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成大研發篩檢晶片 提高食安檢測效率
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第1797期
成大研發篩檢晶片 提高食安檢測效率
2024-10-25
【記者李香霆報導】隨著食品安全相關議題日益受到重視,食材原料上的檢驗如何更加完備成為一大課題。國立成功大學機械工程學系教授鍾震桂與團隊成員余忠宥、林鼎彥、古晉安、洪于珊,開發了一款具高靈敏、經濟、可靠的表面增強拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)篩檢晶片,並應用於食安的快速篩檢,榮獲國家科學及技術委員會2024未來科技獎。 「拉曼光譜」是一種用於研究物質結構的技術,當雷射光源照射物體後,會因物體中的不同化學鍵結散射出不同頻率,常應用於化學、生物或食品檢驗,藉此識別物質中的分子結構。然而拉曼散射的強度非常微弱,因此可以藉由SERS技術增強拉曼訊號,透過光照射奈米金屬結構以光電效應的原理產生局部電場,增強拉曼訊號的強度,達到微量檢測。 傳統上常透過陽極氧化鋁和直流電製作SERS晶片,然而直流電在氧化的過程中會一直放熱甚至燃燒,因此需在低溫環境下製備。 鍾震桂教授實驗室團隊利用多年研究經驗,取代傳統低溫製程,成功在常溫下製備陽極氧化鋁,節省陽極氧化鋁基板製作成本,並將其應用於SERS技術。為了提升晶片的準確性與穩定性,團隊提出創新的二維薄膜奈米孔洞結構,取代傳統金屬奈米顆粒結構,並透過調整陽極氧化鋁孔洞的形狀與間隙,製造效果更強的電場。 由於傳統的食品安全檢測方法耗時、成本高,無法負荷龐大的檢驗量,成大的副校長同時也是食品安全專家李俊璋,便向鍾震桂提議將此改良後的SERS晶片應用於食安快篩,可以快速初步篩檢食品中是否含有超標的添加物。然而跨領域結合材料與食安檢測並非易事,雖然晶片基板的散射訊號強度已經足夠檢驗食品,目前也已經成功驗證抗菌劑、防腐劑、雙酚A、抗生素、三聚氰胺等物質,但SERS技術仍較適合作爲快篩,臺北醫學大學食品安全學系教授李偉如說:「食品中的添加物多屬於微量成分且組成複雜,因此如何有效避免不同成分互相干擾,進而產生誤判的結果才是成功的關鍵。」此外,藉由SERS技術篩出的可疑樣品並不等於違法,仍需經由法定程序進一步檢驗,國立臺灣大學食品科技研究所教授陳宏彰說道:「不同檢測方法的誤差情形各不相同,《食品衛生安全管理法》具有法律效力,所以必須有完整確效之檢驗方法,才能作為行政裁量的依據。」 未來除了食品安全領域,團隊也與成大前瞻蝦類國際養殖中心合作。 余忠宥提及,未來將嘗試把晶片放入蝦池以即時監督病毒量,「只要超標一點點就採取措施,這樣可以在蝦子死亡前及時發現。」團隊目前已通過《晶片驅動臺灣產業創新方案》的申請,往後將會針對水產養殖的即時檢測持續發展。
雷射繞射零死角 臺科大創腫瘤細胞檢測技術
新知
第1755期
雷射繞射零死角 臺科大創腫瘤細胞檢測技術
2021-10-27
