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城大研究:發病後首數天處溫暖高濕度環境可降死亡率 患者宜保暖保濕

城大研究:發病後首數天處溫暖高濕度環境可降死亡率 患者宜保暖保濕

城大研究:發病後首數天處溫暖高濕度環境可降死亡率 患者宜保暖保濕

2022年02月24日 21:06 最後更新:02月25日 17:12

城大生物醫學系助理教授阮相宇及博士生梁靜泊,以數學模型結合統計分析推算出新冠病毒患者在不同感染階段時接觸的氣溫及相對濕度與其死亡率有關聯。

城市大學。資料圖片

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團隊於2020年2月至7月底,即第一波疫情期間,收集歐洲8個國家,包括英國、意大利、法國、西班牙、德國、荷蘭、瑞典及羅馬尼亞的確診個案數字、死亡個案數字,每日平均氣溫、相對濕度等數據,將資料匯入模型,並納入延遲確診及入院到死亡時間,來計算每日個案死亡率。之後運用滯後非線性模型(用來描述風險暴露—時間—反應之間的關係)推算出氣溫、相對濕度與個案死亡率的關係。

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城大研究指溫暖及潮濕環境與減低新冠病毒死亡率有密切關係。資料圖片

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意大利、西班牙、德國、荷蘭及瑞典的每日相對濕度數據由歐洲氣候評估和數據集提供;缺乏相對濕度數據的國家(即英國、法國、羅馬尼亞),團隊則使用實際水汽壓除以飽和水汽壓的比值計算相對濕度值。

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阮相宇指出,由疫情爆發直至2021年7月,歐洲因新冠病毒死亡的人數逾111萬,在當時約佔全球新冠病毒死亡人數的27%。雖然有研究指出天氣因素與新冠病毒在歐洲的傳染率存在一定關聯,但對死亡率的影響尚未確定。這些因素對患者在不同感染階段所帶來對其死亡的概率影響,亦未曾被討論。

研究結果顯示,患者在感染新冠病毒病的不同階段,天氣因素對患者的死亡率產生不同影響:在感染初期,溫暖(高於攝氏20度)及低相對濕度(低於50%)的環境,患者的死亡風險較低;而當患者出現病徵後,溫暖(高於攝氏20度)及潮濕(高於85%)的環境也會引致較低的死亡率。例如,發病後首數天在高濕度的環境(相對濕度89%),相比於相對濕度62%,可以降低31%的死亡率。

由此可見,環境因素不單會影響接觸病毒時的最初病毒量,更會影響患者在病徵發作時或之後的免疫反應。避免惡劣氣候帶來的影響,並為患者提供理想的室內環境作隔離,有機會降低其死亡風險。

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團隊亦發現歐洲八個城市在第一波疫情期間,氣溫、相對濕度及死亡數字有統計學上的關聯。當氣溫高於攝氏15度,死亡率會下降,例如羅馬尼亞的氣溫長期較為溫暖,瑞典及荷蘭亦在不少日子有較溫暖的天氣;而當相對濕度在50%以下,死亡率亦較低,例如德國及羅馬尼亞的相對濕度長期在50%以下,這或可以解釋為何這些城市有較低的死亡率。

阮相宇又指,近日香港天氣極端,患者除了出現呼吸困難、發燒、喉嚨痛等不適症狀,還要受寒冷天氣影響。透過研究歐洲的數據,我們發現氣溫和濕度在感染後不同階段,與新冠病毒患者死亡有密切關係。這項研究旨在提供有效的建議,以在患者出現症狀後,改善他們在自我隔離或檢疫期間的環境條件,減低死亡率。阮相宇亦建議學者作進一步流行病學觀察研究,確定供患者休養的最佳室內環境條件。

阮相宇早於2020年1月開始,即新冠疫情爆發初期,多次發表結合流行病學的數學模型研究,推算本港的感染數字及提供公共衞生專家意見。他於上月亦透過結合不同年齡人士感染新冠病毒的容易程度及社交接觸數據等的數學模型,推算若社交程度較聖誕及元旦假期水平僅減少25%左右的話,第五波疫情總共可能會令大約25萬人感染,與本港目前疫情走勢相近。

城大研究指溫暖及潮濕環境與減低新冠病毒死亡率有密切關係。資料圖片

城大研究指溫暖及潮濕環境與減低新冠病毒死亡率有密切關係。資料圖片

阮相宇作出以下建議:

1.    患者須注意保暖,包括穿着足夠保暖衣物、多喝暖水、使用暖爐或暖風機等;

2.    患者在症狀出現後應適當佩戴口罩,或搭配加濕器等,以吸入溫暖濕潤的空氣;

3.    政府當局或社會福利機構可加強向有需要人士派發保暖物資。

香港城市大學科研團隊早前獲「產學研1+計劃」撥款資助,研製新型半導體晶片封裝材料,旨在解決三維積體電路(3DIC)半導體晶片封裝中的金屬化挑戰。

城大系統工程學系馮憲平帶領研究團隊,開發新材料以應對3DIC半導體晶片封裝中的金屬化挑戰。圖右起為鉑識科技研發經理牟凱鈺、城大研究助理張攸雪、鉑識科技研發經理袁牧鋒及行政總裁黃榆婷。(圖片來源:香港城市大學)

城大系統工程學系馮憲平帶領研究團隊,開發新材料以應對3DIC半導體晶片封裝中的金屬化挑戰。圖右起為鉑識科技研發經理牟凱鈺、城大研究助理張攸雪、鉑識科技研發經理袁牧鋒及行政總裁黃榆婷。(圖片來源:香港城市大學)

