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     2017發明展技術推薦系列報導

2017發明展技術推薦系列報導(11)全自動快速脂肪間質幹細胞分離機

2016年,高雄醫學大學產學營運處產學長,同時也是高雄醫學大學骨科學研究中心主任的何美泠教授所領導的團隊,發表了特殊的酵素配方,能夠在30分鐘內就將脂肪間質幹細胞從脂肪組織中分離,每公克的脂肪組織中就能快速分離出一百多萬顆細胞。今年,何美泠教授團隊更進一步開發出全自動脂肪間質幹細胞分離機,無菌環境操作,有效降低人為或汙染風險,為再生醫學,自體移植帶來另一種更安全的選擇。 何美泠教授指出,「全自動脂肪間質幹細胞分離機」是全球首創的脂肪間質幹細胞分離機,目前市面上的脂肪幹細胞分離機只能提供未經純化的脂肪組織內細胞,其中間質幹細胞含量約只有2%,並無法立即提供再生醫學的運用。 目前脂肪間質幹細胞療法以體外放大後再植入體內的方式為醫療主流,不但手術時間長,細胞進行體外放大培養時,環境容易造成細胞狀態不穩定或變異的可能,病人也面臨增加細胞受細菌或病毒感染的機率以及需經兩次手術的風險。 何美泠教授表示,利用酵素的化學作用加上均質機的物理機制,獲得相乘的效果,不但細胞分離之速度更快,產量也更多。酵素搭配均質機的效果,比起單純使用酵素,不但節省1/4的時間,更能獲得數倍的細胞量,讓一公克的總細胞數可高達二千萬顆以上。經過分離細胞後經全自動流程再作幹細胞篩選,此分離機可快速、無細胞傷害性的分離脂肪間質細胞,高產率無須經體外放大為考量,可在手術室內達成一次麻醉及時自體移植的目標。 全自動細胞分離機從脂肪組織中分離間質幹細胞的總時間為1-1.5小時,可於一次麻醉手術中完成幹細胞萃取並植入體內,加上所分離的細胞含96%的幹細胞,將有利於再生醫學的應用,提供病患的另一種更安全的選擇。 身兼高雄醫學大學產學長,何美泠教授更致力推動學校研發成果的產學媒合。何美泠教授認為相較於藥物,醫材所要耗費的資金和認證時間略少,在科技部和地方政府的協助下,高醫已經勇敢地邁出步伐,希望未來科技部可以持續推動建置完整一條龍式的輔導、培訓機制,以及友善法規環境,輔導學校成立更多新創公司,並期引領其發展,讓師生的研究成果有更好的發展空間。

