大專｜科技檢測隱形殺手 中大展出多項創新
2021-10-22
^（右起）中大工程學院副院長黃錦輝、賽馬會公共衞生及基層醫療學院教授徐仲鍈及機械與自動化工程學系副教授任偉。
中文大學將參與本地三個大型科技展覽，介紹實用的科研項目，包括早期評估未確診糖尿病患病風險的「全自動視網膜圖像分析（ARIA）技術」，以及「便攜式高靈敏甲醛快速檢測儀」。
現在都市有不少隱形殺手，除了疾病也有環境等因素。香港的慢性疾病之中以糖尿病的影響最大，糖尿病可引致多項併發，不過很少人經常會檢測血糖，社區中有不少隱性糖尿病人。
全港約有七十多萬人患糖尿病，約每十個當中便有一人患上糖尿病。據研究發現，只要改善生活習慣，例如減重7%，加上每周運動150分鐘，糖尿病的改善，甚至比藥物療效還要好。
但如何進行大規模的社區篩檢，必須簡便、快捷、完全無創。ARIA技術是中大醫學院徐仲鍈教授率領的團隊，分析視網膜圖像（俗稱「眼底相」），就可快速準確評估糖尿病風險。ARIA已可用於評估中風和認知障礙症早期風險，作為糖尿病風險評估方法，有更大應用價值。上述研究結果於歐洲糖尿病研究協會（EASD）第57屆年會上發表。
準確度超過九成
ARIA以機器學習評估方法，檢測視網膜圖像。研究團隊分析2,221個個案訓練的AI模型，只要將眼底相上傳至雲端分析，數分鐘就可獲得結論，篩查糖尿病風險，靈敏度高達92%，識別能力達96.2%，整體準確度達94.4%。
徐仲鍈表示，上述AI模型再採用了兩組獨立數據測試，一組為1,394個香港個案，包括734位來自社區的對照對象，以及660位糖尿病患者。測試結果顯示此評估方法的靈敏度達99.5%，識別能力達91.1%。研究團隊再利用英國合作夥伴所提供1,682位糖尿病患者的視網膜圖像進行驗證，顯示靈敏度達98%。ARIA檢測技術在亞洲人和白種人中皆能發揮作用。
徐仲鍈指出：「人類眼睛蘊含了有關健康重要綫索和信息，我們需要的是能將其解讀的正確技術。」通過類似ARIA數碼醫護技術，公眾可及早知悉風險，並作出預防和改善生活習慣。
徐仲鍈研究ARIA超過十年，已成功應用ARIA評估中風（ARIA-stroke）和腦白質病變（ARIA-WMH），後者是認知障礙症的早期風險因素。研究團隊現時正研發ARIA用於檢測精神健康疾病、貧血、自閉症（驗證研究-2-6歲）、冠心病和糖尿病腎病等。ARIA檢測已在全港多家視力及保健中心使用。
激光甲醛傳感器
中大介紹另一項技術則為甲醛檢測儀。甲醛無色無味，卻是可以致癌物質，高濃度時具有強刺激性。室內空氣的甲醛主要來自建築材料和家具，部分可持續釋放甲醛達3至15年，堪稱「隱形殺手」。
雖然市面上有不少揮發氣體（TVOC）傳感器，但其實準確度一般。高性能的傳感器非常昂貴，也必須經常校準。
世界衞生組織（WHO）建議室內甲醛濃度標準不應超過80 ppb，否則會對人體有害。問題是現時流行的甲醛檢測儀器，通常採用電化學的原理，檢測誤差非常大，也容易受到其他氣體干擾，數據日久材料老化亦引起檢測數據漂移，部分傳感器要在甲醛濃度高於300 ppb，才能有效檢測。
較大型檢測甲醛通常以氣相色譜、質譜等科學分析儀器，則需要採樣及預處理，動輒數小時。近年，不少傳感器開始以光學原理，例如通過光綫引發物件氣體分子震動，利用其可吸收特定波長現象檢測氣體。
中大機械與自動化工程系副教授任偉團隊研發一種低成本、手提式甲醛檢測裝置，採用多次反射增強的波長調制吸收光譜技術，以紅外激光吸收氣體傳感器，準確快速地測量出甲醛濃度，靈敏度達ppb級。
上述傳感器無需經常校準，開機即用，最低可探測低至0.6 ppb的甲醛濃度，1秒之內便可得出測量結果，測量結果不受環境其他氣體干擾，準確度高，並以鋰電池供電，可隨時隨地持續檢測。由於不涉及化學材料消耗，亦較電化學原理的檢測儀更耐用，穩定性也更高。
^中大團隊研發一種低成本、手提式甲醛檢測裝置，採用多次反射增強的波長調制吸收光譜技術，以紅外激光吸收氣體作出檢測。
可檢測極低濃度甲醛
研究團隊亦積極研發以光學傳感器探測不同氣體，通過更換傳感器內的激光芯片發出不同的激光，便可透過氣體波長識別出特定的氣體。團隊正研究同時檢測5種氣體，例如一氧化碳、氮氧化物（NO及NO2），氨和二氧化硫等有害氣體。一氧化碳可致命，氮氧化物則是常見的室外污染物，氨（Ammonia，即阿摩尼亞）和二氧化硫則應用於檢測工業廠房或洗手間等。
中大工程學院副院長黃錦輝教授表示，近期中大將參加3個科技展覽，包括創新科技署主辦於科學園舉行的「創新科技嘉年華2021」展覽，香港會議展覽中心舉行的「國際資訊科技博覽2021」及「香港國際醫療及保健展2021」。
星島日報授權轉載
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