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虎科大創物聯網警示系統 為夜間用路人護航
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第1783期
虎科大創物聯網警示系統 為夜間用路人護航
焦點
2023-10-25
【記者張雅媜綜合報導】車輛行駛於昏暗的道路上,若司機沒看見正穿越馬路的行人,往往會釀成悲劇。國立虎尾科技大學資訊工程系副教授簡銘伸與專科部學生劉欣庭、宋沛玲、陳有臨、廖御証組成之研究團隊,研發出「用路人安全暨警示系統」,讓車輛駕駛及早注意行人穿越道上的狀況,也使行人能主動躲避車輛,榮獲2023第四屆美國AII達文西國際發明展金獎。 以汽車模型模擬在昏暗的道路上,系統感應到車輛靠近而使燈泡亮起的過程。 圖/簡銘伸提供虎科大研究團隊有感於上半年行人與車輛碰撞的交通事故頻傳,於是著手研發更能維護行人安全的警示系統。此系統的警示裝置有別於以往架設於路邊的告示牌,而是將成排的LED燈嵌在地面上,當車輛靠近時,整條行人穿越道就會亮起來。簡銘伸表示系統亦能保障行人安全,「即便是低頭族,也會看見閃爍的燈光而有所警覺。」警示系統利用了物聯網的技術,可以透過主控板控制連接上網路的各個裝置。劉欣庭說明:「透過編入程式碼至控制板,控制板即可自動控制其他連結到的裝置。」再結合現行測速照相機的作法,將感應感測模組埋在馬路下。模組由足夠長度的線圈構成,汽車經過時,金屬製的引擎改變線圈磁場,因而產生電流。電流將訊號傳遞給物聯網的主控板後,主控板再發出指令使LED燈間歇性閃爍。 系統是利用物聯網的技術結合感應線圈的原理,將汽車經過的訊號傳送至控制箱,使行人穿越道上的LED燈閃爍。 圖/劉欣庭提供為了讓駕駛在受警示後有足夠的反應時間,研究團隊除了蒐集交通部公開之「柏油路摩擦係數對應車速所需煞車距離」資料,參考該路段最高速限對應的數值,簡銘伸也補充道:「交通部的資料僅考慮摩擦力進行推估,但人受警示之後仍須2至2.5秒的反應時間,因此我們也把反應時車子的移動長度納入考量。」研究團隊算出夜間駕駛自反應到車輛停止所需之煞車距離,並以此調整感應模組的位置。 研究團隊蒐集交通部提供之車速與煞車所需距離相關資料,以計算出感應線圈應架設於距行人穿越道多遠的位置。 圖/簡銘伸提供此系統能同時保障駕駛和行人的安全,大貨車司機張立泓表示,此系統的設計在視覺上對駕駛很有幫助,能有效提升其警覺性。機場接送專車駕駛張堂升則認為:「雖然此系統有一定警示效果,但若想減少事故發生,解決車輛視線死角的問題更重要。」惟簡銘伸也提到,此系統目前只以數據推算,卻無法預測人性,「若車輛超速,那裝置預留的反應距離就可能會不太夠。」不過他仍肯定此系統的發展可能性,他表示物聯網技術的應用層面還可以更廣泛,系統若連接行人的行動裝置,能增添操作性功能;若連接無線導盲杖並加入警示音設計,則能提升視障人士行走於道路上的安全性。
超音波結合鏡頭辨識 智慧手杖改善視障者用路安全
新知
第1776期
超音波結合鏡頭辨識 智慧手杖改善視障者用路安全
2022-12-21
【記者戴婧雯綜合報導】「唯有機器和AI,這個智慧盲人手杖可以為你24小時工作。」龍華科技大學電子工程系師生團隊以超音波和智慧物聯網(The Artificial Intelligence of Things , AIoT)技術研發「AIoT智慧靈魂之窗」,幫助視障者偵測路面障礙物。此發明在「2022第九屆高雄國際發明暨設計展(KIDE)」中獲得銅獎。「導盲犬也要睡覺和吃東西,但如果這時候視障者想要出門呢?」