成立於2002年的陽明交大生醫光電所，是全臺第一家專注於生醫光電的研究所，不僅握有許多先進關鍵技術，也積極化研為用、與國際鏈結，成為臺灣生醫光電人才的培育重鎮。郭文娟所長表示，生醫光電領域將在未來10年快速增長，整合性、跨領域科技的人才養成刻不容緩。

撰文/吳培安

生醫光電(Biophotonics)是一門利用光電科技偵測與操控生物反應和材料的新興領域，從基礎的人體感測(例如血氧計、體溫計)和體外檢測(生物感測)，至進階的光學治療、醫療影像及高階儀器，在在扮演著關鍵角色。

根據《Research And Markets》2023年2月公布的最新市場調查，生醫光電全球市場預計將從2023年的743.8億美元，快速成長到2027年的1,130億美元，年均複合成長率(CAGR)達到11.3%。

早在2002年就成立的陽明交大學生醫光電研究所，是全國第一所專注於生醫光電領域的研究所。20年來已發展了多項先進技術，加上2021年2月完成併校後，更整合了交通大學的工程技術能力與陽明大學的生物醫學環境，成為臺灣搶進國際生醫光電尖端發展的「灘頭堡」。

現任所長郭文娟特聘教授表示，陽明交大生醫光電所發展迄今，已建立一系列全面性技術平台，涵蓋雷射掃描顯微術、超解析顯微鏡和光譜學、多項生醫光電感測器和操控器、AI電腦模擬，以及各種用於臨床前、轉譯研究和臨床應用的AI多模態成像平台。

「生醫光電所將透過專長多樣化、教學國際化的師資，提供學生跨學科的整合訓練，全力發展新世代的智慧影像與精準感測研究，解決臨床與基礎的生醫問題。」郭文娟說。

陽明交大生醫光電所郭文娟特聘教授，擔任第五任與接續第六任所長與第一任數位醫療學程主任，同時也是陽明交大醫學影像與放射科學系傑出系友。(攝影/劉馨香)

延續兩兆雙星政策 全臺第一家生醫光電所

追溯臺灣生醫光電發展的黃金年代，莫屬於民國90年代，當時臺灣光電產業風生水起、代工產業蓬勃發展，政府也在2002年推動「兩兆雙星計畫」，其中「兩兆」指的是半導體產業及影像顯示產業，「雙星」則是數位內容產業及生物技術產業。

然而10年後，臺灣光電產業在國際市場與供應鏈的劇烈變化下，不少以OEM、ODM製造為主的「傳統」光電產業年年衰退，不得不另尋出路，間接加速了臺灣業者往生醫應用的轉型腳步。今日數家BIO+ICT的典範廠商所研發的內視鏡、五官鏡等產品，都是當時醫療影像顯示產業毅然投入轉型的成果。

高甫仁特聘教授見證了陽明交大生醫光電所創辦初期的艱辛。他回想，2002年陽明生醫光電所在醫工與醫放系協助下成立時，當時的教師主要來自借調，且專長以醫工、光學和放射學科為主，尚無專攻生醫光電的師資，可說是「有番號卻無部隊」。

不過，在歷任所長一棒接一棒，引進新的經費和人才，生醫光電所亦逐漸擴充規模。歷經20年的發展，生醫光電所已臻成熟。每年招生員額，碩士班從一開始的5人成長到現在的31人、博士班則從無到每年5位，且不乏國際生。

師資方面，郭文娟表示，現在所內共有9位專任教師，且年齡層分布相當平衡，維持小而美、對外連接性強、研究實力突出的團隊風格，並掌握許多生醫光電領域的關鍵尖端技術，這也突顯了當初決定成立新研究所的視野。

從基礎學術研究出發 匯聚一道照進醫療應用的「光」

郭文娟表示，「光電技術」不僅能讓研究人員得以看清楚生物體組織，更為感測、監測、診斷和疾病治療提供了一種非接觸、有效、快速且無痛的方式，廣泛應用於生命科學、微生物學、藥物分析、醫學和臨床診療等領域之中。