2017發明展技術推薦系列報導(10)可預防化學誘導腸道損傷與大腸癌之創新藥物

大腸癌是世界第三大癌症,每年約有140萬新大腸癌病例,一年約造成世界約990億的經濟損失。大腸癌的發生除了與飲食習慣有干係,也與肝臟解毒路徑有關,藥物或有毒物質的代謝過程會造成腸道受損與腹瀉,久而久之就可能導致腸道病變跟大腸癌,而高醫大團隊所研發的「腸道菌eβG專一性抑制劑」可突破代謝物質的循環機制,成為有效預防化學誘導腸道損傷與大腸癌之創新藥物。 高雄醫學大學醫學研究所鄭添祿所長解釋,葡萄醣醛酸化(glucuronidation)是肝臟解毒的主要路徑,藥物或致癌劑等有毒物質會經由此葡萄醣醛酸化的代謝作用,與葡萄醣醛酸鍵結而降低毒性並加速排出體外,但是當葡萄醣醛酸化的代謝物進入腸道後,會被腸道菌所表現的eβG酵素水解而再度回復成有毒物質,讓腸道受損導致病變和癌症的發生,此外,化療藥物也是因為這樣的機制而造成嚴重的腹瀉。 腸道菌eβG專一性抑制劑是一個標靶預防藥物,針對腸道菌eβG抑制其酵素活性,可降低葡萄醣醛酸化的代謝物在腸道內的再度回復毒性,且不影響益生菌生長,可廣泛應用於避免藥物對腸道破壞及腹瀉,達到保護腸道,預防腸道損傷與大腸癌的效果,並且可與化療藥合併使用,不會影響藥物治療療效。 鄭添祿所長指出,約有75%的大腸癌患者屬於偶發性,可能因為飲食或生活習慣所導致;而其他5%來自遺傳和20%有家族史的患者,則是由於腫瘤抑制基因APC (Adenomatous polyposis coli)缺損所造成的顯性遺傳性罕見疾病,這些患者的大腸、直腸會產生數百~數千個腺瘤性瘜肉,其癌化機率 21歲前7%,45歲前90%,50歲100%,是大腸癌的高危險、高風險族群,難逃大腸癌的侵襲,目前沒有有效藥物可治療。腸道菌eβG專一性抑制劑將可作為治療藥物,避免這些患者的瘜肉癌化而演變成癌症。 「經過六個月腸道菌eβG專一性抑制劑使用後,可以有效阻止小鼠腸道腺瘤性瘜肉發生,這給我們很大的信心」鄭添祿所長透露,目前此腸道菌eβG專一性抑制劑作為預防化療副作用與大腸癌,已經申請PCT專利合作條約、美國專利臨時案與台灣(中華民國)專利,同時正在進行作為大腸癌高危險群治療用藥的臨床前相關實驗,期盼早日成為罕見疾病治療藥物,嘉惠遺傳性大腸癌患者;未來更希望能與有興趣的廠商共同攜手合作,成為民眾生活保健食品,成為每個人的腸道健康守門員。

2017發明展技術推薦系列報導(9)體外光學精密螺孔定位儀器

車禍、運動傷害,下肢骨折是國人常見的創傷,也是骨科臨床實務最常處理的骨折之一。主要的治療方式是利用透視X光機找尋「完美圓孔」,徒手進行骨髓內鋼釘和微創互鎖式骨板來固定骨折。然而這樣的處理方式卻隱藏著輻射曝露可能帶來後續細胞和染色體的傷害,更有可能增加骨科醫師罹癌的機會。由高雄醫學大學傅尹志教授領導團隊研發的體外光學精密螺孔定位儀器,提供一個快速、準確的定位方式,為醫病雙方帶來最佳效益。 傅尹志教授表示,雖然骨釘/骨板技術已經發展得相當成熟,但遠端的固定螺釘對許多骨科醫師來說仍然是件不容易的事。傳統用X光來進行骨頭對位,一個病人整個療程下來大約要拍200張X光片,雖然X光的劑量低,醫生、病人也都有穿著鉛衣,但經年累月下來,暴露的部位仍不免照射到X光射線,對醫生造成潛在傷害。而且手術時間長,螺釘錯置的可能性。 「我們的研究目標是希望提供一個快速、安全以及準確的螺釘定位方式。採用光電工程以減少手術過程對醫師及病人的輻射曝露、減少手術時間、增加螺釘準確度。」傅尹志教授指出,現在微創定位手術傷口小,於是嘗試將光源架設於滑軌上,並在滑軌和光源之間設有旋轉平台,在定位時可進行微調,讓光線聚焦到正確的孔位。 利用高醫豐富的手術案例和經驗,透過機器學習來建立模型,傅尹志教授指出,以往工業界、科技界、醫學界多為各自努力,可能科技廠商研發出某一項產品之後,才請使用端幫忙檢視合不合用,然而在醫療體系中,每樣東西都必須有其不可替代性,不可能因為醫師或病人的個人喜好或噱頭就嘗試使用。因此高醫選擇從開發階段就進行合作、優化、驗證,整合醫病需求,未來也希望跟產業有更密契的交流合作機會,打造更好的醫療環境與服務。