【記者顏婕儒綜合報導】癌細胞轉移與癌症致死率有著密切的關係,根據中央研究院資料顯示,癌症患者約有90%死於癌細胞轉移,多數病人因前期症狀不明顯、難以發現,無法及時的治療。為了讓醫生更有效的做出應對,國立臺灣科技大學材料科學與工程系教授陳建光,帶領研究團隊研發「雷射微流道繞射晶片」裝置,加速檢測用藥是否準確,望能提升癌症治療效率。 國立臺灣科技大學研究團隊研發雷射微流道繞射晶片裝置,獲得2021未來科技獎。 圖/國立臺灣科技大學提供癌症又稱惡性腫瘤,當腫瘤細胞從原生器官組織脫離,進入血液後即為循環腫瘤細胞,而當細胞進入新的器官組織後開始增生,即會造成癌症轉移。傳統療程主要透過化學治療與放射性治療,並以電腦斷層監控是否復發。不過,陳建光說明:「腫瘤大小變化慢,很難即時看出治療是否有效。」因此,多數食道癌患者在藥物治療後,醫師仍會採取預防性治療,切除部分食道進行重建手術。陳建光因不忍看見許多食道癌病人飽受食道切除所苦,於是著手進行研究,經過七年的時間,成功研發出雷射微流道繞射晶片裝置。他解釋,雷射穿過晶片上的表面結構時,會產生繞射現象,因此當血液流過晶片,循環腫瘤細胞會留在晶片不同大小的隙縫上,造成雷射的繞射角度改變。而角度改變的比例跟循環腫瘤細胞數量呈正相關,藉此可以快速地反推細胞數目。 雷射微流道繞射晶片裝置利用繞射角度的變化,推估循環腫瘤細胞數量,藉此快速的判斷醫師用藥是否有效。 圖/陳建光提供此外,雷射微流道繞射晶片裝置只需耗費約一小時就可以評估出循環腫瘤細胞的數目,相比傳統檢測系統約需要三個月才能看出成效,節省許多時間,「癌症病人沒有幾個三個月可以耗損。」陳建光強調。此外,傳統檢測系統需仰賴人力判斷,不僅較易出現錯誤,且一次1萬5000元的檢測費用也相當昂貴,容易造成病人負擔。陳建光預估,使用雷射微流道繞射晶片裝置進行檢測,一次大約只需500至1500元。臺北榮民總醫院腫瘤醫學部藥物治療科主治醫師陳明晃認為,循環腫瘤細胞可以作為輔助檢測,但不能當作唯一判斷標準,他質疑:「會不會腫瘤縮小到一個程度,外面殺得很乾淨,但原發的其實還沒有清乾淨。」不過陳明晃也相當樂見新技術的出現,期待日後受到認證,能實際運用在醫學上。 國立臺灣科技大學材料科學與工程系教授陳建光希望日後能將裝置的各個部分結合起來,並且將操作頁面簡單化,讓不具備專業知識的人也能輕鬆使用。 圖/國立臺灣科技大學提供目前,該裝置屬於半自動,團隊希望能將裝置改為全自動。另外,考量到並非所有人都具備醫療專業知識,團隊期望可以精簡操作介面、簡化步驟,陳建光強調:「護士只要按一個按鈕就可以得到答案。」團隊成員、臺科大材料系學生徐祥輔也補充,若要將此技術普及使用,仍須通過諸多認證。目前,晶片裝置只進行食道癌及子宮內膜癌臨床測試,陳建光期許未來此裝置能完成更多測試,以適用於每一種癌症,造福更多癌症病友。
微米結構增反應面積 快篩晶片「蘭」截病毒
新知
第1736期
微米結構增反應面積 快篩晶片「蘭」截病毒
2020-11-18
【記者崔兆慧綜合報導】根據財政部統計,民國108年出口花卉產值共67億元,其中蘭花佔總外銷值八成,並以蝴蝶蘭46億元為大宗。然蘭花非常嬌貴,經常受到病毒侵擾,有鑑於此,國立中興大學農資學院院長詹富智、工學院院長王國禎研究團隊與半導體公司合作開發「蘭花重要病毒智慧檢測快篩晶片」,以便在花場邊快速檢測常見病毒,幫助減少蘭農損失。 蘭花是台灣重要出口花卉之一,昂貴且容易受病毒侵擾。團隊研發的快篩晶片可在蘭場邊快速檢測蘭花常見病毒,減少蘭農損失。 圖/蘭花大道提供有別於傳統ELISA技術(註1),檢測時間耗時五小時,且需專業技術人員與實驗室設備,對於中小型蘭園是一大負擔。