指導老師張志聰提及,導盲犬不僅培訓時間和金錢成本高,且工作年限只有3至5年,而白手杖雖可幫助視障者獨立出門,但以碰撞方式確認有無障礙物,有影響路人或破壞物品的疑慮,白手杖較長的體積也無法幫助視障者探測腰部以上的物體。因此,團隊設計「超音波無碰撞手杖」和「智慧視覺帽」,組成AIoT智慧靈魂之窗。 龍華科技大學電子工程系師生研發「超音波無碰撞手杖」和「智慧視覺帽」,幫助視障者偵測和辨識路面障礙物。 圖/研究團隊提供該手杖以超音波感測取代接觸碰撞偵測前方物體,並透過震動提醒使用者,團隊成員黃浤栩解釋,「就像在遊戲裡面碰到物體時,VR的遊戲搖桿會給玩家手感反饋一樣。」為避免超音波大範圍偵測前方物品,影響使用者對環境狀況的判斷,團隊將超音波範圍縮小,並增強手杖的指向性,讓手杖只偵測一個方向範圍的障礙物。團隊也在手杖中設置加速度感測器,辨識手杖是否正在使用,以節省用電,「在(手杖)沒有被觸動的情況下,它會自動進入省電模式,停止以超音波檢測。」團隊成員林泓名補充。加速度感測器更結合藍牙功能,讓使用者可以透過手機尋找手杖,而當手杖被呼叫時,會發出提示聲,直到手杖偵測到被觸碰為止。「使用手杖可以讓我們知道前方有障礙物,但我們不知道那是什麼。」黃浤栩說明,團隊結合AIoT研發智慧視覺帽,帽子上的鏡頭會拍攝下前方的畫面,再以AIoT回傳到遠端伺服器,並透過語音回傳辨認結果到使用者的耳機內,幫助使用者更清楚地辨識身邊的環境。林泓名也強調,辨識過程只需一秒鐘的時間,且準確率達80%。 AIoT技術將帽子拍下的影像畫面回傳遠端伺服器,經過計算後會透過耳機告知使用者周遭的環境狀況。整體過程只需1秒鐘,且準確率可達80%。 圖/研究團隊提供社團法人中華民國視障者家長協會秘書長藍介洲表示,視障者在行走時會高度依賴聽覺辨認周圍環境,而智慧視覺帽的語音會使視障者分心,恐影響自身的安全,「80%的準確度還是不太理想。」團隊也計劃持續改進影像辨識系統的精準度和增加預判性,望能讓使用者提前知道車輛狀況、紅綠燈等路況,保障視障者的安全及便利。 龍華科技大學電子工程系教授張志聰(右一)帶領學生參加「2022第9屆高雄國際發明暨設計展(KIDE)」。 圖/研究團隊提供
寵物衣結合中醫光療 改善犬貓退化性關節炎
新知
第1769期
寵物衣結合中醫光療 改善犬貓退化性關節炎
2022-10-27
【記者古宇恩綜合報導】隨著動物權利日益提升,民眾逐漸注重寵物生理需求。為解決犬貓邁入中老年關節退化的問題,元培醫事科技大學寵物保健系與生物科技暨製藥技術系學生組成團隊研發「寵物保健治療衣」,將中醫光療結合寵物衣,讓寵物復健從醫院走向居家生活。此發明亦榮獲2022年烏克蘭國際發明展金牌。 寵物保健治療衣由四個部件組成,分別為寵物衣設計、光照理療裝置、控制器及電池系統以及應用程式。 圖/林育興提供寵物保健治療衣以中醫的光療技術,透過低能量雷射治療刺激細胞中的粒線體,達到促進血液循環、減少發炎反應及加速組織癒合的療效。團隊成員洪唯云說明,研發過程從思考如何將傳統光療轉化成穿戴形式出發,接著著手研究合適的光源,並設計間距對應犬貓經常患病的部位。而該治療衣的光照理療裝置設計於衣物尾端,洪唯云對此則解釋,「主要是因為犬貓的髖關節相對容易發生問題。」 光照理療裝置為團隊專利技術,透過雷射LED燈照射寵物經常患病部位,達到保健效果。 圖/林育興提供除光療裝置外,衣物能符合不同大小寵物的技術也是團隊研發重點,兩者皆於今年獲專利。團隊成員廖家興認為,這是整個研發過程中最困難的部分,「如果每一種大小的版型都要的話,整體設計會過於複雜,成本也會提高。」團隊曾採用彈性布料設計整件衣物,但經過反覆實驗發現並不耐用。因此,師生在多次討論及嘗試後決定將衣物分割成數片,以具延展性的不透光布作為銜接,透過拼貼形式因應各種尺寸。 