讓氧氣跟上腳步──慢性阻塞性肺病 COPD 的行動治療新願景
慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD）是會逐漸惡化的慢性肺病。病情越重，患者越出現呼吸困難、長期咳嗽與痰液增多等症狀。患者血氧含量也可能下降，導致全身器官缺氧，增加心臟病、腦部損傷風險，甚至危及生命。許多患者必須長期依賴氧氣治療，活動受限。若能有一套可隨身攜帶、依即時需求自動調節供氧量的行動裝置，可望大幅改善生活品質與行動自由。
現行 COPD 氧氣治療的限制
氧氣治療主要依賴兩種設備：鋼瓶儲存的液態氧或氧氣濃縮器。雖能改善血氧濃度，卻相對不便。鋼瓶笨重不易攜帶，大大限制患者行動範圍；氧氣濃縮器雖然相對輕便，供氧反應卻較遲緩，難及時因應患者運動、休息或姿勢變化時瞬間增加的氧氣需求。對許多患者而言，這些方式既無法精準滿足實際需求，也可能活動缺氧時，增加跌倒、昏厥或其他健康風險。
為改善 COPD 患者生活品質，瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zürich）與德國慕尼黑工業大學（Technical University of Munich）團隊，共同提出「環閉式自動調控呼吸系統」（Closed-Loop Adaptive Respiratory Control，CLARC）新概念。系統旨在打造可穿戴、智慧化的氧氣治療方案，論文發表於《Cell Biomaterials》期刊。
CLARC 核心原理，是電解水產生氧氣直接供給患者；電解過程釋放的氫氣會回收再利用，轉化為系統電力。此設計讓裝置即時因應患者生理狀態，無論運動靜止或病情急性惡化，都能提供精準且足量的氧氣。電解水也取代傳統笨重的儲氧容器，有助實現穿戴式氧氣治療裝置。
CLARC 系統還整合感測器和人工智慧演算法，能即時監測血氧濃度、呼吸速率、心律與活動量，並自動調整氧氣輸送。AI 還能分析患者整體健康趨勢、預測可能的急性惡化，也可修正感測數據錯誤，提升準確性。CLARC 系統使氧氣供應隨時滿足患者生理狀態，有助減少氧氣使用不當的不適或併發症。
從設計藍圖走向臨床驗證
CLARC 系統研發歷經多個關鍵階段，從概念發想、原型設計、能源自給最佳化，到動物實驗與穿戴式原型機的測試等，每步都需要跨領域團隊合作。最終目標，是將裝置縮小至可整合至背心的尺寸，讓患者日常生活能輕鬆穿戴，並於臨床實驗評估呼吸功能、生活品質及住院率的影響。未來，CLARC 還有機會結合藥物輸送或呼吸分析模組，再提升治療即時性與預測力，降低突發性惡化風險。
簡言之，CLARC 系統以水電解產生氧氣、人工智慧閉環控制與能源自給自足的設計，希望提供靈活、個人化且可穿戴的氧氣治療設備。將來跨領域合作與臨床驗證，新技術可望讓慢性肺病治療更貼近患者日常生活，並為其他慢性呼吸疾病的照護開創新可能性。
（首圖來源：論文）