2017發明展技術推薦系列報導(8)利用微波法將廢棄汽車觸媒再生並用於去除室內空氣污染物

科技日新月異,越來越多的電子科技產品被研發製造出來,提供人們便利生活的同時,這些產品的後續去留問題也值得我們反思。致力於環保的中山大學林淵淙教授,擅長從別人眼中的廢棄物中挖掘出黃金,此次利用微波法將廢棄汽車觸媒再生,並用於去除室內空氣污染物的技術,將為廢棄物處理業、回收業、家電業、濾材加工業帶來新革命。 目前汽車廢觸媒回收後,多用來提煉中高價之鉑族金屬,萃取完畢之後,剩餘物質或再利用其硬度作為地磚、骨材及鋪路填料等應用,但通常只能作為固體廢棄物掩埋,逐漸佔據台灣有限的掩埋空間。 「垃圾是放錯地方的資源,環工的任務就是為這些東西找到新價值。」林淵淙教授帶領學生仔細檢視廢觸媒的組成,分析成分之後,發現其組成與「沸石」相當接近,或許可取代沸石作進一步應用。 林淵淙教授解釋,沸石是一種具有選擇性、耐水氣、用途廣泛、可塑性高與再生使用率佳之吸附劑,適合吸附揮發性有機物。而廢觸媒研磨再生的類沸石呈半粉末狀,予以活化及增加比表面積後可應用在各種塗層,經實驗室證實,過濾效果甚至比市面上的沸石來得好。 空氣汙染日趨嚴重,過敏而越來越多,空氣濾清器已成為多數家庭必備的家電之一。林淵淙教授團隊利用可吸收CO2之技術轉移至載體上,並製成濾網搭配空氣清淨機於實場室內空間,包括空間小且人數密集度高之辦公室,與存放各類有機溶劑之實驗室,進行空氣污染物(CO2、甲醛、PM10及PM2.5)去除。未來也積極製成類似活性碳口罩般的濾布,應用冷氣,甚至水質過濾器,吸附工廠排放廢水的重金屬。 「目前市面上,一公斤的沸石要價新台幣兩萬元。而目前由廢觸媒提煉而成的類沸石材料,開發成本約莫每公斤2000元,加上其他營運費用,其價格仍有競爭優勢。」林淵淙教授表示,廢棄物再利用,不但成本上相對較低,還能配合中央環保署相關環保政策。再生濾材在製備過程上採用為低耗能且快速的方法,能減少能源的消耗並增生產加效率。家電業、濾材加工業、廢棄物處理業、回收業都應該好好認識這項技術,為自己和社會謀取最大利益。

2017發明展技術推薦系列報導(7)在虛擬實境中以手勢辨識為基礎之三維手拉坯模擬系統

想體驗用雙手慢慢捏塑,完成獨一無二造型的手拉坯,不需要千里迢迢跑到陶藝教室,或把家裡搞得泥漿滿地,如何辦到? 在台北科技大學資訊工程系江珮穎教授開發的虛擬實境中以手勢辨識為基礎之三維手拉坯模擬系統中,喜愛手拉坯的人,可以不受限於環境地點,隨時都能享受捏陶的樂趣。 這項基於雙手手勢辨識的手拉坯模擬系統,是建立在互動式三維建模與網格編輯技術上,透過輕便的體感攝影裝置截取使用者雙手的深度影像,分析手指各關節的活動資訊以進行手勢辨識,實現在虛擬實境世界中以手勢進行手拉坯訓練的目標,為手拉坯初學者提供簡易且低成本的練習環境,使其不需要煩惱相關設備與材料的準備問題,並能隨時隨地進行練習。 江佩穎教授透露,國外的相關技術是利用電腦滑鼠去模擬變型,雖然可製作出造型特殊、精美的成品,但無法讓使用者體會到手拉坏的樂趣。而此系統所使用的手勢辨識除了可以讓使用者輕鬆的學習手拉坏實際的手勢外,之後實際操作時便能夠有正確的操作。 江佩穎教授表示,此系統目前還是雛形階段,考慮用感應手套,未來將加入進階手勢和工具模擬。也希望能夠與鶯歌等手拉胚傳統工藝產業或陶藝家合作,再一次推廣台灣的傳統技藝。