此裝置可檢測四種常見蘭花病毒,只要取10微升鮮花汁液滴在晶片表面,反應30分鐘後再將晶片插入讀取器,即可得知植株是否得病,而檢驗資料還可透過藍芽傳至電腦。另外,雖市面上有快篩試紙產品,但試紙只能觀測顏色變化,無法主動記錄檢測結果且靈敏度不高,一般蘭農很少採用。註1:ELISA技術為一種酵素連結免疫吸附分析法,是將酵素連結到抗原或抗體上,用酵素活性來做為定量標記,可用來辨識植株是否感染病毒。 裝置包括晶片和藍芽讀取器,使用者將鮮花汁液滴在晶片上等候30分鐘後,再將晶片插入讀取器,便可得知蘭花是否感染病毒。 圖/國立中興大學提供微生物基因體學博士學位學程學生李佳華說明,過去ELISA病毒辨識技術已相當成熟,但檢測只能在實驗室中進行,不僅耗時也浪費人力。此檢測晶片,是由團隊提供病毒抗體技術,半導體公司開發晶片,共同改良過去高成本、低效率的檢驗方式。蘭農周伯倚則補充說:「現行ELISA檢驗報告是國際通用的,若要使用新的檢驗方式,會最先考慮國外是否認可。」此外,快篩系統中,最講究的部分是晶片品質,詹富智提及,鑑於製造產線不穩定會造成晶片靈敏度降低與檢測結果失真,研發使用半導體中嚴格且穩定的黃光微影製程技術,誤差值小於99.8%。並且,團隊在晶片表面製作許多大小一致的微米結構,增加晶片與病毒反應的的表面積,最後再利用表面修飾技術,將對應病毒的抗體大量固定在晶片表面,以抓取病毒。詹富智補充,此晶片的靈敏度與專一性(註2)可大於95%。註2:晶片上的抗體對病毒具有專一性,病毒會附著在對應的抗體上,藉此辨識病毒。 蘭花的商業用途廣,因花朵優雅漂亮,經常被裝盆銷售,是台灣重要的出口花卉。 圖/蘭花大道提供團隊已致力於蘭花病毒檢測研究多年,此研發更以產學合作形式,結合大學端生物技術及半導體產業的晶片製造,開發更符合市場需求的產品。團隊補充,目前快篩晶片還在測試階段,尚未實際運用至蘭園,但現階段已做出初步成品,預計於110年5月可提供樣本給花農試用,希望藉此提升台灣蘭花的競爭力。
踩踏發電降溫飲品 單車水壺組抗炎夏高溫
新知
第1717期
踩踏發電降溫飲品 單車水壺組抗炎夏高溫
2019-12-12
【記者劉書妤綜合報導】運動完應補充大量水分,然而台灣夏季高溫,單車長途行進的過程中,易因飲品高溫而降低民眾喝水的意願。對此,亞東技術學院電子工程系助理教授林照峰帶領學生研發「單車發電式製冷水壺組」,針對單車族設計,透過踩踏發電,促使「致冷晶片」運行進而讓飲品降溫,獲「2019第15屆韓國國際首爾發明展」大會首獎。 亞東技術學院團隊作品「單車發電式製冷水壺組」獲「2019第15屆韓國國際首爾發明展」大會首獎。 圖/孔祥鈞提供該裝置藉由踩踏自行車踏板發電,將電力儲存在坐墊下方的電瓶中,透過電瓶供電給致冷晶片,該晶片連結金屬銅管,銅管再連接水壺,便可直接冷卻壺內飲品。目前裝置已能將致冷晶片連結至水壺達到冷卻效果,但受限於時間,踩踏發電的部分尚未完成,團隊最初規劃以鏈條帶動發電,然而該方式需較大動力,因此預計改為將發電馬達裝設於輪胎,當其轉動時,發電機跟著轉動以供電給電瓶。 作品安裝於腳踏車的示意圖。電瓶設置於坐墊下方,而水壺則裝設於自行車架上。 圖/孔祥鈞提供團隊成員、資訊與通訊工程系碩士班孔祥鈞說明,在亞洲並沒有相似的產品,歐美則有,但他進一步說:「國外的類似裝置多以手機充電的概念,使用一段時間就須充電,該發明則可在騎乘時發電。」