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無線電量測即察心律異常 把握就醫黃金時間
新知
第1771期
無線電量測即察心律異常 把握就醫黃金時間
2022-11-16
【記者江昇綜合報導】心臟疾病在發病前無明顯病徵,若患者無法在第一時間發覺異常,可能會因延誤就醫而面臨生命危險。國立雲林科技大學與國立虎尾科技大學學生團隊研發「基於近場感測之非接觸式動脈訊號量測系統」,以無線電波偵測心律,盼能即時發現異常,降低憾事發生的機率。該技術榮獲2022年雲創盃智慧生活創新應用競賽最佳技術獎。系統為一手掌大小的方盒,平時藉由吊帶垂掛在使用者胸前,並利用天線發射無線電波測量心律。電波穿透人體體表後,會以近場感測(註一)方式偵測主動脈的脈動,再將收集到的數據透過藍芽傳送到行動裝置中,分析心律異常指數。當患者的心律出現異常時,系統會立刻發出警示,自動向預設對象傳送訊息,如監護人、醫院、照顧機構等。註一:透過電波訊號,在不接觸的前提下偵測目標物脈動的方式,即稱為近場感測(Near-field sensing)。傳統使用光體積變化描記圖法(註二)的心律量測系統,是以可見光偵測微血管的脈動,量測心律變化。然而,團隊指導老師張家宏認為該方式存在不少缺點,「它比較容易受到外界光線、雜訊的干擾,最大的缺點是必須跟皮膚做接觸。」團隊成員戴琦森則提到,「市面上沒有產品能量測主動脈、頸動脈這些更深層的血管。」因此,團隊改以無線電波取代可見光,無需接觸體表,即可直接偵測深層動脈的活動,並收集到更為準確的心律數據。註二:量測心律的方式分為心電描記術(Electrocardiography, ECG)與光體積變化描記圖法(Photoplethysmography, PPG)兩種,心電圖屬於前者,智能手錶等行動裝置屬於後者。畢業於馬偕醫學院的馮鈺婷表示,這是他首次聽聞有不需接觸體表的心律量測系統,因此他對於系統的準確性抱持疑慮,「要怎麼確定數值是來自你的實驗體?」他也認為,每個人的心跳頻率並不相同,應該要明確定義何謂心律異常。對此,戴琦森回應,系統會參考其他病例,以大數據判斷心律異常與否。他也進一步補充,團隊曾將檢測結果與專業醫療設備做比對,「測下來結果是差不多的,基本上直接給醫院用也沒問題。」戴琦森說明,目前系統雖以量測主動脈脈搏為主,但各類生理資訊的量測原理其實大同小異,只要持續開發運算程式,未來有望一併偵測如血壓、呼吸、動脈硬化等資訊。張家宏也期盼,系統的應用範圍能更加廣泛,並實際被各大醫院、照顧機構所使用,避免病患延誤就醫的情況發生。
【專欄】百台無人機齊升天 虎尾科大團隊創另類夜景
生活
第1715期
【專欄】百台無人機齊升天 虎尾科大團隊創另類夜景
2019-11-27
【記者呂心喻綜合報導】國立虎尾科技大學操場上,觀眾紛紛仰頭驚呼。夜空中,數十個光點在140公尺的高度排出「Q版媽祖」、「螺旋槳」等圖案——閃爍並變換位置的光源並非螢火蟲,而是100台無人機。表演結束,飛機工程學系航空電子組學生戴祥印如釋重負並難掩興奮地說:「這是第一次成功!之前最多只飛成51台。」 100台無人機分別在天空變換位置,形成各式圖案,圖為無人機排成「螺旋槳」造型。 圖/呂心喻攝近年來應用於表演上的群飛無人機愈趨普及,為因應此趨勢,虎尾科大飛機工程系航空機電系統整合實驗室(AESIL)召集六位學生組成群飛團隊於校慶演出。團隊是為了這次表演臨時組成,實際準備時間只有兩個月。指導老師、飛機工程學系教授鄒杰烔在9月特地帶著隊長戴祥印與同系學生李溢豪前往拉脫維亞學習群飛操控軟體。表演準備工程龐大,除了要在地面上對齊矩陣位置,也需大量人力逐台校正機器,若有些許誤差,便會影響到飛行狀態。鄒杰烔說:「他們真的讓人引以為傲,六個人用僅僅兩個月時間完成難度那麼高的挑戰。」 