團隊將通過研製一系列可用於電鍍銅的專利化學添加劑,從而確保晶片堆疊之間的連接更快速及穩定,提高晶片效能,並計劃於2026年建立自動化智能生產線。隨着人工智能(AI)、高效能運算(HPC)及 5G通訊等新興技術迅速發展,業界對晶片效能及可靠性的要求也日漸提高。

由城大系統工程學系馮憲平領導的「化學添加劑優化電鍍銅在先進電子封裝和三維積體電路中的應用」,為第二批獲中華人民共和國香港特別行政區政府「產學研1+計劃」(RAISe+ Scheme)資助的項目。團隊將通過計劃加速科研成果的商業化、增加產業應用,助力香港在全球先進半導體供應鏈市場佔據重要席位。

三維積體電路與先進封裝技術的挑戰

現時的半導體產業之中,電晶體的數量是提升運算效能與表現的關鍵指標,但隨着市場對電晶體數量的追求不斷增加,晶片設計因而面對空間限制、耗能、散熱困難和訊號延誤等不同問題。

至於3DIC技術是通過垂直堆疊的方式來整合(封裝)多顆電晶體,克服傳統平面連接結構所帶來的限制,將積體電路的架構由二維(2D)轉化為三維(3D),從而提升半導體晶片的性能、減少功耗,並在相同面積上附載更多電晶體,提升運算能力。

此項技術的關鍵是利用「矽穿孔(TSV)」結構、重佈線層(RDL),及以「銅對銅(Cu-Cu)鍵合」的方式垂直地連接電晶體,這對促進各層之間的信號傳遞、電力分配也至為重要。然而,若要持續縮小線寬尺寸與間距,鍵合(bonding)溫度過高、銅表面氧化以及電遷移壽命等問題,仍然是下一代3DIC及先進封裝技術發展的重要挑戰。

3DIC先進封裝示意圖,展示銅對銅鍵合、重佈線層、矽/玻璃通孔等關鍵金屬互連結構。城大團隊致力開發可精準控制材料微結構的電鍍銅溶液,應對3DIC封裝技術的金屬化難題。(圖片來源:香港城市大學)

3DIC先進封裝示意圖,展示銅對銅鍵合、重佈線層、矽/玻璃通孔等關鍵金屬互連結構。城大團隊致力開發可精準控制材料微結構的電鍍銅溶液,應對3DIC封裝技術的金屬化難題。(圖片來源:香港城市大學)

四項關鍵技術提升穩定性及效能

為解決上述難題,團隊專注於研究封裝材料的解決方案,包括開發多種電鍍銅物料,透過專利的化學添加劑精確控制銅層的微結構,以提升 3DIC、玻璃基板和先進晶片封裝的生產和效能。

針對2.5D及3DIC封裝技術中金屬互連的四項關鍵技術包括:

1. 亞穩態銅(MS-Cu):透過納米晶粒銅結構,實現低溫的「銅對銅鍵合」方案,減少因高溫對溫度敏感元件帶來的傷害,並保持3D堆疊技術的穩定性。

2. 動態共價鍵塗層材料(DCB-coating):可防止銅表面氧化,並易於在「銅對銅鍵合」前去除,以確保高質量和乾淨的鍵合界面。

3. 結構穩定銅(SS-Cu):透過銅的複合微結構設計,可提高對表面腐蝕和電遷移(即電流引起原子移動,使物料形成空孔而導致裝置故障等問題)的抵抗力,確保高密度「重佈線層」的持續可靠性。

4. 納米粒子硫橋表面處理(NP-S):為玻璃基板進行金屬化製程,可增強電鍍銅在玻璃通孔(TGV)上的附著力,令玻璃成為新一代高頻電子器件的基板材料。

未來三年,團隊將致力建立一條智能生產線,並將專用添加劑和化學物的產量提升至每月兩噸。

馮憲平說:「團隊的研究為3DIC封裝技術的『銅對銅鍵合』提供全新的解決方案,所開發的材料及塗層使電晶體的連接過程更清潔、快速和可靠,可取代現有的傳統及高溫製程。這項技術改變了敏感元件的堆疊和保護方式,有效提高3DIC技術在下一代先進半導體產業的應用潛力。」

城大系統工程學系馮憲平教授(左三)帶領的研究項目在日前獲批「產學研1+計劃」資助。(圖片來源:香港城市大學)

城大系統工程學系馮憲平教授(左三)帶領的研究項目在日前獲批「產學研1+計劃」資助。(圖片來源:香港城市大學)

促進人才、專利及產業發展

團隊不但致力推動科研創新,亦計劃與本地和國際企業合作,擴大技術在人工智能、電訊、汽車及消費電子產品中的應用,同時將申請四至十項專利,以提高科研轉化落地的機會,對半導體產業和整體社會作出貢獻。

馮憲平補充說:「團隊一直專注於先進半導體封裝材料技術的研究。通過『產學研1+計劃』,我們不但希望可建立更多專利和提升生產能力,更期望藉以培育更多年輕科研人才,為本地及全球半導體市場提供具有競爭力的解決方案。」

另外,團隊在城大創新創業計劃「HK Tech 300」的支持下成立了初創企業「鉑識科技」(Doctech),並於 2023 年獲頒達 100 萬港元的天使基金投資。其初創旨在成為下一代半導體製造和封裝行業的電鍍化學品與技術供應商,將城大的科研技術轉化為具影響力的產品應用。

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