ㄧ、表皮微流體診斷優勢與創新
傳統的人體健康檢查與臨床疾病診斷，通常是在實驗室中使用笨重的設備或多種試劑組進行的。檢測所需的專業人力與設備導致相關檢測資源大多集中在特定區域，限制了不少患者進行診斷檢測的可能性。另外，目前檢測方法通常包括侵入性抽血，對需要頻繁檢測的病患會帶來許多疼痛及不適；而且樣本的運送與分析需要時間，導致檢驗的結果可能與即時狀況不一致。

表皮微流體診斷(Epifluidic diagnostics)是一種新興的穿戴式診斷技術，能夠從皮膚上無痛地採集汗水或組織液，並即時檢測及分析樣本，來進行人體健康的檢測。許多創新的技術及應用，使得穿戴式診斷裝置快速的發展，如雷射圖案能夠創造更明確的樣品收集區、3D列印能實現複雜微流體通道的架構、金屬奈米粒子能夠將檢測必須的生化分子固定於裝置內、以紡織纖維或紙為基礎的裝置靈活輕巧且具成本優勢等。目前表皮微流體診斷相關產品的開發大致分成兩類，汗液的分析及組織液(ISF)的分析。下列分別介紹此二項技術。


二、汗液表皮微流體診斷
(一) 技術說明
汗液分析主要透過微流體通道，以非侵入的方式收集及分析皮膚上的汗液，使研究人員能夠透過分析汗液來在分子層面上了解人體生理學。以汗液為基礎的診斷裝置有著即時、非侵入性、連續監測且管理容易等優勢，因此汗液診斷可以實現遠端護理監測並解決以血液為基礎診斷方法的缺點，包括對造成檢測者疼痛等不適感、樣品收集及運輸成本較高及檢測不具即時性等。在汗液診斷目前遇到的挑戰包括了: 在沒有充分運動下，較難收集到足夠進行分析的汗液，且汗液成分中部份檢測標的容易隨著時間增加或減少，使分析流程較為繁瑣。

(二) 研究動態
來自產業及學術界的開發團隊們，正透過開發新的微流體設計、製造技術及材料來達到較低的生產成本；另外，也致力於開發更高靈敏度和特異性的檢測技術，以滿足各種臨床應用及診斷標準。

學術研究團隊們開發了各種檢測汗液中蛋白質、代謝物、藥物等檢測裝置，來探索汗液表皮微流體診斷在各種臨床診斷與監測的潛力。包括：
1. 美國德州大學的研究人員與EnLiSense公司正合作開發可檢測汗液中IP-10及TRAIL等生物指標的可穿戴式檢測裝置，來檢測病毒感染。
2. 加拿大卡加利大學的研究人員正建立以皮質醇和其他與生理壓力相關的生物指標的汗液診斷技術，希望找出汗液中這些因子與腦震盪患者康復程度的相關性。
3. 南韓漢陽大學的研究人員正致力於開發汗液檢測貼片，透過分析人體的出汗模式，來檢測即預測低血糖造成的休克。

(三) 產業界案例介紹
1. Levi Diagnostics
位於美國的Levi Diagnostics是一家研發新創公司，致力於開發奈米感測器檢測技術，並於2020年獲得NIH(美國國家衛生院, National Institutes of Health)資助，開發針對毒品檢測的穿戴式手環，並結合無線傳輸裝置來幫助取得即時的數據。穿戴式汗液檢測裝置能夠檢測大部分電解質和代謝物；不過，由於汗液中類阿片類藥物濃度較低，利用穿戴裝置進行相關毒品檢測還具挑戰性。開發成功後將能取代現有的檢測方式，如成本較高的毛囊檢測或是血液檢測，以及須臨床醫師在場才能收集尿液的相關檢測等，幫助執法單位應對毒品流行的危機。

2. hDrop Technologies
位於美國的hDrop Technologies公司，主要開發檢測汗液的穿戴裝置。該公司開發的設備-hDrop，可作為皮帶配戴在手臂上，當感測器與皮膚接觸時，可以透過汗液檢測人體的電解質濃度，並透過專門的演算方法，計算出汗量、出汗率及預估體內鈉和鉀的量。此外，hDrop能夠建議使用者在運動期間如何保持最佳水分，來維持最好的運動效率以及運動後的恢復速度。