無人機群飛的表演前後工作繁瑣,團隊需於賽後清點機器損傷情形,將機器歸位。 圖/呂心喻攝回憶起第一次試飛,同系學弟朱晨睿捏了一把冷汗:「35台一飛上去,馬上掉了七、八台,那時候心都在淌血,只好趕快停飛。」其餘隊員也分享緊張心情,他們表示,實際試飛僅不到十次,對表演成功並無完全把握。在前兩週的密集練習中,團隊時常在操場熬夜測試到凌晨,正式演出前三天更只各睡兩個小時。李溢豪透露,老師總會給予他們支持和空間,也陪他們熬夜、吃宵夜,師徒間因而培養出「革命精神」。他也表示,群飛表演絕非一人能完成,需要大家各司其職,「這個團隊少一個人都不行!」 無人機架上的燈板在漆黑的夜裡閃爍,當100台燈光同時亮起,現場觀眾紛紛發出驚嘆。 圖/呂心喻攝李溢豪曾在室內飛過十台無人機,與此次表演規模相比卻是小巫見大巫,「要隨時擔心這麼多(無人機),又是在室外,真的非常考驗專注力。」戴祥印則坦言,自己雖曾參與單飛無人機比賽,但群飛無人機完全是另一個領域,群飛易受訊號和風速干擾,須滿足條件較多。在過程中,他學會自己摸索並解決問題,「簡單說是要『天時、地利、人和』。」談話間,戴祥印自然地說出數句專有名詞,他笑著解釋,這些名詞已成為他生活的一部分。 隊長戴祥印(左)與搭檔李溢豪(右)為表演特地前往國外學習軟體,擔任中控並熟悉現場狀況。 圖/呂心喻攝戴祥印的父母當天從台北南下,就是為了看這場表演,他們也給予團隊極高的評價。戴祥印開玩笑說:「爸媽很支持我,反正我玩這麼多還是在班上拿第一名。」從毫無基礎到成功完成任務,群飛團隊在碰撞中尋找方向、累積經驗。朱晨睿直言:「有一種『別人不能做,我們做到了。』的感覺。」他們不侷限於課堂,勇於探索課外新知、挖掘各項潛能,期盼未來能將無人機飛得更高、更遠。 團隊表演後躺在操場上,以無人空拍機由上而下拍攝合影,可見團隊感情融洽。 圖/鄒杰烔提供
VR融健身器材 趣味遊戲提升運動意願
新知
第1691期
VR融健身器材 趣味遊戲提升運動意願
2018-12-05
【記者林莉庭綜合報導】平板式核心運動結合VR遊戲,讓使用者能邊玩邊健身。目前就讀國立虎尾科技大學資訊工程系的黃冠霖、陳柏伸以及自動化工程系的張賑桓,共同研發健身器材「核我一起玩運動」,為健身增加趣味。 使用者頭戴VR眼鏡、雙手抓著握把,在做平板式核心運動的同時,也能投入在遊戲情境中。 圖/黃冠霖提供黃冠霖指出,許多人做平板式核心運動都難以持續,大約到10至20分鐘就會陸續放棄,如此便無法扎實訓練到核心肌群。因此,團隊開始構思將VR遊戲融入健身,使用者將前臂放在底部裝有半球狀支撐體的平台上,透過改變上半身動作取得平衡,平台同時連結到遊戲,隨著身體擺動控制遊戲中汽車的行進方向,並將每次遊戲時間設定為30秒,以配合單次平板式核心運動所需維持的時間。針對這項器材,健身教練史丹李(化名)解釋,平板式核心運動需要腹肌群、束脊肌群與肩胛肌群同時出力,才能有正確且穩定的動作,而器材半球狀的設計讓使用者做平板式核心運動時,身體會隨器材改變角度,此舉降低動作穩定度,因此上述肌群需要更加用力維持動作,即可加強鍛煉整體核心肌群。與健身配合的VR遊戲則透過晶片感測使用者移動方向,黃冠霖說明,由微控制器(MCU)將遊戲開始的指令傳給ESP32晶片,接著MPU6050晶片也將偵測出使用者身體角度改變的陀螺儀值傳給ESP32,最後ESP32透過WIFI功能將數據傳到VR遊戲端,讓結果呈現在使用者眼前進行遊戲。 「核我一起玩運動」具有易操作、成本低及方便攜帶的特色,適合喜愛健身的大學生使用。 圖/黃冠霖提供黃冠霖也表示,這項健身器材的優點是不僅易操作、方便攜帶,趣味性高,相較於其他相似的健身器材價格也較低。因製作成本不高,團隊從運動用品量販店購買核心訓練平衡板後,加裝握把與半球狀支撐體,總計目前裝置成本為1000元左右,未來若與投資者合作上市,市場定價則會落在2000至3000元之間。在研發過程中花較多時間處理的部分,黃冠霖認為是尋找器材底部足夠止滑的半球狀支撐體,目前支撐體的摩擦力仍不足,他與團隊將持續尋找適合的零件改良裝置,並多參加比賽宣傳這項健身器材。指導教授、虎尾科大資工系副教授陳國益也建議,可以再設計更多元的VR遊戲情境,衡量關卡需消耗的卡路里,新增像是賽車、飛行等遊戲類型。黃冠霖也補充未來會計畫將手機擺在支撐平台上,並設計難度適中、身體須前後左右移動的闖關路徑。 「核我一起玩運動」結合健身與遊戲,於第十三屆盛群盃創意大賽獲得無限創意應用獎第一名。 圖/黃冠霖提供
