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仿雨傘設計可攜式風電機 南臺科大讓綠能走進日常
新知
第1786期
仿雨傘設計可攜式風電機 南臺科大讓綠能走進日常
2023-11-22
【記者邱昭華綜合報導】為了實現2050淨零排放,政府部門開始慢慢制定相關政策,希望將再生能源逐漸取代一部分化石能源。南臺科技大學機械工程系學生團隊設計「攜帶型便捷風力發電機」,讓一般民眾能利用綠色能源發電,享受其經濟效益以及帶來之便利性。此作品亦在臺南市政府經濟發展局主辦之「2023智慧科技應用創意競賽」,榮獲創新實作組銀獎的佳績。目前市售的居家風力發電機往往又大又重,並只能定點發電,且一般家庭很少會使用。因此,團隊希望設計出能隨身攜帶、隨時運作的風力發電機,讓民眾輕鬆享受綠能之便。「我們的風電機不受場地限制,架設的步驟簡單,重量也較輕。」南臺科大機械工程系助理教授陳宥任表示,這件作品不只能放在自家陽台,還適用露營等戶外活動發電。 「攜帶型便捷風力發電機」的零件可以拆卸,組裝後還能用手提,讓使用者方便移動其位置。 圖/許子羿提供為了讓風力發電機更便捷,團隊參考了雨傘的傘架結構,使葉片能夠輕鬆收起、攜帶。此外,團隊特別設計可拆式的主機盒,方便使用者收納。材質部分則以碳纖棒作為葉片支架,並使用傘布取代傳統的硬式葉片,整體結構更輕盈。製作上也兼顧安全性,南臺科大機械工程系學生許子羿補充道:「若是硬式葉片在旋轉過程碰觸到它會很危險,但是雨傘布材質相對軟,造成的傷害相對少。」團隊更納入物聯網智慧化設計,將風量監測資料傳遞到顯示板,使用者能立即了解發電狀況。 此圖為團隊利用電風扇的風對「攜帶型便捷風力發電機」進行實測,此風力發電機以碳纖棒作為葉片支架,韌度高且更具安全性。 圖/許子羿提供然而,機盒雖然是利用方便、簡易的3D列印技術製成,但是過程中需不斷調整參數,以提高結構的穩定度。提及現有的困境,許子羿說:「畢竟我們是用雨傘布,所以發電的效率比市面上的風力發電機來得低。」他表示雖然傘布軟、具安全性,但受風後會凹陷,不比硬式葉片有效,所以只能供應承載大約五伏特的電器,例如手機、小型燈具、掌上型風扇等。 此圖為「攜帶型便捷風力發電機」的主機盒,全部以3D列印製成。中間藍色螢幕則是顯示板,使用者可以透過它去監測發電狀況。 圖/許子羿提供具野營經驗的民眾彭開辰則提出疑慮:「發電功效應該滿有限,台灣大部分的山區野營沒有太多風,無法掌控風源,電源就不穩定。」他建議可以應用在海邊野營,風相對穩定一些。 談及未來改善的方向,許子羿認為可以再調整葉片角度與材質,提高發電效能,並將物聯網的功能擴大,做出一款應用程式,只要打開手機就能監測發電狀況。
血型、凝血功能即時測 臺大創易讀快篩試片
新知
第1737期
血型、凝血功能即時測 臺大創易讀快篩試片
2020-11-25
【記者石學儒綜合報導】傳統驗血需前往醫院檢測,國立臺灣大學應用力學研究所教授陳建甫帶領團隊研發出「微量血液快速篩檢試片」,以可攜式設計突破過往限制。民眾只需將微量的血液滴入試片,便可測出受試者的血型、貧血與否及凝血狀況,可望提升急救輸血的速度,並應用於醫療資源不足的偏鄉。此項發明不僅刊登於美國化學學會10月份期刊(ACS Sensors),更獲選為該期增選封面。 傳統血液檢測透過針筒取得血液樣本,需仰賴受過專業訓練的醫療人員,而血液內所含的生物標記也能檢測出許多疾病問題。 圖/石學儒攝血液滴入試片後,會分流至三個分別載有不同抗體的微流道(註1),抗體會使特定的血型凝結,如A型血會在抗體A的流道凝結。凝結的血液則會在試片上對應的方框內呈現紅線,紅線越長表示凝結越多。