「生醫光電整合了光電、資訊、精密機械、物理與化學，因此，需要多個領域的專家進行跨學科的交流和合作。生醫光電所目前的9位專任教師，從軟體到硬體、從工程到醫療背景，集結了系統整合所需的各種師資，『生物多樣性』相當高！」郭文娟說。

目前，陽明交大生醫光電所有一半的師資已取得特聘與終生免受評估教師資格，平均每位教師都執行1至2件以上的計畫；其中超過一半的教師，正在執行例如：愛因斯坦、2030新秀學者、萌芽、拔尖及價創科研創業等大型計畫，且師資團隊的研究皆從基礎學術研究出發，且能跨足醫療應用與產業化發展。

例如現任所長郭文娟，即是結合了放射醫學與電機工程雙領域訓練，並從2015年起就專注在生醫光電技術產業化。除了已技轉多項眼底OCT斷層影像相關技術給廠商，其全球首創的「智能影導式光學針斷層造影術」，能即時提供針尖位置的組織斷層影像，並以AI辨識進行自動導航，大幅提升穿刺準確度與安全性。

高甫仁特聘教授則是鑽研雷射光學與光學影像逾30年的資深學者。他的研究工作包含顯微螢光檢測及多種生醫光學儀器，完成多項「全臺第一台」的創舉，包含：OPO雷射、光電流顯微鏡、雙光子與倍頻顯微鏡、光子計數螢光生命期顯微鏡、長工作距離之螢光生命期成像術等，近期成果則包括超大視野介觀顯微鏡，以及微創手術內視鏡的多項發展。

在光學顯微儀器的創新上，還有利用「超快光學」(Ultrafast Optics)整合研發創新雷射技術及非線性光學系統的賈世璿助理教授。其研究的相關技術讓科學家能更輕易地不需要切片也能看清楚細胞、組織深層影像，目前已經用於皮膚雷射評估及果蠅腦刺激影像觀察，結合AI判讀後將為非侵入式病理和活體組織檢查帶來變革。

與時間賽跑！生醫光電加乘AI輔助、臨床檢測發揮綜效

除了光學領域的技術開發，陽明交大生醫光電所的教師團隊還透過AI及資訊科學的結合，為分秒必爭的醫療環境增添效益，成為醫事人員的得力助手。

例如，陽明交大前研發長吳育德特聘教授，專長為腦磁振影像、腦波訊號分析及人機介面，以及AI疾病診斷與治療預測。其與臺北榮總加馬刀團隊和臺中榮總放射腫瘤部合作，帶領團隊研發出AI腦瘤輔助偵測系統DeepBT，並獲得國科會拔尖計畫補助、進而成立衍生新創公司「智德萬」，在今年7月取得衛福部二類軟體醫材許可證。

師承吳育德的饒啟文專案副教授，則從碎形維度切入複雜的大腦影像研究，並應用於神經退化性疾病的腦齡估算系統開發，目前正在和新光醫院神經科劉子洋主治醫師合作，研發偏頭痛和阿茲海默症的影像疾病判別系統。

另一方面，生醫光電也被大量應用在定點照護檢測上，成為品質管理和臨床檢驗的利器。例如涉獵了表面增強拉曼光譜、局部表面電漿共振生醫檢測、光流體生醫檢測、微奈米操控技術開發的陳奕帆副教授，將拉曼光譜檢測技術，應用在毒品、臨床檢體、食品、環境樣本的分子檢測，可望成為公家機關執法的助力。

陳浩夫副教授則是帶領團隊，運用表面電漿共振(SPR)技術，開發出兼具小型及輕量化、高靈敏度、即時檢測等優點的生醫檢測裝置，可在無需添加螢光標記下，就能快速精準檢測細菌抗藥性、心肌梗塞、高敏度農藥檢測等。

實驗室同時也開發以解決實際問題為導向的主動式及被動式微流道晶片。透過儀器、晶片及應用的整合積極推動科研能量產業化進程，並以體外檢測裝置(In Vitro Diagnostics)及食安檢測為目標開發中。

