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簡介與特色

  交大在多年前即已明確訂定持續性發展生醫工程的目標,並以紮實的電子資訊科技與產業作為建構的基礎。近年更積極推動生醫資電聯盟的計畫,籌建BioICT新大樓賢齊館,期望藉此進一步拓展國內生醫工程的發展。由於生醫科學與工程研究須仰賴醫學背景人才提供臨床需求與專業學能,結合生科、理、工背景人才之專業技術,才能開發出生物醫學實用之產品,兼備學術與產業發展的意義。本所將招收各相關領域學生,結合本校電機資訊及理工生科方面雄厚的教學與研究資源,設計多元的課程,鼓勵學生廣泛涉獵和積極互動,以期培育跨領域生醫工程專業及領導人才。

  生醫工程研究所規劃由各學院共同招生運作,並由電機學院統籌行政督導。104學年度將分為三組招生:

甲、生醫資訊組:主要包括生物資訊、生醫資訊與影像、電腦輔助藥物開發。

  1. 我們將透過對序列-結構-功能-生物系統網路關係的了解,落實整合生物基礎理論與生物科技應用,提升生醫與生物工程的核心產業技術,同時幫助發現與疾病治療相關的機轉,並提供較無副作用的建議候選藥物,先導藥物最佳化、提升藥物開發流程的品質與速度,此對於生物醫學、疾病與癌症機制、個人化基因體醫學研究、藥物開發、生物標誌及疫苗開發等將有極大的幫助。在計算生物領域中,我們所探討的「生醫資料分析與探勘」、「同源模擬蛋白質結構預測」、「序列-結構-功能間的關係」、「基因調控網路」、「ab initio結構預測」及「蛋白質功能代謝路徑」等,都非常有助於我們達到利用生物資訊技術加速我國生醫產業發展之目的。
  2. 生醫資訊與影像涵蓋的內容廣泛,本校將針對資料庫龐大而複雜的心電圖、電腦圖及磁腦圖等臨床醫學影像,進行創新性的分析研究,同時著重於這些資料與訊息的讀取、傳輸、儲存及分析,使之能高效率利用於臨床診斷與治療。此部分之研究亦將與居家式生理檢測儀和資訊雲端技術結合,使我們在生醫資訊研究的重要性與可產業性大幅提昇。另外生醫資訊與影像技術也可用於複雜細胞或組織之影像處理與分析,可加速與宏大生命科學之研究成果。

乙、生醫電子與光電組:主要包括生物仿生工程與生醫微電子系統、神經界面、醫療器材等。

  1. 智慧型仿生系統與生醫微電子系統平台技術是所有生醫電子元件的基礎,若能將平台技術建立,並通過嚴謹的生醫器材認證,將可大幅縮短一般生醫元件開發的時程,加速產業發展。因此本學程之研究團隊,除了要發展平台技術的電子元件,完成單晶片整合與微小化設計,並搭配無線傳輸技術,還規劃了生醫認證技術的開發。目前選定癲癇動物模型,將開發完成的單晶片系統實際植入動物體內,以驗證其功能性、可行性及安全性,未來將進行本系統的整合與微小化設計,使之可以使用於人體中,治療許多至今仍無法治癒的神經疾病,例如癲癇、疼痛症、重度憂鬱症、帕金森氏症、阿茲海默症等。另外,本校於人工視網膜晶片的發展上已有重大成果,希望能藉由晶片植入眼內,取代視網膜之感光細胞,恢復失明者的視覺。
  2. 神經界面(Neural interfaces)包括連接人體神經系統與人體內外電或磁刺激裝置,例如人工電子耳、深層腦電刺激、脊髓電刺激、穿顱磁刺激等。本校研究團隊研究電極與神經介面並以電流導引刺激人體神經系統以治療神經性疾病。本校研究團隊開發使用電流導引方式之高精確度電刺激策略,臨床測試已證實可讓人工電子耳使用者分辨至少300個音高(pitches),超越國外最佳技術2.5倍。根據植入者電流生理訊號建構之個人化神經彌補裝置模型之技術更是全球領先。
  3. 醫療器材:主要包括醫療器材與輔具、復健工程。醫療器材為國家發展重點之一,需整合臨床使用者需求,與交大優勢之工程技術與研發能量,尤以機構設計、力學分析、訊號擷取與分析、影像分析與控制等領域整合。應用範疇包含神經外科手術導航與定位系統、手術(與內視鏡手術)器械、復健機器人及輔具、骨科與牙科植入物等。

丙、生醫應用組

  1. 腦科學與認知神經工程:整合認知神經科學與生醫,資訊及電機工程科技,利用生物感測技術、動態認知神經工程,以及適應性輔助科技探討大腦認知行為變化與認知行為估測增進,共構出優質人性化科技與智慧生活。在腦科學領域中,我們也將進行各項腦神經疾病之中樞神經系統之神經突(神經纖維)發育與再生研究,以高效能影像分析技術進行神經疾病藥物篩選,並整合生物奈米元件製作、超快雷射光譜分析和CARS成像等三種核心技術,以交互研究神經胞之生理作用,探討運送神經傳導物質之過程。再則,研究大腦聽覺皮層之聲音編碼機制,也是本校未來發展的重點之一。
  2. 奈米生醫科技:奈米科技的發展為生醫感測與藥物遞送開啟了一個全新的視野,因此在未來發展規劃中,本校著重於標靶奈米生醫感測與標靶分子遞送系統的研發上。在疾病早期biomarker的運用上,除了體外檢測biosensor的研發外,我們將透過生物相容、可降解及可偵測性奈米材料的運用,用於接合特定biomarker,而此「奈米級標靶生醫感測分子」可進入人體組織或細胞內進行各種生理分子訊號感測,或由人體取出少量的細胞進行細胞內特定分子的偵測,藉藉此早期診斷出健檢者可能罹患的特定疾病(特別是腫瘤細胞之早期偵測)。在抗菌或抗病毒新標靶或新藥物的開發上,我們也將研發「奈米標靶分子遞送系統」,此可將藥物直接帶到病原體或受病原體感染的細胞,進而發揮對抗病原體的功效,這不僅可有效控制感染性疾病,也可減少用藥,減低藥物副作用。
  3. 生物感測器(biosensor)擁有極大且未完全開發的市場,是當今生醫跨領域研究最受重視的一環。生物感測器的在2007年全球產值已突破100億美元,將來預期以10%逐年成長。未來,以生物醫學科技為基礎的生物感測器,不僅具有研究上高度跨領域整合的挑戰性,其研究成果更具有市場潛能。未來我們期望能結合電子工程、微奈米製造工程,以及生命科學和生物技術,透過多樣的感測原理,配合新穎的生物技術,期望能達到快速疾病診斷感測、檢體少量檢驗感測及高靈敏生醫感測等目標,提供醫事人員更方便快速的感測方式與平台,開發生物實驗室晶片與生物感測之居家檢測系統,進而促進病人福祉。
  4. 轉譯醫學工程:轉譯醫學(Translational medicine)是指將基礎醫學與生物醫學的研究成果,能夠直接和臨床診斷或治療上連結的一個新的思維,而本項轉譯醫學工程的主要任務之一是將本校生物科技各領域的研發成果能應用於臨床醫學上,期在特定疾病的診斷、預防或治療上能有所貢獻,並賦予產業化的可能性。初期,我們將發展重點區分為「標的分子(targeting molecule)」、「藥物設計」及「實驗動物」等三個專業領域。