此外,國外產品多使用金屬製水壺,以間接冷卻的方式降溫,該裝置則直接以致冷晶片降低飲品溫度,效率較高。「在研發作品的過程中,最主要的困難是解決水壺漏水的問題。」團隊成員、電子工程系鄭子晉說,為了讓銅管可直接連接到瓶內的飲品,須在瓶底打洞,但此舉會造成漏水。起初團隊嘗試使用防水膠帶等各式黏著物品,但成效不佳,最後改以常用於密封用機械設計的O型環和矽氧樹脂(俗稱矽利康)方才解決該困境。孔祥鈞提到,團隊期望能在裝置功能更加完善後,將技術移轉專業廠商,由廠商實際生產,他說:「未來希望讓使用者能自主調控飲品溫度。」他也表示,目前瓶身雖可拆下,但下方銅管和金屬部分為固定狀態,未來會持續改良作品,使整個水壺得以拆卸清洗。常騎單車的民眾劉佳穎說:「這個發明想法新穎,如果能以踩踏發電,對單車族來說相當便利。」不過他也認為,民眾運動後多半想補充水分或運動飲料,但不會強烈要求一定要飲用冰水,因此建議團隊需評估單車族對於冰涼飲品的需求。
器官晶片仿人體肺部細胞 促減少動物實驗
新知
第1717期
器官晶片仿人體肺部細胞 促減少動物實驗
2019-12-12
【記者徐品蓁綜合報導】現代科學家時常以動物實驗作為藥物研究方法之一,但因動物和人類生理構造不同,常導致實驗結果與現實有落差,且動物實驗仍存道德爭議。因此國立交通大學生醫工程研究所助理教授陳冠宇帶領研究團隊,研發全台首件仿照細胞於人體內生長環境的器官晶片系統,盼能減少動物實驗,獲得更精準的醫療預測。 國立交通大學研究團隊的器官晶片系統不僅取得多項專利,更於2019未來科技展上榮獲最佳人氣技術獎。 圖/陳冠宇提供交大生醫工程研究所師生為精準探討空氣與人體健康的關係,於是研發器官晶片系統,該系統中使用多孔薄膜隔開上下通道,上層培養肺部上皮細胞,下層則培養血管內皮細胞。交大生醫工程研究所博士生、研究團隊學生陳學倫說:「此構造仿照人體肺泡組織,讓細胞進行氣體交換。」而器官晶片外觀則由兩片透明六邊形塑膠片組成,陳學倫則解釋,其壓力差及流速控制皆與人體較相似。 國立交通大學研究團隊研發出仿生肺部器官晶片,不僅十分精巧、方便且低成本。 圖/徐品蓁攝使用此器官晶片系統,需先抽血或取得皮膚細胞,再透過具有自我更新與分化功能的誘導型多潛能幹細胞技術(Induced pluripotent stem cell, IPSC),將之轉換為幹細胞,最終分化為肺部細胞,進一步放入晶片中。交大生醫工程研究所博士生、研究團隊學生楊家維說明,團隊對晶片中的細胞進行染色,並從顯微鏡觀察細胞的生長情形,以此得知相關數據進行研究。陳學倫指出,該晶片系統已經過多次測試,團隊將顆粒狀的空汙樣本噴霧化置入晶片後,透過對細胞屏障之間的蛋白進行染色,觀察其在肺細胞沉積的狀況和屏障功能遭破壞的程度,以準確了解不同環境的空氣對人體的影響。陳學倫說:「正常人的細胞屏障功能是非常完整的,但若通入PM2.5的粒子培養一周後,可以觀察到細胞之間的屏障功能蛋白流失。」 透過將晶片內的細胞染色,再以顯微鏡觀察細胞生長狀況,就可獲得更精準的研究資料。 圖/徐品蓁攝「於人體外模仿細胞在體內複雜且動態的生長環境非常困難。」楊家維說,團隊耗費四年的時間,才得到穩定的成果。國立臺灣師範大學科學教育研究所教授劉湘瑤表示,使用器官晶片系統的前提需掌握大量的生物學發展資料,而資料建構時有時仍無法避免動物實驗,他說:「如果遇到未知的問題,往往還是得從最傳統的資料建構開始。」目前團隊已和醫院合作,獲得人體檢體後便可製作個人化晶片,「以現在的技術我們著重的是怎麼讓它走向空汙的快篩。」陳冠宇指出說,因各個環境的空汙粒子組成不同,目前很難去界定空汙對每個人的影響,若透過器官晶片做快篩後,便可初篩空汙粒子,未來盼交由環境保護署進行分析,以獲得對人體健康更加有用的資訊。