三、組織液表皮微流體診斷
(一) 技術說明
組織液分析則是使用微針，無痛地穿透約數百微米深的皮膚，來取得組織液並分析。相較於汗液檢測，組織液存在更大量的生物資訊；且相較於血液檢測，組織液可以容易得連續獲取並且不易凝結，因此組織液檢測適合用於連續即時監測診斷目標。利用組織液監測血糖已經是臨床實務的一部份，使用微針陣列裝置提取組織液來進行檢測是無痛的，並且能夠即時進行分析，不過若微針堵塞可能造成分析錯誤，而長時間的連續檢測則可能造成皮膚皮疹與不適。

(二) 研究動態
研究團隊們正在探索基於組織液表皮微流體分析用於疾病診斷的臨床應用，例如近期發現組織液中的離子、賀爾蒙、抗生素或重金屬等物質可以做為疾病檢測的生物標誌物。另外，提升設備製造的能力，包括微針陣列的整合式與縮小設備尺寸，與製備微針的新型材料與製造技術，都能夠提高組織液的萃取效率，並減少使用者的不適。以下介紹數項創新研發案例：
1. 美國加州大學的研究團隊設計了一具有多模式微針平台，可同時利用酵素電流測量(Enzymatic amperometric)和非酵素伏安法(Nonenzymatic voltametric)來檢測帕金森氏症左旋多巴胺(Levodopa)，能用來幫助進行疾病的管理。
2. 美國萊斯大學的研究團隊開發具有微針陣列與以抗體為基礎的測試線的貼片，能夠在20分鐘內檢測與瘧疾相關的蛋白質生物標的物。
3. 法國格勒諾布爾大學開發了具有3D列印微針，以及溶液閘極式場效電晶體(SGFET)技術的檢測貼片，可用於測量牛的黃體酮和雌二醇激素，以檢測牛的排卵時間。

(三) 產業界案例介紹
1. PKvitality
位於法國的PKvitality公司開發出K'Watch，一款手錶結合貼片平台的產品，其中運用了組織液採集技術SkinTaste®與生物感測器的一次性貼片，能夠連續檢測組織液七天。主要能夠監控使用者的血糖值與乳酸值，幫助控制使用者的健康與運動表現。目前該產品預計於2024年上市。

2.位於澳洲的Nutromics公司，致力於開發能夠持續監測與診斷裝置。該公司開發出的穿戴式裝置以及以微針陣列組成的貼片，微針上具有能夠檢測目標物的DNA標記。當貼片貼在皮膚上時，微針會穿透皮膚並與組織液接觸，可透過穿戴式裝置測得目標物在組織液中的濃度。此貼片可用於在臨床對欲分析物進行體內連續和即時的評估。該公司的目標是將檢測萬古黴素(Vancomycin)的穿戴式裝置作為加護病房的臨床使用裝置。

四、成長機會
以下介紹三項表皮微流體診斷技術的成長機會：
(一) 其他表皮微流體診斷來源
除了汗液和組織液，眼淚和唾液也逐漸展現出做為健康檢測樣品來源的潛力，擴大表流診斷的應用。美國加州大學的研究團隊於2019年開發出了一種以眼淚為基礎的分析系統，能夠測量酒精、維生素及葡萄糖等物質的含量；2022年，許多國家也開始有相關的開發計畫，如測量淚液中pH值及蛋白質的淚液貼片、或檢測唾液中的鈉鉀離子的奶嘴等。
由於目前相關領域較少有積極的參與者，醫療器材公司若是能夠取得這些經過證實的技術之相關權利並開發產品，將會擁有市場上的優勢。

(二) 人工智慧與通訊科技的結合
穿戴式表皮微流體診斷設備能夠快速產生大量的生理數據，使用先進的通訊技術將使表皮微流體診斷有能力提供更可靠的即時生理數據，並提升醫療中心對遠端病人的掌握，可以增加相關設備在臨床市場的採用。而使用人工智慧可以幫助醫療人員對龐大資訊的處理，讓它們能更精準的取得有用及關鍵的數據。另外，軟體開發業者能夠開發各種進階的功能，可作為訂閱服務，以提升技術的整合性並可增加市場價值。

(三) 各界參與者之間的合作
市場主要參與者包括學術研究團隊、產業界及政府機構等，正廣泛地展開合作以促進表皮微流體診斷技術的發展，並且加速產品開發以及擴大生產規模。例如，2019年，GE Healthcare和NextFlex與賓漢頓大學合作開發穿戴式醫療保健貼片；2021年，WearOptimo和澳洲國立大學與澳洲國家製程設施機構(Australian National Fabrication Facility, ANFF)建立合作關係，建立工廠並大量生產其感測器。另外，與醫療機構的合作可以使開發者確認未滿足的需求、蒐集使用者的回饋並確立新的應用途徑，進一步的提升相關產品的功能。