2017發明展技術推薦系列報導(6)手機操控可攜式低濃度氣體感測器

道路上,一輛輛汽車急駛而過;廠房中,熱蒸蒸的鍋爐轟轟作響,汽機車、工廠燃燒油料使得空氣中的氮和氧在高溫下產生交互反應,排放出二氧化氮,造成酸雨、硝酸鹽微粒(PM2.5來源),而我們卻渾然不知。清華大學材料科學工程學系林鶴南教授研發出手機操控可攜式低濃度氣體感測器,希望透過體績小、低成本優勢,建構出完整監測網,守護民眾健康。 利用黃光微影及低溫化學製程,製作具有高靈敏度之奈米線氣體感測晶片,並以小型氣室、迷你風扇、紫外光發光二極體及藍芽電路,林鶴南教授建構的可攜帶的電阻式氣體感測器還可經由藍芽連接手機應用軟體程式記錄感測材料電阻值變化,得知氣室或周圍環境的活性氣體濃度。 可攜式低濃度氣體感測器是以奈米粒子修飾的氧化鋅奈米線,氧化鋅是n型半導體,當活性氣體分子吸附到氧化鋅奈米線表面,會使感測晶片電阻值改變。而藉由p型半導體的奈米粒子在氧化鋅表面的修飾,可在內部形成p-n介面,使感測材料的靈敏度大幅提升。目前測出對1 ppm一氧化氮有350%的電阻變化率,對60 ppb一氧化氮約為10%,預期對其他活性氣體也應有很高靈敏度。 林鶴南教授指出,現行低濃度氣體感測器體積龐大,例如環保署偵測二氧化氮的機器重達24公斤,同時置放在高處,無法監測到民眾生活周遭環境。可攜式低濃度氣體感測器預計造價為新台幣5000元上下,大量生產價格可望再下探,希望利用這體積小、價格便宜的機器布建一個高密度的偵測網,應用於毒氣預警、製程監控、空汙偵測、人體呼氣偵測等等。

2017發明展技術推薦系列報導(5)運用擴增實境智慧眼鏡與無標記動作擷取於虛擬棒球打擊訓練之研究

擁有嘉義農林棒球隊(Kano)的榮耀歷史以及臥虎藏龍的棒球隊,嘉義大學資訊工程學系盧天麒主任利用一般光學式攝影機擷取角色動作,透過AR/VR虛擬實境技術,協助選手進行虛擬棒球打擊訓練,希望應用於遊戲、動畫、電影相關產業,未來更可延伸至手機、平板等行動裝置,增加市場開發的潛力。 「傳統做法是藉由穿戴特殊裝備,不但成本高昂,且受限於穿戴者身材,並無法普遍適用。」盧天麒主任指出,以往透過顏色追蹤的做法,只要環境光線有所變化,或是受測者的動作太快,偵測就會來不及反應,造成資料缺損。「現在我們嘗試透過3D骨架的每個關節跟顏色資訊作對應,算出相似值,把骨架綁定顏色,利用顏色資訊驅動骨架。另外也用人工智慧記億人的動作,因此即使顏色資訊有缺,也能透過推測算出下一個動作,甚至當畫面被遮蔽時,也能有所補償。」 盧天麒主任解釋,這項技術可分為八個部分,包含攝影機校正、來源影像處理、剪影萃取、骨架投影、相似度計算、遮擋處理、動作評估,最後產生動作資料。在環境初始化階段,會先定義攝影機位置以及使用者位置進行初始化,在這裡採用HSV色彩空間藉由馬氏距離定義出影像中人體特徵,接著將取得的三面人體剪影及相關資訊傳送給本機端進行整理,同時系統中會有一組三維骨架,也將它進行投影,在計算預設骨架投影與實際人體剪影相似度後,系統會檢查是否發生遮擋問題,如發生此問題,將利用多面向攝影機資訊及遮擋運算處理該問題,系統將會選取相似度最高之預測動作作為最新虛擬骨架動作。 而當相似度過低時,代表使用者可能做出大幅度快速動作或是系統抓取資訊有誤,此時系統就會利用機器學習技術輔助系統找出最適合的虛擬骨架動作,當使用者錄出找出最新動作後,系統將會平滑化相鄰影隔間動作,使整體動作較為流暢且連續,最後匯出人體動作資料,取得人體動作資料,運用至人機互動領域,擴展至虛擬實境棒球打擊模擬當中。 盧天麒主任表示,這項技術可使用目前市面上的所有攝影機來進行。且使用者無需穿戴任何特殊衣物,希望藉由提供這樣一個簡便且低成本的技術,產生更多生活應用,進一步應用在課程教材,例如化學實驗,減少意外發生,也能減少城鄉教育落差。