而血液凝結狀況取決於受試者的血容比(註2),若受試者有貧血問題,凝結血量會低於常人,多血症則反之,而不易凝血的亞血型患者,凝血量最低,結果都會反應在紅色線條的長度。註1:血液在篩檢試片中流通的管道。註2:紅血球在血液中的比例。此試片從血液滴入到檢測結果出爐,只需約兩分鐘,為加速反應時間,團隊縮小試片體積,使檢測結果更容易被看見,此舉也讓檢測所需血量大幅少於傳統驗血,團隊成員、臺大應力所學生張鈞彥說:「只要1微升的血量,就像測糖尿病,一滴就夠了。」另外,團隊成員、研究員林佳慧補充,亞型血因為凝集現象極弱,傳統較快速的血型測試方法有可能辨識錯誤,讓緊急輸血存在風險,團隊開發的試片則可以清楚辨認。常見驗血方式通常需專業設備與醫療人員來辨識結果,然醫療資源分布不均,並非所有地區都具備相關醫療人力與器材。此可攜式多功能血液快篩試片,兼具可視化與便宜的特性,並且,團隊在試片上刻上各種血液狀況的指標,讓不具醫療背景的使用者也能自行判斷,可望減少偏鄉醫療成本,以及對專業設備人力的依賴。 可攜式與可視化易讀的設計,讓不具醫療知識的使用者也能輕鬆使用此試片,可望補足偏鄉醫療資源。 圖/石學儒攝林口長庚醫院骨骼關節研究中心主任蔡宗廷表示說:「醫院通常會將血液樣本送至醫檢部門進行檢測,需要花費一定的時間。」他認為,在緊急開刀時,這項產品可快速確認病人血型,縮短血型檢測的時程,同時也可減輕醫檢部門的負擔,「讓他們(醫檢部門)去從事更複雜精密的檢測。」 微量血液快速篩檢試片搭配負壓裝置,透過類似抽血的原理,幫助血液在試片內的流動。 圖/石學儒攝現階段,微量血液快速篩檢試片尚未上市,蔡宗廷說明,雖然已證實此試片的諸多優點,但仍需要更多測試和衛生福利部的認證,才能實際應用於醫療現場。另外,陳建甫說:「血液裡有很多生物標記(註3)可以量測,未來會在試片中加入更多功能。」目前團隊與林口長庚醫院合作,希望透過專業觀點輔助,讓試片具有更多便利於醫師的功能,並補足偏鄉醫療需求。註3:生物標記(Biomarker)在醫學上通常是指在血液中的某種蛋白質,通過測量它,可以反映出某種疾病是否出現或嚴重程度。
帶著走的環境偵測儀  即刻檢測空汙數據
新知
第1733期
帶著走的環境偵測儀  即刻檢測空汙數據
2020-10-21
【記者陳嘉怡綜合報導】根據衛生福利部的資料顯示,肺癌連續10年成為台灣十大致死癌症第一名,原因之一正是空污問題。為掌握即時空氣狀況,嘉南藥理大學環境資源管理系師生團隊研發「可攜式環境品質偵測儀」,此儀器兼具體積小、操作簡單與準確率高的優點,可固定於一處或隨身攜帶,方便民眾進行即時環境品質檢測。 空氣汙染示意圖。因健康意識抬頭,國人愈發注重空污議題,為此嘉南藥理大學團隊發明「可攜式環境品質偵測儀」,幫助民眾檢測周遭環境品質。 圖/鍾晨沅提供依環境保護署空氣品質監測網的分析,每年10月開始,隨東北季風挾帶境外空氣污染源南下,台灣的空氣就會亮起紅燈。此時,民眾若想查詢相關資訊,僅能依靠各地大型監測站的偵測數據。然而,目前大型監測站數量過少且相隔遙遠,導致民眾無法確切得知所在位置的空污資訊。團隊成員、嘉藥環資系學生陳妍如說:「透過團隊的發明,便能讓使用者清楚掌握所處位置的空氣品質資訊。」可攜式環境品質偵測儀目前可同時檢測七種環境品質指標,包括PM2.5、PM10、溫度、溼度、光照度、二氧化碳及揮發性有機物(Total Volatile Organic Compound,  TVOC)。陳妍如說明,偵測數值會經由儀器螢幕即時顯示,當其中一項數值超過環保署所規定的空氣品質標準時,便會發出警示聲,提醒使用者戴上口罩,或採取其他防護措施。他補充,此裝置結合雲端平台,能即時上傳偵測數據,故使用者可將儀器置於別處,藉由手機或電腦,遠端觀測環境品質資訊。 可攜式環境品質偵測儀螢幕上的代碼,分別為七種空氣品質指標的數值。