虎尾科大研發低成本裝置 促VR普及化
新知
第1663期
虎尾科大研發低成本裝置 促VR普及化
2017-11-01
【記者羅文妤綜合報導】虛擬實境(Virtual Reality, VR)的市場逐漸成熟,但因目前市售裝置普遍要價不菲,玩家的使用率仍偏低。然而,國立虎尾科技大學學生團隊研發出三種低成本的VR裝置:手杖、手套、護腕,可望降低玩家接觸VR的門檻,並榮獲今年「全國微電腦應用系統設計創作競賽」金獎。 團隊研發之VR手杖、手套、護腕獲得106年度全國微電腦應用系統設計創作競賽金獎。 圖/簡伯翰提供虎尾科大資訊工程系和多媒體設計系學生跨系合作,研發可應用於遊戲的VR手杖、手套、回饋護腕,及一套可完全展示裝置功能的遊戲。手杖使用九軸感測器,可以接收玩家細緻的動作;手套則透過他種感測器,紀錄手掌的傾斜與手指微小的動作。回饋護腕則透過製冷晶片和電擊電路提供玩家觸覺感受,製作成本雖低,但裝置功能依然完善。 玩家使用團隊研發的VR裝置體驗虛實整合的遊戲情境。 圖/簡伯翰提供「其實是誤打誤撞做出低成本的VR裝置。」團隊成員、資訊工程系學生簡伯翰說道,相較於市售動輒新台幣上萬元的VR裝置,團隊的製作成本相當低廉,手杖、手套和回饋護腕三者成本合計大約新台幣3500元。手杖製作因運用3D列印技術(3D printing),不僅增加模具的可塑性,同時也能降低材料成本。VR裝置採無線化設計,相較於有線裝置,不會限制玩家的遊戲空間。裝置使用Wi-Fi連接,能與市面上多數遊戲相容。團隊特別研發語音辨識功能,讓玩家能以話語取代按鍵,增加方便性。回饋護腕模擬冷、熱、電三感,因應遊戲的情節,提升玩家遊戲時身歷其境的感覺。負責設計裝置硬體的資訊工程系鄭宸安表示,硬體設計是整體研發中最耗時、耗力的,歷經長達十個多月的研發才有最終成品。 團隊成員資工系學生簡伯翰、鄭達源、鄭宸安與多媒體系吳孟紘。 圖/簡伯翰提供團隊成員、多媒體設計系學生曹昌榮認為未來VR將走向輕量化,進一步演變為擴增實境(Augmented Reality, AR),並可大量運用在日常生活中。例如可在手術中即時運算X光掃描(X-ray scanning)或電磁脈衝(Electromagnetic Pulse, EMP)的結果,以偵測人體血管、器官位置,降低手術的風險和失敗率。團隊希望未來也能和醫療復健做結合,利用手套紀錄病患在復健過程的復原情形。
六足機器人 適應地型助發展
新知
第1662期
六足機器人 適應地型助發展
2017-10-25
【記者謝宜臻綜合報導】國立虎尾科技大學電子工程系學生何懿山、楊琮閔、李子彬、梁富鈞、張安君在萬潤2017創新創意競賽中以「仿昆蟲型六足機器人」奪得金牌,團隊期許三種不同功能的機器人,將來能輔助人類進行軍事或環境偵察、外太空研究及災區救援,以提升效率、降低損失或傷亡因觀察到常見昆蟲的六足,比四足、二足更穩定,抓地力佳而不易摔倒,研發團隊設計靈活的C形六足結構,並發展出「跳躍型」、「防水型」及「伸縮步態避震」三種機器人版本,針對不同用途有相對應的運動能力。跳躍型六足機器人對於崎嶇地形應變力較佳,為使機器人靈活行動,團隊成員選用較輕材質,讓馬達瞬間出力使機器人跳躍、跨過小鴻溝。防水六足機器人則可進行水底探測,「整隻機器人可以直接下水。」