本研究以「無線生醫保健監測系統」的開發為個案，探討研發成員的工作實務，以 分析科學社群創生知識的組織作為。本章將就團隊的主要科學背景、核心關鍵技術的發 展歷程，以及團隊重要產出—「無線生醫保健監測系統」的研發流程進行說明。
一、團隊科學背景介紹
「無線生醫保健監測系統」是一個為期六年的國家型整合計劃，主要在開發一個植 入人體的監測系統（2003-2008 年）。這個系統要監測的心臟血管疾病相關的蛋白質分 子，包括發炎性指標分子以及代謝異常的標記分子。藉由預警偵測，預防突發性心肌梗 塞等疾病。各項量測與資料傳輸技術必須整合在單一晶片中；同時在每次量測後，必須 在不取出系統的情況下，自我重新設定並再次進行量測。該團隊順利在 2008 年 1 月開 發出直徑 3.4 公分、厚度 1.5 公分的整合系統，總體積容量是 13.6CC，是目前全球各個 相關研發團隊中，體積最小的植入性產品。
團隊的主要科學技術為生醫化學、微機電感測控制、電子與網通系統共三大領域，
並由八個分項所組成，分別是：A 分項的分子感測與固定化流程技術、B 分項的分子合 成技術、C 分項的電化學感測與動物實驗、D 分項的分離技術、E 分項的懸臂量感測、
F分項的無線進身網路系統、G 分項的光機電系統設計與整合，以及 H 分項的近身智慧
系統。茲就各分項的主持人與重要科學技術內容進行說明。
A分項主持人林世明教授在臺大醫學中心服務，專長為生物分子的量測。相較於一 般實驗室以高倍率顯微鏡作「物體」的觀察與量測，林世明教授是以原子力顯微鏡，針 對腸病毒、金黃色葡萄球菌、SARS 病毒等「生命體」的力學表現進行量測。實驗室中 布置了一個 P2 等級實驗室(按：最高等級是 P3 實驗室)，有特別的獨立空間與緩衝室的 安全設計。B 分項主持人李世元教授專長為有機化學分子的合成，包括學名為八氫氧基 辛烷酸的「抗煞一號」以及「病毒崩」，都是李世元教授的實驗室所產生的創新成就。
李世元教授在淡江大學任教，他的化學實驗室規模可與一個中小型的化學廠相比。他擅 長國外大型藥廠的「一鍋反應」實驗（Barbier-type Reaction）。他希望將複雜的化學實 驗量產化。C 分項主持人林啟萬教授擅長積體電路設計、生物感測器的設計製作、精微 機電技術系統整合、神經系統的工程應用以及生物晶片的整合製作。林啟萬教授將一般 體外晶片感測應用到體內的醫療晶片設計上。他結合台灣半導體產業在設計與整合能 力，降低生醫微型感測器的研發成本。D 分項主持人李雨教授負責血管微流道的血液推 動，與血漿血球分離的技術。他的團隊設計出低耗電、高導流效率的微幫浦及微混合器。
E分項由黃榮山教授主持，專長是以光學式的奈米感測技術來檢測心臟疾病。由於 這項光學量測技術現階段僅能應用在體外診斷，故在他是以電化學檢測作為比較基礎。
他也研發即時即位的體外診斷系統，應用在台大醫院與金山醫院，針對心血管疾病等高 風險患者，提供遠距醫療服務。F 分項的呂學士教授是國際手機電晶體結構的重要推
手。他研發射頻發射器關鍵組成電路與濾波器，負責植入系統的數位控制核心、低雜訊 類比放大電路，以及無線傳輸模組的晶片設計。G 分項主持人顏家鈺教授，則在仿生機 器人、精密伺服器、奈米操控、生醫訊號處理、與精密工具機系統的研發上，展現驚人 成就。他主要負責「個人區域控制中心」的平台設計，也就是利用 WIFI 或 3G 網路，
進行人體生理訊號的處理、交換與傳輸。H 分項主持人陳秋麟教授負責植入式晶片的內 部製程與封裝。他的團隊負責濺鍍工程、生物分子流程、電路布局以及生物相容性設計。
這是一個整合型的科研團隊，也是一個頂尖科學家社群，其研發成果也令人驚艷。
團隊的研發主軸定位在無線傳輸與微型感測系統，服務對象是高齡化社會的慢性疾病治 療與健康管理。研發產出包括植入式電刺激系統、植入式藥物傳輸系統、遠距照護系統、
與體外診斷試劑系統等四大領域。產學應用上有三項主要成就：一是將表面電漿子光纖 感測器的技術，移轉給大同集團的福華電子，並應用在動物檢疫上。二是與百奧生物科 技公司合作，執行國科會三年期計畫（共 1.8 億經費），共同開發肝硬化的先期檢測系 統。三是與台懋創投合作，開發植入式脊椎疼痛的電刺激控制系統。這些衍生出來的產 學合作專案深具市場潛力。該團隊在專利申請與論文發表量上更有優異表現，目前已提 出國內外共 64 項專利，產出的論文報告共 495 篇，以及獲得數項專利（詳見圖表 11）。
二、核心技術發展歷程