2017發明展技術推薦系列報導(4)互動式智慧管理照護裝置

「用力睜開惺忪的雙眼,定睛一看,哎呀!點滴早就滴完了,只好趕緊呼叫醫護人員。」這時候如果可以借助科技幫忙提醒護士,是不是就可以解放家屬,同時讓醫護人員有更多的餘裕來進行處置。秉持這樣初衷,臺灣師範大學謝振傑教授與聯合醫院心臟血管外科姜智耀主任、中央研究院鍾偉和副研究員一同攜手開發出「互動式智慧管理照護裝置」,要用低成本、高效率來一掃病人家屬和醫護人員的疲勞與負擔。 處在醫療第一線的姜智耀主任表示,有照護經驗的人都知道,照顧病人不是一件容易的事,除了要隨時留意病人病情變化外,病人身上一大堆的管材也是需要留心的重點。點滴滴完若沒有即時更換,就容易發生血液逆流,進而導致針頭凝固,這時候病人就需要重新再打一次針,承受加倍的痛苦。而長照病人最常使用的鼻胃管,餵食者對於灌食流速需掌握得宜,才不會導致吸入性肺炎的發生。醫護人員與家屬的心理壓力與身體的疲累相當沉重。 具有資料分析及訊號處理專長的鍾偉和博士提供智慧型訊號處理及警示演算法設計,並指出互動式智慧管理照護裝置可因應不同醫材而有不同硬體形式,透過感測器可判斷各照護元件監測到的參數(投藥參數、位置參數、引流參數等)是否在適當範圍或是符合醫囑範圍,如果判斷是在不適當範圍程度,便會透過無線網路發送預警訊息到醫護人員的行動裝置,讓醫護人員即時掌握狀況、提升醫療服務品質。 「只需要一杯星巴克的費用,換來安心好眠及優質的照護品質,非常划算。」謝振傑教授指出,互動式智慧管理照護裝置具裝設快速、親民價格以及有效提醒等特點,消費者在一般醫療器材通路購買後,告知負責的醫護人員後,醫護人員三個步驟就可安裝完成,以及可在行動裝置上收到警示,有效做到防範未然。 「科技的應用是要增進效率,絕對不能反成為使用者的負擔。」謝振傑教授強調,互動式智慧管理照護裝置的使用者體驗涵蓋了安裝者、醫護人員和被照護者三方,希望有興趣的廠商能夠一起攜手打造實惠的解決方案及友善的醫護環境。