晶片助自動扶正 智慧拐杖防長者摔倒
新知
第1715期
晶片助自動扶正 智慧拐杖防長者摔倒
2019-11-28
【記者吳曼嘉綜合報導】根據衛生福利部國民健康署民國107年死因統計,「跌倒」高居65歲以上事故傷害死亡原因第二位。由嶺東科技大學資訊科技系及台中市私立嶺東高級中學學生共同設計的「挺挺玉立—智慧防摔拐杖」,經由拐杖內部的晶片運算後,改變底座角度以預防跌倒,該作品入圍「第一屆大手攜小手物聯網創新應用競賽」。 長者因膝關節退化、平衡系統變差,因此需依賴拐杖行走,但拐杖卻可能會增加跌倒的風險。 圖/吳曼嘉攝智慧防摔拐杖如同現行的四腳拐杖,在拐杖底座安裝兩個伺服馬達(註1),使其能360度旋轉,並將馬達連接Arduino晶片(註2),利用晶片內已寫好的程式碼控制馬達。為提高準確率,團隊更替裝置加上九軸感測器,以減少誤差,使晶片運算結果更為精確。使用者只需打開開關,伺服馬達與晶片便會自動調整拐杖底部的旋轉角度,無論拐杖如何傾斜,底座永遠會穩定直立於地面。註1:伺服馬達為可控制旋轉馬達,會依照指示命令動作,而其旋轉的角度是180度,因此智慧防摔拐杖需要兩個伺服馬達。註2:Arduino晶片是一台微型的小電腦,藉由人類輸入進去的程式,完成各種指令。 團隊成員陳盈錡示範如何使用可自動扶正的「智慧防摔拐杖」,它的外觀如同現行的四腳拐杖。 圖/張瑋文提供因應3D列印為現今趨勢,成本不高,又能夠快速成型,智慧防摔拐杖的底座也採用此技術。然而團隊成員張瑋文說:「畢竟目前還是屬於實驗階段,所有功能都尚未完善,零件也是直接裸露在外。」3D列印的成品較為簡陋、不精緻,因此規劃請設計師針對外型及材質進行調整,讓其更為美觀。 「智慧防摔拐杖」的3D模型圖,在拐杖底座安裝兩個伺服馬達及Arduino晶片,用於控制拐杖底部的旋轉角度。 圖/張瑋文提供張瑋文坦承,智慧防摔拐杖尚有許多不足之處,例如走在斜坡上時,無法調整成適合使用者的角度等,尚需更多試驗以精進其效用。目前鋰電池為該裝置的動力,指導教授沈志昌表示,外出還需要多準備一顆電池,十分不便,因此考慮改以USB充電,並打算加入蜂鳴器,若老人家跌倒,拐杖會發出聲響,提醒周圍的人提供協助。張瑋文說:「未來希望可以讓它(智慧防摔拐杖)的功能更多樣,輔正可以更精準。」期盼當使用者在各個場合行走時,智慧防摔拐杖都可精準運算,達到扶正的功能。起初團隊希望該裝置可在使用者要跌倒時提前發出警訊,但經討論,他們認為跌倒為必然,「我們因此將研究方向轉為,利用其他力量阻止跌倒這個動作要發生的剎那。」沈志昌說。他們注意到跌倒時人會往前,拐杖失去支點連帶也會傾倒,因此智慧防摔拐杖在使用者要跌倒的瞬間,會提供一個反作用力,幫助他穩住腳步。民眾劉錦珠說:「因為拐杖是維持直立的,它其實可以增加老人家走路的穩定度。」一旦長輩使用智慧防摔拐杖,家人會比較放心讓其單獨外出,他也認為老人家使用此拐杖便不必擔心拐杖掉落,而需要彎腰撿拾的情況。社團法人中華民國兒童及老人照護協會理事長劉銀冰則認為,其藉調整角度以阻止跌倒的發生,為相當創新的設計,但仍需考量其抓地力以達到防滑作用,才能確保長者的行走安全。