上排左至右依序為PM2.5、PM10,T和H則代表溫度及溼度。下排左至右依序為光照度、揮發性有機物、二氧化碳。 圖/陳嘉怡攝嘉藥環資系特聘教授盧明俊指出,市售的小型空氣品質檢測器普遍偵測項目少、準確度低,而準確度較高的產品,通常價格昂貴且不便攜帶。為突破此困境,他們整合大量的現場監測數據,並利用專業儀器校正感測元件(註),克服小型檢測器準確度不高的問題。他提及,市售的專業級空氣品質檢測器通常要價十幾萬元,但團隊研發的裝置成本只需7000多元,若未來能進入量產,價格可望再下降。註:感測元件的用途為偵測當地空氣品質變化,並進一步分析環境中的化學物質。與戶外相比,室內的空氣污染更容易被民眾忽略。陳妍如提到,現代人多數時間都待在室內,但談到空污議題時,大部分的焦點卻只聚焦於戶外空間。因此他表示,希望團隊研發的產品能幫助使用者隨時進行環境檢測,「讓民眾對室內空污更有警惕心,也更加注重周遭的空氣品質。」 圖為嘉南藥理大學環境資源管理系師生團隊。圖片左二開始依序為許菁珊、盧明俊、陳妍如、邱政喨。 圖/陳妍如提供「這個產品價格親民、操作容易,能方便民眾檢視所處環境中的空污狀況。」東海大學環境科學與工程學系學生楊宜璁認為,團隊發明的偵測儀有機會走向商品化。陳妍如補充,此研發已成功申請專利,期望未來能開發專屬APP,並結合物聯網與遠端智慧系統,讓使用者在外也能隨時注意家中的空氣品質。
美國IDEA設計獎佳作 防火門爭取救援時間
新知
第1682期
美國IDEA設計獎佳作 防火門爭取救援時間
2018-10-03
【記者陶怡軒綜合報導】在火災現場中,煙比火更為致命。為了降低濃煙在火場中帶來的危害,今年剛從台灣科技大學建築研究所畢業的袁千涵和陶俊蓉,設計出可攜式防火門(Anti-Fire Screen)。該設計在今年的美國傑出工業設計獎(International Design Excellence Award, IDEA)中榮獲佳作。可攜式防火門利用手動式捲簾來遮掩門框,並備有水箱保持捲簾潮濕,調節火場溫度,以隔絕煙霧。設計團隊選用陶瓷纖維防火布,使裝置更為輕巧,防火門同時裝載警報器,以協助救災人員得知受難者位置,爭取救援時間,增加救援效率。 可攜式防火門為一個簡易的手動式捲簾,並配有警報器,幫助救難人員救災。 圖/袁千涵提供袁千涵表示,該設計和就地避難的觀念環環相扣,「一般人在遇到火災時都會想往外跑,但亂跑反而可能造成生命危害。」他強調,民眾如遇火災,應選擇有對外求助窗口的空間等待救援。而陶俊蓉也補充,火災在大型空間發生時,民眾若利用可攜式防火門,就可以立即自救,擁有更安全的避難空間。指導老師、建築系專案副教授莊英吉以今年8月的安養院大火為例,其中受難者多半行動不便。他認為,裝置設計有助於年長者及身障人士就地避難,若可以另外發展出一套中央控制的防火門系統,將會使醫院等地點的火災應變更有保障。 設計中也提倡就地避難的觀念,火災發生時民眾應找尋安全的場所,在原地等待救援。 圖/袁千涵提供同為指導老師的建築系助理教授陳彥廷表示,雖然IDEA的參賽作品僅是提出概念上的設計,但他很支持兩位同學更進一步地改良設計,將概念實體化。莊英吉則認為可再加強設計對於煙霧的阻隔性,如在布面表層噴塗膨脹劑,使防火門遇高溫時布料膨脹,以提高布面緊密度。陶俊蓉回應,產品的發展性相當大,也表示研究團隊未來會持續研究與修改。袁千涵也提到,滅火裝置多半配置在經政府規劃的公共區域,而此次得獎的可攜式防火門輕巧便攜,且操作容易,有利民眾存放家中。但他認為,若要讓設計被廣泛使用,還是需要搭配就地避難的觀念一起提倡。然而民眾舊觀念無法一時改變,袁千涵強調,防火門的推廣還是需要一套有系統的長期規劃。
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