2017發明展技術推薦系列報導(3)逆境誘導表現系統及其用途

多元不飽和脂肪酸,如 DHA和EPA早已被證實對人體有益,也因此魚油膠囊成為近年來熱門的保健食品之一。但是因為環境汙染的問題,使得提煉自魚類的魚油,也讓民眾擔心在攝取DHA和EPA的同時,也把重金屬汙染物也一併吞下肚。海洋大學林翰佳老師的團隊利用基因工程技術,讓原本就在海洋生態上扮演重要角色的矽藻,現在也可以變成生物科技的要角,例如讓矽藻製造出更多的純淨的多元不飽和脂肪酸,甚至是一些外源性的重組蛋白。未來有希望透過矽藻具備高度蛋白質後轉譯修飾能力、養殖成本低廉等優勢,廣泛應用在合成單株抗體、疫苗等醫療用重組蛋白及保健食品中,讓矽藻這個大海之寶能有更廣泛的生物科技應用範圍。 曾任國立台灣海洋大學生命科學暨生物科技學系系主任的林翰佳副教授表示,比起其他的生物,在矽藻上進行基因工程研究可以說是挑戰多多。首先,因為矽藻的細胞壁是由二氧化矽所組成,也就是玻璃的成分。因此如何突破這層堅硬無比的玻璃矽殼,將新的基因碼注入細胞,曾經讓團隊吃盡苦頭,甚至使得研發工作一度陷入膠著。最後還是特地安排團隊成員遠赴德國研習,終於在這個部分有所突破。其次是要讓外來基因成功與矽藻的基因組融合,甚至能順利調控相關基因的表現,這就需要這項由海大團隊所研發的矽藻基因轉殖載體以及其中的特殊調控啟動子的技術了。 海洋大學團隊以三角褐指藻 (Phaeodactylum tricornutum) 這種受到美國食品藥物管理局 FDA 認為是GRAS (generally recognized as safe) 安全等級的矽藻為模式,使用了上述專利的矽藻基因轉殖載體上的鹼性磷解酶啟動子 (alkaline phosphatase promoter, 簡稱pPtAPase) ,可以實現以缺磷逆境來大量誘導基因表現的技術,進而可以大量表現重組蛋白等具有工業價值的成分。相較於現在常用的其它矽藻表現載體例如 pPha與pNR,這項技術的pPtAP載體所表現出的重組蛋白能夠高出13倍或17倍,甚至可以高達細胞總蛋白量的50%以上。 「掌握了這項技術之後,我們除了可以讓矽藻表現重組蛋白,也可以用來調節矽藻的代謝途徑,提高矽藻原本就具有的一些高經濟成分的產量,例如多元不飽和脂肪篹,以及各種天然的色素,特別是類胡蘿蔔素等等。這項發明將可以應用於生產各種與人類健康相關的產品。」林翰佳副教授指出,矽藻產業也是綠色的產業,因為天然的矽藻本來就負擔了地球上 20% 二氧化碳固定的角色,未來如果利用基因工程技術而成功使得矽藻的生物技術應用更為廣泛,不但能降低許多生技醫療產品的價格,更可以達到減碳環保的目的,可以說是最「綠色」的一種生物科技。 回顧這項技術研發的過程,林翰佳副教授認為,台灣地小人稠缺乏天然資源,但圍繞著我們的大海其實藏有許多寶物等待我們去發掘。若是台灣善用海洋的資源,以及集合眾人的努力,其實是還是可以創造出令世界驚豔的成果。就像是這項發明的研發過程,也是由許多跨領域所組成的團隊成員相互合作,才得以突破難關,終於獲致這項獲得國際矚目的成果。未來,林翰佳老師團隊仍將繼續努力整合國內相關廠商,讓矽藻產業成為另一項台灣的特色產業。