圖中央的灰白色布料為具延展性的不透光布,在其上設計卡扣連結其他布料,達到尺寸調整的效果。 圖/林育興提供團隊指導老師林育興認為,此發明受到國際肯定主要有兩個重點,「首先在於穿戴,無須限制狗的行動,再來,符合寵物長照需要。」他說明,市面上的光照理療裝置並不能使用超過40分鐘,並且需由獸醫才能進行,但團隊採用第二級雷射(註)LED燈,民眾在家就可以幫寵物施作,讓毛小孩的保健不再受限於特定時空。註:根據國際電工委員會標準,雷射光的安全級數大致分成四級,各級又可細分成更小層次,二級以下雷射屬於安全雷射,無需接受風險管控教育即可使用。 圖為寵物實際穿著寵物保健治療衣的示意圖,團隊特別強調動物穿著的舒適性以及移動的便利性。 圖/林育興提供此發明已邁向商品化階段,林育興表示,過去保健醫療衣在獸醫院測試時,常因為療效過於顯著而無法回收,這也加深團隊對於發明的自信。治療衣不需透過侵入方式進行保健,飼主黃文荻認為能提高讓自家寵物嘗試的意願。不過,他也從飼養經驗提出疑慮,「貓咪非常在乎自己的毛色,所以牠們滿討厭身上有任何的物件。」他認為如何讓各個寵物適應也會是發明推廣上必須思考的面向。
建國科大創智能洗澡機 遠端監控護長者安全
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第1762期
建國科大創智能洗澡機 遠端監控護長者安全
2021-12-29
【記者羅子恆綜合報導】隨著高齡化時代的來臨,社會對於長照需求逐漸重視,但年長者在浴室發生意外的新聞仍層出不窮。有鑑於此,建國科技大學自動化工程系暨機電光系統研究所教授王俊傑帶領系上學生姚穎源、蔡將儀、林詮偉及郭育呈組成團隊發明「具有智能APP遠端監控功能之可移動式洗澡機」,榮獲2021年「美國科學暨發明展(ASIE)」金牌。 建國科技大學自動化工程暨電光系研究所教授王俊傑帶領系上學生發明「具有智能APP遠端監控功能之可移動式洗澡機」,並在「2021 ASIE美國科學暨發明展」榮獲金牌。 圖/建國科大教授王俊傑提供王俊傑提到,過往較高級的洗澡機要價上百萬元,一般人根本無力負擔,若是較簡易的設備則因不鏽鋼材質,經常被使用者或年長者認為冰冷無感情,前瞻居家護理所護理師楊邦媛也說:「不鏽鋼的機械本身導熱或導冷的程度就容易使體感覺得不舒服。」王俊傑更提到,居家長照服務單位替年長者洗澡時,因年長者身體無力,經常必須以吊車的方式輔助他們移動,他認為,「這就會像在吊豬一樣,沒有受到尊重,如果被吊的是你的親人,其實你會掉眼淚。」 雖然本次「2021 ASIE美國科學暨發明展」以線上方式舉辦,但依然不減大專校院學生發明的熱情,圖為建國科技大學研發團隊與獎牌及獎盃的合照。 圖/建國科大教授王俊傑提供此機台融合三大技術,團隊將洗澡浴缸及充氣設備置於最底層,需要使用時,隨時將充氣浴缸取出,以配備的空壓機打氣,讓年長者即便在床上也能洗澡。再往上是恆溫電熱水器,只要將水龍頭接上,經過電熱水器的運作,就能將水維持在適當的溫度。機身的最上面則是由小米攝像頭組成的長照監測系統,不只能觀察環境是否有危險,更能感測溫度、濕度及水溫。姚穎源解釋道:「我們使用樹莓派(註)做為監控系統的主控制板,再結合不同感測器,如:水溫、溫度及濕度等,最後透過觸控螢幕與模組進行對APP資料的傳輸。」註:樹莓派是一種低價的微型單板電腦,主要用以控制各項系統運作。王俊傑表示,該項發明成本低廉,所需費用大約10萬元左右,是一般人也能負擔的價格。另外,配備的監測系統也能讓家屬遠端觀看是否有危險,他說:「我們這個系統是很有感情的,並且會有遠端監控讓家屬了解目前狀況,比較不會發生外籍看護欺負老人家的事情。」