「無線生醫保健監測系統」的核心技術發展分為三大時期：第一階段是 2003 年～
2004年，以有機導電材料的研發為主，重要突破性研發成就是「抗煞一號」。第二階段
是 2005 年～2007 年，是微奈米科技與微機電系統的整合期，團隊以無線網路系統單晶 片的開發成果為主。在這個階段，團隊也開始將生醫感測技術延伸到電刺激晶片的開發 上。第三階段是 2008 年，著重在系統整合與應用，包括整合感測器、訊號處理器、無 線傳輸、充電等元件在單一系統晶片上，並深化技術的應用。
2003-2004年：有機導電材料研發
團隊籌組的第一階段最重要的研發議題就是要抓住 CRP 等免疫蛋白分子，並進行 檢測。李世元教授說明：「要抓住這些 10 的-9 次方，奈米等級的生理分子，而且還要正 確的判讀，那個困難度就像是在 101 大樓外抓住一隻螞蟻般的困難，機率是十六萬分之 一。」 最後 A、B 分項利用抗原抗體專一性原理，以蛋白質分子的共價鍵結原理
（bio-linker）抓住生理訊號；然後在量測這些蛋白質分子交互作用的導電度變化，有效 進行生理訊號的比對與判讀。這種導電有機連結分子技術，不但突破傳統光學檢測，可 以直接植入人體進行分子檢測，而且能夠提供更高的精確度。這更有助於日後團隊開發 其他人體內標記分子的檢測。
不過在這段期間，團隊的其他分項主持人曾經爭取以光學、力學等技術量測這些標 記分子，但最終考量整個系統要植入人體。最後，在 2004 年間，該團隊以電化學原理 傳送反應訊號。但是在訊號傳遞過程中，面臨訊號太弱與電源無法儲存應用等問題，而 成為第二個研發階段的重要任務。
第一階段的研發成果是有機導電材料的研發。另外 A、B 分項在化學分子合成技術
與「原子力」量測技術的整合，更讓團隊在短短 21 天內推出學名為「八氫氧基辛烷酸」
的「抗煞一號」。這項突破性創新成就不但是該團隊研發實力的展現，使團隊國際能見 度大為提高，並因此為團隊爭取到更多的資源。
2005-2007年：微機電與微奈米技術整合
2005年團隊確認電化學的量測主軸（由 A、B 分項負責）後，也開啟一連串跨分項 的系統整合工程，包括 A、B 分項與 F 分項間的生理訊號量測、F 分項與 G 分項的訊號 傳送與判讀，以及充電技術的儲存與應用等。這是生理訊號的微奈米技術，與晶片開發 的微機電技術間的整合問題。過去在 A 分項的實驗室裡，大型的商用儀器可以很清楚 地量測出這些檢測到的分子訊號。但是當 F 分項團隊自行設計一個比一圓硬幣還要小的 晶片進行訊號接收與量測時，電極的面積大小、距離遠近，就會影響到訊號的敏感度。
因此，F 分項團隊特地跑到 A 分項團隊來拆看商用儀器的電路板設計，以了解訊號傳遞 的方式與原理。最後則自行設計出符合商用儀器原理的三角電極，並以蒸鍍的方式，鋪 設在生醫晶片上。對 G 分項而言，F 分項的訊號傳送技術，非關至要；訊號的正確性才 是重點。因此，F 分項與 G 分項的研究生，必須經常往返對方的實驗室，進行訊號的比 對。G 分項最後並順利取得台大醫院與國外非營利醫療單位的心跳與心電圖等重要生理 資料庫，以有效進行生理資料的判讀。
第三個系統整合問題，則是體內充電。由於整個生醫檢測系統裡只有一顆 3.2 伏特 的鋰電池，但卻必須支援檢測、訊號分析、訊號傳輸、推動血液流動、血漿與血球分離
等各種工作。因此，如何有效率地使用電池，原本就是一個難題。故研發團隊在經過前 三年的努力後，決定回歸傳統的隔皮充電技術，以 40 度 C 的低溫，控制體外充電的能 量。
負責這項技術的 C 分項，設計了兩個線圈，一個在體外，利用充電系統，讓體外線 圈產生交流訊號，並由這個訊號的磁場，產生射頻幅射，感應體內的線圈後，產生體內 整個無線生醫系統的電流流動，推動各項檢測功能的進行。在動物實驗階段，實驗室的 白老鼠植入這個 50 圓硬幣大小的生醫檢測系統後，就進行低溫的隔皮充電技術。結果 最多只能完成一個小時的充電，並維持半個小時的供電。
但後來發現這個製程技術要調整，又是另一個重大工程。最終，研發團隊想到一 個最簡單、又便宜的開關系統，那就是磁控開關，只要一顆直徑六公分的磁鐵，就可以 有效控制電池與系統運作的開關。C 分項在體內線圈的充電系統中，加入一個磁控開
但後來發現這個製程技術要調整，又是另一個重大工程。最終，研發團隊想到一 個最簡單、又便宜的開關系統，那就是磁控開關，只要一顆直徑六公分的磁鐵，就可以 有效控制電池與系統運作的開關。C 分項在體內線圈的充電系統中，加入一個磁控開