何懿山表示,野外探索環境險惡、潮濕,研發團隊利用防水層包覆馬達,減少機器人損壞的機率。 跳躍型六足機器人的馬達在瞬間出力的狀況下,可使機器人跳躍,對於崎嶇的地形適應力佳。 圖/仿昆蟲型六足機器人研發團隊提供 防水六足機器人的馬達外有三層防水層,可整台完全下水,也可在潮濕的野外環境行走。 圖/仿昆蟲型六足機器人研發團隊提供第三種版本為伸縮步態避震六足機器人,使用熱塑土作為C型足部材料,所以具備防震功能。又因具備彈簧避震器,吸收部分外力撞擊,抗震功能是三者中最好,何懿山說:「我們也有把重物往機器人身上丟,不會損壞。」此版本的靈活度也較前兩種佳,並可匍匐前進,適合在低矮洞穴中行走,但由於結構較複雜,防水性能仍待開發。 伸縮步態避震六足機器人靈活度佳,且擁有良好的步態回復力,接受外力撞擊,不會損壞。 圖/仿昆蟲型六足機器人研發團隊提供何懿山表示,若機器人關節越多,則馬達數越多、機器人也就越重,團隊簡化複雜的足部關節,以減低仿昆蟲型六足機器人重量。而目前機器人高約20公分、長約30公分,可以搭載多種感測元件,隨時回傳影像、溫度等資料,讓使用者同步監控。若經費充足,團隊未來將朝改變機器人體積的方向發展,指導教授王榮爵以近日台中下水道一氧化碳中毒事件為例說明,若機器人體積較小,可進入人類無法抵達的危險場域探勘,亦適合應用於軍事或警方攻堅。王榮爵認為六足機器人適合於地表崎嶇的場域使用,可輕鬆達成搬運等任務。何懿山也肯定機器人在不同環境的探勘能力,但因經費問題,目前無法耐強酸、強鹼,製作材料也需再強化,未來才能實際應用。 
保障民眾隱私 科大生創無人機導引裝置
新知
第1642期
保障民眾隱私 科大生創無人機導引裝置
2016-12-21
【記者曾品媛綜合報導】隨著電子技術的成熟,無人飛行器日漸普及,但台灣目前無專門法律管制無人機、只針對特定機場及軍事用地禁止,衍生容易侵犯他人隱私的疑慮。國立虎尾科技大學電機工程系團隊研發「防空專家MAX」,用安全方法引導無人飛行機遠離限制區域,突破電磁槍容易同時影響手機、無線網路訊號的問題「防空專家MAX」,運作原理為將安全管理主機發射的訊號,傳送到位於個別無人機的晶片中,不同於電磁槍直接阻斷無線訊號的方式,不會同時影響周遭手機、無線網路的訊號。當無人機進入到特定區域時,管理主機發射的訊號會讓晶片當中設定好的程式接手,改變操縱權,導引無人機離開管制範圍。相較於使用電磁槍容易直接讓無人機落地,「防空專家MAX」能保障無人機不受任何損害。團隊成員、虎科大電機工程系學生洪煒表示,整套系統目前的成本預估僅需新台幣1000元不到,解決電磁槍動輒數萬元的成本問題,具備市場競爭力。台灣目前無專門法律管制無人機,只針對特定機場及軍事用地等有飛安疑慮的區域禁止,卻也衍生容易侵犯個人隱私的疑慮。交通部民用航空局回應,全台共有23座的機場禁止無人機進入,民航局的網站也有公布禁飛區域的相關距離規範及地圖,供民眾查詢。指導教授、虎尾科大電機系助理教授蔡建峰認為,台灣的無人機產業在近幾年起步,所以目前還沒有特定於無人機的法律規範,而雖然使用者目前多運用在拍攝、資訊蒐集等善意用途,但難保日後不會被有心人士利用,侵犯他人的隱私安全。 「防空專家MAX」引導無人機遠離限制區域,突破現行電磁槍容易影響手機、網路訊號的問題。圖/洪煒提供行政院會在九月時提出交通部《民用航空法》的部分條文修正草案,將明定遙控無人機之管理原則及權責劃分方式,為無人機規範在台發展的第一步。「『防空專家MAX』等於是先為日後可能出現的侵犯隱私問題做好準備,等到無人機在台的法規發展的更完善、能夠保護到被攝者的權益時,這套系統就能夠派上用場。」蔡建峰表示,「防空專家MAX」目前雖能做到初步的技術展演,但要擴充到幾公里外的效能,還必須仰賴跟民間廠商的產學合作。
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