微流體晶片篩選優良精子 增試管嬰兒成功率
新知
第1715期
微流體晶片篩選優良精子 增試管嬰兒成功率
2019-11-28
【記者劉書妤綜合報導】近年來台灣少子化問題日漸嚴重,部分原因為少數夫妻飽受不孕症困擾,根據衛生福利部國民健康署民國106年統計,男性因素造成不孕症的比例為 12.2%,位居第三。國立交通大學生醫工程研究所教授李博仁率領該系學生研發「精液求精生殖晶片」,相較傳統方式能更高效率地篩選精子,盼提升試管嬰兒的成功率。 國立交通大學生醫工程研究所團隊研發「精液求精生殖晶片」,期望以高效率的方式取得高品質的精子。 圖/李博仁提供此微流體晶片(Microfluidics Chip, MFC)(註)針對「精蟲洄游」的特性設計。精蟲在流動液體中具逆游能力,因此團隊在晶片內製造出不同流速的場域,使精蟲在裡面逆游。活動力較差的精蟲會因無法與流動的培養液抗衡,被沖刷至後端出口,藉此分選不同品質的精子,並將品質較佳的精蟲由注入端抽出,避免篩選過後的精蟲混合在一起。註:微流體為將液體微小化的技術,通常處理微小容量從微升至飛升等級。「精子篩選」已行之有年,但傳統篩選方式,如上泳法、梯度密度離心法等,多半只能得到少量品質佳的精子。精液求精生殖晶片期刊撰寫者、交大生醫所的郭紹玄說:「上泳法和梯度密度離心法的回收率通常最好都在20-30%。」此微流體晶片則能以較少的時間取得數量較多的優良精子,每次約五到十分鐘即可完成。 在線性、直線速率和活動性三項指摽中,運用微流體晶片取得的精子品質遠高於未經處理過的精子。 圖/李博仁提供計畫發想者、今年剛從交大生醫所畢業的黃崇賢說:「最大的困難是微流體通道的結構無法達到最佳化,因此需多次使用模擬軟體COMSOL調整參數。」經多次調整後,才完成目前的流道構造。此外,團隊規劃將此發明商品化,為社會帶來更大的效益,目前作品仍為實驗室雛形,以人類精蟲進行測試,但受限於法規的限制,尚無法進行臨床人體試驗。「此發明可針對不同哺乳類精蟲的泳動能力,調整流場的流速。」黃崇賢說,因一般哺乳類動物的精蟲皆具洄游性,所以除了試管嬰兒,也可應用於保育類動物的繁殖上,在此方面,團隊目前已與台北市立動物園合作測試。目前精液求精生殖晶片仍須以人工的方式調整流速和抽取精蟲,黃崇賢指出,希望未來能全面自動化,將精液注入晶片後,由電腦控制流速並自行分選精子。「由團隊提供的數據可看出,此微流體晶片能篩選直線速度(Straight Line Velocity, VSL)和活動力(Motility)較佳的精蟲。」馬偕紀念醫院醫學研究部生殖與內分泌研究組研究人員李勝祥表示,但那些指標為判斷精蟲品質的其中幾個參數,還須確認篩選後精蟲的染色體、活性和外觀是否正常,才可確保精蟲的品質。 一般精蟲與異常精蟲的外觀差異,精子畸形為精子的頭部或軀幹的形態異常。 圖/李博仁提供
手搖發電 水壺吸濕氣助求生
新知
第1711期
手搖發電 水壺吸濕氣助求生
2019-10-30