今年8月剛加入陽明交大生醫光電所的蘇佳沂助理教授，過去曾在林口長庚病理科擔任住院醫師、在中研院研究癌症生物學，並在美國約翰霍普金斯大學從事腫瘤類器官模型工程研究、取得生醫工程博士後回臺。接下來的研究主題，則會聚焦在癌症化療耐受性(Resistance)、腫瘤微環境和癌症早期篩檢。

與國際接軌！國際研究合作、外籍師資、落實英語表達

郭文娟表示，生醫光電所也積極跨出臺灣，與國際學術單位研究合作，例如高甫仁與加拿大渥太華大學、奈良先端科學技術大學院大學(NAIST)、新加坡南洋理工大學的教授合作開發光學儀器，賈世璿則與俄國、德國、美國的學者合作超快光學的研究。

「在國際合作同時，我們也將『國際化教學』引進所內。目前所上共有一位專任與兩位兼任外籍教師協力營造雙語教學，並透過與法國UTT大學簽訂的雙聯學位設計、線上課程等資源，為學生提供友善、國際化的研究教育環境。」郭文娟說。

其中一位是已經來臺23年的印度籍特聘教授薛特(Surojit Chattopadhyay)。

其研究聚焦在奈米尺度的材料科學，並應用到生醫、半導體領域中。在生醫領域中，他所開發的上轉換奈米顆粒(Upconverting nanoparticles)材料，能夠突破傳統的物理限制，以長波長光線激發出短波長螢光，在生物體診斷及藥物傳輸上極具潛力。

除此之外，所上的書報討論課程除了會引導學生思考、強化解決問題的能力，還會特別要求學生要用15分鐘全英文報告。「雖然學生一開始會抱怨，但完成訓練之後，他們都能直接到國外去發表研究成果。」陳奕帆說。

印度籍特聘教授薛特(Surojit Chattopadhyay) (後排左三)的奈米材料科學實驗室，是陽明交大生醫光電雙語教學的典範，為不同國籍的學生營造友善的學術交流環境。(攝影/劉馨香)

生醫光電將迎10年快速進展  人才培育刻不容緩！

郭文娟表示，陽明交大生醫光電所從一開始沒有自己的專任師資，逐年新聘各領域優秀師資加入，發展至今已成熟茁壯。在陽明交大完成合校後，所上已經開放雙邊課程的學分承認，還設立了生醫光電資跨域學程(BIT Program)，以及數位醫療學士學位學程，目的就是同時為大學部的學生營造充分的跨領域學習環境。

「希望在未來短期內，我們能夠持續強化既有的優勢研究領域，包括前瞻生醫影像與精準感測，並推動生醫結合光電、物理、化學及AI等跨領域新興科技及研究。」郭文娟說。

在更長遠的未來，陽明交大生醫光電所希望透過強調在地連結、深化國際合作的方式，繼續精進創新基礎科學研究與轉型醫療光電及產業應用。

「生醫光電領域有望在未來十年、乃至以後持續快速增長，而整合性之跨領域科技人才的培育，更顯得重要及刻不容緩。」郭文娟說。

生醫光電所校友 為臺灣鑑識科學帶來新機！

吳育德分享，許多生醫光電所校友及師資，都為臺灣鑑識科學帶來新契機。例如曾偵辦過國內多起重大刑案、一手建立臺灣警界測謊系統的雲林縣警察局長林故廷，就是陽明交大生醫光電所的博士校友，也是陽明大學2020傑出校友。

許多老師的研究專長也與之關聯，例如陳奕帆的研究應用涵括了毒品測定；除此之外，吳育德也投入深度偽造(Deep-Fake)、預防數位換臉犯罪的大數據分析、深度學習修復、強化指紋的研究。

林故廷畢業於陽明交大生醫光電所博士班，也是陽明大學2020傑出校友。(本圖由陽明交大生醫光電所提供)

>>本文刊登自《環球生技月刊》Vol. 109