臺(tái)大研究成果報(bào)導(dǎo)－工學(xué)院林宗宏教授團(tuán)隊(duì) 結(jié)合自驅(qū)動(dòng)穿戴式裝置於智慧醫(yī)療領(lǐng)域的研發(fā)

隨著穿戴式裝置的風(fēng)潮興起，結(jié)合醫(yī)療診斷的發(fā)展，即賦予這些裝置智慧化的潛力。然而，穿戴式裝置受限於體積，無(wú)法搭載大容量電池，使得電力供給成為其發(fā)展的重要挑戰(zhàn)。針對(duì)此問(wèn)題，臺(tái)大醫(yī)學(xué)工程學(xué)系教授林宗宏及其研究團(tuán)隊(duì)提出創(chuàng)新解決方案：利用人體活動(dòng)所產(chǎn)生的生物機(jī)械能與體溫相關(guān)的熱能將這些易於取得的能量轉(zhuǎn)化為穿戴式裝置的驅(qū)動(dòng)電力。

這種自驅(qū)動(dòng)穿戴式裝置不僅能夠在無(wú)外部供電的情況下運(yùn)作，還因無(wú)需外部電源，裝置的體積得以大幅縮小，展現(xiàn)在多種應(yīng)用中的巨大潛力。在國(guó)科會(huì)的長(zhǎng)期支持下，林教授團(tuán)隊(duì)運(yùn)用奈米發(fā)電機(jī)與微型感測(cè)元件技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)出可穿戴的自驅(qū)動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，並應(yīng)用於監(jiān)測(cè)汗液中的乳酸、葡萄糖及鹽類(lèi)濃度。

奈米發(fā)電機(jī)除了可以發(fā)電，還能用於步態(tài)量測(cè)。結(jié)合先進(jìn)的演算法，該系統(tǒng)能夠分析使用者的身體健康狀況，成為智慧醫(yī)療的具體範(fàn)例。這項(xiàng)技術(shù)已在臨床試驗(yàn)中證實(shí)，能有效輔助十字韌帶及阿基里斯腱受傷術(shù)後的復(fù)原判斷。

此外，團(tuán)隊(duì)將基於奈米發(fā)電機(jī)的自驅(qū)動(dòng)壓力感測(cè)器嵌入自行車(chē)坐墊中，能即時(shí)捕捉並記錄騎乘者的生物力學(xué)資訊。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，這套系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)使用者身份識(shí)別、身體狀況分析及地形坡度資料分類(lèi)，為運(yùn)動(dòng)科學(xué)應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。多篇研究成果已被國(guó)際期刊選為封面故事。

團(tuán)隊(duì)還成功將奈米發(fā)電機(jī)與智慧敷料結(jié)合，開(kāi)發(fā)出可加速慢性傷口癒合並監(jiān)控復(fù)原狀況的自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為患者提供更加有效的治療方案，這些研究成果屢次獲得國(guó)科會(huì)未來(lái)科技獎(jiǎng)及媒體報(bào)導(dǎo)。團(tuán)隊(duì)並持續(xù)與業(yè)界合作，將研究技術(shù)應(yīng)用於產(chǎn)品功能提升及價(jià)值增強(qiáng)。林教授表示，未來(lái)團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)專(zhuān)注於自驅(qū)動(dòng)穿戴式裝置的研發(fā)，結(jié)合更多先進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)智慧醫(yī)療領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，為人類(lèi)健康提供更全面、精確的診斷與治療方案。

相關(guān)研究成果：
1、(2024)“Snake-scale stimulated robust biomimetic composite triboelectric layer for energy harvesting and smart health monitoring” Nano Energy, 122, 109266 (Front Cover).
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.109266
2、(2023)“A Self-powered Multifunctional Dressing for Active Infection Prevention and Accelerated Wound Healing” Science Advances, 9,  eadc8758.
https://doi.org/10.1126/sciadv.adc8758
3、(2022)“Bioinspired Shark Skin-based Liquid Metal Triboelectric Nanogenerator for Self-powered Gait Analysis and Long-term Rehabilitation Monitoring” Nano Energy, 104
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107852