機器的可移動性更是特色之一,延長線及輪子的設置讓機台能便利活動,姚穎源強調,現在醫院設備多為固定式,加上年長者行動不方便,導致盥洗時會非常麻煩,如果能直接推著走,就能減少長照人員的工作量。不過,楊邦媛提出疑慮,若洗澡浴缸需充氣,等待的時間是否會讓長輩著涼,或是充氣浴缸是否有維持坐姿的裝置,都是需考量的部分,「我覺得概念很好,但細節的部份可能要考量一下主要受眾的情況。」未來,王俊傑期待螢幕設計上能更活潑,讓家屬有更高意願使用。遠端監控系統方面,姚穎源則認為,可增加更多感測器,例如:毫米波偵測器、血氧感測器等,「希望這台不僅止於洗澡的功能,用在感測病人身體狀況的功能都可以把它融入進去。」 「具有智能APP遠端監控功能之可移動式洗澡機」不只於「2021 ASIE美國科學暨發明展」榮獲金牌,更獲得加拿大特別獎。 圖/建國科大教授王俊傑提供
整個城市都是你的植物園 中科大創智能生態缸
新知
第1757期
整個城市都是你的植物園 中科大創智能生態缸
2021-11-17
【記者吳姿芳綜合報導】室內景觀結合科技是人類養殖動植物的新趨勢,國立臺中科技大學智慧生產工程系團隊研發智能生態缸,利用「人工智慧結合物聯網(AIoT)」設備即時監控環境,榮獲2021 iENA德國紐倫堡國際發明展金牌。 國立臺中科技大學智慧生產工程系團隊發明智能生態缸,榮獲2021 iENA德國紐倫堡國際發明競賽金牌。 圖/研究團隊提供智能生態缸的外型起源於迷宮球(註),可分為本體和外圍。球狀本體內為熱帶雨林生態景觀,包含蕨類、青蛙和甲蟲等動植物。外圍則具有管狀水族管,能在其中養殖小魚、蝦類和水草,且內外部可以透過智能控液閥相通。此外,球狀本體也置入智能LED照明、智能溫濕度感測器等設備,能隨時隨地監控數據。註 : 迷宮球為內部含球與迷宮的裝置,能培養孩童從平面空間轉為立體空間的感知能力。 智能生態缸由球狀本體、外圈的管狀水族管和音箱空間組成,並在水族管與生態缸的連接處設計「智能控液閥」,使水族管內的生物糞便能利用智能設備送入生態缸。  圖/研究團隊提供團隊指導老師、中科大智慧生產工程系教授張源修過去曾研發人工浮島,此次智能生態缸也運用類似的原理。他利用智能LED照明及智能溫溼度感測器幫助植物行光合作用,同時將環境調整為適合動植物的狀態。此裝置也搭配專屬APP,每十分鐘傳送最新數值至手機,讓團隊不僅能隨時監控和調整設定,也會被即時通知缸內的異常狀況。 使用者透過手機即能連線AIoT設備,如智能控液閥、智能LED照明、智能溫濕度感測器、智能土壤感測器、智能音響等設備。  圖/研究團隊提供此外,水族管與生態缸的連接處設有「智能控液閥」,可利用傾斜式的水族管,讓魚蝦的糞便沉積於底層,再使用魚菜共生的環保循環技術,透過閥門將糞便與水提供給雨林生態的動植物。另外,團隊在智能生態缸底部設計音箱空間,可以置入小型的藍芽音響。團隊成員中科大商業經營系學生陳炫如說 :「音樂讓人放鬆,而音箱空間可以使音樂產生共鳴,音質也會更清晰。」 都會人生活於狹窄的空間,無法隨時欣賞自然景觀,因此團隊研發智能生態缸,療癒人心。  圖/研究團隊提供近年來越來越多室內景觀產品結合科技,團隊成員中科大商業經營系學生吳哲典解釋,「我認為生態缸會很有賣點,因為現在都市人生活緊湊,生態缸能療癒身心。」樂坊水族店長陳鐸仁也提出生態缸使用方面的疑惑,他說:「如果智能生態缸的清潔不方便維護,像雨林植物會因為生態變化而變髒,可能會不被大眾接受,很快就會被市場淘汰。」 智能生態缸的半徑大約為20公分,能擺設於辦公桌上,讓上班族在工作之餘也可以觀賞動植物,放鬆疲憊的身心。  圖/研究團隊提供陳炫如說明,智能生態缸尚處初期研發階段,仍有許多問題待解決,像是生態缸內的物種該如何共同存活,以及魚類糞便該如何經過發酵處理,都還需團隊進一步優化。未來團隊希望將智能生態缸商品化,讓辦公族群也能在狹小的室內觀賞大自然。他們也計畫將智能生態缸加大,可以設置於老人日照中心,供長輩養殖動植物、調劑身心。