2017發明展技術推薦系列報導(2)國研院-圖像式血氧濃度檢測儀

把手放在檯燈下就可知道血氧和血糖數值?這可不是一般的檯燈,不照亮你的眼,而是要”照”護你全身健康。由國家實驗研究院儀器科技研究中心蔡心怡副研究員團隊研發的圖像式血氧濃度檢測儀,透過獨創的非接觸式量測方式不但能減少長時間量測帶來的不適感,更能降低檢測誤差率,可望為醫病帶來新的應用情境。 蔡副研究員表示,現行的指夾式是針對病患單一手指特定的生理訊號進行量測與診斷。然而接觸式量測系統只能獲得單點式的數據資料,且每一種指標量測部位都不相同,進行長時間監控的時候容易造成病患身體不適。 為了提供更高品質的醫療判斷依據,圖像式血氧濃度檢測儀採用660/890 nm的紅光與紅外光源作為取像光源,利用光線的調變控制技術與皮膚反射影像的光強度來計算手掌及手背等皮膚組織的血氧濃度,相較於以往檢測儀的單點數據資訊,圖像式檢測方式可提供大範圍的影像,這些皮膚組織的血氧濃度資訊可以在臨床診斷上提供重要的訊息,成為醫生判斷人體健康程度的智慧型診斷儀器。 「血氧濃度不只跟呼吸系統有關,只要是會影響血液循環的疾病都可以由血氧指數來判斷。」團隊成員張漢釗博士指出,堪稱台灣新國病的糖尿病,初期是無感的,以至於多數人根本不知道自己是糖尿病患者,等到有症狀時,常常已無法透過飲食和運動來改善,而必須服藥,增加社會和家庭負擔。而圖像式血氧濃度檢測儀可以透過血氧濃度來推測血糖值,以後量血糖再也不用挨一針,兩秒鐘即可得知血糖值,沒有感染及耗材問題,衛生又環保。 張漢釗博士也呼籲,因為要配合層層法規認證,比起一般消費性電子產品,醫療檢測儀器的開發時程雖然需要多一些時間,但產品生命週期相對也會長久一些。而目前接洽中的法國廠商也會積極思考如何能跟現有產品作整合,台灣廠商需擺脫硬體代工思維,多點耐心來投入研發工作,才能有效改變產業生態,帶來一番新氣象。

2017發明展技術推薦系列報導(1)實踐大學-深蹲虛擬健身教練

從自行車、馬拉松到健身,台灣的運動風潮熱力不減,不少民眾紛紛搶進各大活動中心、健身房,卻常在未正確衡量身體狀況的情況下,呷緊弄破碗,還沒擁有健美體魄前就先受傷了。「深蹲是三大基本功之一,但錯誤的姿勢與施力點將帶來毀滅性的傷害,嚴重者甚至要長期休養才能恢復。」但,我們怎麼知道自己的姿勢是否正確呢? 由實踐大學黃耀賢教授所開發的「VR深蹲虛擬健身教練」將會是你的好幫手。 台灣的年輕人追求瘦身、害怕肌肉,偏愛有氧運動;而65歲以上老年人口,知道要儲存「骨本」,卻忽略核心肌群組織每年以超過1%速度流失,導致台灣65歲以上老人約每五位就有一人是肌少症患者。實踐大學資訊科技與管理學系黃耀賢教授指出,被譽為「力量訓練之王」的深蹲,可有效強化全身肌群,增加髖關節,膝關節穩定性,是核心肌群的不可或缺的基本功,「坊間的教學很多,膝蓋到底能不能超出腳趾頭也各有說法,讓學員常常無法適從,不知道自己姿勢到底到不對。」 為了降低運動傷害、增加運動持續性的目的,黃耀賢教授邀請文化大學體育系運動生物力學與馬偕醫院的醫師群進行跨領域合作,提供運動生理相關數據分析技術,並運用Microsoft Kinect v2攝影機結合工研院材料化學研究所的「足部重心壓力感測器」技術,在運動鍛鍊訓練過程中,即時分析人體骨架偵測與兩腳重心轉移和分佈,研發出VR深蹲虛擬健身教練系統 在虛擬實境畫面的呈現方面,我們設計了虛擬健身房場景,場景中有虛擬健身教練示範並運用人體體感即時骨架偵測進行運動力學分析,提供運動處方簽。目前已開發hTC Vive 及Google Cardboard 版本,期望未來藉此系統取代實驗室昂貴的動態捕捉設備,將智慧化運動導入民生應用及運動產業,提供即時避免運動傷害的解決方案。 「這系統除了可以應用在健身房,更可以進一步延伸應用到復健中心,甚至是長照中心,讓使用者在仿真場景下進行正確的活動內容,獲得有益身心的成果。我們也正構思如何利用AI來加強人與系統間的互動,同時提升完整性和豐富度。」黃耀賢教授透露,虛擬健身教練系統除了將陸續擴增飛輪、划船機和高爾夫等訓練項目,團隊正積極導入人工智慧聊天機器人,「打造一個專屬教練,督促你、給你意見,提供最真實的身歷其境感 !」
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