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媒體報導

心跳、摩擦都可發電 清華研發自驅動感知系統
新聞來源:自由時報   發佈時間:2021-12-20

2021-12-01 11:44 

 
記者 洪美秀報導
 
清華大學生物醫學工程研究所教授林宗宏研發出不需電池、不必充電的「自驅動感知系統」,只要利用體溫、心跳或人體動作的微小磨擦、靜電及振動,就能發電,將為個人智慧醫療監控輔具研發掀起重大革命。應用在足壓感測鞋墊上,即可隨時自動偵測並透過物聯網回報數據,提供病患復健最佳建議。

林宗宏表示,不需要外部供電即可自行驅動的感知系統應用在智慧醫療輔具上,可實現長期且不間斷的生理訊號偵測,對手術後的追蹤與慢性病的居家照護都有很大幫助。

林宗宏為這套自驅動感知系統設計一款足壓感測鞋墊,每片鞋墊植入4片長寬各1公分,重量僅1.5公克的軟性薄片感測器,分布在腳掌前端、兩側及後端,再加上一個輕便的穿戴式無線訊號傳送裝置及手機應用程式,就能偵測並即時傳送患者的足壓、腳掌各部位觸地的時間等數據,分析患者行走時的身體重心分布及肌肉運動方式,幫助醫師對腳底筋膜炎、椎間盤突出或十字韌帶受傷等病症做出更準確的診斷、治療與術後追蹤。

林宗宏透露,研究團隊還從擁有第六感-「電感」的鯊魚身上取得靈感,將鯊魚表皮上的獨特微結構複製、重現,應用在軟性薄片感測器的外層矽膠設計上,加上中間的液態金屬,就能讓感測器更精確地捕捉到振動,進行感測與發電。

林宗宏說,自驅動感知系統因不需電池供電,還可應用在心臟除顫器這類植入人體的醫材,可減少重新置換除顫器時需要進行手術的風險。對糖尿病等慢性疾病患者,醫師也可以從遠端透過足壓、汗液監測,即時掌握患者的生理變化,讓治療更即時且準確。

林宗宏表示,他所研發的自驅動感測系統主要是將微小振動等機械能轉化為可供物聯網分析的電訊號,具有元件製作成本低,結構設計簡單,材料選擇性廣等優勢。在全球高齡、失能族群及長照需求逐年增加的趨勢下,潛力十足,並已申請到台灣、美國專利,並獲科技部2021年度未來科技獎。

林宗宏團隊也應用這套系統研發出「自驅動智能調控玻璃」,結合輕、薄的透明導電膜及變色材料,可在不耗電方式下,隨時調節玻璃的透光度,這套系統可應用在醫院病房、弱視患者的眼鏡輔具、汽車擋風玻璃、電腦及手機的保護隱私鏡頭等。