雲科大造交通安全裝置 雷射警示破解行車死角
新知
第1757期
雲科大造交通安全裝置 雷射警示破解行車死角
2021-11-17
【記者單師樵綜合報導】社會上的車禍事件往往怵目驚心,其中大型車「視線死角」和「內輪差」造成的事故尤其嚴重且數量多。行政院交通部道路交通安全督導委員會數據顯示,在民國109年全國道路交通事故中,「大型車案件導致死亡」人數高達405人。為此,國立雲林科技大學創意生活設計系副教授彭立勛帶領碩士生林愛詠研發「交通安全距離裝置」,獲得2021第十五屆波蘭國際發明展暨發明競賽金牌。此裝置可主動標示路上的危險區域,並及時提醒駕駛人,以保障其行車安全。 國立雲林科技大學創意生活設計系副教授彭立勛,帶領國立雲林科技大學創意生活設計系碩士生林愛詠,研發「交通安全距離裝置」。 圖/彭立勛提供研究團隊提到,裝置靈感源自商標投影機與雷射筆,故此裝置使用「區域劃分警示雷射」,投放區域型的警示網。駕駛可將裝置固定於車體,啟動時便會向車體附近投射警示網,確保周邊行人和車輛的安全。林愛詠說明,警示網的安全距離會根據車型大小而設定,最遠可投射7.5公尺。 警示網的安全距離根據車型的大小設定,各向左右兩邊後視鏡的側邊投射扇形,並向後方投射一個三角形方式警示網的範圍。 圖/彭立勛提供此外,裝置為了讓駕駛視野的兩側死角畫面更為清晰,設有高像素的感光耦合元件。林愛詠解釋道:「裝置能看到比人眼更佳的畫面,在靈敏度和解析度上,有更優質的成效。」他補充,感光耦合元件中的畫面,會即時傳回到駕駛的螢幕上,除了增強行車安全性,更能夠全程錄影。相較於傳統的警示器較為被動,此裝置更為主動地標示行車時的危險區域,彭立勛強調,「裝置能依據天色的狀況改變警示的光線,達到最大程度的提醒,用意在全時段及全路段保護用路人的安全。」他表示,此創新也可應用於建築及施工工程,作為施工及工程上的警示,例如在進行炸藥爆破時,可預先使用雷射光束,標示出爆炸可能波及的範圍,警示現場的人員應遠離危險區域。 裝置能依據天色的狀況改變警示的光線,達到最大程度的提醒,在全時段及全路段保護用路人的安全。 圖/彭立勛提供臺灣警察專科學校交通管理科副教授王銘亨說明,大多數車輛只有安裝影像監視系統,死角處並無自動警示系統,且駕駛人容易忽略影像的內容,通常發現時已來不及。他建議,「此裝置若能依所測得相對的距離,由系統設定採取警示或自動煞車等功能,應可大幅提升該設備的實用價值。」彭立勛認為,裝置未來可以安裝在小型車、機車等交通工具,或是為其他具有危險性的工程機具客製化設計及應用,作普及化發展,打造更全面的安全環境。他說:「希望能夠和有這項需求的汽車廠商合作,並進行改良,將裝置安裝在出廠的汽車上。」團隊期望裝置讓汽車駕駛人提早注意到危險,避免意外發生,及時保持安全距離。
防芒果黑斑減農損 電漿殺菌除病源
新知
第1734期
防芒果黑斑減農損 電漿殺菌除病源
2020-10-29
【記者林昕璿綜合報導】芒果易受炭疽病或黑斑病感染產生黑斑,使銷售外觀不佳,進而造成農民損失。中國醫藥大學牙醫學系教授劉沖明帶領學生團隊,透過高電場電漿,發明可消除芒果表皮細菌與黴菌的「電漿芒果表皮殺菌系統」,並於「2020第十四屆波蘭華沙國際發明展」奪得金牌。 中國醫藥大學牙醫學系教授劉沖明帶領學生團隊,藉由高電場電漿,製造可消除芒果表皮細菌與黴菌的「電漿芒果表皮殺菌系統」。 圖/中華創新發明學會提供「此電漿技術最大的突破在於,解決高壓放電過程會釋放的臭氧物質。」劉沖明解釋說,由於臭氧具有強氧化性,會使受測水果氧化,影響受測物品質。