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可穿戴生物感測器即時分析健康狀況

從汗水解構身體奧秘

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Prof. Nyein, recipient of Innovators Under 35 Asia Pacific 2021 from the credible MIT Technology Review, strives to excel in both research and teaching upon arrival at HKUST.Nyein教授榮獲知名的《麻省理工技術評論》頒發2021 年亞太區 35歲以下創新者,未來,她將在科大發展研究與教學事業。
Nyein教授榮獲知名的《麻省理工技術評論》頒發2021 年亞太區 35歲以下創新者,未來,她將在科大發展研究與教學事業。  [Download Photo]
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學術無邊界,在頂級年輕研究人員的職業生涯中,往往有眾多國家及院校爲他們敞開大門。對Hnin Yin Yin NYEIN教授而言,科大教授們對科研的熱情及創新是促使她選擇加入科大的一大要素。

可穿戴式汗液感測器

Nyein教授在緬甸土生土長,大學時負笈美國,在加州大學柏克萊分校接受高等教育,獲授材料科學與工程學學士和博士學位,畢業後在史丹福大學擔任博士後研究員。除了獲評選爲《麻省理工科技評論》(MIT Technology Review)頒發的2021 年亞太區 35歲以下創新者,她也曾於《自然》等知名科學期刊發表研究成果。Nyein教授現已移居香港,並在科大化學及生物工程學系擔任助理教授。

Nyein教授的研究範疇聚焦個人化醫療保健,重點設計柔性可穿戴生物感測器。她研發了一種先進的可穿戴汗液感測器,以靜止汗液作爲穩定的生物流體來源,以進行分子級健康指標評估。該裝置能準確而可靠地分析使用者的健康資訊,更可以具成本效益的方式大量生產,方便使用者持續紀錄和監察自己的生物分子數據,掌握健康情況。

Nyein教授說:「雖然現時市面有很多內置健康監測功能的智能手錶,但這些產品都不能進行分子級健康數據評估。汗水蘊藏了很多有用資訊,有助我們了解身體的動態情況。這種人體資源現時仍未獲充分利用,汗水很有潛力發展成可令人們主動、非入侵性和準確地監測健康的媒介。」Nyein教授研發的可穿戴汗液感測器能定期為使用者提供了解自己生理機能的資料,鼓勵他們主動監測自身健康情況,有助改變人們的被動式醫療習慣,實現及早發現、診斷、及治療康復的理想目標。

Nyein教授補充道:「汗液感測器將於多方面惠及健康管理,並可能改變某些疾病的診斷方法。」以囊腫性纖維化一疾病為例,測量汗液氯離子含量正是診斷的黃金標準。傳統的汗液測試在收集樣本時,會在刺激患者汗腺時要求患者靜坐不動,患者也須靜候實驗室結果。相比之下, Nyein教授設計的可穿戴汗液感測器,能讓使用者一次過進行汗腺刺激、樣本收集和汗液分析,獲取近乎實時的相關資料。裝置還經過優化,能夠在超低速汗液分泌的條件下快速取樣,即時進行汗液成分測量和分析。

用途廣泛

Nyein教授說:「這項技術用途廣泛,可用於測量汗液的其他分子成分。只要某種疾病的診斷指標涉及汗液生物標記,我們便可與專業醫護人員合作,針對特定用途修訂感測器技術。」

感測器不僅能應用於疾病診斷和治療,還適用於體育科學領域。Nyein教授說:「它可以用來估算運動員的體液和電解質流失率,當然還有汗液流失率。我們已開始接觸體育實驗室和運動員,希望透過進一步研究,助運動員找出最佳狀態,從而優化他們的表現。」

另外,一些研究已指出手心冒汗和心理壓力水平相關。 因此,汗液生物感測器也可以用於反映壓力水平。「我們進行了一項測試,讓參加者先在手指上戴上感測器,隨後進行演講。結果顯示壓力會令冒汗率激增。」

未來計劃

未來五年,Nyein教授的目標是收集大量數據,製作出條一代表健康與平衡身體狀況的基線。如果使用者的汗液數據偏離健康基線,便可能是生病的先兆,可提醒使用者及早檢查身體。

要發掘感測器測量數據與健康狀況之間的關聯,則需引入具備數據分析核心能力的專家。Nyein教授說:「我們需要大數據和機器學習專家的幫助,才可以分析大型資料庫和從中擷取有意義的洞見。要令這個想法取得成功,需依靠大量跨學科協作研究。」

再創新篇

科大的研創氛圍,還有教授們對各自研究領域的熱誠,都令Nyein教授留下深刻印象,所以她選擇了科大作為她學術旅程的下一站。她微笑著憶述:「面試時,我在與化學及生物工程學系教授的交談中,感受到他們對科研的重視和熱忱,他們也非常支持我繼續在現時的研究領域努力。他們是真正說服我來科大的人。在抵達科大,親身看過校園環境和研究設施後,我覺得自己作出了正確的選擇。 」

Nyein教授認為工程學是一門結合理論與實踐的學科,能夠將想法付諸實踐爲她帶來了莫大的成就感。她說:「對我而言,大學就是最優秀的研究環境,這裡沒有限制我發揮所長的企業業務目標,能讓我專注於推進科技發展。」

Nyein教授寄語有志開展科研之旅的同學們,強調成功的科研人員需具備兩個基本素質:「熱情是首要條件,這是激勵你發現新事物的動力。另外,你也需要過人的毅力。重大的研究突破往往需時經年,且研究者必定會在過程中經歷無數次失敗。因此,不輕言放棄、無懼困難勇往直前的決心非常重要。」

跨學科教學

在公民義務和責任心的推動下,Nyein教授相信每項研究工作的最終目標都是為社會帶來正面影響,她期待將自己的專業知識傳授給學生,令他們成為推動社會變革的人才。

Nyein教授說:「不是每一種職業都能讓我們一方面做自己熱愛的事情,一方面啟發年輕一代,助他們為世界帶來積極影響。能夠於現階段在科大實現這兩個目標,我既自豪又榮幸。」

為了令學生更投入學習,Nyein教授在授課時會讓同學把新概念與舊有知識融會貫通。她會舉例說明理論如何適用於不同領域,令同學明白兩者息息相關之處,並講解應用與現實生活問題的關聯,拓闊學生的思考角度。

Nyein教授說:「我的學生來自很多不同學科,有同學專門研究生物學,也有一些來自化學和工程專業。所以我在講課時會提出不同背景的例子,幫助同學找出自身知識和新概念之間的關聯,與話題產生共鳴可以有效提升學習興趣。」

巾幗不讓鬚眉

談到工程領域的女性,Nyein教授觀察到生物工程學領域的女性數目,通常比其他工程領域多。她憶述在柏克萊和史丹福研修期間,身邊的研究人員幾乎有一半都是女性,她說:「我認為這是令人鼓舞的現象,顯示女性也有機會和平台從事自己喜歡的工作。」

召集更多女性工程學大使,或許是改變工程領域男多女少的傳統觀感的其中一個方法。Nyein教授表示:「最先拍下黑洞影像的計算機科學先鋒也是女性。我們需要更多像她們一樣具影響力的女性榜樣來鼓勵年輕一代加入STEM的行列。」

作爲一名知名年輕學者,Nyein教授除了在科研方面的投入外,對於啟發和鼓勵新一代工程學子同樣不遺餘力,她寄語同學們道:「勇敢地、堅毅地、大膽地向人們展示你們的能力吧!沒有人能阻止你們前進的脚步!」