【記者賴辰瑀綜合報導】結合手搖發電技術、吸收空氣中濕氣使之遇冷凝結成水滴,以提供緊急求生即時的水分補給。建國科技大學學生團隊在自動化工程系暨機電光系統研究所專任副教授王俊傑的帶領下,首創「緊急求生吸濕水壺」,榮獲「2019第七屆澳門國際創新發明展」金牌獎與澳門特別獎。 建國科技大學學生作品「緊急求生吸濕水壺」,獲澳門國際發明創新展金牌獎與澳門特別獎。 圖/王俊傑提供「緊急求生吸濕水壺」利用鋰電池搭配手搖發電技術供電,藉由熱電效應(註1)產生致冷晶片的冷熱溫差面,即晶片兩面為一冷一熱,成為裝置中冷凝的關鍵。運用風扇及馬達,將靠近晶片熱面的熱空氣從裝置中排出,並將晶片冷面溫度降到比室溫還低,使空氣中水氣遇冷凝結成水滴,經裝置內的過濾系統消毒後,蒐集成為可飲用的水。然而凝結水氣的效益會受空氣中濕度的變化影響,濕度愈低,凝結愈慢,但經團隊數據評估後,裝置的冷凝效用並不會因此失能。註1:由溫差產生電壓的直接轉換,此效應可以用來產生電能、測量溫度、冷卻或加熱物體。(參考自維基百科) 「國外曾有類似的發明,但是是利用太陽能驅動晶片運行,因此在沒有陽光的地方無法提供協助。」王俊傑表示,此項發明的特色為手搖發電,當裝置中的鋰電池沒電時,依然可以使用手搖方式進行蓄電,並幫助電池充電,同時促進晶片與馬達運作,因此即使在沒有陽光且鋰電池沒電的情況下,裝置仍可運行。 交通部中央氣象局地震測報中心顯示,今年10月至今共有35起大小型地震,而團隊正因台灣地震頻繁,因此希望能設計出可在災難中及時補充水分以防止脫水的裝置。若能在救災用緊急救護包中放置此設計,即可延長等待救援的時間。 建國科大自動化工程系學生賴紹洧及林泓棋共同表示,研究過程中遇到許多問題,例如裝置散熱不良、無法將水滴順利引導到水壺儲存等處境。建國科大電子工程系碩士班學生陳宥鋐也發現風扇進風強弱會帶來不同影響,「風量過強或過弱分別會導致水氣無法凝結及造成晶片過熱的狀況。」他說,然而經反覆測試後,這些問題皆順利解決。 建國科技大學學生設計團隊及自動化工程系暨機電光系統研究所專任副教授王俊傑合影。 圖/王俊傑提供在團隊的努力下,目前裝置雛型已完備,未來規劃改善散熱效果及濾水材質,希望進一步精進效率與品質。林泓棋表示,希望縮小裝置體積方便使用者攜帶,盼能普遍放置在緊急救難包中,提供緊急協助。
機器人足球賽 城市科大奪冠
生活
第1685期
機器人足球賽 城市科大奪冠
2018-10-23
【記者許容瑄桃園報導】「TIRT全能機器人國際邀請賽暨桃園觀光工廠創客嘉年華」於19日一連三天在桃園巨蛋熱鬧登場。「三對三踢足球競賽」為20日比賽的一大亮點,而競賽的結果是由台北城市科技大學資訊工程系拿下冠軍。在主辦方所提供的足球場模型上,遙控車們宛如足球選手在場上來回奔馳。參賽者們一邊操控手中的遙控器,一邊緊盯著球,遙控車也必須在守住自家球門的同時,抓準時機進攻。突然,賽場上一輛藍橘色的遙控車攔截到敵方的球,並與另一台黃色遙控車齊心協力,最終將球踢入球門,成功得分。 雙方隊伍的遙控車在場上來回盤球,得到機會躲開對手,即將進球的瞬間,十分考驗技術。 圖/許容瑄攝足球競賽分兩輪進行,上下半場各計時五分鐘,而中場休息兩分鐘用來交換進攻場地與維修機器。當裁判按下計時器,宣布比賽開始後,由進攻隊開球,在限定時間內進球數多的隊伍獲勝。 比賽中時常發生機器故障或遙控器與車子頻率對不上,而無法遙控的問題發生,使隊伍少一名戰力。 圖/許容瑄攝「哇,他們又進球了!」只要冠軍隊伍把球踢進球門,圍觀的學生便開始歡呼。今年的冠軍是來自城市科大資工系的團隊,他們一個負責頂開對手,而另外兩人則負責進攻,展現絕佳默契。最終擊敗龍華科技大學的隊伍,成功衛冕冠軍。隊員高立瑜表示,團隊在程式上的調整與測試下了不少功夫,是他們勝利的關鍵。