為解決此問題,團隊透過調整正負電極間距與空氣濕度,來控制電漿強度,避免電壓過高使空氣中部分氧氣轉變,形成臭氧。而團隊開發的殺菌系統會加裝於農產品包裝軌道上,在芒果隨著軌道滾動,如過山洞般依序通過裝置時,進行表皮殺菌。 電漿芒果表皮殺菌系統藉由調整正負極間距與空氣濕度(水氣會影響導電性),避免殺菌過程產生臭氧,影響受測水果品質。 圖/中國醫牙醫系團隊提供芒果表皮常產生的黑斑病變,主要是炭疽病與黑斑病所造成,這兩種疾病分別屬於真菌與細菌感染。此殺菌系統藉由電漿技術,透過電漿極網架上下兩片負極平板,以及中間正極的鋼絲,產生3D立體電場,使細菌與黴菌無法附著於芒果表面。此外,當空氣經過電場時,則會被迅速解離為電漿離子,而該離子又可破壞細菌與真菌的細胞壁,以達到芒果表皮殺菌效果。 裝置由上下兩片負極平板,與中間作為正極的鋼絲組成,而電流通過形成的電場,其作用範圍並不侷限於正負兩極間的垂直方向。 圖/中國醫牙醫系團隊提供芒果外銷貿易商通常會透過溫湯(註1)或蒸熱(註2)處理方式抑制炭疽病,並延長芒果保存時間,小崇ㄉ果園負責人李裕崇說:「若溫度調控不佳,熱水溫度不足以破壞細菌與黴菌,反而會使帶有病原的芒果發病。」因此,他認為此殺菌裝置可運用於溫湯處理階段之前,以提早去除致病原。民眾黃美華則認為,此裝置以無藥物殘留的殺菌方式,來維持芒果賣相,可以讓民眾在購買上更為安心。不過,他也提出裝置成本可能會轉嫁至消費者的疑慮。 芒果表皮產生黑斑病變的來源有二,其一來自炭疽病的真菌性病害,其二則來自黑斑病的細菌性病害。圖中為凱特芒果。 圖/林昕璿攝註1:溫湯為將果實浸泡於50至60度的熱水中,處理時間至多10分鐘,以防治潛藏於果皮表面的病原菌,可抑制芒果的炭疽病。註2:蒸熱為利用高溫蒸氣,使果心溫度達每30分鐘46.5度,處理流程約需三至四小時,主要目的為破壞東方果實蠅蟲卵,另也可抑制炭疽病。劉沖明談到,目前系統運用仍處於初步研發階段,雖能廣泛應用於表皮有殺菌需求的水果,但距實際進入商業量產仍有一段距離。「還需考量水果的滾動速度,以確保水果在翻面過程中,能被充分殺菌。」他說,團隊會進一步與廠商合作,希望未來能經由感測與監測器的安裝,即時監控水果翻面狀況,以調控軌道翻滾模式與速率,讓此殺菌系統更為完備。 中國醫藥大學牙醫系團隊學生表示,在細菌培養至檢測的過程中,最困難的部分為環境模擬,因其步驟相當繁瑣。 圖/中國醫牙醫系團隊提供
點滴架偵測施打狀況 遠端監控助即時診治
新知
第1717期
點滴架偵測施打狀況 遠端監控助即時診治
2019-12-11
【記者吳曼嘉綜合報導】病患打點滴時,受到手臂抬舉高度影響,可能會產生血液倒流回管線內的「回血」狀況。亞東技術學院醫務管理系副教授陳銘樹和電子工程系助理教授林照峰帶領該校學生研發「多功能點滴架暨點滴安全控制裝置」,讓醫護人員可遠端監測病患點滴狀況,一旦產生回血情況便能及時因應,在「2019第15屆韓國首爾國際發明展」獲得金牌。 「多功能點滴架暨點滴安全控制裝置」團隊成員合影,分別為游亦芯(左一)、陳冠勳(左二)、林照峰(中)、周時聿(右二)、孔祥鈞(右一)。 圖/孔祥鈞提供目前在醫院實習的護理學系學生陳玟卉解釋,現今處理回血的方式多是由護理師擠壓點滴管,讓輸液重新流進病人體內,但此舉同時也把血液擠回體內,使病患感到不適。此裝置利用「光遮斷」技術進行回血偵測,該光遮斷器為ㄇ字型,自左端發射光波,當右端沒有接收到時,代表光被血液遮蔽、點滴發生回血現象。由光遮斷技術得到的數據後,透過藍牙傳到病患手機APP,再輸送到雲端,讓護理師可以從遠端觀看病人點滴狀態。此外,陳銘樹透過實務經驗得知,當點滴袋的重量隨著液體流出而減輕時,輸液滴注速度變慢,將會延緩病情治療,並影響護理師原本預計的工作流程。