討論與修正,終於打造出兼容生物差異與精準性的模型;同時也將文獻資料、實驗結果與專業知識,透過深度學習整合到儀器的判讀軟體內,讓檢測解讀更準確。

另一個困難點在於如何讓產品輕量化、平價化。傳統光學斷層掃描儀大而笨重,要讓保養品業者、醫美診所買單,價格親民、單手好操作,才有吸引力。研發團隊和光譜儀公司合作,試著將大又貴的光譜儀縮小為手持式,只要一秒,就可以看到皮下結構,快速又方便。醫界人士也給予正面迴響,像是國衛院的皮膚病理學專家,即採用為皮膚老化研究的工具。

張奇偉說,手持式膚質光學斷層掃描儀技術可提供業者作為保養品功效的科學證據,也能縮短新產品開發時間。他期待,未來研發團隊蒐集的數據愈來愈多、也越來越成熟、穩定時,手持式膚質光學斷層掃描儀技術將有機會成為膚質檢測領域的國際驗證標準。

工研院生醫所專案副組長張奇偉(右4)率領研發團隊,打造出第一個經由科學證明,可看到真皮層膠原蛋白含量的產品化手持式光學掃瞄系統。

★技術亮點:第一個科學證明能看到真皮層膠原蛋白含量的產品化手持式光學掃描系統,解密皮下膚質快又精準,提升保養品開發效率,減少動物實驗。

(本文經工業技術與資訊授權轉載《手持式膚質光學斷層掃描儀技術 穿透皮下2mm的那道光 》)

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