而除了大會規定的基礎程式外,遙控車在比賽過程中的行駛速度便能明顯看出差異,他自豪的表示,「只有我們隊的機器是另外花時間去修改的。」 去年榮獲冠軍的城市科大團隊,高立瑜、黃曼婷與湯元麒(右起)默契十足,今年也不負眾望成功衛冕。 圖/許容瑄攝除了移動速度的差異,另一位團員湯元麒解釋說:「推球板和整個機身是我們自己畫設計圖,再利用三維空間(Three Dimensional, 3D)列印技術所印出來的。」這樣的設計能讓遙控車更加牢固之外,也考慮到外觀與造型,漸層有顏色的設計與眾不同,一眼便能看出城市科大的遙控車與其他隊伍的差別。 城市科大團隊的遙控車從顏色到機身的材質,都與其他隊伍做出區別,與眾不同。 圖/許容瑄攝此外,團隊指導教授,城市科大資工系系統應用組副教授張獻中指出,在組裝機器的過程中,學生都得親自去研究與修改。他也坦言,此活動的主要目的是促進未來人工智慧產業的應用,以及與學校之間的產學交流,期望政府關注高職關閉電機、電子相關課系的現象。張獻中也強調,「如果連在高職的基礎學習場合都消失,那人才只會越來越難培養,台灣的競爭力就消失了。」 延伸閱讀:跨領域機器人賽 陸海空同場較勁仿生機器人闖關競技 挑戰真人運動機器人划龍舟搏快 馬達成致勝關鍵迎人工智能時代 創客機器人改善生活無人操控 相撲機器人較高下決戰擂台 格鬥機器人激烈攻防無人機競技 國際飛手相互較勁 
晶片結合Wi-Fi技術 冷暖機創個人化調溫
新知
第1668期
晶片結合Wi-Fi技術 冷暖機創個人化調溫
2017-12-06
【記者薛惟中綜合報導】宏國德霖科技大學電子工程系師生團隊研發「WIFI冷暖機」,解決多人共處一室時對室內溫度要求不一的困擾。此設計也獲得「全國電資類群實務專題暨三創競賽」大專硬體組第二名。團隊成員、學生陳瀚翔表示,團隊將細小水管植入床墊,並以馬達推動水的循環,再輔以致冷晶片控制溫度,設計出WIFI冷暖機。使用者可藉由手機網路調整裝置溫度並定時,調溫範圍可達攝氏18至40度之間。「每個裝置都有自己的IP,手機程式輸入不同IP後可控制溫度。」陳瀚翔補充,多支手機可控制同一裝置;同一手機亦可遙控多台裝置。陳瀚翔指出,WIFI冷暖機不同於冷氣、電熱毯、涼蓆等產品。「電熱毯只有升溫的功能,而冷氣是針對整個空間降溫,不是針對個人。」而涼蓆無法保持恆溫,使用時須不斷翻身保持冰涼感,影響睡眠品質,不如WIFI冷暖機的恆溫設計。此外,冷氣需要冷媒以調降溫度,但WIFI冷暖機只需電力即可,較冷氣更為環保。指導老師、德霖科大電子系助理教授沈誦修說明,此設計為針對老年照護的產學合作,方便護理師能夠遠端遙控床墊溫度。除運用於照護層面外,此設計亦可運用於生活層面。陳瀚翔補充,夏天和家中長輩同住時,由於他較為怕熱,但長輩怕冷,因此他經常必須遷就長輩而無法開冷氣,「所以想做出能滿足個人溫度喜好的設計」。陳瀚翔表示,因缺乏致冷晶片與Wi-Fi技術結合的案例,因此在研發時花費一番功夫。最終他透過將程式寫入晶片,並修改手機程式的方法成功將晶片與Wi-Fi連動。沈誦修補充,此技術可運用於同樣需調溫的領域,例如漁業養殖的水溫控制。陳瀚翔則認為產品未來可再裝設壓力感測儀,以掌握使用者是否離床而調整機器溫度。 「WIFI冷暖機」結合直流電供應器、水箱、馬達及寫有程式的致冷晶片,透過手機網路即可調控裝置溫度。  圖/陳瀚翔提供
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