而安裝在點滴滴注室(用來計算輸液的滴數)上的光遮斷器同樣可應用於偵測點滴流速,一旦光被輸液遮蔽時,會傳送訊號至晶片,代表點滴袋滴下一滴輸液。團隊學生孔祥鈞解釋,系統會判斷在一定時間內的累積滴數跟正常值是否相同,若滴數太少,表示點滴流速過慢,此時APP會發出警示,提醒護理師調整病患的點滴速度。 「多功能點滴架暨點滴安全控制裝置」會偵測點滴是否發生回血及進行流速監測,讓護理師及時提供病患協助。 圖/孔祥鈞提供當病人推著點滴架到戶外時會使之晃動,導致輸液不會垂直滴落,團隊學生林鈺航說:「輸液會順著壁管流下來,光遮斷便產生誤差,這是我們現在仍需要克服的問題。」孔祥鈞也坦言,此裝置仍有很大的改善空間,目前護理師必須隨時查看APP介面,才能得知病患的點滴狀態,他說:「護理師有其他工作,不可能一直看手機。」團隊期望未來可改善APP通知模式,護理師在APP提出警告時,再去檢查手機即可,如此方能提升作業效率。陳玟卉提到,透過手機上的APP就能知曉病人點滴狀況,確實可以替護理師節省一點時間,但他說:「如果相關數據會傳送到病人手機,可能造成病人的焦慮或擔心,反而影響治療。」他建議應直接將點滴狀況傳給護理師,才是站在病患立場的設計。另位長庚科技大學護理系學生陳孟婷則以抗生素加藥為例,他表示有些點滴輸液為混濁不透光的顏色,可能造成裝置誤判為回血,這也是團隊需要思考的地方。
水資源再利用 裝置融廢瓶於設計
新知
第1712期
水資源再利用 裝置融廢瓶於設計
2019-11-06
【記者黃雪瀅台中報導】只需將水槽排水孔(又稱落水頭)關上,廢水就會存入裝設在水槽下方的裝置中。僑光科技大學生活創意設計系副教授李世珍指導學生黃弘志、詹瑞祥和陳韋丞共同研發「水資源再利用裝置」。繼「2019第13屆波蘭國際發明展暨發明競賽」後,再對裝置進行改良,將原裝置中儲水部分更換為家用廢棄寶特瓶。 除了改良裝置的斜率,團隊此次將原儲水容器從裝置中移除,讓民眾將自家的廢棄寶特瓶裝入,便可進行裝水。 圖/黃雪瀅攝團隊設計將水資源再利用裝置裝設於水槽排水管下方,並連結一組儲水容器,再加長控制落水頭的連桿至裝置。此裝置外觀如同方向盤,下接小水管,廢水經由管線注入各個儲水瓶。黃弘志解釋,當儲水容器滿水時,儲水瓶加重下沉,進而拉動拉桿,打開連動裝置,落水頭的排水孔塞即可開啟,讓多餘的水排出,不會造成逆流。李世珍提到此設計以環保為發想,於是此次團隊將原儲水容器從裝置中移除,改以讓民眾將自家的廢棄寶特瓶裝入,便可儲水。「此次改良也增加裝置的斜率,讓水流動方向更明確。」黃弘志提到,如此水便不易堆積在裝置中。裝置經調整後,再獲「2019第十屆IIIC國際創新發明競賽」金牌。 團隊設計將水資源再利用裝置裝設於水槽排水管下方,加長控制落水頭的連桿至裝置,並連結一組儲水容器。 圖/黃雪瀅攝該裝置安裝方便,只需將水槽排水管分開,在中間加裝即可。一般家庭購買裝置後,無需雇用水電工,便能自行組裝。黃弘志說:「裝置材質與洗手槽下的水管相同,因此使用壽命相近。」不必擔心水的侵蝕力縮短裝置的使用時長。 黃弘志正在組裝水資源再利用裝置,此裝置組裝方便,未來上市將附上說明書,購買後可按照說明書組裝,非常方便。 圖/黃雪瀅攝設計發想來自在餐廳工讀的團隊學生陳韋丞,他深感水在清洗蔬菜後尚可利用,卻仍只能流掉,十分浪費。結合水資源匱乏議題,他們運用市售現成零件,設計無需電力的省水裝置,可儲存多達50%以上的廢水。「希望廢水可再利用,無論是再進行澆花、馬桶沖洗等,都能增加廢水的使用次數。」詹瑞祥說。李世珍盼此裝置市場化,在民眾購買時附上說明書,他們便可於家中自行組裝,提高普及率。