研究領域

實驗室三項主軸

（1）點照護診斷生物晶片

（2）軟性觸覺感測器

（3）智能物聯網感測器

智能物聯網感測器，分述如下：

l 點照護診斷生物晶片(Point-of-Care Diagnostic Biosensor)：

生物晶片技術主要以蛋白質免疫分析感測器研究為核心技術，莊承鑫教授長期投入生物感測器的研究達15 年，主要以利用介電泳力(Dielectrophoresis, DEP)與電性量測(Impedance Measurement)進行標記蛋白之抗體抗原免疫分析反應，過去10 年主要聚焦在泌尿相關疾病的快篩開發，其中膀胱癌的尿液檢測晶片自FY101通過科技部計畫「操控奈米生物探針技術於多重生物標記之抗體陣列晶片」，以操控奈米微粒探針達到單晶片多標記的生物感測器，之後，整合成功大學、與南臺科大機械系、生技系、化材系、電子系、電機系執行科技部三年期（FY101~103）奈米元件及3D 積體電路專案整合型計畫:「以電性感測之積體化介電泳免疫晶片

系統」(MOST 103-2218-E-218 -001-)，此計畫以阻抗型生物晶片針對膀胱癌Galectin-1 的生物標記進行檢測，並與奇美醫院合作進行人體試驗，實驗結果其準確率可達86%優於市場產品。接續以此電性生物感測技術平台全力開發慢性腎臟病早期檢測晶片， FY104~106 獲科技部補助三年期「慢性腎臟病用之高靈敏度可攜式紙型尿液檢驗儀」(MOST 106-2632-E-218-001-)、以及FY107~109 三年期計畫「具雙指標電化學生物感測器之微型裝置於慢性腎臟病居家檢測」（MOST 107-2221-E-218 -030 -MY3），針對尿液中的白蛋白與肌酸酐兩種具有臨床意義的指標開發對應的生物感測器，開發至今已能偵測尿液中微量的白蛋白含量，可達第一期的慢性腎臟病之早期診斷，此部分將與緯創醫學公司進行下一階段的產學計畫，將此技術商品化並進行臨床檢體的測試，以期推進到臨床醫療中心使用，朝向可攜式居家型生物晶片裝置。

近5 年本實驗室於此方面研究已發表共9 期刊其中包含:Lab-on-chip,Biosensors and Bioelectronics,、IEEE Sensors Journal、Sensors、Biomed Microdevice、BioMicrofluidics，受邀至立命館大學、熊本大學、北京大學、工學院大學、東京大學，針對此部份研究給予Invited talk 專題演講。獲得International Conference on Optofluidics 2015 最佳論文獎、2016 台灣化學感測器科技協會105 年度學術獎章傑出論文獎，以及organize 美國2017 年IEEE NEMS 一個以電性感測的生物感測器special session、2019 受邀在亞洲電化學感測年會invited talk、2019 ICSS BEST Oral Paper Award and MDPI Micromachines Best Paper Award、2020 菲律賓San Pedro College 舉辦的跨領域線上會議給予Plenary talk。

l 軟性觸覺感測器

莊承鑫團隊開始投入軟性觸覺感測器研究至今已有12 年的經驗，過去主要專注於PVDF 壓電薄膜的應用，曾開發(1)機器人手指用之具結構化電極的觸覺感測器、(2)機器人足部用壓力分佈感測器、(3)PVDF-based 穿戴式軟性喇叭、(4)具辨識組織軟硬度之內視鏡附件、(5)具軟硬度辨識於口腔鏡觸控裝置。2013~2015 與路竹科學園區廣泰金屬工業股份有限公司、義大醫院進行合作執行南部科學園區大醫材計畫「具力量回饋與診斷組織軟硬度之內視鏡附件」，目標在開發一內視鏡附件，其功能可辨識胃黏膜組織的軟硬度，得以輔助醫師立即判斷胃潰瘍或是胃癌，改善僅由視覺辨別的困難。此研究成果更參與國立成功大學生醫與醫材轉譯加值人才培訓計畫(SPARK 計畫2016~2017):「具觸覺回饋之內視鏡附件」、「具辨識黏膜下軟硬度之筆型口腔鏡」，筆型口腔鏡並參加2017 龍騰微笑競賽，由一百多隊伍脫穎而出獲得前六名的佳作，2020 年將其研究結果發表於IEEE SensorsJournal 頂級期刊。近3 年實驗室自主開發具壓阻特性的奈米複合材料，以網印技術開發出薄膜型軟性觸覺感測器，並受國研院智慧機械感測器專案計畫補助（FY107~110），針對傳統技藝「鏟花刀」進行數位轉型，以力量感測器擷取技師的動作細節，並嘗試以VR 重建教學現場，讓學員得以利用穿戴式感測器於虛擬環境學習技師的技巧，研究成果受到科技部的推薦，於2020 自動化展展出如下圖。近5 年本實驗室於此方面研究已發表於Micromachine, Smart Structures and Systems、Sensors & Actuators: A. Physical, IEEE Sensors Journal 共5 篇國際期刊，並已佈局15 項國內外的專利，可見整合微機電技術與傳統金屬加工，可創造出高附加價值的醫療器材商機。

l 智慧物聯網技術

2016 年壓電貼片式感測器結合雲端系統應用於物流產業:利用PVDF開發出貼片式拉力/衝擊感測器，監測貨物是否受到外力重摔破壞，此技術更順利通過國家研究院IOT 物聯網計畫-「貼片式力量感測器應用於物流即時監控」第三期計畫案，計畫金額達400 萬。此外本技術更受到英特盛科技股份有限公司看重，簽屬「應用於物流力量感測器開發(一)(二)」產學合作案(2016~2017)，金額達180 萬元，本實驗室於此方面研究更獲得科技部推薦參加「2017 年未來科技展」，2018 後此研究領域轉入結合區塊鏈身份認證與醫材履歷追蹤的應用，2020 獲得科技部萌芽計劃開發智能酒櫃與防撕NFC 酒標，與國研院儀科中心、網路紅酒達人T 大合作開發系統與APP，未來可推出虛擬侍酒師與具認證的紅酒交易平台。此外，最近已通過2021 奇美醫院計畫，將此技術應用於牙模履歷追蹤，以提高牙模運送效率與病患滿意度。