而因廢水中含有雜質,黃弘志希望未來加入「生物可分解海綿」進行過濾,海綿在使用後可放入盆栽等處分解,不會造成任何污染。對於裝置的外型構造,李世珍表示未來將調整為「魚骨」外觀,使廠商運輸空間擴大。 李世珍正在為裝置的未來外型構造繪圖,規劃將「方向盤」的外型改為「魚骨」狀。 圖/黃雪瀅攝現下通常以水桶或盆子盛裝廢水,以便再利用,但此方式容易孳生蚊蟲。民眾陳姵妡指出,此裝置讓使用者以棄用的瓶子儲水,除方便再次使用,也能預防斑蚊孳生。經營飲料店的業者許詠智經常將融化的冰用以清洗地面,他表示,此裝置所能儲存的水量有限,「若此裝置能過濾糖漿,將會提高飲料業者的使用率。」 
自由切換三種模式 腳踏車助力器輕鬆加速
新知
第1710期
自由切換三種模式 腳踏車助力器輕鬆加速
2019-10-23
【記者何昀儒綜合報導】國立雲林科技大學機械工程系碩士班教授吳益彰指導該系學生團隊,研製「模組式雙輸入輔助自行車助力器」。當此裝置加裝於現有的自行車時,使用者可以單憑裝置馬達輸出行駛,無需踩動踏板,該裝置於「2019澳門國際創新發明展」獲得金牌。 雲科大機械工程系碩士班教授吳益彰指導該系學生團隊,研製「模組式雙輸入輔助自行車助力器」,於「2019澳門國際創新發明展」獲得金牌。 圖/沈廷豫提供一般市售助力器產品,大多直接與自行車後輪接觸,透過摩擦力驅動後車輪,給予騎行者助力,「藉由摩擦後輪給動力,會造成胎面磨損快、摩擦面產生能量損失的問題,下雨天更容易有打滑的危險。」團隊成員陳俊榮解釋。而團隊設計將助力器安裝於五通軸(註1)上,通過連動鏈條,直接輸出動力至後車輪,成功避免摩擦後輪給動力的缺點。註1:五通軸為自行車上的一個零件,裝在車架上稱為五通管的地方,提供曲柄轉動時的支撐。 團隊利用行星齒輪系做為力量耦合機構,有效解決干涉問題,使裝置能同時具備單踩踏、單馬達與混合動力三種模式。 圖/沈廷豫提供採用模組化設計,此裝置能直接安裝於大部分的自行車,並具備重量輕、方便攜帶的特色。行星齒輪系機構(註2)與驅動馬達構成助力器本體,通過連動鏈條,輸出動力到後車輪,而馬達的電池則裝設在車架上,可任意拆卸並充電。另外,馬達控制桿與手把做結合,負責控制馬達輸出動力,讓騎乘者依照當下的需求,切換不同模式。 註2:行星齒輪是齒輪結構的一種,通常由一個或者多個外部齒輪圍繞著一個中心齒輪旋轉,就像行星繞著太陽公轉一樣,因而得名。此裝置擁有單踩踏、單馬達與混合動力三種模式,團隊成員沈廷豫說:「市面上的產品,只能同時存在兩種模式,當第三種模式加進來,會產生干涉(註3)問題。」為解決干涉問題,團隊於是利用行星齒輪系做為力量耦合(註4)機構。除此之外,團隊發明的助力器,單憑馬達就能驅動自行車,最高時速可達13.97公里。 註3:零件與零件之間,產生互相碰觸或是重疊的情況。 註4:物理學中,兩系統是耦合的(coupled),表示他們彼此間有交互作用。 由於裝置要「模組化」,意即要能夠與各款自行車皆相連接,還需考慮到民眾操作的便利性,陳俊榮表示,團隊花費許多心力研究自行車的共通處,方決定五通軸為最後安裝位置。他也大方分享研發過程的趣事,由於當時體重超過100公斤,「研發期間,我都把自己當作測試對象,去做負荷重量的測試。」他笑道。 巨大機械事業部經理黃進來指出,近年來,因為電機、電控與電池技術的進步,助力器的體積與重量已輕便許多,再加上環保意識的抬頭,市場接受度逐漸提升,「自行車加裝助力器後,能騎得更遠,將漸漸取代機車,甚至是汽車,短程的話,民眾就不開車了。」他提到。預估未來,在馬達馬力不減的前提下,助力器會持續向輕量化與小型化發展,可望普及成為代步的交通工具。
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